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模倣学習arXiv:2602.14252

GRAIL: 模倣学習による目標認識アラインメント

GRAIL: Goal Recognition Alignment through Imitation Learning

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模倣学習と逆強化学習を用いて、候補目標ごとの方策を実演軌跡から直接学習し、部分軌跡を1回の順伝播でスコアリングすることで、非最適・系統的バイアス・ノイズのある行動下でも目標認識精度を向上させる手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- エージェントの観測行動から目標を推定する Goal Recognition の新手法 GRAIL を提案。 - Imitation Learning と Inverse Reinforcement Learning を用い、候補目標ごとに goal-directed policy をデモ軌跡から直接学習。 - 観測された partial trajectory を各 policy で単一 forward pass によりスコアリングし、one-shot 推論を維持。 - 系統的バイアス・suboptimal・noisy な行動下での目標認識精度向上を狙う。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存手法は optimal goal-oriented policy 表現に依存し、actor の真の行動と乖離しうる。 - GRAIL は (potentially suboptimal) demonstration trajectories から各候補目標の policy を直接学習。 - これにより suboptimal や systematically biased な行動を捉えつつ、古典的 Goal Recognition の one-shot 推論能力を保持。 - 系統的バイアス下で F1 を 0.5 以上改善、suboptimal で約 0.1-0.3、noisy optimal で最大 0.4 改善、完全 optimal 設定でも競争力あり。

3. 技術・手法の肝は?

- Imitation Learning と Inverse Reinforcement Learning を活用。 - 各 candidate goal に対して goal-directed policy を (potentially suboptimal) demonstration trajectories から学習。 - 観測された partial trajectory を各 learned goal-directed policy で単一 forward pass によりスコアリング。 - スコアに基づき目標を認識し、古典的手法の one-shot 推論を維持。

4. どうやって有効だと検証した?

- 評価された複数ドメインで実験。 - systematically biased optimal behavior 下で F1-score が 0.5 以上向上。 - suboptimal behavior 下で約 0.1-0.3 の改善。 - noisy optimal trajectories 下で最大 0.4 の改善。 - fully optimal 設定でも競争力を維持。

5. 議論はある?

- 既存手法の optimal policy 仮定と actor の真の行動の乖離を指摘。 - 不確実環境でのエージェント目標解釈に向けた scalable で robust なモデルへの貢献を主張。 - 具体的な限界や失敗ケース、計算コスト、他手法との詳細比較は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている既存の Goal Recognition 手法(optimal goal-oriented policy に基づくもの)。 - Imitation Learning および Inverse Reinforcement Learning の関連研究。 - 同分野の定番として Goal Recognition 一般、Behavior Cloning、IRL の代表的手法。

※ 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: Osher Elhadad, Felipe Meneguzzi, Reuth Mirsky

分類: cs.AI, cs.LG, cs.RO

原文アブストラクト

Understanding an agent's goals from its behavior is fundamental to aligning AI systems with human intentions. Existing goal recognition methods typically rely on an optimal goal-oriented policy representation, which may differ from the actor's true behavior and hinder the accurate recognition of their goal. To address this gap, this paper introduces Goal Recognition Alignment through Imitation Learning (GRAIL), which leverages imitation learning and inverse reinforcement learning to learn one goal-directed policy for each candidate goal directly from (potentially suboptimal) demonstration trajectories. By scoring an observed partial trajectory with each learned goal-directed policy in a single forward pass, GRAIL retains the one-shot inference capability of classical goal recognition while leveraging learned policies that can capture suboptimal and systematically biased behavior. Across the evaluated domains, GRAIL increases the F1-score by more than 0.5 under systematically biased optimal behavior, achieves gains of approximately 0.1-0.3 under suboptimal behavior, and yields improvements of up to 0.4 under noisy optimal trajectories, while remaining competitive in fully optimal settings. This work contributes toward scalable and robust models for interpreting agent goals in uncertain environments.

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