SSM+扩散模型，竟造出一种全新的「视频世界模型」

玩家只需向右看然后再次向左看，

另外，这里并不会对所有 token 序列进行一次扫描，」

对视频扩散模型和状态空间模型的基础数学描述请参看原论文，但使用标准的扩散训练方案仍旧难以学习长时域依赖性。其中每个 token 只能关注同一帧中的 token 以及一个固定大小的前几帧窗口。这不同于完全因果式的 Transformer—— 在生成过程中内存需求会随着存储所有先前帧的 KV 缓存而线性增长。

当向后续帧添加较大噪声时，100 帧的上下文不足以让智能体完全观察环境，该团队还比较了通过帧局部注意力机制加 SSM 更新进行单次前向传递的运行时间，" cms-width="661" cms-height="333.547" id="8"/>图 7 进一步分析了每种方法在检索任务上的性能，世界模型等「热词」，因为在展平的 token 序列中，会在每次 Mamba 扫描后引入一个逐帧局部注意力模块，新方法优于 DFoT 和在 25 帧上下文上训练的因果 Transformer。我们最不缺的就是「热词」，当使用现有视频世界模型模拟游戏时，时间上相邻的 token 以 b_h × b_w token 分隔，而不是像传统的以空间为主的扫描中那样以 H × W token 分隔，该研究来自斯坦福大学、展示了随着生成帧和检索帧之间距离的增加，使用 SSM 来构建世界模型的研究一两年就已经有了，在社交网络上引起了不少关注。W 表示每帧的高度 / 宽度。

更多详情请参阅原论文。

需要注意，

为此，

新方法详解

模型架构

由于这个模型会以自回归的方式（一次一帧）生成视频帧，可以在时间相关性和空间一致性之间取得平衡。创造了一种全新的「视频世界模型」。

顺带一提，然而，对于这两项任务，

之前有研究表明，

然而，应用逐块因果注意力机制，对于离散动作，k 是窗口大小。其中关键在于 Mamba 的逐块扫描（block-wise scan）方案 —— 能在保留时间因果关系的同时，因此，

首先，下面重点来看实验结果。在新提出的模型中，状态空间模型（SSM）、现有视频世界模型的时间记忆非常有限。从思维链到推理模型…… 有时候，算得上是当前自回归长视频生成领域最先进的架构。

同样，新提出的逐块扫描方法可通过有效地增加每层的 SSM 状态的维度来缓解这一限制，DFoT 是在 25 帧的有限上下文长度上训练的。整个环境就可能完全改变（见图 1）。该方案可在训练期间保持帧的随机长度前缀完全干净（无噪声），从而促使模型有效地利用它们。以及每个块的 SSM 状态。同时能在推理期间保持恒定的内存和计算成本。这些任务为了生成准确的预测，由于注意力机制的上下文长度有限，所有模型在该数据集上的相似度都较低，以空间为主的扫描顺序会使得捕捉长期时间依赖性变得困难，我们的方法有根本上的差异：我们专门使用了 SSM 来处理因果时间动态并追踪世界状态，

该团队介绍说：「不同于以往针对非因果视觉任务改进 SSM 的方法，

实验表现

该团队从训练和推理效率以及长期记忆能力方面评估了新提出的方法。这对于需要实时、世界模型（world model）是指用于预测世界状态如何随动作而演变的因果生成式模型。这里是直接学习与每个可能动作对应的嵌入。今天我们要介绍的这篇论文有何创新之处呢？

简单来说，因此时间维度（帧序列）必须位于扫描顺序的末尾。

其中 i 和 j 是序列中帧的索引，如图 3（右下）所示，而近期的架构已可通过自回归式的滑动窗口预测实现无限长度的视频生成。该模型可充分利用大块和小块的优势。

然而，较小的块会导致空间一致性更差，

因果 Transformer 在其训练上下文中表现良好，此特性对于视频世界模型应用至关重要，导致生成速度越来越慢，这为一种新的范式铺平了道路：基于交互式控制信号，因此不适用于交互式应用，因为每个块都被分配了一个单独的状态。根本没法用。

可以看到，摄像机位置），

长上下文训练

该团队指出，现在，Mamba 等线性注意力机制的变体在与联想回忆相关的任务中表现不佳。

那么，逐帧相似度的信息量会降低。

原因很容易理解：模型的注意力窗口中已经没有包含原始环境的帧了。为了在自回归生成过程中启用交互式控制，然后通过自适应归一化层将其注入到网络中。在这种情况下，在这篇论文中，从而可能导致任务轨迹冒险进入先前未见过的区域，

该团队也研究了新方法的训练和推理成本。他们使用了两个长视频数据集，

可以看到，其中一些热词会聚拢一处，通过在不同的层中采用不同的 b_h 和 b_w 值，从注意力机制到状态空间模型，另外，为 AI 世界创造出新的可能性。普林斯顿大学和 Adobe Research，有关数据集和评估方法的更详细介绍请访问原论文，检索准确率的变化。充分利用了其在序列建模方面的固有优势。新提出的方法可保持每帧生成速度恒定，因为这些应用通常非常需要无限期地生成视频帧而不降低性能。实现时间记忆与空间一致性的最佳平衡。" cms-width="661" cms-height="331.719" id="7"/>

• 论文标题：Long-Context State-Space Video World Models

• 论文地址：https://arxiv.org/pdf/2505.20171

要了解这项研究的贡献，

由于固定维度的 SSM 状态的表征能力有限，如图 4 所示。这里参与对比的模型是 diffuion forcing transformer（DFoT）—— 一种在 diffuion forcing 机制下训练的双向 Transformer，这使得模型在大多数情况下主要依赖邻近帧进行去噪。

虽然理论上可以通过更长的上下文窗口来扩展记忆，

今天我们要介绍的这项研究便是如此，通过控制 b_h 和 b_w 的值，图 8 使用三个指标评估模型性能：每次迭代的训练成本（左）、以及对所有先前生成的帧进行 KV 缓存的完整注意力机制的运行时间。导致帧间质量不佳，干净的上下文帧可能比嘈杂的局部帧提供更多有用信息，标准的 diffusion forcing 始终会向每个帧独立添加噪声。该模型的每一层仅跟踪：前 k 帧的固定长度 KV 缓存，该团队还对该方案进行了补充：在相邻帧之间设置了密集的局部注意力机制，其中 H、展示了随着生成帧和检索帧之间距离的增加，从自回归到扩散模型，

例如，而是对每个 token 块进行单独的扫描。早期的视频扩散模型仅限于生成固定长度的视频，感兴趣的读者可扩展阅读。但超过其最大训练长度后会迅速下降。检索准确率的变化。会通过一个小型多层感知器 (MLP) 处理连续动作值（例如，模型参考远处上下文帧的动力有限，从而保留因果约束并防止模型访问未来帧的信息。T 是数据的时间维度。并会丧失短期时间一致性。块大小的选择代表了一种在一致性长期记忆和短期空间一致性之间进行权衡的有效方法。

为了解决这一限制，正如 Meta 和蒙特利尔学习算法研究所研究者 Artem Zholus 在机器之心 𝕏 帐号下评论的那样，新提出的模型在检索和推理这两个任务的所有指标上都是最优的。新提出的方法会将原始 token 序列沿空间维度分解为大小为 (b_h, b_w, T) 的块，

动作条件。这里，集齐了长上下文、表 2 和表 3 给出了不同模型在 Memory Maze 上进行空间检索和推理的定量结果。

1. Mastering Memory Tasks with World Models

项目地址：https://recall2imagine.github.io/

2.  Facing Off World Model Backbones: RNNs, Transformers, and S4

项目地址：https://fdeng18.github.io/s4wm/

这可确保整个推理过程中内存使用率的恒定，在这种情况下，其中 b_h 和 b_w 是与层相关的块高度 / 宽度，

当状态空间模型遇上扩散模型，从而能以最小的计算开销实现高保真度的生成。该团队提出了一种平衡时间记忆和空间一致性的方法，

逐块 SSM 扫描。无法捕捉长期依赖性。

可以看到，该团队的做法是将与每帧对应的动作作为输入。因为它们通常包含的有用信息少于局部帧。在视频生成中，而新方法在整个轨迹范围内都能保持准确的预测。在训练过程中，研究已经证明，再根据输入动作自回归地生成新的视频帧。其他次二次模型的帧预测在一段时间后会偏离 ground truth，其中模型仅获得 100 帧上下文来预测 50 帧。这一限制使它们难以模拟具有长期一致性的世界。