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sim2realarXiv:2509.18631

シミュレーションと実機のポリシー共同学習のための汎化可能なドメイン適応

Generalizable Domain Adaptation for Sim-and-Real Policy Co-Training

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シミュレーションと少数の実機デモを組み合わせ、最適輸送に基づく損失でドメイン不変な特徴空間を学習し、実機でのマニピュレーション成功率を最大30%向上させる手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボットマニピュレーションのための behavior cloning において、simulation データを主に使い、少数の real-world demonstrations だけで汎化可能な方策を学習する sim-and-real co-training フレームワーク。 - 中心は domain-invariant かつ task-relevant な特徴空間の学習。 - 観測と行動の同時分布をドメイン間で整列させる点が特徴。 - Optimal Transport (OT) 由来の損失を co-training に組み込み、さらに Unbalanced OT へ拡張。 - 難しい manipulation タスクで real-world 成功率を最大30%改善し、simulation のみで見たシナリオにも汎化。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の behavior cloning は real-world demonstrations の大規模収集が高コストという課題がある。 - simulation データは scalable だが sim-to-real の domain gap が転移を妨げる。 - 本研究は simulation を主に活用しつつ少数の real データで co-training する統合枠組みを提案。 - 観測の marginal のみを整列するのではなく、観測と対応する行動の joint distribution をドメイン間で整列する方が豊かな信号になるという知見が先行手法との差異。 - 具体的な比較対象の先行研究名は要旨からは不明。

3. 技術・手法の肝は?

- domain-invariant で task-relevant な特徴空間を学習する sim-and-real co-training フレームワーク。 - ドメイン間で観測とその行動の joint distribution を整列させるため、Optimal Transport (OT) に着想を得た損失を co-training 内に埋め込む。 - 豊富な simulation データと限られた real-world 例の不均衡に対処するため、Unbalanced OT フレームワークへ拡張。 - 主に simulation を活用し、少数の real-world demonstrations のみを要求する設計。

4. どうやって有効だと検証した?

- 難しい manipulation タスク上で手法を検証。 - 豊富な simulation データを活用することで real-world 成功率を最大30%改善できることを示した。 - simulation のみで見られるシナリオへの汎化も確認。 - 具体的なタスク名・データセット名・評価プロトコルの詳細は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 観測の marginal 整列より観測と行動の joint distribution 整列が有効という洞察を提示。 - simulation と real のデータ量不均衡を Unbalanced OT で扱う点を議論。 - 限定的な real-world demonstrations で汎化可能な方策を学習できる可能性を示す。 - 限界や失敗事例、計算コスト、OT 損失の感度などの詳細な議論は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- Optimal Transport (OT) を用いた domain adaptation / sim-to-real 関連研究。 - Unbalanced Optimal Transport を用いた分布整列の研究。 - behavior cloning および sim-and-real co-training に関する研究。 - 自動 demonstration 生成 (automated demonstration generation) に関する研究。 - 要旨で具体的に参照・比較されている個別論文名は不明。

※ 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: Shuo Cheng, Liqian Ma, Zhenyang Chen, Ajay Mandlekar, Caelan Garrett, Danfei Xu

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Behavior cloning has shown promise for robot manipulation, but real-world demonstrations are costly to acquire at scale. While simulated data offers a scalable alternative, particularly with advances in automated demonstration generation, transferring policies to the real world is hampered by various simulation and real domain gaps. In this work, we propose a unified sim-and-real co-training framework for learning generalizable manipulation policies that primarily leverages simulation and only requires a few real-world demonstrations. Central to our approach is learning a domain-invariant, task-relevant feature space. Our key insight is that aligning the joint distributions of observations and their corresponding actions across domains provides a richer signal than aligning observations (marginals) alone. We achieve this by embedding an Optimal Transport (OT)-inspired loss within the co-training framework, and extend this to an Unbalanced OT framework to handle the imbalance between abundant simulation data and limited real-world examples. We validate our method on challenging manipulation tasks, showing it can leverage abundant simulation data to achieve up to a 30% improvement in the real-world success rate and even generalize to scenarios seen only in simulation. Project webpage: https://ot-sim2real.github.io/.

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