超越记忆中的世界:面向演化场景下持久导航的预测性4D信念

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

论文提出EvolvingNav,一个面向具身智能体的预测性4D信念框架,用于在不断演化的环境中追踪目标、在检查时刻预测其位置,并在可见性受限时修正信念;同时提出EvoWorld-Bench基准,涵盖54个场景和803,680个任务,模拟实验与真实机器人实验均表明该方法提升了导航成功率。

持久的空间记忆使具身智能体能够在反复造访时导航熟悉的环境。然而,目标可能在未被观测期间移动,包括在导航过程中移动,因此当智能体抵达时,记忆中的位置可能已不可靠。尽管记忆检索和状态预测技术不断进步,如何纳入持续的隐藏世界演化并在可见性受限时修正信念仍是难题。我们研究**演化世界导航(Evolving-World Navigation)**问题:智能体需从间歇性的观测中推断目标位置,在检查时刻预测其状态,并利用视觉证据修正信念。我们提出EvolvingNav,该框架通过带时间戳的3D物体历史,利用结构化的“保持—迁移”模型构建时间索引的信念。该信念将目标保持在最后观测位置与迁移到备选位置的情况区分开来,并在已知候选集合之外保留概率质量。一个事件驱动的滤波器随时间推进传播当前信念,预测目标在各候选检查时刻的占用情况,并纳入新的RGB-D证据。负向观测依据经过校准的、以可见性为条件的检测概率对位置假设进行降权,同时证据追踪机制避免同一观测被重复使用。一个冻结的零样本视觉-语言控制器利用更新后的信念选择动作并重新规划。我们进一步提出EvoWorld-Bench,一个基于人类活动轨迹构建的基准,包含54个场景和803,680个任务,在导航前和导航中引入可控的变化。在模拟和真实机器人实验中,EvolvingNav相较所评估的基线提升了导航成功率与搜索效率。配对实验表明,在可学习的时间模式下收益最为显著,而消融实验则验证了保留不确定性以及纳入可见性感知证据的价值。
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来源:https://huggingface.co/papers/2609.39166

摘要

持久空间记忆使具身智能体能够在重复访问中导航熟悉环境。然而,目标可能在未被观测期间发生移动(包括导航过程中),导致智能体到达时记忆中的位置已不可靠。尽管记忆检索和状态预测已有进展,如何处理世界持续隐藏的演化、以及在有限可见性下修正信念仍然充满挑战。我们研究演化世界导航(Evolving-World Navigation)问题,其中智能体需从间歇性的观测中推断目标位置、预测其在检索时刻的状态,并利用视觉证据修正信念。我们提出EvolvingNav,它通过一个结构化的“持续-重定位“模型,从带时间戳的3D物体历史中构建时间索引的信念。该信念区分了目标“停留在最后观测位置“与“重定位到其他位置“两种情况,并在已知候选集之外保留概率质量。一个事件驱动的滤波器随时间推移传播当前信念,预测目标在候选检索时刻的占用情况,并融入新的RGB-D证据。负面观测会依据经过校准的、与可见性相关的检测概率对位置假设进行降权,同时证据跟踪机制防止重复使用相同观测。一个冻结的、零样本视觉-语言控制器利用更新后的信念来选择动作并重新规划。我们进一步提出了EvoWorld-Bench,一个基于人类活动轨迹构建的基准,包含54个场景和803,680个任务,其中在导航前和导航过程中都设有受控的变化。在仿真和真实机器人实验中,EvolvingNav相比所评估的基线方法提升了导航成功率和搜索效率。配对实验表明,在可学习的时间模式下增益最为显著,而消融实验则验证了保留不确定性以及纳入可见性感知证据的价值。

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