rMuscle 框架加速 VLA 模型推理

论文AI 评分 65/100arXiv cs.AI
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rMuscle 框架通过复用视觉标记输出和神经元激活模式,利用双阶段肌肉记忆缓存优化 VLA 模型推理。在 RTX 4090 和 Jetson Thor 硬件上的测试显示,该框架在 LIBERO、RoboTwin 及物理操作任务中实现了 1.29 至 1.42 倍的推理加速,同时保持了原有的任务成功率。

全文梳理

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重复执行中的相似性

这项工作的起点是对具身智能工作负载的观察。工厂场景被视为具身智能较早落地的方向,把重复性手工任务交给机器人有明确的经济回报,而结构化的工位也让现有策略模型更容易处理这些任务。视觉-语言-动作模型目前是这类机器人的主流策略范式,其推理延迟会直接影响机器人的响应速度与动作平滑程度。研究团队先对具身工作负载做了刻画,发现机器人在反复执行任务时存在相当程度的相似性,而且这种相似性不只体现在观测画面和动作轨迹上,还延伸到模型内部的中间状态。正是这一发现,构成了后续缓存设计的前提:既然多次执行之间大量计算是重复的,就有机会把上一次的结果留下来复用,而不是每次都从头算一遍。

双阶段缓存如何复用

rMuscle 是一个面向实时推理的视觉-语言-动作框架,其设计灵感来自人的肌肉记忆。它用双阶段缓存来利用跨执行相似性。其中上下文缓存负责复用视觉 token 的输出,从而减少需要做的计算量;动作缓存则复用神经元激活模式,减少对权重的访问次数。为了让缓存本身不成为负担,框架采用了三项配套手段:在线重算缓存,避免长期保存过期内容;滑动窗口式检索,控制每次查找的范围;以及在连续去噪步骤之间共享掩码,降低重复开销。这样做的目的是把缓存的显存占用和访问成本都压在较低水平,使复用带来的收益不被管理缓存的开销抵消。

加速幅度与适用范围

在 RTX 4090 与 Jetson Thor 两种硬件上,rMuscle 于 LIBERO、RoboTwin 以及真实物理操作任务中取得 1.29 至 1.42 倍的加速,同时在真实机器人上保持了原有的成功率。这一结果说明提速并未以牺牲任务完成质量为代价。从适用范围看,该方法依赖任务在多次执行间的相似性,因此其收益与工作负载的重复程度相关;论文所举的场景是结构化工厂工位上的重复性作业。对关注具身智能部署的读者而言,这意味着在不更换模型、不改变策略的前提下,通过推理框架层面的缓存复用,就有可能改善机器人的响应速度与动作流畅度,而硬件平台既包括桌面级显卡也包括边缘计算设备。

为什么值得看

解决了机器人 VLA 模型推理延迟痛点,提升响应速度与动作平滑度。

信源1 家

  1. [1]arXiv cs.AI一手信源rMuscle: Robotic Muscle Memory for Efficient Vision-Language-Action Model Inference

关键事实

  • rMuscle 利用双阶段缓存复用视觉标记和神经元激活模式。[1]

  • 在 RTX 4090 和 Jetson Thor 上实现 1.29-1.42 倍加速。[1]

  • 测试覆盖 LIBERO、RoboTwin 及物理操作任务。[1]

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