模仿学习(Imitation Learning, IL) 的十年(2015–2025),是从“机械的轨迹复制”向“泛化性极强的行为逻辑提取”演进的十年。

这十年中,模仿学习解决了 AI 领域最核心的痛点:如何让机器人不再通过写死代码或漫长的随机试错,而是像人类学徒一样,看一眼就能学会复杂的技能。


一、 核心演进的三大技术范式

1. 行为克隆(BC)与轨迹匹配期 (2015–2018) —— “像素级的模仿”
  • 核心技术: Behavioral Cloning (BC)DAgger (Dataset Aggregation)
  • 技术逻辑: 机器人通过“状态-动作”对进行监督学习。人类演示一段抓取动作,机器人尝试在相同的坐标下复现该轨迹。
  • 痛点: 协变量偏移(Covariate Shift)。一旦机器人在执行中稍微偏离了演示轨迹,它就不知道如何纠正,导致错误迅速累积并崩溃。
  • 里程碑: ALVINN 等早期自动驾驶项目利用 BC 学习车道保持。
2. 生成对抗与逆强化学习期 (2019–2022) —— “理解意图而非轨迹”
  • 核心技术: GAIL (Generative Adversarial Imitation Learning)IRL (Inverse Reinforcement Learning)

  • 技术跨越:

  • 逆向推理: 机器人不再死记硬背动作,而是通过演示推断人类的“奖励函数”(即人类为什么要这么做)。

  • 对抗演化: 引入类似 GAN 的机制,让判别器区分“这是人做的”还是“这是机器人做的”,逼迫机器人动作越来越自然。

  • 状态: 模仿学习开始能处理更复杂的长程任务,如乒乓球对打或灵活行走。

3. 2025 扩散策略与视频大模型时代 —— “看视频即学会”
  • 2025 现状:
  • 扩散策略 (Diffusion Policy): 2025 年的模仿学习解决了多峰分布问题。如果演示者演示了两种绕过障碍物的方法,扩散模型能完美学到两者的逻辑,而不会像以前的模型那样取中间值导致撞墙。
  • 视觉-语言-动作 (VLA) 模仿: 机器人通过观看互联网上数以亿计的人类操作视频(如 YouTube 上的做饭视频)进行自监督模仿,实现了零样本(Zero-shot) 迁移。
  • eBPF 内核级感知流: 在大规模遥操作训练中,SE 利用 eBPF 在内核态直接处理触觉与视觉的同步,确保人类示教的数据在微秒级对齐。

二、 模仿学习核心维度十年对比表

维度 2015 (传统 BC) 2025 (生成式 VLA) 核心跨越点
学习目标 精确的位姿坐标 (XYZ) 语义逻辑与物理常识 从“复刻动作”到“理解目的”
泛化能力 极低 (环境变了就失效) 极高 (适应未知环境与物体) 解决了非结构化场景的适应难题
数据来源 极其依赖昂贵的专家示教 海量互联网视频 + 模拟器 实现了数据规模的指数级增长
纠错机制 无 (错一点就全错) 实时闭环自修正 (Self-correction) 扩散模型天然具备轨迹重平衡能力
系统延迟 软件栈层层堆叠 (100ms+) eBPF 内核加速感知 ( < 1ms) 实现了人类级别的“眼手协同”

三、 2025 年的技术巅峰:从“遥操作”到“视频预训练”

在 2025 年,模仿学习已经不再局限于穿戴式设备的示教:

  1. 扩散策略 (Diffusion Policy) 的统治:
    这是 2025 年最强的模仿算法。它将模仿任务看作一个“去噪”过程。机器人观察人类洗碗,学到的不是一条固定轨迹,而是一个“动作场”。当外力干扰它时,它能像水流一样自动汇聚回正确的动作流中。
  2. eBPF 驱动的“触觉模仿同步”:
    在 2025 年的精密手术模仿训练中,触觉反馈至关重要。SE 利用 eBPF 技术:
  • 硬实时同步: eBPF 在 Linux 内核层直接捕获示教者的压力数据,并将其与视频帧进行原子级对齐。这使得模仿学习模型能学会“捏碎鸡蛋”与“拿起鸡蛋”之间微妙的力矩差异。
  1. 大模型驱动的跨模态模仿:
    现在的机器人(如 Figure 02)能通过听人类描述动作来修正模仿。如果你说“再轻一点”,模仿学习层会自动调整输出层级的权重。

四、 总结:从“影子机器人”到“智能学徒”

过去十年的演进,是将模仿学习从一个**“死板的动作录制器”重塑为“能够从视觉中提取物理直觉、在交互中自适应环境的具身大脑”**。

  • 2015 年: 你在纠结如何让机器人的抓取点偏移量小于 1 厘米。
  • 2025 年: 你在利用 eBPF 审计和扩散策略,让机器人通过看一遍视频,就学会在凌乱的厨房里泡一盘完美的方便面。
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