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End-to-End自動運転arXiv:2601.10707

見るものを減らして運転を改善:基盤モデルの確率的パッチ選択による汎化可能なEnd-to-End自動運転

See Less, Drive Better: Generalizable End-to-End Autonomous Driving via Foundation Models Stochastic Patch Selection

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基盤モデルから抽出したパッチ特徴の冗長性を削減するため、ランダムに一部のパッチをマスクして学習するStochastic-Patch-Selectionを提案し、分布外シナリオでの自動運転性能を平均6.2%向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 基盤モデルから抽出したパッチ特徴を用いたEnd-to-End自動運転ポリシー - パッチ特徴の冗長性を定量的に示し、OOD汎化性能を向上させるStochastic-Patch-Selection (SPS)を提案 - 閉ループシミュレーションでSOTAを上回り、実車への転移も可能

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のパッチ特徴利用ポリシーは冗長な情報によりspurious correlationに過学習しOOD性能が低い - SPSはランダムマスキングにより冗長性を低減し、OODシナリオで平均6.2%、最大20.4%の改善 - 計算効率も2.4倍高速化

3. 技術・手法の肝は?

- 各フレームでパッチ記述子の一部をランダムにマスクし、残りの空間レイアウトを保持 - ポリシーは異なるランダムサブセットからなる完全なビューを学習 - トークンの生存に不変な特徴に基づく決定を促す

4. どうやって有効だと検証した?

- 閉ループシミュレーションでOODシナリオを含む広範な実験 - マスキング率とパッチ特徴再構成に関するアブレーション(9システム訓練・評価、8がSOTA超え) - 実車へのチューニングなし転移を実証

5. 議論はある?

- パッチ特徴の冗長性がOOD汎化を阻害することを定量的に示唆 - SPSの有効性と効率性を確認 - 限界や今後の課題は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- BLIP2 (基盤モデル) - パッチ特徴を用いたEnd-to-End自動運転の先行研究(具体的名称は要旨からは不明) - 同分野の定番: 模倣学習ベースのEnd-to-End自動運転

※ 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: Amir Mallak, Erfan Aasi, Shiva Sreeram, Tsun-Hsuan Wang, Daniela Rus, Alaa Maalouf

分類: cs.CV, cs.LG, cs.RO

原文アブストラクト

Recent advances in end-to-end autonomous driving show that policies trained on patch-aligned features extracted from foundation models generalize better to Out-of-Distribution (OOD). We hypothesize that due to the self-attention mechanism, each patch feature implicitly embeds/contains information from all other patches, represented in a different way and intensity, making these descriptors highly redundant. We quantify redundancy in such (BLIP2) features via PCA and cross-patch similarity: $90$% of variance is captured by $17/64$ principal components, and strong inter-token correlations are pervasive. Training on such overlapping information leads the policy to overfit spurious correlations, hurting OOD robustness. We present Stochastic-Patch-Selection (SPS), a simple yet effective approach for learning policies that are more robust, generalizable, and efficient. For every frame, SPS randomly masks a fraction of patch descriptors, not feeding them to the policy model, while preserving the spatial layout of the remaining patches. Thus, the policy is provided with different stochastic but complete views of the (same) scene: every random subset of patches acts like a different, yet still sensible, coherent projection of the world. The policy thus bases its decisions on features that are invariant to which specific tokens survive. Extensive experiments confirm that across all OOD scenarios, our method outperforms the state of the art (SOTA), achieving a $6.2$% average improvement and up to $20.4$% in closed-loop simulations, while being $2.4\times$ faster. We conduct ablations over masking rates and patch-feature reorganization, training and evaluating 9 systems, with 8 of them surpassing prior SOTA. Finally, we show that the same learned policy transfers to a physical, real-world car without any tuning.

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