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スキル発見arXiv:2601.14000

群不変スキル発見:対称性を考慮したスキル表現による汎化可能な行動獲得

Group-Invariant Unsupervised Skill Discovery: Symmetry-aware Skill Representations for Generalizable Behavior

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物理環境の対称性をスキル発見に組み込み、群不変な内在報酬で冗長性を抑えつつ汎化可能な行動プリミティブを獲得する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 教師なしスキル発見の新手法GISDを提案。 - 物理環境の幾何学的対称性をスキル発見目的に組み込む。 - 群構造を明示的に埋め込み、対称性を考慮したスキル表現を獲得。 - 下流タスク学習の効率化と探索の改善を目指す。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存手法は物理環境の幾何学的対称性を無視。 - 冗長な行動とサンプル非効率を引き起こす。 - GISDは対称性を考慮し、より広い状態空間被覆と下流タスク学習の効率改善を実現。 - 強いベースラインと比較して優位性を示す。

3. 技術・手法の肝は?

- 群対称環境において、標準Wasserstein dependency measureが同変方策と群不変スコア関数からなる大域的最適解を持つことを理論的に保証。 - この保証に基づき、Group-Invariant Wasserstein dependency measureを定式化。 - 最適性を損なわずに対称性を考慮した部分空間に最適化を制限。 - スコア関数をgroup Fourier representationでパラメータ化。 - 同変潜在特徴のアラインメントにより内在的報酬を定義。 - 発見されたスキルが群変換下で系統的に一般化することを保証。

4. どうやって有効だと検証した?

- 状態ベースおよびピクセルベースのlocomotionベンチマークで実験。 - GISDが強いベースラインと比較して、より広い状態空間被覆と下流タスク学習の効率改善を達成することを示す。

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や関連手法は明示されていない。 - 同分野の定番として、unsupervised skill discoveryやWasserstein dependency measureに関する論文が挙げられる。

※ 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: Junwoo Chang, Joseph Park, Roberto Horowitz, Jongmin Lee, Jongeun Choi

分類: cs.RO, cs.LG

原文アブストラクト

Unsupervised skill discovery aims to acquire behavior primitives that improve exploration and accelerate downstream task learning. However, existing approaches often ignore the geometric symmetries of physical environments, leading to redundant behaviors and sample inefficiency. To address this, we introduce Group-Invariant Skill Discovery (GISD), a framework that explicitly embeds group structure into the skill discovery objective. Our approach is grounded in a theoretical guarantee: we prove that in group-symmetric environments, the standard Wasserstein dependency measure admits a globally optimal solution comprised of an equivariant policy and a group-invariant scoring function. Motivated by this, we formulate the Group-Invariant Wasserstein dependency measure, which restricts the optimization to this symmetry-aware subspace without loss of optimality. Practically, we parameterize the scoring function using a group Fourier representation and define the intrinsic reward via the alignment of equivariant latent features, ensuring that the discovered skills generalize systematically under group transformations. Experiments on state-based and pixel-based locomotion benchmarks demonstrate that GISD achieves broader state-space coverage and improved efficiency in downstream task learning compared to a strong baseline.

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