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Hacker News 13일 전

목표 지향적 마인크래프트 범용 AI 모델 'Pan'

IMP
7/10
핵심 요약

Pantograph 연구팀은 인터넷 규모의 비디오 데이터를 사전 학습하여 목표를 달성하는 범용 로봇 AI 모델을 개발했습니다. 이 방법론은 보상 함수나 행동 데이터가 없는 영상에서 '사후 재라벨링(hindsight relabeling)' 기법을 활용해 목표 지향적 행동을 학습하는 것이 핵심입니다. 연구팀은 이를 통해 40억 매개변수(4B) 규모의 모델 'Pan'을 구축하여 마인크래프트 환경에서 전투, 탐험, 건축과 같은 복잡한 장기 목표를 능동적으로 수행할 수 있음을 증명했습니다.

번역된 본문

Pantograph에서는 스스로 수시간 동안 자율적으로 행동할 수 있는 완전히 범용적인 로봇 모델을 훈련하는 작업을 진행하고 있습니다. 특히 로봇 공학 분야에서는 대규모의 다양한 데이터를 확보하기 어렵습니다. 인터넷 비디오 데이터로부터 행동을 학습하면, 제한적인 소규모 행동 데이터셋에 얽매이지 않고 컴퓨팅 파워에 비례하여 모델을 확장(scaling)할 수 있습니다.

이 연구에서는 인터넷 규모의 비디오 사전 학습을 통해 목표 지향적(goal-directed) 행동을 학습하는 간단한 방법을 개발했습니다. 보통 목표 지향성은 사후 훈련(post-training) 단계에서 가르치기 때문에 일반화(generalization)의 폭이 제한됩니다. 하지만 여기서는 인터넷 규모의 비디오 사전 학습 단계부터 목표 지향성을 학습하여 복잡한 목표를 달성하는 모델의 능력을 크게 향상시켰습니다. 비디오 게임은 로봇 공학을 위한 유용한 테스트 베드입니다. 우리는 개방형이며 다양하고 장기적인 목표를 명령할 수 있는 마인크래프트(Minecraft)부터 시작했습니다. [1] [1] 이 모델은 현재 하나의 게임 내에서만 작동할 수 있지만, 향후 몇 달 안에 더 다양한 시각적 환경에 걸쳐 더 큰 모델을 훈련할 예정입니다. ↩

우리의 가장 큰 모델인 'Pan'은 40억 개의 매개변수(4B)를 가진 모델로, 몹(mob)과 싸우고, 특정 물건을 찾기 위해 탐험하며, 도전적인 플랫포밍(platforming) 환경을 완수하고, 명령에 따라 구조물을 건축할 수 있습니다. 우리는 이 모델이 한 번도 본 적 없는 매우 다양한 환경에도 잘 일반화될 수 있음을 발견했습니다. 강화 학습은 인간의 능력을 뛰어넘는 모델을 만들어 낼 수 있다는 점에서 흥미롭습니다. 만약 우리가 비디오 데이터를 활용해 대규모로 강화 학습을 수행할 수 있다면, 훨씬 더 많은 영역에서 동시에 초인적인 능력을 갖춘 모델을 만들 수 있을 것입니다.

관측 데이터만으로 수행하는 강화 학습 (Reinforcement learning from observation-only data)

우리는 인터넷 규모의 비디오를 관측(observation) 데이터만 포함된 강화 학습 궤적으로 간주합니다. [2] [2] 이러한 관점은 일부 모달리티에 적합하지만 다른 곳에는 그렇지 않습니다. 예를 들어, 대부분의 텍스트 데이터는 환경과 상호작용하는 에이전트의 기록으로 볼 수 없습니다. 하지만 오디오에는 적용될 가능성이 있습니다. ↩

이러한 종류의 데이터는 보상(reward)과 행동(action) 정보가 없기 때문에 강화 학습을 수행하기가 어렵지만, 다행히 두 가지 모두에 대한 간단한 해결책이 존재합니다. 목표 조건화(Goal-conditioning)는 보상 함수를 명시적으로 정의해야 하는 필요성을 우회하는 간단한 방법입니다. 핵심 아이디어는 비디오의 후반부에서 일어나는 일을 전반부의 목표로 사용하는 것입니다. 이 기법은 때때로 '사후 재라벨링(hindsight relabeling)' [3] [3] Marcin Andrychowicz et al., Hindsight Experience Replay, NeurIPS 2017. ↩ 이라고 불리는데, 특정 목표에 대해 실패했을 수 있는 과거 경험을 실제 발생한 결과에 대한 성공으로 다시 라벨링(재정의)하기 때문입니다.

원칙적으로 비디오의 후반부 내용에 대한 어떤 설명이든 목표로 사용할 수 있지만, 이 연구에서는 비디오의 프레임 자체를 목표로 사용하는 데 중점을 둡니다. 비디오에 행동 데이터가 포함되어 있지 않더라도 상태(states)에만 의존하는 함수는 학습할 수 있습니다. 여기에는 가치 함수(value functions) [4] [4] 일반적으로 가치 함수는 특정 정책(policy)과 연결됩니다. 어떤 종류의 환경에서든 수많은 정책이 작동할 수 있는 이 매우 일반적인 설정에서는 특정 비디오 내 정책의 성향과 기술 수준을 추론하기 위해 문맥 내 학습(in-context learning)을 사용하는 것이 더 합리적입니다. 이렇게 하면 모든 정책의 행동을 평가할 수 있는 일반적인 가치 함수 역할을 할 수 있는 단일 모델을 훈련시킬 수 있습니다. ↩ 가 포함되며, 이는 목표 조건부 강화 학습에서 에이전트가 미래에 목표 프레임을 달성할 대략적인 확률을 나타냅니다. 또한 목표 조건부 정책에 대한 다음 프레임 분포(next frame distribution)도 학습합니다. [5] [5] 이 두 가지 모두 가능도 기반 모델(likelihood-based models), 에너지 기반 모델(energy-based models), 대조 학습(contrastive learning) 등 다양한 방식으로 모델링될 수 있습니다. 우리는 이러한 접근 방식 간의 장단점을 연구하는 향후 연구에 기대하고 있습니다. ↩

이러한 행동 비의존적 사전 학습(action-agnostic pretraining) 이후에는, 행동(action) 정보가 포함된 소규모 데이터셋을 사용하여 실제 환경에서 능동적으로 행동할 수 있는 에이전트를 완성할 수 있습니다. [6] [6] 강력한 가치 함수가 주어진다면, 행동하는 법을 배우는 것은 훨씬 더 쉬운 문제가 됩니다. (Richard S. Sutton and Andrew G. Barto, Reinforcement Learning: An...)

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원문 보기 (영어)
At Pantograph, we're working on training fully general robotics models that can act autonomously for hours at a time. Especially in robotics, it's difficult to get diverse data at scale. Learning to act from internet video data could allow models to scale with compute, rather than being limited by small action datasets. In this work, we develop a simple method for learning goal-directed behavior through pretraining on internet-scale video. Usually, goal-directedness is taught in a post-training phase, which limits the extent to which it can generalize. Here, we learn goal-directedness during pretraining on internet-scale video, which greatly improves the models' ability to achieve complex goals. Video games are a useful testing ground for robotics. We're starting with Minecraft because it's open-ended, and supports commanding diverse, long-horizon goals. 1 1 This model can only act within the one game, but we will be training larger models across a broader distribution of visual environments in the coming months. ↩ Our largest model, which we call Pan, is a 4B parameter model that can fight mobs, explore to find specific objects, complete challenging platforming environments, and build structures as commanded. We find it is able to generalize to quite diverse environments that it has never seen before. Reinforcement learning is interesting in part because it can produce models that are superhuman. If we can do reinforcement learning at scale on video, we may be able to produce models that are superhuman in many more areas all at once. # Reinforcement learning from observation-only data We view internet-scale videos as reinforcement learning trajectories that include only observations. 2 2 This lens makes sense for some modalities and not others. Most text data, for example, can't be viewed as a written transcript of an agent interacting with an environment. It could likely work for audio, however. ↩ It's difficult to do reinforcement learning from this kind of data because it lacks rewards and actions, but it turns out there are simple solutions for both. Goal-conditioning is a simple way of side-stepping the need to specify a reward function. The idea is to use what happens later in a video as the goal for the earlier part, a trick sometimes called hindsight relabeling , 3 3 Marcin Andrychowicz et al., Hindsight Experience Replay , NeurIPS 2017. ↩ because it takes what may have been a failure at one goal, and relabels it as a success for whatever actually happens. In principle, you could use any description of what happens later in a video as the goal, but in this work we focus on using frames of video as goals. Although videos don't contain actions, it's still possible to learn functions from video that only depend on states. This includes value functions, 4 4 Typically, value functions are tied to a specific policy. In this very general setting, where any number of policies may be acting in any kind of environment, it makes more sense to use in-context learning to infer the tendencies and level of skill of the policies in a specific video. This way a single model can be trained that can act as a generic value function, capable of evaluating any policy's behavior. ↩ which in goal-conditioned RL represent roughly the probability that a goal frame is achieved in the agent's future, as well as the next frame distribution for a goal-conditioned policy. 5 5 Both of these can be modeled in a number of ways, including likelihood-based models, energy-based models, and contrastive learning. We're excited about future work that could study the trade-offs between these different approaches. ↩ After this action-agnostic pretraining, a smaller dataset containing actions can be used to produce an agent capable of acting in the environment. 6 6 Given a strong value function, learning to act is a much easier problem (Richard S. Sutton and Andrew G. Barto, Reinforcement Learning: An Introduction , 2nd ed., MIT Press, 2018). A value function effectively converts the very difficult multi-step decision making problem of reinforcement learning into a single-step decision problem, which is generally much more tractable. ↩ We think that this lens of viewing video as RL trajectories is fruitful, and there are many ideas yet to be explored. If this is the kind of work you're interested in, join us ! # Training We pretrained a family of goal-conditioned models from scratch on about 500k hours of diverse videos of Minecraft gameplay. Afterwards, we post-trained them on about 2k hours of contractor trajectories including both videos and action sequences. The pretraining is action-agnostic, and the action space only comes in during post-training. (See Appendix for more details.) # Evaluation We created a suite of 104 evaluation environments. Each environment consists of an initial Minecraft save world and a goal save world. We load the goal save world once per rollout and render a single goal image from it as the model's prompt. We use a mix of programmatic and language model-based graders to assess model performance, depending on the environment. # Comparisons We compared to STEVE-1, an open source goal-conditioned policy for Minecraft. STEVE-1's goal conditioning comes from post-training on a contractor dataset with action labels, on top of VPT, a model pretrained by OpenAI using an inverse dynamics model to label internet videos with estimated actions. 8 8 Shalev Lifshitz et al., STEVE-1: A Generative Model for Text-to-Behavior in Minecraft , 2023; and Bowen Baker et al., Video PreTraining (VPT): Learning to Act by Watching Unlabeled Online Videos , 2022. ↩ We also trained a VLA baseline on the same post-training dataset of contractor trajectories that we used for Pan. This VLA model was initialized from Gemma 4, one of the strongest open-source language models with support for video inputs. 7 7 Google DeepMind, Gemma 4 model card , 2026. ↩ In total, much more compute went into Gemma 4 than into the models we trained, though our models have likely seen more Minecraft data through their pretraining. # Results The models trained with goal-conditioned pretraining are better able to accomplish their goals in our evaluation worlds, including for varied and off distribution goals. We find that model size matters most for complicated, semantic things like mechanisms, and dextrous tasks like building. Our models learn some mechanisms (buckets, flint and steel, crops, fishing) and not others (levers, ender pearls, animal taming). We are excited to see what capabilities emerge from further scale-ups. # Basics We begin simply: if we command a goal a little bit in front of the model, does it care about the goal frame at all? Will it stay there? We find that the Pan models walk to the target position and oscillate around it for the remainder of the rollout, seeming to try to line up their view with the goal frame perfectly. We call this a "goal dance", and it is a useful indicator that the model thinks it has achieved the goal. STEVE and the VLA are less consistent on these simple tasks, tending to wander off rather than stay on the goal, though they do accomplish them sometimes. In Minecraft, building a tower underneath you is almost as basic as walking forward, and all of the models are able to do it. Our models again demonstrate more faithful goal following: whereas STEVE and the VLA tower up way beyond the commanded image, the Pan models frequently stop at the commanded height. What about simple but unusual goals, like looking at a target made out of wool, or swimming through a pool towards a gold panel? This is easier to do, but less common in the training distribution. Here, the difference between model families is larger: Pan models are much more goal directed. # Building We test building ability in various settings, varying how much of the final structure we show in the goal frame, what materials are us