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マニピュレーションarXiv:2507.06219

スケーラブルなロボットマニピュレーションに多様性は本当に必要か?

Is Diversity All You Need for Scalable Robotic Manipulation?

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ロボット学習におけるデータ多様性の役割をタスク・身体・専門家の3次元で検証し、タスク多様性が重要である一方、専門家の速度多様性は学習を妨げることを示し、その偏りを補正する手法を提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボット操作におけるデータスケーリングの原則、特に data diversity の役割を体系的に調べた実証研究 - diversity を task(何をするか)、embodiment(どのロボットか)、expert(誰が実演するか)の3次元で分解 - 複数の robot platform での大規模実験を通じ、「多様性は多いほど良い」という通説を検証 - 知見に基づき velocity multimodality を緩和する distribution debiasing 手法を提案し、GO-1-Pro として実装

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- NLP/CV の foundation model における data scaling の成功を踏まえ、robotic manipulation では未解明だった data scaling の原則に踏み込む - 「more diverse is better」という従来の直感を3次元で反証的に検証した点が新しい - task diversity が per-task demonstration 数より重要という知見、multi-embodiment データが必須でないという知見を提示 - expert diversity が policy learning の confounding 要因になり得ることを示し、velocity multimodality を原因として特定

3. 技術・手法の肝は?

- task / embodiment / expert の3次元で data diversity を操作し、複数 robot platform 上で比較実験 - diverse pre-training task から新規 downstream シナリオへの転移、single-embodiment と multi-embodiment の fine-tuning 特性を比較 - expert diversity の要因として個人の操作嗜好や human demonstration の stochastic variation に着目 - velocity multimodality を鍵となる要因と特定し、これを緩和する distribution debiasing 手法を提案、GO-1-Pro に組み込み

4. どうやって有効だと検証した?

- 各種 robot platform での extensive experiments により3つの知見を実証 - task diversity と per-task demonstration 量の比較で転移性能を評価 - single-embodiment pre-training モデルと multi-embodiment pre-training モデルの cross-embodiment transfer / fine-tuning 特性を比較 - distribution debiasing により GO-1-Pro が 15% の性能向上、pre-training data 2.5倍相当の効果を達成したと報告

5. 議論はある?

- task diversity が per-task demonstration 数より重要で、多様な pre-training task が新規シナリオ転移に寄与 - multi-embodiment pre-training data は cross-embodiment transfer に必須ではなく、高品質 single-embodiment データのモデルが fine-tuning 時に望ましい scaling property を示す - expert diversity は個人の操作嗜好や stochastic variation に由来し policy learning を confounding し得る - velocity multimodality が主要因であり、distribution debiasing で緩和可能 - 具体的な限界や未解決点は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で直接参照/比較されている個別研究は明示されていない - 関連手法として distribution debiasing、GO-1-Pro、multi-embodiment pre-training、cross-embodiment transfer が挙げられる - 同分野の定番として robot foundation model / imitation learning(例: RT 系、Open X-Embodiment 系)や data scaling 研究を次に読む候補として検討

※ 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: Modi Shi, Li Chen, Jin Chen, Yuxiang Lu, Chiming Liu, Guanghui Ren, Ping Luo, Di Huang, Maoqing Yao, Hongyang Li

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Data scaling has driven remarkable success in foundation models for Natural Language Processing (NLP) and Computer Vision (CV), yet the principles of effective data scaling in robotic manipulation remain insufficiently understood. In this work, we investigate the nuanced role of data diversity in robot learning by examining three critical dimensions-task (what to do), embodiment (which robot to use), and expert (who demonstrates)-challenging the conventional intuition of "more diverse is better". Throughout extensive experiments on various robot platforms, we reveal that (1) task diversity proves more critical than per-task demonstration quantity, benefiting transfer from diverse pre-training tasks to novel downstream scenarios; (2) multi-embodiment pre-training data is optional for cross-embodiment transfer-models trained on high-quality single-embodiment data can efficiently transfer to different platforms, showing more desirable scaling property during fine-tuning than multi-embodiment pre-trained models; and (3) expert diversity, arising from individual operational preferences and stochastic variations in human demonstrations, can be confounding to policy learning, with velocity multimodality emerging as a key contributing factor. Based on this insight, we propose a distribution debiasing method to mitigate velocity ambiguity, the yielding GO-1-Pro achieves substantial performance gains of 15%, equivalent to using 2.5 times pre-training data. Collectively, these findings provide new perspectives and offer practical guidance on how to scale robotic manipulation datasets effectively.

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