在 AI 機器人研究的世界裡,「模擬到現實」(Sim2Real)與「視覺+語言+行為整合模型」(VLA Model)正在成為最重要的關鍵字。這篇文章將帶你完整理解早稻田大學尾形哲也教授在 RSJ2025 日本機器人學會 特別講演中提出的最新研究趨勢:
- 為什麼 Sim2Real 能大幅降低訓練成本,卻又面臨「模擬與真實差距」?
- VLA 模型如何讓機器人不只是聽懂語言或看懂影像,而是能「理解語意+付諸行動」?
- 日本 AI 機器人協會(AIRoA)如何試圖建構開放的資料與模型基盤,推動社會實裝?
這不是單純的會議摘要,而是一篇深度解析。讀完後,你將能:
✨ 掌握未來 3–5 年內 AI 機器人研究的主流方向 ✨ 理解這些技術對於產業、社會實用化的意義 ✨ 甚至能將這些概念轉化成投資或研發趨勢的判斷依據日本人形機器人研究的歷史背景:從 ASIMO 說起
尾形教授的講演從回顧歷史開始。他提到,日本在 1990–2000 年代曾因 本田 ASIMO 等人形機器人的突破而備受矚目。這些機器人能 行走、奔跑、上下樓梯、踢足球,展現出驚人的機械控制技術。
然而,當時的限制也很明顯:雖然硬體性能強大,但「語言理解」與「認知推理」的不足,讓這些機器人無法真正走進人類社會的日常場景。這段歷史脈絡,也成為今天「資料驅動 AI 機器人」研究的重要前情。
關鍵啟示:機械結構的進化是基礎,但真正能讓機器人成為「社會成員」的,是 智能層面的突破。
資料驅動 AI 的瓶頸:數據的昂貴與真實世界風險
機器學習與強化學習在 AI 機器人中廣泛應用,但尾形教授直言:「資料,仍是最大的瓶頸。」
- 要讓機器人學會一個簡單任務(如開門、搬運、分類物件),在真實環境下需要 數十萬次的嘗試。
- 不僅成本高昂,更存在 安全風險:若是抓握失誤,可能導致機械損壞;若在工業場域,還會影響生產安全。
因此,研究者開始尋求替代方案:如何在「不增加風險」的情況下,依然能獲得足夠的訓練數據?這正是 Sim2Real 技術登場的背景。
Sim2Real:模擬到現實的橋樑
1. 定義與核心概念
Sim2Real(Simulation to Reality)意指:
👉 先在虛擬模擬環境中進行 AI 訓練 👉 再將學到的策略、模型轉移到真實機器人上
這樣的做法能:
- 大幅節省時間與金錢(模擬環境可無限複製、平行運算)
- 避免硬體損耗與安全風險
2. 最大挑戰:「Sim-to-Real Gap」
模擬畢竟不是現實,許多細節無法完全複製:
- 摩擦力、重心偏移、材質差異
- 感測器在真實世界中的雜訊
- 模擬物理引擎的理想化假設
因此,研究者必須開發 Domain Randomization(領域隨機化)、生成式數據擴增 等方法,來縮小差距。
3. 新趨勢:生成式 AI 與模擬結合
尾形教授指出,隨著 生成式 AI 的成熟,現在可以用文字描述來快速生成模擬場景與物件,讓機器人接受更加多樣化的訓練。這為 Sim2Real 注入新的可能性。
VLA 模型:視覺、語言與行為的三位一體
1. 從 VLM 到 VLA
過去我們熟悉的 VLM(Vision–Language Model),如 CLIP、GPT-4V,能同時理解文字與影像。但若要讓機器人行動,還缺少「行為層」。
VLA(Vision–Language–Action Model)正是這個缺口的答案。
2. VLA 的運作方式
- 輸入:機器人接收「影像(視覺)」+「語言指令」
- 處理:模型將其轉換成語意理解與行動規劃
- 輸出:機器人生成可執行的「行為序列」
例如:
有人說:「把桌上的紅色杯子遞給我。」
👉 VLA 模型會讓機器人辨識影像中的紅色杯子 → 規劃路徑 → 控制手臂抓取 → 完成遞交。
3. Emergent Abilities(湧現能力)
VLA 模型的價值,不只是執行命令,而是:
- 能「舉一反三」,處理沒見過的物件或場景
- 能跨任務應用,從學習中生成新行為
- 能結合語意推理,理解多階段任務(例如:先打開櫃子,再拿出裡面的物品)
AIRoA 與開放型 AI 機器人基盤模型
尾形教授不只談技術,也談「生態系統」。
- AIRoA(AI Robot Association):致力於推動 開放資料基盤(Open Dataset Infrastructure) 與 基盤模型(Foundation Model),讓研究者與企業能共享資源,而不是各自為政。
- 願景:建立一個像「共同語言」一樣的標準化平台,降低開發門檻,加速技術落地。
這與美國 OpenAI、Google DeepMind 的閉鎖式發展路線形成對比,顯示日本希望透過「開放協作」來打造競爭力。
對產業與社會的意義
1. 產業應用
- 製造業:能快速訓練機器人執行新任務,應對高混低量生產
- 物流:透過 VLA 模型,機器人能處理多變的包裹與場景
- 醫療與照護:Sim2Real + VLA 讓服務型機器人能在病房、老人院更安全可靠
2. 社會實裝
- 在日本少子高齡化背景下,這些技術意味著「補足勞動力」的希望
- 人機共存環境中,VLA 模型的語意推理能力,能讓機器人更好地融入人類生活
未來 3–5 年的研究方向
尾形教授的演講,實際上勾勒出一條清晰的技術路線圖:
- 短期:強化 Sim2Real,解決模擬與真實差距
- 中期:發展 VLA 模型,提升語意理解與行為泛化
- 長期:透過 AIRoA 建立開放生態,實現社會規模化部署
這不只是學術前沿,更是產業策略。
結語|為什麼你該關注這場演講?
尾形哲也教授的 RSJ2025 特別講演,雖然聚焦在技術細節,但背後透露的訊息很清楚:
👉 日本正試圖藉由 資料驅動 AI 與 開放生態,重新奠定其在人形機器人領域的領先地位。
對研究者來說,這意味著新的研究課題與合作機會;
對企業來說,這代表新的產業應用與投資方向; 對社會來說,這或許是我們距離「生活中真正實用的機器人」更近的一步。
如果你想掌握 AI 機器人的未來,這場講演就是一個 指標性的信號。
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