李飞飞、吴佳俊再联手,打破世界模型和机器人动作的「巴别塔」

李飞飞、吴佳俊团队提出TrAct框架,通过视觉轨迹作为“同声传译”,解决机器人动作控制与世界模型预测之间的语言不通问题。该框架包含VLAT(动作+轨迹生成)、TWM(轨迹条件世界模型)、VLAC(奖励打分)三个组件,在LIBERO-INTEGRAL基准上达到55%成功率,比基线π0.5提升一倍;真实机器人实验中达76%成功率。轨迹接口使不同机器人本体实现跨具身泛化,并可利用人类视频数据进行预训练。

文章作者、来源:雷峰网

日前,一篇叫做《TrAct: Bridging Robot Control and Visual Prediction with Visual Tracks》的论文悄然上线arXiv。论文署名中出现了两个大家很熟悉的名字——李飞飞、吴佳俊。

李飞飞、吴佳俊再联手,打破世界模型和机器人动作的「巴别塔」

论文链接:https://arxiv.org/html/2608.24101v1

熟悉具身智能圈的人都知道,这两个名字放在一起,分量不轻。

李飞飞是世界模型“空间智能”方向的旗帜人物,而刚刚领完IJCAI 2026计算机与思想奖的吴佳俊,则是这一领域最核心的研究者之一。

这两位长期合作的学术战友,最近在具身智能领域动作频频。就在一个月前,他们刚与ControlNet作者张吕敏等十余位学者共同发表了《Masked Visual Actions for Unified World Modeling》,把机器人动作渲染成像素轨迹,喂给视频世界模型。

但对于他们而言,之前的尝试或许还不够彻底。

世界模型能看懂机器人动作了,但机器人动作那一侧的问题还卡着:动作怎么实时变成轨迹?世界模型预演完,怎么反过来帮机器人挑动作?

这条往返的路,还没有打通。

这一次,他们直指这个问题的核心:机器人的“动作控制”和世界模型的“预测画面”,说的根本不是同一种语言。

TrAct的解法,就是在中间配一位“同声传译”。

李飞飞、吴佳俊再联手,打破世界模型和机器人动作的「巴别塔」

01

世界模型的“巴别塔”:

动作和像素,鸡同鸭讲

先解释一下背景。

现在具身智能行业正在形成一种共识:光靠VLA“条件反射”式地输出动作不够,得让机器人学会“先在脑子里过一遍”——多个候选动作,交给世界模型预演未来,再挑结果最好的执行。

π0.5、GR00T这些头部VLA模型,在标准基准上已经刷到接近满分。但在真实世界的泛化中,它们依然频频翻车。

因此,世界模型的“预演”能力,被普遍认为是具身智能的下一个关键拼图。

但问题是,“预演”这出戏,主演对不上台词。

机器人控制器输出的是一串低维的“动作方言”:可能是末端位姿,可能是关节角,可能是夹爪开合,也可能三者组合——十几或二十个低维数字。

世界模型需要输出的是高维的“像素画面”:夹爪在画面中的像素坐标、轮廓形状、与物体的距离;面条在每一帧中如何弯曲、滑动、与碗壁碰撞。每一帧可能是224×224×3≈15万像素,16帧就是240万像素。

问题来了:20个数字怎么推导出240万个像素?

从“末端位姿变化0.02米”到“夹爪在画面中向右移动了50个像素”,中间隔着一整条物理因果链——关节转动、末端接触、物体滑动、相机成像。把前者直接喂给后者,等于给导演看剧本大纲里的20个关键词,让他脑补出两个小时的电影。

世界模型就是在硬着头皮干这个"脑补"的活儿。论文将这种方案称为AWM(Action-conditioned World Model,动作条件世界模型)——给定动作指令,直接预测未来画面。

不意外的是,这套"硬猜硬译"的方案,翻车姿势非常典型:

夹爪姿态预测错了;背景和目标物体在预测画面里凭空消失;两个相机视角对同一物体的位置判断互相打架。

更要命的是,每一种机器人的“动作方言”都不一样。Franka说Franka语(末端位姿+夹爪开合),UR5说UR5语(另一套关节参数),双臂机器人又说第三套。

同样是“把面条放进碗里”,每台机器人“念出来的台词”完全不同。

也就是说,换一台机器人,之前学的"动作到画面"的映射几乎作废——跨本体泛化,就成了行业公认的死结。

一边是机器人执行不了的像素,一边是世界模型看不懂的动作。

TrAct的答案:请一位“同声传译”,把两边的话翻译成彼此都懂的语言。

这位“同声传译”,叫做视觉轨迹(visual track)。

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02

TrAct:让视觉轨迹当“同声传译”

视觉轨迹是什么?一句话:具身无关而任务相关的关键点,在图像坐标里随时间移动的路径。

TrAct会跟踪两类点:

1.夹爪点:机械臂夹爪上的7个固定网格顶点,覆盖夹爪的轮廓和运动范围——解决“手怎么动”;

2.场景点:图像平面上5×5均匀网格采样的25个点,分散在整个画面——解决“环境怎么动”(物体滑动、相机晃动)。

这两类点的分工很明确:夹爪点是“主动运动”的源头,直接反映机器人的动作意图;网格点是“被动运动”的参照,帮助模型判断画面变化是来自夹爪移动、物体滑动,还是镜头晃动。两者结合,世界模型才能准确理解“哪些像素动、为什么动”。

这套语言妙就妙在“通用”:不管Franka、UR5还是人手,把物体放进碗里这个动作,翻译成轨迹都是同一句话——“夹爪关键点沿这条路径移动,物体从当前位置进入碗的区域”。动作带着本体特异性,轨迹却是跨本体的“普通话”。

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围绕这个接口,TrAct搭了一个“剧组”,三个阶段、三个组别分工明确:

VLAT(Vision-Language-Action-and-Track model),出方案的导演组。

在预训练flow-matching VLA π0.5的基础上改造动作头,让它同时输出动作块和对应的轨迹块。

  • 动作块a是“方言”——末端位姿、关节角、夹爪开合,这些低维的机器人指令;
  • 轨迹块τ是“普通话”——任务相关关键点在图像坐标系中的运动路径。

两者必须严格成对:每一组候选方案里,动作和轨迹来自同一次策略采样,不能拆开自由组合。这是贯穿全文的一条红线——预演条件是轨迹,执行控制是动作,两者必须对应同一套方案。如果轨迹描绘出一个美好的未来,配对的执行动作却实现不了这条轨迹,预演就成了“自我感动”。

训练时,VLAT同时优化两个流匹配损失:动作损失监督“方言怎么说”,保证指令可执行;轨迹损失监督“普通话怎么写”,保证轨迹准确描述了画面里点的运动轨迹。换句话说,导演组既要把戏排出来(动作),又要把分镜画清楚(轨迹),两条线同时推进。

TWM(Track-conditioned World Model),预演的拍摄组。

分镜画好了,谁来把它变成成片画面?拍摄组上场。

TWM以Stable Video Diffusion(SVD)为视频生成骨干,增加了一个Temporal ControlNet分支,专门把轨迹坐标渲染成空间控制图。智能体视角(agent-view)的轨迹走红色通道,腕部视角(wrist-view)走蓝色通道——两个视角共享时间线,各自保留独立的“机位”。

有了轨迹这个普通话版的“分镜脚本”,世界模型的工作方式彻底变了:

之前(AWM)是“给一串方言,硬猜画面”:给定末端位姿变化0.02米,模型得自己脑补“这会导致夹爪在画面中向右移动50个像素、同时把面条推出去、碗的遮挡关系发生变化……”——整条物理因果链全靠硬猜。

现在(TWM)是“给一段普通话,按脚本渲染画面”:已知关键点从A位置移动到B位置、物体从P点滑到Q点,把对应的像素生成出来就行。

从“因果推理”变成了“条件渲染”,难度降了一个维度。拍摄组不需要理解“关节转了30度会怎样”,只需要按照分镜把画面拍出来。

VLAC(Vision-Language Reward Model),拍板的审片人。

画面拍出来了,谁来定稿?审片人。

VLAC基于InternVL2的视觉语言奖励模型,对每条预演视频按任务指令打分。但它评的不是“画质清不清晰”,而是“任务完成了没有”——面条进碗了吗?夹爪够到目标了吗?关柜门关严了吗?

审片人只看剧情对不对得上剧本。哪怕样片画质有点糊,只要动作做对了,VLAC就给高分;反之,画面再逼真、动作跑偏了,照样不及格。

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推理时,三个角色是这么协作的:

1.导演组出方案:每个决策点,VLAT用TSR(Temperature-Scaled Resampling,温度缩放重采样)生成K个候选动作-轨迹对(仿真K=20,真机K=16)。

2.拍摄组拍画面:TWM拿着每个候选方案里的轨迹,逐一生成预演视频。

3.审片人打分:VLAC对每条预演视频按任务指令打分,选出得分最高的那一条。

4.执行:把那条高分样片对应的动作交给机器人执行。

选中的永远是同一对(a,τ)——预演条件与执行控制来自同一次策略采样。“想得到”(轨迹预演)和“做得到”(动作执行)被绑定,减少中间的信息传递失真。

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03

数据引擎:没有动作标签的

人类视频,也能“重用”

这套接口的另一重红利,来自于数据侧。

机器人数据贵得离谱,而互联网上人类第一视角操作视频近乎无限——但人类视频没有机器人动作标注,传统VLA拿它们没什么办法。

轨迹接口绕开了这堵墙:人类视频虽然给不了“机器人这段方言怎么说”,但完全能给得出“这段画面的分镜脚本长什么样”。

于是TrAct的预训练配方是:76K条DROID机器人遥操作数据+约150K条EgoDex人类第一视角操作视频(约占完整EgoDex的一半),按1:2混合。

DROID的夹爪7点、EgoDex每只手7点加25个背景网格点,全部统一映射进同一套轨迹槽位布局——缺失的相机、操控器和轨迹槽位全部用掩码处理。

这就意味着什么?人类视频终于不用“翻译成动作”,就能直接参与机器人模型的预训练。

背后的逻辑很清楚:视觉运动是可以跨具身共享的监督信号,而且这个信号的供给几乎是无限的。人类视频的量级,是机器人遥操作数据永远追不上的。这就让TrAct在预训练阶段获得了远超机器人数据的运动先验。

数据规模和跨具身通用性,两者在这个接口下被同时激活了。

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04

更严酷的考场,

更硬核的物理测试

▎仿真基准:LIBERO-INTEGRAL上全面领先

先说基准。标准LIBERO上,各家模型的表现已经接近天花板——π0.5平均96.8%,TrAct 98.3%,差距不到2个点,说明刷榜刷不出区分度。

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于是团队自建了一个更严酷的考场——LIBERO-INTEGRAL,共20个任务:

  • 10个鲁棒性任务:涵盖物体互换(Swap)、物体变化(Object)、任务变化(Task)、相机视角变化(Camera)、机器人初始位姿变化(RobotInit),各2个,全部取LIBERO-Plus最难档位;
  • 10个跨具身任务:把场景里的Franka Panda直接换成UR5,任务规范和场景配置保持不变。

“考生”包括四种策略变体:

  • π0.5:基线VLA策略
  • VLAT:联合预测视觉轨迹和可执行动作,无动作选择
  • TrAct:完整框架,包含轨迹条件世界模型动作选择
  • VLAT+AWM:用动作条件替代轨迹条件

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换到LIBERO-INTEGRAL这个考场,差距瞬间拉开:

•π0.5平均成功率27%,其中任务变化15%、跨本体17%——“换任务”、“换机器人”恰好是其表现最惨的两项,而这正是机器人动作执行的痛点所在;

•VLAT(加轨迹头但不做预演)平均成功率是44%;

•VLAT+AWM(用动作条件世界模型做预演)平均成功率是49%;

•TrAct拿下55%的成功率,比π0.5翻了一倍还多,比同样做预演的动作条件版本再高6个点。

逐类别看,TrAct在Swap 65%、Object 60%、Task 50%、Camera 60%、RobotInit 65%、跨本体50%,六项全部领先;20个任务里18个拿到最佳或并列最佳。

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跨本体任务的细节更能说明问题:

UR5版“把橙汁放进篮子”,π0.5成功率0.0,TrAct拉到50%;

“把碗放到盘子上”,π0.5成功率40%,TrAct拉到80%。

当然也有翻车的——“拿番茄酱进篮子”,π0.5是0.0,TrAct也只有10%。团队没有回避这一点:难任务依然难。

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统计显著性也做了确认:三种随机种子的评估中,TrAct平均0.547(95%置信区间[0.53, 0.56]),VLAT+AWM平均0.490([0.47, 0.51]),两个置信区间完全不重叠——改进是真实的,不是抽签抽出来的。

▎视频预演质量:有“分镜”的,碾压没“分镜”的

再看世界模型的视频预演质量本身。论文比较了TWM(轨迹条件,有分镜)与AWM(动作条件,没分镜)在仿真和真实两个场景、智能体和腕部两个视角下,在五个标准视频质量指标上的表现:

PSNR:峰值信噪比,越高越好;
SSIM:结构相似性指数,越高越好;
LPIPS:学习感知图像块相似度,越低越好;
FID:弗雷歇起始距离,越低越好;
FVD:弗雷歇视频距离,越低越好;

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结果,轨迹条件(TWM)对动作条件(AWM)是全指标碾压。

差距最悬殊的是仿真+智能体视角这一配置:TWM比AWM,PSNR高出62%,SSIM高出75%,LPIPS低了76%,FID低37%,FVD低70%。

真实世界腕部视角同样悬殊:TWM比AWM,PSNR高出22%;SSIM高出19%;LPIPS低40%;FID从176降至130,低26%;FVD低43%。

两个场景、两个视角、五个指标,TWM无一例外全部领先。

也就是说,有“分镜”的比没“分镜”的预演画面,质量高出一个维度。把“动作方言”翻译成“轨迹普通话”再预演,比从动作指令硬猜画面,准得多。

▎更硬核的物理机器人实验:继续遥遥领先

仿真里的成功还不够。团队把TrAct搬到了真实的Franka Panda机器人上,看看它在物理世界里到底扛不扛得住。

机器人配备了两个RGB相机——一个从第三方视角看着整个桌面,一个装在夹爪上近距离盯着操作区域。训练数据只有400条15Hz的演示,覆盖了4个基础任务;测试则是5个训练时从没见过的任务:

1.将半长粉色面条放入碗中;

2.将热狗面包放入碗中;

3.将绿色砖块放入碗中;

4.关闭部分打开的右柜门;

5.将倾斜勺中的意大利面倒入锅中。

每个任务10个episode,而且不仅要过常规背景这一关,还要在换了桌面背景的陌生环境下再跑一遍——看看它会不会被“换了个桌布”就搞懵。

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最终平均成功率:π0.5是49%,加上VLAC评委直接打分是65%,VLAT+AWM是66%,TrAct是76%。

两个任务的细节值得单独拎出来说。

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一个是“关右边的柜门”——五个任务里唯一接触密集型的,最能拷打预演精度。

常规背景下,π0.5只有50%,VLAT+AWM也才60%,TrAct做到80%;

换到陌生背景下,动作条件版本直接掉到40%,TrAct反而稳在70%。

这就说明,域偏移越大,轨迹接口的优势越明显。因为轨迹描述的是"画面里该怎么动",天然不依赖具体背景长什么样。

另一个是“半根粉色面条放进碗里”,TrAct在常规背景下拿到了满分。机器臂夹着一段训练时没见过的、更短的面条,稳稳放进碗里。泛化能力,同样肉眼可见。

更大规模的预训练变体TrAct+(76K DROID + 60K BridgeData V2 + 完整30万级EgoDex,8块H100跑60K步),也把五个最难的UR5任务从π0.5的6%、TrAct的32%进一步拉升到38%。

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这也进一步论证了,接口红利之外,数据规模红利依然在兑现。

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05

TrAct对具身智能行业的意义

回过头来看,TrAct真正的贡献,并不在于它刷新了SOTA,而是“接口层”的统一:

以前,动作是世界模型的输入。你给Franka语它就学Franka,给UR5语它就学UR5——换台机器人,推倒重来。

现在,机器人动作和世界模型预测之间有了统一的翻译层。机器人输出动作(方言),轨迹把它翻译成“画面里的点怎么动”(普通话),世界模型拿着翻译结果做预测。

机器人动作和世界模型“鸡同鸭讲”的行业困局,第一次得到系统性的破局。

但硬币的另一面同样清晰,论文自己也交代得明白:

第一,TrAct不是物理模拟器。轨迹是二维图像空间的点运动,不显式建模力、碰撞和接触状态;它预测的是"看起来会发生什么",不保证"物理上一定发生什么"。

第二,预演的可靠性最终依赖VLAT的轨迹预测质量。如果动作本身不可靠,轨迹和动作可能一起错,高分预演不等于安全执行。

第三,它不便宜,每个决策点要跑十几次视频生成和打分,推理成本是真金白银。

第四,真机数据也还是少了点:400条演示,5个评测任务,离工业级场景的验证还有距离。

在整个行业都在苦寻大模型如何驱动机器人的当下,大家都在问同一个根本问题:世界模型和机器人之间,到底该用什么语言对话。

TrAct交出了一份极具启发性的答卷。它证明了,肉眼可见的视觉轨迹,可以成为这一通用的语言。