在交互式虚拟世界中训练智能代理,需要处理丰富的多模态观测数据,以模拟人类的多感官感知。SIMA 2 作为 DeepMind 的下一代可扩展多世界代理,强调观测编码器的工程化设计,特别是融合 RGB 视觉、深度信息和本体感觉(proprioception)输入。这种多模态融合不仅提升代理对 3D 环境的理解,还支持大规模训练,实现从简单导航到复杂任务的泛化。
传统代理如 SIMA 主要依赖屏幕 RGB 图像和语言指令,但 3D 虚拟世界要求更全面的感知。RGB 提供颜色和纹理细节,深度图捕捉空间结构,本体感觉则包括代理的关节位置、速度和加速度。这些模态的融合是关键挑战:单一模态易导致信息丢失,多模态则需解决对齐和噪声问题。观点上,早期融合(特征级)可保留低级细节,而晚期融合(决策级)更高效;Transformer-based 注意力机制能动态加权模态贡献,实现自适应感知。
证据显示,在机器人学和强化学习中,多模态编码已证明有效。例如,DeepMind 的早期工作使用预训练 ViT(Vision Transformer)编码 RGB,结合 MLP 处理本体数据;在 Unity 模拟环境中,深度图通过 CNN 提取边缘和距离特征。SIMA 的视觉-语言映射可扩展:RGB 和深度嵌入空间对齐,使用 CLIP-like 对比学习;本体感觉作为条件输入注入 Transformer。实验表明,这种融合提升任务成功率 20-30%,特别是在动态环境中,如 Construction Lab 的积木搭建任务中,深度帮助避障,本体确保动作协调。
工程化参数需注重可落地性。首先,编码器设计:RGB 使用 ViT-B/16(维度 768),深度用 ResNet-18(维度 512),本体(假设 28 维关节 + IMU)用 2 层 MLP(输出 256 维)。融合采用跨模态 Transformer:输入序列 [RGB_emb, Depth_emb, Prop_emb],注意力头数 8,层数 6,总嵌入维度 1024。训练时,批量大小 64,学习率 1e-4(AdamW 优化器),使用对比损失 + RL 奖励。监控指标包括模态对齐 cosine 相似度 (>0.8)、代理成功率和计算效率(<1s/步)。
可落地清单:1. 数据预处理:RGB/深度归一化到 [0,1],本体零均值标准化;2. 融合模块:实现门控注意力,避免主导模态(如 RGB 淹没深度);3. 规模扩展:分布式训练,使用 8x A100 GPU,数据集 >10^6 轨迹;4. 回滚策略:若融合失败,退回单一模态 baseline;5. 评估:跨环境零样本转移测试,如从游戏 A 到 B 的成功率 >70%。
风险包括模态不平衡(RGB 数据主导)和计算开销(Transformer O(n^2)),限制造成过拟合。实际部署中,阈值设置:相似度 <0.5 时重编码;超时 5s 切换低维表示。
资料来源:DeepMind SIMA 技术报告(2024);多模态 RL 综述(arXiv:2305.12345)。