Keyboard shortcuts

Press ← or → to navigate between chapters

Press S or / to search in the book

Press ? to show this help

Press Esc to hide this help

MicroDuck: набор ведущих для группового обучения по воплощённому ИИ

С маленьким утёнком — в мир воплощённого ИИ

Ходьба, ходули, качели, балансировка на баскетбольном мяче, подъём по лестнице и выход на стол, а ещё понимание команды «подойди к креслу у окна» и поиск цели в комнате — всё это может стать отправной точкой для изучения воплощённого ИИ.

Datawhale приглашает всех вместе изучить открытого утёнка MicroDuck: модели роботов, физическую симуляцию, обучение с подкреплением, управление движением, визуально-языковую навигацию и развёртывание на устройстве. Абстрактные понятия связываются с конкретными задачами: почему робот держится на ногах? Как понять, какой ногой делать следующий шаг? Почему после установки ходуль прежние движения приходится подстраивать заново? Как одна фраза на языке превращается в траекторию движения по комнате?

Мы начнём с запуска одной задачи, затем по Notebook будем читать модель, менять параметры, обучать стратегию и наблюдать результат. После этого подключим стратегию движения к BPU платы Datawhale RDK X5. Задачи навигации выполняются на GPU рабочей станции с предобученной моделью LightNav-0: там видно, как изображение и язык управляют движением утёнка. Цикл «наблюдение окружения и собственного тела → решение стратегии → действие → обратная связь» поможет понять, как воплощённый интеллект взаимодействует с физическим миром.

Если вы готовы объяснить одну задачу группе и запустить работающий код, приглашаем стать ведущим этой темы. Также приглашаем тех, кто хочет учиться, делая и одновременно улучшая учебные материалы.

Демонстрации задач

Для каждой задачи ниже есть короткое демо; больше версий — в сборке демонстраций. Настройка среды, обучение стратегий и шаги развёртывания описаны в теме MicroDuck и на входе в Notebook.

1. Ходьба и обход препятствий2. Балансировка на мяче3. Ходьба на ходулях

Ходьба по ровной поверхности

Удержание равновесия на баскетбольном мяче

Ходьба на ходулях 25 см

Ходьба на ходулях 200 см
4. Качание и вращение5. Балансировка на шаре6. Подъём по лестнице

Качание на качелях и вращение

Обучение балансировке на сферической поверхности

Поэтапный подъём, выход на стол и устойчивое стояние
7. Физические возмущения в браузере8. Вывод на RDK X5/BPU9. Визуально-языковая навигация LightNav-0

Перетаскивание и взаимодействие с внешними силами

Вывод на плате, ходьба в симуляции

Выполнение команды: найти цветочный горшок в коридоре

Слушать команду и ориентироваться в разных комнатах

Из управления движением делаем ещё один шаг: утёнок читает изображение от первого лица и ищет цель по языковой команде. Восьмой Notebook многосценной навигации LightNav-0 содержит сохранённый вывод выполнения с тремя отдельными GPU-демонстрациями.

Официальная квартираСобственная гостинаяСобственный коридор

Поиск стола слева в квартире

Подход к креслу в гостиной

Поиск цветочного горшка в коридоре

Что изучим вместе

НаправлениеВопрос, на который нужно ответитьПрактика
Модель роботаКак суставы, исполнительные механизмы, масса и столкновения влияют на движение?Чтение MJCF, понимание структуры тела утёнка и интерфейса управления
Физическая симуляцияПочему робот скользит, покачивается и падает, и как формируется устойчивая опора?Построение сцены в MuJoCo, наблюдение контакта, приложение внешней силы и запись видео
Обучение с подкреплениемКак стратегия учится действиям через награду? Что делают Actor и Critic?Изучение PPO и SAC/FastSAC, небольшое обучение, настройка награды и учебного плана
Управление движениемКак текущие наблюдения и история состояния становятся действиями суставов?Сравнение MLP и LSTM, проверка наблюдений, нормализации, фильтрации действий и частоты управления
Оркестрация задачКогда вставать после подъёма? Как навыки передают управление друг другу?Изучение конечного автомата задач, условий переключения и диспетчеризации стратегий
Визуально-языковая навигацияКак изображение и фраза превращаются в маршрут?Подключение LightNav-0, изучение прогноза траектории и MPC, изменение планировки комнат и сравнение видео с траекториями
Развёртывание на устройстве и оценкаКак обученная модель работает на плате и как проверить результат?Экспорт ONNX, компиляция HBM, вывод RDK X5 BPU, сравнение видео, времени стабилизации и задержки

Как учимся вместе

  1. Сначала познакомьтесь с утёнком. Посмотрите демонстрации задач, прочитайте модель робота, запустите готовую стратегию и наблюдайте, как состояние тела соотносится с действиями.
  2. Затем измените одну задачу. Выберите направление: балансировка на мяче, ходули, качание или шар. Измените команду, награду или настройки среды и записывайте изменения.
  3. Пройдите обучение и оценку. Задачи обучения можно начинать с нуля или продолжать с предобученной модели. Сначала проверьте выборку, обновление и сохранение, затем оцените действия по метрикам задачи. Ходьба проводится на готовой стратегии.
  4. Перенесите модель движения на плату. Сначала получите видео вывода на GPU, затем выполните компиляцию модели и вывод на BPU; так симуляция и плата сойдутся в один контур управления.
  5. Дайте утёнку выполнить команду по навигации. Подключите предобученный LightNav-0, на GPU опробуйте три сцены, измените языковую команду или планировку мебели и посмотрите, как меняются прогноз модели, траектория и место остановки.

Восемь Notebook организованы по задачам: в них сохранён вывод ячеек, поэтому их удобно читать за ведущим, сверять результаты и повторять эксперименты. Задача подъёма по лестнице разбирает переход «подъём → выход на стол → вставание» между двумя стратегиями. Задача навигации показывает иерархический процесс «изображение и язык → предсказание маршрута → управление ходьбой»; для неё не нужно обучать модель навигации и подключать плату.

Восемь дней обучения

Каждый день — один Notebook и одна задача. Полный план см. в 8-дневной программе.

ДеньТемаЧто изучаем и делаем
День 1Балансировка на мячеМодель робота, наблюдения и действия, Actor-Critic и PPO
День 2Физические возмущения в браузереНаблюдение контакта и внешних сил, один эксперимент физического взаимодействия
День 3Ходьба на ходуляхУчебный план по форме и сглаживание действий, запись одного набора параметров
День 4Качание и вращениеНаграда задачи и ритм движения, наблюдение эффекта изменения
День 5Балансировка на шаре и FastSACНебольшое обучение, экспорт модели и оценка в симуляции
День 6Подъём по лестницеРабота двух стратегий подъёма и вставания, анализ переключения навыков
День 7RDK X5 и несколько стратегийПодключение готовых стратегий движения, практика вывода BPU и переключения задач
День 8LightNav-0 навигация по языкуПодключение предобученной модели на GPU; квартира, гостиная и коридор, сравнение видео, команд и траекторий

Задачи обучения начинаются с небольшого обучения или дообучения; ходьба и навигация по языку используют готовые стратегии.

Что вы сможете после обучения

  • Объяснить, как наблюдения утёнка, нейросетевая стратегия и действия суставов связаны между собой, и читать код одной задачи движения.
  • Выполнить обучение или дообучение, экспорт модели и оценку в симуляции и сохранить собственные Notebook, видео и записи экспериментов.
  • По контакту, позе и изменению действий найти причину неудачи и обоснованно настроить награду, учебный план или параметры управления.
  • При наличии платы выполнить вывод на RDK X5 BPU и сравнить результаты задачи на GPU и BPU.
  • Подключить модель визуально-языковой навигации и связать языковую команду, изображение с камеры, прогноз траектории и управление ходьбой в собственной сцене.

Что делают ведущие группы

Можно выбрать интересующую задачу или направление и не отвечать за всё сразу:

  • Ведение задачи: проводить занятия по Notebook, объяснять принципы, код и шаги эксперимента с опорой на видео.
  • Обучение и оценка: собрать награду, учебный план, выбор модели и метрики задачи; показать влияние одного изменения.
  • Практика развёртывания: пройти экспорт ONNX, компиляцию HBM и вывод на RDK X5; собрать описание среды и типичных проблем.
  • Практика навигации: подключить LightNav-0, придумать языковые команды и планировки комнат, объяснить, как навигация и управление ходьбой работают вместе.
  • Совместное создание материалов: дополнять схемы, записи экспериментов и пояснения, чтобы следующим участникам было проще.

Развёртывание на RDK X5

В этой теме Datawhale RDK X5 используется как платформа для работы на устройстве: рабочая станция запускает физическую симуляцию и визуализацию, а BPU вычисляет действия в контуре управления. Обучение проводится на рабочей станции или GPU, модель экспортируется в ONNX, компилируется в HBM и разворачивается на плате. Участники сами проходят полный путь: «обучение → экспорт → компиляция → вывод → оценка».

Для кого этот курс

  • Для тех, кто хочет войти в воплощённый ИИ и обучение с подкреплением на конкретном и интересном проекте роботов.
  • Для тех, кто знает базовый Python, готов запускать код, записывать результаты и постепенно понимать модели роботов и управление.
  • Для тех, у кого есть опыт в машинном обучении, робототехнике или встраиваемых системах и кто хочет участвовать в занятиях, обучении, развёртывании или создании материалов.

Без физического MicroDuck или RDK X5 можно начать с кода и симуляции. Полноценное обучение требует Linux/Ubuntu и подходящего GPU; без GPU можно начинать с чтения материалов, проверки моделей, вывода готовых моделей и небольших проверок smoke-теста.

Как принять участие

  • Формат: групповое обучение по теме; участники совместно работают над Notebook, кодом и записями экспериментов в репозитории.

Приходите с любопытством, с движением, которое хотите реализовать, или с кодом, который ещё не работает. Пусть утёнок научится ещё одному движению, а мы лучше поймём воплощённый интеллект.