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VLAarXiv:2512.00903

SwiftVLA:軽量VLAモデルのための時空間ダイナミクスを最小オーバーヘッドで解き放つ

SwiftVLA: Unlocking Spatiotemporal Dynamics for Lightweight VLA Models at Minimal Overhead

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軽量な視覚言語モデルに4D特徴を融合トークンとマスク再構成で組み込み、推論時には4D入力を不要にして高速・省メモリで高性能なVLAモデルを実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 軽量な Vision-Language-Action (VLA) モデル「SwiftVLA」の提案 - 小型 VLM に 4D 理解を付与しつつ設計効率を保つアーキテクチャ - 実環境とシミュレーション環境の両方で評価された研究

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 軽量 VLM を用いる従来手法は時空間推論が犠牲になる問題があった - 追加の 3D 入力を用いる手法は大規模 VLM に依存し、時間的理解も欠いていた - SwiftVLA は軽量モデルのまま 4D 理解を実現し、最大 7 倍大きい VLA に匹敵 - エッジデバイスで 18 倍高速、メモリフットプリントを 12 倍削減

3. 技術・手法の肝は?

- 時系列キャッシュ付きの pretrained 4D visual geometry transformer で 2D 画像から 4D 特徴を抽出 - Fusion Tokens と呼ぶ学習可能トークンを future prediction 目的で訓練し、2D 画像と 4D 特徴の統合表現を生成 - mask-and-reconstruct 戦略: VLM への 4D 入力をマスクし再構成を学習させることで効果的な 4D 表現を獲得 - 推論時に 4D ブランチを削除可能で性能低下を最小化

4. どうやって有効だと検証した?

- 実環境およびシミュレーション環境での実験を実施 - 軽量ベースラインを上回る性能を確認 - 最大 7 倍大きい VLA と同等の性能を達成 - エッジデバイス上で 18 倍高速、メモリ 12 倍削減を実証

5. 議論はある?

- 4D ブランチを推論時に落とす際の性能低下は最小と報告 - 具体的な性能低下の程度や限界については要旨からは不明 - 実環境とシミュレーションの詳細な比較条件は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 軽量 VLM を用いた VLA の先行研究(具体名は要旨からは不明) - 3D 入力を追加する既存手法(具体名は要旨からは不明) - pretrained 4D visual geometry transformer の原論文 - 関連する定番として Vision-Language-Action モデル全般(RT-2 等)や Vision-Language Model の軽量化研究

※ 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: Chaojun Ni, Cheng Chen, Xiaofeng Wang, Zheng Zhu, Wenzhao Zheng, Boyuan Wang, Tianrun Chen, Guosheng Zhao, Haoyun Li, Zhehao Dong, Qiang Zhang, Yun Ye, Yang Wang, Guan Huang, Wenjun Mei

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

Vision-Language-Action (VLA) models built on pretrained Vision-Language Models (VLMs) show strong potential but are limited in practicality due to their large parameter counts. To mitigate this issue, using a lightweight VLM has been explored, but it compromises spatiotemporal reasoning. Although some methods suggest that incorporating additional 3D inputs can help, they usually rely on large VLMs to fuse 3D and 2D inputs and still lack temporal understanding. Therefore, we propose SwiftVLA, an architecture that enhances a compact model with 4D understanding while preserving design efficiency. Specifically, our approach features a pretrained 4D visual geometry transformer with a temporal cache that extracts 4D features from 2D images. Then, to enhance the VLM's ability to exploit both 2D images and 4D features, we introduce Fusion Tokens, a set of learnable tokens trained with a future prediction objective to generate unified representations for action generation. Finally, we introduce a mask-and-reconstruct strategy that masks 4D inputs to the VLM and trains the VLA to reconstruct them, enabling the VLM to learn effective 4D representations and allowing the 4D branch to be dropped at inference with minimal performance loss. Experiments in real and simulated environments show that SwiftVLA outperforms lightweight baselines and rivals VLAs up to 7 times larger, achieving comparable performance on edge devices while being 18 times faster and reducing memory footprint by 12 times.

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