BIGAI团队LIFT：机械人实现半小时快速行走学习与顺应

2026-03-03 17:36:01

这项由北京通用人工智能研究院（BIGAI）和西安电子科技大学团结举行的研究揭晓在2026年的国际学习表征聚会（ICLR 2026）上，，，，，，，，研究编号为arXiv:2601.21363v1。。。。。。。。有兴趣深入相识的读者可以通过该编号盘问完整论文。。。。。。。。

让机械人学会走路，，，，，，，，就像教孩子学骑自行车一样难题。。。。。。。。古板的要领要么需要很长时间才华训练出一个能走路的机械人，，，，，，，，要么训练好了却无法顺应新情形。。。。。。。。北京通用人工智能研究院的研究团队提出了一个名为LIFT（Large-scale pretraIning and efficient FineTuning，，，，，，，，大规模预训练和高效微调）的新框架，，，，，，，，彻底改变了这一现状。。。。。。。。

这个研究团队面临的焦点挑战就像是解决一个看似矛盾的难题：怎样让机械人既能快速学会走路，，，，，，，，又能在遇到新情形时迅速顺应？？？？？？？？以往的要领通常只能解决其中一个问题。。。。。。。。好比说，，，，，，，，有些要领能让机械人学得很快，，，，，，，，但一到新地面就不会走了；；；；；；；；有些要领虽然顺应性强，，，，，，，，但训练时间长得让人等不起。。。。。。。。LIFT框架的立异之处在于将这两个看似对立的需求巧妙地团结起来，，，，，，，，就像设计了一套"学习走路"和"顺应新路面"的完整教学系统。。。。。。。。

研究团队选择了一个名为SAC（Soft Actor-Critic）的算法作为焦点，，，，，，，，这个算法就像一个很是智慧的教练，，，，，，，，能够从已往的履历中学习，，，，，，，，而不是每次都从零最先。。。。。。。。他们还设计了一个物理信息天下模子，，，，，，，，这个模子就像一个能够模拟真实物理纪律的虚拟训练场！�。。。。。。�，，，，，让机械人可以在虚拟情形中清静地实验种种行动，，，，，，，，而不必担心摔坏。。。。。。。。

最令人惊讶的是训练效率：使用单块NVIDIA RTX 4090显卡，，，，，，，，机械人只需要半个小时就能学会稳固行走，，，，，，，，并且能够直接安排到真实的机械人上，，，，，，，，在草地、上坡、下坡、泥地等种种户外情形中都体现优异。。。。。。。。更主要的是，，，，，，，，当机械人需要顺应新情形或学习新使命时，，，，，，，，LIFT框架只需要很少的新数据就能快速调解，，，，，，，，这就像一个已经学会骑自行车的人，，，，，，，，很容易就能顺应差别的路况。。。。。。。。

一、突破古板训练瓶颈的三步走战略

LIFT框架的事情原理可以比作作育一个万能运发动的三个阶段。。。。。。。。第一阶段是大规模�；；；；；；；⊙盗罚�，，，，，就像让运发动在专业训练馆里举行全方位的体能训练。。。。。。。。研究团队使用了成千上万个并行的虚拟情形来同时训练机械人，，，，，，，，这就好比同时开设了一千个训练园地，，，，，，，，让机械人在州差别的条件下重复训练走路。。。。。。。。这个阶段使用的SAC算法特殊智慧，，，，，，，，它不会扬弃任何有用的训练履历，，，，，，，，而是将所有的乐成和失败都纪录下来，，，，，，，，形成一个重大的履历库。。。。。。。。

在这个大规模训练历程中，，，，，，，，研究团队特殊注重提高所谓的"更新数据比"（UTD），，，，，，，，简朴来说就是让机械人更充分地使用每一次训练履历。。。。。。。。古板要领可能需要网络大宗新数据才华刷新一点点，，，，，，，，而LIFT要领能够从同样的数据中学到更多工具。。。。。。。。这就像一个勤学生能从统一本教科书中学到比别人更多的知识。。。。。。。。通过这种方法，，，，，，，，机械人在单块显卡上训练半小时就能抵达以前需要数小时才华抵达的效果。。。。。。。。

第二阶段是物理信息天下模子的预训练。。。。。。。。这个阶段就像为运发动配备一个超等智能的陪练教练，，，，，，，，这个教练不但相识运动纪律，，，，，，，，还能展望种种行动的效果。。。。。。。。研究团队开发的天下模子团结了真实的物理定律和机械学习手艺，，，，，，，，能够准确展望机械人在差别情形中的行为。。。。。。。。这个模子基于拉格朗日动力学方程，，，，，，，，听起来很重大，，，，，，，，但简朴明确就是它掌握了物体运动的基本纪律，，，，，，，，好比重力怎样影响机械人的平衡，，，，，，，，枢纽实力怎样影响程序等等。。。。。。。。

与纯粹依赖神经网络的古板要领差别，，，，，，，，LIFT的物理信息模子就像一个既懂理论又有实践履历的先生傅。。。。。。。。它知道哪些行动在物理上是合理的，，，，，，，，哪些是不可能的，，，，，，，，因此能够给出更可靠的展望。。。。。。。。当机械人在虚拟情形中实验新行动时，，，，，，，，这个模子能够准确告诉它效果怎样，，，，，，，，阻止了在现实中举行危险实验的危害。。。。。。。。

二、清静高效的顺应性学习机制

第三阶段是高效的情形顺应，，，，，，，，这就像让已经掌握基本手艺的运发动快速顺应新的角逐园地。。。。。。。。当机械人需要在新情形中事情时，，，，，，，，LIFT框架接纳了一个巧妙的战略：在真真相形中只执行确定性的行动，，，，，，，，而将所有的探索和试验都放在虚拟的天下模子中举行。。。。。。。。

这种做法的利益显而易见。。。。。。。。在真真相形中，，，，，，，，机械人严酷凭证目今最优战略行动，，，，，，，，不会做出可能导致摔倒或损坏的随机实验。。。。。。。。同时，，，，，，，，它会将在真真相形中视察到的新情形纪录下来，，，，，，，，用来更新虚拟天下模子。。。。。。。。然后在更新后的虚拟情形中，，，，，，，，机械人可以清静地实验种种新的行动战略，，，，，，，，从中学习怎样更好地顺应新情形。。。。。。。。

这个历程就像一个审慎的探险家，，，，，，，，在生疏的地形中战战兢兢地凭证已知的清静蹊径行进，，，，，，，，同时仔细视察周围情形的特点，，，，，，，，回到营地后在地图上标记新发明的地形特征，，，，，，，，然后在地图上妄想新的行进蹊径。。。。。。。。这样既包管了清静，，，，，，，，又能够一连学习和刷新。。。。。。。。

研究团队在实验中发明，，，，，，，，使用这种要领，，，，，，，，机械人只需要网络几分钟的真真相形数据，，，，，，，，就能显著改善其在新情形中的体现。。。。。。。。好比，，，，，，，，一个原本在平地上训练的机械人，，，，，，，，在草地上网络80到590秒的数据后，，，，，，，，就能展现出越发直立的姿态、越发流通的步态和越发稳固的前进速率。。。。。。。。

三、从理论到实践的周全验证

研究团队在多个层面验证了LIFT框架的有用性。。。。。。。。他们首先在仿真情形中举行了普遍的实验，，，，，，，，测试了从简化版的12自由度机械人到重大的29自由度全身机械人的种种设置。。。。。。。。实验笼罩了平展地形和崎岖地形等差别条件，，，，，，，，每种条件下都举行了8次自力的实验来确保效果的可靠性。。。。。。。。

在仿真实验中，，，，，，，，LIFT要领在逊з度和最终性能方面都体现精彩。。。。。。。。与古板的PPO算法相比，，，，，，，，LIFT在崎岖地形上能够更快地抵达最佳性能，，，，，，，，而在平展地形上也能实现相当的性能体现。。。。。。。。更主要的是，，，，，，，，LIFT训练出的机械人战略能够乐成地举行零样本安排，，，，，，，，也就是说，，，，，，，，完全在仿真情形中训练的机械人可以直接在真真相形中事情，，，，，，，，无需任何特殊调解。。。。。。。。

真真相形的测试越发令人印象深刻。。。。。。。。研究团队使用Booster T1人形机械人举行了户外实验，，，，，，，，机械人乐成地在草地、上坡、下坡、泥地等多种地面上行走。。。。。。。。这些测试证实晰LIFT要领不但在理论上可行，，，，，，，，在现实应用中也很是有用。。。。。。。。�；；；；；；；等嗽谡庑┲卮笄樾沃姓瓜殖龅奈裙绦院退秤π裕�，，，，，远远凌驾了研究团队的预期。。。。。。。。

在情形顺应性测试中，，，，，，，，研究团队设计了三种差别难度的场景。。。。。。。。第一种是漫衍内顺应，，，，，，，，让机械人顺应训练规模内的新速率要求；；；；；；；；第二种是长尾漫衍顺应，，，，，，，，测试机械人对训练中较少遇到的情形的处置惩罚能力；；；；；；；；第三种是漫衍外顺应，，，，，，，，完全凌驾训练规模的新挑战。。。。。。。。效果显示，，，，，，，，LIFT要领在所有三种场景中都能稳固收敛并抵达目的性能，，，，，，，，而其他比照要领往往会泛起性能下降甚至完全失败的情形。。。。。。。。

四、手艺立异的深层机制剖析

LIFT框架的乐成源于几个要害手艺立异的有机团结。。。。。。。。首先是对SAC算法的大规模并行实现。。。。。。。。古板的SAC算法通常用于小规模问题，，，，，，，，而研究团队通过全心的工程设计，，，，，，，，使其能够在数千个并行情形中高效运行。。。。。。。。这种实现使用了JAX深度学习框架，，，，，，，，通过牢靠张量形状和高效的操作融合，，，，，，，，大大提高了盘算效率。。。。。。。。

这种并行化的实现就像将一个小作坊升级为现代化工厂。。。。。。。。原本只能一次处置惩罚一个订单的小作坊，，，，，，，，现在能够同时处置惩罚成千上万个订单，，，，，，，，并且每个订单的处置惩罚质量都获得了包管。。。。。。。。更主要的是，，，，，，，，这种规模�；；；；；；；坏戳怂俾噬系奶嵘�，，，，，还带来了质量上的刷新，，，，，，，，由于大宗并行的训练情形提供了更富厚的学习样本。。。。。。。。

其次是物理信息天下模子的巧妙设计。。。。。。。。这个模子的焦点头脑是将已知的物理定律和需要学习的未知因素疏散开来。。。。。。。。�；；；；；；；等说脑硕裾张６倭ρШ屠窭嗜斩ρУ然疚锢矶桑�，，，，，这些是确定的、不需要学习的。。。。。。。。而接触力、摩擦力等重大的相互作用则通过神经网络来学习和展望。。。。。。。。

这种混淆要领的优势在于它既包管了展望的物理合理性，，，，，，，，又具备了学习重大征象的无邪性。。。。。。。。就像一个既掌握基本驾驶规则又有富厚实战履历的老司机，，，，，，，，能够在种种重亨衢况下做出合理的驾驶决议。。。。。。。。当机械人在虚拟天下模子中实验新行动时，，，，，，，，物理定律确保了基本的运动纪律是准确的，，，，，，，，而神经网络部分则认真展望详细情形中的特殊情形。。。。。。。。

五、实验数据背后的深刻洞察

研究团队举行的大宗比照实验展现了LIFT要领相关于现有手艺的显著优势。。。。。。。。在预训练阶段的较量中，，，，，，，，LIFT、PPO和FastTD3三种要领在简朴使命上体现相近，，，，，，，，但在重大的崎岖地形使命中，，，，，，，，LIFT展现出了更快的收敛速率和更稳固的性能。。。。。。。。这说明LIFT的设计特殊适合处置惩罚重大多变的情形挑战。。。。。。。。

越发要害的发明来自于微调阶段的实验。。。。。。。。当机械人需要顺应新的行走速率时，，，，，，，，LIFT要领体现出了压倒性的优势。。。。。。。。在要求机械人以0.6米每秒到1.5米每秒不等的速率行走的使命中，，，，，，，，LIFT都能够快速收敛到目的性能，，，，，，，，而其他要领往往泛起性能波动、收敛缓慢甚至完全失败的情形。。。。。。。。

特殊值得注重的是LIFT在处置惩罚漫衍外使命时的体现。。。。。。。。当要求机械人以1.2米每秒和1.5米每秒的速率行走时，，，，，，，，这些速率完全凌驾了原始训练数据的规模。。。。。。。。古板要领在面临这种挑战时基本都失败了，，，，，，，，而LIFT不但乐成完成了使命，，，，，，，，还体现出了优异的稳固性。。。。。。。。这说明LIFT学到的不但仅是特定的行走模式，，，，，，，，而是越发通用的运动控制原理。。。。。。。。

研究团队还举行了详细的消融实验，，，，，，，，系统地剖析了LIFT框架中每个组件的孝顺。。。。。。。。效果显示，，，，，，，，大规模SAC预训练是整个要领乐成的基础！�。。。。。。�，，，，，没有这个阶段，，，，，，，，机械人很难逃走局部最优解的陷阱。。。。。。。。物理信息天下模子的预训练进一步提高了微调的效率和稳固性。。。。。。。。而物理信息设计相关于纯神经网络要领的优势则越发显着，，，，，，，，后者在面临新情形时往往爆发物理上不对理的展望，，，，，，，，导致训练历程不稳固。。。。。。。。

六、手艺细节与工程实现的精妙之处

LIFT框架在工程实现上的许多细节都体现了研究团队的深刻洞察。。。。。。。。好比在大规模并行训练中，，，，，，，，他们发明提高更新数据比（UTD）从1提高到10能够显著改善样本效率，，，，，，，，但继续提高到更高数值时收益递减，，，，，，，，而盘算开销却显着增添。。。。。。。。这种发明资助他们找到了效率和效果的最佳平衡点。。。。。。。。

在物理信息天下模子的设计中，，，，，，，，研究团队特殊注重了差别模拟器之间的一致性问题。。。。。。。。他们发明，，，，，，，，纵然是看似细小的差别，，，，，，，，好比四元数的体现方法、坐标系的界说等，，，，，，，，都可能导致天下模子训练的不稳固。。。。。。。。通过仔细对齐这些手艺细节，，，，，，，，他们确保了从一个仿真情形训练的模子能够乐成转移到另一个仿真情形中。。。。。。。。

另一个主要的手艺立异是在微调阶段接纳的渐进式训练战略。。。。。。。。�；；；；；；；等瞬皇且蛔钕染褪笛槌な奔涞男槟馇樾翁剿鳎�，，，，，而是从短时间的探索最先，，，，，，，，逐步增添探索的时间长度。。。。。。。。同时，，，，，，，，用于战略更新的训练次数也是逐步增添的，，，，，，，，从最初的10次增添到1000次。。。。。。。。这种渐进式的设计确保了训练历程的稳固性，，，，，，，，阻止了由于太过探索或太过训练导致的性能下降。。。。。。。。

在清静性方面，，，，，，，，研究团队设计了多重保�；；；；；；；せ啤！�。。。。。。在虚拟情形探索中，，，，，，，，他们实现了基于物理纪律的终止条件检查，，，，，，，，当检测到机械人处于不清静状态（好比重心过低、角速度过大等）时，，，，，，，，连忙终止该次虚拟探索。。。。。。。。在真真相形安排中，，，，，，，，他们不但依赖自动检测，，，，，，，，还配备了人工监视，，，，，，，，确保在任何异常情形下都能实时阻止机械人的运动。。。。。。。。

七、现实应用远景与手艺挑战

LIFT框架的乐成为人形机械人的现实应用开发了新的可能性。。。。。。。。在工业应用方面，，，，，，，，这种快速训练和顺应的能力意味着机械人可以更容易地安排到差别的事情情形中。。。。。。。。好比，，，，，，，，一个在工厂情形中训练的机械人，，，，，，，，可以通过很少的特殊训练就顺应客栈或办公情形的需求。。。。。。。。

在家庭效劳机械人领域，，，，，，，，LIFT的顺应性学习能力更是具有主要意义。。。。。。。。每个家庭的情形都是奇异的，，，，，，，，地面材质、家具结构、空间巨细都不相同。。。。。。。。古板要领需要为每种情形单独训练机械人，，，，，，，，本钱高且不现实。。。。。。。。而LIFT要领可以让机械人在短时间内学会顺应详细的家庭情形，，，，，，，，大大降低了安排本钱。。。。。。。。

然而，，，，，，，，LIFT框架现在还面临一些手艺挑战和限制。。。。。。。。首先是对传感器的依赖。。。。。。。。现在的实现需要准确的位置和速率信息，，，，，，，，在真实安排中依赖了行动捕获系统来提供机械人的高度信息。。。。。。。。这在现实应用中是不现实的，，，，，，，，需要开发基于机载传感器（如摄像头和激光雷达）的状态预计要领。。。。。。。。

其次是训练数据的质量要求。。。。。。。。虽然LIFT大大镌汰了顺应新情形所需的数据量，，，，，，，，但仍然要求这些数据具有一定的质量和代表性。。。。。。。。在某些极端或危险的情形中，，，，，，，，网络高质量的训练数据自己就是一个挑战。。。。。。。。

另一个挑战是盘算资源的需求。。。。。。。。虽然相比古板要领LIFT已经大大提高了效率，，，，，，，，但大规模并行训练仍然需要相当的盘算资源。。。。。。。。怎样进一步降低盘算需求，，，，，，，，使得中小型研究机构和公司也能够应用这种手艺，，，，，，，，是一个主要的工程挑战。。。。。。。。

八、理论孝顺与要领论意义

从机械学习理论的角度来看，，，，，，，，LIFT框架的乐成验证了几个主要的理论看法。。。。。。。。首先是大规模预训练的有用性。。。。。。。。虽然这个看法在自然语言处置惩罚和盘算机视觉领域已经获得了充分验证，，，，，，，，但在机械人控制领域的应用还相对较少。。。。。。。。LIFT的乐成批注，，，，，，，，纵然在需要准确物理交互的机械人控制使命中，，，，，，，，大规模预训练同样能够带来显著的性能提升。。。。。。。。

其次是物理先验知识与机械学习的有用团结。。。。。。。。纯数据驱动的机械学习要领虽然在许多领域取得了乐成，，，，，，，，但在物理天下的应用中往往受到数据稀缺和清静性要求的限制。。。。。。。。LIFT通过将已知的物理定律嵌入到学习框架中，，，，，，，，不但提高了学习效率，，，，，，，，还增强了展望的可靠性。。。。。。。。这为其他需要物理交互的智能系统设计提供了主要的要领论指导。。。。。。。。

第三个主要孝顺是对探索与清静性平衡问题的解决计划。。。。。。。。在机械人学习中，，，，，，，，探索新的行为战略是必需的，，，，，，，，但随机探索往往带来清静危害。。。。。。。。LIFT通过将探索限制在虚拟情形中，，，，，，，，而在真真相形中只执行确定性战略的要领，，，，，，，，为解决这个恒久困扰机械人学习领域的问题提供了一个优雅的解决计划。。。。。。。。

从更辽阔的人工智能生长角度来看，，，，，，，，LIFT框架体现了目今AI研究的一个主要趋势，，，，，，，，即从纯粹追求在特定使命上的性能提升，，，，，，，，转向构建能够快速顺应新情形和新使命的通用智能系统。。。。。。。。这种转变不但在手艺上具有主要意义，，，，，，，，也为实现真正的通用人工智能提供了有价值的探索路径。。。。。。。。

说究竟，，，，，，，，LIFT框架的意义远远凌驾了让机械人更快学会走路这个详细问题。。。。。。。。它展示了怎样将大规模盘算、物理知识和清静约束有机团结，，，，，，，，创立出既高效又可靠的智能系统。。。。。。。。这种思绪不但适用于人形机械人，，，，，，，，也可以推广到其他需要在重大情形中举行准确控制的智能系统中。。。。。。。。

关于通俗人来说，，，，，，，，LIFT手艺的生长意味着我们距离真正适用的家庭效劳机械人又近了一步。。。。。。。。这些机械人不再是只能在实验室里展示的科技玩具，，，，，，，，而是有望在不久的未来走入千家万户，，，，，，，，资助人们处置惩罚种种一样平常使命的适用工具。。。。。。。。虽然，，，，，，，，从手艺突破到大规模商业应用尚有很长的路要走，，，，，，，，但LIFT为这条路径提供了一个清晰可行的偏向。。。。。。。。

关于研究者和工程师来说，，，，，，，，LIFT框架提供了一个完整的开源解决计划，，，，，，，，包括代码、实验数据和详细的手艺文档。。。。。。。。这种开放的态度不但有利于学术界的进一步研究，，，，，，，，也为工业界的应用涤讪了基础。。。。。。。。随着更多研究团队和公司基于LIFT开展事情，，，，，，，，我们有理由期待在不久的未来看到更多令人惊喜的突破和应用。。。。。。。。

Q&A

Q1：LIFT框架是什么？？？？？？？？

A：LIFT是北京通用人工智能研究院开发的机械人训练框架，，，，，，，，全称是"大规模预训练和高效微调"。。。。。。。。它能让机械人在半小时内学会走路，，，，，，，，并且快速顺应新情形，，，，，，，，就像教会运发动基本手艺后能快速顺应差别角逐园地一样。。。。。。。。

Q2：LIFT框架相比古板要领有什么优势？？？？？？？？

A：古板要领要么训练时间长，，，，，，，，要么顺应性差。。。。。。。。LIFT框架通过三步走战略解决了这个问题：首先用大规模并行训练快速建设基础能力，，，，，，，，然后用物理信息模子提供清静的虚拟训练情形，，，，，，，，最后通过在真真相形执行确定行动、在虚拟情形探索新战略的方法实现清静高效的顺应。。。。。。。。

Q3：通俗人什么时间能用上基于LIFT手艺的机械人？？？？？？？？

A：虽然LIFT手艺已经在实湖北光谷新能源有限公司验中体现精彩，，，，，，，，但距离大规模商业应用还需要解决一些挑战，，，，，，，，好比降低对细密传感器的依赖、进一步镌汰盘算资源需求等。。。。。。。。不过研究团队已经开源了完整的手艺计划，，，，，，，，这将加速手艺的生长和应用。。。。。。。。

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