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模倣学習arXiv:2505.09561

過去トークン予測による長文脈拡散ポリシーの学習

Learning Long-Context Diffusion Policies via Past-Token Prediction

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拡散ポリシーに過去の行動トークンを予測する補助タスクを導入し、長い文脈の履歴情報を保持しつつメモリと計算コストを抑えて学習する手法を提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 長い観測・行動系列を扱うロボットタスク向けの long-context diffusion policy 学習手法 - 過去の action token を予測する補助タスク Past-Token Prediction (PTP) を導入 - 短い context で visual encoder を事前学習し、cached long-context embeddings で policy head を fine-tune する multistage training - 推論時に PTP を self-verification 機構として使う拡張も提案

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来は context を truncate して履歴情報を捨てることでメモリ・計算・spurious correlations 問題を回避していた - 本手法は履歴情報を明示的に保持するよう正則化する点が異なる - imitation learning の copycat problem を再検討し、最近の diffusion policy では過去行動への過依存ではなく過去と未来の行動依存の欠如という逆の課題を指摘 - 結果として long-context diffusion policy の性能を 3x 向上、学習を 10x 以上高速化

3. 技術・手法の肝は?

- PTP: 未来の action token と並べて過去の action token も予測させる補助タスクで、policy head の時間モデリングを正則化 - この正則化は visual representation への依存をあまり増やさない - multistage training: 短い context で visual encoder を事前学習し、cached long-context embeddings を用いて policy head を fine-tune し、メモリ・計算負荷を削減 - test time では PTP を self-verification に拡張し、過去行動と整合する候補をスコアリング・選択

4. どうやって有効だと検証した?

- 4 つの real-world タスクと 6 つの simulated タスクで実験 - long-context diffusion policy の性能が 3x 向上 - policy training が 10x 以上高速化 - 詳細なベースラインや指標は要旨からは不明

5. 議論はある?

- copycat problem との関係や、diffusion policy における過去・未来行動依存の欠如という課題設定を議論 - PTP が visual representation より policy head の temporal modeling を改善する点を観察 - 長文脈のメモリ・計算コストに対する multistage training の有効性を示唆 - 限界や失敗事例の詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- imitation learning における copycat problem に関する研究 - diffusion policy の代表的手法 - long-context / memory を扱うロボット政策学習(context truncation を用いる手法) - auxiliary task や self-verification を用いた政策学習の関連研究 - 具体的な論文名は要旨からは不明

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Marcel Torne, Andy Tang, Yuejiang Liu, Chelsea Finn

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Reasoning over long sequences of observations and actions is essential for many robotic tasks. Yet, learning effective long-context policies from demonstrations remains challenging. As context length increases, training becomes increasingly expensive due to rising memory demands, and policy performance often degrades as a result of spurious correlations. Recent methods typically sidestep these issues by truncating context length, discarding historical information that may be critical for subsequent decisions. In this paper, we propose an alternative approach that explicitly regularizes the retention of past information. We first revisit the copycat problem in imitation learning and identify an opposite challenge in recent diffusion policies: rather than over-relying on prior actions, they often fail to capture essential dependencies between past and future actions. To address this, we introduce Past-Token Prediction (PTP), an auxiliary task in which the policy learns to predict past action tokens alongside future ones. This regularization significantly improves temporal modeling in the policy head, with minimal reliance on visual representations. Building on this observation, we further introduce a multistage training strategy: pre-train the visual encoder with short contexts, and fine-tune the policy head using cached long-context embeddings. This strategy preserves the benefits of PTP while greatly reducing memory and computational overhead. Finally, we extend PTP into a self-verification mechanism at test time, enabling the policy to score and select candidates consistent with past actions during inference. Experiments across four real-world and six simulated tasks demonstrate that our proposed method improves the performance of long-context diffusion policies by 3x and accelerates policy training by more than 10x.

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