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VLAarXiv:2511.06202

ExpReS-VLA: 経験再生と検索による視覚言語行動モデルの特化

ExpReS-VLA: Specializing Vision-Language-Action Models Through Experience Replay and Retrieval

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事前学習済みVLAモデルを、圧縮した経験再生バッファと検索拡張生成で破滅的忘却を防ぎつつ展開環境に高速適応させる手法。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Vision-Language-Action (VLA) モデルを対象とした手法 - 事前学習済み VLA(例: OpenVLA)を特定の展開環境へオンデバイスで高速適応させる - 限られたタスク集合で一貫した高性能を目指す - 構成要素 - 圧縮された experience replay - retrieval-augmented generation - Thresholded Hybrid Contrastive Loss (THCL) - 破滅的忘却 (catastrophic forgetting) の防止を狙う

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 先行の OpenVLA は zero-shot 汎化に強いが特定環境への適応が課題 - 提案手法の利点 - OpenVLA の frozen vision backbone から抽出した embeddings を保存し、raw image-action pairs 比で storage を 97% 削減 - 単一 RTX 5090 上で 12 demonstrations を用い 31 秒で適応完了 - 失敗試行も THCL で学習に活用 - ベース OpenVLA 比の改善 - LIBERO の spatial reasoning: 82.6% → 93.1% - long-horizon tasks: 61% → 72.3% - π0 で +3.2 points、OpenVLA-OFT で +1.7 points

3. 技術・手法の肝は?

- メモリ効率の良い buffer - OpenVLA の frozen vision backbone から抽出した embeddings を保存 - 展開時の retrieval - cosine similarity で類似する過去経験 top-k を取得し training batches を拡張 - prioritized experience replay buffer - 直近の成功 trajectory を保持 - Thresholded Hybrid Contrastive Loss (THCL) - 成功・失敗の両 demonstration から学習可能にする

4. どうやって有効だと検証した?

- LIBERO benchmark での評価 - spatial reasoning と long-horizon tasks でベース OpenVLA を上回る - π0 や OpenVLA-OFT など複数アーキテクチャでも改善 - 実機ロボット実験 - 5 タスクで in-distribution 98%、out-of-distribution 98% - naive fine-tuning はそれぞれ 84.7%、32% - 適応時間の計測 - 12 demonstrations、単一 RTX 5090 で 31 秒

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 限界や失敗事例、計算コストの詳細な議論は記述なし - retrieval の k や buffer 設計の感度分析も不明 - 示唆される点 - 特定環境での一貫性能と汎化のトレードオフを扱う立場

6. 次に読むべき論文は?

- OpenVLA - π0 - OpenVLA-OFT - LIBERO benchmark - retrieval-augmented generation 関連手法 - experience replay 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: Shahram Najam Syed, Yatharth Ahuja, Arthur Jakobsson, Jeff Ichnowski

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Vision-Language-Action (VLA) models like OpenVLA demonstrate impressive zero-shot generalization across robotic manipulation tasks but struggle to adapt to specific deployment environments where consistent high performance on a limited set of tasks is more valuable than broad generalization. We present EXPierence replayed, REtrieval augmented, Specialized VLA (ExpReS-VLA), a method that enables rapid on-device adaptation of pre-trained VLAs to target domains while preventing catastrophic forgetting through compressed experience replay and retrieval-augmented generation. Our approach maintains a memory-efficient buffer by storing extracted embeddings from OpenVLA's frozen vision backbone, reducing storage requirements by 97% compared to raw image-action pairs. During deployment, ExpReS-VLA retrieves the $k$ most similar past experiences using cosine similarity to augment training batches, while a prioritized experience replay buffer preserves recently successful trajectories. To leverage failed attempts, we introduce Thresholded Hybrid Contrastive Loss (THCL), enabling the model to learn from both successful and unsuccessful demonstrations. Experiments on the LIBERO benchmark show improvements from 82.6% to 93.1% on spatial reasoning and 61% to 72.3% on long-horizon tasks over base OpenVLA, with gains across architectures including $\pi_0$ (+3.2 points) and OpenVLA-OFT (+1.7 points). Physical robot experiments across five tasks demonstrate 98% success on both in-distribution and out-of-distribution conditions, improving from 84.7% and 32% respectively for naive fine-tuning. Adaptation completes in 31 seconds using 12 demonstrations on a single RTX 5090.

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