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ワールドモデルarXiv:2602.01780

DDP-WM: 効率的なワールドモデルのための分離型ダイナミクス予測

DDP-WM: Disentangled Dynamics Prediction for Efficient World Models

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観測シーンの潜在状態変化を、物理相互作用による疎な主要ダイナミクスと背景更新に分離して予測するワールドモデルを提案し、推論を約9倍高速化しつつ操作タスクの成功率を向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 自律ロボット計画のための World Model である DDP-WM を提案。 - 中心原理は Disentangled Dynamics Prediction (DDP)。 - 観測シーンの潜在状態進化は異質で、物理相互作用による疎な primary dynamics と文脈駆動の secondary background updates に分解可能と仮定。 - 効率的な履歴処理と dynamic localization を統合し primary dynamics を分離。 - cross-attention で背景更新を行い、資源配分を最適化し planner に滑らかな最適化地形を提供。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の dense Transformer ベース World Model は計算オーバーヘッドが大きく実時間展開を妨げる。 - DDP-WM は効率と性能のボトルネックに対処。 - 難しい Push-T タスクで、最先端 dense モデル比で約9倍の推論高速化。 - 同タスクで MPC 成功率を90%から98%へ改善。 - navigation、精密 tabletop manipulation、複雑な deformable/multi-body 相互作用など多様なタスクで効率と性能を達成。

3. 技術・手法の肝は?

- Disentangled Dynamics Prediction (DDP) の原理に基づく。 - 潜在状態進化を sparse primary dynamics と secondary context-driven background updates に分解。 - アーキテクチャは効率的な履歴処理と dynamic localization を統合し primary dynamics を分離。 - 背景更新に cross-attention 機構を採用。 - これにより資源配分を最適化し、planner に滑らかな最適化地形を提供。

4. どうやって有効だと検証した?

- 多様なタスクで広範な実験を実施。 - タスクは navigation、精密 tabletop manipulation、複雑な deformable または multi-body 相互作用を含む。 - 特に Push-T タスクで評価。 - 最先端 dense モデルと比較し、約9倍の推論高速化と MPC 成功率90%→98%の改善を確認。

5. 議論はある?

- 効率と性能のボトルネックに対処する promising path を示すと主張。 - 効率的で高忠実度な World Model 開発への道を開く。 - 具体的な限界や失敗ケース、議論の詳細は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されているのは state-of-the-art dense models(具体的名称は要旨からは不明)。 - 関連手法として dense Transformer-based world models、MPC、Push-T task が挙げられる。 - 同分野の定番として World Models、Dreamer、PlaNet などが次に読む候補。

※ 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: Shicheng Yin, Kaixuan Yin, Weixing Chen, Yang Liu, Guanbin Li, Liang Lin

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

World models are essential for autonomous robotic planning. However, the substantial computational overhead of existing dense Transformerbased models significantly hinders real-time deployment. To address this efficiency-performance bottleneck, we introduce DDP-WM, a novel world model centered on the principle of Disentangled Dynamics Prediction (DDP). We hypothesize that latent state evolution in observed scenes is heterogeneous and can be decomposed into sparse primary dynamics driven by physical interactions and secondary context-driven background updates. DDP-WM realizes this decomposition through an architecture that integrates efficient historical processing with dynamic localization to isolate primary dynamics. By employing a crossattention mechanism for background updates, the framework optimizes resource allocation and provides a smooth optimization landscape for planners. Extensive experiments demonstrate that DDP-WM achieves significant efficiency and performance across diverse tasks, including navigation, precise tabletop manipulation, and complex deformable or multi-body interactions. Specifically, on the challenging Push-T task, DDP-WM achieves an approximately 9 times inference speedup and improves the MPC success rate from 90% to98% compared to state-of-the-art dense models. The results establish a promising path for developing efficient, high-fidelity world models. Codes is available at https://hcplab-sysu.github.io/DDP-WM/.

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