复旦助理教授贾萧松:瓶颈可能不在模型架构,而在模仿学习的目标函数
贾萧松在自动驾驶仿真中用自认为近乎无限的数据训练模仿学习模型,发现驾驶能力始终无法从'还行'跃升到'完美'。他将此归因于模仿学习的目标函数本身——它优化的是与人类示范的接近程度,而非决策质量。这一判断让他认为,当前具身智能领域大量VLA、WAM新架构的引入,如果不改变训练方式,很可能重蹈自动驾驶的覆辙。
重要性结构性证据E3 可检验写法标准
2022年前后,贾萧松在CARLA仿真环境中做了一个让他改变判断方向的实验。他和团队采集了自己认为几乎无限量的驾驶数据,用100TB硬盘和大量算力训练了更大的模型,数据规模已经大到基本不用担心不够。但结果让他失望:随着数据和模型规模不断增加,驾驶能力并没有实现从'开得还行'到'开得完美'的飞跃,仍然会出现各种问题。
他后来认为,最根本的问题可能在于模仿学习的训练目标。模仿学习优化的是模型行为与人类示范有多接近,而不是这个决策到底好不好。他举了一个仿真中的例子:即使增加很多数据,模型也很难把'红灯停、绿灯行'学到完美,因为它很容易找到一条更简单的规律——前车动,我就跟着动。仅靠这条规律,已经能把绝大多数样本的训练损失降得很低,模型就很难继续去优化剩下那些少数但重要的情况。它学到的是数据中的相关性,而不一定是真正的决策依据。
还有两个更隐蔽的问题。不同的人面对同一个场景,可能采取不同但都合理的驾驶方式,而模仿学习会要求模型尽量接近每条数据中记录的动作。如果使用均方误差这样的损失函数,模型最终倾向于拟合一个平均动作——可平均的开法不一定是合理的开法。更重要的是,模仿学习主要告诉模型什么行为是对的,却很少告诉它什么是错的,以及犯错后应该怎么纠正。人类驾驶数据中很少有车辆把自己卡在路口再设法恢复的情况,模型没有学过这些,一旦自己犯了错就可能不知道怎么办。
如今贾萧松在复旦大学可信具身智能研究院担任助理教授,研究灵巧手与Ego数据。他看到具身智能领域正在大量引入VLA、WAM等新架构,同时仍在Scaling模仿学习。他的判断是:如果这些模型仍然主要依靠模仿学习训练,那么即使换了架构,也不一定能解决模仿学习本身的问题。与其继续在神经网络结构上做各种改进,不如把精力放在数据选择、预训练和后训练上。他觉得'在电路图上雕花就不是一个特别有意义的事情,并没有在解决真问题'。
他预测具身智能会遇到类似自动驾驶曾经的瓶颈。自动驾驶领域已经积累了海量真实驾驶数据,问题不完全是数据不够,而是怎么从里面找到真正有价值的数据——那些少见的困难场景才可能真正影响模型的能力上限。具身智能现在还没有发展到这个阶段,机器人真实操作数据仍然很难采集,所以先通过扩大示范数据让模型获得基本能力完全有必要。但他认为,模仿学习的根本局限不会因为数据多了就自动消失,发展到一定阶段后,问题就不只是怎么获取更多数据,而是怎么让模型真正提高决策能力。
不过贾萧松也承认,他的实验主要在仿真中完成,数据质量和模型规模都会影响结果。强化学习本身也有其困难:从零开始训练收敛非常慢,在CARLA几十种场景中能解决一些问题,但面对真实世界几百种、几千种场景时,他没有信心完全不依赖模仿学习。真正困难的是怎么让一个通用模型的几十种、几百种甚至几千种能力通过强化学习同步提高,这个问题到今天仍然没有彻底解决。