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拡散方策/強化学習arXiv:2601.00898

二分的拡散方策最適化

Dichotomous Diffusion Policy Optimization

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拡散方策の強化学習において、報酬最大化と最小化の二つの方策に分解し、推論時にスコアを線形結合することで安定かつ制御可能な最適化を実現する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 拡散モデルベースの政策(diffusion policy)を強化学習(RL)で安定かつ制御可能に最適化する新アルゴリズム DIPOLE を提案。 - 二つの dichotomous 政策(報酬最大化と報酬最小化)を学習し、推論時にスコアを線形結合して貪欲さを調整可能。 - offline RL と offline-to-online RL の設定で評価し、大規模 VLA モデルの自動運転タスクにも適用。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存手法は価値目的の直接最大化による不安定さや、粗いガウス尤度近似による計算問題(多数の小さな denoising steps が必要)を抱える。 - DIPOLE は dichotomous 政策の分解により安定学習と柔軟な貪欲さ制御を両立。 - 大規模 VLA モデルの実世界自動運転ベンチマークへの適用可能性を示した点が新しい。

3. 技術・手法の肝は?

- KL-正則化目的を再検討し、拡散政策抽出のための重み付き回帰目的を導出。 - 貪欲化政策正則化スキームを定式化し、最適政策を報酬最大化と報酬最小化の二つの政策に分解。 - 推論時に両政策のスコアを線形結合することで、貪欲さのレベルを制御可能。

4. どうやって有効だと検証した?

- offline および offline-to-online RL 設定で ExORL と OGBench を用いて評価。 - 大規模実世界自動運転ベンチマーク NAVSIM で VLA モデルを訓練・評価。 - これらの実験により有効性と複雑な実世界応用への可能性を実証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究:KL-regularized objective を用いた既存の拡散政策 RL 手法、Gaussian likelihood approximation に依存する手法。 - 関連手法:diffusion policy、reinforcement learning、vision-language-action (VLA) モデル、自動運転ベンチマーク NAVSIM。

※ 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: Ruiming Liang, Yinan Zheng, Kexin Zheng, Tianyi Tan, Jianxiong Li, Liyuan Mao, Zhihao Wang, Guang Chen, Hangjun Ye, Jingjing Liu, Jinqiao Wang, Xianyuan Zhan

分類: cs.LG, cs.RO

原文アブストラクト

Diffusion-based policies have gained growing popularity in solving a wide range of decision-making tasks due to their superior expressiveness and controllable generation during inference. However, effectively training large diffusion policies using reinforcement learning (RL) remains challenging. Existing methods either suffer from unstable training due to directly maximizing value objectives, or face computational issues due to relying on crude Gaussian likelihood approximation, which requires a large amount of sufficiently small denoising steps. In this work, we propose DIPOLE (Dichotomous diffusion Policy improvement), a novel RL algorithm designed for stable and controllable diffusion policy optimization. We begin by revisiting the KL-regularized objective in RL, which offers a desirable weighted regression objective for diffusion policy extraction, but often struggles to balance greediness and stability. We then formulate a greedified policy regularization scheme, which naturally enables decomposing the optimal policy into a pair of stably learned dichotomous policies: one aims at reward maximization, and the other focuses on reward minimization. Under such a design, optimized actions can be generated by linearly combining the scores of dichotomous policies during inference, thereby enabling flexible control over the level of greediness.Evaluations in offline and offline-to-online RL settings on ExORL and OGBench demonstrate the effectiveness of our approach. We also use DIPOLE to train a large vision-language-action (VLA) model for end-to-end autonomous driving (AD) and evaluate it on the large-scale real-world AD benchmark NAVSIM, highlighting its potential for complex real-world applications.

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