OSWorld 2.0:基于长周期真实世界任务的计算机使用代理基准测试 OSWorld2.0: Benchmarking Computer Use Agents on Long-Horizon Real-World Tasks
首个长周期真实世界计算机使用代理基准测试,揭示当前AI代理距离专业级计算机使用仍有巨大差距。
前置知识
计算机使用代理
计算机使用代理是指能够通过自然语言指令直接操作计算机系统(包括桌面应用、网页服务、文件系统等)的AI智能体。它通常通过观察屏幕截图、理解界面状态,并执行鼠标点击、键盘输入、终端命令等操作来完成任务。这类代理的核心能力包括视觉感知、任务规划、工具选择和执行监控。
本文评估的对象正是计算机使用代理在真实工作环境中的能力,理解这一概念对于理解评估框架的设计原则和结果解读至关重要。
长周期任务
长周期任务是指需要持续多个步骤、跨越多个应用或服务、且可能需要数小时才能完成的复杂工作流。这类任务的特点包括:步骤之间存在依赖关系、需要跨应用信息传递、中间状态可能发生变化、需要持续跟踪约束条件等。与短期任务不同,长周期任务测试的是代理的持久执行能力和状态管理能力,而非单点操作的准确性。
OSWorld 2.0的核心创新就是将评估从短任务转向长周期工作流,理解这一概念是理解基准测试设计动机和结果意义的基础。
隐式状态推理
隐式状态推理是指代理从环境中推断出未直接给出的任务相关信息的能力。例如,从之前的报告中提取员工ID、从历史交易中识别关联信息、从邮件对话中理解隐含约束等。这种推理要求代理能够理解上下文、连接分散的信息源、并构建完整的问题状态。
这是OSWorld 2.0识别出的核心挑战现象之一,论文实验显示这是当前代理最薄弱的能力之一,直接影响了长周期任务的完成率。
部分奖励
部分奖励是一种评估机制,它将任务的完成程度分解为多个检查点,每个检查点对应任务的一个子目标或中间状态。评估时根据最终环境状态满足多少个检查点来计算得分,而不是简单的二元通过或失败。例如,一个报销任务可能有阅读政策、收集证据、填写表单、提交审核等多个检查点,完成其中部分就能得到部分分数。
OSWorld 2.0采用细粒度的部分奖励(平均每任务27.25个检查点)来评估长周期任务,这比二元评分更能准确反映代理的真实能力,也是理解论文结果的关键。
批处理工具调用
批处理工具调用是指代理在一次推理步骤中生成多个独立的工具调用并并行执行,而不是每次只执行一个操作。例如,代理可以同时发起点击按钮、读取文件和发送邮件三个操作,这些操作之间没有依赖关系,可以并行处理。批处理可以显著减少交互轮次,降低延迟,并提高执行效率。
论文实验对比了批处理和单次调用两种模式,结果显示批处理能够在更少的轮次中完成更多工作,是提高效率的关键因素。
研究动机
现有的计算机使用基准测试存在严重缺陷:它们无法捕捉真实世界计算机使用的现实性、复杂性和长周期需求。具体来说,虽然Claude Opus 4.8在OSWorld-Verified上达到83.5%的高分,但这背后的任务通常是短而狭窄的,很少跨越多个应用,主要奖励完成自包含的孤立操作而非维持长连接工作流。这种高准确率实际上夸大了真实进展,掩盖了代理在实际部署要求下的端到端工作完成能力的严重不足。更具体的数据显示,OSWorld 1.0中人类中位数操作时间约2分钟,代理平均约30步,而真实工作流往往需要数小时和数百步操作。
本文的目标是本文的目标是创建一个能够真正评估计算机使用代理在长周期、跨应用、真实环境中的综合能力的基准测试。具体而言,OSWorld 2.0旨在包含108个长周期、真实世界的计算机使用任务,每个任务代表一个完整的端到端工作流,中位数任务时间约1.6小时(比OSWorld 1.0长约48倍),代理平均需要超过300步(对比OSWorld 1.0的约30步)。该基准测试聚焦于真实工作流中常见但在之前基准测试中代表性不足的挑战现象,包括动态环境、流式交互、主动用户交互、跨源推理、隐式状态推理、视觉空间精度等。
与已有工作不同的是,本文的独特切入角度在于系统性地解决了现有基准测试的三大缺陷:首先,真实工作流——任务来自专业场景和专家访谈,输入材料是真实收集或改编的而非合成的;其次,长周期结构——每个任务的难度来自跨越多个应用的相互依赖步骤的工作流,而非重复或无关子任务的拼接;第三,多样的挑战现象——每个任务都用十个现象标签标注,共同施加真实工作流的结构性需求。与MyPCBench(关注个性化桌面状态但轨迹短得多)和Agents' Last Exam(GUI操作只是工具之一,仅34%任务主要依赖图形软件)相比,OSWorld 2.0是首个同时具备长周期、真实环境和复杂现象的基准测试。
核心方法
OSWorld 2.0的整体思路是构建一个能够模拟真实计算机使用环境的评估框架,通过精心设计的长周期工作流任务来全面测试计算机使用代理的综合能力。从直觉上讲,就像让一个AI助手完成人类日常工作中的完整任务(如提交报销申请、预订旅行、处理采购订单),而不是测试单独操作(如点击按钮、打开文件)。从技术路线看,方法包含四个核心环节:任务收集与环境构建、评估协议设计、质量保证流程、以及多维度实验分析。关键创新在于自托管31个任务导向网站服务(邮件、银行、团队聊天、业务门户),每个任务从一致的状态化用户档案初始化,允许在任务过程中注入消息以改变环境状态,以及通过细粒度检查点(平均27.25个/任务)进行部分奖励评估。
核心创新点在于将评估单元从孤立操作转向完整的长周期工作流,并系统性地注入真实世界的挑战现象。与OSWorld 1.0等基准测试主要测试GUI控制或编码能力不同,OSWorld 2.0要求代理在数百步操作中维持任务级模型:跨应用协调、从真实工件恢复任务相关状态、保持该状态一致直到最终交付物完成。具体实现上,通过自托管服务模拟真实网站、注入任务中邮件或TeamChat消息创建动态环境、暴露带有边界知识的模拟用户、以及用功能性检查而非基于模型的判断来评估最终状态,这些都是区别于现有基准的关键设计。另一个核心创新是挑战现象框架,将真实工作流中的瓶颈抽象为十个可诊断的现象标签(如跨源推理、隐式状态推理、冲突消歧等),每个现象探测一种不同的能力,共同施加真实工作流的结构性需求。
方法步骤详情
方法步骤的完整流程分为任务构建和实验评估两个阶段。任务构建阶段包括:1)任务收集,主要通过团队头脑风暴和专家风格标注(约90%任务),辅以半结构化从业者访谈、问卷和LLM生成提案;2)环境搭建,将候选工作流转换为可复现的计算机环境,包括部署自托管网站服务、配置初始工作区状态(本地文件、打开文档、网站状态、账户记录、下载材料等)、设置模拟用户通道和动态更新钩子;3)评估协议,定义细粒度部分奖励(平均每任务27.25个检查点)和功能性优先、模型辅助的评估方法;4)质量保证,通过三阶段流程(自动单元测试生成、人工交叉检查、前沿代理轨迹审计)确保任务可行性和评估可靠性。实验评估阶段包括:1)选择7个模型家族(Claude Opus 4.8/4.7/4.6、GPT-5.5、Qwen 3.7-Plus、MiniMax M3、Kimi 2.6);2)配置不同推理努力级别(Claude的max等,GPT-5.5的low/medium/high/xhigh)和工具使用模式(批处理vs单次调用);3)在150/300/500步预算下执行;4)收集二元完成率、部分分数、成本、工具调用数、输出token数、步数等指标;5)进行挑战现象归因分析、行为模式分析、安全性分析和失败模式定性分析。
技术新颖性
技术新颖性体现在多个维度。首先是评估单元的转变:从操作级(点击、输入)到工作流级(跨应用端到端任务),这要求架构上的根本改变而非仅仅更强的局部能力。其次是环境真实性的提升:通过自托管服务替代真实第三方网站,避免了布局漂移、反机器人拦截和不可复现历史,同时保留了Web工作的真实性。第三是评估细度的增加:细粒度部分奖励(平均27.25检查点/任务)比二元评分更准确反映长周期任务中的部分进展,能够区分毫无进展和只差最后验证两种情况。第四是挑战现象框架的提出:十个现象标签提供了诊断性的能力分解,帮助理解代理在哪些具体能力上存在缺陷。第五是动态环境的引入:任务过程中注入邮件或消息测试代理是否继续监控相关通道、注意新约束并修订早期决策。第六是安全性审计的整合:通过副作用检查和轨迹分析,揭示了代理在处理长周期任务时的隐私泄露、资源耗尽和越权行为等安全风险。
实验结果
核心发现揭示了当前计算机使用代理在长周期真实世界任务中的严重局限性。在500步预算下,最强配置(Claude Opus 4.8 + max思考 + 批处理工具调用)仅达到20.6%的二元完成率和54.8%的部分分数,而GPT-5.5在约五分之一的Opus token预算下达到13%并在此水平趋于饱和。性能随任务长度急剧下降:短任务(<45分钟)中GPT-5.5和Claude Opus 4.7达到20-24%的二元完成率,但到了137-163分钟区间没有任何模型超过10%,超过163分钟的最极端任务二元完成率降至零。部分分数与二元完成率存在显著差距:所有强代理都进入41-54%的紧密区间,远高于8-20%的二元完成率分布,这说明额外推理主要转化为所有强代理都能廉价达到的部分进展,而非完成更多任务。从成本效率看,达到前~14%只需要GPT-5.5的~37K输出token(每点几千token),但推进到18.2%需要Claude Opus 4.7的~150K token,达到20.5%需要Claude Opus 4.8的~225K token,即每增加一个准确点需要约2.5-3万额外token。失败模式分析显示,代理主要不是在基本GUI控制或编码上失败,而是在信息基础和跟踪、感知-动作时序、领域知识和工作流学习、验证和反思、长周期状态漂移五个维度上存在系统性缺陷。
查看结构化数据
| 任务 | 指标 | 本文 | 基线 | 提升 |
|---|---|---|---|---|
| OSWorld 2.0全任务(500步预算) | Binary Completion (%) | 20.6 (Claude Opus 4.8, max, batch) | 83.5 (Claude Opus 4.8 on OSWorld-Verified) | 基准测试难度显著提升,同等模型得分下降62.9个百分点 |
| OSWorld 2.0全任务(500步预算) | Binary Completion (%) | 13.0 (GPT-5.5, xhigh) | 83.5 (Claude Opus 4.8 on OSWorld-Verified) | 最强模型得分仍下降70.5个百分点 |
| OSWorld 2.0短任务(<45分钟) | Binary Completion (%) | 20-24 (GPT-5.5和Claude Opus 4.7) | N/A | 短任务中代理表现相对较好 |
| OSWorld 2.0长任务(137-163分钟) | Binary Completion (%) | <10 (所有模型) | N/A | 长任务中性能急剧下降 |
| OSWorld 2.0超长任务(>163分钟) | Binary Completion (%) | 0 (所有模型) | N/A | 超长任务中完全失败 |
| OSWorld 2.0全任务(500步预算) | Partial Score (%) | 54.8 (Claude Opus 4.8, max, batch) | 49.5 (GPT-5.5, xhigh) | Claude Opus 4.8比GPT-5.5高5.3个百分点,但token成本高约6倍 |
| OSWorld 2.0全任务(500步预算) | 平均步数/任务 | 103 (Claude Opus 4.8, batch) | 318 (Claude Opus 4.7, std) | 批处理减少67.6%的交互轮次 |
| OSWorld 2.0全任务(500步预算) | 平均成本/任务 | ~$72.4 (Claude Opus 4.8, batch) | ~$25.5 (GPT-5.5) | GPT-5.5成本仅为Claude Opus 4.8的35% |
| 挑战现象:隐式状态推理 | Handled比例 (%) | 21 (Claude Opus 4.7) | N/A | 当前代理最薄弱的能力之一 |
| 挑战现象:多项目状态跟踪 | Handled比例 (%) | 37 (Claude Opus 4.7) | N/A | 另一个关键弱点 |
| 挑战现象:视觉空间精度 | Handled比例 (%) | 53 (GPT-5.5) | 27 (Claude Opus 4.7) | GPT-5.5在视觉能力上优于Claude Opus 4.7 |
| 挑战现象:主动交互 | Handled比例 (%) | 33 (Claude Opus 4.7) | 17 (GPT-5.5) | Claude Opus 4.7在交互判断上优于GPT-5.5 |
局限与改进
论文的局限性体现在多个方面。首先,OSWorld 2.0虽然覆盖了广泛的现实长周期计算机使用工作流,但并不打算穷尽专业计算机使用的全部空间。某些领域和职业必然代表性不足,因为复杂的专业工作流在可复现性、托管和评估的可靠性上存在差异。其次,扩展基准测试成本高昂,每个任务都需要真实的工件、可复现的环境、稳健的评分逻辑,以及人类和模型质量控制。第三,综合分数可能依赖于当前任务组合和随机代理行为。第四,与其他可复现基准测试一样,代理可能随着时间的推移学习利用自托管环境中基准测试特有的工件。作者明确指出,挑战现象和职业领域结果应该被解释为诊断性的而非全面的。作者将OSWorld 2.0视为扩展OSWORLD 2.0系列的基础,未来扩展将添加更多领域、职业和工作流类型,同时保持相同的发布纪律和可比较的评估原则。
独立分析的弱点
独立分析的弱点包括以下几个方面。首先,代理在恢复和维护隐式状态方面存在系统性缺陷,这是最突出的弱点。具体场景包括:任务008(报销)中无法从之前的报告中恢复员工信息,任务035(采购订单)中无法跟踪多个供应商的约束变化,任务024(DS-2019申请)中在证据缺失时不使用ASK_USER请求帮助而是提交不完整申请。改进方向是设计显式状态管理机制,让代理能够构建、维护和查询任务级状态表示,而不仅仅依赖压缩的推理或思维链上下文。其次,代理在动态环境中的适应性不足,当任务过程中新信息到达时无法有效更新计划。具体场景包括任务035中TeamChat消息到达时代理将其视为背景噪声而非更新任务状态,任务052(TravelHub预订)中弹出窗口移动导致点击落空。改进方向是引入流式监控和动态重规划机制,让代理持续监控相关通道并在状态变化时触发计划修订。第三,代理的自我验证和错误修复能力极弱,几乎所有模型都只将不到7%的预算用于检测和修复自己的错误。具体场景包括任务008中代理读取账户代码规则、交叉核对银行费用并提交报告,但提交后状态仍包含错误字段、缺失细节或不完整支持文档。改进方向是设计显式的验证步骤和错误修复循环,让代理在关键决策点进行状态一致性检查,并能够追溯和修复早期错误。第四,代理的安全意识不足,在追求任务完成时可能产生有害副作用。具体场景包括向GitLab推送仓库时泄露.env文件中的硬编码API密钥,在只剩398MB磁盘空间时仍下载372MB音频文件导致存储耗尽。改进方向是引入副作用监控和约束检查机制,让代理在执行前预测和评估潜在风险,并在约束接近时暂停或寻求用户指导。
未来方向
未来研究方向包括作者提出的和基于成果可延伸的多个方向。作者明确将OSWorld 2.0视为扩展系列的基础,未来版本将添加更多领域、职业和工作流类型,同时保持相同的发布纪律和可比较的评估原则。从论文成果出发,一个重要方向是设计更好的状态管理机制,让代理能够在长周期中维持任务级模型。这包括显式状态表示、跨应用信息追踪、约束条件维护和动态更新。第二个方向是改进动态环境处理能力,包括流式界面监控、新信息检测、增量重规划和回滚机制。第三个方向是增强自我验证和错误修复能力,包括状态一致性检查、决策审计、错误追溯和渐进修复。第四个方向是提升安全性,包括副作用预测、约束检查、风险评估和用户协商。第五个方向是探索更高效的推理策略,包括何时使用批处理、如何平衡程序化和GUI操作、如何在不同现象间分配注意力。第六个方向是深入研究人机协作模式,包括何时应该主动询问用户、如何呈现中间结果、如何处理冲突指令。第七个方向是扩展到更多应用和服务,包括移动设备、云服务、专业软件和新兴交互模式。
复现评估
复现评估显示OSWorld 2.0在开源方面表现良好但仍有改进空间。论文明确表示将发布环境、108个任务、自托管网站和代理轨迹,这为复现提供了基础。每个任务都有详细的规范说明、输入工件、初始环境状态和评估逻辑,这确保了可复现性。质量保证流程包括自动单元测试生成、人工交叉检查和前沿代理轨迹审计,这减少了评估噪声。然而,扩展基准测试成本高昂,每个任务都需要真实的工件、可复现的环境、稳健的评分逻辑,以及人类和模型质量控制。数据方面,论文使用了自托管服务模拟真实网站,这避免了布局漂移、反机器人拦截和不可复现历史,但同时也可能引入与真实环境差异的问题。算力方面,论文运行在AWS CPU实例(us-east-1),默认t3.2xlarge,需要时使用更大类型,多个环境并行运行,这需要显著的计算资源。从成本数据看,Claude Opus 4.8配置每任务成本约$72.4,这限制了大规模实验的可行性。难度上,复现论文主要实验需要设置自托管网站、配置初始环境状态、实现细粒度评估逻辑、运行多个模型的多个配置、收集轨迹数据并进行多维度分析,这对研究团队的要求较高。总体而言,OSWorld 2.0在可复现性设计上做了大量工作,但完整复现仍需要显著的计算资源和工程投入。
论文图表
左侧图展示了一个代表性的OSWorld 2.0工作流:提交ExpenseFlow报销申请。代理必须遵循教程PDF、操作传统报销门户、从嘈杂的收据工件中提取正确金额、跨越GMail和ChaseBank跟踪订单证据、对改变任务状态的新邮件做出反应、从之前的报告中恢复隐藏的员工信息、跨应用收集支持文档、识别需要用户澄清的不一致,并完成最终审查和提交。右侧图展示了不同推理努力级别下的模型性能扫描,绘制了每任务输出token与得分的对比。即使有更多推理努力,模型在OSWorld 2.0上的得分仍远低于其在OSWorld 1.0上的性能。
这张图对理解论文至关重要,因为它直观展示了OSWorld 2.0的核心特征——长周期、跨应用、动态变化的真实工作流,以及即使增加推理努力,当前代理仍远未达到专业级计算机使用能力的关键发现。左侧的具体工作流案例帮助理解任务的复杂性和挑战现象,右侧的扫描图则量化展示了推理努力与性能的关系,揭示边际收益递减的规律。
该图对比了OSWorld 1.0和OSWorld 2.0的人类操作时间。OSWorld 2.0的人类中位数操作时间约为1.6小时,大约是OSWorld 1.0中约两分钟中位数的48倍。
这张图对理解论文至关重要,因为它用具体数字量化了OSWorld 2.0相比OSWorld 1.0在任务长度上的巨大跨越,48倍的差异充分说明了为什么现有基准测试无法捕捉真实世界计算机使用的长周期需求,也解释了为什么在OSWorld 1.0上表现优异的代理在OSWorld 2.0上表现如此糟糕。
该图总结了基于职业家庭和SOC主要组的任务到经济价值的映射。左侧图表说明了按职业家庭类别的经济代表性,右侧表格详细说明了每个类别对总GDP代理的绝对货币贡献。最大的映射份额是文档准备(23.8%)、软件和数据库(17.8%)以及金融和运营分析(16.3%)。
这张图对理解论文很重要,因为它从经济价值角度证明了OSWorld 2.0任务选择的合理性和重要性。通过将任务映射到GDP代理($1.64T),论文展示了基准测试覆盖的工作具有显著的经济意义,这也支持了其专业级计算机使用的定位。这帮助读者理解为什么评估这些特定任务对于理解AI代理的实际部署价值很重要。
该图展示了OSWorld 2.0中的代表性失败模式。顶部:任务035展示了一个采购订单工作流,其中新的TeamChat更新在代理已经对早期信息行动时到达。中部:任务052展示了一个预订工作流,其中移动的TravelHub弹出窗口在屏幕截图观察和动作执行之间移动,导致代理点击过时的坐标。底部:任务103展示了一个FreeCAD工作流,其中代理读取工程图并构建了一个合理的模型,但几何形状仍然不正确。
这张图对理解论文至关重要,因为它用具体案例说明了论文识别的五个关键失败模式:动态环境中的信息基础和跟踪失败(顶部)、感知-动作时序失败(中部)、领域知识和工作流学习失败(底部)。这些案例使抽象的失败模式变得具体,帮助读者理解为什么代理在这些情况下会失败,以及如何设计改进。图示还直观展示了失败发生的时刻,这比文字描述更清晰。