在人工智能领域,一项新的技术趋势正在悄然兴起,挑战着当前大语言模型的霸主地位。图灵奖得主杨立昆近期指出,尽管大语言模型备受追捧,但它们存在着四大难以克服的缺陷:理解物理世界、持久记忆、推理能力以及复杂规划。而一项名为“世界模型”的技术,被看作是解决第一个缺陷的关键。
世界模型这一概念听起来或许抽象,但它已经在一些实际应用中初露锋芒,如谷歌的3D游戏和特斯拉的自动驾驶。不同于大语言模型依赖海量文本数据生成概率的方式,世界模型通过深度分析现实世界的大规模视频数据,来推测因果关系。它模仿人类婴儿的学习方式,在交互中逐步构建对世界的认知。
想象一下,一个刚出生的婴儿,虽然视觉尚未完全聚焦,却能通过触摸、温度和声音等感官信息,拼凑出世界的轮廓。人类大脑经过数百万年的进化,发展出了将感官信息转化为对物理规律理解的能力。这正是当前人工智能所缺乏的,而世界模型正在努力弥补这一空白。它通过数据重构对重力、时间等物理知识的理解,使机器能够像人一样辨别物理空间、做出推理决策。
世界模型的概念最早可以追溯到上世纪八九十年代的认知科学和控制理论。受心理学影响,当时的研究者提出AI系统需要构建对环境的内部模拟,以进行预测和决策。这一理论的核心要素是“环境”,生物的行为都遵循刺激-反应模式,而AI的终极形态——通用人工智能(AGI),也需要发展出自主感知现实、自我规划、有目的决策的能力。
随着强化学习和深度学习的深入发展,世界模型的研究开始从理论构想走向落地实践。2018年,DeepMind的《World Models》论文首次提出了“VAE+RNN+控制器”的三段式架构,构建了可预测环境的神经网络模型。这一突破意味着世界模型具备了颅内推演的能力,能够像人类一样在行动前预判后果,大大降低了试错成本。
近年来,随着Transformer架构的进化和多模态数据的爆发,世界模型的应用范围从单一模态扩展到跨模态仿真,从2D走向3D。谷歌、腾讯等公司已经开始利用世界模型生成逼真的游戏场景,而特斯拉则通过神经网络预测车辆轨迹,DeepMind更是通过建模预测全球天气。
世界模型在游戏领域的应用尤为突出。初期的模型应用主要依赖规则明确的虚拟环境和边界清晰的离散空间,如Atari游戏和星际争霸。随着技术的进化,谷歌DeepMind的Genie 2已经可以通过单张图片生成可交互的无限3D世界,用户可以在其中自由探索动态环境。腾讯等公司也推出了能够一键生成各种游戏角色和复杂场景的模型。
除了游戏领域,世界模型还开始应用于工业场景和基础研究领域。机器人公司波士顿动力利用世界模型在虚拟环境中预演机器人动作,特斯拉则通过整合游戏引擎的仿真技术,利用合成数据训练自动驾驶系统。DeepMind的GraphCast更是利用世界模型处理百万级网格气象变量,预测天气的能力比传统数值模拟快上千倍。
那么,为什么我们需要世界模型呢?在大语言模型火爆全球的今天,它显得不可替代的关键在于:它能够让AI真正理解这个世界,了解现实空间和物理规律。这是基于大规模文本语料的大语言模型和强化学习所做不到的。世界模型通过构建内部虚拟环境,理解了物理、碰撞等现实规律,能够像人类一样通过想象预演行动后果。
然而,世界模型的发展并非一帆风顺。它面临着算力、泛化能力和训练集等多方面的挑战。尽管如此,世界模型仍然被视为深度学习之外的另一条探索道路。如果未来深度学习陷入发展瓶颈,世界模型可能成为一种备选方案。
总的来说,世界模型作为一项新兴的技术趋势,正在逐步展现出其巨大的潜力。虽然目前仍处于探索期,但它已经在一些领域取得了显著的成果。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,世界模型有望成为未来人工智能领域的重要力量。