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WORLD MODELS 概念与技术路线

理解世界模型从预测,到可交互世界。

如果我采取一个行动,世界接下来会怎样?
从这个问题出发,厘清动力学预测、空间生成与神经渲染之间的关系。

观察、想象与行动的世界模型循环左侧为真实观察的几何场景,中间为世界模型中的空间状态,右侧为采取不同行动后预测的两种未来。 观察当下建立内部表示推演可能的未来 轻推向右移动 用力推可能滚落 观测 ≠ 完整的世界状态状态 + 动作 → 未来状态比较后果,辅助决策
图 01 · 世界模型的基本问题概念示意,非模型实际预测

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世界模型入门7 个章节 · 含交互图解资料核对:2026.10.20
01 / 基本概念

从“这是什么”,到“接下来会怎样”

识别模型可以认出桌上的杯子。世界模型更关心:推一下杯子会移动多远?会不会翻倒?如果先扶正再推,结果是否不同?它尝试建立环境的内部表示,并预测环境如何演化,尤其是行动会带来什么后果。

核心能力:根据当前信息和行动,预测有意义的未来变化。
01

表示世界

记住物体、空间关系与隐含状态。表示可以是三维结构,也可以是难以直接解释的潜在向量。

02

预测变化

把动作作为条件,预测下一步状态。对随机或不确定环境,预测的应是多种可能结果。

03

支持行动

在模型中推演不同选择,比较风险与回报。模拟有助于规划,也能用于训练策略。

展开:最小数学表达
pθ(st+1|st,at)

s 是内部状态,a 是动作,θ 是学习得到的参数。模型还可以从状态生成观测、预测奖励或终止条件。真实状态未必可直接观察,因此内部状态通常要从观测历史估计。

生成画面是其中一个可选环节。服务于决策的模型,可以主要在潜在空间里推演。

以 DreamerV3 为例:通过学习环境模型,在想象轨迹中训练策略。研究论文 ↗

02 / 领域地图

同一个名字,四种研究重心

“世界模型”覆盖了相互关联、目标却不完全相同的方向。下面按主要任务划分,便于理解;它们并非互斥类别,也不是能力等级。

A

潜在动力学与策略学习

学会预测,帮助智能体做决策

在紧凑状态中想象行动后果,再训练策略或进行规划。画面是否逼真并非首要目标。

DreamerV3 ↗潜在状态 · 想象训练
B

生成式交互世界

随用户行动,生成新的观察结果

将用户控制输入纳入生成过程,形成可以探索的环境。长期记忆、动作控制与物理可信度仍是难点。

Genie 3 ↗动作条件 · 视频生成
C

结构化空间与动态资产生成

生成可复用、可编辑的三维内容

用显式空间表示组织角色、动作与场景。拥有三维结构,并不能直接证明模型学会了通用物理规律。

JST-2 ↗空间资产 · 动态表示
D

物理理解与具身预测

从视频经验走向真实环境中的行动

学习有助于理解和预测的视觉特征;再通过动作条件训练连接机器人控制。抽象特征预测无需合成完整 RGB 画面。

V-JEPA 2 / 2-AC ↗特征预测 · 机器人规划
视频模型与世界模型有交集,但不能直接画等号。

漂亮的视频体现视觉生成能力;可靠的行动预测还需要检验状态、动作响应与多步一致性。传统游戏引擎也是世界模拟器,只是其规则通常由开发者编写。

03 / 架构对照

世界状态、变化与画面,分别由谁负责?

Matrix-Game 4.0 为什么看起来更像游戏画质增强?因为它把游戏逻辑、物理和输入交给引擎,让因果视频模型负责视觉生成。官方架构 ↗ 对比下面三种分工,区别会更直观。

先想象状态,再改善行动

以 DreamerV3 为例

04 / 评价尺度

能演示一个世界,离可靠模拟还有多远?

一段流畅的演示无法回答所有问题。真正用于长期交互和决策时,模型还需要经受这些检验。

01

状态持久性

把杯子移到另一个房间,离开再回来,它还在原位吗?历史上下文不天然等于持久数据库。

02

行动与物理一致性

轻推、重推、倾斜桌面,后果是否合理且有区别?看起来合理还需要与可验证的行动结果对照。

03

长期误差

单步预测准确,连续推演仍可能偏离。要观察模型在多少步之后失去稳定性。

04

控制与可验证性

要求角色移动一米,能否精确执行?碰撞、身份与规则,是否能够稳定地复现和检查?

05

计算与使用成本

模拟一秒钟需要多少计算?高画质、交互延迟、模拟吞吐和部署成本,是不同指标。

读新项目时,先问三句

谁维护状态?
谁计算状态转移?
输出是特征、三维资产,还是视频?

例如 Genie 3 官方仍列出动作空间、多智能体交互和连续交互时长等限制。官方说明 ↗

05 / 附篇 · 表示与渲染

高斯渲染:让三维基元组成画面

世界模型讨论“世界如何表示和变化”;Gaussian Splatting 主要回答“已有三维表示如何变成图像”。它是一种表示与渲染方法,本身不提供世界动力学。

一个 Gaussian 是什么?

可以把它想成三维空间中的柔软椭球,带有位置、尺度、方向、不透明度与颜色参数。许多椭球叠加,近似描述场景的外观。

它不是一个像素:一个基元投影到屏幕上,通常会覆盖多个像素。

有方向和尺度的三维高斯椭球示意中心位置
交互图解

同一组基元,两种观察方式

交互示意需启用 JavaScript:高斯基元随动作移动,再由当前相机投影到屏幕。

拖动动作:更新基元的位置。拖动相机:重新投影同一份三维资产。此图用二维柔和椭圆近似演示,不是完整的 3DGS 渲染器。

渲染一帧,主要发生三件事

01 / 投影

三维椭球 → 二维椭圆

根据相机求屏幕位置和覆盖范围;颜色也可以随观察方向变化。

02 / 组织可见性

分桶与深度排序

确定哪些基元影响哪些像素,并安排混合次序。

03 / 混合

叠加颜色与透明度

前方基元遮住一部分光,剩余透射率决定后方基元的贡献。

静态 3DGS 的核心方法见 3D Gaussian Splatting 原始论文 ↗。具体实现对可见性与排序有不同近似。

“动态”从哪里来?

让基元的位置、方向或尺度随时间和姿态变化,就能渲染运动。动态 Gaussian 是宽泛概念;不同 4DGS 方法的参数化并不相同。下面是用于理解系统的三种常见设计思路,并非 JST-2 的已公开实现清单。

驱动方式每帧做什么主要取舍
骨骼驱动根据骨骼变换与绑定权重更新基元动作可复用;衣物等局部形变需补偿
神经形变输入时间或姿态,预测参数变化表达非刚性运动;增加网络计算
预计算动态片段读取、解码或插值已保存的数据计算可简化;存储与动作编辑受限制
资产准备 · 一次或按需

生成 / 重建 / 拟合

输入图片、视频或文字,得到可保存的空间资产,以及动作、绑定或形变信息。

运行时 · 每帧

动作采样 → 形变 → Splat 渲染

加载资产,更新当前姿态,再按相机投影与混合。是否运行神经网络,取决于形变和解码设计。

离线生成不等于每个资产都要重新训练;实时渲染也不等于计算免费。

资产可能由预训练模型直接生成,也可能经场景专用优化。渲染仍受基元数量、屏幕覆盖、排序和透明度叠加影响,不能直接断言比 Mesh 更便宜。

06 / 从渲染到生成

转动相机,与扩展世界,是两件事

在已有资产内换一个视角,是重新渲染。要看到原资产没有描述的街区,则需要补充内容;如果没有额外真实观测,这些内容属于模型生成的假设。

已有区域渲染与未知区域生成同一街区中,已建模区域使用已有高斯渲染,未知区域先生成新视角,再重建并更新空间资产。已有空间 → 重新投影与渲染未知空间 → 生成与更新资产
图 03 · 探索中的两种计算任务。区块仅作概念示意,不代表 JST-2 的内部地图结构。
生成初始场景→指定新相机位姿→生成新视角图像→重建并更新资产

Viggle 公开了场景生成、新视角生成与重建的工作流,并以异步任务执行。这里的“实时扩展”更适合理解为交互式、按需补充场景,不能直接等同于每帧产生全新三维区域。开发者文档 ↗

扩展时,原来的世界会不会被改掉?

两种可能的实现都可以支持类似体验:局部追加新基元,或用更新后的图像重新重建场景。公开接口能证明工作流存在,不能单独证明内部采用哪一种实现。

评价时应继续检验:新旧边界是否连续?已有建筑是否保持?走远再返回时,物体身份与交互状态是否持久?这些比一次生成速度更能说明系统是否可靠。

07 / 延伸阅读

带着问题,回到原始资料

按阅读路径排列。产品能力随版本变化;本页重点解释计算分工,不汇总硬件帧率或宣传数字。

  1. DreamerV3 · Mastering diverse control tasks through world modelsNature · 2025 ↗

    理解“在想象中训练策略”,以及为什么世界模型可以不以画质为目标。

  2. V-JEPA 2 · Understanding, Prediction and PlanningMeta · 2025 ↗

    区分视频特征预测与动作条件预测,了解从观察走向机器人规划的路径。

  3. Genie 3 · A new frontier for world modelsGoogle DeepMind · 2025 ↗

    看生成式交互世界的能力演示,也阅读官方列出的限制。

  4. JST-2 Character / Motion / APIViggle · 2026 ↗

    角色与动作的空间表示。另见 Motion 介绍 与 场景 API。

  5. Matrix-Game 4.0 · Streaming Neural RenderingSkywork AI · 2026 ↗

    检查游戏引擎与视频模型的接口,以及世界状态的权威来源。

  6. 3D Gaussian Splatting for Real-Time Radiance Field RenderingSIGGRAPH · 2023 ↗

    从三维高斯表示、可微优化和快速渲染理解 3DGS 的基本构成。

一个阅读线索

先问世界如何变化,
再问我们如何看见它。