遗忘只是转移而非消失
用模仿学习训练的通用机器人策略受限于它见过的演示。强化学习可以从两条路继续推进:更新策略权重,或训练一个小模块来引导冻结生成式策略的输入噪声。论文认为,当任务一个接一个到来时,这两种做法都会失效。权重更新会改变策略在先前任务上的行为;引导也逃不掉这个问题,因为共享的引导模块本身会在每个新任务上被训练,于是为旧任务采样的噪声发生偏移。
这是论文对问题的界定,也决定了设计目标。策略保持冻结,它学到的演示仍是值得保留的先验。真正需要保护的是引导模块,它是唯一发生变化的部分。问题于是变成:如何在模块学习新任务的同时,让它保持接近早先的行为,既不重新在机器人上运行旧任务,也不存储旧任务的轨迹。
排练来自想象推演
Dream to Remember(D2R)用排练来回答。引导模块学习当前任务时,一个冻结的预训练世界模型重新生成保留任务的推演,并用一个惩罚项把模块在这些想象状态上拉回先前的行为。世界模型是一个学习得到的预测器,预测场景在动作作用下如何演变;在这里它充当记忆,而不是新任务的训练场。
存储开销被刻意压得很小。D2R 只保留每条演示的第一个观测来启动这些推演:CALVIN 上每个任务 150 帧,LIBERO 上 50 帧。八个任务的序列结束后,CALVIN 上是 1,200 帧,LIBERO 上约 400 帧;而完整保存同样这些回合的回放缓冲区分别约为 72,000 帧和 59,000 帧。差距来自回合长度这一维度,因此任务越长,差距越大。
世界模型能记住的比能教的更多
论文按世界模型的保真度分成两种情形。当它足够准确时,新任务完全在想象中学习:在 CALVIN 上,每个任务在世界模型内用同策略 PPO 改进,由潜在成功分类器给出奖励,每次适应时排练其余七个任务。当它不够准确时,任务在环境中学习,世界模型只用于排练。
LIBERO 实验用现成组件检验第二种情形:公开的 π0 策略和 A2World 世界模型,两者都未接触过 LIBERO-90。一项直接检验说明了这种划分为何重要。从真实演示克隆的策略在 LIBERO-90 任务上达到 74.9%,而从同样演示的 A2World 想象回放克隆的策略只有 19.6%;在四个套件上,两者相差仅几个百分点。在这样的模型内部优化引导策略,会利用它的预测误差,因此每个 LIBERO-90 任务都通过真实交互用 SAC 学习,A2World 只充当记忆。
作者的解释是,排练对保真度的要求低于优化。这些想象轨迹不够准确,无法用来学习,但其状态足以锚定模块;在论文报告的对比中,用它们排练与用存储的真实轨迹排练效果相当。
引导提升新任务并保住旧任务
在 CALVIN 上,D2R 完全在想象中依次学习八个任务,把平均成功率从 63.7% 提升到 74.8%。在同一序列上做 LoRA 微调则跌到 11.7%。这一比较是在同一序列下不同适应空间之间的比较,并不主张引导普遍优于权重更新。
单任务表格在另一种设定下展示了这种权衡。那里每个方法只在一个 CALVIN 任务上训练,然后在全部八个任务上评估;保留率是相对基础策略在所有任务上的成功率平均变化,单位为百分点。DP-TTC 在被适应任务上达到 79.2% 的平均成功率,但损失 43.9 个百分点的保留率;DiWA 达到 78.0%,损失 12.7;DSRL 达到 81.8%,损失 5.3。D2R 达到 79.8%,只损失 1.6,是该表中唯一既提升被适应任务、又在总体上高于基础策略的方法。
这些数字回答的是不同问题,不应合并。单任务保留率包含被适应任务本身,因此增益和损失都带符号计入。序列遗忘则以每个任务被学会时的阶段为基准,并排除最后一个任务,因为之后没有再学任何东西。一个方法可能在一项上表现强,在另一项上表现弱。
惩罚项施加在哪些状态上决定成败
消融实验分离出了机制。没有排练的 DSRL 遗忘严重。把同样的惩罚项施加在当前任务观测与保留任务指令的配对上,在 CALVIN 上能减轻遗忘,因为所有任务共享同一场景;但在 LIBERO 上不行,因为场景会变化,当前任务的观测覆盖不到保留任务的状态。只在存储的首帧上施加惩罚,看到的只是保留任务尚未开始的状态。把惩罚施加到每个阶段收集一次并存储的推演上有效,但需要保留这些轨迹。
D2R 改为从存储的初始帧出发,在世界模型中重新生成保留任务的推演。论文报告这与用存储的真实轨迹排练效果相当,正是这一点让小存储成为可能。关键区别不在于有无排练,而在于锚定是在哪些状态上计算的。
现成策略保住其微调过的套件
在 LIBERO 上,D2R 在环境中依次学习八个未见过的 LIBERO-90 任务,同时保持 π0 在它微调过的 Spatial、Object、Goal 和 Long 四个套件上的表现。这里的保留率是相对 π0 的留出成功率变化,在这四个从未出现在序列中的套件上测量。这与 CALVIN 的平均成功率数字以及单任务保留率列是不同的分母。
这个结果重要,是因为两个组件都不是为此训练的:策略和世界模型都是公开检查点,A2World 在四个套件上微调过,但从未见过 LIBERO-90。因此论文的主张比一次基准胜出更窄也更有用:一个无法在目标任务上支撑策略优化的世界模型,仍可作为这些任务的记忆,且无需在被学习的任务上微调。
三个真实任务在想象中保住增益
在一台真实的 Franka Emika Panda 上,三个任务完全在想象中依次适应,机器人只用于评估:打开抽屉、向左移动滑块、打开 LED。世界模型是在六小时遥操作游玩数据上训练的 RSSM,基础策略是在七个任务各 100 条演示上训练的语言条件扩散策略。
报告的结果是,D2R 在整个序列中保住了先前的增益,而没有排练的 DSRL 损失了约一半。评估对每个被适应任务运行 20 个回合,每回合最多 72 步,从 20 个由人工重置的固定初始配置出发。这是单一平台上的小序列,检验的是对改进的保留,而不是向无关任务的迁移。
按世界模型的任务选择排练保真度
论文的实践优先级是按角色划分,而不是给出单一准确度阈值。如果世界模型足够保真,可以在其中优化策略,D2R 就能像在 CALVIN 上那样完全在想象中学习新任务。如果不够,就在环境中学习任务,只用模型重新生成保留任务的状态来做锚定,如 LIBERO 上那样。LIBERO 的克隆检验——真实演示得到 74.9%,想象回放只有 19.6%——正是判断一个模型落在哪一侧的那类证据。
剩余成本是明确的:D2R 仍需为每个任务存储少量初始帧来提示世界模型,作者把按需生成这些帧列为未来工作。在现有证据范围内,D2R 最有说服力的场景是:冻结的通用策略需要在不更新权重、不存储轨迹、不在机器人上重访旧任务的前提下积累技能,且世界模型的状态足以锚定行为,即使其动态不足以用来学习。
本文引用的文献
Dream to Remember: Continual Steering of Generalist Robot Policies with World Models
D2R 用一个小的噪声引导模块引导冻结的通用机器人策略,同时一个冻结的世界模型通过想象推演排练先前任务;在 CALVIN 上,它把八任务序列的平均成功率从 63.7% 提升到 74.8%,而 LoRA 微调为 11.7%;它还在学习未见过的 LIBERO-90 任务时保住了 π0 在其微调过的 LIBERO 套件上的表现。
