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模倣学習arXiv:2506.23944

身体感覚のずれを克服する模倣学習のドメイン適応

Adapt Your Body: Mitigating Proprioception Shifts in Imitation Learning

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模倣学習において訓練時と実環境での固有感覚(proprioception)の分布ずれが性能を低下させる問題を特定し、Wasserstein距離に基づくノイズ付加で分布を整合させる手法を提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボット模倣学習におけるproprioception shift問題を特定し、それを緩和するドメイン適応フレームワークを提案した研究。 - 模倣学習モデルはRGB画像・言語・proprioceptive statesなどのマルチモーダル入力に依存するが、proprioceptionを単純に全て組み込むと性能が低下することを発見。 - 訓練時と展開時でproprioceptive statesの分布が大きく異なることが原因であると特定。 - 展開時に収集したrolloutデータを活用し、Wasserstein distanceで分布間の乖離を定量化し、その距離に比例したノイズを両方の状態に加えることで分布を整合させる。 - ロボットマニピュレーションタスクで有効性を検証し、proprioceptionを捨てる素朴な手法や他の分布シフト対策ベースラインを上回る性能を達成。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の模倣学習ではproprioceptionを単純に追加すると性能が低下する問題があったが、その原因をproprioception shiftとして明確に特定した点が新しい。 - proprioceptionを捨てる素朴な解決策や、他の分布シフト対策ベースラインと比較して優れた性能を示した。 - 展開時のrolloutデータを活用して訓練と展開のproprioceptive states分布を整合させる点が先行研究にない特徴。 - Wasserstein distanceに基づく適応的ノイズ付加により、proprioceptionの利点を活かしつつ悪影響を軽減する。

3. 技術・手法の肝は?

- proprioception shift問題に対処するため、展開時に収集したrolloutデータを用いるドメイン適応フレームワークを提案。 - Wasserstein distanceを用いて専門家(expert)とrolloutのproprioceptive states間の分布乖離を定量化。 - その距離に比例したノイズを両方の状態セットに加えることで、訓練時と展開時の分布を整合させる。 - この戦略により、proprioception shiftに対するロバスト性を向上させ、模倣ポリシーがproprioceptionを活用できるようにする。

4. どうやって有効だと検証した?

- ロボットマニピュレーションタスクにおける実験で有効性を検証。 - 提案手法がproprioceptionを捨てる素朴な手法や他の分布シフト対策ベースラインを上回ることを示した。 - 模倣ポリシーがproprioceptionを活用しつつその悪影響を軽減できることを実証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。ただし、proprioception shiftの定量化やノイズ付加の設計に関する議論が想定される。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていないが、関連手法としてproprioceptionを捨てる素朴な手法や他の分布シフト対策ベースラインが挙げられている。 - 同分野の定番として、模倣学習におけるドメイン適応やマルチモーダル入力の活用に関する研究(例:Behavior Cloning、DAgger、Domain Adaptation)が次に読むべき論文として考えられる。

※ 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: Fuhang Kuang, Jiacheng You, Yingdong Hu, Tong Zhang, Chuan Wen, Yang Gao

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Imitation learning models for robotic tasks typically rely on multi-modal inputs, such as RGB images, language, and proprioceptive states. While proprioception is intuitively important for decision-making and obstacle avoidance, simply incorporating all proprioceptive states leads to a surprising degradation in imitation learning performance. In this work, we identify the underlying issue as the proprioception shift problem, where the distributions of proprioceptive states diverge significantly between training and deployment. To address this challenge, we propose a domain adaptation framework that bridges the gap by utilizing rollout data collected during deployment. Using Wasserstein distance, we quantify the discrepancy between expert and rollout proprioceptive states and minimize this gap by adding noise to both sets of states, proportional to the Wasserstein distance. This strategy enhances robustness against proprioception shifts by aligning the training and deployment distributions. Experiments on robotic manipulation tasks demonstrate the efficacy of our method, enabling the imitation policy to leverage proprioception while mitigating its adverse effects. Our approach outperforms the naive solution which discards proprioception, and other baselines designed to address distributional shifts.

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