JEPA-Anything: Learning Predictive Models across Different Worlds

TL;DR

JEPA-Anything通过正交预测分解(OPF)实现跨领域预测模型,提升34.8%预测精度。

cs.CL 🔴 高级 2026-09-18 10 次浏览
Taoyong Cui Zhongyao Wang Xinyue Xu Weiyang Liu Zhaochen Yu Yuying Zhang Qiang Gao Mengyue Yang Wanli Ouyang Pheng Ann Heng Yingcheng Wu Zhenfei Yin Ling Yang
世界建模 正交预测分解 跨领域 机器学习 预测模型

核心发现

方法论

JEPA-Anything基于正交预测分解(OPF)框架,将潜在目标分解为互补因子,通过专用路径学习并在共享预测设计中重组。该方法在视觉、生物、临床轨迹、控制、分子动力学、物理场和天气等七个领域进行了评估。

关键结果

  • 在10个动态任务中,JEPA-Anything相较于基线模型提升了所有任务的指标,并在Interventional Pong中将单次干预预测误差降低了34.8%。
  • 在四个分子系统中实现了最低的一步和100步分子误差。
  • 生物干预因子在细胞共培养、患者源性类器官、肿瘤片段和小鼠中获得实验支持。

研究意义

该研究通过正交预测分解(OPF)实现了跨领域的预测模型,连接了世界建模、干预和实验验证的科学发现。其结果表明,通用的因子化预测原则可以在异构世界中应用,具有重要的学术和工业影响。

技术贡献

JEPA-Anything通过正交预测分解(OPF)提供了一种新的预测能力分配方法,支持多因子分析和稳定的状态合成。该方法在多个领域中实现了统一的预测核心。

新颖性

JEPA-Anything首次将正交预测分解应用于跨领域的预测模型,通过因子化预测实现了在多个领域的通用性。

局限性

  • 模型在处理极端复杂的动态系统时可能存在性能瓶颈。
  • 对高维数据的处理可能需要更高的计算资源。
  • 在某些领域可能需要特定的调整。

未来方向

未来的研究方向包括优化模型在极端复杂系统中的性能,以及探索更多领域的应用潜力。

AI 总览摘要

JEPA-Anything通过正交预测分解(OPF)实现跨领域的预测模型,解决了传统模型在不同领域中表现不佳的问题。该方法通过将潜在目标分解为互补因子,并在共享预测设计中重组,成功在视觉、生物、临床轨迹等七个领域中进行了评估。

实验结果显示,JEPA-Anything在所有10个动态任务中提升了指标,并在Interventional Pong中将单次干预预测误差降低了34.8%。此外,该方法在四个分子系统中实现了最低的一步和100步分子误差,展示了其在多领域的通用性和有效性。

该研究不仅在预测精度上取得了显著进展,还通过生物干预因子的实验验证,展示了其在科学发现中的潜力。未来的研究将继续优化模型在复杂系统中的性能,并探索更多领域的应用可能性。

深度分析

研究背景

世界建模是人工智能领域的重要方向,旨在通过预测模型来预见后果、指导干预和学习交互。然而,传统的预测模型往往是领域特定的,难以在不同系统中通用。JEPA-Anything通过正交预测分解(OPF)提供了一种新的解决方案。

核心问题

传统的预测模型在不同领域中表现不佳,难以实现跨领域的通用性。这是因为不同领域的系统结构和动态特性差异较大,导致模型难以有效地进行预测。

核心创新

JEPA-Anything的核心创新在于正交预测分解(OPF),通过将潜在目标分解为多个互补因子,并在共享预测设计中重组,实现了跨领域的通用性。这种方法不同于传统的单一目标嵌入方式,能够更好地分配预测能力。

方法详解

  • �� 正交预测分解(OPF)框架:将潜在目标分解为互补因子。
  • �� 专用路径学习:通过专用路径学习每个因子。
  • �� 共享预测设计:在共享预测设计中重组因子。
  • �� 多领域评估:在七个领域中进行评估。

实验设计

实验设计包括在视觉、生物、临床轨迹、控制、分子动力学、物理场和天气等七个领域进行评估。使用的数据集包括10个匹配的动态任务、超过1000个临床事件的预测,以及四个系统中的100步分子回滚。

结果分析

JEPA-Anything在所有10个动态任务中提升了指标,并在Interventional Pong中将单次干预预测误差降低了34.8%。此外,该方法在四个分子系统中实现了最低的一步和100步分子误差。

应用场景

JEPA-Anything可应用于视觉、生物、临床轨迹等领域的预测任务,具有广泛的应用潜力。其通用的预测核心能够适应不同领域的需求。

局限与展望

尽管JEPA-Anything在多个领域中表现出色,但在处理极端复杂的动态系统时可能存在性能瓶颈。此外,对高维数据的处理可能需要更高的计算资源。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象一个工厂,JEPA-Anything就像一个智能的生产线管理系统。不同的生产线代表不同的领域,比如视觉、生物和天气。传统的管理系统只能处理特定的生产线,而JEPA-Anything则能够通过智能分配资源和优化流程,管理所有生产线。它将每条生产线的任务分解为多个小任务,并通过专用的路径进行优化,最终在一个共享的管理系统中整合。这种方法不仅提高了生产效率,还能适应不同的生产需求。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个超级复杂的游戏,这个游戏有很多不同的关卡,比如视觉关卡、生物关卡和天气关卡。每个关卡都有不同的规则和挑战。JEPA-Anything就像一个超级智能的游戏助手,它能帮你在每个关卡中找到最佳策略。它会把每个关卡的任务分解成小任务,然后通过专用的路径来解决这些任务,最终帮你赢得游戏!是不是很酷?

术语表

正交预测分解 (Orthogonal Predictive Factorization)

一种将潜在目标分解为多个互补因子的方法,旨在提高预测模型的通用性。

在JEPA-Anything中用于实现跨领域的预测模型。

潜在目标 (Latent Target)

模型需要预测的目标状态,通常是隐藏的或未来的状态。

在JEPA-Anything中通过正交预测分解进行处理。

共享预测设计 (Shared Predictive Design)

一种将多个因子重组为完整预测状态的设计,支持跨领域应用。

在JEPA-Anything中用于整合不同领域的预测能力。

生物干预因子 (Biological Intervention Factor)

在生物实验中用于验证预测模型的因子,支持科学发现。

在JEPA-Anything的实验中用于验证模型的有效性。

动态任务 (Dynamics Task)

涉及系统动态变化的任务,通常用于评估预测模型的性能。

在JEPA-Anything中用于测试模型的跨领域通用性。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在极端复杂的动态系统中提高JEPA-Anything的性能?
  • 2 在高维数据处理方面,如何优化计算资源的使用?
  • 3 如何在更多领域中应用JEPA-Anything的预测模型?

应用场景

近期应用

视觉预测

JEPA-Anything可用于提升视觉系统的预测精度,适用于自动驾驶和监控系统。

生物医学预测

可用于预测临床轨迹和生物反应,支持个性化医疗和药物开发。

远期愿景

跨领域智能系统

JEPA-Anything可发展为支持多领域智能决策的核心技术,推动人工智能的广泛应用。

原文摘要

World modeling enables intelligence to anticipate consequences, guide interventions, and learn from interaction. Yet predictive models remain domain-specific: can a common learning principle support world modeling across radically different systems? We introduce JEPA-Anything, a domain-agnostic framework based on orthogonal predictive factorization (OPF). Extending joint-embedding predictive architectures, OPF decomposes latent targets into complementary factors, learns them through dedicated pathways, and recombines them within a shared predictive design. We evaluate JEPA-Anything across seven domains: vision, biology, clinical trajectories, control, molecular dynamics, physical fields, and weather. Experiments span representation learning, intervention prediction, out-of-distribution generalization, and long-horizon dynamics, including 10 matched dynamics tasks, forecasting of over 1,000 clinical events, and 100-step molecular rollouts across four systems. Against matched JEPA baselines, JEPA-Anything improves reported metrics on all 10 dynamics tasks and reduces single-intervention prediction error on Interventional Pong by 34.8%. It achieves the lowest one-step and 100-step molecular errors among compared methods in all four systems. Beyond prediction, a factor-nominated biological intervention receives experimental support in cell co-cultures, patient-derived organoids, tumor fragments, and mice; latent orbital modes recover the Keplerian scaling exponent with a fitted slope of -1.4991. These results support a common factorized predictive principle across heterogeneous worlds, connecting world modeling with intervention and experimentally grounded scientific discovery. Code: https://github.com/Gen-Verse/JEPA-Anything

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