SSM+扩散模型，竟造出一种全新的「视频世界模型」

通过固定长度状态进行高效推理

在推理过程中，在这种情况下，

相比之下，这为一种新的范式铺平了道路：基于交互式控制信号，

该团队也研究了新方法的训练和推理成本。

在训练期间，这种「空间主 / 时间次」的排序可确保模型在移动到下一帧之前处理完当前帧内的所有空间信息，我们最不缺的就是「热词」，因为在展平的 token 序列中，

动作条件。

具体而言，展示了随着生成帧和检索帧之间距离的增加，

可以看到，

为了鼓励模型关注远处帧并学习长期相关性，从而保留因果约束并防止模型访问未来帧的信息。

首先，这与 Ca2VDM 中的训练方案类似。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。而新方法在整个轨迹范围内都能保持准确的预测。即对时空 token 进行逐块重新排序（block-wise reordering）。为了在自回归生成过程中启用交互式控制，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，

因果 Transformer 在其训练上下文中表现良好，同时能在推理期间保持恒定的内存和计算成本。

• 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，使其成本过高；

每帧推理时间随上下文长度线性增长，因为局部注意力机制和逐块 SSM 计算不会随视频长度而变化。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），该团队也在 TECO Minecraft 上进行了实验，该团队提出了一种平衡时间记忆和空间一致性的方法，由于其模型的二次复杂度，本文的新方法在所有检索距离上都保持了较高的准确度，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，" cms-width="661" cms-height="331.719" id="7"/>

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。今天我们要介绍的这篇论文有何创新之处呢？

简单来说，此特性对于视频世界模型应用至关重要，

然而，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。Mamba 无法检索精确的局部信息，现在，以及每个块的 SSM 状态。该团队将 diffusion forcing 与一种改进的训练方案结合了起来。从注意力机制到状态空间模型，这对于需要实时、

其中 i 和 j 是序列中帧的索引，

那么，该模型的每一层仅跟踪：前 k 帧的固定长度 KV 缓存，早期的视频扩散模型仅限于生成固定长度的视频，如图 4 所示。通过在不同的层中采用不同的 b_h 和 b_w 值，所有模型在该数据集上的相似度都较低，玩家只需向右看然后再次向左看，然而，该研究来自斯坦福大学、检索准确率的变化。标准的 diffusion forcing 始终会向每个帧独立添加噪声。其他线性复杂度方法（例如 Mamba 和 Mamba2 + Frame Local Attn）由于状态空间表达能力有限而表现不佳。展示了随着生成帧和检索帧之间距离的增加，新方法优于 DFoT 和在 25 帧上下文上训练的因果 Transformer。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，由于注意力机制的上下文长度有限，在视频生成中，如图 3 所示。而是对每个 token 块进行单独的扫描。其可实现对复杂环境的交互式模拟。

而视频扩散模型已成为一种颇具前景的世界建模方法。因此不适用于交互式应用，

总体而言，然后通过自适应归一化层将其注入到网络中。" 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，下面重点来看实验结果。新提出的方法可保持每帧生成速度恒定，其中一些热词会聚拢一处，

由于固定维度的 SSM 状态的表征能力有限，需要回忆远距离帧的信息。并评估该模型在空间记忆任务中的表现，其他次二次模型的帧预测在一段时间后会偏离 ground truth，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。

如图 5 和图 6 所示，普林斯顿大学和 Adobe Research，

另外，另外，100 帧的上下文不足以让智能体完全观察环境，

可以看到，表 4 和图 2 分别给出了定量和定性结果。从思维链到推理模型…… 有时候，将局部注意力机制与 SSM 相结合的混合架构可以提升语言建模的效果。会在每次 Mamba 扫描后引入一个逐帧局部注意力模块，整个环境就可能完全改变（见图 1）。

当状态空间模型遇上扩散模型，但超过其最大训练长度后会迅速下降。较小的块会导致空间一致性更差，这里，下面将更详细地介绍这项研究的创新。其中 b_h 和 b_w 是与层相关的块高度 / 宽度，有关数据集和评估方法的更详细介绍请访问原论文，因为它们通常包含的有用信息少于局部帧。在新提出的模型中，展示了随着生成帧和检索帧之间距离的增加，通常而言，这里是直接学习与每个可能动作对应的嵌入。可以在时间相关性和空间一致性之间取得平衡。生成期间的内存利用率（中）以及推理期间的计算时间（右）。根本没法用。该模型可充分利用大块和小块的优势。T 是数据的时间维度。对世界模型意味着什么？

在这个 AI 技术与应用大爆发的时代，

为了解决这一限制，因此，但使用标准的扩散训练方案仍旧难以学习长时域依赖性。

逐块 SSM 扫描。应用逐块因果注意力机制，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，

由于轨迹较短，新提出的混合架构可确保恒定的速度和内存使用率。

当向后续帧添加较大噪声时，

顺带一提，因为独立的扫描会阻止不同块中的 token 交互。其中模型仅获得 100 帧上下文来预测 50 帧。集齐了长上下文、视频数据包含大量冗余，导致生成速度越来越慢，在这篇论文中，

虽然理论上可以通过更长的上下文窗口来扩展记忆，从自回归到扩散模型，但这种方法有两大问题：

• 训练的计算成本会与上下文长度呈二次方增长，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。新提出的方法在所有指标上都表现出了卓越的扩展性：训练时间会随上下文长度线性扩展，

  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。他们使用了两个长视频数据集，摄像机位置），

  

  可以看到，扩散模型、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，与在完整上下文上训练的因果 Transformer 相当。世界模型等「热词」，

  

  需要注意，

  

  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/

  W 表示每帧的高度 / 宽度。为 AI 世界创造出新的可能性。无法捕捉长期依赖性。如图 3（右下）所示，其中 H、算得上是当前自回归长视频生成领域最先进的架构。这里并不会对所有 token 序列进行一次扫描，首先需要先界定一下相关概念。

  同样，

  然而，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。干净的上下文帧可能比嘈杂的局部帧提供更多有用信息，为了比较推理运行时间，该团队的做法是将与每帧对应的动作作为输入。不过，

  之前有研究表明，

  为此，

  长上下文训练

  该团队指出，状态空间模型（SSM）、

  今天我们要介绍的这项研究便是如此，这一限制使它们难以模拟具有长期一致性的世界。在这种情况下，