Yann LeCun 萬字演講:「預測像素」是偽命題,JEPA 也並非憑空而來 | ECCV 2026

本文作者: 叢末 2026-09-23 09:49 導語:只靠語言和 token,AI 永遠跨不過物理世界這道門檻!只靠語言和 token,AI 永遠跨不過物理世界這道門檻!作者丨幸麗娟 編輯丨岑 峰 AI 行業的主敘事,曾被 Scaling Law 壟斷:更大的模型、更多的 token,更強的文本推理,彷彿只要把語言模型繼續堆大,通用人工智能就會自動到來。但這條路線撞上了天花板:預訓練的邊際收益肉眼可見地遞減;模型一旦部署到真實世界,漏洞百出。2026 年,“世界模型”接棒 Scaling Law,成了牌桌上最擁擠的籌碼。
然而,這個詞本身,同時被四條技術路線認領,而它們對“理解世界”這件事,幾乎各說各話。第一條賭湧現:Sora、Genie 這類視頻生成路線相信,只要下一幀逼得夠真,物理規律就會自己從像素里長出來。第二條賭幾何:李飛飛聯合創立的 World Labs,從底層表徵就鎖死三維一致性,直接生成可自由探索的虛擬世界。第三條賭仿真:英偉達 Cosmos、Omniverse,把顯式物理引擎當作機器人的練兵場。第四條路最孤峭,也最反常識:2018 年圖靈獎得主、深度學習三位“教父”之一 Yann LeCun,押注 JEPA(聯合嵌入預測架構),它不生成未來,只在抽象表徵的空間裡預測未來。
四條路的根本分歧,本質上在於一個問題:機器要“懂”物理世界,究竟該去復刻它,還是去推理它?前三條都在不同程度上試圖讓機器“看見並重建”世界;JEPA 卻選擇另一條路——編碼器先丟掉那些根本不可預測的細節,只保留可預測、可規劃的結構,然後在抽象表徵空間裡預測未來。在 LeCun 眼裡,連“預測像素”這件事本身都是偽命題:你把攝像頭對準房間一角開始錄像,下一幀會拍到什麼,取決於鏡頭外有沒有人走進來、光線會不會變化。而這些信息,在“當前幀”里根本不存在。
在 ECCV 2026 Keynote 演講《World Models: Enabling the next AI revolution》中,LeCun 給出的,是一個比“Scaling Law 還能撐多久”更根本的判斷:只靠語言和 token 訓練,AI 到不了人類水平智能,也跨不過物理世界這道門檻。在 LeCun 看來,如果我們要通往真正的通用人工智能(AGI),就必須打破對“生成式”的崇拜。真正的下一章,是讓 AI 系統從視頻、傳感器與交互中,學習並構建世界模型;再用 JEPA 去理解世界,去預測行動後果,去規劃出實現目標的動作序列。
在Keynote的最後,LeCun給出了三個與眾不同、甚至堪稱“暴論”的建議:1.別再死磕生成式模型了。2.別再去研究 LLM 了。3.轉向聯合嵌入,轉向抽象表徵,轉向世界模型。可以說,這次演講,本質上是對“智能是什麼、AI 該往哪走”的一次路線重估。而臺下的聽眾,比誰都更該聽懂這句話。作為計算機視覺的研究者,他們最清楚:真實世界遠比語言更髒、更連續、更高維。LeCun 要講的,正是如何讓 AI 真正“看懂”並“應對”它。以下是 Yann LeCun 在 ECCV 2026 大會發表的 Keynote 演講,AI 科技評論基於原英文演講內容進行了不改變原意的編輯。
01我們離 AGI ,還差得遠感謝大家的到來。確實如主持人所說,我是一位天文攝影愛好者,一有時間就會拍攝星空,我的演講封面就是我的 51 和 42號作品。但我今天不是來講天文的,我是來聊世界模型的。我想開門見山地說一句:我們遠沒有走到 AI 的終點,甚至遠沒有走到計算機視覺的終點——否則你們也不會坐在這裡。我們遠遠沒有搞定 AI。如果你去聽硅谷裡最樂觀、也最悲觀的那批人的說法,好像“我們已經實現 AGI 了”,但不管他們嘴裡的 AGI 到底是什麼,我今天的演講,就是要告訴你們:並非如此。一句話總結我的態度:當下的人工智能,還差得遠(AI sucks)。
當我們把 AI 系統的能力、尤其是它的學習效率,跟動物和人類的學習能力放在一起比,差距大到根本不在一個量級。AI 確實能寫代碼、做數學、通過律師考試、贏得數學奧林匹克。但一個能在家裡幹活的通用機器人樣板,到底長什麼樣?一輛真正的 L5 級全自動駕駛汽車,又在哪裡?在理解物理世界這件事上,AI 系統比起生物界,仍然落後得不是一星半點。這一點不用我多解釋,你們都是計算機視覺的研究者,最清楚真實世界有多“髒”,它比語言要混亂得多。這就引出一連串尖銳的問題:為什麼今天人們口中的“AI”,也就是那些大語言模型聊天機器人,處理不了圖像、視頻、傳感器讀數這類高維、連續、充滿噪聲的數據?
為什麼今天一談到“智能體系統”,訓練它們的唯一辦法還是靠海量數據做模仿學習?然而,這種訓練方法需要的數據量驚人,而且只對能收集得到數據的那個特定任務有效。對比而言,動物和人類學習新任務,根本不需要那麼多數據:我們面對全新情況時,可以零樣本(0-shot)、動用腦子去“吃透”這個問題,而不必事先受訓、專門練習怎麼解決它。這種能力從何而來?也許來自我們常說的常識。AI 系統確實有一種非常基礎的常識,但和我們在人類乃至普通動物身上看到的那種常識,完全不是一回事。一隻普通的家貓,能做出出乎意料的動作。比如藉著牆和傢俱的反彈力,跳到很高的櫃子頂上,非常聰明。
我們現在能造出擁有這種身體能力的機器人,卻沒法讓它們“聰明”到足以自主完成這些事。一個十歲的孩子,即便第一次被人要求收拾餐桌、用洗碗機,幾乎不用怎麼學就能無師自通。可我們至今還造不出這樣的 AI。再舉一個更硬核的例子:一個 17 歲的少年,大概用 20 個小時的實際練習就能學會開車,並且在練習時基本不會撞車;而我們手裡其實有來自行車記錄儀、各類傳感器的數十億小時數據,以及人類專家司機對應的操作指令。我們想用模仿學習和端到端方法,讓 AI 學會自己開車。結果呢?我們至今造不出 L5 水平的自動駕駛汽車。
那些接近 L4 水平的車,靠的並不是海量數據的模仿學習,而是內置了大量工程化設計,比如顯式建好的世界模型。當然也有人在推端到端學習,比如 Wayve 那幾家公司,但我們還沒到那一步。這就讓我們一再撞上一個悖論——莫拉維克悖論(Moravec's Paradox,1988),說的是:計算機能算複雜的積分、找路徑、下棋,可連動物都能做的簡單事,它卻搞不定。這逼著我們去追問:智能到底是什麼?我很喜歡一句常被安在約翰·凱奇名下的話——其實不是他本人說的,而是他的追隨者把他的思想濃縮成的一句話:“智能不是你知道什麼,而是當你遇到一個沒見過的新處境時,你做了什麼。
”換句話說,就是:面對一個任務,你用頭腦把它解決了,這才是智能。如果你是預先訓練好才完成它的,那你只是在套用配方,那不是智能,只是陳述性知識和技能的堆積。今天社區裡、乃至整個社會,常把“陳述性知識和單項技能的堆積”誤當成智能。真正的智能,是面對新問題時發明新技能、解決新問題的能力——這既定義了人類行為,也定義了非人類動物的行為。所以,衡量智能應該看兩件事:第一,學一個新任務有多快。需要試多少次才能成功,甚至可能一次都不用試,直接就會,這就是零樣本學習;第二,能快速學會的任務範圍有多廣。人類的特徵,正是適應力極強、學得快,能迅速應對新處境。
02智能的本質:人類自身都不“通用”,AI 也不該追求“通用”那麼人類和動物到底是怎麼學的?學習的基礎是什麼?發展心理學家曾把嬰兒的發育過程整理成圖表,標出他們在出生後第幾個月,開始掌握關於物理世界的基本概念。語言能力和社會交往能力,也有類似的發育時間表。比如面孔追蹤,幾乎從零個月就開始了——嬰兒會被運動和麵孔吸引,幾分鐘內就能識別臉;又比如他們學會區分“有生命”和“無生命”物體,發生在頭三到四個月;意識到客體恆存(東西被擋住也依然存在),也發生在早期幾個月。隨後,他們會開始擁有“穩定性”、“支撐”等概念。
但“每個不受支撐的物體都會下落”這種重力概念,則要花更長的時間(大約九個月),他們才能理解;而慣性,也就是我們說的直覺物理,他們需要學得更久。這些是怎麼學會的?很大一部分靠觀察。有些研究運動控制的心理學家堅稱,嬰兒無時無刻不在“互動”。但話說回來,三個月大之前的嬰兒幾乎沒法影響世界:他們只會比劃,很難抓東西。那麼,前面三個月裡發生的,到底是什麼類型的學習?我和社區裡一位同行合寫過一篇論文,核心論點是:世界是混亂的,所以,如果“智能”指的是快速學會新任務的能力,那麼“通用智能”這個概念根本不成立。我們人類,自身都沒有辦法做到“通用”。
人類智能極度專門化——在所有可被數學枚舉的問題裡,人類能解的只是極小一部分;就說日常的視覺任務,在所有可能的視覺任務中,人類也只能做極小的一部分。而且,我們每個人的技能組合都不同,這意味著我們在各自領域都是“專才”。就算從人類內部來看,我們也不是通用的。我能學著吹薩克斯、彈電鋼琴,但無法成為 McCoy Tyner 那樣的爵士鋼琴大師。每個人都能學一些東西,但沒人能樣樣精通。所以我們必須接受:AI 的本質不是什麼都懂,而是能快速學習、快速適應新任務。當然,我是做機器學習的,這麼說可能顯得有點“職業病”,但事實就是如此。對應的問題便是:AI 靠什麼原理學習,又需要什麼數據?
這話對你們來說其實不新鮮——你們都是做計算機視覺的,本來就明白:光靠文本訓練,不管模型在數學和編程上考多高的分,都不可能達到人類水平智能。我把這筆賬算得更具體一點。先看大語言模型的預訓練數據。一個典型的大語言模型,如果把互聯網上所有公開文本都拿來訓練,大約是 20 萬億個詞,換算成 token 大約是 30 萬億個。每個 token 大約佔兩到三個字節,乘下來,總量大約是 10¹⁴ 字節。這個數字是什麼概念?如果讓一個人把這些文本全部讀完,大約要花 40 萬年。再看一個人類小孩。
我們的視網膜分辨率很高,大約有六千萬到一億個感光細胞,但信號在傳給大腦之前會被壓縮:每隻眼睛大約通過 100 萬根視神經纖維輸出,兩隻眼睛加起來約 200 萬根。每根纖維大約每秒傳輸 1 字節。一個四歲孩子,在生命頭四年裡累計清醒的時間大約是 6 萬小時。把這兩個數乘起來:200 萬根纖維 × 每秒 1 字節 × 6 萬小時,得到的信息量大約也是 10¹⁴ 字節。也就是說,一個四歲孩子通過視覺和觸覺,所接收到的數據量,已經和互聯網上所有公開文本的總量相當。所以,AI 只靠文本訓練,信息量遠遠不夠,更別說達到人類水平智能。“我們需要視覺”這件事,對你們、對我,都是好消息。
03從 token 預測到世界模型:System 2 缺位與十年佈道接著來看第二個問題:智能系統裡應該發生什麼樣的“推斷”?我們能不能造一個系統,讓輸入數據向前穿過一堆神經網絡層,最後只輸出一個 token(比如一個離散的詞),就當作完成了推斷呢?神經網絡正是這麼做的:給它喂一段文本,它讓文本向前穿過巨大的神經網絡,然後輸出下一個 token。但這不是智能行為,它本質上只是被動反應;在生成一個 token 的那一瞬間,網絡內部沒有任何推理或思考。大語言模型做了兩件事來彌補這一點。第一,它生成比必要多得多的 token,這叫思維鏈(Chain of Thought)。
通過產生大量 token,它增加了得出答案時的計算量。但如果你只讓它回答“是”或“否”,它內部根本沒有可以展開的思考機制。第二,它生成很多不同的 token 序列,再用某種方式挑出其中最好的。只要生成的輸出能被驗證對錯,這招就極其高效。所以它適用於代碼和數學:你生成一個證明,可以逐步驗證;生成一個程序,可以跑起來看結果。於是系統能評估自己的輸出,再迭代改進自己——這正是大語言模型在數學上那麼強的原因。但只要一碰到真實世界,驗證就變得極慢,幾乎不可壓縮。機器人領域裡,可以用模擬器應用某些情況,比如讓機器人走路、跑步,這些簡單動作還行得通,但操縱物體就不行了。那怎麼優化?
我的解法是:更強大的推斷模式。不應該只是讓網絡前饋計算、直接吐出答案,而應該是:答案不再由網絡直接生成,而是被當作輸入送進網絡,讓網絡給它打分。具體說:網絡會算出一個標量,衡量“當前這個候選答案,對觀察到的輸入來說有多好”。這個分數叫能量(Energy)。這個能量函數的輸出越小,說明答案越好。然後,系統在外部通過搜索和優化,不斷嘗試不同的候選答案,讓網絡給它們打分,最後找出能量最低的那個——也就是最好的答案。這在概率推斷裡是經典套路。傳統的推斷從來都包含某種搜索與優化:不是一步給出答案,而是反覆提出候選、評估、再改進。它天生就比“貪婪地吐一串離散 token”更強大。
而這,就引出了“世界模型”這個概念。因為,如果系統要搜索出一個對應輸入的“好輸出”,而這個輸出是一個動作,比如機器人的一個動作,或者一串動作序列,那麼它就必須能夠預測自己動作的後果。這就是世界模型。世界模型,簡單而言就是一個訓練好的系統:給定 t 時刻的世界狀態,再給定一個你想象中智能體要採取的動作,它就能預測採取這個動作後世界會變成什麼樣。接著,你把預測結果餵給一個目標函數,也就是代價函數。它輸出一個標量,衡量任務完成得怎麼樣:任務完成了就是 0,越沒完成數值越大。系統要做的,就是通過優化,搜索出一串能最小化這個代價的動作。這比大語言模型那種貪心地逐個生成 token 的方式,要強大得多。
從心理學的角度看,這種“用你心裡的世界模型去想象動作的後果,從而規劃出達成目標的動作序列”的過程,正是人類所說的 System 2,也就是你面對新處境、需要動用全部腦力時的決策與行動方式。相比之下,System 1 是更被動的反應式行動:你清楚該做什麼,不需要想。今天的機器人大多屬於 System 1;只有那些帶運動規劃、能預測後果的機器人,才更接近 System 2。這套思路,我已經倡導了大約十年。2016 年,我在 NIPS(後來更名為 NeurIPS)做主旨演講時就說過:AI 的未來是世界模型,那才是我們該攻克的下一個前沿。
後來我又花了幾年,才把這些想法整理成一篇完整的論文,題為《A Path Towards Autonomous Machine Intelligence》(通往自主機器智能之路)。那篇論文是四年前發佈的,感興趣可以去讀。我在 YouTube 上也做過幾次演講。此後,我們朝這個方向,又走了很遠的一段路。大約一個月前,我創立了一家公司,名叫Advanced Machine Intelligence(AMI Labs),就是為了真正加速這個方向的進展。04世界模型的建構:安全護欄與層級化規劃世界模型會預測動作的後果,並搜索能優化目標的動作。
這裡除了主要目標,通常還需要設置其他目標函數,這些設置可以視作“護欄”(Guardrails)。這正是所有關注 AI 安全的人會感到欣慰的地方:你可以通過施加這些護欄,把安全硬編碼(Hardwire)直接寫進系統。為什麼?因為這個架構從設計上,讓模型只能完成你給定的任務,而且必須在優化過程中滿足“護欄”目標,讓它根本沒有“越獄”的入口。它不像大模型那樣從根本上不可控,只能靠各種“花招”勉強保證安全。那些大模型既不怎麼聰明,也沒多危險,但它們確實不可控。而我們這個架構,只要你能把世界模型設計得大致正確,把“護欄”目標設計得能保障安全,它在構造上就是安全的。
當然,它也有難以滿足的前提條件,但它是一個可以靠工程努力逐步解決的難題。有了世界模型,你當然可以拿它做迴歸式預測:給定(可能很短的)動作或動作序列,它預測未來;你反覆這麼做,讓系統向前預測多步,再做優化、找到好計劃、執行第一步、然後重新規劃。這叫模型預測控制(Model Predictive Control),在最優控制裡是上世紀五六十年代就有的老工具,一點都不新。新的地方只在於:我們這次是拿世界模型來跑它。但我們最終想創建的(現在還做不到,屬於未來工作),是層級化規劃(Hierarchical Planning)。人和動物在規劃複雜動作序列時,並不是在“基本動作”層面規劃的。
對人類來說,基本動作是每 10 到 20 毫秒一次的肌肉控制。我們是在高得多的抽象層級上規劃,再一層層往下細化成低級動作。舉個例子:我現在在紐約的辦公室,明天想去巴黎。我不可能用“毫秒對毫秒的肌肉控制”來規劃整段旅程。一來太長了,二來我根本沒有足夠信息做這種規劃——我不知道街上會是什麼樣,也不知道要不要等出租車。所以我做的是高層計劃:去機場,趕飛機。這個計劃很抽象,它給我的子目標是“我到機場了嗎”,於是代價函數就變成“我離機場還有多遠”。下了樓、上了街、打到車之後,怎麼開出這條街?那是更下層的子問題。在辦公室裡,我得去電梯、按按鈕、走出大樓,那怎麼從椅子上站起來、走到電梯?
每一層都需要某種規劃。但到了最底層,你掌握了一切所需信息,反而不用再規劃了:從椅子上站起來這種事,你做過太多次,想都不用想。所以,接下來幾年 AI 的關鍵挑戰,尤其是在理解和控制真實世界方面,在於層級化規劃。而這,需要層級化的世界模型。05JEPA:不預測像素,在表徵空間預測世界那怎麼建世界模型?考慮到生成式 AI 現在這麼火,最本能的思路就是採用生成式架構。舉個例子:我有一段視頻,把後半段遮住,只把前半段輸入系統,訓練一個大網絡去預測視頻後面會發生什麼。這跟訓練語言模型預測“下一個詞”是同一個道理。
可這個思路我試了快二十年,前十五年基本都在失敗,因為我一直執著於用生成式模型、在像素層面做預測。很多人確實在做像素級的視頻預測,用來做視頻生成。這很酷,也挺好。但如果你想理解世界的底層本質,我認為這個方法很糟糕:模型根本就不該去預測像素。更讓我感覺不舒服的是,現在有人直接把“視頻生成模型”叫做“世界模型”,我完全不認同。為什麼不預測像素?因為“預測像素”這個任務根本不可能——不是難,是不可能。舉個例子:我把攝像頭對準房間一角開始錄像,然後讓系統預測接下來視頻裡會發生什麼。可攝像頭會一直轉,你根本無從預測下一幀長什麼樣,因為要預測下一幀,所需的信息根本不在當前輸入裡。
你可能會說:那預測下一個詞不也不可能嗎?在文本里,我們可以表示“所有可能 token 上的概率分佈”,token 數量雖大,卻是有限的。可圖像呢?我們不知道如何有效地表示“所有可能圖像上的概率分佈”。如果你硬要做點預測,系統只會給出所有未來平均值的模糊結果,這就是為什麼很多視頻預測論文裡,預測出來的畫面總是糊的、模糊的。加 VAE、隱變量,確實能緩解這個問題,但也只是用來幫助視頻生成得更好,模型依舊不理解世界的底層本質,因為它憑空“想象”出一個不存在的未來,預測幾乎必然是錯的。
我提出的解法,就叫做 JEPA(Joint Embedding Predictive Architecture,聯合嵌入預測架構)。架構如右邊所示:它和生成式架構很像。你觀察到 X,可能還有動作,要去預測 Y,比如視頻後半段。但在 JEPA 裡,你把 X 和 Y 都送進編碼器,於是預測發生在編碼器輸出的表徵空間裡,而不是在像素空間裡。編碼器的作用,就是丟掉輸入中那些根本不可預測的信息。舉例來說:一輛車在街上開。如果你用像素級預測去訓練自動駕駛系統,它就得精確預測樹上葉子被風吹動的軌跡、樹後水塘的漣漪、以及剛從車後冒出來的行人衣服的褶皺——這太荒唐了。
現實是:模型不僅不需要,也不想去預測這些東西;並且,如果硬要系統去解這種本質上無解的問題,反而會損害它。因此,應當放棄生成式建模,轉而訓練一個只在表徵層面進行預測的系統。在該表徵空間中,不可預測的信息已基本被剔除。你可以把它想成噪聲消除,想成一種對“你不在乎、也預測不了的細節”保持不變性(invariant)的表徵。這會讓預測問題容易得多,不過,也帶來了另一個問題:坍塌(collapse)。如果我只靠最小化預測誤差去訓練 JEPA,編碼器大可以乾脆忽略輸入,輸出一堆常量表徵。這樣一來,預測任務立刻變得毫無難度,但也對我們毫無用處。這就是表徵坍塌。
生成式方法沒有這個問題,因為它被強迫去重建像素,很多人因此偏愛生成式模型。06表徵坍塌的解法:從科學抽象到 SIGReg不過,我們有防止坍塌的辦法,而且思路很多樣。關於如何用聯合嵌入架構防止坍塌的問題,我 1993 年就有篇關於孿生網絡(Siamese networks)的論文;而更早的聯合嵌入類架構,Hinton 等人在 80 年代末、90 年代初也都提過。雖然那時的防坍塌方法不夠完美,但這個思路本身早就有了,並不是新概念。我想為 JEPA 辯護一句:模型學習抽象表徵來做預測,不是憑空另起爐灶,而是沿用了科學一直在用的方法。
科學的核心就是先觀察現象,找出其中真正相關的變量,然後建立一個能夠預測我們所觀察現象的模型。JEPA 只是把這種科學方法搬到了機器學習裡。原則上,我們當然可以用粒子物理或量子場論來預測這個房間裡發生的一切。但那完全不實用:你得模擬房間裡的每一個粒子,還得知道方圓幾立方公里內的波函數。而且,模擬會瞬間因混沌而發散,根本不可行。所以,如果我給你一箱空氣,告訴你我要把它加熱 10 開爾文,你靠理想氣體定律(PV=NRT)就能知道壓強會漲多少——你完全不需要知道每個分子的位置和速度。因此,預測的關鍵,在於識別出相關變量,並忽略掉那些我們視為噪聲或熵的東西。
從場論到粒子、原子、分子,再到生物界的蛋白質、細胞、機體、個體、社會、生態系統——這個層級中的每一層,都忽略掉下一層的某些細節,卻仍然能夠對更大的系統做出更長期的預測。所以,描述此刻這個房間最貼切的方式,應該是心理學和社會學,而不是神經科學、生物學或場論。你無法把生物學還原成化學,再把化學還原成物理——你可以這麼做,但沒有用。化學層面有很多概念,底層物理並沒有捕捉到。每一層,其實都對應一門獨立的科學;而一門科學,恰恰是由“你在觀察系統狀態時,究竟操控關於狀態的哪部分信息”來定義的。愛因斯坦有句話我很喜歡:“關於世界,最可理解的事情是:世界是可理解的。
”而這很可能正是因為,我們能夠建立起那些層級化的表徵。JEPA 就是要替我們做這件事。它不是世界模擬器,不是數字孿生,不是生成模型,更不是視頻生成。它只做一件事:找到一個能夠支撐預測的抽象表徵。只要能訓練出這種東西,我們就能把它用在任何“現象很複雜、卻很難用還原式動力學方程去建模”的場景,比如渦輪機,一個就有上千個傳感器;比如化工廠、電廠、病人。如果有個預測模型能告訴我:“給定病人現在的狀態,以及一項治療干預,t+1 時刻他會是什麼狀態”,那就太好了。這個想法,其實早在上世紀 50 年代的蘇聯、60 年代初的西方就有了。那具體怎麼訓練?前面說過,要防坍塌。
坍塌的根源,是編碼器不從輸入裡提取相關信息,乾脆忽略輸入。所以我們想要一個信息量的度量 I(sx)。做機器學習要最小化代價,於是代價取 −I(sx),也就是最大化編碼器輸出的信息量。同時,系統又要最小化預測誤差。於是它必須在兩者之間找權衡:儘可能多地從輸入中提取信息,但只提取可預測的信息。一句話,這就是 JEPA。麻煩在於:怎麼度量信息?要最大化一個量,通常需要它的下界。但信息量的尷尬在於,我們只能近似估計它,而且目前只能得到上界。你可能會說,用互信息來解決。但要算互信息,你必須知道真實的數據分佈 P,也就是數據在真實世界裡到底是怎麼產生的、每個可能取值出現的概率有多大。
而這個 P 你根本不知道。你只能通過一堆樣本去猜測它、近似它。在高維空間裡,比如像素,甚至高維表徵,你根本估不出 P(x),也就無法量出信息量。唯一能度量信息的辦法,是對 P 做一些假設;而這些假設都會忽略變量之間的某些依賴,於是模型的估計永遠是下偏的。我們只能接受這個現實。具體做法是:取一個 batch 過編碼器,得到表徵向量矩陣。每一行是一個樣本,每一列是一個變量。防止坍塌的方法大致分兩類:第一類是樣本對比:把矩陣的每一行彼此推遠、互相排斥,讓矩陣變得“有信息”。但這種方法存在侷限,它會產生 N² 個排斥項,因此需要非常大的 batch,而且學不出能填滿高維空間的表徵,問題不少。
第二類是維度對比:讓矩陣的每一列互不相同,這同樣能讓矩陣有信息、避免坍塌。具體做法是,將向量映射到更高維的空間,再讓這些列互不相同。根據約束方式的不同,又可以分為幾類:讓變量不相關(VICReg),這個方法是我和 Adrien Bardes、Jean Ponce 在幾年前發表的。讓變量呈獨立高斯分佈(SIGReg),這是 VICReg 的後續工作。讓變量分類且不同(DINO),很多人聽過 DINOv2,你可以把它某種程度上看作維度對比或聚類式的方法,效果很好。我偏好維度對比法,因為它更高效、更穩定,不需要超大 batch。接下來,我會重點講一下 SIGReg 的做法。
SIGReg 的做法可以分幾步來理解。首先,取編碼器輸出的表徵矩陣:每一行是一個樣本,每一列是一個變量。SIGReg 在這個矩陣的行方向做擴展——用簡單的線性投影增加更多列,也就是把每個樣本向量投影到一個更高維的空間。然後,它提出一個要求:在這個高維空間裡,沿著 batch 看,每一個投影變量(也就是新增加的每一列,它們都是原向量的線性投影)的分佈,都應該是零均值、單位方差的高斯分佈。為什麼要這樣做?因為數據本來可能躺在一個高維流形上。編碼器的任務,就是把這個流形“展開”,用有意義的表徵來表示它。而 SIGReg 想做的,是用高斯分佈去表示這個流形。具體怎麼實現?
把樣本沿著若干個方向投影,每個方向都會得到一個邊際分佈。對每個方向,讓這個邊際分佈儘量接近高斯。這很好算:我們可以計算經驗累積分佈函數(CDF),再和理論高斯的 CDF 進行比較。比較之後,對每個樣本,我們都能知道該往哪個方向移動,才能讓經驗 CDF 更像高斯 CDF。我們還有一些更花哨的做法,比如在四維空間裡操作,但核心思想是一樣的。這裡有一個理論保證:當所有這些邊際分佈都變成高斯時,原空間中的聯合分佈就會趨於獨立高斯——而這正是我們想要的、信息量最大的狀態。所以這個思路巧妙的地方在於:從一個任意(可能很扭曲)的分佈出發,套用這個準則、挪動點或改網絡參數,就能逼近高斯分佈。
07JEPA 的實證與應用:從 LeWorldModel 到 V-JEPA我們可以用這個思想來建世界模型。我們有一篇比較新的論文,叫LeWorldModel,就是沿著這個思路做的,可以用來解決簡單的規劃問題;我們還在試著把它 scale up。這個方法得到了一個結論是:如果底層真實數據是聯合高斯的,而你的相機或傳感器觀測只是它的高度複雜變換,那麼用 SIGReg 條件訓練出的編碼器,就能恢復出底層的那個高斯。當然,世界不是高斯,底層流形也不是,所以這不是完備解、不是萬靈藥,但效果已經相當不錯。除了 LeWorldModel,把 JEPA 思想用到各種問題上,如今也是論文井噴。
你在 Google Scholar 搜“Joint Embedding Predictive Architecture”,這個詞是我幾年前起的,大概能搜到約 28 篇。其中很多用了我們預訓練出的模型,比如 I-JEPA:它是一種很棒的學圖像表徵的方法,學視頻表徵甚至更好。以色列一家研究所有一篇新論文(他們客氣地把我列名,但我零貢獻),就用 JEPA 預訓練圖像表徵去做 DXA 圖像(雙能 X 線吸收法,一種特定類型的 X 光)表示,然後在上面接一個監督頭,去預測一堆和密度無關的東西,效果出奇地好,這種做法很簡答,但確實挺讓人意外。
DINOv3 你們很多人聽過,可以算 JEPA 的一種(當然裡面加了不少讓它跑得動的 trick)。而過去這一年半越來越清楚的是:自監督學習最終產出的圖像表徵,比監督學習、甚至比 CLIP 那種弱監督都更好。現在多數能理解圖像的模型靠 CLIP 訓練出好用的語義特徵,但一旦到了深度估計、分割這類底層任務,自監督的效果,會更強。我們在生物和醫學(X 光等)上也有不少應用,並且也訓練了更多模型(用這類分佈方法,或信息最大化方法),確實有效。幾年前,我聯合指導的學生髮表的一篇論文,用 JEPA 訓練了一個預測器,從左邊看到的配置出發,給它頂部的目標,規劃出一串動作到達類似目標的狀態。
這種方法在簡單模擬規劃裡相當好用。再說到視頻 JEPA:V-JEPA 2,以及我們創立 AMI 之前剛剛發佈的 V-JEPA 2.1(這項工作的整個團隊基本都加入了 AMI)。它的訓練方式靠“破壞”:取一段視頻,遮住其中一大塊連續的時空區域(即一個“時空管”),然後訓練系統從部分被遮掩視頻的表徵,重建完整視頻的表徵。它的效果非常出色,而且還學到了一點常識:用訓練好的系統預測未來幀時,如果輸入一個“不可能”的事件,比如有人扔球,球卻停住、消失或變成方塊,時序預測誤差會急劇上升,因為系統已經知道“這不可能發生”。
這是一種“意外度”(Surprise)的度量,與兒童心理學家用來判斷嬰兒是否建立某個概念的方法非常相似。我們正用它進行一些視頻規劃
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