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MotionLM 是由 Google 在 2023 年提出的基于语言模型（LM）架构的生成模型，主要用于自动驾驶场景中的交通参与者（如车辆、行人）未来轨迹预测。其核心思想是将轨迹预测问题转化为类似自然语言生成的序列建模任务，通过借鉴语言模型的技术路线实现多模态、可控且高效的预测。

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技术路线

1. 轨迹离散化与Token化

   • 将连续的轨迹（位置、速度等）通过**矢量量化（VQ-VAE）**等技术离散化为离散的Token序列，类似于将文本中的单词转化为Token。
   • 每个Token代表轨迹片段或运动意图，形成类似“语言”的符号系统。

2. 基于Transformer的自回归生成

   • 采用类似GPT的自回归模型架构，以历史轨迹Token和场景上下文（如地图信息、周围物体状态）为输入，逐步预测未来的轨迹Token序列。
   • 通过注意力机制捕捉多智能体（如周围车辆）之间的交互关系，建模复杂的交通场景动态。

3. 多模态概率建模

   • 在解码阶段，模型输出未来轨迹的概率分布，支持从分布中采样多条合理轨迹，实现多模态预测（即生成多种可能的未来路径）。

4. 可控生成与提示工程

   • 支持通过提示（Prompt）控制预测结果，例如指定目标车道或避让意图，类似语言模型中的指令微调（如“左转进入第三车道”）。

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核心优势

1. 多模态预测能力
   传统方法（如LSTM、CNN）通常生成单一或有限轨迹，而MotionLM通过概率采样可生成多样化的合理轨迹，更贴合真实交通场景的不确定性。

2. 可控性与交互性
   用户可通过自然语言指令或结构化提示（如目标点）调整预测结果，增强自动驾驶系统的人机协同能力。

3. 可解释性
   轨迹Token可对应具体的驾驶行为（如“变道”“减速”），使模型决策过程更透明，便于调试和验证。

4. 高效并行计算
   基于Transformer架构，支持并行处理多智能体交互，相比传统递归模型（如LSTM）显著提升计算效率。

5. 兼容性与扩展性
   输出结果可直接对接下游的自动驾驶规划模块，且模型易于扩展至其他交通参与者（如自行车、特殊车辆）。

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总结

MotionLM通过将轨迹预测问题转化为语言生成任务，利用Transformer的强大建模能力，解决了传统方法在多样性、可控性和交互性上的不足。其技术路线为自动驾驶提供了一种更灵活、可解释的预测框架，未来或进一步融合多传感器数据（如LiDAR、摄像头），提升复杂场景的适应性。