《A Path Towards Autonomous Machine Intelligence Version 》
"A JEPA will learn abstract representations that make the world predictable."
本文试图回答两个相互关联的问题:机器如何通过观察形成对物理世界的内部模型,以及如何利用这个模型进行推理、规划和行动。
如果我们去观察大模型以及具身智能与人类智能的差别,我们会发现前者需要大量的数据大量的试错,效果却可能仍然不尽人意;而人类却可以通过极少的样本,极少的试错就可以学习一个新的技能。
关于智能,Yann LeCun 认为需要在物理世界中获得。比如一个婴儿在观察世界的过程中认识到了远近深度、认识到了对象,从而发现可以运动,从而认识到各种物理规律,认识到各种生物体,从而认识各种因果关系……由此类推。这里有两个核心的要点,第一,世界知识主要来自预测感知变化;第二抽象概念是层级产生的。
虽然 Yann LeCun 对大语言模型不停地“诋毁”,但是我觉得不得不说,语言作为一个抽象的工具,对人类智慧的发展有着不可磨灭的作用(比如哲学)。
若要论生物学/心理学证据的话,倒是有挺多,比如动物或人内在地可以预测世界下一个状态的“世界模型”,再比如最近 MIT 发现人脑进行逻辑推理的时候负责语言的脑区并不会激活等等。
这些形而上的哲学讨论,我目前并不太理解,等了解了更多再去做评价吧。
按照李飞飞的分类,World Model 应当包含三个部分:渲染,仿真,行动。但在本文中,只对后面两个能力进行了讨论。
World Model 架构
架构包含六个核心模块:
- Perception:从传感器输入中估计当前世界状态。
- World Model:补全缺失信息,并预测自然演化或行动导致的未来状态。
- Actor:提出和优化行动序列。
- Cost:评价当前或预测状态的好坏。
- Short-term Memory:保存过去、当前和预测状态及其代价。
- Configurator:根据当前任务配置感知、世界模型、cost 和 actor。
感知模块形成当前状态;actor 提出行动;world model 模拟行动后果;cost 判断这些后果好不好;actor 再调整行动;最后实际执行代价最低方案的第一步。
这也是 LeCun 对“推理”的定义:推理不是必然以语言或符号链的形式出现,而可以表现为 在内部世界模型中进行模拟,并通过能量最小化寻找满足约束的行动或解释。
Cost:模型如何评价当前状态
文章中将 Cost 分为两个部分:IC + TC. Intrinsic Cost 给出最基础、不可训练的偏好,例如避免疼痛、危险和能量耗尽。Critic 则根据经验学习长期后果,判断一个当前看似无害的状态,未来是否可能导致高代价。
总而言之,IC 定义最终价值,Critic 把这种即时价值向未来传播。
Cost 本身并不直接判断一个动作好不好,而是评价动作可能导致的状态。Actor 通过 World Model 预测不同动作的后果,再选择通向低 Cost 状态的动作。
模型如何认识世界?
在这里,世界模型做的是:如果现在这样、采取某个行动,未来会发生什么?JEPA、VICReg、H-JEPA、latent variable,其实都只是围绕“怎样学好这个世界模型”展开的不同机制,不需要在总结构里并列成四大块。
它们可以统一成一个直觉:
世界模型不应该记住并预测世界的一切,而应该学习一个让世界尽可能可预测的抽象表示。
- JEPA 负责在 representation space 预测未来,而不是生成所有像素。
- VICReg 负责防止这个 representation 为了“好预测”而塌缩成空信息。
- H-JEPA 负责让不同抽象层级处理不同时间尺度:低层预测短期细节,高层预测长期结构。
- latent variable 负责承接那些无法从当前状态确定、但又不能忽略的未来分支。
所以这几部分是在共同解决一个核心矛盾:表征既要保留足够的世界信息,又要足够可预测。
可以把信息分成三类:可预测且重要的信息,保留在世界状态表征中;不可预测且不重要的细节,由 encoder 抽象掉;不可预测但重要的未来分支,由 latent variable 表示。
模型如何行动?
有了价值标准和世界模型,才进入行动层。它解决模型在各种可能未来中应该选择哪条行动路径?
Mode-2 是完整规划:Actor 提出动作,World Model 模拟未来,Cost 评价未来,再搜索或优化动作序列。
Mode-1 是快速反应:不再展开完整未来,policy 直接根据当前状态输出动作。
(其实二者有点像那个快思考和慢思考)
两者的关系是:
Mode-2 负责解决新问题,Mode-1 负责执行已经学会的问题。
Mode-2 得到的好动作会训练 Mode-1 policy,相当于把慢速规划编译成快速技能。
Hierarchical Planning 也属于这一层。它不是另一套机制,而是 Mode-2 在多层世界模型上的自然延伸:高层规划长期抽象目标,低层负责把抽象目标落实成具体动作。也就是说,高层 action 不是现实中的真实动作,而是下层需要满足的子目标。比如高层决定“到达车站”,低层再决定走哪条路、怎样开门、怎样控制身体。
这份笔记只是一个简单的、直观的总结,还需要进行更多的学习进行补充。
