人形機(jī)器人要走向真實(shí)生活，如何更好地訓(xùn)練它們面對各種突發(fā)、意外、長尾場景？
眼下，大家真不用在真實(shí)場景的數(shù)據(jù)里窮盡各種可能了。
9月17日，挪威機(jī)器人公司1X發(fā)布一款針對機(jī)器人的“世界模型”，結(jié)合了Sora視頻生成和端到端自動(dòng)駕駛（E2EAD）世界模型（world models for autonomous vehicles）技術(shù)，可生成高保真的視頻，使得機(jī)器人能夠模擬多種場景下的動(dòng)作和交互，從而在模擬空間中進(jìn)行規(guī)劃、操作、訓(xùn)練和評估，提高其在現(xiàn)實(shí)世界中執(zhí)行任務(wù)的效率和準(zhǔn)確性。
1X公司成立于2014年，主要研發(fā)雙足機(jī)器人和商用輪式人形機(jī)器人，于2023年獲得Open AI的投資，并與之共享數(shù)據(jù)和技術(shù)。
如何訓(xùn)練及評估機(jī)器人與真實(shí)世界的泛化交互能力，是機(jī)器人行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。
由于真實(shí)世界的環(huán)境存在不穩(wěn)定性，通常很難重現(xiàn)。為控制環(huán)境因素的變量，傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法往往采用基于物理的模擬仿真器（如Bullet、Mujoco、Isaac Sim、Drake），使得實(shí)驗(yàn)和訓(xùn)練可重置及重現(xiàn)，從而能夠比較評估不同的控制算法。
然而，這些模擬器大多是為剛體動(dòng)力學(xué)而設(shè)計(jì)，所模擬的環(huán)境通常在視覺和實(shí)際用例多樣性方面較為有限，導(dǎo)致難以將小規(guī)模評估結(jié)果直接推廣至現(xiàn)實(shí)世界。
而在1X之前，產(chǎn)業(yè)界也有不少拓展機(jī)器人訓(xùn)練場景和任務(wù)多樣性的嘗試。
2024年7月15日，上海AI實(shí)驗(yàn)室推出首個(gè)專為各種機(jī)器人設(shè)計(jì)的模擬交互3D社會(huì)GRUtopia（桃源），包含了覆蓋10萬個(gè)精細(xì)注釋的交互式場景數(shù)據(jù)集GRScenes、由大型語言模型驅(qū)動(dòng)的NPC（非玩家角色）系統(tǒng)GRResidents，以及評估機(jī)器人能力的基準(zhǔn)測試GRBench。
GRUtopia采用從仿真到真實(shí)（Sim2Real）的范式，旨在降低現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)收集的難度和成本，解決具身智能領(lǐng)域的數(shù)據(jù)稀缺問題。該項(xiàng)目已全部開源。（開源地址：https://github.com/OpenRobotLab/GRUtopia）
此次1X公司發(fā)布的“世界模型”，在構(gòu)建和評估機(jī)器人能力時(shí)，采用了一種全新的方法直接從機(jī)器人原始傳感器數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。
1X公司收集了數(shù)千小時(shí)機(jī)器人在家庭和辦公環(huán)境中交互的真實(shí)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練該模型學(xué)會(huì)了模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，并根據(jù)不同動(dòng)作指令模擬產(chǎn)生不同結(jié)果，預(yù)測機(jī)器人與環(huán)境的交互，如規(guī)劃路徑、抓取物體、折疊衣物，甚至自動(dòng)避免與人碰撞，能夠在數(shù)百萬個(gè)場景中評估機(jī)器人策略的表現(xiàn)。
圖1 模擬左門軌跡 圖片來源：1X官網(wǎng)
圖2 模擬右門軌跡 圖片來源：1X官網(wǎng)
圖3 彈奏空氣吉他 圖片來源：1X官網(wǎng)
盡管在物體一致性、物理規(guī)律和自我認(rèn)知方面仍存在一些挑戰(zhàn)，1X此次發(fā)布的“世界模型”為機(jī)器人學(xué)習(xí)和認(rèn)知研究提供了全新的視角。其創(chuàng)始人兼CEO Bernt Bornich認(rèn)為，該模型“首次證明了人形機(jī)器人數(shù)據(jù)正顯著地推進(jìn)“Scaling Law”（規(guī)模定律，即系統(tǒng)性能會(huì)隨著規(guī)模的變化而呈現(xiàn)規(guī)律性變化）。
或許很快，機(jī)器人將迎來自身的sacling law。更令人期待的是，機(jī)器人何時(shí)能夠從“世界模型”中走出，真正融入現(xiàn)實(shí)世界？
生物醫(yī)藥01 Neuralink盲視設(shè)備獲“突破性設(shè)備認(rèn)定”
9月17日，腦機(jī)接口公司Neuralink研發(fā)的“Blindsight（盲視）”植入物獲得美國FDA的突破性設(shè)備（Breakthrough Device）認(rèn)證，有望加速某些在研設(shè)備的開發(fā)和審查。Blindsight通過微型電極直接刺激大腦的視覺皮層（大腦中處理視覺信息的關(guān)鍵區(qū)域），從而繞過眼睛和視神經(jīng)、模擬視覺感知。這是Neuralink的第二個(gè)技術(shù)產(chǎn)品，此前公布的首款產(chǎn)品“Telepathy（心靈感應(yīng)）”已公開兩例腦機(jī)接口植入試驗(yàn)的進(jìn)展情況。
點(diǎn)評：Blindsight雖然還在早期階段，但有望為無法通過傳統(tǒng)方法恢復(fù)視力的人群提供新的治療選擇，同時(shí)為研究人員提供了一個(gè)直接觀察大腦如何處理視覺信息的窗口。目前也有公司在研發(fā)類似設(shè)備，如總部在美國的生物技術(shù)公司Cortigent的植入設(shè)備Orion自2017年以來已招募了六名受試者。（羅仙仙）
02 羅氏抗病毒藥物可減少家庭成員間的流感傳播
9月18日，羅氏（Roche）旗下基因泰克（Genentech）宣布，抗病毒藥物Xofluza（瑪巴洛沙韋，baloxavir marboxil）用于減少家庭成員間流感傳播的III期CENTERSTONE研究取得了積極結(jié)果。感染流感的人群單次口服Xofluza，可顯著降低同住家庭成員感染流感病毒的可能性，達(dá)到了主要終點(diǎn)。
Xofluza是一種“first-in-class”單劑口服藥物，通過抑制帽依賴性內(nèi)切酶蛋白來阻斷病毒復(fù)制，可減少傳染期和疾病的持續(xù)時(shí)間，由鹽野義（Shionogi）與羅氏合作開發(fā)。2018年2月首次在日本獲批用于治療A型和B型流感病毒感染，目前已在全球超過80個(gè)國家和地區(qū)獲批用于治療無并發(fā)癥的A型和B型流感。
點(diǎn)評：流感是最常見且最嚴(yán)重的傳染病之一，有明顯的家庭聚集性，家庭隔離是降低傳染風(fēng)險(xiǎn)的重要措施。在上述研究中，Xofluza減少了家庭接觸者之間的流感傳播。人類對抗流感病毒的“武器庫”越來越全面，從預(yù)防流感疫苗、治療流感癥狀到接觸后預(yù)防感染，再到減少病毒傳播。（羅仙仙）
03銅死亡納米膠囊，可增強(qiáng)癌癥放療效果
9月19日，中國科學(xué)院高能物理研究所谷戰(zhàn)軍研究員、北京協(xié)和醫(yī)院晏俊芳醫(yī)生等在Nature 的子刊NatureNanotechnology發(fā)表論文A cuproptosis nanocapsule for cancer radiotherapy，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種銅死亡（Cuprotosis）納米膠囊，作為輻射增敏策略，克服了腫瘤的獲得性輻射抗性，并激活了強(qiáng)大的遠(yuǎn)隔效應(yīng)（Abscopal Effect），優(yōu)化放療的局部抗腫瘤效果，同時(shí)激活全身抗腫瘤免疫。
點(diǎn)評：放療后持續(xù)存在的殘留腫瘤通常會(huì)產(chǎn)生獲得性放射抗性，增加復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)給再次放療帶來障礙。銅死亡（Cuprotosis）是一種新發(fā)現(xiàn)的銅依賴的細(xì)胞程序性死亡方式，納米膠囊這一基于銅死亡機(jī)制而探索的新的輻射增敏策略，有望解決已經(jīng)獲得輻射抗性的腫瘤所面臨的挑戰(zhàn)。（李一躒）
人工智能04 AI驅(qū)動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室工具CREME
9月16日，美國冷泉港實(shí)驗(yàn)室的彼得-庫（Peter Koo）團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）發(fā)表論文Interpreting cis-regulatory interactions from large-scale deep neural networks，介紹其開發(fā)的AI驅(qū)動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)室工具CREME，科學(xué)家只需點(diǎn)擊按鈕即可運(yùn)行數(shù)千個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)，并能提供從順式調(diào)控元件到精細(xì)映射功能序列元件的跨基因組組織的多尺度解讀，為基因組的調(diào)控結(jié)構(gòu)提供高分辨率的見解。
CREME以 CRISPR 干擾（CRISPRi）為模型，CRISPRi 是一種基于CRISPR的基因擾亂技術(shù)，允許科學(xué)家降低細(xì)胞中特定基因的活性。CREME可以讓科學(xué)家在虛擬基因組中做出類似的改變，并預(yù)測這些改變對基因活性的影響，相當(dāng)于AI版的CRISPRi。
點(diǎn)評：CREME提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具包，可將基因組DNN的預(yù)測轉(zhuǎn)化為基因調(diào)控機(jī)理的見解，可以幫助科學(xué)家更好地識(shí)別基因組的關(guān)鍵調(diào)控區(qū)域，并精確調(diào)控基因表達(dá)水平，在藥物發(fā)現(xiàn)方面具備巨大潛力。CREME也許很快就能讓遺傳學(xué)家走上發(fā)現(xiàn)新治療靶點(diǎn)的道路，甚至無法進(jìn)入真正實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家也有能力實(shí)現(xiàn)這些突破。（李一躒）
05 全球首個(gè)多模態(tài)地理科學(xué)大模型
9月17日，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所發(fā)布全球首個(gè)多模態(tài)地理科學(xué)大模型“坤元”，通過海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，坤元具備強(qiáng)大的語言理解、信息生成和處理能力，具備“懂地理”、“精配圖”、“知人心”、“智生圖”等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了地理專業(yè)問題解答、文獻(xiàn)智能分析、數(shù)據(jù)資源查詢、數(shù)據(jù)挖掘分析和專題地圖繪制等功能，已在Nature子刊、The innovation、Earth’s Future等成功支撐發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文十余篇。
點(diǎn)評：此模型不僅有助于拓寬普通大眾的地理視野，解放地理從業(yè)者的雙手，還賦能地理科學(xué)研究，加速了重要地理科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)了地理科學(xué)和人工智能的融合。（譙雅馨）
06 Runway與獅門影業(yè)合作影視
9月18日，AI視頻生成平臺(tái)Runway宣布與美國電影制片和發(fā)行公司獅門影業(yè)（Lionsgate）達(dá)成合作，將使用獅門影業(yè)超過兩萬部的影片資源庫來創(chuàng)建和訓(xùn)練一個(gè)新的AI模型，以幫助獅門影業(yè)的電影制作人、導(dǎo)演和其他創(chuàng)意人才，提升工作效率。
點(diǎn)評：這是生成式AI公司與好萊塢主要制片廠的首次公開合作，標(biāo)志著AI技術(shù)在電影產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用邁出了重要一步，未來將誕生更多借助AI技術(shù)的創(chuàng)意作品。（譙雅馨）
科學(xué)前沿07 中國將向全球開放12個(gè)核科研設(shè)施和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
9月16日，在維也納召開的國際原子能機(jī)構(gòu)第68屆大會(huì)期間，中國國家原子能機(jī)構(gòu)副主任劉敬表示，中國決定面向世界各國開放包括中國先進(jìn)研究堆在內(nèi)的12個(gè)核科研設(shè)施和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，涉及核基礎(chǔ)科研、材料與部件輻照測試、同位素生產(chǎn)制備、反應(yīng)堆熱工水力、核環(huán)境模擬及核設(shè)備測試、放射性廢物處理處置、核聚變實(shí)驗(yàn)研究等諸多領(lǐng)域。
中國目前設(shè)有8個(gè)國際原子能機(jī)構(gòu)協(xié)作中心，與法國、俄羅斯、歐盟等建立了良好的核科技研發(fā)合作機(jī)制，并與泰國、印尼、巴基斯坦、阿爾及利亞、加納、尼日利亞等國合作，在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)了一系列核科研設(shè)施和聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。
點(diǎn)評：各國共享核科技研發(fā)、試驗(yàn)測試、工程驗(yàn)證等優(yōu)勢技術(shù)資源平臺(tái)，有助于攜手推動(dòng)核能發(fā)展更加普惠包容、核能合作更加開放有序，為應(yīng)對全球氣候變化、加快能源綠色低碳轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。（曹妍）
08 首次觀測到夸克間的量子糾纏
9月18日，歐洲核子研究中心（CERN）的ATLAS協(xié)作組在《自然》發(fā)表論文Observation of quantum entanglement with top quarks at the ATLAS detector，研究人員利用CERN的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC），通過其ATLAS探測器，首次捕捉到頂夸克與反頂夸克之間的量子糾纏，也是迄今為止觀測到的最高能量的量子糾纏。
頂夸克是已知的最重的基本粒子，其質(zhì)量約為質(zhì)子的173倍。由于質(zhì)量大，頂夸克迅速衰變，在頂夸克對中觀察到量子糾纏，是理解極端能量尺度下量子力學(xué)的一個(gè)重要里程碑。
在該研究中，科學(xué)家們分析了約一百萬對頂夸克及其反粒子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模型的對比驗(yàn)證了頂夸克對之間存在顯著的量子糾纏，其糾纏參數(shù)_D_值遠(yuǎn)低于判定糾纏的理論閾值-1/3，為-0.537，從而確認(rèn)了頂夸克對之間的量子糾纏現(xiàn)象。
點(diǎn)評：量子糾纏在低能環(huán)境下如電子和光子已被驗(yàn)證多年，但在高能粒子碰撞中觀測到糾纏則一直是一大挑戰(zhàn)。此次發(fā)現(xiàn)不僅驗(yàn)證了量子糾纏在高能條件下的存在，也為量子力學(xué)在更高能量層面的研究提供了新的視角和工具，并加深人類對量子糾纏及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用的理解。（譙雅馨）
09 可自由組合、變形的六邊形機(jī)器人
9月18日，《科學(xué)機(jī)器人》（Science Robotics）發(fā)表德國馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所（MPI-IS）研究團(tuán)隊(duì)的論文Hexagonal electrohydraulic modules for rapidly reconfigurable high-speed robots。研究人員開發(fā)了一種HEXEL六邊形電液機(jī)器人模塊，模塊的外骨骼為輕質(zhì)剛性玻璃纖維板，內(nèi)部關(guān)節(jié)由液壓放大的自愈靜電（HASEL）“人工肌肉”驅(qū)動(dòng)。這些模塊能通過磁力拼接，快速形成不同形態(tài)的機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)爬行、跳躍、組裝成大型結(jié)構(gòu)等多種行為，具有超強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。
HEXEL模塊組合。圖片來源：MPI-IS。
點(diǎn)評：HEXEL模塊可以像樂高積木一樣自由拼接和變形，展示了一種創(chuàng)新的可重構(gòu)模塊化機(jī)器人設(shè)計(jì)方案，或?qū)氐赘淖冊O(shè)計(jì)、制造和使用機(jī)器人的方式。（羅仙仙）
10 將人類基因組存儲(chǔ)在“5D”記憶晶體
9月19日，英國南安普頓大學(xué)（University of Southampton）發(fā)布消息，該校光電研究中心（Optoelectronics Research Centre） 彼得-卡贊斯基（Peter Kazansky）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出能夠長期存儲(chǔ)信息的“5D記憶晶體”，并使用超快飛秒激光將數(shù)據(jù)精確地刻錄到納米結(jié)構(gòu)的玻璃內(nèi)定向的自組裝納米結(jié)構(gòu)空隙中。
該晶體相當(dāng)于熔融石英，是地球上化學(xué)和熱耐久性最強(qiáng)的材料之一；他們采用的編碼方法使用兩個(gè)光學(xué)維度和三個(gè)空間坐標(biāo)來寫入整個(gè)材料，因此被稱為 “5D”。這種5D晶體可保存多達(dá)360TB（兆字節(jié)）的信息長達(dá)數(shù)十億年，可承受冰凍、火燒和高達(dá) 1000 °C 的高溫和低溫極端環(huán)境，能承受高達(dá)每平方厘米10噸的直接沖擊力，長期暴露于宇宙輻射下也不會(huì)發(fā)生變化。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)包含完整人類基因組的5D記憶晶體，并將之存放在“人類記憶 ”檔案館，位于奧地利哈爾施塔特(Hallstatt, Austria)鹽洞中的一個(gè)特殊時(shí)空膠囊里。
點(diǎn)評：這項(xiàng)技術(shù)可用于為瀕臨滅絕的動(dòng)植物物種建立基因組永久記錄，理論上，這塊存儲(chǔ)了人類基因組的5D記憶晶體也可以讓人類在數(shù)千、數(shù)百萬甚至數(shù)十億年后從滅絕中復(fù)活。今天人類科學(xué)家的這一動(dòng)作，為后世開啟了一個(gè)新的懸念，將來打開這個(gè)晶體的物種/文明會(huì)是什么？（李一躒）
11 刷新水冷磁體世界紀(jì)錄
9月22日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心自主研制的水冷磁體，在32.3兆瓦的電源功率下產(chǎn)生42.02萬高斯（即42.02特斯拉）的穩(wěn)態(tài)磁場，打破了2017年由美國國家強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室水冷磁體產(chǎn)生的41.4萬高斯的世界紀(jì)錄，成為國際強(qiáng)磁場水冷磁體技術(shù)發(fā)展新的里程碑。這也是穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置繼2022年混合磁體成功創(chuàng)造45.22萬高斯的世界穩(wěn)態(tài)磁場紀(jì)錄之后，取得的又一重大突破。
點(diǎn)評：目前全球共有五大穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室，分別位于美國、法國、荷蘭、日本和中國。穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場是物質(zhì)科學(xué)研究所需的一種極端實(shí)驗(yàn)條件，是推動(dòng)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“利器”，迄今有十多項(xiàng)獲諾貝爾獎(jiǎng)的科研成果是在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場條件下開展的研究。期待這一水冷磁體為科學(xué)家探索新現(xiàn)象、揭示新規(guī)律提供強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)條件，拓展人類的科學(xué)認(rèn)知邊界，帶來更多科技創(chuàng)新。（李一躒）
南方周末科創(chuàng)力研究中心
責(zé)編 黃金萍
