前沿雷达专题|边缘与实时性:VLA 与世界动作模型的延迟预算花在哪里

雷达 9 月归档中 9 项材料的毫秒数:Rolling-WAM 把重规划周期从 978 ms 降到 215 ms,早退与少步去噪砍掉约八成延迟,而实测中量化只省内存、反而更慢。

本文基于 Physical AI 前沿雷达 2026 年 9 月的归档。雷达的“边缘与实时性”主线把一个约束写得很直接:超出实时预算的模型进不了控制回路。9 月的变化是,延迟不再只出现在论文附录里,越来越多的 VLA 和世界动作模型(WAM)论文把毫秒数、控制频率和目标硬件当作主要结果来报告。本文把这些数字放在一起,看延迟预算花在了哪里、哪些省法有效,以及哪些证据还不够。

一张不能直接横比的延迟表

下表列出本文用到的各项工作自报的延迟或频率。硬件、分辨率、模型规模各不相同,只能看数量级,不能直接比较高低。

工作证据硬件报告的延迟 / 频率
Cosmos 3 Edge(4B)[O]Jetson AGX Thor T5000约 1.53 s 生成一个 32 步动作块(15 Hz)
Rolling-WAM[R]A100每个重规划周期 215 ms(Joint-WAM 为 978 ms)
Decoupled Early Exits(π0.5,LIBERO)[R]A100 40GB0.537 s → 0.095 s
OpenVLA-OFT(BF16,VLAQuantBench 实测)[R]RTX 4090(batch size 1)完整推理 139.9 ms
Agile-WAM[R]摘要未说明11.9 ms
PASSAGE(人形通行)[R]Jetson AGX Orin规划 6.25 Hz,控制 50 Hz

预算怎么花:动作块和重规划周期

当单次推理远慢于控制频率时,常见的做法是一次生成一段动作块,边执行边准备下一块。NVIDIA 的 Cosmos 3 Edge 后训练教程([O],2026-08-19,雷达“前沿基线”条目)给出了一个完整的端侧例子:4B 参数的 omni 模型(内含 2B 的 Nemotron 推理器),BF16 下约 9 GB,完整装进 Jetson AGX Thor 的板载内存。它一次生成 32 步动作,按 15 Hz 执行约可覆盖 2.13 秒,而生成一块约需 1.53 秒,所以下一块能在当前块执行完之前就绪,控制回路里不需要数据中心 GPU。代价是能力:在 RoboLab(基于 Isaac Lab-Arena)的 120 个语言条件操作任务上做仿真闭环评测,Edge 版成功率 22.9%,算力需求更大的 Nano 版是 36.8%。另外,文中的示例代码每块只执行前 16 步就重规划,按 15 Hz 算约 1.07 秒,比 1.53 秒的生成时间短,这两者如何衔接,文中没有解释。

WAM 的问题更严重,因为每次重规划都要把视频和动作联合去噪一遍。Rolling-WAM([R],2026-09-24)维护一个滑动窗口,窗口里的各个视频-动作块处在不同的噪声水平上:每一步只把马上要执行的那一块完全去噪,更远的块只做部分去噪,等新观测到来后继续。这样一来,A100 上每个重规划周期从 Joint-WAM 的 978 ms 降到 215 ms(约 4.5 倍),比 Fast-WAM 的 548 ms 快约 2.5 倍。成功率没有因此下降:LIBERO 平均 98.1%(Joint-WAM 为 98.5%),Unitree G1 真机平均 85.0%(Joint-WAM 为 78.3%,π0.5 为 61.7%)。

PASSAGE([R],arXiv 2609.18732)是分层方案的例子:flow matching planner 以 6.25 Hz 生成参考轨迹,全身 tracker 以 50 Hz 执行,两者都跑在 Jetson AGX Orin 上,靠 real-time chunking 保证块与块之间的连贯。

砍计算的三条路

减少深度和去噪步数。Decoupled Early Exits([R],2026-09-24)把 VLM 骨干深度 V、动作专家深度 A 和去噪步数 D 当作三个可以联合调节的旋钮,在两个模型(SmolVLA、π0.5)和两个基准(LIBERO、Meta-World)上平均降低 79.2% 的延迟和 31.8% 的 FLOPs,平均成功率提高 5.6%(摘要没有说明是相对值还是百分点),每个退出点只增加 2.1%(SmolVLA)或 4.1%(π0.5)的参数。看论文的配置表会发现,最佳配置都把去噪步数从 10 降到了 2 或 3,而作者自己的分析也说 D 同时改善 FLOPs 和延迟,所以相当一部分收益可能来自少走几步去噪,而不是早退本身。作者的另一个发现是最优配置因任务而异,没有一个通用的最佳设置。

跨执行缓存。rMuscle([R],2026-09-16)利用工厂工位上重复执行带来的相似性:Context Cache 复用视觉 token 输出,Action Cache 复用神经元激活模式以减少权重访问。在 RTX 4090 和 Jetson Thor 上加速 1.29–1.42 倍,真机成功率不变。幅度不大,但不需要改模型,也可以和其他方法叠加。

专用小模型。Agile-WAM([R],2026-09-17)不用大规模预训练的生成式骨干,而是把视觉和触觉编码到共享隐空间,直接做 flow matching;视觉隐变量按较大的时间间隔预测,触觉隐变量则预测下一帧,以跟上接触时的突变。在 5 个真机接触密集任务上,总体成功率相对提升 29.4%,推理延迟 11.9 ms。

量化省内存,但不一定省时间

VLAQuantBench([R],2026-09-21)的实测内核结果值得部署团队注意。对 OpenVLA-OFT 的 LLM 部分:BF16 占 15.0 GiB、完整推理 139.9 ms;AWQ 把内存降到 6.1 GiB,但延迟变成 181.1 ms;NF4 为 6.3 GiB、152.6 ms;LLM.int8() 为 9.0 GiB、379.5 ms。作者的原话是,所有测试的量化路径都降低了峰值内存,但都比 BF16 慢。真机上,W4 让 OpenVLA-OFT 抓取任务的成功率从 88.0% 掉到 54.0%,W8A8 保持在 86.0%。所以在 Orin、Thor 这类内存受限的板子上,量化首先解决的是“能不能装下”,不是“能不能更快”;要变快,得有对应精度的高效内核。

控制回路旁的轻量模块

不是所有端侧模块都是策略本身。移动机器人在线故障检测([R],2026-09-24)用时序基础模型 TSPulse 离线生成伪标签,蒸馏出一个 MiniRocket 学生模型,再配上递推最小二乘做在线自适应;CPU 上单次推理 4.30 ms,遇到真实的机械退化时,VUS-PR 从 0.26 升到 0.75。Albireo([R],2026-08-29)为每个目标维护一个卡尔曼滤波器,只在预测不确定性超过阈值时才调用检测器。在 Jetson AGX Thor 和 Orin 上,它把 AP@50 控制在逐帧推理的 ±1.2 个百分点以内,总能耗降低 12.1%–17.6%;作为对照,固定每隔一帧跳过的做法会损失 8.6 个百分点的 AP@50。这两项都说明,在端侧,“什么时候不必算”和“算得多快”同样重要。

局限 / 注意

  • 表中的数字来自不同硬件(A100、RTX 4090、Jetson Thor、Jetson Orin、CPU)和不同分辨率,不能横比;只有 Cosmos 3 Edge、PASSAGE、rMuscle 和 Albireo 报告了 Jetson 上的结果。
  • Decoupled Early Exits 没有真机实验;Rolling-WAM 的 215 ms 是在 A100 上测的,端侧表现未知;Agile-WAM 的摘要没有说明测延迟用的硬件。
  • Cosmos 3 Edge 是厂商教程,22.9% 是仿真闭环成功率,而且示例代码的执行步数和生成时间之间的衔接没有说明。
  • 所有 [R] 结果都是作者自报的预印本。

接下来看什么

  • WAM 能否在 Jetson 级硬件上把重规划周期压到数百毫秒以内,同时保住真机成功率。
  • VLA 常用精度(W4、W8A8)下能否出现成熟的端侧内核,让量化同时省内存和省时间。
  • 论文能否统一报告“硬件 + 分辨率 + 每周期延迟 + 控制频率”这一组数字,让结果可以横向比较。

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