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VLAarXiv:2508.18269

FlowVLA: 視覚的思考連鎖による動作推論を用いた視覚-言語-行動モデル

FlowVLA: Visual Chain of Thought-based Motion Reasoning for Vision-Language-Action Models

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未来フレーム予測の前にオプティカルフローで動作を推論するVisual CoTを導入し、物理的に妥当な予測と高効率なロボット操作を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Vision-Language-Action (VLA) モデル向けの新パラダイムとモデル - Visual Chain of Thought (Visual CoT): 未来フレーム生成の前に motion dynamics を推論させる枠組み - FlowVLA: その推論過程を自己回帰 Transformer で実装したモデル - 推論を v_t → f_t → v_{t+1} として明示化 - f_t は motion を符号化する中間 optical flow 予測 - 目的は VLA の world model をより原理的に構築すること

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の VLA は next-frame prediction (v_t → v_{t+1}) による内部 world model が主流 - 未来フレームの見た目を直接予測し、動力学を明示的に推論しない - その結果、物理的に不自然な視覚予測や非効率な policy learning が生じる - FlowVLA は motion reasoning ステップを明示的に挿入 - より整合的で物理的に妥当な視覚予測を実現 - sample efficiency を大幅に改善し state-of-the-art の policy 性能

3. 技術・手法の肝は?

- Visual CoT パラダイムの具現化として FlowVLA を提案 - 自己回帰 Transformer を用いる - 推論を v_t → f_t → v_{t+1} の形で明示的に materialize - f_t は motion を本質的に符号化する中間 optical flow 予測 - モデルに f_t が表す motion plan にまず従わせる - dynamics prediction の pre-training 目的と下流の action generation を整合させる - 詳細なアーキテクチャや学習手順は要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- 難易度の高い robotics manipulation benchmarks で実験 - 実機ロボット評価 (real-robot evaluations) も実施 - 結果 - より整合的で物理的に妥当な視覚予測を生成 - state-of-the-art の policy 性能を達成 - sample efficiency を大幅に改善 - 具体的なベンチマーク名・指標・比較手法は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 主張の中心は、明示的な motion reasoning が物理的妥当性と学習効率を改善するという点 - pre-training の dynamics prediction と action generation の整合性を重視 - 限界や失敗ケース、計算コスト、optical flow 予測の誤差影響などの議論は要旨からは不明 - 実機評価の詳細や一般化性の議論も要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で直接参照/比較されている研究は明示されていない - 関連手法として次を検討 - next-frame prediction ベースの VLA / world model - optical flow を用いた motion 表現学習 - Visual Chain of Thought 系の推論手法 - 自己回帰 Transformer による VLA - 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: Zhide Zhong, Haodong Yan, Junfeng Li, Xiangchen Liu, Xin Gong, Tianran Zhang, Wenxuan Song, Jiayi Chen, Xinhu Zheng, Hesheng Wang, Haoang Li

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Many Vision-Language-Action (VLA) models are built upon an internal world model trained via next-frame prediction ``$v_t \rightarrow v_{t+1}$''. However, this paradigm attempts to predict the future frame's appearance directly, without explicitly reasoning about the underlying dynamics. \textbf{This lack of an explicit motion reasoning step} often leads to physically implausible visual forecasts and inefficient policy learning. To address this limitation, we introduce the \textbf{Visual Chain of Thought (Visual CoT)}, a paradigm that compels the model to first reason about \textbf{motion dynamics} before generating the future frame. We instantiate this paradigm by proposing \textbf{FlowVLA}, an autoregressive Transformer that explicitly materializes this reasoning process as ``$v_t \rightarrow f_t \rightarrow v_{t+1}$'', where $f_t$ is an intermediate optical flow prediction that inherently encodes motion. By forcing the model to first follow the motion plan encoded by $f_t$, this process inherently \textbf{aligns the pre-training objective of dynamics prediction with the downstream task of action generation.} We conduct experiments on challenging robotics manipulation benchmarks, as well as real-robot evaluations. Our FlowVLA not only generates \textbf{more coherent and physically plausible visual predictions}, but also achieves state-of-the-art policy performance with \textbf{substantially improved sample efficiency}, pointing toward a more principled foundation for world modeling in VLAs. Project page: https://irpn-lab.github.io/FlowVLA/

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