VLA和世界模型在自動(dòng)駕駛中可以融合嗎？

2026-01-13 10:13

隨著VLA（視覺-語言-動(dòng)作模型）與世界模型在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的關(guān)注度日益提升，這兩項(xiàng)技術(shù)已成為眾多主機(jī)廠研發(fā)布局的重點(diǎn)方向。前者強(qiáng)調(diào)將感知、語義推理與動(dòng)作生成整合到同一個(gè)大模型中，以實(shí)現(xiàn)端到端的決策輸出；后者則致力于在系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建對(duì)物理環(huán)境的動(dòng)態(tài)模擬與未來狀態(tài)推演，以提升對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景的預(yù)見與應(yīng)對(duì)能力。那么，這兩項(xiàng)技術(shù)是否可以深度融合，從而讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更智能、更可靠的駕駛行為呢？

什么是VLA和世界模型

在自動(dòng)駕駛中，VLA（Vision-Language-Action）是一種端到端的方法，其核心在于將“感知”“理解”與“執(zhí)行”整合進(jìn)同一個(gè)大模型中統(tǒng)一處理。VLA系統(tǒng)通過攝像頭等傳感器獲取路面視覺信息，并將其轉(zhuǎn)化為高維特征。這些特征隨后被輸入到經(jīng)過擴(kuò)展的大型視覺-語言模型（這類模型原本是為了文本和圖像理解設(shè)計(jì)的）中，從而在模型內(nèi)部完成語義推理，其不僅能識(shí)別車道線、行人、交通標(biāo)志等要素，還能進(jìn)一步分析行人意圖、交通規(guī)則優(yōu)先級(jí)等復(fù)雜情境。模型的輸出被直接映射為如轉(zhuǎn)向、加速或制動(dòng)等具體的控制指令。

VLA的特點(diǎn)在于，它將傳統(tǒng)自動(dòng)駕駛流程中的感知、預(yù)測(cè)、規(guī)劃與控制等多個(gè)模塊，融合為“看—想—做”一體的連貫過程，并試圖通過一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從圖像輸入到動(dòng)作輸出的完整決策鏈條。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

世界模型（WorldModel）則有著不同的核心設(shè)想。它不是單純地把感知和控制打包成一個(gè)模型，而是在系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建一個(gè)對(duì)外部物理環(huán)境的“動(dòng)態(tài)模擬器”。換句話說，世界模型不僅能讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)看到當(dāng)前的環(huán)境，還能在內(nèi)部腦海里“演練”未來可能發(fā)生的場(chǎng)景。通過學(xué)習(xí)環(huán)境的動(dòng)態(tài)規(guī)律，從而預(yù)測(cè)其他車輛、行人、信號(hào)燈等會(huì)如何變化，為決策提供更深層次的支持。世界模型的本質(zhì)是在模型內(nèi)部建立對(duì)世界的理解和因果關(guān)系，而不是只對(duì)當(dāng)下圖像產(chǎn)生反應(yīng)；它強(qiáng)調(diào)的是對(duì)未來的推演與預(yù)測(cè)能力。

兩種方法的本質(zhì)差異

如果把自動(dòng)駕駛比作“人類開車”，傳統(tǒng)模塊化方案就是把駕駛?cè)蝿?wù)拆解為多個(gè)環(huán)節(jié)，一部分負(fù)責(zé)看路（感知），另一部分分析交通狀況（理解與預(yù)測(cè)），再一部分做出決策（規(guī)劃），最后一部分執(zhí)行操作（控制）。VLA則是將這些環(huán)節(jié)盡可能地整合進(jìn)一個(gè)統(tǒng)一的大模型，讓它能夠從視覺輸入直接生成動(dòng)作輸出，并在模型內(nèi)部借助語言或語義推理進(jìn)行輔助決策。

模塊化與端到端的區(qū)別，圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

世界模型的思路則是在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一塊看不見的“推演黑板”，持續(xù)模擬未來幾秒甚至更長(zhǎng)時(shí)間的路況變化，并將預(yù)測(cè)結(jié)果反饋給決策模塊，使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)具備前瞻能力。

從技術(shù)角度看，VLA的核心是在一個(gè)統(tǒng)一的模型框架里融合感知、推理和動(dòng)作生成，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠處理復(fù)雜的語義理解任務(wù)，同時(shí)使輸出更加自然、直觀。世界模型的核心是在模型內(nèi)部建立對(duì)環(huán)境狀態(tài)和動(dòng)態(tài)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，從而支持基于當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行多步未來預(yù)測(cè)。

VLA和世界模型在側(cè)重點(diǎn)上有所不同，VLA偏向“從感知到行動(dòng)”的端到端映射和高層語義推理，世界模型則偏向環(huán)境動(dòng)態(tài)的模擬與未來情景的推演。VLA更接近“圖像→語言→動(dòng)作”的鏈?zhǔn)教幚砹鞒蹋澜缒Ｐ透鼈?cè)重于“內(nèi)部環(huán)境模型構(gòu)建與預(yù)測(cè)推演”。它們并非相互排斥的技術(shù)路線，而是分別強(qiáng)化了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的不同能力維度。

實(shí)際應(yīng)用中融合的可能性

VLA與世界模型并不是彼此割裂的技術(shù)路徑。就有技術(shù)顯示，可以將世界模型的預(yù)測(cè)能力與VLA的“感知—推理—動(dòng)作”能力相結(jié)合，使兩者形成互補(bǔ)，從而提升自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的整體性能。

一種典型的融合思路是讓VLA模型在學(xué)習(xí)動(dòng)作輸出的同時(shí)，也使其學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)環(huán)境狀態(tài)的變化，這本質(zhì)上就是把世界模型的能力嵌入到VLA的訓(xùn)練目標(biāo)中去。比如由中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所等機(jī)構(gòu)提出的DriveVLA-W0框架，就提出利用世界模型來預(yù)測(cè)未來視圖，從而為VLA模型提供更密集的訓(xùn)練信號(hào)。

傳統(tǒng)VLA模型主要是通過采集到的動(dòng)作數(shù)據(jù)來監(jiān)督訓(xùn)練，由于動(dòng)作信號(hào)維度低、信息稀疏，監(jiān)督信號(hào)有限。引入世界模型后，模型還需預(yù)測(cè)未來圖像，這使其內(nèi)部必須學(xué)習(xí)環(huán)境動(dòng)態(tài)規(guī)律，從而提升了數(shù)據(jù)利用效率和模型泛化能力。該策略提升了模型對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)的理解，同時(shí)保留了VLA的端到端輸出能力。

此外，還有技術(shù)方案提出從架構(gòu)層面推動(dòng)兩者的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)能夠同時(shí)涵蓋視覺、語言、動(dòng)作與動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的融合模型。這類架構(gòu)通過共享內(nèi)部表示讓系統(tǒng)既具備良好的場(chǎng)景理解和動(dòng)作規(guī)劃能力，又能預(yù)測(cè)未來狀態(tài)，這類融合模型在一些仿真測(cè)試或者機(jī)器人控制任務(wù)中表現(xiàn)出比單一方法更優(yōu)的性能。雖然這些研究大多還處于實(shí)驗(yàn)階段，但它們確實(shí)證明了VLA與世界模型在原理層面存在結(jié)合的可能性。

為什么融合能帶來優(yōu)勢(shì)

自動(dòng)駕駛的核心難點(diǎn)之一就是環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性。駕駛環(huán)境瞬息萬變，不同車輛、行人、信號(hào)燈以及道路情況都會(huì)影響決策。單純依賴當(dāng)前時(shí)刻的感知進(jìn)行決策，難以應(yīng)對(duì)未來幾秒內(nèi)可能發(fā)生的復(fù)雜變化，世界模型所強(qiáng)調(diào)的內(nèi)部預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)就在此處體現(xiàn)。世界模型讓系統(tǒng)不只是“看到現(xiàn)在”，還能“想象接下來可能發(fā)生什么”，從而支持更穩(wěn)健的規(guī)劃。

此外，自動(dòng)駕駛中的語義理解和高級(jí)推理也至關(guān)重要。車輛需要理解交通標(biāo)志、判斷行人意圖、結(jié)合交通規(guī)則等，這些屬于更高層的認(rèn)知任務(wù)。VLA在這方面有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗柚笮鸵曈X-語言模型的推理能力，可以把視覺輸入映射到語義空間，使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)具備更強(qiáng)的抽象理解能力。

如果把世界模型比作一個(gè)能預(yù)測(cè)未來的“內(nèi)部仿真器”，把VLA比作一個(gè)能理解場(chǎng)景語義和規(guī)則的“大腦”，那么二者結(jié)合就能讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)既能預(yù)判未來，又能做出基于語義理解的合適動(dòng)作。這樣的融合可以讓系統(tǒng)在面對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)做出更穩(wěn)健、更可靠的判斷和控制。

技術(shù)融合的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

想把世界模型引入VLA，訓(xùn)練過程就需要更多計(jì)算資源和數(shù)據(jù)支持。世界模型的訓(xùn)練依賴于從海量視頻序列中學(xué)習(xí)環(huán)境動(dòng)態(tài)規(guī)律，通過預(yù)測(cè)未來幀或狀態(tài)來驅(qū)動(dòng)內(nèi)部表征的形成。這就需要極大規(guī)模的視頻數(shù)據(jù)與強(qiáng)大的計(jì)算資源支撐，而自動(dòng)駕駛系統(tǒng)本身的訓(xùn)練已對(duì)資源有很高要求，二者的結(jié)合將進(jìn)一步提高訓(xùn)練門檻。

融合后的模型結(jié)構(gòu)也會(huì)變得更復(fù)雜。在VLA里面，原本就有感知和推理兩個(gè)大塊，現(xiàn)在又要增加世界模型部分的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，這就要求內(nèi)部表示既要適合高層語義任務(wù)，又要能支持未來預(yù)測(cè)。這兩種任務(wù)對(duì)內(nèi)部表征的要求并不完全一致，這無疑增加了設(shè)計(jì)的難度。

實(shí)時(shí)性和車載部署也是難點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室里跑大模型并融合世界模型預(yù)測(cè)可能效果很好，但在實(shí)際車輛上實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)會(huì)有嚴(yán)格的延遲約束和算力限制。這就要求在模型設(shè)計(jì)時(shí)就考慮如何壓縮模型、如何在算力受限的環(huán)境中部署這種融合策略，否則就算理論上可行，在工程上也很難落地。

最后的話

VLA與世界模型雖然側(cè)重點(diǎn)不同，卻能為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供不同的能力。VLA主要解決系統(tǒng)能否在復(fù)雜交通場(chǎng)景中“看懂語義并做出合理動(dòng)作”的問題；而世界模型則彌補(bǔ)了系統(tǒng)能否深入理解環(huán)境動(dòng)態(tài)規(guī)律，在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生前進(jìn)行預(yù)測(cè)與推演的能力。

將這兩種能力融入同一架構(gòu)中，自動(dòng)駕駛的決策將不再僅依賴于當(dāng)前時(shí)刻的感知結(jié)果，而是建立在對(duì)場(chǎng)景語義、動(dòng)態(tài)演變與未來預(yù)期的綜合理解之上。這種轉(zhuǎn)變意味著自動(dòng)駕駛正從“高性能感知系統(tǒng)”邁向真正具備環(huán)境理解和因果推理能力的智能體，這才是它走向高可靠性和規(guī)模化落地所必須跨過的一道門檻。

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原文標(biāo)題 : VLA和世界模型在自動(dòng)駕駛中可以融合嗎？