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自動運転arXiv:2506.09800

自己認識型拡張による強化学習ベースの洗練:エンドツーエンド自動運転のための新手法

Reinforced Refinement with Self-Aware Expansion for End-to-End Autonomous Driving

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エンドツーエンド自動運転の模倣学習モデルを、強化学習による残差修正と自己認識型アダプタ拡張で継続的に改善する学習パイプラインR2SEを提案。難事例への適応と一般知識の保持を両立させる。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 対象: end-to-end autonomous driving の学習パイプライン - 名称: Reinforced Refinement with Self-aware Expansion (R2SE) - 目的: IL ベース E2E 運転モデルの hard cases への汎化不足と、deployment 後の corrective feedback loop 欠如を緩和 - 特徴: model-agnostic な end-to-end 運転システムに対し、hard domain を継続的に refine しつつ汎化方策を保持 - 構成: 3 コンポーネントからなる学習手順

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 先行 IL ベース E2E: hard cases への汎化が弱く、deployment 後の corrective feedback loop を欠く - 先行 RL: hard cases の最適性には有効だが、特定の driving cases への overfitting により generalizable knowledge の catastrophic forgetting と sample inefficiency が問題 - R2SE: RL による hard domain の refinement と汎化知識の保持を両立させる点が差異 - 主張: 閉ループ simulation と real-world datasets で generalization・safety・long-horizon policy robustness が state-of-the-art E2E を上回る

3. 技術・手法の肝は?

- 全体: reinforcement fine-tuning と policy expansion による継続改善の学習パイプライン - 1) Generalist Pretraining with hard-case allocation: generalist IL 運転システムを訓練しつつ failure-prone cases を動的に同定 - 2) Residual Reinforced Specialist Fine-tuning: RL で residual corrections を最適化し、hard case domain の性能を向上させつつ global driving knowledge を保持 - 3) Self-aware Adapter Expansion: specialist policies を generalist model へ動的に統合し継続的性能改善を図る

4. どうやって有効だと検証した?

- 閉ループ simulation での実験 - real-world datasets での実験 - 評価軸: generalization、safety、long-horizon policy robustness - 比較対象: state-of-the-art E2E systems - 結果: これらで改善を示し、reinforce refinement の有効性を主張

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 明示されている課題: RL の overfitting と catastrophic forgetting、sample inefficiency - R2SE はこれらへの対処を狙うが、限界や失敗事例の議論は要旨に記載なし

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: imitation learning (IL)-based E2E models、reinforcement learning (RL) を用いる運転研究、state-of-the-art E2E systems - 関連手法: Generalist Pretraining、Residual Reinforced Specialist Fine-tuning、Self-aware Adapter Expansion - 個別論文名の参照は要旨からは不明

※ 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: Haochen Liu, Tianyu Li, Haohan Yang, Li Chen, Caojun Wang, Ke Guo, Haochen Tian, Hongchen Li, Hongyang Li, Chen Lv

分類: cs.RO

原文アブストラクト

End-to-end autonomous driving has emerged as a promising paradigm for directly mapping sensor inputs to planning maneuvers using learning-based modular integrations. However, existing imitation learning (IL)-based models suffer from generalization to hard cases, and a lack of corrective feedback loop under post-deployment. While reinforcement learning (RL) offers a potential solution to tackle hard cases with optimality, it is often hindered by overfitting to specific driving cases, resulting in catastrophic forgetting of generalizable knowledge and sample inefficiency. To overcome these challenges, we propose Reinforced Refinement with Self-aware Expansion (R2SE), a novel learning pipeline that constantly refines hard domain while keeping generalizable driving policy for model-agnostic end-to-end driving systems. Through reinforcement fine-tuning and policy expansion that facilitates continuous improvement, R2SE features three key components: 1) Generalist Pretraining with hard-case allocation trains a generalist imitation learning (IL) driving system while dynamically identifying failure-prone cases for targeted refinement; 2) Residual Reinforced Specialist Fine-tuning optimizes residual corrections using reinforcement learning (RL) to improve performance in hard case domain while preserving global driving knowledge; 3) Self-aware Adapter Expansion dynamically integrates specialist policies back into the generalist model, enhancing continuous performance improvement. Experimental results in closed-loop simulation and real-world datasets demonstrate improvements in generalization, safety, and long-horizon policy robustness over state-of-the-art E2E systems, highlighting the effectiveness of reinforce refinement for scalable autonomous driving.

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