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前沿 Recent ICML 2026 · 2026 arXiv:2605.14747 ↗

Video2GUI: Synthesizing Large-Scale Interaction Trajectories for Generalized GUI Agent PretrainingVideo2GUI:从海量网络视频合成大规模交互轨迹,用于通用GUI智能体预训练

从5亿条视频元数据筛选标注1200万条GUI轨迹,预训练显著提升智能体泛化。

作者:Weimin Xiong, Shuhao Gu, Bowen Ye, Zihao Yue, Lei Li, Feifan Song, Sujian Li, Hao Tian
机构:Peking University / Xiaomi LLM-Core / HKU / Renmin University of China
发布:ICML 2026
时间:2026-05-14
GUI智能体数据合成视觉-语言基础轨迹标注预训练评测基准
原文摘要 · English Abstract

Recent advances in multimodal large language models have driven growing interest in graphical user interface (GUI) agents, yet their generalization remains constrained by the scarcity of large-scale training data spanning diverse real-world applications. Existing datasets rely heavily on costly manual annotations and are typically confined to narrow domains. To address this challenge, we propose Video2GUI, a fully automated framework that extracts grounded GUI interaction trajectories directly from unlabeled Internet videos. Video2GUI employs a coarse-to-fine filtering strategy to identify high-quality GUI tutorial videos and convert them into structured agent trajectories. Applying this pipeline to 500 million video metadata entries, we construct WildGUI, a large-scale dataset containing 12 million interaction trajectories spanning over 1,500 applications and websites. Pre-training Qwen2.5-VL and Mimo-VL on WildGUI yields consistent improvements of 5–20% across GUI grounding, offline agent, and online agent benchmarks.

概要

GUI智能体训练长期受限于轨迹数据稀缺:人工标注成本高、模拟环境覆盖窄。本文提出Video2GUI,一个全自动流水线,直接从未标注的YouTube教程视频中筛选高质量内容并提取带精确坐标的GUI交互轨迹。流水线包含粗到细的视频过滤、基于VLM的轨迹抽取、动作空间坐标定位三个阶段。作者据此构建WildGUI数据集(5亿条视频元数据筛出1270万条轨迹、1500+应用),用它对Qwen2.5-VL、Mimo-VL做持续预训练,在GUI定位、离线与在线智能体评测上均取得5%~20%的稳定提升。

训练通用GUI智能体需要覆盖多平台、多应用的大规模交互轨迹,但现有数据集多依赖人工标注或受限模拟环境,规模有限、领域狭窄,难以支撑跨应用泛化。此前TongUI、VideoAgentTrek等尝试从网络视频挖掘GUI操作,但依赖前景-背景检测或逆动力学等低层视觉线索做短程推断,局限于单一平台,关键词检索也限制了覆盖面,难以做到互联网规模的自动化与跨平台统一。

关键贡献

  • 提出Video2GUI,一个全自动、可规模化的框架,能从海量未标注网络视频中抽取高质量GUI交互轨迹。
  • 构建WildGUI数据集,包含1270万条交互轨迹、1.245亿张截图,覆盖1500多个真实应用与网站,是目前最大的开源GUI预训练数据集。
  • 设计粗到细的视频过滤策略,结合元信息分类与内容质量打分模型,在保证质量的同时把候选视频从5亿降到416万。
  • 提出三段式GUI定位、动作预测、轨迹建模联合预训练目标,并通过消融实验验证各目标对不同能力的独立贡献。
  • 在Qwen2.5-VL与Mimo-VL两种模型架构上验证,预训练后在GUI定位、离线智能体(AndroidControl、CAGUI)和在线智能体(OSWorld、AndroidWorld)评测上均取得一致提升,证明方法的通用性与可扩展性。

方法详解(完整做法)

总体思路

Video2GUI 的目标是把互联网上未标注的教程视频,全自动转换成可直接用于训练的「指令-轨迹」对。整条流水线分三步:先用粗到细的过滤策略从5亿条视频元数据里筛出高质量GUI教程视频;再用视觉语言模型对筛出的视频做滑窗式轨迹抽取,得到任务指令、动作时间戳与低层描述;最后针对每个动作时间戳,从原始高分辨率视频里取多帧做空间定位,把动作精确映射到屏幕坐标。三阶段产出构成WildGUI数据集,再用三个互补的预训练目标联合训练GUI智能体。

粗到细视频过滤

直接处理数亿条原始视频的存储和算力成本过高,因此先用视频标题、描述、关键词等元信息做低成本粗筛:用DeepSeek-V3标注1万条样本的相关性标签,微调一个带分类头的轻量Qwen2.5-7B做规模化推理,把候选视频从5亿降到约2000万。粗筛无法判断视频内容本身的教学质量(例如软件宣传片、录制质量差),因此第二步引入全模态内容打分模型:用Gemini 3 Pro对20万小时抽样视频按主题相关性、讲解清晰度、录屏质量三个维度打分,再微调轻量的Qwen2.5-Omni做规模化打分,最终从2000万降到416万条视频,约30万小时高质量内容。

轨迹抽取

给定一段视频 VV,目标是抽取一组指令-轨迹对:

D(V)={(u(k),e(k))}k=1N\mathcal{D}(V) = \{ (u^{(k)}, e^{(k)}) \}_{k=1}^N

直接用Gemini-3-Pro作为标注模型。由于长视频超出模型上下文窗口,采用带历史记忆的滑动窗口策略:每次输入不超过4分钟的片段,处理第 jj 段时同时把前面所有片段已抽取的结果 D(S1:j−1)\mathcal{D}(S_{1:j-1}) 作为文本上下文喂入,使模型能跨片段边界识别任务、依赖此前的操作历史。这与TongUI的前景-背景检测、VideoAgentTrek的逆动力学等只依赖低层视觉线索、只做短程推断的方法不同,VLM驱动的方式能做长程推理,捕捉动作背后的真实意图。

动作空间定位

视频在长上下文处理前会被压缩,分辨率不足以支撑像素级定位,因此单独设计一个高分辨率定位阶段。对每个抽取到的动作时间戳 tt,从原始视频取一个三帧组 Ot={ot−0.5s,ot,ot+0.5s}O_t = \{o_{t-0.5s}, o_t, o_{t+0.5s}\}(时间偏移0.5秒大致对应单次GUI操作的平均耗时),让Gemini-3-Pro依据低层指令逐帧判断能否定位、并预测具体的边界框或坐标:

bt=gϕ(ot−0.5s,ot,ot+0.5s,τt)b_t = g_\phi(o_{t-0.5s}, o_t, o_{t+0.5s}, \tau_t)

三帧中选第一个成功产出有效定位结果的帧作为最终输出。这种多帧候选机制是为了应对GUI交互高频切换导致的画面突变——单一帧可能恰好处于状态切换的模糊过渡点,而三帧候选大幅提高了定位命中率(人工抽检200个动作,95%以上定位准确)。

三段式预训练目标

预训练阶段设计三个互补任务并联合优化:(i) GUI定位——根据描述预测目标UI元素的坐标或边界框;(ii) GUI动作预测——给定单张截图 oto_t 与任务级指令 uu,预测下一步动作;(iii) GUI轨迹建模——按时间顺序对多轮截图与交互历史自回归地预测动作序列,损失只算在文本token上。总的预训练目标为三者之和:

Lpretrain=Lground+Laction+Ltraj\mathcal{L}_{\text{pretrain}} = \mathcal{L}_{\text{ground}} + \mathcal{L}_{\text{action}} + \mathcal{L}_{\text{traj}}

三个目标分别对应不同能力:定位损失负责精确的空间锚定,动作损失负责单步决策,轨迹损失负责多轮上下文中的目标状态追踪——消融实验显示去掉轨迹损失会让静态指标基本不变但在线长程任务AndroidWorld大幅下降,说明三者并非冗余,而是分工明确、缺一不可。

两阶段智能体训练

第一阶段在WildGUI上做约2000亿token的持续预训练,赋予模型广泛的跨应用GUI知识;第二阶段在精选的开源数据上做3个epoch(约150亿token)的后训练,用更干净精确的人工监督信号收敛策略、提升特定下游任务表现。两阶段缺一不可:去掉第二阶段会导致所有指标灾难性下降(AndroidWorld仅6.0%),说明大规模离线预训练提供的是「广而不精」的基础能力,仍需高质量后训练做对齐。

小结

Video2GUI 的关键不是某个单一模型,而是一条把「粗筛-精标-定位」层层解耦、让廉价模型做粗筛、昂贵VLM只用在必要环节的规模化流水线设计,使得从互联网视频中挖掘千万级、跨平台、带精确坐标的GUI轨迹成为可能。

实验与关键数据

评测覆盖GUI定位(ScreenSpot-Pro、OSWorld-G)、离线智能体(AndroidControl、CAGUI)、在线智能体(OSWorld、AndroidWorld),基座为Qwen2.5-VL-7B与Mimo-VL-7B。经WildGUI预训练后几乎所有基准一致提升,消融证实三个预训练目标各司其职。

关键数据

OSWorld-G 均分(Mimo-VL-7B)
67.6
vs Qwen3-VL-32B 60.6(+7.0)
ScreenSpot-Pro 均分(Mimo-VL-7B)
56.9
vs Qwen3-VL-32B 54.9(+2.0)
CAGUI 步骤成功率(Mimo-VL-7B)
71.0%
vs 预训练前基座 63.4%(+7.6)
AndroidControl-High 步骤成功率(Mimo-VL-7B)
71.4%
vs 预训练前基座 65.6%(+5.8)
AndroidWorld 成功率(Stage1+Stage2)
31.9%
vs 去掉轨迹损失 24.1%(+7.8)
视频过滤后人工评分(1-5分)
4.45
vs 仅元信息粗筛后 2.12(+2.33)

影响与局限

Video2GUI把GUI智能体的数据获取从「人工标注/受限模拟环境」转向「互联网视频规模化自动挖掘」,是继TongUI、VideoAgentTrek等视频转轨迹工作后向更大规模、更细粒度定位迈进的一步。开源发布的WildGUI为后续GUI基础模型的持续预训练提供了数量级更大的语料,也为「先离线预训练再在线强化学习」的两阶段范式提供了实证支持。

局限与不足

该流水线的标注质量高度依赖闭源模型(DeepSeek-V3、Gemini 3 Pro/Gemini-3-Pro)的判断能力和API成本,可复现性和长期可持续性受制于第三方模型的可用性与定价,论文未给出完整的成本核算之外的独立开源标注方案。轨迹抽取与空间定位均基于视频压缩后的画面推断,虽然通过多帧候选和人工抽检(200个样本、95%+准确率)验证了局部可靠性,但抽检规模较小,未在全量数据上做系统性质量审计,标注噪声的整体分布仍不明确。数据来源集中于YouTube教程视频,天然偏向「有讲解意愿、常见热门应用」的场景,对小众应用、企业内部软件、非教学类真实使用场景的覆盖可能不足。此外,WildGUI本质上是离线的、非交互式的人类示范轨迹,模型学到的是「模仿观察到的操作序列」,而不是在真实环境中试错纠错,这也是论文强调后续仍需结合在线强化学习的原因。