本文描述了对象目标导航任务的框架，该任务要求机器人从随机的启动位置查找并移至目标对象类的最接近实例。该框架使用机器人轨迹的历史记录来学习空间关系图（SRG）和图形卷积网络（GCN）基于基于不同语义标记区域的可能性以及这些区域不同对象类别的发生的可能性。为了在评估过程中定位目标对象实例，机器人使用贝叶斯推理和SRG估计可见区域，并使用学习的GCN嵌入来对可见区域进行排名，并选择接下来的区域。

Generalisation to unseen contexts remains a challenge for embodied navigation agents. In the context of semantic audio-visual navigation (SAVi) tasks, the notion of generalisation should include both generalising to unseen indoor visual scenes as well as generalising to unheard sounding objects. However, previous SAVi task definitions do not include evaluation conditions on truly novel sounding objects, resorting instead to evaluating agents on unheard sound clips of known objects; meanwhile, previous SAVi methods do not include explicit mechanisms for incorporating domain knowledge about object and region semantics. These weaknesses limit the development and assessment of models' abilities to generalise their learned experience. In this work, we introduce the use of knowledge-driven scene priors in the semantic audio-visual embodied navigation task: we combine semantic information from our novel knowledge graph that encodes object-region relations, spatial knowledge from dual Graph Encoder Networks, and background knowledge from a series of pre-training tasks -- all within a reinforcement learning framework for audio-visual navigation. We also define a new audio-visual navigation sub-task, where agents are evaluated on novel sounding objects, as opposed to unheard clips of known objects. We show improvements over strong baselines in generalisation to unseen regions and novel sounding objects, within the Habitat-Matterport3D simulation environment, under the SoundSpaces task.

提出了一个新颖的框架，以逐步收集基于标志的图形存储器，并使用收集的内存进行图像目标导航。给定目标图像搜索，具体的机器人利用语义内存在未知环境中找到目标。 ％从RGB-D摄像机的全景观察中收集语义图存储器，而无需知道机器人的姿势。在本文中，我们提出了一个拓扑语义图存储（TSGM），该记忆由（1）一个图形构建器组成，该图将观察到的RGB-D图像构造拓扑语义图，（2）横图搅拌器模块，该模块采用该模块收集的节点以获取上下文信息，以及（3）将上下文内存作为输入的内存解码器，以找到对目标的操作。在图像目标导航的任务上，TSGM明显优于成功率的竞争基线，而SPL上的竞争性基线的表现为 +5.0-9.0％，这意味着TSGM可以找到有效的路径。此外，我们在现实世界图像目标方案中在移动机器人上演示了我们的方法。

对象目标导航要求机器人在以前看不见的环境中找到并导航到目标对象类的实例。我们的框架会随着时间的推移逐步构建环境的语义图，然后根据语义映射重复选择一个长期目标（“ where to Go”）以找到目标对象实例。长期目标选择被称为基于视觉的深度强化学习问题。具体而言，对编码器网络进行了训练，可以从语义图中提取高级功能并选择长期目标。此外，我们还将数据增强和Q功能正则化合并，以使长期目标选择更有效。我们在AI栖息地3D模拟环境中使用照片现实的Gibson基准数据集进行了实验结果，以证明与最先进的数据驱动基线相比，标准措施的性能改善。

在本文中，我们专注于在线学习主动视觉在未知室内环境中的对象的搜索（AVS）的最优策略问题。我们建议POMP++，规划战略，介绍了经典的部分可观察蒙特卡洛规划（POMCP）框架之上的新制剂，允许免费培训，在线政策在未知的环境中学习。我们提出了一个新的信仰振兴战略，允许使用POMCP与动态扩展状态空间来解决在线生成平面地图的。我们评估我们在两个公共标准数据集的方法，AVD由是从真正的3D场景渲染扫描真正的机器人平台和人居ObjectNav收购，用>10％，比国家的the-改善达到最佳的成功率技术方法。

对象视觉导航旨在基于代理的视觉观察来转向目标对象。非常希望合理地感知环境并准确控制代理。在导航任务中，我们引入了一个以代理为中心的关系图（ACRG），用于基于环境中的关系学习视觉表示。 ACRG是一种高效且合理的结构，包括两个关系，即物体之间的关系以及代理与目标之间的关系。一方面，我们设计了存储物体之间的相对水平位置的对象水平关系图（OHRG）。请注意，垂直关系不涉及OHRG，我们认为OHRG适合控制策略。另一方面，我们提出了代理 - 目标深度关系图（ATDRG），使代理能够将距离视为目标的距离。为了实现ATDRG，我们利用图像深度来表示距离。鉴于上述关系，代理可以察觉到环境和输出导航操作。鉴于ACRG和位置编码的全局功能构造的可视表示，代理可以捕获目标位置以执行导航操作。人工环境中的实验结果AI2-Thor表明ACRG显着优于看不见的检测环境中的其他最先进的方法。

这项工作研究了图像目标导航问题，需要通过真正拥挤的环境引导具有嘈杂传感器和控制的机器人。最近的富有成效的方法依赖于深度加强学习，并学习模拟环境中的导航政策，这些环境比真实环境更简单。直接将这些训练有素的策略转移到真正的环境可能非常具有挑战性甚至危险。我们用由四个解耦模块组成的分层导航方法来解决这个问题。第一模块在机器人导航期间维护障碍物映射。第二个将定期预测实时地图上的长期目标。第三个计划碰撞命令集以导航到长期目标，而最终模块将机器人正确靠近目标图像。四个模块是单独开发的，以适应真实拥挤的情景中的图像目标导航。此外，分层分解对导航目标规划，碰撞避免和导航结束预测的学习进行了解耦，这在导航训练期间减少了搜索空间，并有助于改善以前看不见的真实场景的概括。我们通过移动机器人评估模拟器和现实世界中的方法。结果表明，我们的方法优于多种导航基线，可以在这些方案中成功实现导航任务。

Training effective embodied AI agents often involves manual reward engineering, expert imitation, specialized components such as maps, or leveraging additional sensors for depth and localization. Another approach is to use neural architectures alongside self-supervised objectives which encourage better representation learning. In practice, there are few guarantees that these self-supervised objectives encode task-relevant information. We propose the Scene Graph Contrastive (SGC) loss, which uses scene graphs as general-purpose, training-only, supervisory signals. The SGC loss does away with explicit graph decoding and instead uses contrastive learning to align an agent's representation with a rich graphical encoding of its environment. The SGC loss is generally applicable, simple to implement, and encourages representations that encode objects' semantics, relationships, and history. Using the SGC loss, we attain significant gains on three embodied tasks: Object Navigation, Multi-Object Navigation, and Arm Point Navigation. Finally, we present studies and analyses which demonstrate the ability of our trained representation to encode semantic cues about the environment.

我们的目标是国内机器人进行长期室内服务。在日常人类活动引起的对象级场景的动态下，机器人需要在场景不确定性的情况下稳健地将自己定位于环境中。以前的工作已经解决了基于视觉的本地化在静态环境中的本地化，但是对象级场景动态挑战了机器人长期部署的现有方法。本文提出了一个语义理解网络（Seannet）体系结构，该体系结构可以通过耦合的视觉和语义输入来实现有效的学习过程。借助包含对象动态的数据集，我们提出了一个级联的对比度学习方案，以训练Seannet学习矢量场景嵌入。随后，我们可以测量当前观察到的场景和目标场景之间的相似性，从而在对象级动力学下实现强大的本地化。在我们的实验中，我们在场景相似性测量方面对抗最先进的图像编码网络（基线）进行基准测试。带有建议的训练方法的Seannet架构可以达到85.02 \％的准确性，该准确性高于基准。我们将Seannet和其他网络作为本地化进一步集成到Visual Navigation应用程序中。我们证明，与基准相比，Seannet取得了更高的成功率。

感知，规划，估算和控制的当代方法允许机器人在不确定，非结构化环境中的远程代理中稳健运行。此进度现在创造了机器人不仅在隔离，而且在我们的复杂环境中运行的机器人。意识到这个机会需要一种高效且灵活的媒介，人类可以与协作机器人沟通。自然语言提供了一种这样的媒体，通过对自然语言理解的统计方法的重大进展，现在能够解释各种自由形式命令。然而，大多数当代方法需要机器人环境的详细，现有的空间语义地图，这些环境模拟了话语可能引用的可能引用的空间。因此，当机器人部署在新的，先前未知或部分观察到的环境中时，这些方法发生故障，特别是当环境的心理模型在人类运营商和机器人之间不同时。本文提供了一种新的学习框架的全面描述，允许现场和服务机器人解释并正确执行先验未知，非结构化环境中的自然语言指令。对于我们的方法而不是我们的语言作为“传感器” - 在话语中隐含的“传感器” - 推断的空间，拓扑和语义信息，然后利用这些信息来学习在潜在环境模型上的分布。我们将此分布纳入概率，语言接地模型中，并在机器人的动作空间的象征性表示中推断出分布。我们使用模仿学习来确定对环境和行为分布的原因的信仰空间政策。我们通过各种导航和移动操纵实验评估我们的框架。

通常，基于学习的拓扑导航方法产生了本地政策，同时通过拓扑图保留了空间的一些松散连通性。然而，拓扑图中的伪造或缺失的边缘通常会导致导航故障。在这项工作中，我们提出了一种基于抽样的图形构建方法，与基线方法相比，导致较为稀疏的图形却具有更高的导航性能。我们还提出了图形维护策略，以消除伪边缘并根据需要扩展图形，从而改善终身导航性能。与从固定培训环境中学习的控制器不同，我们表明我们的模型只能使用来自部署代理的现实世界环境中的少量收集的轨迹图像进行微调。我们在现实世界环境进行了微调后证明了成功的导航，并且通过应用我们的终身图形维护策略，随着时间的推移，随着时间的推移表现出显着的导航改进。

我们介绍了泰德（Tidee），这是一种体现的代理，它根据学识渊博的常识对象和房间安排先验来整理一个无序场景。泰德（Tidee）探索家庭环境，检测到其自然位置的对象，渗透到它们的合理对象上下文，在当前场景中定位此类上下文，并重新定位对象。常识先验在三个模块中编码：i）检测到现象对象的视觉声音检测器，ii）对象和空间关系的关联神经图记忆，提出了对象重新定位的合理语义插座和表面，以及iii）引导代理商探索的可视搜索网络，以有效地将利益定位在当前场景中以重新定位对象。我们测试了在AI2THOR模拟环境中整理混乱的场景的潮汐。 Tidee直接从像素和原始深度输入中执行任务，而没有事先观察到同一房间，仅依靠从单独的一组培训房屋中学到的先验。人类对由此产生的房间进行重组的评估表明，泰德（Tidee）的表现优于该模型的消融版本，这些版本不使用一个或多个常识性先验。在相关的房间重新安排基准测试中，该基准使代理可以在重新排列前查看目标状态，我们的模型的简化版本大大胜过了最佳的方法，可以通过大幅度的差距。代码和数据可在项目网站上获得：https：//tidee-agent.github.io/。

对象目标导航（ObjectNAV）任务是在没有预先构建的地图的情况下将代理导航到看不见的环境中的对象类别。在本文中，我们通过使用语义相关对象作为线索来预测目标的距离来解决此任务。根据与目标对象的估计距离，我们的方法直接选择最佳的中期目标，这些目标更可能具有较短的目标途径。具体而言，基于学习的知识，我们的模型将鸟眼视图语义图作为输入，并估算从边界图单元到目标对象的路径长度。借助估计的距离图，代理可以同时探索环境并基于简单的人类设计策略导航到目标对象。在视觉上逼真的模拟环境中，经验结果表明，该提出的方法的表现优于成功率和效率的广泛基准。 Realobot实验还表明，我们的方法很好地推广到了现实世界。视频https://www.youtube.com/watch?v=r79pwvgfks4

在这项工作中，我们提出了一种用于图像目标导航的内存调格方法。早期的尝试，包括基于RL的基于RL的方法和基于SLAM的方法的概括性能差，或者在姿势/深度传感器上稳定稳定。我们的方法基于一个基于注意力的端到端模型，该模型利用情节记忆来学习导航。首先，我们以自我监督的方式训练一个国家安置的网络，然后将其嵌入以前访问的状态中的代理商的记忆中。我们的导航政策通过注意机制利用了此信息。我们通过广泛的评估来验证我们的方法，并表明我们的模型在具有挑战性的吉布森数据集上建立了新的最新技术。此外，与相关工作形成鲜明对比的是，我们仅凭RGB输入就实现了这种令人印象深刻的性能，而无需访问其他信息，例如位置或深度。

对象导航任务要求代理根据视觉信息在未知环境中找到特定对象。以前，图形卷积被用于隐式探索对象之间的关系。但是，由于对象之间可见性的差异，很容易在对象注意中产生偏见。因此，在本文中，我们提出了一个定向的对象注意（DOA）图，以指导代理显式地学习对象之间的注意力关系，从而减少对象的注意偏置。特别是，我们使用DOA图在原始图像上分别对对象特征和无偏的自适应图像注意（UAIA）进行无偏的自适应对象注意（UAOA）。为了区分不同分支的特征，提出了一种简洁的自适应分支分布（ABED）方法。我们在AI2-数据集上评估我们的方法。与最先进的方法（SOTA）方法相比，我们的方法报告了7.4％，8.1％和17.6％的成功率（SR），成功按路径长度（SPL）加权（SPL）并通过动作效率加权成功（SAE） ）， 分别。

为了基于深度加强学习（RL）来增强目标驱动的视觉导航的交叉目标和跨场景，我们将信息理论正则化术语引入RL目标。正则化最大化导航动作与代理的视觉观察变换之间的互信息，从而促进更明智的导航决策。这样，代理通过学习变分生成模型来模拟动作观察动态。基于该模型，代理生成（想象）从其当前观察和导航目标的下一次观察。这样，代理学会了解导航操作与其观察变化之间的因果关系，这允许代理通过比较当前和想象的下一个观察来预测导航的下一个动作。 AI2-Thor框架上的交叉目标和跨场景评估表明，我们的方法在某些最先进的模型上获得了平均成功率的10美元。我们进一步评估了我们的模型在两个现实世界中：来自离散的活动视觉数据集（AVD）和带有TurtleBot的连续现实世界环境中的看不见的室内场景导航。我们证明我们的导航模型能够成功实现导航任务这些情景。视频和型号可以在补充材料中找到。

Object-goal navigation (Object-nav) entails searching, recognizing and navigating to a target object. Object-nav has been extensively studied by the Embodied-AI community, but most solutions are often restricted to considering static objects (e.g., television, fridge, etc.). We propose a modular framework for object-nav that is able to efficiently search indoor environments for not just static objects but also movable objects (e.g. fruits, glasses, phones, etc.) that frequently change their positions due to human intervention. Our contextual-bandit agent efficiently explores the environment by showing optimism in the face of uncertainty and learns a model of the likelihood of spotting different objects from each navigable location. The likelihoods are used as rewards in a weighted minimum latency solver to deduce a trajectory for the robot. We evaluate our algorithms in two simulated environments and a real-world setting, to demonstrate high sample efficiency and reliability.

从“Internet AI”的时代到“体现AI”的时代，AI算法和代理商出现了一个新兴范式转变，其中不再从主要来自Internet策划的图像，视频或文本的数据集。相反，他们通过与与人类类似的Enocentric感知来通过与其环境的互动学习。因此，对体现AI模拟器的需求存在大幅增长，以支持各种体现的AI研究任务。这种越来越多的体现AI兴趣是有利于对人工综合情报（AGI）的更大追求，但对这一领域并无一直存在当代和全面的调查。本文旨在向体现AI领域提供百科全书的调查，从其模拟器到其研究。通过使用我们提出的七种功能评估九个当前体现的AI模拟器，旨在了解模拟器，以其在体现AI研究和其局限性中使用。最后，本文调查了体现AI - 视觉探索，视觉导航和体现问题的三个主要研究任务（QA），涵盖了最先进的方法，评估指标和数据集。最后，随着通过测量该领域的新见解，本文将为仿真器 - 任务选择和建议提供关于该领域的未来方向的建议。

In recent years several learning approaches to point goal navigation in previously unseen environments have been proposed. They vary in the representations of the environments, problem decomposition, and experimental evaluation. In this work, we compare the state-of-the-art Deep Reinforcement Learning based approaches with Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) formulation of the point goal navigation problem. We adapt the (POMDP) sub-goal framework proposed by [1] and modify the component that estimates frontier properties by using partial semantic maps of indoor scenes built from images' semantic segmentation. In addition to the well-known completeness of the model-based approach, we demonstrate that it is robust and efficient in that it leverages informative, learned properties of the frontiers compared to an optimistic frontier-based planner. We also demonstrate its data efficiency compared to the end-to-end deep reinforcement learning approaches. We compare our results against an optimistic planner, ANS and DD-PPO on Matterport3D dataset using the Habitat Simulator. We show comparable, though slightly worse performance than the SOTA DD-PPO approach, yet with far fewer data.

对象看起来和声音的方式提供了对其物理特性的互补反射。在许多设置中，视觉和试听的线索都异步到达，但必须集成，就像我们听到一个物体掉落在地板上，然后必须找到它时。在本文中，我们介绍了一个设置，用于研究3D虚拟环境中的多模式对象定位。一个物体在房间的某个地方掉落。配备了摄像头和麦克风的具体机器人剂必须通过将音频和视觉信号与知识的基础物理学结合来确定已删除的对象以及位置。为了研究此问题，我们生成了一个大规模数据集 - 倒下的对象数据集 - 其中包括64个房间中30个物理对象类别的8000个实例。该数据集使用Threedworld平台，该平台可以模拟基于物理的影响声音和在影片设置中对象之间的复杂物理交互。作为解决这一挑战的第一步，我们基于模仿学习，强化学习和模块化计划，开发了一组具体的代理基线，并对这项新任务的挑战进行了深入的分析。