10月28日消息,上海交通大学联合上海创新研究院、Noematrix Ltd 发布全新机器人学习框架VaM(Value as Memory,以价值为记忆),论文已公开于 arXiv。
该框架提出 “价值缓存” 新思路,将价值预测作为任务进展的记忆信号,配合异步在线强化学习,解决真实机器人操作里的部分可观测、视觉混淆、离线训练反馈滞后等痛点,显著提升长时序、柔性物体、高接触类机械手任务的成功率。
在现实机器人操作中经常出现:两张视觉画面高度相似,但机器人需要执行完全不同动作,仅依靠图像、本体传感器信息,无法判断任务是正常推进、陷入停滞还是已经失败,很容易卡死或者错误执行;传统离线强化学习又必须完成全部数据采集之后才更新模型,无法利用真机运行过程中产生的实时经验,迭代速度慢。
VaM 包含两大核心创新:价值缓存(Value Caching)与在线真实世界强化学习系统智源社区。
价值缓存不再把价值函数仅仅当作训练优化目标,而是把近期连续的价值预测历史作为额外记忆输入,和图像、本体感知信息一起喂给动作专家模型。通过这一段 “任务进度记忆”,机器人可以分辨当前是正常运行、进度停滞还是状态倒退,当操作卡住的时候自主触发恢复动作,以此缓解视觉混淆带来的部分可观测难题。
整套训练分为四阶段流水线:首先利用人类演示做行为克隆初始化动作专家,价值专家学习预估任务进度;接着离线强化学习预热;随后接入带人工干预的在线 DAgger 采集真机经验;最后进入纯自主 rollout,在稀疏终端奖励下持续迭代优化模型。系统支持离线示范、人工干预数据、机器人自主试跑三类数据混合复用;数据采集与模型梯度更新异步并行,不用互相等待。
研究团队选取三项极具挑战的真实机器人任务开展测试:纸箱装配、衣物折叠、磁性组件装配,均属于长时序、接触复杂、物体可形变的典型场景。
实验结果显示,仅启用价值缓存模块,对比无缓存基线,三项任务平均成功率提升29.4 个百分点;完整启用在线自主学习,对比同等计算资源的纯离线训练基线,平均成功率再提升 32.8 个百分点。同等梯度计算预算下,在线方案策略迭代次数达到离线方案的8 倍;得益于采集、训练并行,单次梯度更新的实际耗时平均下降 57.8%。
对比消融实验证实:价值记忆来源至关重要,使用在线自主学习过程中迭代出的价值专家,相比仅依靠演示数据、离线预热阶段的价值模型,可以带来更高任务恢复率。当机器人操作卡住时,VaM 可以识别停滞状态并执行修正动作;去掉价值缓存的基线模型,面对相同视觉场景会持续错误操作,最终任务失败。
该工作已经开源代码,研究团队表示,VaM 验证了把价值估计作为时序记忆载体的可行性,可为未来通用机器人策略在真实世界持续自我迭代提供新范式,尤其适合家庭、工业场景下复杂灵巧操作任务。



