Innovative Ansätze für das Training von KI-Modellen mit unmarkierten Videos

In der heutigen Zeit, in der Künstliche Intelligenz (KI) rasant fortschreitet, spielen innovative Ansätze für das Training von KI-Modellen eine entscheidende Rolle. Ein vielversprechendes Gebiet ist dabei das sogenannte "Latent Action Pretraining from Videos", bei dem KI-Modelle anhand von Videos vortrainiert werden, ohne dass explizite Handlungsbezeichnungen erforderlich sind.

Die Herausforderung des Trainings von Aktionsmodellen

Traditionell basierte das Training von Aktionsmodellen, die beispielsweise Robotern das Ausführen von Aufgaben beibringen, auf großen Datensätzen mit detaillierten Handlungsanweisungen. Diese Datensätze zu erstellen, ist jedoch zeitaufwendig und kostspielig, da menschliche Experten die Roboterbewegungen manuell kommentieren müssen.

Latent Action Pretraining: Lernen aus unmarkierten Videos

Latent Action Pretraining from Videos verfolgt einen neuen Ansatz: Anstatt auf manuell erstellte Datensätze angewiesen zu sein, nutzt diese Methode die riesige Menge an öffentlich verfügbaren Videos, beispielsweise auf Online-Plattformen. Der Clou dabei ist, dass diese Videos keine expliziten Handlungsbezeichnungen benötigen.

Funktionsweise von Latent Action Pretraining

Die Methode basiert auf der Idee, dass Videos implizit Informationen über die Abfolge von Aktionen enthalten. So kann ein KI-Modell beispielsweise lernen, dass das Greifen eines Objekts normalerweise dem Ausstrecken der Hand vorausgeht. Um diese impliziten Informationen zu extrahieren, werden spezielle neuronale Netze verwendet, die in der Lage sind, die in den Videos dargestellten Aktionen in einem latenten Raum zu kodieren. Dieser latente Raum repräsentiert die Aktionen in einer komprimierten Form, die für das KI-Modell leichter zu verarbeiten ist.

Drei Schritte zum Erfolg

Das Latent Action Pretraining from Videos lässt sich in drei Hauptschritte unterteilen: - **Training eines Quantisierungsmodells:** Im ersten Schritt wird ein neuronales Netzwerk darauf trainiert, die Aktionen in den Videos zu erkennen und in diskrete Einheiten zu quantisieren. Dazu werden Verfahren wie Variational Autoencoder (VAEs) eingesetzt, die die Bildsequenzen analysieren und die zugrundeliegenden Aktionen in Form von latenten Codes repräsentieren. - **Pretraining eines latenten VLA-Modells:** Im zweiten Schritt wird ein Vision-Language-Action (VLA) Modell trainiert. Dieses Modell lernt, die latenten Aktionen aus den Videos vorherzusagen, indem es die Bildinformationen mit Textbeschreibungen der Aufgaben kombiniert. - **Feinabstimmung auf Roboterdaten:** Im letzten Schritt wird das vortrainierte VLA-Modell auf einen kleineren Datensatz mit Robotermanipulationsdaten feinabgestimmt. Dabei lernt das Modell, die latenten Aktionen in konkrete Roboterbewegungen zu übersetzen.

Vorteile und Potenzial von Latent Action Pretraining

Latent Action Pretraining from Videos bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Trainingsmethoden: - **Skalierbarkeit:** Durch die Nutzung von öffentlich verfügbaren Videos entfällt die aufwendige manuelle Erstellung von Trainingsdaten. - **Generalisierung:** Da die Modelle auf einer Vielzahl von Videos trainiert werden, können sie besser auf neue und unbekannte Situationen generalisieren. - **Sprachsteuerung:** VLA-Modelle ermöglichen die Steuerung von Robotern über natürliche Sprache, was die Interaktion zwischen Mensch und Maschine intuitiver gestaltet.

Anwendungsgebiete in der Robotik und darüber hinaus

Die Einsatzmöglichkeiten von Latent Action Pretraining from Videos sind vielfältig. In der Robotik könnten beispielsweise Roboter darauf trainiert werden, komplexe Aufgaben in unstrukturierten Umgebungen zu erledigen, beispielsweise im Haushalt oder in der Pflege. Doch auch über die Robotik hinaus bietet die Methode großes Potenzial, beispielsweise in der Entwicklung von intelligenten Assistenzsystemen, in der automatisierten Videoanalyse oder im Bereich des autonomen Fahrens.

Fazit: Ein vielversprechender Ansatz für die Zukunft der KI

Latent Action Pretraining from Videos stellt einen Paradigmenwechsel im Bereich des KI-Trainings dar. Durch die Nutzung der riesigen Datenmengen unmarkierter Videos eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Entwicklung leistungsfähiger und flexibler KI-Modelle, die unser Leben in Zukunft maßgeblich beeinflussen könnten. Bibliographie: Seo, Y., Lee, K., James, S., & Abbeel, P. (2022). Reinforcement Learning with Action-Free Pre-Training from Videos. In International Conference on Machine Learning (ICML). https://arxiv.org/abs/2203.13880 Malato, F., Leopold, F., Raut, A., Hautamäki, V., & Melnik, A. (2023). Behavioral Cloning via Search in Video PreTraining Latent Space. arXiv preprint arXiv:2212.13326. https://arxiv.org/abs/2212.13326 Ye, S., Jang, J., Jeon, B., Joo, S., Yang, J., Peng, B., ... & Fox, D. (2024). Latent Action Pretraining from Videos. arXiv preprint arXiv:2410.11758. https://arxiv.org/abs/2410.11758