机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。

具身智能之心 2026-07-07 11:42

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上个月初,我们做过一次具身基础模型的盘点。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图1

那篇文章里,我们把市面上主流的具身大脑盘点了一遍,专门总结了视觉的 backbone:π0、π0.5 用的是 PaliGemma,GigaBrain 用 PaliGemma 2,π0.6、π0.7 换成了 Gemma 3,DexVLA 用 Qwen2-VL,GR00T N1 用 Eagle-2;还有世界模型路线的主流工作,则建在 Wan、Cosmos 这些视频生成模型上。

盘完之后,我们发现了一个现实:这些所谓的具身模型,绝大多数的视觉底座,都是从通用领域继承来的——SigLIP、Gemma、Qwen-VL、Wan,都不是为机器人训练的。

这些视觉基座模型在预训练阶段几乎没碰过本体感知、动作轨迹、力觉触觉这些机器人数据,对空间关系和物理交互的理解,也并不稳定。

当时我们就感觉:具身其实缺少自己的「空间原生」模型,空间理解对于具身是非常关键的一环,从一开始就为机器人训练的基础模型,少之又少,而这大概率会成为 VLA 和世界模型继续往上走的一个瓶颈。

一个多月过去,这件事有了新的注脚。

做空间原生基础模型的不是一件容易的事。它需要海量数据,以及全自主预训练的算力和耐心。而蚂蚁灵波,又让我们看到了新的技术进展。

就在今天,蚂蚁灵波一口气开源了两样新模型:

  • LingBot-Vision:一个从预训练目标就围绕机器人、空间原生的视觉基座;

  • 以及基于 LingBot-Vision 的 LingBot-Depth 2.0,一个空间感知模型。

在把技术报告和论文学习完之后,给我们的感觉有些不一样。LingBot-Vision 给出的答案,跟过去十年主流视觉大模型的方案,几乎是反着来的。

所以今天,具身智能之心就和大家好好聊聊蚂蚁灵波最新的工作。

  • 技术报告https://arxiv.org/abs/2607.05247

  • https://github.com/robbyant/lingbot-vision

  • 模型权重https://huggingface.co/collections/robbyant/lingbot-vision


01

视觉大模型这十年

先简单回顾下视觉大模型过往十年的发展路线。

过去十来年,计算机视觉大致是这么走过来的:早期靠人手工设计边缘、角点、纹理这些特征;深度学习发展起来之后,CNN 用大规模图像自动学特征,在分类、检测、分割上一路突破;再到 ViT、CLIP、MAE、SAM、DINO 这一系列基座模型,视觉模型进入大规模预训练、通用表征的阶段。

这条主线有一个越来越清晰的追求:语义不变性。

简单来说,就是让模型无论从哪个角度或光照,都能稳定地识别出「这是一只猫」「这是一个杯子」。CLIP 用文本对齐进行学习,DINO 系列基于自蒸馏,目标是统一的:把图像里的语义剥离出来,越稳越好。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图2

可问题是,机器人需要的根本不是语义不变性。举个例子:

一个机器人站在桌子前,它不太关心是猫还是狗。机器人要知道的是:这个物体的边界在哪里、离我有多远、是什么形状、有没有被挡住、我该从哪个方向伸手过去、能不能抓得起来。

这些全是几何问题,不是语义问题。

我们可以把这件事讲得更直白一点:语义是给人看的,几何是给机器用的。

一个能够回答「视觉里有什么」的模型,服务的是内容理解,搜索、推荐、图文问答。但机器人需要的并非如此,它要在真实物理世界里连续地感知、移动、操作,因此需要的是一个能回答「物体在哪、多远、什么结构」的模型。

这就是LingBot-Vision的出发点。

在图像识别的世界里,模型识别错误,可能只是导致准确率略微降低。可在物理世界里,深度估计偏了几厘米,机械臂可能就抓空了,移动机器人可能就撞上去了。

从这个角度分析,具身基座模型的评价标准,就从「图像任务指标」变成了「机器人能不能把这个动作做对」。

所以机器人的视觉底座,正在发生一次根本转向:从服务数字内容理解的通用视觉模型,转向面向物理世界交互的视觉模型。

厘清了这个定义,再回头看 LingBot-Vision 做的事,就会更清楚。


02

具身需要自己的视觉基座

先看模型的全景。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图3

LingBot-Vision 是一个 1B 参数的 ViT,纯自监督训练,全自主预训练。它的底座,覆盖了分类、检测、分割、深度估计这些核心视觉任务。

DINO 能做的它都能做,并且在深度、空间结构这些具身相关的任务上还额外更强。但真正让 LingBot-Vision 发生质变的,是在出发点的选择上。

1

过往的视觉基座,并不适合具身

先说主流路线在做什么。

DINO系列模型,用的是自蒸馏(self-distillation):学生模型去对齐 EMA 教师模型的语义分布,奖励的是「学生-教师的看法要一致」。这套方法做语义对齐是很强的,但有个一以贯之的毛病:因为它奖励的是「一致」而不是「空间结构」,稠密特征(dense feature)的质量并不高,训练时间一长就会退化,物体边界的理解会逐渐变差。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图4

DINOv3展示的边界理解退化

DINOv3 为了解决这个问题,专门提出了 Gram anchoring 的机制。简单来说,就是将训练早期较为清晰的几何结构关系存下来当锚点,在后续的训练过程中进行对齐,以尽可能的保留边界纹理特征。

所以这套方法的上限,就是模型早期所保留的边界特征。

问题很明显:在主流路线里,空间几何质量是间接得到的,然后要打一堆补丁去维系。feature upsampler、Gram anchoring、多教师蒸馏,都是类似的打补丁做法。LingBot-Vision 将这类模式如此概括:大家都在给一栋盖歪的楼加固。

LingBot-Vision 选择跳出现有的框架:与其在歪楼上加固,不如重新打地基。

具体做法,就是把几何结构本身,直接当成预训练要学的目标,而不是当成一个需要事后修补的副产品。

2

专挑最难的边界训练模型

这就是 LingBot-Vision 的核心机制,叫 masked boundary modeling(掩码边界建模)。

它的核心有两点。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图5

第一点,是 boundary-forcing。

我们知道 MAE 这类算法掩码建模的思路是:随机遮挡图像的一部分,强迫模型依据剩余部分重建。但普通的随机遮挡有个问题:图像里大片区域是平面的、易学习的(一块白墙,遮挡也很容易补全)。而真正信息密集的边界区域,随机遮挡正好避开了。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图6

LingBot-Vision 反其道而行之,将带边界的 token 强行加入遮挡训练集,逼迫模型必须从周围的上下文,恢复边界结构。

简单来说,就是不让模型在大平面上偷懒,专挑最难的那部分训练。边界是视觉里信息最密、冗余最少的地方,把它变成最难、也最有信息量的预测目标,模型能学习的东西就会更扎实。

第二点,是Categorical Reparameterization of Boundary Fields,边界场的分类化重参数。

直接让老师和学生在一个连续的边界场上互相对齐,训练上会有一些问题,模型容易发散。LingBot-Vision 把边界场改成一个逐像素的分类问题:每个位置去预测它落在哪个离散的「方向 or 距离」格子里。

这点改动会带来两个好处:一是边界学习能直接复用自监督稳定的训练机制,放大scaling的收益;二是承接经典的 a-contrario 检测理论,在「无结构」的零假设下,边界方向应该是均匀分布的,那么一个 token 偏离均匀分布的程度,就是「它有没有可能是真的边界」的度量。

打个比方,这相当于给模型设置了量尺,能免费判断「我看到的这条边,是真的结构,还是随机噪声」,不需要额外训练,不需要额外标注。

这两招结合起来,就让「模型学习几何」的可能性,第一次能像「学习语义」一样稳定地大规模训练。

3

能力涌现

论文里,还有一个地方很有意思。

masked boundary modeling 有个鸡生蛋的难题:如果把边界 token 强行加入遮挡集,前提是先知道边界在哪里。可一个从零开始、随机初始化的网络,是没有这个能力的。

我们最想遮挡的地方,正是它当下能力不足之处。

LingBot-Vision 给出的解法, 在Finding 1:给定一组稀疏的角点,一个取值完全随机、没有经过任何学习的边界场,居然就能解码出合理的、几乎一致的线段;而一旦去掉角点,同样的随机值就无法收敛。

换句话说,边界的结构不是靠硬学,它在很大程度上是被角点「锚」出来的。原始图像里本来就存在这份几何,模型只是被引导着去看见它。有了角点的参考,边界从训练的第一步就可用,再随着训练慢慢变锐。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图7

边界,在它被学会之前,就已经在那了。

这个发现我们认为很重要,是因为它给「把几何当地基」这件事提供了证据。地基的物料,不依赖外部标注或者现场的边缘检测器,甚至不用其他预训练模型,raw image 里本就存在。

4

参数小 7 倍,却胜过 7B 的 DINOv3

讲完原理,看结果。

1B 参数的 LingBot-Vision,在 NYU-Depth v2 深度估计上拿到 0.296 的 RMSE(越低越好),胜过了 7B 参数的 DINOv3(0.309),也超过 2B 的 V-JEPA 2.1(0.307),参数却只有它们的 1/7 和 1/2。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图8

更能说明问题的是蒸馏之后。蒸馏得到的 0.3B 小模型,在 NYU-Depth 上追平了 7B 的 DINOv3,参数少了大约 23 倍。ViT-L / B / S 各个尺寸档的蒸馏模型,在各自的尺寸级别里,稠密预测都是领先的。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图9

当然,LingBot-Vision 也并非所有任务都是SOTA。在纯图像级识别上,是略逊于 DINOv3-7B 的。但其实,这可以印证我们上文和大家分享的内容。

它把模型的容量,分配给了局部的几何结构,并非图像级的语义不变性。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图10

这在我们看来不是短板,是一次为机器人做的取舍。图像识别那点差距,对一个要去抓杯子、要去避障的机器人来说,远没有几何准确更重要。

小而对,胜过大而偏。这就是「空间原生」在指标上的区别。


03

把 Vision 的价值,

落到机器人任务上

一个视觉基座好不好,最终要看下游任务的性能。LingBot-Depth 2.0 就是这个验证。

几乎什么都没改,LingBot-Depth 2.0 基于上一代(Depth 1.0) 的训练配方得到了2.0版本。并且只有两点:一是将 encoder 的初始化,从原先的 DINOv2 替换为 LingBot-Vision;二是将训练数据,从 3M 扩充至 150M。

就这两个改动,结果是 16 个深度补全 benchmark 上的领先。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图11

实验结果上,在最难的 block-mask(大块深度缺失)设定下,DIODE-Indoor 上的 RMSE 从 Depth 1.0 的 0.132 直接降到 0.062,几乎减半;。在Hammer, Cleargrasp, Lingbot等真实深度传感器数据上,更是获得了显著的性能提升。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图12

在Cleargrasp这类透明物体场景上,RMSE 也近乎减半。透明杯子、玻璃门、镜面、反光地面这些原本让深度相机「返回一片空白」的地方,Depth 2.0 得到的结果是成片、连续的平面。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图13

为什么换个 encoder 初始化就有这么大差别?

蚂蚁灵波给出了一个工程性的解释:深度补全的不确定性,集中在物体边界和材质突变的地方。而这,正好是 LingBot-Vision 最擅长编码的结构。

地基对了,上面盖什么都稳。还有一点希望大家认真记住。

好底座的优势,不会被更多数据冲淡,只会被持续放大。

蚂蚁灵波做了一组很关键的对照实验(论文 Figure 8):在同一套训练流程下,将数据从 3M 扩充到 20M 再到 150M,分别用 DINOv2 和 LingBot-Vision 两种初始化,看深度质量如何提升。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图14

结果是这样的:两条曲线一开始在 3M 处几乎持平。但 DINOv2 ,在使用 20M 数据之后基本就饱和了;而 LingBot-Vision,则可以进一步scaling,指标从 0.777 进一步提升到 0.795。

一句话总结。数据越多,好底座和普通底座的差距不是缩小,而是拉大。


04

写在最后

写到这里,我们也想跟大家聊些关于行业发展的看法。

这两年,具身社区的注意力几乎都在别处:更流畅的 demo、更强大的大脑、更大的数据规模。相比之下,backbone 和预训练这些很底层的东西,反而很少被关注。

之前我们就说过,绝大多数具身大脑,至今还在复用通用领域的预训练模型。

LingBot-Vision ,把预训练的话题重新拉回到大众视野。

当我们回过头看,技术每一次真正的跃迁,底座几乎都是最先进化的。NLP 是被预训练重写的,通用视觉也是。

到了具身,这件事同样成立:能很大程度影响机器人能力的,预训练视觉基座一定有一席之地。

在我们看来,LingBot-Vision 想证明的其实是一件很朴素的事:预训练值得重做一遍,而且值得为机器人,从预训练目标那一层重新做一遍。

至少现在,在一个人人都急着出 demo 的时候,有人愿意沉下心,把预训练这件慢功夫,认认真真地为机器人重做一遍。这件事本身,就值得每一个做具身的人,认真看一看。

机器人的预训练值得重做一遍,有人走出了第一步。图15


END

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