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VLAarXiv:2510.08044

不確実性推定の統合による信頼性の高いLLMベースのロボットプランニング

Towards Reliable LLM-based Robot Planning via Combined Uncertainty Estimation

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LLMによるロボットプランニングの不確実性を認識論的不確実性と内在的不確実性に分解し、さらにタスクの明確さと馴染み深さに細分して推定する手法CUREを提案し、キッチン操作と卓上整理の実験で実行結果との整合性が向上することを示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- LLM を用いたロボットの高レベル計画における不確実性推定手法 CURE (Combined Uncertainty estimation for Reliable Embodied planning) の提案 - LLM の hallucination により過信した誤りや不安全な計画が生成される問題に対処 - 不確実性を epistemic uncertainty と intrinsic uncertainty に分解し、それぞれ別々に推定 - epistemic uncertainty をさらに task clarity と task familiarity に細分化 - kitchen manipulation と tabletop rearrangement の2設定で検証

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の LLM-based planning 向け不確実性推定研究は epistemic と intrinsic の不確実性を十分に区別していなかった - その区別の欠如が不確実性推定の有効性を制限していたと指摘 - CURE は両者を分離推定し、さらに epistemic を task clarity と task familiarity に分割 - 結果として既存手法より実際の実行結果に整合する不確実性推定を実現したと主張

3. 技術・手法の肝は?

- 不確実性を epistemic uncertainty と intrinsic uncertainty に分解 - epistemic uncertainty を task clarity と task familiarity に細分化して個別評価 - 全体の不確実性評価は random network distillation と multi-layer perceptron regression heads を LLM features で駆動して取得 - 各不確実性要素の推定値を統合する Combined Uncertainty の枠組み - 詳細な統合方法や各 head の構成は要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- kitchen manipulation と tabletop rearrangement の2つの異なる実験設定で検証 - 既存手法と比較して、CURE の不確実性推定が実際の実行結果により近く整合することを示した - 評価指標の詳細やデータセット規模は要旨からは不明 - ベースラインとなる既存手法の具体名は要旨からは不明

5. 議論はある?

- LLM hallucination に起因する過信・不安全計画への対処が動機 - epistemic と intrinsic の区別が不確実性推定の有効性に重要という主張 - task clarity と task familiarity への細分化の妥当性や限界は要旨からは不明 - 2設定以外への汎化性や実ロボットでの安全性評価は要旨からは不明 - 計算コストやリアルタイム性の議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- random network distillation の原論文(LLM features 駆動の不確実性推定の基礎) - LLM-based robot planning における uncertainty estimation の既存研究(比較対象、具体名は要旨からは不明) - LLM hallucination 検出・校正に関する研究 - epistemic uncertainty と aleatoric/intrinsic uncertainty の分解に関するベイズ深層学習の定番研究 - kitchen manipulation や tabletop rearrangement を用いた embodied planning ベンチマーク研究

※ 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: Shiyuan Yin, Chenjia Bai, Zihao Zhang, Junwei Jin, Xinxin Zhang, Chi Zhang, Xuelong Li

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Large language models (LLMs) demonstrate advanced reasoning abilities, enabling robots to understand natural language instructions and generate high-level plans with appropriate grounding. However, LLM hallucinations present a significant challenge, often leading to overconfident yet potentially misaligned or unsafe plans. While researchers have explored uncertainty estimation to improve the reliability of LLM-based planning, existing studies have not sufficiently differentiated between epistemic and intrinsic uncertainty, limiting the effectiveness of uncertainty estimation. In this paper, we present Combined Uncertainty estimation for Reliable Embodied planning (CURE), which decomposes the uncertainty into epistemic and intrinsic uncertainty, each estimated separately. Furthermore, epistemic uncertainty is subdivided into task clarity and task familiarity for more accurate evaluation. The overall uncertainty assessments are obtained using random network distillation and multi-layer perceptron regression heads driven by LLM features. We validated our approach in two distinct experimental settings: kitchen manipulation and tabletop rearrangement experiments. The results show that, compared to existing methods, our approach yields uncertainty estimates that are more closely aligned with the actual execution outcomes.

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