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VLAarXiv:2510.01068

ポリシーを合成せよ!テスト時分布レベル合成による拡散・フローベースロボットポリシーの改善

Compose Your Policies! Improving Diffusion-based or Flow-based Robot Policies via Test-time Distribution-level Composition

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複数の事前学習済みロボットポリシーの分布スコアを凸結合しテスト時探索で合成する訓練不要手法GPCを提案し、単一ポリシーを超える性能を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 拡散モデル/フローモデルに基づくロボット制御ポリシー(VLA・VA)の性能を、追加学習なしで向上させる枠組み - 複数の事前学習済みポリシーの分布スコアを凸結合し、test-time searchで合成するGeneral Policy Composition (GPC)を提案 - 合成後のポリシーが親ポリシー単体を超えうることを示す

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 大規模interaction datasetの取得コストを回避し、既存ポリシーの再利用で性能向上を狙う点 - 単一ポリシーのfine-tuningではなく、複数ポリシーの分布レベル合成という代替パラダイムを提示 - 異種ポリシー(VA/VLA、diffusion/flow-matching、異なる視覚入力modality)をplug-and-playで合成可能 - 合成が親を超えうることを理論・実験の両面から示す

3. 技術・手法の肝は?

- 複数diffusionモデルのdistributional scoreの凸結合が、単一scoreより優れたone-step functional objectiveを与えることを理論的に基礎づけ - Grönwall型boundにより、単ステップ改善が生成trajectory全体へ伝播しsystemicな性能向上につながることを示す - GPCはtraining-freeで、事前学習済みポリシーの分布スコアを凸結合しtest-time searchで制御 - 代替のcomposition operatorやweighting strategyも分析

4. どうやって有効だと検証した?

- Robomimic、PushT、RoboTwinのbenchmarkで実験 - 実世界ロボット評価も実施 - 多様なタスクでGPCが一貫して性能・適応性を改善することを確認 - 代替composition operatorとweighting strategyの分析により成功機序の洞察を得る

5. 議論はある?

- 合成が親ポリシーを超える理由を理論と実験で議論 - 代替composition operatorやweighting strategyの比較からGPC成功の機序を考察 - 具体的な限界や失敗ケース、計算コストの議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- Diffusion Policy(diffusion-based robot policyの代表手法) - Flow Matchingに基づくポリシー - Vision-Language-Action (VLA)モデル - Robomimic、PushT、RoboTwinのbenchmark関連研究 - 分布スコア合成やtest-time compositionに関する関連手法

※ 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: Jiahang Cao, Yize Huang, Hanzhong Guo, Rui Zhang, Mu Nan, Weijian Mai, Jiaxu Wang, Hao Cheng, Jingkai Sun, Gang Han, Wen Zhao, Qiang Zhang, Yijie Guo, Qihao Zheng, Chunfeng Song, Xiao Li, Ping Luo, Andrew F. Luo

分類: cs.RO, cs.LG

原文アブストラクト

Diffusion-based models for robotic control, including vision-language-action (VLA) and vision-action (VA) policies, have demonstrated significant capabilities. Yet their advancement is constrained by the high cost of acquiring large-scale interaction datasets. This work introduces an alternative paradigm for enhancing policy performance without additional model training. Perhaps surprisingly, we demonstrate that the composed policies can exceed the performance of either parent policy. Our contribution is threefold. First, we establish a theoretical foundation showing that the convex composition of distributional scores from multiple diffusion models can yield a superior one-step functional objective compared to any individual score. A Gr\"onwall-type bound is then used to show that this single-step improvement propagates through entire generation trajectories, leading to systemic performance gains. Second, motivated by these results, we propose General Policy Composition (GPC), a training-free method that enhances performance by combining the distributional scores of multiple pre-trained policies via a convex combination and test-time search. GPC is versatile, allowing for the plug-and-play composition of heterogeneous policies, including VA and VLA models, as well as those based on diffusion or flow-matching, irrespective of their input visual modalities. Third, we provide extensive empirical validation. Experiments on Robomimic, PushT, and RoboTwin benchmarks, alongside real-world robotic evaluations, confirm that GPC consistently improves performance and adaptability across a diverse set of tasks. Further analysis of alternative composition operators and weighting strategies offers insights into the mechanisms underlying the success of GPC. These results establish GPC as a simple yet effective method for improving control performance by leveraging existing policies.

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