MuJoCo与NumPy 2.0兼容性问题解析

在MuJoCo物理引擎的Python绑定中，近期发现了一个与NumPy 2.0版本相关的兼容性问题。这个问题主要影响MuJoCo 3.1.3及更早版本，当与NumPy 2.0配合使用时，会导致MjvCamera对象的lookat数组出现异常行为。

问题现象

当用户在NumPy 2.0环境下使用MuJoCo 3.1.3或更早版本时，修改MjvCamera对象的lookat数组中的单个元素会导致整个数组的所有元素都被修改为相同的值。例如：

cam = mj.MjvCamera()
cam.lookat[0] = 1  # 本应只修改第一个元素
# 实际结果：整个数组变为[1., 1., 1.]

通过检查数组接口可以发现，问题源于数组的strides属性被错误地设置为0，这表明内存布局存在异常。

根本原因分析

经过深入调查，发现这个问题的根源在于PyBind11版本与NumPy 2.0的兼容性：

1. MuJoCo 3.1.3及更早版本使用的是PyBind11 2.11.1，这个版本尚未支持NumPy 2.0
2. NumPy 2.0在2024年6月发布，包含了许多重大变更，包括对数组描述符结构的修改
3. PyBind11 2.12.0开始正式支持NumPy 2.0，而MuJoCo从3.1.4版本开始升级到了这个PyBind11版本

解决方案

对于遇到此问题的用户，有以下几种解决方案：

1. 升级MuJoCo版本：MuJoCo 3.1.4及以上版本已经解决了这个问题，因为它们使用了支持NumPy 2.0的PyBind11 2.12.0

2. 降级NumPy版本：如果必须使用MuJoCo 3.1.3或更早版本，可以将NumPy降级到1.x系列

3. 等待官方更新：MuJoCo团队可能会在未来版本中进一步完善对NumPy 2.0的支持

技术细节

这个问题特别值得关注，因为它展示了底层绑定库与新版本NumPy交互时可能出现的问题。在PyBind11 2.11.1中，当处理NumPy数组时：

• 数组描述符结构未能正确处理NumPy 2.0的变化
• 导致数组的内存布局信息（特别是strides）被错误设置
• 最终表现为对数组元素的修改行为异常

MuJoCo 3.1.4通过升级PyBind11解决了这个问题，确保了与NumPy 2.0的兼容性。

最佳实践建议

对于依赖MuJoCo进行物理仿真的开发者，建议：

1. 保持MuJoCo和其依赖项（特别是NumPy）的版本同步更新
2. 在项目初始化时明确指定依赖版本，避免自动升级导致兼容性问题
3. 在升级NumPy主要版本前，先进行充分的兼容性测试
4. 关注MuJoCo官方发布说明，了解最新的兼容性信息

这个问题也提醒我们，在科学计算生态系统中，核心库的重大版本更新可能会引发连锁反应，需要开发者保持警惕并及时调整依赖关系。