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VLAarXiv:2602.00686

適応的視覚トークンキャッシュによるVision-Language-Actionモデルの高速化学習

Learning to Accelerate Vision-Language-Action Models through Adaptive Visual Token Caching

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VLAモデルの推論を、再利用する視覚トークンを動的に選ぶ学習可能なポリシーとして最適化し、精度を保ちながら最大1.76倍の高速化を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Vision-Language-Action (VLA) モデルの推論高速化フレームワーク - 推論加速を学習可能なポリシー最適化問題として再定式化 - 動的でタスク認識型の意思決定プロセスを VLA モデルに統合 - 軽量な協調モジュール: Cached Token Selector と Cache Ratio Predictor - ロボット操作タスクの実世界展開を目指す

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の加速手法はヒューリスティックまたは静的戦略 - ルールベースの token caching や pruning はタスク目的と切り離されている - 動的なシーン変化に適応できない - 提案手法は学習可能なポリシー最適化でタスク認識型の計算配分を実現 - 既存ベースラインを大幅に上回る性能

3. 技術・手法の肝は?

- 推論加速を学習可能なポリシー最適化問題として再定式化 - Cached Token Selector: 再利用する token を決定 - Cache Ratio Predictor: 再利用する token 数を制御 - 離散決定の訓練が困難なため微分可能緩和を採用 - 勾配ベースの end-to-end 最適化を可能に

4. どうやって有効だと検証した?

- LIBERO および SIMPLER ベンチマークで実験 - 実ロボット評価も実施 - 1.76x の wall-clock 推論高速化を達成 - LIBERO で平均成功率が 1.9 ポイント向上 (75.0% から 76.9%) - 実世界タスクで 5.0 ポイント向上 - 既存ベースラインを大幅に上回る

5. 議論はある?

- タスク認識型の計算配分ポリシーの学習の可能性を示す - 強力かつ効率的な VLA モデルへの道を開く - 離散決定の訓練困難性を微分可能緩和で解決 - 具体的な限界や失敗ケースについては要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- LIBERO ベンチマーク - SIMPLER ベンチマーク - 既存の token caching や pruning を用いた VLA 加速手法 - 関連する Vision-Language-Action モデル全般

※ 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: Yujie Wei, Jiahan Fan, Jiyu Guo, Ruichen Zhen, Rui Shao, Xiu Su, Zeke Xie, Shuo Yang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Vision-Language-Action (VLA) models have demonstrated remarkable generalization capabilities in robotic manipulation tasks, yet their substantial computational overhead remains a critical obstacle to real-world deployment. Improving inference efficiency is therefore essential for practical robotic applications. Existing acceleration methods often rely on heuristic or static strategies--such as rule-based token caching or pruning--that are decoupled from task objectives and fail to adapt to dynamic scene changes. In this work, we reformulate inference acceleration as a learnable policy optimization problem and propose a novel framework that integrates a dynamic, task-aware decision-making process directly into the VLA model. At its core are two lightweight, cooperative modules: a Cached Token Selector, which determines which tokens should be reused, and a Cache Ratio Predictor, which controls how many tokens to reuse. Training these modules is non-trivial due to their discrete decisions. We address this by adopting a differentiable relaxation that allows gradient-based end-to-end optimization. Extensive experiments on the LIBERO and SIMPLER benchmarks, as well as real-robot evaluations, show that our method achieves a 1.76x wall-clock inference speedup while simultaneously improving the average success rate by 1.9 percentage points (from 75.0% to 76.9%) on LIBERO and by 5.0 percentage points on real-world tasks, significantly outperforming existing baselines. This work highlights the potential of learning task-aware computational allocation policies, paving the way for VLA models that are both powerful and efficient.

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