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解释VLA和具身智能之间的关系

请你解释VLA,说明具身智能的概念,解释VLA和具身智能之间的关系,请详细的根据时间线告诉我我VLA从最开始到最新进展有哪些方法,VLA和深度学习以及强化学习是什么关系呢?请你依次回答我上面的五个问题。非常感谢你!       

感谢你的问题!为了确保我能提供最完整和准确的回答,我想确认以下几点:

  1. VLA 的具体含义:VLA 可能指不同的概念,例如 Very Large Array(甚大天线阵),或者在人工智能领域是否有其他特定含义?请确认你指的是哪种 VLA。
  2. 时间线的范围:你希望我追溯 VLA 发展的时间线是从最早(如 20 世纪)开始,还是只关注近年来的进展?
  3. 深度学习与强化学习的关系:你希望我解释 VLA 和深度学习、强化学习的具体结合方式,还是整体上的关系?

请你提供更多的细节,我会根据你的需求进行深入研究!

我上文的VLA是指视觉-语言-动作,也就是vision-language-action,缩写为VLA。时间线我希望你能提供完整的时间线索,但是早期的可以简单说明一下,主要是说近几年的最新进展。解释 VLA 和深度学习、强化学习的具体结合方式,还是整体上的关系?两者我都希望听到你的回答,非常感谢你

谢谢你的详细说明!我将为你提供一个完整的回答,包括:

  1. VLA(视觉-语言-动作,Vision-Language-Action)的概念:概述其核心思想、目标和研究意义
  2. 具身智能(Embodied Intelligence)的概念:解释其基本定义主要研究方向,以及它与传统人工智能的区别。
  3. VLA 和具身智能的关系:如何在具身智能研究中应用 VLA,并且 VLA 如何推动具身智能的发展
  4. VLA 研究方法的时间线(包含早期研究和最新进展):从最初的 VLA 研究到目前的最新发展,包括关键方法、技术突破和重要论文
  5. VLA 与深度学习、强化学习的关系
    • 整体上的关系(VLA 如何依赖或扩展深度学习和强化学习的能力)。
    • 具体的结合方式(哪些深度学习和强化学习方法被用于 VLA 任务,以及相关的模型和框架)。

我将进行深入研究,并尽快提供详细的回答。请稍等!

视觉-语言-动作(VLA)研究综述

1. VLA 的概念

定义与核心思想:视觉-语言-动作(Vision-Language-Action,VLA)模型是指能够同时处理视觉和语言输入,并产生动作输出的模型,用于在物理环境中完成任务 ()。换句话说,VLA 模型将计算机视觉对环境的感知、自然语言对指令的理解,与动作控制结合起来,直接从图像/视频和文本推断机器人应该执行的操作 ()。这一多模态能力使机器能够“看”,能够“读/听”,并能够“动”,从而在开放环境下完成复杂指令。

研究目标:VLA 的研究目标是在多模态理解的基础上,实现机器人对人类高层指令的执行和与环境的交互。通过结合视觉感知和语言理解,VLA 模型可以解释复杂的任务需求,并规划具体的操作步骤 ([2411.05821] Benchmarking Vision, Language, & Action Models on Robotic Learning Tasks)。这使机器人能够被人类以自然语言指挥,去完成如导航、抓取、组装等具体任务,显著提升人机交互的直观性和效率 ([2411.05821] Benchmarking Vision, Language, & Action Models on Robotic Learning Tasks)。最终,VLA 旨在赋予机器人“通用智能”的雏形:面对各种各样的新指令和新场景也能自主理解并采取适当行动。

重要性:在人工智能和机器人领域,VLA 被视为实现通用机器人人工通用智能的重要一步 ()。一方面,它建立了视觉、语言和动作这三种模态之间的桥梁,使机器可以像人一样将感知到的视觉信息和听到的语言与具体行动关联起来 ()。这种多模态整合能力现已成为机器人学习中的基础要素 ([2405.14093] A Survey on Vision-Language-Action Models for Embodied AI)。另一方面,VLA 模型能够“生成动作”的特性填补了以往视觉-语言模型只能理解不能执行的空白 ([2405.14093] A Survey on Vision-Language-Action Models for Embodied AI)。通过让机器人直接依据感知和语言去操作环境,VLA 技术被认为是构建更通用、更智能的机器人系统的关键 ([2411.05821] Benchmarking Vision, Language, & Action Models on Robotic Learning Tasks)。例如,DeepMind 提出的 RT-2 就是一种 VLA 模型,它从网络图像和机器人数据中学习,将知识转化为通用的机器人指令执行能力 (RT-2: New model translates vision and language into action - Google DeepMind)。总而言之,VLA 将“看”、“说”、“做”相结合,为下一代智能体开启了新篇章。

2. 具身智能(Embodied Intelligence)

基本定义具身智能指的是具有物理实体并通过传感器和执行器与真实环境交互的人工智能系统 (A Brief History of Embodied Artificial Intelligence, and its Outlook – Communications of the ACM)。简单来说,具身智能体(如机器人)不再仅仅在计算机内部进行思维,而是以一个“身体”存在于环境中,能够感知周围(例如摄像头视觉、麦克风听觉、力传感等)并采取行动(运动、操作物体等)。具身智能强调智能的产生和表现与智能体的身体以及所处环境密不可分——智能体通过与环境的持续交互学习和适应 (A Brief History of Embodied Artificial Intelligence, and its Outlook – Communications of the ACM)。

主要研究方向:具身智能的研究涵盖了机器人在真实模拟物理环境中的各类任务和能力

  • 导航与运动:让智能体在环境中自主移动(例如自主驾驶、室内导航)。智能体需要根据视觉等感知避开障碍、规划路径,实现目标点导航。典型研究如视觉导航、地图构建、定位等。
  • 操作与操控:让机器人手臂等执行器与物体交互,例如抓取、搬运、工具使用、装配等。机器人不仅要视觉识别物体,还要通过触觉/力控制精准操作。研究包括机械手的灵巧操作、

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