感知、预测与规划合一:面向第一视角灵巧操作的统一世界动作模型P3-WAM
这篇预印本构建了单一视频模型P3-WAM,既能从第一视角视频中还原三维手部动作,也能预测给定手部动作后的场景,还能仅凭文字指令同时规划动作及其结果视频。三种能力联合训练后各自均有提升,并在四个公开数据集上超过专用模型,但机器人应用目前仅有两个开环演示。
把感知(还原手部与相机运动)、动作条件预测和目标导向规划放进同一个世界动作模型联合训练,是否比分别训练更好?
用人类视频训练机器人通常需要三个独立模型:手部姿态估计器、动作条件视频预测器和规划器。各自训练的模型无法共享对手物交互的理解,而缺少显式三维动作的视频生成模型容易偏离指定动作。
手部重建依赖HaMeR、Dyn-HaMR等估计器。DreamDojo、Hand2World、EgoSim等动作条件世界模型,以及Wan2.2、英伟达Cosmos 3等通用视频模型,能预测或生成视频,但不同时输出结构化的三维动作规划。
P3-WAM把手部和相机轨迹的紧凑三维表示接入预训练视频扩散Transformer(Wan2.2-Fun A14B-Control),采用共享权重的混合Transformer结构,加入模态专属适配和视频与动作之间的双向注意力。训练时随机遮蔽视频或动作,使同一模型学会由视频推动作(感知)、由动作生成视频(预测),以及由图像、指令和可选目标图同时生成两者(规划)。
在相同训练步数下,与单模式训练相比,统一训练在EgoDex、ARCTIC、HOT3D和EgoLive上平均把相机坐标系手部误差降低23.5%,预测FVD从1106降至1010。在EgoDex上,相机坐标系手部误差为32.9毫米,HaMeR和Dyn-HaMR分别为112.9和115.5毫米。动作条件预测在四个数据集上全帧指标均居首,相对自身骨干模型平均PSNR从15.9提升至19.0分贝,FVD从1218降至622。规划方面,盲评的通义千问VLM给出指令遵循3.74分(满分5分),高于Wan2.2或Cosmos 3-Nano最佳设置的3.12分。
作者指出,单目相机估计手部全局三维位置存在固有歧义,机器人执行为开环,无法自我纠正。机器人证据仅为重定向后的两个定性示例,没有成功率。规划质量由视觉语言模型打分而非任务完成率衡量,部分基线按各自的条件输入方式运行。
世界动作模型是英伟达(Cosmos)、阿里巴巴(Wan)和人形机器人实验室的交汇点:既能想象结果又能输出动作的模型,可以生成训练数据,并在机器人动作前检验方案。论文显示把显式三维手部动作接入大型视频模型能提升保真度,对用人类视频搭建数据引擎的企业有参考价值。该模型以阿里Wan2.2为底座,作者来自港科大(广州)等机构,也说明国产视频大模型正成为具身智能研究的基础设施。目前仍处研究阶段,闭环机器人结果是下一个看点,预计需12至24个月。