MIT新记忆系统UQ-DAAAM:机器人认错东西后,能自己回头改
机器人在路上行走时,看到屋顶上有一个灰色物体。由于距离较远、画面不够清晰,它最初没能准确描述这个物体,随后又将它认成了一只松鼠。但随着机器人继续移动,摄像头从新的角度拍下了这个物体,系统最终发现,它其实是一根烟囱。那么,在获得更多信息后,机器人能不能像人一样,回头修正之前的判断?近日,麻省理工学院的研究人员介绍了一套新
机器人走在路上,瞥见屋顶上有个灰色的东西。距离远,画面也糊,它一开始没描述准,接着干脆把对方认成了一只松鼠。等它继续往前挪,摄像头换了个角度再拍,系统这才看清:那其实是根烟囱。
多拿到一些信息之后,机器人能不能跟人一样,回头把先前的判断改过来?
麻省理工学院的研究人员近日拿出了一套新的机器人记忆系统 UQ-DAAAM,要处理的就是这件事。它能查一查记忆里哪些物体的描述靠不住,再从已经拍下的画面里找更清楚的视角,把信息补上、把记忆更新掉。
测试里,对那些被标成不确定的物体,系统最多补两个观察视角,就让 92.3% 的物体描述把不确定性压到了设定阈值以下。在一项时空问答测试中,它回答描述性问题的准确率从 71.1% 升到 76.1%,比原有系统高;对物体位置和出现时间的判断也有改善。
往后要在家庭、医院或工厂里长时间干活的机器人,得记住环境里有什么东西、各自在哪儿,这是完成复杂任务的前提。研究人员希望机器人不光把看到的东西记下来,还能判断这些记忆靠不靠得住,信息不清楚时主动去找线索,别让最初的错误拖累后面的任务。
机器人记住环境,也可能记错
设想这么一种情况:紧急时刻,有人让机器人去走廊取一台挂在墙上的除颤器。可机器人之前路过时,把除颤器错记成了灭火器,等真要找这台设备,记错的那笔账就会碍事。
机器人要回答“东西在哪里”“上次是什么时候看到的”,就得把不同时刻观察到的信息存下来,再跟物体在环境中的位置对上。尤其是长时间运行时,这些信息得不断积累、不断调用,跨多个步骤的任务才做得完。
此前,MIT 研究团队开发过一套叫 DAAAM 的机器人记忆系统。机器人边走边用摄像头拍周围环境,再靠视觉语言模型(VLM)给画面里的物体生成文字描述,并把描述跟物体在三维地图中的位置关联起来。这样一来,机器人就有了一套随时可查的环境记忆,人们问起相关问题时,它便从中找答案。
不过,机器人的摄像头不是每次都能拍到理想画面。远处的物体可能只占几个像素,近处的又可能被挡住;光线、拍摄角度,还有移动中产生的模糊,都会干扰模型的判断。屋顶上的烟囱被认成松鼠,就是研究团队拿出来的一个例子。
MIT 研究生、论文共同第一作者 Harry Zhang 说,要是没办法修正,那些记错的内容就会一直留在那里,机器人接着往前走也甩不掉,后面的应用也会被牵连。
为了处理这个问题,研究团队在 DAAAM 基础上加了一套不确定性评估机制:模型给物体生成描述之后,系统还要再判断这条描述靠不靠得住。
判断的依据来自机器人一路拍下的画面。同一个物体常常出现在多帧图像里,拍摄距离和角度虽然不同,但这些画面都能为识别提供信息。要是模型对同一物体在不同画面里给出的描述差得很远,就说明系统可能还没真正看清它。
在 UQ-DAAAM 中,系统会把两方面的信息合在一起看:一是模型生成描述时的内部置信度信号,二是同一物体在不同视角下的描述是否一致。研究人员据此给每个物体算出一个不确定性分数。分数超过预设阈值,就说明系统对这个物体的判断还不够稳,得再找线索。
比方说,同一个物体在不同画面里,一会儿被说成垃圾桶,一会儿又被说成花盆,这就说明模型对它的理解可能分歧不小。就算不同画面给出的描述差不多,只要模型生成的文字本身不够连贯,系统也会把它算进不确定性评估里。这些信息合起来看,才更容易判断一条记忆值不值得信。
MIT 航空航天系副教授卢卡·卡尔洛内(Luca Carlone)是论文资深作者,他的看法是:机器人得清楚自己哪些信息还拿不准,这项技术要想安全落地,这一步绕不过去。
从已有画面中寻找更多线索
发现一条记忆可能不可靠,接下来怎么办?
UQ-DAAAM 会回到机器人已经拍下的画面里,给这个物体挑更合适的观察视角。物体有没有被挡住、在画面中占多大面积,都是系统要考虑的因素;它优先选更清晰、可见度更高的画面,再让视觉语言模型照着这些画面生成补充描述。
那根最初被误认成松鼠的烟囱,后面的画面给出了更清楚的观察角度。系统把多次观察合在一起,最终把它描述为“一个深灰色的圆柱形烟囱,顶部略微收窄,表面光滑”。
机器人一路移动,可能拍下大量图像,要是每张都重新交给模型处理,计算开销会很大。所以这套系统先按已有的视角质量评分,挑出可能有用的画面,再做补充识别。研究人员还给了理论分析:在特定假设成立的条件下,质量更高的候选视角更有可能降低系统对物体的不确定性。这样一来,系统不必对每个候选画面都重新调用视觉语言模型去试,计算开销就降下来了。
拿到更多观察结果后,系统还得把新旧信息整合成一条能保存下来的描述。为此,研究团队引入大语言模型(LLM),把不同视角下的描述融到一起。
新增描述要是跟最初的描述冲突,系统会优先考虑补充观察后得到的信息;已有信息仍不足以消除分歧时,也可以保留不同的可能性。比如一个物体究竟是白色还是灰色说不准,系统可以留着“白色或灰色”的说法,不必硬给一个唯一答案。同时,大语言模型也受约束,只能使用已有描述中出现的信息,不能自己添上未经观察证实的细节。
更新后的描述会存进记忆,供机器人之后查询。这样,人们再问起屋顶上的物体时,系统参考的就是补充观察之后的信息,而不是只靠最初那张模糊的画面。
研究团队用户外场景数据搭建机器人记忆,并以 OC-NaVQA 基准检验机器人对物体、位置和时间信息的理解。测试涉及 7 段场景序列,共处理 98,866 帧画面。
描述性问题上,原有 DAAAM 系统准确率为 71.1%;引入不确定性评估和补充识别之后,UQ-DAAAM 升到 76.1%,高出 5 个百分点。平均位置误差从 41.75 米降到 37.84 米,平均时间误差则从 1.792 分钟缩到 1.589 分钟,这是另外两项指标上的变化。
补充识别的次数也被研究人员做了限制,免得系统没完没了地调用模型。主要实验中,每个被选中的不确定物体最多只增加两个观察视角。
在这种情况下,92.3% 原先被判为不确定的物体,补看之后不确定性分数落到了设定阈值以下。随机挑选补充视角的做法,同一比例只有 5.6%;只按原有视角质量筛选的办法,则是 34.2%。
但 92.3% 并不等于 92.3% 的错误都被纠正了。研究团队的评估指标显示,这些物体补看后系统给出的描述更稳定了,可不确定性下降未必说明识别对了。论文里就有一个失败案例:画面虽然更清晰,机器人还是把自行车停车架认成了电话亭。只要视觉语言模型从多个角度都把同一物体认错,系统照样可能留下一条错误却显得一致的记忆。
眼下 UQ-DAAAM 只能从机器人已经拍下的画面里找补充视角。手头画面都不够清楚时,机器人能不能自己回到原处再看一眼?研究团队正在往这个方向摸索。
参考链接:
1.https://news.mit.edu/2026/clearing-up-robot-fuzzy-memory-1105
他们后续想把这套方法用到能移动、能操作物体的机器人身上,让机器人主动去找环境中不确定性偏高的区域,重新观察、完善记忆。不确定性量化方法用于预测机器人所处环境未来的变化,也是团队在探索的题目。
注:封面/首图由 AI 辅助生成