**JEPA-Anything框架用正交预测分解(OPF)统一了视觉、生物、天气等七类系统的预测,在癌细胞干预和行星轨道规律中验证了内部结构可解释性,但尚未实现“理解万物”,且部分任务表现不及基线、长距离预测误差仍累积。** **要点** **1. 正交预测分解(OPF)解耦多尺度变化避免信号冲突** JEPA-Anything将目标状态切分为多个互补子空间,由不同预测分支独立处理,并施加正交约束防止冗余学习,从而让微弱但关键的信息不被强信号掩盖。 **2. 跨领域统一预测核心在九项任务中优于标准JEPA** 在严格对齐的动力学基准上,JEPA-Anything在Burgers方程(MSE降39.7%)、浅水方程(降39.3%)和WeatherBench 2(降10.5%)等九项任务中表现更好,但连续控制任务Walker2d和HalfCheetah提升,Hopper反而不如标准JEPA。 **3. 癌细胞案例:模型内部因子导出了可实验验证的候选干预** 在肝癌研究中,JEPA-Anything内部因子坐标指向IL-18联合NT5E/CD73阻断方案,经细胞系、类器官、小鼠实验验证显示出最强肿瘤杀伤力和免疫激活,形成了“模型结构→假设→实验”的闭环。 **4. 行星轨道案例:模型学到的隐模式与开普勒第三定律高度吻合** 仅输入行星位置和速度轨迹,模型内部latent modes经频谱分析后提取的“轨道频率-半长轴”关系拟合斜率为-1.4991(理论值-1.5),R²=0.99999999,说明模型捕捉到了真实的物理规律。 **5. 局限性:长距离预测误差累积且部分任务未全面超越** 在Burgers测试中,预测步数从20增加到50时,JEPA-Anything优势明显缩小;分子系统100步自由rollout后误差虽最低,但连续预测仍存在误差累积问题。
AI离“理解万物”还有多远?先拿癌细胞和行星轨道试试水
2026-09-19 14:43

AI离“理解万物”还有多远?先拿癌细胞和行星轨道试试水

本文来自微信公众号: 量子位 ,作者:关注前沿科技


一篇技术报告中居然出现了两个看起来风马牛不相及的研究对象,跟着AI真是见世面。


一个是患者来源的类器官,另一个则跨越到了宏观宇宙……


先说前者。研究者利用模型学到的内部因子,提出了细胞因子联合抗体阻断的干预方案,并经细胞系、类器官、小鼠实验层层验证。


至于后者,研究者把模拟的行星位置和速度轨迹喂给模型,不告诉它开普勒定律。


等它学完后分析其内部的预测模式,提取出的“轨道频率-半长轴”关系拟合斜率达-1.4991(开普勒第三定律理论值为-1.5),且R²=0.99999999。


肿瘤研究和行星轨道计算两个八竿子打不着的领域,居然能用同一种预测学习方法来搞定。


大千世界千差万别,天气、分子、细胞、病人、机器人乃至行星,各自遵循完全不同的规律。


但AI在理解它们“如何变化”时,有没有可能共享一套更底层的方法?


最近,PhAI Labs联合牛津、斯坦福、普林斯顿、港中文等高校团队最新发布的JEPA-Anything,就在尝试回答这个问题。



论文显示,JEPA-Anything是一个面向不同“世界”学习预测模型的跨领域框架。


每个领域保留自己的观测形式、context-target构造和编码器,但共享后面的预测核心以及一套统一的latent world-state interface。


其中涉及一个叫做OPF(Orthogonal Predictive Factorization,正交预测分解)的关键机制。


可以先简单理解为:


别把世间各种各样的变化,全都堆在一块去学习建模。


给世界建模,一条预测通路可能不够


首先来厘清一个概念,在JEPA-Anything这项研究中,“世界模型”究竟意味着什么?


JEPA-Anything论文给出的定义兼具宽泛度与操作性。


论文写道,只要模型能根据现有信息(Context)建立内部状态,并以此预测同一系统中的另一个状态,均可归入隐空间世界模型(Latent World Model)的范畴。


这里的“另一个状态”,既可以是时间上的未来,也可以是空间上的隐藏区域、不同视角,甚至是施加某种干预后的结果。


顺着这一思路,业界在过去几年间已经发展出了日趋成熟的技术路径。


例如,DreamerV3强调先构建环境模型,再在模型内部“构想”行动后果;V-JEPA 2则将视频表征学习与机器人控制结合,让机械臂在规划动作前,先预测不同行为带来的物理反馈。


而JEPA——Joint-Embedding Predictive Architecture,联合嵌入预测架构——是其中颇有代表性的一条路线。


相比直接在原始空间重建目标状态,JEPA选择在表征空间做预测,不必还原每一个像素或细节。


它会将观测信息先编码为隐空间中的内部表征,再在表征空间内完成预测。


这种设计让模型把更多表征能力留给具有预测价值的结构,减少纹理、噪声等原始空间细节的干扰。


不过,标准JEPA通常让信息全部汇入同一个target embedding,走同一条预测路径。


但现实世界的变化往往不是单线程的。


举例来说,分子的整体平移往往伴随着内部原子的微观振动;宏观气象系统的缓慢演变中,夹杂着剧烈的局部扰动;生物系统则更为复杂,多尺度、多通路的变化时刻在同步发生。


当不同尺度、不同实体、不同难度的信号强行挤在一起时,那些更容易预测、变化更显著的信号,可能优先占据更多预测容量。


相比之下,那些相对微弱却同样关键的信息,要么在梯度冲突中被抵消,要么被强信号彻底掩盖。


研究人员将其归结为一个“预测容量如何分配”的问题,同时给出了新的解决思路。


既然拥挤会导致挤压,那就进行空间解耦。


于是就有了JEPA-Anything。


其核心机制OPF(正交预测分解)将原本完整的目标状态切割为多个彼此互补的子空间,交由不同的预测分支独立处理,最终再拼回完整的世界状态。



为了防止多分支演变为“多套人马学同一件事”的冗余状态,OPF引入正交约束,让不同factor尽量占据互不重叠的预测方向,减少多个分支重复学习同一类信息;同时通过因子活性约束和编码器方差约束,避免部分factor失活,并降低表示坍缩风险。


值得注意的是,这些factor并没有被预先规定“你负责速度”“你负责温度”“你负责某条生物通路”。


它们学什么由数据中的可预测结构决定。


训练完成后,这些factor也因此留下了一个可供后续分析的内部接口。


同一预测核心,跨七类系统验证


方法论说得再漂亮,最终仍需经受跨领域泛化的检验。


这就不得不提到JEPA-Anything实验设计的独到之处。


它并未局限于视频表征或机器人控制等传统领域,转而将同一套预测核心(Predictive Core)直接置于视觉、生物、临床、控制、分子、物理场和天气七类截然不同的系统中进行验证。


所谓“Anything”,并非指强行将所有领域的数据打散重构为同一种输入格式,图像、单细胞序列、分子结构乃至气象数据,依然保留各自最契合的编码器与数据形态。


它统一的是这样一套底层规则:


当数据被转换为隐空间表征之后,预测部分应当如何搭建模型、如何完成学习。


论文先在一个基于简化Pong构造的受控动态环境CITRIS Interventional Pong里做实验,以验证模型能否将复合变化“拆解学习、再行组合”。


在训练阶段,模型仅接收过单一因子的变化数据;测试阶段则需要面对此前从未出现过的多因子组合干预。


如果模型仅仅死板地记录了训练集中的完整模式,面对全新组合必然失效;如果模型学到的是不同变化之间可复用的状态变化规律,就更有机会在未见组合里重新组合它们。


实验结果表明,在分布内的单项干预中,JEPA-Anything相较标准JEPA降低了约11.7%的预测误差;而在未见过的多因子组合干预中,均方误差(MSE)同样下降了约3.5%,且在五组配对训练seed中全部改善。



随后,验证走向了更复杂的真实系统。


论文构建了一套严格对齐的动力学基准(Matched Dynamics Benchmark),在十项任务中确保标准JEPA与JEPA-Anything使用完全相同的训练数据、编码器、状态转移骨干网络、计算预算及评估切分。


在其中九项预测任务中,JEPA-Anything的性能指标均有所提升。


比如PDEBench里的Burgers方程,MSE下降39.7%;浅水方程下降39.3%;WeatherBench 2下降10.5%。



论文还专门做了多步rollout,让每一次预测继续成为下一次预测的输入,以观察误差不断传递之后会发生什么。



分子系统则把时间线拉得更长。


在液态水、α-石英、对乙酰氨基酚和苯四种体系中,模型需要持续预测未来的原子位置和速度,并把自己的输出不断喂回去。


最终,无论是一步预测的MAE,还是100步自由rollout后的最终位置RMSD,JEPA-Anything在四种分子系统中都拿到了最低误差。


不过值得注意的是,实验数据并未呈现出“单一机制全面碾压”的理想化曲线。


在连续控制测试中,JEPA-Anything并非每项任务都更好:在Walker2d和HalfCheetah上,它的平均得分高于标准JEPA;但在Hopper上,标准JEPA表现更好。


连续预测的距离越远,误差仍会不断累积。


在额外的Burgers测试中,当预测长度从20步增加到50步时,JEPA-Anything虽然仍然领先,但优势已明显缩小。



因此,这篇报告验证的是“共同预测原则存在跨领域适用性”,而非“已经实现一个统一所有领域的世界模型”。


但这些结果至少表明,这套预测原则具备跨领域复用的潜力。


JEPA-Anything学到的结构,能否经得起外部检验?


前面的实验主要回答预测和状态表示是否有效。到了第三组实验,论文继续追问一个更进一步的问题:


模型隐空间中所形成的因子(factor),究竟是否具备科学探索价值?


于是,就有了本文开头那两个画风迥异、却又遥相呼应的研究案例。


案例一:从内部因子走向可验证的候选干预


在肝癌研究中,研究人员并未将JEPA-Anything简单视作一个“黑盒预测器”,而是对其内部形成的正交因子坐标(Orthogonal Factor Coordinates)展开了领域分析,并从中筛出一个候选组合:IL-18联合NT5E/CD73阻断。


研究团队把它推进到Huh7-PBMC共培养体系,再到患者来源的肝细胞癌类器官和肿瘤组织碎片,之后还加入免疫健全小鼠验证。


实验数据表明,在3份患者类器官与3份肿瘤组织碎片中,IL-18与CD73阻断剂的组合均展现出最强的肿瘤细胞杀伤力,并伴随着显著增强的免疫细胞激活。



这意味着模型内部的Latent Factor不再只负责让预测数字“变好看”。


它开始成为研究者分析系统状态、提出可实验检验的候选假设的一种接口,由此形成“模型内部结构→领域分析→候选干预→实验验证”的链条。


案例二:从隐模式走向已知物理规律的“对账”


行星轨道案例反过来拿人类早已知道的开普勒第三定律,去检验模型内部学到的东西有没有物理意义。


研究者仅向模型输入模拟产生的行星位置与速度轨迹,未附带任何先验公式。


训练完成后,研究人员对模型的隐模式(Latent Modes)进行频谱分析,并将提取出的频率与轨道半长轴配对。


结果显示,即使没有人为提前设定公式,研究者还是从模型学到的latent modes中提取出了与这套变量关系高度一致的尺度规律——拟合得到斜率‑1.4991,和理论值‑1.5高度接近,误差极小。



一个案例从内部因子出发,走向湿实验;另一个把内部模式拿出来,与已有物理规律对账。


两者从不同方向为“模型学到的内部结构可以成为科学分析接口”提供了案例证据。


研究者不一定只能在终点看一个预测数字,还可以继续向里追问,它到底捕捉到了哪些变化?这些变化是否对应真实规律?能不能从中形成下一步值得验证的东西?


这也恰好是JEPA-Anything在PhAI Labs整体战略脉络中的定位。


此前,PhAI Labs提出“科学发现大模型”(Discovery Foundation Models,DFM),旨在推动AI向开放式的科学探索迈进。


在DFM设想中,AI需要进一步参与识别未知、形成假设、设计干预,并根据外部证据持续修正的科学发现过程。


JEPA-Anything位于这套结构的世界模型层。


它试图把科学trajectory和真实世界变化中可预测的部分,压缩成可以更快速调用的预测能力,在耗时更长、成本更高的真实实验之前,提供一层近似判断。


至此再审视“从癌细胞到行星轨道”的跨度,其意义便不再停留在展示视觉反差或概念噱头。


研究人员探索的是面对机制迥异的复杂系统,AI能否共享同一种学习“演化逻辑”的方法;以及当这些变化被编码进内部状态后,这些内部结构能否被研究者拿出来分析,并接受实验结果与已知规律的检验。


这距离“AI理解万物”当然还有相当距离。JEPA-Anything目前给出的更像是一种可能性:


世界模型内部学到的结构,除了服务预测,也可以被研究者继续分析,并接受实验和已知规律的检验。


换句话说,模型不只在预测一个世界,也开始把自己学到的“世界”暴露出来,供科学家继续研究。


技术报告:


https://arxiv.org/abs/2609.20800


GitHub:


https://github.com/Gen-Verse/JEPA-Anything


抱抱脸:


https://huggingface.co/collections/Gen-Verse/jepa-anything

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