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自動運転/End-to-EndarXiv:2508.06113

GMF-Drive: 空間認識BEV表現とゲート付きMamba融合によるエンドツーエンド自動運転

GMF-Drive: Gated Mamba Fusion with Spatial-Aware BEV Representation for End-to-End Autonomous Driving

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Transformerに代わる線形計算量のゲート付きMamba融合と幾何情報を保持するLiDAR表現を導入し、NAVSIMベンチマークで最先端性能を達成したエンドツーエンド自動運転フレームワーク。

詳しい要約

1. どんなもの?

- GMF-Drive は end-to-end autonomous driving のためのフレームワーク。 - Diffusion ベースの手法における transformer fusion の限界(二次計算量、BEV の空間事前構造を扱えない)を克服する。 - 二つの革新から成る。 - LiDAR 表現を histogram ベースから geometrically-augmented pillar 形式へ置換。 - hierarchical gated mamba fusion (GM-Fusion) を導入し、transformer を spatially-aware state-space model (SSM) に置換。 - NAVSIM benchmark で新たな state-of-the-art を達成。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の diffusion ベース end-to-end 運転は transformer-based fusion に依存し、二次計算量のため高解像度特徴を使いにくく、BEV の空間事前構造を活かせない。 - また LiDAR は情報量の限られた histogram ベース表現が使われてきた。 - GMF-Drive は geometrically-augmented pillar 表現で 3D 幾何情報を保持し、GM-Fusion で線形計算量の SSM により長距離依存を捉える。 - 実験で DiffusionDrive を大きく上回り、task-specific SSM が general-purpose transformer を性能・効率の両面で超え得ることを示した。

3. 技術・手法の肝は?

- LiDAR 表現: histogram ベースを廃し、shape descriptors と statistical features を符号化する geometrically-augmented pillar 形式を採用。 - GM-Fusion: 階層的な gated mamba fusion アーキテクチャ。 - 高コストな transformer を効率的な spatially-aware SSM に置換。 - 中核の BEV-SSM は directional sequencing と adaptive fusion 機構により、線形計算量で長距離依存を捕捉。 - 運転シーンの空間特性を明示的に尊重する設計。

4. どうやって有効だと検証した?

- 難易度の高い NAVSIM benchmark で広範な実験を実施。 - 新たな state-of-the-art 性能を達成し、DiffusionDrive を有意に上回った。 - 各コンポーネントの有効性を包括的な ablation studies で検証。 - task-specific SSM が general-purpose transformer を性能と効率の両方で上回ることを示した。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(具体的な限界や失敗事例、計算コストの詳細な議論は記述されていない)。 - 主張として、task-specific SSM が autonomous driving において general-purpose transformer を性能・効率で凌駕し得ると述べている。

6. 次に読むべき論文は?

- DiffusionDrive(比較対象として明示)。 - transformer-based fusion を用いる diffusion ベース end-to-end autonomous driving 研究(一般名)。 - Mamba / state-space model (SSM) を用いた視覚・BEV 認識手法(一般名)。 - NAVSIM benchmark 上の end-to-end driving 手法(一般名)。

※ 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: Jian Wang, Chaokang Jiang, Haitao Xu

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

Diffusion-based models are redefining the state-of-the-art in end-to-end autonomous driving, yet their performance is increasingly hampered by a reliance on transformer-based fusion. These architectures face fundamental limitations: quadratic computational complexity restricts the use of high-resolution features, and a lack of spatial priors prevents them from effectively modeling the inherent structure of Bird's Eye View (BEV) representations. This paper introduces GMF-Drive (Gated Mamba Fusion for Driving), an end-to-end framework that overcomes these challenges through two principled innovations. First, we supersede the information-limited histogram-based LiDAR representation with a geometrically-augmented pillar format encoding shape descriptors and statistical features, preserving critical 3D geometric details. Second, we propose a novel hierarchical gated mamba fusion (GM-Fusion) architecture that substitutes an expensive transformer with a highly efficient, spatially-aware state-space model (SSM). Our core BEV-SSM leverages directional sequencing and adaptive fusion mechanisms to capture long-range dependencies with linear complexity, while explicitly respecting the unique spatial properties of the driving scene. Extensive experiments on the challenging NAVSIM benchmark demonstrate that GMF-Drive achieves a new state-of-the-art performance, significantly outperforming DiffusionDrive. Comprehensive ablation studies validate the efficacy of each component, demonstrating that task-specific SSMs can surpass a general-purpose transformer in both performance and efficiency for autonomous driving.

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