2025 年，隨著李飛飛等學(xué)者將 “空間智能”（Spatial Intelligence）推向聚光燈下，這一領(lǐng)域迅速成為了大模型競逐的新高地。通用大模型和各類專家模型紛紛在諸多室內(nèi)空間推理基準(zhǔn)上刷新 SOTA，似乎 AI 在訓(xùn)練中已經(jīng)更好地讀懂了三維空間。

然而，這背后存在著隱憂：由于帶有準(zhǔn)確 3D 標(biāo)注數(shù)據(jù)的稀缺，模型訓(xùn)練所用數(shù)據(jù)（如 ScanNet++、ARKitScenes）往往與測試基準(zhǔn)高度同源。這種數(shù)據(jù)的 “近親繁殖” 讓我們不得不擔(dān)憂：近期模型分?jǐn)?shù)的飆升，究竟是真正習(xí)得了空間幾何推理能力，還是僅僅因?yàn)?“看多了” 類似的室內(nèi)數(shù)據(jù)分布，從而學(xué)會了 “背答案”？

為了回答這個問題，中國科學(xué)院大學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)與感知實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合微軟亞洲研究院以及蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)共同發(fā)布了全新空間智能基準(zhǔn)OSI-Bench，從數(shù)據(jù)源頭出發(fā)，基于自采開放世界中帶有準(zhǔn)確 3D 標(biāo)注的視頻數(shù)據(jù)，提供了對空間智能真正診斷的能力。由此出發(fā)，該工作重新審視了當(dāng)前大模型的空間能力是否得到了發(fā)展。真正的空間智能鴻溝，或許無法在現(xiàn)有數(shù)據(jù)范式下僅靠簡單的微調(diào)來填平。

• 論文標(biāo)題：From Indoor to Open World: Revealing the Spatial Reasoning Gap in MLLMs
• 作者：Mingrui Wu, Zhaozhi Wang, Fangjinhua Wang, Jiaolong Yang, Marc Pollefeys, Tong Zhang
• 論文地址：https://arxiv.org/abs/2512.19683
• 項(xiàng)目主頁：https://mingrui-wu.github.io/osi-bench

室內(nèi)場景的局限

近年來，空間智能的研究大多聚焦于室內(nèi)場景。這很大程度上受限于源數(shù)據(jù)集的匱乏 —— 少數(shù)可用的室外數(shù)據(jù)集往往基于自動駕駛視角，與第一人稱的行人視角存在本質(zhì)差異。

這種對室內(nèi)數(shù)據(jù)的過度依賴，不僅導(dǎo)致了訓(xùn)練集與測試集的高度同源，更因室內(nèi)場景過強(qiáng)的語義先驗(yàn)難以公平評估模型的空間感知和推理能力。

當(dāng)我們在室內(nèi)場景提問時（例如：“浴缸和馬桶之間相距多遠(yuǎn)？”），模型往往能基于 “典型浴室布局” 的先驗(yàn)知識做出合理推測。即便關(guān)閉視覺輸入，模型也能僅從語言信息 “盲猜” 對部分此類問題。

OSI-Bench選擇的室外開放世界的一個核心優(yōu)勢在于其復(fù)雜性與隨機(jī)性。在這種環(huán)境下，語義先驗(yàn)變得微弱。面對 “告示牌和遮陽篷之間的距離是多遠(yuǎn)” 這樣的問題，模型無法再僅憑語義關(guān)聯(lián)獲得正確答案，被迫回歸到真正的視覺空間推理上來。這種對先驗(yàn)知識與視覺空間智能的解耦，使得OSI-Bench可以評估模型的真實(shí)空間能力。

從數(shù)據(jù)到問答

OSI-Bench摒棄了從現(xiàn)有數(shù)據(jù)集二次提取的路徑，完全基于由多傳感器平臺（雙目相機(jī)、LiDAR、IMU/GPS）采集的原始視頻流。這些數(shù)據(jù)自帶精確的 3D 信息，覆蓋了公園、步行街、古建筑、校園等豐富多樣的開放世界場景。

我們的 Human-in-the-loop 流程從 20 小時的視頻素材中生成約 9000 條高質(zhì)量問答，涵蓋 9 種任務(wù)。為了系統(tǒng)性評估模型能力，我們將這些任務(wù)劃分為空間智能的三個層級：

1.相對關(guān)系：針對空間位置的定性判斷

2.靜態(tài)尺度：針對靜態(tài)空間物理量的定量估算

3.動態(tài)尺度：引入時間維度的動態(tài)物理量估計(jì)

評測結(jié)果：我們離空間智能還有多遙遠(yuǎn)？

在OSI-Bench上的評測結(jié)果表明，當(dāng)下的開源與閉源 SOTA 多模態(tài)大語言模型普遍在這些任務(wù)上失敗了。

盡管 Gemini-2.5-Pro 在一眾模型中取得了相對顯著的優(yōu)勢，但整體表現(xiàn)仍遠(yuǎn)低于人類水平。然而，比低分更令人擔(dān)憂的是，我們目前看到的所謂 “空間智能提升”，可能只是一場虛假的繁榮。

我們?yōu)榇搜芯苛嗽?2025 年發(fā)布新版本并報(bào)告在 VSI-Bench（室內(nèi)基準(zhǔn)）上取得巨大提升的兩個模型家族：Qwen-VL 與 InternVL 系列。

這兩個系列在加入更多空間數(shù)據(jù)訓(xùn)練后，其同尺寸新舊版本在 VSI-Bench 上的得分顯著上升了約24.1 分，性能幾乎翻倍。然而，這種驚人的增長并未出現(xiàn)在同樣考察空間推理的OSI-Bench上。

另外，結(jié)果顯示，在絕對距離任務(wù)上，更新后的各尺寸模型在 VSI-Bench 上一致漲點(diǎn)，卻在OSI-Bench上一致退步。由于兩個基準(zhǔn)在這一任務(wù)上采用的提問模版完全相同（僅場景不同），這提供了直接的證據(jù)：模型在室內(nèi)基準(zhǔn)上的分?jǐn)?shù)提升，本質(zhì)上是對特定場景分布的過擬合，而非真正習(xí)得了可泛化的空間智能。

我們正在經(jīng)歷的這場 “空間智能刷點(diǎn)狂潮”，或許只是空中樓閣。

語言先驗(yàn)：模型的捷徑

當(dāng)面對空間任務(wù)時，相比于費(fèi)力地進(jìn)行視覺幾何推理，模型更傾向于走 “捷徑”—— 利用語言先驗(yàn)知識，基于平均值進(jìn)行猜測。

為了量化這一現(xiàn)象，我們設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)。

盲測實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，模型在有 / 無視覺輸入的情況下的得分差距極小，視覺輸入并沒有被有效地在推理中使用。

我們構(gòu)建了一組包含 “正常場景” 與 “反常場景”（物體尺寸被特意調(diào)整至違背常理）的合成數(shù)據(jù)。人類在面對反常場景時，空間判斷力并未受太大影響；而模型在語言先驗(yàn)失效、常理不再適用的情況下，性能出現(xiàn)了斷崖式下跌。

總結(jié)與展望

OSI-Bench暴露了現(xiàn)有大模型在空間智能層面與實(shí)際應(yīng)用需求之間的巨大鴻溝，更讓我們對當(dāng)前模型是否真正具備可泛化的空間能力提出了質(zhì)疑。

我們呼喚一種全新的空間智能范式，相較于 data-driven 的分布擬合，我們需要真正賦予模型在空間中感知、在空間中思考的工具與能力。

OSI-Bench的基準(zhǔn)與評測代碼已全部開源。未來，我們將持續(xù)開源更多帶有高精度 3D 信息的開放世界視頻數(shù)據(jù)，推動空間智能從室內(nèi)場景走向復(fù)雜的開放世界。