关于ZAKER Skills GEO服务 合作
雷锋网 2小时前

具身的数据管线,到底应该怎么做?

数据规模不断扩大,有效性却没有跟上。

作者丨向 欣

编辑丨高景辉

雷峰网:一家具身数据厂商告诉我们,他们向模型厂商交付了几万小时数据之后,对方反过来问了一句:能不能顺便帮忙把模型也训练出来,好让他们 " 交个差 ",原因是模型厂商自己心里也没底,不知道这批数据喂进去能训出什么结果。

这种焦虑与无力,是当下不少模型厂商的真实状态,他们面临的真实困境是:虽然在不断花钱采集、购买数据,数据规模不断扩大,但数据的有效性却没有跟上。钱花出去了,效果却像打了水漂。

年初,不少具身公司声称今年要采集百万级别的数据。大半年过去,确实有公司宣称已经积累了百万数据,但模型能力上似乎没有看到对应的提升,反而被 GPT 的 Astra 抢了风头。

问题不仅在于数量,还在于数据管线。数据被大量采集回来,但从采集到进训练之间那段加工链路存在大量问题:筛选没有细粒度标准,数据难以跨本体迁移,数据质量至今没有公认的评测机制。具身的数据多了,可用数据却不一定多。

具身数据管线该怎么做?为此,我们与机器人基础模型公司行元智能创始人兼 CEO 杨世琦聊了聊,试着拆解这条数据链路上的关键难题,以及如何让规模不断增长的数据真正转化为模型能力。

今天,我们就把这条管线拆开聊透。

01

数据量在涨,但「可用数据」没跟着涨

一条原始数据要变成机器人可以学习的数据,通常要经过五个环节:

首先是数据筛选,剔除画面模糊、动作中断、轨迹异常等低质量样本;

其次是数据标注,给操作过程补充任务、物体状态、动作阶段和语言指令等信息,让模型能够理解数据中发生了什么;

第三是动作转换,将人类示范或一种机器人产生的动作,映射到目标机器人能够执行的动作空间;

第四是数据验证,通过规则检查、仿真测试或真机实验,判断数据是否合理、能否执行;

最后是反馈迭代,结合模型训练和实际部署的表现,调整数据筛选、标注和转换策略。

这条链路的绝大部分环节都已可以自动化,但在实际操作中存在不少难题。

首先,数据缺少统一、细粒度的筛选与评价标准。

从大语言模型的经验来看,如果训练中混入一批 dirty 数据,带来的降智大概率是永久性的,会在整个模型生命周期中持续产生影响。

但目前业内仍然没有一个可规模化的数据筛选机制。一段视频画面清晰、动作完整,不代表它对模型训练有用;一条转换后的轨迹符合运动学约束,也不意味着机器人能够在真实环境中顺利完成任务。

数据供应商和模型公司对 " 高质量 " 的理解存在差异,如何衡量一份数据的实际训练价值,仍然是个难题。

其次,从人类动作到机器人动作的转换存在明显门槛,也就是做动作重定向难。不同机器人的关节结构、工作空间和末端执行器各不相同,同一项任务可能需要不同的操作策略。尤其在人类第一视角视频中,往往缺少机器人关节状态、力觉等信息,系统需要从有限的视觉观测中恢复空间关系,再生成适配目标机器人的动作。

对于结构相近的机械臂,可以通过逆运动学等方法求解;但如果末端执行器差异很大,问题就会复杂得多。

人类用五指手抓住一个物体时,可以调整多个手指的位置和施力方式;夹爪执行同样的任务,采用却是完全不同的接近角度和抓取策略。两者难以使用同一套动作轨迹。

除了数据管线本身的技术难题,行业也存在不少乱象。

一是数据处理分工混乱,数据采集、数据处理和模型训练往往由不同团队承担,各方的交付标准和评价指标未必一致。

二是许多公司依赖开源管线。不少团队使用开源工具拼接处理流程,却缺少针对具体模型、任务和机器人本体的系统设计。行业讨论容易聚焦采集了多少小时、积累了多少条轨迹,对数据经过哪些处理、多少样本最终可用、能否改善下游任务表现,披露相对有限。

结果是,数据规模、可用数据规模和真正产生训练收益的数据规模,容易被混为一谈。

建立完整的数据管线,并用训练和部署结果验证每个环节的价值,正在成为比单纯扩大采集量更需要解决的问题。

02

采集门槛越低,管线要求越高

具身数据的来源越来越多,但不同数据类型面临的管线难题并不相同。目前行业主要探索四类:真机遥操作、仿真、UMI,以及人类第一视角视频。

真机数据质量和部署一致性最好。真实机器人产生的数据与目标机器人的控制、传感器和执行环境接近,容易直接验证。代价是贵:机器人、操作人员、场地和任务都需要投入;其次还是跨本体难,在 A 机器人上采的数据要用到 B 机器人上,每家处理方式不同,做出来的跨本体能力也不一样。

仿真数据的优势是非常容易扩量,缺点是常谈的 Sim2Real gap。以 robot 为主的大量仿真器,下层物理引擎已经很多年没有足够大的变动,无法准确反映摩擦力、物体形变、接触位置等信息,这个缺陷在装配、抓取、拧转这类需要精确控制接触的富接触任务中尤其明显。

UMI 等低成本操作采集方案通过更轻量的采集装置记录人类操作,减少了对完整机器人遥操作系统的依赖,让单条数据更便宜、更容易采集。

但它仍然需要人主动执行任务、使用特定设备,不同 UMI 采集装置与机器人之间还存在动作映射和适配问题。本质上它仍是项目制驱动的增量数据,多样性和 scaling 上限受采集组织方式约束。

第一视角人类视频打开了更大规模的数据来源。人类日常生活中本来就存在大量操作行为,头戴相机、智能眼镜等设备有机会持续记录,降低专门组织采集的成本。但这条路线将更多压力转移到了数据管线。

首先,视频通常缺少机器人系统能直接使用的关节状态和动作信息,系统需要从视频中提取手部、物体和动作,再恢复空间关系。

其次,采集设备差异更大,画质、视角、帧率和传感器配置各不相同,管线需要消化这些差异。来源越广,原始数据质量就越难统一,日常视频里既有有价值的操作,也有大量与训练目标无关的内容,需要更高效的筛选方法。

再次,人类操作与机器人本体之间存在差异,视频中的人可以用灵巧的双手完成任务,机器人可能配备不同结构的手或夹爪,系统需要将人类动作转换成目标机器人能够执行的动作。

四条路线各自的优势和短板可以归纳为:真机数据更贴近真实执行,仿真更容易扩量,UMI 降低了部分采集门槛,人类第一视角视频有机会获得更丰富、更自然的数据来源。

其中的基本矛盾是,降低对采集设备的限制,有利于扩大数据规模,却会增加清洗、空间重建和跨本体转换的工作量。

也就是说,数据源越丰富,就越需要能够统一处理不同设备、不同动作表征与不同机器人本体的数据基础设施。更重要的是,数据来源的扩展不等于直接扩展了模型可学习经验。

如果目标是持续扩大可用数据的规模,优先实现 Scaling,人类第一视角视频与 UMI 无疑是最具潜力的路线;但要把它真正用于机器人训练,关键在于建立足够可靠的数据处理管线。

这也正是行元智能选择的方向。

03

把人类操作视频变成机器人训练数据

行元智能最近发布了面向机器人预训练的跨本体数据引擎 Chorus(众行),能够将来自不同设备的人类操作数据,转化成适配不同机器人本体的训练数据。

和单纯追求数据规模不同,Chorus 的一个重要设计思路,就是从机器人学习和部署的需求来反推数据应该如何组织。

具体来看,它针对前面提到的几个核心问题,做了五件事。

第一,不限制数据来源,尽可能将能用的数据用起来。

智能眼镜、胸戴相机、腕部相机、UMI 等设备采集的数据,都可以进入 Chorus。

不同设备的拍摄视角、画质和深度信息存在差异,行元采用基于 learning-based 方法处理这些差异,同时用足够多的配对数据训练,信息较少的设备也能够尽可能恢复出更可靠的空间信息,例如可以让单目相机逐步逼近双目效果。

数据进入管线后,系统还会记录其来源、评估质量并进行分级,再根据训练阶段调整不同数据的使用比例。这样做的目的,是尽可能利用已有数据,形成一个合理的数据配方,避免质量参差不齐的数据直接混在一起。

第二,把跨本体作为设计前提。

Chorus 能够将一份人类数据转成多种机器人可用的训练数据;新增机器人时,不必从头重跑全部原始数据。

行元的做法是,先在机器人的 system 侧把不同 controller 和部署能力搭建起来,再反推管线该输出什么,顺序上保证了跨本体不是事后补丁。

做好跨本体表征,必须既清楚哪些信息与硬件无关,又保证动作迁移所需的信号足够,这要求设计者接触过足够多的机器人本体,并深度理解这些机器人硬件、传感器排布和控制器输入。

行元创始人兼 CEO 杨世琦毕业于加州大学圣地亚哥分校,师从王小龙教授,是较早开展跨本体操作与人类数据学习方向的研究者之一,在具身行业早期搭建过多机型的控制系统和数据方案,积累了深厚经验。

第三,可以对第一视角数据做完整重建。

整条转化链路一共分为五步,层层递进:基础清洗之后,第一步是帧级原子动作标注,按任务、动作、交互物体逐级拆解视频,记录左右手在不同时段的动作以及接触对象。

第二步开展二维分割、深度估计与手部定位,识别出手、工具、交互物体等关键目标。

第三步将二维信息还原为完整三维场景,重建相机轨迹、手部位姿与物体六维姿态,保证空间逻辑自洽。

第四步,引入运动学与动力学约束动作重定向,在仿真环境校验目标机器人能否复现该动作,输出适配机器人的三维轨迹。

第五步再将三维场景渲染回二维画面,让训练输入和真机部署时的感知形式对齐,抹平训练和落地之间的差距。

和仿真数据相比,这套方案源自真实观测,不存在物理引擎带来的偏差,物体交互变化贴合现实规律,兼顾成本与数据质量。

行元技术联创杨靖康长期深耕第一视角视频理解与多模态学习,主导过 EgoLife 等代表性工作,这也是 Chorus 处理人类第一视角数据的重要技术积累。

第四,建立可量化的评分体系。

Chorus 从操作丰富度、标注质量、三维可恢复性、机器人可迁移性和视角稳定性五个维度为数据评分,数据评分既用于筛选和评估训练数据,也能为具身模型的训练提供指导信号。

第五,把闭环纳入设计。 Chorus 不仅处理各路来源的人类数据,也为真机部署后的数据回流预留通道。

部署端的失败识别靠一个 learning-based 的 state policy 监测机器人状态,初期由工程师主动干预产生训练信号,部署越久、接管越多,监测越准;部署方法论上先重设计 SOP、再算 ROI接受人机并行,逐步提高自动化程度。

这五件事,对应的是行业管线五个痛点:来源复杂难统一、跨本体难、第一视角转化难、质量难量化、闭环缺失。Chorus 将这五个问题纳入一套数据引擎中解决了。

04

模型厂商必须自己定义数据管线

评价一套具身数据管线做得好不好,关键要看三个问题:原始数据能转化出多少有效训练数据、这些数据能否真正提升模型能力,以及整个过程的成本能否支撑规模化。

行元给出的数据是:平均可用数据转化率提升至 85%;在当前测试配置下,通过 16 种机器人本体适配,将每小时有效机器人轨迹的处理成本降至 15 元;结合 3 倍指令增广,可实现约 40 倍的有效训练数据扩容,单位训练样本的等效成本约 5 元 / 小时。

此外,行元此前发布的 Continuo 可部署于可穿戴设备,支持人类动作视频的规模化采集与连续理解;计划年内推出的 Duet,则是面向真实部署的人机共驾系统,机器人自主执行,遇到困难主动请求接管,一人可按需监管多台,接管产生的纠正经验回流用于后续训练。

Continuo(随行)、Chorus(众行)、Duet(同行)共同构成行元从真实世界经验走向物理行动的学习基础设施。

不难看出,行元的数据管线、模型训练和部署系统是耦合的。行元认为,模型厂商必须自己定义数据管线:不知道目标机器人需要什么输入输出,就不知道管线该输出什么;把管线交出去,等于把 scaling 的解释权也交出去。

行元三个 Chapter 是这条理念的展开:Continuo 解决数据从哪来,Chorus 解决数据怎么变成训练信号,Duet 解决部署后的经验怎么回流。

回到开头那个问题:当行业已经积累了越来越多的具身数据,为什么数据还没有充分转化为机器人的能力?

行元的解法是,通过两条路径推动具身数据 Scaling:一条开发人类日常活动中的数据价值,尤其是规模庞大的人类第一视角视频,构建一个数据处理能力极强的跨本体数据管线,降低经验转化的成本;另一条是从机器人部署中积累真实数据,让模型在执行过程中不断获取新的学习经验。

要让这些数据真正服务于不同形态的机器人,底层还需要解决跨本体问题。这构成了行元从人类数据采集、跨本体转换到部署反馈的整体思路。

但数据扩大,只是解决了问题的一半。

数据和模型之间并非简单的供给关系。数据管线决定了哪些真实世界的经验能够进入模型的学习目标,而训练表现和真实部署的反馈又反过来决定什么样的数据更有价值,需要什么样的处理方式。只有把数据的生产、转化与模型训练联系起来,数据规模的增长才有可能促进模型能力的良序提升。

杨世琦告诉我们,这也是行元选择把数据管线与模型研发深度结合的原因。对机器人基础模型而言,Scaling 不只是不断增加训练数据,更需要在数据与模型的相互迭代中,提升每一份数据的学习价值。

当然,这只是其中一条路线。真机采集、仿真、UMI 和人类视频各有优势,数据的表达方式、转换方法和训练机制也仍有探索空间。

具身智能需要 Scaling,但 Scaling 不仅需要大规模的数据支撑,还要找到让更多数据真正发挥作用的方法。

行元的探索,让行业看到数据规模化已经有了一些具体且可行的工程解法。这或许也是具身数据管线接下来值得关注的方向:如何让已有的真实世界中丰富的经验,以更低成本、更高效率进入机器人的学习过程。

上车,带你看遍全球 AI 顶会精华

可独家畅览:

专家演讲 PPT

大会报告全文

热门论文解读

学术新星访谈

扫描上方二维码

或点击「阅读原文」关注专区。

雷峰网

雷峰网

读懂智能&未来

订阅

觉得文章不错,微信扫描分享好友

扫码分享

企业资讯

查看更多内容