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WALL-OSS:从 VLM 到开源 VLA 模型

WALL-OSS 对应论文 Igniting VLMs toward the Embodied Space,是 X Square Robot 发布的开源 VLA 模型系列。大家可以把它理解成 WALL 生态里“真正给大家拿来后训练、评估、部署”的模型层;它不是 WALL-WM 那种世界动作模型论文,也不是 WALL-X 这种工程框架。

学完这一节后,大家需要抓住一个判断:

WALL-OSS 的重点是把预训练 VLM 的视觉语言理解能力接到机器人动作空间里,让模型既能做 embodied reasoning,又能生成可执行动作。

1. 论文、代码和权重入口

项目 当前状态
论文 arXiv:2509.11766
代码框架 X-Square-Robot/wall-x
Hugging Face 组织页 x-square-robot
LeRobot 文档 WALL-OSS in LeRobot
常见模型 wall-oss-0.5wall-oss-flowwall-oss-flow-0.1wall-oss-fast
推荐复现方式 不从头预训练;优先下载 checkpoint,用 WALL-X 或 LeRobot 做后训练/评估

截至 2026-06-29,WALL-OSS 比 WALL-WM 更适合作为开源复现入口:它有模型权重、训练/推理框架和 LeRobot 集成文档。大家如果只是想“跑一下 WALL 系列”,应该先从 WALL-OSS 或 WALL-OSS-0.5 开始。

2. 一张图看懂 WALL-OSS 在做什么

图 1 LeRobot 文档中的 WALL-OSS 总览。 这张图强调 WALL-OSS 已经接入 LeRobot 生态,大家可以把它作为一种 wall_x policy 来后训练、评估和部署。

来源:Hugging Face LeRobot WALL-OSS 文档

WALL-OSS 的核心矛盾是:预训练 VLM 很会看图和理解语言,但它没有天然掌握机器人动作空间。机器人动作需要满足几件事:

  • 空间几何要准,例如夹爪和物体的相对位置。
  • 时间节奏要对,例如靠近、闭合、抬起、移动、放下的顺序。
  • 动作表示要稳定,例如连续控制、diffusion/flow matching 或 FAST-style action tokens。
  • 不能把 VLM 原本的视觉语言能力训练坏。

因此,WALL-OSS 不只是“给 VLM 接一个线性 action head”。它的目标是把 vision-language reasoning、subgoal decomposition 和 fine-grained action synthesis 放到一个统一 VLA 框架里。

3. 从 VLM 迁移到动作建模的几种范式

图 2 VLM 转 VLA 的不同范式。 图中蓝色部分表示继承自预训练 VLM 的权重;DAM 和 CAM 分别对应离散动作建模与连续动作建模。大家读这张图时要关注:动作 token 和视觉语言 token 是否共享主干、动作生成是否真正进入 VLM 的推理路径。

来源:WALL-OSS arXiv HTML

VLA 常见路线大致有三类:

路线 做法 风险
只接 action head VLM 编码图文,外接小头预测动作 动作生成和语言推理耦合弱
离散 action token 把连续动作离散成 token,用语言模型方式生成 容易牺牲控制精度
连续动作建模 用 diffusion / flow matching 预测连续动作 训练稳定性和 VLM prior 保留更难

WALL-OSS 的策略是把离散和连续动作建模都纳入考虑,让模型先建立 embodied semantic-action association,再用连续控制分支支撑高频执行。

4. 架构拆解:tightly-coupled VLA

图 3 WALL-OSS 架构。 这张图的重点不是某一个 head,而是“视觉、语言、动作 token 如何在同一个体系里交互”。WALL-OSS 想避免动作分支完全游离在 VLM 主干之外。

来源:WALL-OSS arXiv HTML

LeRobot 文档把 WALL-OSS 的核心创新概括成几块:

模块 作用
Embodied perception-enhanced multimodal pretraining 用视觉-语言-动作数据增强空间、因果和操作理解
Unified Cross-Level CoT / Uni-CoT 把高层指令理解、子任务分解、细粒度动作合成放到连续链路里
MoE action heads 根据任务阶段动态激活不同专家,支持离散或连续动作建模
Two-stage training 先用离散动作先验增强语义-动作对齐,再用 flow matching 做连续控制

大家可以把它的训练目标理解成从“理解场景”逐步走到“执行动作”:

flowchart LR
    A["图像 + 语言指令"] --> B["VLM backbone"]
    B --> C["embodied reasoning"]
    C --> D["subgoal / action semantics"]
    D --> E["action experts"]
    E --> F["continuous or discrete action outputs"]
Loading

这种设计的价值在于,它让动作生成更靠近 VLM 的内部推理过程,而不是只在最后一层后面外接一个动作回归器。

5. 训练管线:Inspiration 到 Integration

图 4 WALL-OSS 训练与推理管线。 大家看这张图时可以把它分成两步:先让模型建立 embodied action prior,再把这种 prior 接入连续高频动作生成。

来源:WALL-OSS arXiv HTML

LeRobot 文档里把训练范式写成两个阶段:

阶段 作用 直观理解
Inspiration 注入离散动作先验,增强空间理解和语义-动作对齐 先让模型知道“语言和操作阶段怎么对应”
Integration 使用 flow matching 实现高频连续控制 再让模型输出可执行的连续动作

这条路线比直接在小数据上微调 action head 更稳,因为它承认 VLM 和机器人控制之间存在分布差异。VLM 的能力不是直接等于动作能力,需要中间桥接。

6. 数据来源:为什么它不是只靠机器人数据

图 5 WALL-OSS 多源数据概览。 图中把 self-collected actions、open-source actions 和 multimodal VQA 放在一起,说明 WALL-OSS 不只训练机器人轨迹,也保留了视觉语言理解数据。

来源:WALL-OSS arXiv HTML

这类 VLA 模型的难点是:如果只用机器人动作数据训练,数据规模通常不够,而且容易把 VLM 原本的图文理解能力冲坏;如果只用图文数据,又学不到可执行动作。因此 WALL-OSS 需要混合:

  • 自采机器人动作数据。
  • 开源机器人动作数据。
  • multimodal VQA / vision-language 数据。
  • 长时域操作、推理和指令跟随任务。

这也是大家复现时要降低预期的原因:从头预训练 WALL-OSS 不是普通教程项目。更现实的是下载官方 checkpoint,在自己的 LeRobot 数据或 LIBERO 上做后训练。

7. WALL-OSS、WALL-OSS-0.5、FLOW、FAST 怎么理解

WALL-X README 当前列出的模型包括:

模型 推荐理解
wall-oss-0.5 2026 版更偏 deployment-ready 的 VLA,模型卡称其为 4B VLA,基于 3B VLM backbone 加动作组件
wall-oss-flow 使用 flow/diffusion 风格连续动作生成的版本
wall-oss-flow-0.1 flow 版本的早期/升级分支之一
wall-oss-fast 使用 FAST-style action prediction 的版本

大家在教程或实验里不要把这些名字混写。最稳妥的方式是:

  • 介绍 WALL-OSS 论文方法时,说 “WALL-OSS 系列”。
  • 写开源复现入口时,明确指向某个 checkpoint,例如 x-square-robot/wall-oss-0.5x-square-robot/wall-oss-flow
  • 使用 LeRobot 文档时,按 policy.type=wall_xpolicy.pretrained_name_or_path=... 来配置。

8. 如果大家要复现,建议先走哪条路

不建议一开始从头复现论文预训练。建议路线是:

  1. 快速理解模型:读 WALL-OSS 论文图 2、图 3、图 4,搞清楚离散动作、连续动作、Uni-CoT 和 MoE action heads 的关系。
  2. 下载 checkpoint:从 HF x-square-robot 选择一个模型,例如 wall-oss-0.5wall-oss-flow
  3. 选择工程入口
  4. 准备数据:优先使用 LeRobot 格式数据,例如 LIBERO 或自己的机器人采集数据。
  5. 跑短后训练或评估:先证明模型加载、数据读取、action branch 和评估环境能通。

LeRobot 文档中的最小配置思路是:

lerobot-train \
  --dataset.repo_id=your_dataset \
  --policy.type=wall_x \
  --output_dir=./outputs/wallx_training \
  --job_name=wallx_training \
  --policy.repo_id=your_repo_id \
  --policy.pretrained_name_or_path=x-square-robot/wall-oss-flow \
  --policy.prediction_mode=diffusion \
  --policy.attn_implementation=eager \
  --steps=3000 \
  --policy.device=cuda \
  --batch_size=32

这段命令更适合作为“方向指引”,不是本教程承诺的可直接复现结果。真正运行前,大家需要根据自己的 GPU、数据集、LeRobot 版本和 checkpoint 名称调整。

9. 它和 WALL-WM 的关系

WALL-OSS 和 WALL-WM 都来自 WALL 生态,但研究问题不同:

对比项 WALL-OSS WALL-WM
目标 把 VLM 变成可执行 VLA 按语义事件做世界动作建模
输出 动作或动作分布 future video latents + action trajectory
开源成熟度 有代码、模型、LeRobot 文档 论文公开,完整论文级 checkpoint/数据 recipe 仍需继续跟踪
推荐实践 后训练、评估、部署 方法阅读和组会解读

所以,如果大家问“我现在能不能复现 WALL 系列”,答案通常是:可以先复现 WALL-OSS/WALL-X 的后训练或评估;暂时不建议把 WALL-WM 写成完整可复现教程。

10. 参考资料