具身智能十年演进
**具身智能十年演进(2016-2026)**从仿真训练走向现实落地,经历了四个关键阶段: 1)Sim2Real突破期(2016-2018):通过域随机化解决仿真与现实的分布对齐问题; 2)数据规模化(2019-2020):跨机器人数据集和自动域随机化推动泛化能力; 3)多模态融合(2021-2023):Transformer和扩散模型引入生成式策略,视觉-语言-动作(VLA)模型成为核心; 4)
下面按“具身智能(Embodied AI)2016→2026 十年演进”给你一份专业 + 前沿 + 系统工程视角的长文:用时间轴串起关键范式变化,再把背后的技术主线(数据、模型、表示、仿真、硬件、评测与安全)讲透,最后给出2026 往后确定性路线与工程落地抓手。
1) 十年一句话主线
2016–2026 的具身智能主线:
从“在仿真里用深度强化学习学会单一技能(但很难上真机)”,演进到“以大规模数据 + 视觉-语言-动作(VLA)/通用策略为核心的可迁移、可微调、可组合的‘通用机器人政策(Generalist Policy)’”,并通过Sim2Real、跨机器人数据、合成数据与安全护栏逐步走向现实世界的稳定落地。
2) 四阶段时间轴:2016→2026
我把十年拆成四段,每段都有非常清晰的“范式标志”。
阶段 A|2016–2018:Sim2Real 的“第一性问题”被正面攻克
关键词:深度 RL 在仿真成功,但现实落地被“现实鸿沟”卡死;域随机化成为关键桥梁
- **现实鸿沟(Reality Gap)**是当时最大障碍:仿真里学到的策略,上真机就崩。
- **域随机化(Domain Randomization)**开始系统化:通过随机纹理、光照、相机、物体参数,让模型“把真实世界当成仿真分布的一种”。这一思路在 2017 年被经典工作系统论证并展示可转移到真实抓取等任务。(arXiv)
- 同期出现更复杂的真实系统验证:OpenAI 的 Dactyl 项目把高维灵巧手控制推到公众视野(强调在真实机器人上验证 RL 学到的灵巧行为)。(OpenAI)
阶段总结(重要但常被忽略):
具身智能首先是“分布对齐”与“工程可控性”的问题,而不是算法是否酷。
阶段 B|2019–2020:从“单实验”走向“数据规模化”的预演
关键词:大规模机器人数据集、跨机器人经验共享、自动域随机化、把“泛化”当目标
- OpenAI 用**自动域随机化(ADR)**等方法在仿真中训练灵巧手解决魔方,并迁移到真实硬件,强调对扰动的鲁棒性与从仿真到现实的系统工程路径。(OpenAI)
- 学界开始推动“机器人版 ImageNet”:RoboNet 提出跨多种机器人平台共享的大规模数据资源,目标是通过多机器人、多场景数据缓解“每个实验都从零采集”的瓶颈。(arXiv)
阶段总结:
行业开始意识到:要让具身智能真正泛化,必须像视觉/NLP一样进入“数据规模化”与“跨域共享”。
阶段 C|2021–2023:从“策略学习”到“生成式策略”,从“视觉”到“视觉+语言”
关键词:Transformer 进入机器人;扩散模型进入控制;多模态提示与组合泛化出现
这一阶段出现了两个深刻变化:
(1) 生成式模型进入控制
- Diffusion Policy 把动作序列建模为扩散生成过程,在多任务视觉运动控制上取得强表现,尤其擅长处理多峰动作分布与高维动作空间。(arXiv)
这类方法的意义在于:机器人控制不再只是“输出一个确定动作”,而更像“在可行集合里生成一段高质量动作轨迹”。
(2) 多模态提示(Prompting)与组合泛化
- VIMA 提出用文本+视觉 token的多模态 prompt 来表达大量操纵任务,并提供系统化泛化评测协议,推动“像用 prompt 驱动模型一样驱动机器人”。(arXiv)
(3) VLA(Vision-Language-Action)开辟“互联网知识 → 机器人动作”的通道
- DeepMind 的 RT-2 明确提出:把互联网规模视觉-语言模型的语义能力注入端到端机器人控制,形成 VLA 模型并展示更强泛化。(arXiv)
阶段总结:
具身智能开始沿着“大模型的三件套:预训练、对齐、微调”走向机器人领域:
表示更统一(token/latent)→ 任务表达更语言化 → 策略更生成式。
阶段 D|2024–2026:通用机器人策略(Generalist Policy)成形:跨机器人、跨任务、可微调、可组合
关键词:Open X-Embodiment、RT-X、Octo、π0、GR00T、Gemini Robotics;数据与平台生态爆发
这一阶段的标志是:“通用策略”从概念走向可复现的开源/平台化形态。
(1) 跨机器人真实数据规模化:Open X-Embodiment / RT-X
- Open X-Embodiment 汇聚 22 种机器人、百万级真实轨迹,RT-X 证明跨机器人协作训练可以带来正迁移。(arXiv)
(2) 开源通用策略代表:Octo
- Octo 以大规模跨机器人数据为底座,强调“可快速微调到新机器人/新传感器/新动作空间”,并在多个平台上验证作为通用初始化的价值。(arXiv)
(3) 从桌面到“移动双臂全身控制”:Mobile ALOHA
- Mobile ALOHA 把数据采集与学习从桌面操作推进到移动+双臂+全身协同,并强调低成本遥操作采数与跨数据集共训带来的收益。(arXiv)
这代表具身智能从“实验室桌面玩具”向“家庭/服务场景”跨了一步(至少在研究范式上)。
(4) “机器人基础模型”叙事成型:π0 与 GR00T
- Physical Intelligence 发布 π0,明确提出“通用机器人政策/机器人基础模型”方向。(pi.website)
- NVIDIA 在 2024 宣布 Project GR00T,并在 GTC 生态中把仿真、算力(如 Jetson Thor)、训练工作流与基础模型打包成平台路线。(NVIDIA Newsroom)
- 2025 NVIDIA 进一步推出 Isaac GR00T N1(预训练、可定制,强调“通用机器人时代”),体现平台化加速。(The Verge)
(5) 多模态大模型继续向具身落地:Gemini Robotics
- DeepMind 推出 Gemini Robotics / Robotics-ER,强调更强的泛化、交互与具身推理能力,并提出安全分层方法与基准。(The Verge)
阶段总结:
2024–2026 的关键不只是“又一个更强模型”,而是:
**数据(跨机器人)+ 模型(VLA/生成式策略)+ 平台(仿真/算力/工具链)+ 安全(护栏/评测)**开始形成产业级闭环。
3) 十年背后的 6 条技术主线(真正决定上限)
3.1 数据范式:从“少量演示”到“跨机器人百万轨迹”再到“合成数据”
- 早期瓶颈:真实机器人数据贵、慢、难复现
- 2020 后:RoboNet/Open X-Embodiment 代表“共享经验池”路线(arXiv)
- 2024 后:更强调数据配方(mixture)与可微调性(Octo 的工程价值就在这里)(arXiv)
3.2 模型范式:从“判别式策略”到“生成式策略 + VLA”
- Diffusion Policy 代表“生成式控制”在机器人中成为主流可行路线之一(arXiv)
- RT-2/Gemini Robotics 代表“互联网语义能力 → 机器人行动”的通道逐步可用(Google DeepMind)
3.3 表示范式:从几何状态到占据/语义/可组合技能
- 过去:状态估计→轨迹优化
- 现在:更偏“世界模型 + 技能库 + 任务编排”,尤其在复杂交互/工具使用上
3.4 Sim2Real:从域随机化到“仿真即数据工厂”
- 域随机化的核心思想在 2017 就被定型,并持续影响后续所有大规模仿真数据管线(arXiv)
- GR00T 这类平台路线把仿真、合成数据与模型训练打包,进一步降低进入门槛(NVIDIA Newsroom)
3.5 工程化:从“论文 demo”到“可观测+可回放+可回归”
具身智能落地最容易踩的坑是:模型看起来很强,但系统不可控。成熟形态一定要有:
- 传感器/动作/配置版本化
- 失败回放(复现)
- 场景库回归(防止修复引入新回归)
Octo / Open X-Embodiment 之所以重要,也在于它们更靠近“可复现的工程系统”。(GitHub)
3.6 安全:从“成功率”到“风险评估 + 护栏 + 降级”
- 在真实世界,具身智能必须具备:动作风险评估、可解释的约束、失败降级策略
Gemini Robotics-ER 强调安全分层与风险评估,也是这个趋势的体现。(The Verge)
4) 2026 往后:我认为最确定的 3 条演进路线
路线 1:通用策略不会“一统天下”,而是“通用底座 + 快速微调 + 护栏组合”
你会越来越常见这种产品形态:
- 通用 VLA/通用策略做“能力底座”
- 小数据快速微调到具体机器人/末端/传感器
- 外围用规则/优化/安全约束做护栏(让系统可控)
Octo 的“可快速微调到新观测/动作空间”就是这个路线的工程缩影。(arXiv)
路线 2:数据进入“配方时代”:真实轨迹 + 遥操作 + 自监督 + 合成数据混合
- 真实轨迹决定“地面真相”
- 遥操作补齐长尾技能(Mobile ALOHA 代表)(arXiv)
- 合成数据扩大覆盖面(仿真平台路线持续加强)(NVIDIA Blog)
路线 3:具身智能会先在“移动操作(mobile manipulation)+ 人机协作”上爆发,而不是先实现完美人形
原因很现实:
移动底盘 + 双臂/单臂在仓储、零售、工厂、医院、家庭服务中更容易形成可控 ODD 与可量化 ROI;人形更多是“终极载体”,但工程与成本链更长。GR00T 类平台会加速人形研发,但真正规模化仍取决于场景与安全合规。(NVIDIA Newsroom)
5) 给你一套“做具身系统”的工程抓手(非常落地)
如果你要把具身智能从研究推到产品,我建议优先级是:
- 把数据管线做成产品:采集→清洗→标注/自监督→版本化→可追溯
- 回放与回归是生命线:任何线上失败必须可复现;任何修复必须过场景库回归
- 模型只占系统的一部分:外层护栏(约束、碰撞检查、速度/力矩限制、失败降级)决定能不能上线
- 用“能力分层”组织系统:感知/世界模型/技能/任务编排/安全监督各自可替换、可灰度
- 评测体系要从 Day 1 建:成功率只是最粗糙指标;更关键是“失败分布、风险代价、恢复时间、长期稳定性”
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