Meta V-JEPA 2:革命性的视频联合的世界模型

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1. 项目介绍

V-JEPA 2(Video Joint-Embedding Predictive Architecture 2) 是Meta AI在世界模型构建领域的重大突破,这是一个能够像人类一样理解、预测和规划的自监督视频模型。正如官方论文所述,该模型建立在深刻的认知学习理论基础之上:人类通过整合低级感官输入来表示和预测未来状态,从而学习世界的内部模型。

V-JEPA 2将这一理论转化为实际的技术实现,通过分析超过100万小时的互联网视频数据,建立起对物理世界的直觉理解。核心创新在于联合嵌入预测架构(JEPA),它通过在学习到的表示空间中进行预测,而非像传统方法那样在像素空间中操作。这种设计使得模型能够专注于学习物体轨迹、因果关系等可预测的物理规律,而不是纠结于无关的细节噪声。主要优势包括:

  • 无需标注训练:通过自监督学习方式,在超过100万小时的视频数据上进行训练
  • 世界模型构建:学会了"球掉下桌子不会消失"等从婴幼儿就具备的直观物理常识
  • 零样本规划 :能够在未见过的环境中预测一系列合理步骤并逐步实现目标

该模型在多个基准测试中取得了突破性成果:在Something-Something v2上达到77.3%的top-1准确率,在Epic-Kitchens-100人类动作预期任务上达到39.7的recall-at-5。更令人瞩目的是,V-JEPA 2-AC(Action-Conditioned)变体仅使用62小时未标注机器人视频进行微调,就实现了零样本机器人操作规划,在到达、抓取和拾取-放置等任务中取得了65-80%的成功率,执行效率比传统方法提升15倍。原始JEPA项目的完整代码实现可以在https://github.com/facebookresearch/jepa 找到,该仓库包含了核心算法的参考实现和详细的文档说明。V-JEPA 2的最新版本及其增强功能则可以在https://github.com/facebookresearch/vjepa2 获取,这里提供了更加优化的模型结构和训练脚本。对于理论背景和技术原理的深入理解,建议仔细阅读Meta AI发布的官方论文https://arxiv.org/pdf/2506.09985,该论文详细阐述了V-JEPA 2的设计思路、实验验证和性能分析。

这里最近受到优刻得的使用邀请,正好解决了我在大模型和具身智能行业对GPU的使用需求,现在优刻得正在着力于发展具身服务。作为UCloud云计算旗下的Compshare的GPU算力云平台。他们提供高性价比的24G的4090,按时收费每卡1.88元;此外48G的4090 ,也即将上线5090 GPU,并附带200G的免费磁盘空间。暂时已经满足我的使用需求了,同时支持访问加速,独立IP等功能,能够更快的完成项目搭建。此外对于低性能的还有3080TI使用只需要0.88元,已经吊打市面上主流的云服务器了。这里我们也提供了镜像,作者在compshare平台制作了这个镜像,可以直接一键部署:https://console.compshare.cn/light-gpu/resources/create?ImageId=11ee932d-943f-41f3-a5f9-389cb9b8b554&ImageType=Community&VersionName=v1.0&ImageType=Community&ytag=GPU_lovelyyoshino_Lcsdn_csdn_display

2. 安装配置

2.1 环境要求

  • Python 3.11+
  • PyTorch 2.0+
  • CUDA 11.8+(推荐)
  • 至少16GB GPU内存(ViT-L模型)

2.2 快速安装

bash 复制代码
# 克隆项目
git clone https://github.com/facebookresearch/vjepa2.git
cd jepa

# 创建虚拟环境
conda create -n vjepa python=3.11
conda activate vjepa

# 安装PyTorch (根据CUDA版本选择)
pip install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118

# 安装项目依赖
pip install -r requirements.txt

# 安装项目
pip install -e .

3. 核心代码架构与创新详解

3.1 Vision Transformer编码器 - 时空数据处理的创新

V-JEPA 2的编码器是整个架构的基础,其最大创新在于统一处理图像和视频数据的设计。在src/models/vision_transformer.py中,VisionTransformer类实现了这一关键功能:

python 复制代码
class VisionTransformer(nn.Module):
    """Vision Transformer - V-JEPA 2的核心编码器"""

    def __init__(
        self,
        img_size=(224, 224),          # 输入图像尺寸
        patch_size=16,                # 补丁大小
        num_frames=1,                 # 视频帧数
        tubelet_size=2,               # 时间维度补丁大小
        in_chans=3,                   # 输入通道数
        embed_dim=768,                # 嵌入维度
        depth=12,                     # Transformer层数
        num_heads=12,                 # 注意力头数
        uniform_power=False,          # 位置编码时空平衡
        use_rope=False,               # 是否使用旋转位置编码
        use_activation_checkpointing=False,  # 激活检查点优化
        **kwargs
    ):
        super().__init__()
        self.num_features = self.embed_dim = embed_dim
        self.num_heads = num_heads
        
        # 处理输入尺寸
        if type(img_size) is int:
            img_size = (img_size, img_size)
        self.img_height, self.img_width = img_size
        self.patch_size = patch_size
        self.num_frames = num_frames
        self.tubelet_size = tubelet_size
        self.is_video = num_frames > 1  # 判断是否为视频输入
        
        self.use_activation_checkpointing = use_activation_checkpointing
        
        # 随机深度衰减规则
        dpr = [x.item() for x in torch.linspace(0, drop_path_rate, depth)]
        
        # 核心创新1:自适应的补丁嵌入
        if self.is_video:
            # 3D补丁嵌入 - 处理时空数据
            self.patch_embed = PatchEmbed3D(
                patch_size=patch_size,
                tubelet_size=tubelet_size,
                in_chans=in_chans,
                embed_dim=embed_dim
            )
            # 计算3D补丁数量:时间×高度×宽度
            self.num_patches = (
                (num_frames // tubelet_size) 
                * (img_size[0] // patch_size) 
                * (img_size[1] // patch_size)
            )
        else:
            # 2D补丁嵌入 - 处理图像数据
            self.patch_embed = PatchEmbed(
                patch_size=patch_size,
                in_chans=in_chans,
                embed_dim=embed_dim
            )
            self.num_patches = (img_size[0] // patch_size) * (img_size[1] // patch_size)
        
        # 核心创新2:时空位置编码
        self.uniform_power = uniform_power
        self.use_rope = use_rope
        if self.use_rope:
            self.pos_embed = None  # 使用旋转位置编码时不需要固定位置编码
        else:
            # 使用固定的正弦-余弦位置编码
            self.pos_embed = nn.Parameter(
                torch.zeros(1, self.num_patches, embed_dim),
                requires_grad=False
            )
        
        # Transformer块 - 支持多种优化策略
        self.blocks = nn.ModuleList([
            Block(
                use_rope=use_rope,
                grid_size=img_size[0] // patch_size,
                grid_depth=num_frames // tubelet_size,
                dim=embed_dim,
                num_heads=num_heads,
                mlp_ratio=4.0,
                qkv_bias=True,
                use_sdpa=True,  # 使用缩放点积注意力
                drop_path=dpr[i],
            ) for i in range(depth)
        ])
        
        self.norm = nn.LayerNorm(embed_dim)
        
        # 权重初始化
        if self.pos_embed is not None:
            self._init_pos_embed(self.pos_embed.data)
        self.apply(self._init_weights)
        self._rescale_blocks()

这一设计的关键创新体现在三个方面。首先是统一架构设计,通过is_video标志位实现了单一类处理图像和视频数据的能力,避免了维护两套代码的复杂性,同时确保了图像和视频处理逻辑的一致性和可维护性。其次是3D时空补丁嵌入机制,PatchEmbed3D将视频分解为时空"tubelets",每个tubelet包含tubelet_size个连续帧的同一空间位置的补丁,这种设计巧妙地捕获了时空的局部相关性,为模型提供了更丰富的时序信息。最后是自适应位置编码系统,位置编码根据输入类型自动调整维度,为时空数据提供完整的坐标信息,确保模型能够准确理解每个补丁在时空中的具体位置。

3.2 位置编码系统 - 时空坐标的精确表示

位置编码的初始化展现了V-JEPA 2对时空数据处理的深度思考:

python 复制代码
def _init_pos_embed(self, pos_embed):
    """初始化位置编码 - 支持2D和3D
    
    Args:
        pos_embed: 位置编码参数张量
    """
    embed_dim = pos_embed.size(-1)
    grid_size = self.img_height // self.patch_size  # 空间网格大小
    
    if self.is_video:
        # 3D位置编码 - 为视频数据提供时空坐标
        grid_depth = self.num_frames // self.tubelet_size  # 时间网格大小
        sincos = get_3d_sincos_pos_embed(
            embed_dim,
            grid_size,          # 空间网格大小
            grid_depth,         # 时间网格大小
            cls_token=False,    # 不使用分类标记
            uniform_power=self.uniform_power  # 平衡时空维度权重
        )
    else:
        # 2D位置编码 - 为图像数据提供空间坐标
        sincos = get_2d_sincos_pos_embed(
            embed_dim, 
            grid_size, 
            cls_token=False
        )
    
    # 将生成的位置编码复制到参数中
    pos_embed.copy_(torch.from_numpy(sincos).float().unsqueeze(0))

3.3 前向传播 - 掩码处理的核心逻辑

python 复制代码
def forward(self, x, masks=None):
    """
    前向传播 - 支持掩码的时空特征提取
    
    Args:
        x: 输入张量 [B, C, T, H, W] (视频) 或 [B, C, H, W] (图像)
        masks: 掩码索引列表,用于自监督学习
    
    Returns:
        特征张量 [B, N, D] N=保留的补丁数量, D=特征维度
    """
    # 确保掩码是列表格式
    if masks is not None and not isinstance(masks, list):
        masks = [masks]
    
    # 1. 提取输入维度信息
    if x.ndim == 4:
        # 图像输入:[B, C, H, W]
        _, _, H, W = x.shape
        T = 1
    elif x.ndim == 5:
        # 视频输入:[B, C, T, H, W]
        _, _, T, H, W = x.shape
        T = T // self.tubelet_size
    
    H_patches = H // self.patch_size
    W_patches = W // self.patch_size
    
    # 2. 补丁嵌入 + 位置编码
    if not self.use_rope:
        # 使用固定位置编码
        pos_embed = self.interpolate_pos_encoding(x, self.pos_embed)
        x = self.patch_embed(x)  # [B, N, D]
        x += pos_embed
    else:
        # 使用旋转位置编码(在注意力层中处理)
        x = self.patch_embed(x)
    
    # 3. 核心创新:掩码应用
    if masks is not None:
        x = apply_masks(x, masks)  # 移除被掩盖的补丁
        masks = torch.cat(masks, dim=0)
    
    # 4. Transformer前向传播
    for i, blk in enumerate(self.blocks):
        if self.use_activation_checkpointing:
            # 使用梯度检查点节省内存
            x = torch.utils.checkpoint.checkpoint(
                blk, x, masks, None, 
                T=T, H_patches=H_patches, W_patches=W_patches,
                use_reentrant=False
            )
        else:
            x = blk(x, mask=masks, attn_mask=None, 
                   T=T, H_patches=H_patches, W_patches=W_patches)
    
    # 5. 输出标准化
    if self.norm is not None:
        x = self.norm(x)
    
    return x

3.4 预测器模块 - JEPA架构的核心创新

预测器是V-JEPA 2最关键的创新组件,实现了在表示空间而非像素空间的预测:

python 复制代码
class VisionTransformerPredictor(nn.Module):
    """V-JEPA 2 预测器 - 在表示空间进行预测的核心模块"""

    def __init__(
        self,
        img_size=(224, 224),            # 输入图像尺寸
        patch_size=16,                  # 补丁大小
        num_frames=1,                   # 视频帧数
        tubelet_size=2,                 # 时间维度补丁大小
        embed_dim=768,                  # 编码器输出维度
        predictor_embed_dim=384,        # 预测器内部维度(降维)
        depth=6,                        # 预测器层数
        num_heads=12,                   # 注意力头数
        use_mask_tokens=False,          # 是否使用掩码令牌
        num_mask_tokens=2,              # 掩码令牌数量
        use_rope=False,                 # 是否使用旋转位置编码
        **kwargs
    ):
        super().__init__()
        
        # 核心创新1:维度映射 - 降维处理
        self.predictor_embed = nn.Linear(embed_dim, predictor_embed_dim, bias=True)
        
        # 核心创新2:掩码令牌机制
        self.mask_tokens = None
        self.num_mask_tokens = 0
        if use_mask_tokens:
            self.num_mask_tokens = num_mask_tokens
            self.mask_tokens = nn.ParameterList([
                nn.Parameter(torch.zeros(1, 1, predictor_embed_dim))
                for _ in range(num_mask_tokens)
            ])
        
        # 处理输入尺寸
        if type(img_size) is int:
            img_size = (img_size, img_size)
        self.img_height, self.img_width = img_size
        self.patch_size = patch_size
        self.num_frames = num_frames
        self.tubelet_size = tubelet_size
        self.is_video = num_frames > 1
        
        # 计算网格信息
        self.grid_height = img_size[0] // self.patch_size
        self.grid_width = img_size[1] // self.patch_size
        self.grid_depth = num_frames // self.tubelet_size
        
        # 计算补丁总数
        if self.is_video:
            self.num_patches = (
                (num_frames // tubelet_size) 
                * (img_size[0] // patch_size) 
                * (img_size[1] // patch_size)
            )
        else:
            self.num_patches = (img_size[0] // patch_size) * (img_size[1] // patch_size)
        
        # 位置编码(预测器专用)
        self.use_rope = use_rope
        self.predictor_pos_embed = None
        if not use_rope:
            self.predictor_pos_embed = nn.Parameter(
                torch.zeros(1, self.num_patches, predictor_embed_dim),
                requires_grad=False
            )
        
        # 预测器Transformer块
        self.predictor_blocks = nn.ModuleList([
            Block(
                use_rope=use_rope,
                grid_size=self.grid_height,
                grid_depth=self.grid_depth,
                dim=predictor_embed_dim,
                num_heads=num_heads,
                mlp_ratio=4.0,
                qkv_bias=True,
            ) for _ in range(depth)
        ])
        
        # 输出投影 - 升维回原始空间
        self.predictor_norm = nn.LayerNorm(predictor_embed_dim)
        self.predictor_proj = nn.Linear(predictor_embed_dim, embed_dim, bias=True)
        
        # 权重初始化
        if self.predictor_pos_embed is not None:
            self._init_pos_embed(self.predictor_pos_embed.data)
        self.apply(self._init_weights)
        self._rescale_blocks()
  1. 降维-升维设计:预测器在较低维度空间操作,提高效率同时迫使学习抽象表示
  2. 掩码令牌机制:可学习的查询向量,明确指示需要预测的位置
  3. 独立位置编码:预测器有自己的位置编码系统,适应预测任务的特殊需求

3.5 预测器前向传播 - 上下文整合与预测

python 复制代码
def forward(self, x, masks_x, masks_y, mask_index=1, has_cls=False):
    """
    预测器前向传播 - JEPA的核心预测逻辑
    
    Args:
        x: 上下文特征 [B_ctxt, N_ctxt, D]
        masks_x: 上下文掩码索引(要保留的区域)
        masks_y: 目标掩码索引(要预测的区域)
        mask_index: 使用哪个掩码令牌
        has_cls: 是否包含分类令牌
    
    Returns:
        predictions: 预测特征 [B, N_pred, embed_dim]
    """
    # 确保掩码是列表格式
    assert (masks_x is not None) and (masks_y is not None), \
           "Cannot run predictor without mask indices"
    if not isinstance(masks_x, list):
        masks_x = [masks_x]
    if not isinstance(masks_y, list):
        masks_y = [masks_y]
    
    # 批量大小
    B = len(x) // len(masks_x)
    
    # 1. 上下文特征映射到预测器维度
    x = self.predictor_embed(x)  # [B_ctxt, N_ctxt, predictor_dim]
    
    # 处理分类令牌(如果存在)
    if has_cls:
        x_cls = x[:, :1, :]  # 分离分类令牌
        x = x[:, 1:, :]      # 移除分类令牌
    
    _, N_ctxt, D = x.shape
    
    # 2. 添加上下文位置编码
    if not self.use_rope:
        x_pos_embed = self.predictor_pos_embed.repeat(B, 1, 1)
        x += apply_masks(x_pos_embed, masks_x)
    
    # 3. 核心创新:掩码令牌处理
    mask_index = mask_index % self.num_mask_tokens
    pred_tokens = self.mask_tokens[mask_index]  # 获取对应的掩码令牌
    
    # 扩展掩码令牌到所有补丁位置,然后应用目标掩码
    pred_tokens = pred_tokens.repeat(B, self.num_patches, 1)
    pred_tokens = apply_masks(pred_tokens, masks_y)
    
    # 添加预测位置的位置编码
    if not self.use_rope:
        pos_embs = self.predictor_pos_embed.repeat(B, 1, 1)
        pos_embs = apply_masks(pos_embs, masks_y)
        pos_embs = repeat_interleave_batch(pos_embs, B, repeat=len(masks_x))
        pred_tokens += pos_embs
    
    # 4. 拼接上下文和预测令牌
    x = x.repeat(len(masks_x), 1, 1)  # 重复上下文特征以匹配批量
    x = torch.cat([x, pred_tokens], dim=1)
    
    # 5. 准备掩码信息用于注意力计算
    masks_x = torch.cat(masks_x, dim=0)
    masks_y = torch.cat(masks_y, dim=0)
    masks = torch.cat([masks_x, masks_y], dim=1)
    
    # 按位置索引排序,确保令牌顺序正确
    argsort = torch.argsort(masks, dim=1)
    
    # 6. Transformer预测处理
    for blk in self.predictor_blocks:
        x = blk(x)  # 预测器不需要位置信息,因为已经融入位置编码
    
    x = self.predictor_norm(x)
    
    # 7. 提取预测结果并投影回原维度
    # 根据排序恢复原始顺序,然后提取预测部分
    x = torch.gather(x, dim=1, index=argsort.unsqueeze(-1).expand(-1, -1, x.size(-1)))
    predictions = x[:, N_ctxt:]  # 只取预测部分
    predictions = self.predictor_proj(predictions)  # 投影回编码器维度
    
    return predictions

3.6 掩码策略实现 - 多块掩码的创新设计

V-JEPA 2的成功很大程度上归功于其创新的掩码策略,实现在src/masks/目录中:

python 复制代码
def apply_masks(x, masks, concat=True):
    """
    应用掩码到输入张量 - 核心掩码处理函数
    
    Args:
        x: 输入张量 [B, N, D] - B=批量大小, N=补丁数量, D=特征维度
        masks: 掩码索引列表,包含要保留的补丁索引
        concat: 是否连接结果
    
    Returns:
        masked_x: 掩码后的张量列表或连接的张量
    """
    all_x = []
    for m in masks:
        # 使用gather操作根据掩码索引提取对应的特征
        mask_keep = m.unsqueeze(-1).repeat(1, 1, x.size(-1))  # 扩展掩码维度
        all_x += [torch.gather(x, dim=1, index=mask_keep)]    # 提取被保留的补丁
    
    if not concat:
        return all_x
    
    return torch.cat(all_x, dim=0)  # 沿批量维度连接

class _MaskGenerator(object):
    """
    多块掩码生成器 - V-JEPA 2的关键创新
    生成连续的3D时空块作为掩码,而非传统的随机点掩码
    """
    
    def __init__(
        self,
        crop_size=(224, 224),             # 裁剪尺寸
        num_frames=16,                    # 视频帧数
        spatial_patch_size=(16, 16),      # 空间补丁大小
        temporal_patch_size=2,            # 时间补丁大小
        spatial_pred_mask_scale=(0.2, 0.8),   # 空间掩码比例范围
        temporal_pred_mask_scale=(1.0, 1.0),  # 时间掩码比例范围
        aspect_ratio=(0.3, 3.0),          # 宽高比范围
        npred=1,                          # 预测块数量
        max_context_frames_ratio=1.0,     # 最大上下文帧比例
        max_keep=None,                    # 最大保留补丁数
        **kwargs
    ):
        super(_MaskGenerator, self).__init__()
        
        # 标准化输入尺寸
        if not isinstance(crop_size, tuple):
            crop_size = (crop_size,) * 2
        if not isinstance(spatial_patch_size, tuple):
            spatial_patch_size = (spatial_patch_size,) * 2
            
        self.crop_size = crop_size
        
        # 计算网格大小
        self.height = crop_size[0] // spatial_patch_size[0]
        self.width = crop_size[1] // spatial_patch_size[1]
        self.duration = num_frames // temporal_patch_size
        
        # 保存参数
        self.spatial_patch_size = spatial_patch_size
        self.temporal_patch_size = temporal_patch_size
        self.aspect_ratio = aspect_ratio
        self.spatial_pred_mask_scale = spatial_pred_mask_scale
        self.temporal_pred_mask_scale = temporal_pred_mask_scale
        self.npred = npred
        
        # 上下文约束
        self.max_context_duration = max(
            1, int(self.duration * max_context_frames_ratio)
        )
        self.max_keep = max_keep
        
        # 全局计数器(用于多进程同步)
        self._itr_counter = Value("i", -1)
    
    def _sample_block_size(self, generator, temporal_scale, spatial_scale, aspect_ratio_scale):
        """
        采样块大小 - 根据给定的比例范围随机生成掩码块尺寸
        
        Args:
            generator: 随机数生成器
            temporal_scale: 时间比例范围
            spatial_scale: 空间比例范围
            aspect_ratio_scale: 宽高比范围
        
        Returns:
            (t, h, w): 块的时间、高度、宽度尺寸
        """
        # 1. 采样时间维度掩码比例
        _rand = torch.rand(1, generator=generator).item()
        min_t, max_t = temporal_scale
        temporal_mask_scale = min_t + _rand * (max_t - min_t)
        t = max(1, int(self.duration * temporal_mask_scale))
        
        # 2. 采样空间维度掩码比例
        _rand = torch.rand(1, generator=generator).item()
        min_s, max_s = spatial_scale
        spatial_mask_scale = min_s + _rand * (max_s - min_s)
        spatial_num_keep = int(self.height * self.width * spatial_mask_scale)
        
        # 3. 采样块的宽高比
        _rand = torch.rand(1, generator=generator).item()
        min_ar, max_ar = aspect_ratio_scale
        aspect_ratio = min_ar + _rand * (max_ar - min_ar)
        
        # 4. 根据比例和宽高比计算块的高度和宽度
        h = int(round(math.sqrt(spatial_num_keep * aspect_ratio)))
        w = int(round(math.sqrt(spatial_num_keep / aspect_ratio)))
        h = min(h, self.height)
        w = min(w, self.width)
        
        return (t, h, w)
    
    def _sample_block_mask(self, b_size):
        """
        生成单个块掩码
        
        Args:
            b_size: 块尺寸 (t, h, w)
        
        Returns:
            mask: 3D掩码张量,0表示被掩盖,1表示保留
        """
        t, h, w = b_size
        
        # 随机选择块的起始位置
        top = torch.randint(0, self.height - h + 1, (1,))
        left = torch.randint(0, self.width - w + 1, (1,))
        start = torch.randint(0, self.duration - t + 1, (1,))
        
        # 创建掩码:默认全部保留(1),被掩盖区域设为0
        mask = torch.ones((self.duration, self.height, self.width), dtype=torch.int32)
        mask[start:start + t, top:top + h, left:left + w] = 0
        
        # 上下文掩码只覆盖前X帧(X=max_context_duration)
        if self.max_context_duration < self.duration:
            mask[self.max_context_duration:, :, :] = 0
        
        return mask

V-JEPA 2的掩码策略在四个关键方面实现了突破性创新。首先是3D连续块设计,不同于传统的随机点掩码,该方法生成连续的时空区域作为掩码,这种设计更好地符合视频数据的自然结构特征,能够模拟真实世界中物体和场景的连续性变化。其次是自适应大小机制,掩码块的大小和形状会随机变化,这种多样性增加了训练过程中的挑战性,迫使模型学习更加鲁棒的表示。第三是时空分离控制,算法分别控制时间和空间维度的掩码比例,允许模型独立学习时间动态和空间结构,避免了简单混合可能带来的偏向性问题。最后是互补设计原则,上下文和目标区域严格不重叠,这种设计确保了预测任务的有效性,避免了信息泄露,同时最大化了自监督学习的挑战性。

3.7 快速使用示例

3.7.1 使用torch.hub加载预训练模型

V-JEPA 2提供了通过PyTorch Hub的便捷加载方式,这是目前推荐的使用方法,无需手动下载代码或配置复杂的环境。通过torch.hub.load可以直接获取预训练的编码器和预测器,大大简化了使用流程。

python 复制代码
import torch
import numpy as np

# 步骤1:通过PyTorch Hub加载预训练模型
# 可选模型: vjepa2_vit_large, vjepa2_vit_huge, vjepa2_vit_giant, vjepa2_vit_giant_384
encoder = torch.hub.load('facebookresearch/vjepa2', 'vjepa2_vit_giant')
processor = torch.hub.load('facebookresearch/vjepa2', 'vjepa2_preprocessor')

# 步骤2:加载动作条件预测器(用于机器人应用)
vjepa2_encoder, vjepa2_ac_predictor = torch.hub.load('facebookresearch/vjepa2', 'vjepa2_ac_vit_giant')

# 步骤3:准备视频数据(添加输入验证和转换)
video_tensor = torch.randn(1, 64, 3, 256, 256)  # [B, T, C, H, W]
# 确保C=3,如果形状不正确,进行转换
if video_tensor.shape[2] != 3:  # 检查通道数
    video_tensor = torch.cat([video_tensor] * 3, dim=2)[:1, :64, :3, :, :]  # 强制转换为3通道

# 步骤4:使用预处理器处理视频数据
inputs = processor(video_tensor)

# 步骤5:特征提取
with torch.no_grad():
    # 获取视频特征
    features = encoder(**inputs)
    print(f"Encoder output shape: {features.shape}")

print("V-JEPA 2模型加载和推理完成")
3.7.2 使用HuggingFace Transformers

V-JEPA 2也支持通过HuggingFace Transformers库使用,这提供了更标准化的API接口和更好的生态系统集成。

python 复制代码
from transformers import AutoVideoProcessor, AutoModel
import torch
import numpy as np

# 步骤1:从HuggingFace加载模型和处理器
hf_repo = "facebook/vjepa2-vitg-fpc64-256"
# 其他可选模型:
# facebook/vjepa2-vitl-fpc64-256
# facebook/vjepa2-vith-fpc64-256
# facebook/vjepa2-vitg-fpc64-256
# facebook/vjepa2-vitg-fpc64-384


model = AutoModel.from_pretrained(hf_repo)
processor = AutoVideoProcessor.from_pretrained(hf_repo)

# 步骤2:准备视频数据(64帧,256x256分辨率)
video = np.random.rand(64, 256, 256, 3).astype(np.float32)  # T x H x W x C

# 步骤3:预处理视频
inputs = processor(video, return_tensors="pt").to(model.device)

# 步骤4:模型推理
with torch.no_grad():
    outputs = model(**inputs)
    
    # V-JEPA 2编码器输出
    encoder_features = outputs.last_hidden_state
    print(f"Encoder features shape: {encoder_features.shape}")
    
    # V-JEPA 2预测器输出
    if hasattr(outputs, 'predictor_output'):
        predictor_features = outputs.predictor_output.last_hidden_state
        print(f"Predictor features shape: {predictor_features.shape}")

print("HuggingFace Transformers推理完成")
3.7.3 视频分类应用示例

对于已经在特定数据集上微调的模型,可以直接用于视频分类任务,这展示了V-JEPA 2在下游应用中的强大能力。

python 复制代码
from transformers import AutoVideoProcessor, AutoModelForVideoClassification
import torch
import numpy as np

# 步骤1:加载在Something-Something-V2上微调的分类模型
model = AutoModelForVideoClassification.from_pretrained("facebook/vjepa2-vitl-fpc16-256-ssv2")
processor = AutoVideoProcessor.from_pretrained("facebook/vjepa2-vitl-fpc16-256-ssv2")

# 步骤2:准备视频数据(16帧用于分类)
video = np.random.rand(16, 256, 256, 3).astype(np.float32)

# 步骤3:预处理和推理
inputs = processor(video, return_tensors="pt").to(model.device)
with torch.no_grad():
    outputs = model(**inputs)
    logits = outputs.logits

# 步骤4:获取预测结果
top5_indices = logits.topk(5).indices[0]
top5_probs = torch.softmax(logits, dim=-1).topk(5).values[0]

print("Top 5 预测类别:")
for idx, prob in zip(top5_indices, top5_probs):
    class_name = model.config.id2label[idx.item()]
    print(f"  - {class_name}: {prob:.3f}")

这些使用示例展现了V-JEPA 2在实际应用中的便捷性和强大功能,如果想学习官方的例子可以在vjepa2/notebooks/vjepa2_demo.py中。

该脚本假定已下载模型检查点,因此您需要下载模型权重并更新脚本中的相应路径。例如:

bash 复制代码
wget https://dl.fbaipublicfiles.com/vjepa2/vitg-384.pt -P /models/
wget https://dl.fbaipublicfiles.com/vjepa2/evals/ssv2-vitg-384-64x2x3.pt -P /models/

# Then update your model paths in vjepa2_demo.py.
pt_model_path = /models/vitg-384.pt
classifier_model_path = /models/ssv2-vitg-384-64x2x3.pt

# Then run the script (assumes your machine has a GPU)
python notebooks/vjepa2_demo.py

从PyTorch Hub的一键加载到HuggingFace生态系统的无缝集成,再到具体的视频分类应用,每个示例都体现了该架构的工程化成熟度和实用价值。V-JEPA 2的核心优势在于其多层次的可用性:研究人员可以通过torch.hub快速获取预训练模型进行特征提取,开发者可以利用HuggingFace标准化接口轻松集成到现有项目中,而应用开发者则可以直接使用微调后的分类模型解决实际业务问题。这种从基础研究到产业应用的完整链条体现了V-JEPA 2不仅在技术创新上的突破,更在工程实现和生态建设方面的成功,为自监督视频理解技术的广泛应用奠定了坚实基础。

4. 总结

V-JEPA 2的意义远不止于技术指标的提升。它代表了机器学习向真正智能的重要跨越:从被动的模式识别到主动的世界理解。这个模型第一次让机器具备了"观察-理解-行动"的闭环能力,无需明确指令,仅凭模糊的视觉目标就能推演出合理的行动路径,像人类学徒一样在世界中"试着做"。

这种突破为通用人工智能(AGI)的实现提供了新的路径:不是通过更大的数据集和更复杂的网络,而是通过更好地模拟人类的学习机制------在互动中理解世界,在预测中积累智慧。V-JEPA 2不仅是一个技术突破,更是人工智能向真正理解世界迈出的关键一步。

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