世界—动作模型 / 预测表征与异步控制 · OCTOBER 2026 READING SERIES

InternW0-Δ:让未来监督留下表征,而不是部署时生成未来

A World Action Model Bridging Predictive Dynamics and Actions with 20K+ Hours of Open Data · Shanghai AI Laboratory
arXiv:2609.31394v1 · 2026-09-25 · 49 页 · 核读:2026-10-23

一句话核心洞见

把未来变化与 4D 几何作为训练老师,用有向 mask 禁止未来输入泄漏;部署只做一次视觉 prefill,再迭代动作。亮点是表示、数据对齐和执行系统的组合,不是一个新增 token 就解释所有提升。

仿真
LIBERO-Plus 92.8%;RoboTwin 90.0/71.9;RoboDojo SR 23.91%。
真机证据
四平台 11 任务;只有吐司和鲁米诺两任务给出预训练对照:各 19/20。
训练数据
23,072.74h 库存;采样 Robot/E2R/UMI/Ego=80/10/8/2,并非按小时均匀。
运行时
5090 平均 RTT 152.8 ms;30 Hz 执行、每 16 步重规划,不是 30 Hz 全网络推理。

1 · 先纠正“RoboDojo 真机榜”,再看真正的 insight

定位论文在解决什么

本文 §5.2、§7.1–2 明确把 RoboDojo 纳入四个仿真 benchmark,42 个模拟任务。Table 12 的 23.91% 不是其真机实验。真机是另四个平台的 11 个任务。用户给的宣传标题与这份固定版本论文的证据不一致,不能互相替代。

五问 · §1–3
背景 / 失败点视频预测逼真不自动提供控制需要的几何、运动和任务语义;显式未来生成又慢。
直接依赖Wan2.2-TI2V-5B;Fast-WAM训练未来/部署动作的分离;RynnBrain语义;Track4World几何运动;RTC接续动作。
核心改动变化导向Δ token+有向mask+稀疏历史+训练期4D蒸馏;大规模规范化数据配方。
最有力证据逐组件消融、数据源对照、推理RTT与两任务真机预训练对照。
成本 / 限制256×A800约14天预训练;需要对目标本体后训练,不是无机器人数据或零样本跨本体。

Figure 1 · 两条条件通路与变化 token

两条条件通路与变化 token
论文原图 · Figure 1 · p.5 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. A/R/C 是首帧、前一动作块前的帧、当前帧。视频 VAE 编成 latent,T5 提供语言;state 各自线性投影到两个专家。
  2. 冻结 RynnBrain1.1-2B 读取当前多视图与指令,为动作提供场景语义;这不等于部署中让 VLM 生成逐步计划。
  3. Δ 是可学习的预测表征 token;右上未来视频用于训练分支,部署会去掉,右下才是实际动作块。

2 · 两条未来监督,与一条不读取未来的控制路径

Figure 3 · 这张 mask 才是“没有未来泄漏”的证据

这张 mask 才是“没有未来泄漏”的证据
论文原图 · Figure 3 · p.9 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 行是Query,列是Key;A只读A,R读A/R,C读A/R/C。F读A/R/C/F;Δ读R/C/Δ,不读F;Act读A/R/C/Δ/Act,不读F。
  2. 观测和Δ也不读Act,因此动作迭代时不会反过来改变视觉上下文,可以缓存其K/V。
  3. 损失反向传播来自未来不等于前向输入偷看未来。训练标签可以包含未来,推理输入不可以。

Figure 4 · Δ 的两个老师不能混为一项

Δ 的两个老师不能混为一项
论文原图 · Figure 4 · p.10 · 400 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 右边回归干净latent的相邻差分,学习未来每段怎么变;它不是实际渲染出的未来图。
  2. 左边让第8层Δ对齐第20层终端未来特征,后者stop-gradient。一个约束变化量,一个传递较丰富的中间表示。
  3. 相同空间位置不保证物体对应;相机运动、遮挡也会改变latent。这是表示学习目标,不是显式物理状态差分。

Figure 2 · 4D 老师只在训练里提供目标

4D 老师只在训练里提供目标
论文原图 · Figure 2 · p.8 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. Track4World 对齐动作时间窗读真值视频,产生几何 1024、2D运动128、3D运动256、相机18、可见性4,共1430D;每块分别归一化。
  2. 学生取视频第15层干净 A/R/C 特征,16个query经过两层Transformer decoder,再均值池化和MLP。
  3. 学生与老师描述符做MSE;部署两者都不调用。默认并不把1430D描述符额外塞进动作专家。

3 · 公式 1–20:先输入,再目标,再部署

t 是环境时间;σ 是去噪时间;z 是 VAE latent,不是机器人关节;A 是动作矩阵,和图中的 Anchor 字母 A 按上下文区分;Δ 为变化 token;sg 表示目标端停止梯度。下面按依赖合并解释所有编号,数字均为教学例。

Eq.1–8:多模态编码

xτ=Π({oτ⁽ᵏ⁾},{mτ⁽ᵏ⁾});zτ=EVAE(xτ)
eᵛ=Eˢᵛ(sₜ),eᵃ=Eˢᵃ(sₜ);Aₜ∈ℝ³²ˣ⁸⁰,Mᴬ∈{0,1}³²ˣ⁸⁰;eᴬ=EA(Aₜ)
Cᵛ=[ET5(ℓ);eᵛ];Hᵛˡᵐ=fVLM(当前有效视图、视图身份、ℓ);Cᵃ=[Hᵛˡᵐ;eᵃ]

Π按本体拼相机画布,m标记缺失相机;s是80D规范状态;Mᴬ屏蔽不存在或补齐的动作维度。两种state投影是不同线性层。T5只读语言,VLM同时看场景,所以“抓红杯”能对应到当前画面。例:单臂夹爪不能被误当成双手所有80维都已观测并有监督。

Eq.9–11:历史、变化目标、可见性

Xₜ={xanchor,xₜ₋Hc,xₜ};Δzₜ,ᵢ=zₜ₊ᵢρᵥ−zₜ₊₍ᵢ₋₁₎ρᵥ
Y=Attn([Qᵛ;Qᵃ],[Kᵛ;Kᵃ],[Vᵛ;Vᵃ];M)

Hc是历史偏移,设置为32动作步;ρᵥ是视觉采样间隔。ΔZ把各段差分沿时间堆起来,不只终点减起点。例:latent标量轨迹[2,5,4]的目标是[3,−1],不是[2]。拼QKV后仍按专家拆回;M正是Figure3的有向限制。

Eq.12–14:视频和动作的 flow matching

yσ=(1−σ)y+σε;LFM=E‖fθ(yσ,σ)−(ε−y)‖²
Lvideo=LFM(Zfuture),Laction=LFM(Aₜ)

y是干净目标,ε是同形噪声。例 y=2、ε=0、σ=.5,输入1,目标速度−2;生成从σ=1走向0,反向积分才能还原。视频分支损失仍训练主干,部署不调用视频生成并不等于训练没用视频。

Eq.15–18:Δ与4D的不同监督

LΔ=‖hΔ−ΔZ‖²;Lalign=1−cos(hΔ,layer8,sg[hF,layer20])
L4D=‖rS−sg[rT]‖²/1430
L=.5Lvideo+λaLaction+.5LΔ+.1Lalign+.1L4D

hΔ回归干净latent差分;中间层对齐终端未来切片的对应空间特征;rS/rT为学生/老师1430维描述符。cos=1时方向对齐损失0,cos=0时损失1;LΔ还约束量值,二者非同义。上式系数取Table4/7;正文超参数段“三项列四值”的句子有笔误,保留该冲突而不猜额外目标。

Eq.19–20:缓存到底省掉哪一段?

Cᴷⱽₜ={(Kᵛ,ˡₜ,Vᵛ,ˡₜ)}ˡ₌₁…₃₀
vσ=fᵃθ(Aσ,σ;Cᴷⱽₜ,Cᵃₜ)

一次prefill缓存A/R/C/Δ各层K/V;N次动作去噪只重算Act。这个复用成立,因为视觉不读Act、conditioning本轮固定。例N=10时是1次视频专家+10次动作专家,不是视频专家也跟着跑10次,更不是网络完全只调用1次。

Figure 5 · 真正的部署调用链:1次视频+N次动作

真正的部署调用链:1次视频+N次动作
论文原图 · Figure 5 · p.11 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 每轮新观察编码A/R/C,加Δ做一次video expert prefill,将30层K/V缓存。没有创建F未来token。
  2. 32×80动作从噪声迭代,动作专家每轮复用同一缓存;不解码未来视频。
  3. 执行后拿新观察更新缓存。缓存只在同次动作调用内不变,不能永久跨变化场景复用。

4 · 23K小时、80/10/8/2与损失权重是三件事

数据库存与训练取样 · Tables2–4、§5.1
类别过滤/转换后小时采样比例动作loss权重含义
Robot11,302.2080%1.015个机器人来源,含来源不同的真实/模拟数据;不能全称新采真机小时。
Ego2Robot5,633.77 robot-hours10%.1源视频多本体转换后的累计时长。
UMI2,075.428%.5手持接口采集,含位姿/开合,不等于裸人类视频。
Ego4,061.352%.1EgoDex772.16+EgoVerse3289.19,动作与速度对齐。

库存合计23,072.74小时。类别内按有效起点帧加权并作trajectory balancing。若仅粗略看“采样率×动作权重”,四类为.8/.01/.04/.002,但这不是实际梯度占比,还取决于误差、掩码、模态损失等。不能用小时比直接推断模型学了多少人类知识。

Robot过滤前13,867.71h→11,302.20h;UMI时长下降但episode从250,135变416,053,因为分段。Ego2Robot仅成功覆盖原始1,101.55h、283,450个源episode,最终多本体输出5,633.77h、3,730,513段;robot-hours在2倍慢放前统计。过滤失败也可能来自视觉合成,不只IK不可达。

Robot各来源保留小时(Table2),不要引用原始数据集总量充当本次使用量

InternData-A1 3375.51;AgiBot1698.21;Galaxea327.42;RoboMIND625.79;ABC-130K2587.94;RoboSet20.05;MolmoAct2 33.28;RoboCOIN485.77;RDT33.10;RH20T1130.92;ActionNet157.22;Dexora26.30;HABIT122.71;RealSource177.92;RWRL500.06。

训练256×A800、global batch4096、245K steps≈14天;前235K不蒸馏,后10K加入4D,每卡16样本仅1个有老师描述符。后训练各benchmark/本体分别适配。同一预训练起点不代表部署共用同一最终权重。

5 · 人类到机器人:动作、IK和视觉各修什么?

Figure 6 · Ego与Ego2Robot走的流程不同

Ego与Ego2Robot走的流程不同
论文原图 · Figure 6 · p.17 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 上路手腕映射为EEF,指尖距离估夹爪开合;普通Ego只做动作/速度对齐。
  2. Ego2Robot另搜机械臂基座和逐帧IK,检查跟踪、限位、连续性、完整性和双臂碰撞;这是制作数据时离线计算。
  3. SAM3去人、ProPainter补背景、渲染机器人并做深度遮挡合成。几何能到不等于真实接触动力学已验证;不是EgoHumanoid-V2的SONIC rollout修正。

Eq.21–23:手腕变EEF,指尖距离变夹爪

pᶜ=Rᶜₛpˢ+tᶜₛ;Rᶜₑ=RᶜₛRˢₑ
d=‖pthumb−(pindex+pmiddle)/2‖;g=clip((d−.05)/.02,0,1)
Δp=pᶜₜ₊₁−pᶜₜ;ΔR=(Rᶜₜ)ᵀRᶜₜ₊₁;a=(Δp,ΔR,gₜ₊₁)

先用相机外参统一坐标,再取位置/旋转变化。指尖相距6cm给g=.5,5cm闭合、7cm全开;这只是夹爪代理,不是精准接触力。相邻位置在各自瞬时相机坐标表达,不能不经讨论就称世界系纯手运动。过滤有效手轨迹需覆盖>70%、长度>1s,去除双手静止、异常速度及相机位移>1m的episode;Ego路径再慢放2倍。

基座外循环先为左右臂各列候选,用粗/中密度轨迹IK筛选,再配对检查间距与交叉碰撞,最后完整逐帧验证,取排序中第一个通过的组合。相比只检查关键帧,能发现中间不可达和关节解跳变。整个步骤是离线生成监督数据,不是部署每帧在线做这套搜索。

Appendix A,Eq.26–29:分优先级IK的每项作用

Δq=Δqₚ+Δqₛ+Nₚgaux
Δqₚ=Jₚ,µ#eₚ;Nₚ=I−Jₚ,µ#Jₚ;Jµ#=Jᵀ(JJᵀ+µI)⁻¹
Δqₛ=Nₚ(JₛNₚ)₄µ#(eₛ−JₛΔqₚ)
gaux=λr(qref−q)+λh(qhome−q)+λl dlim

q是关节角;eₚ是TCP位置/接近方向误差,J把小关节变化映射到末端变化;阻尼µ降低奇异位形放大。先修主任务,再用其剩余自由度修夹爪接触点/完整朝向,最后拉向连续参考、home、远离限位。

教学例:手差2cm,Jacobian局部估算某关节转.1rad可前进1cm,那么先尝试约.2rad,但会经过阻尼、步长限幅、关节限位及参考偏移约束。两块夹爪垫对准人手捏合轴上的虚拟点,只证明几何关系,不证明真实能夹稳。

Nₚ是阻尼投影,不是精确零空间投影,次任务仍可能影响主任务。接受解按任务优先级、连续性、轨迹验证决定,而非把几个loss相加取最小就完事。这里没有SONIC低层全身平衡控制,因此不能等同EgoHumanoid的动力学对齐。

Figure 7 · 合成机器人视频的证据与局限

合成机器人视频的证据与局限
论文原图 · Figure 7 · p.20 · 500 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 同一原始人类场景可转换成多个机器人本体。图像是在修补后的背景里合成,不是机器人真机采集。
  2. 因此最终 robot-hours 可以大于成功覆盖的源视频时长;不能把它们当独立新增的人类经历。

6 · 从训练缓存到30Hz执行:别把频率算错

Figure 8 · 缓存首先要保证样本语义没变

缓存首先要保证样本语义没变
论文原图 · Figure 8 · p.26 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 上图在线遇到样本时先查内存/磁盘,miss再编码;下图提前离线计算shards。两者都只复用冻结编码器输出。
  2. 缓存key包括数据版本、episode、时间窗、相机、预处理、模型,以及影响VLM的提示/状态;增强或编码器变化后不可盲目命中。

Eq.24–25:何时缓存才合法

z=EVAE(x),h=EVLM(x,p,s)
key=hash(数据版本,episode,时间窗,相机,预处理,模型版本)

p/s是影响编码的提示/状态,也必须纳入缓存标识。例:同一帧“抓红杯”改成“抓蓝杯”,VLM特征不能继续用同一个key;随机裁剪变化也不应复用旧latent。正文Eq.24是缓存一般形式,不要据此覆盖Eq.7–8描述的具体state接入位置。

Figure 9 · 编译与checkpoint并非一键全开

编译与checkpoint并非一键全开
论文原图 · Figure 9 · p.27 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 每层独立Inductor图,外面eager调度;三层一组checkpoint节省激活内存。
  2. checkpoint路径禁用CUDA Graph,因为作者验证其组合出现错误梯度。推理CUDA Graph可用不代表训练各种模式能任意叠加。

LIBERO/RoboTwin端到端训练吞吐提升3.02×/2.11×是在对应缓存与编译配置下;仅layerwise优化约20–30%。一次预计算代价、缓存磁盘成本并没有消失。

真机控制30Hz,预测32步(约1.067s),执行16步后发异步请求,还剩16步可执行,预算约533ms。训练随机保留0–16步干净动作前缀,只监督噪声后缀;部署前缀来自旧计划而非真值,依据最近延迟估长度并反复clamp。

Table8 累计优化 / 5090 / 丢3次预热后50次均值
配置RTT ms含义
标准780.5超过533ms时间窗
独立无rclpy进程374.1隔离ROS/GIL调度
特征缓存+编译249.8减少重复和启动开销
上下文缓存217.3复用K/V
分组动作层186.2固定shape编译
CUDA Graph replay152.85.11×;不是仅GPU kernel时间

RTT包含请求/传输、预处理、归一化、历史/前缀对齐、推理、动作映射与后处理。没有p99延迟和长时间掉帧/安全统计。表中92.78→92.23是另做的LIBERO-Plus成功率,不是该灵巧手RTT测试上的任务成功率。

Figure 12 · 为什么hard prefix也会突然抖动

为什么hard prefix也会突然抖动
论文原图 · Figure 12 · p.35 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 硬固定旧动作只能保证prefix本身,接入自由生成suffix仍可能突变;训练时见过干净prefix能学连续接续。
  2. 边界/块内变化比:VJP8.94、hard prefix7.13、training-time RTC1.12;越接近1表示边界不比平常跳得更厉害。
  3. VJP是单条trace,其余为均值且边界不同;这是诊断例,不是同分布大样本控制安全证明。

7 · 仿真、OOD、真机三张证据表

仿真基准与控制接口 · §5.2 / Tables9–12
基准任务 / 原生动作结果边界
LIBERO→Plus四套训练,Franka 6EEF+1夹爪Plus92.8%无Plus适配;不是未学任何机器人示范。
RoboTwin250任务,14D双臂关节/夹爪Clean90.0 / Random71.9clean-only后训练10epochs;试验数/种子本文未逐项重述。
EBench26任务,双EEF、夹爪、平面底盘SR49.2 / Score66.0OpenWAM SR49.4略高,但score64.7更低;不能称所有指标第一。
RoboDojo42模拟任务,14D关节接口SR23.91 / Score30.77不是“真机23.91%”;Memory SR34.0低于DM0.5的47.44。
分维度泛化 · Table9 / Table12
变化LIBERO-Plus SR说明
相机90.6对比表最强
机器人初始化91.1不是跨机器人本体
语言92.9任务语义保持的扰动
光照95.8非所有方法最高
背景99.4低于Qwen-Context99.9
噪声94.0低于Qwen-Context97.9
布局88.4低于Being-H0.7的88.5
RoboTwin联合扰动90→71.9下降18.1pp,保留79.9%;未分开每个扰动。
RoboDojo Gen-Std→Rand33.78→11.78下降22pp;Open任务10.17,长程29.33,仍有明显短板。

Figure 10 · 八行真机展示不是八套量化成功率

八行真机展示不是八套量化成功率
论文原图 · Figure 10 · p.33 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 从上到下为接饮料、吐司、鲁米诺、MOF、试管、倒水、叠杯、滴管。每行是时间序列。
  2. 量化有/无预训练的对照只提供吐司和鲁米诺各20次;其他展示不能据此补成95%。化学任务画面用于研究评估,不是可直接照做的操作教程。
真机证据 · Tables6/13,§7.3
平台 / 任务后训练示范量化证据缺失字段
AC-One / 吐司304条4/20→19/20;95%区间76.4%–99.1%多训练种子、失败分类未报告
AC-One / 鲁米诺162条0/20→19/20;76.4%–99.1%上述是有无预训练的对照,不是与外部最强模型对照
AC-One / 接饮料、MOF137 / 350条定性执行及不同水位展示SR、试验总数未报告
Arx5 / 搅拌子、试管202 / 2664条部署展示SR未报告
双Franka+XHand / 倒水、水果、叠杯50 / 48 / 54条分别100epochs后训练不能由两任务95%外推
TianJi+Wuji / 滴管、三明治101 / 101条分别50epochs;RTT测试对应灵巧手部署手20D与规范12D手槽如何完整适配,正文未详解

Figure 11 · 不同水位:定性泛化而非大样本曲线

不同水位:定性泛化而非大样本曲线
论文原图 · Figure 11 · p.34 · 350 DPI 裁剪 · 核对原文 · 点击原图放大。
  1. 右端杯子是137条示范统一采用的目标标线;左边为三个不同标线的成功结果。
  2. 证明存在成功个例,但没有所有尝试数、失败率或连续水位分布评估,不能写成任意水位都稳定。

8 · 哪个组件、哪种数据贡献最大?

Table14 独立训练的累计配置,不是同checkpoint接着训
配置Plus SR增加
Baseline49.59—
+Sparse memory53.473.88pp
+Qwen3.5-2B60.376.90pp
改RynnBrain1.1-2B69.088.71pp
+Δ差分70.801.72pp
+future feature alignment76.455.65pp
+4D78.371.92pp

这组不是最终92.8模型的逐项扣分表,也没有全因子交互实验。4D老师替换为CoWTracker76.15、Pi3X73.63反而低于无老师76.45;Track4World descriptor直接喂动作77.78略低于纯辅助蒸馏78.37。因此“任何3D老师都有效”不成立。

Tables16–17 数据源单独预训练
来源PlusRoboTwin C2R正确对照
无预训练78.59Joint4.38 / EEF2.80动作表示不同分开比较
Robot83.73Joint32.34强且一致
Ego2Robot81.86Joint6.66比Joint基线+2.28pp
Ego80.45EEF3.13比EEF基线+.33pp
UMI83.24EEF13.90比EEF基线+11.10pp

它支持“本体/动作对齐影响人类数据可用性”,不支持“人类数据永远无用”。这些基准主要夹爪操作,且各来源规模/表示并非一个严格相等的剂量实验;没有系统最优混合率搜索。

9 · Agent联动、冲突清单与研究判断

§7.5只选择seed0下较差的五个RoboDojo任务,外部Astra给EEF纠偏,平均SR10.8→47.2;这是小范围选择性探索,不是42任务新总分,也不是主模型新增的内生Agent模块。xhigh五条全成与medium的差别样本极小。

需要保留的不确定性
条目证据 / 尚缺
时间窗预训练Table4写33 video frames与频率比4;后训练§5.2写33步窗、每4步取图得到9观测帧。不要擅自统一成同一tensor shape,需代码核查。
80D槽Table1每EEF预留9维,正文动作说6维相对运动;剩余槽/有效mask是适配细节,不等于动作有9个物理自由度。
灵巧手12D规范手槽与Wuji20D控制之间的具体映射未完整给出。
“开源”论文使用将发布表述,处理数据受license限制;本页不把所有原始/处理数据都已可下载当事实。
全身平衡本文人类转换主要机械臂/手;没有EgoHumanoid式完整人形动力学对齐证据。

最强结论:在这套训练系统中,未来变化表征与几何蒸馏可提高控制效果,并能通过单向依赖缓存降低在线成本。值得复用的工程点:先把状态/动作语义和时间对齐做对,再谈混合规模;控制连续性要让训练见到已承诺前缀,不能只追求平均推理FPS。

检查:为什么不直接把未来F喂给动作更省事?

训练时F包含真值未来的加噪信息,部署并没有它;若允许访问就可能条件泄漏,或者部署必须额外生成未来。本文选择训练学生Δ只从观测推断,再让动作读学生,代价是学生可能猜错,收益是部署调用更轻。