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VLAarXiv:2602.19313

TOPReward: トークン確率を隠れたゼロショット報酬として用いるロボティクス

TOPReward: Token Probabilities as Hidden Zero-Shot Rewards for Robotics

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事前学習済み動画言語モデルのトークン確率を利用し、タスク指示に対する進捗を密な報酬として推定する訓練不要の手法を提案。実世界の操作ベンチマークで従来の訓練不要手法を上回る性能を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボット学習向けの dense な進捗報酬を、訓練なしで生成する手法 TOPReward を提案。 - 事前学習済み Video-Language Models (VLMs) の内部 token probabilities を利用し、数値進捗を生成させるのではなく、指示されたタスクが完了した尤度を測定。 - 動画 prefix と言語 instruction を入力とし、タスク固有の報酬モデル訓練や手動進捗ラベルを不要とする。 - ManiRewardBench(130 タスク、4 ロボットプラットフォーム)と Open X-Embodiment で評価。 - 下流応用として success detection と offline reward-weighted behavior cloning を支援。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来は手動進捗注釈、タスク固有デモ、キュレーションされたロボットデータで訓練した報酬モデルに依存。 - TOPReward は training-free で、VLM の内部 token probabilities を報酬に変換する点が新しい。 - オープンソースモデル上で prior training-free VLM reward 手法を大幅に上回る。 - 訓練済み reward-model baseline と進捗推定指標で競争力があり、報酬モデル訓練を不要にする。 - 報酬が指定 instruction に敏感で、時間 index だけでは説明できないことを示す。

3. 技術・手法の肝は?

- 事前学習済み VLM に対し、動画 prefix と言語 instruction を与え、指示タスク完了の尤度を内部 token probabilities から測定。 - 数値進捗値を生成させるのではなく、token 確率を dense reward signal に変換。 - タスク固有の報酬モデル訓練や手動進捗ラベルを必要としない training-free 手法。 - 潜在的な video-language understanding を報酬に変換する。 - 具体的な token 選択や確率計算の詳細は要旨からは不明。

4. どうやって有効だと検証した?

- ManiRewardBench を構築:130 のユニークタスク、4 つのロボットプラットフォームを含む実世界 manipulation ベンチマーク。 - Open X-Embodiment データセットでも評価。 - オープンソースモデル上で prior training-free VLM reward 手法を大幅に上回る。 - 訓練済み reward-model baseline と progress-estimation metrics で競争力。 - 報酬が instruction に敏感で、時間 index だけでは説明できないことを追加分析で確認。 - success detection と offline reward-weighted behavior cloning の下流応用を支援。

5. 議論はある?

- 報酬が指定 instruction に敏感であること、時間 index だけでは説明できないことを分析。 - 訓練済み reward model と競争力がある一方、training-free である利点を主張。 - 限界や失敗ケース、計算コスト、VLM 依存性などの議論は要旨からは不明。 - 倫理的影響やロボット安全面の議論は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている prior training-free VLM reward 手法(具体名は要旨からは不明)。 - 訓練済み reward-model baseline(具体名は要旨からは不明)。 - ManiRewardBench と Open X-Embodiment に関連する研究。 - 同分野の定番として Video-Language Models (VLMs)、offline reward-weighted behavior cloning、success detection に関する論文。

※ 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: Shirui Chen, Cole Harrison, Ying-Chun Lee, Angela Jin Yang, Zhongzheng Ren, Lillian J. Ratliff, Jiafei Duan, Dieter Fox, Ranjay Krishna

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

General-purpose robot learning requires dense, instruction-conditioned feedback that can distinguish meaningful task progress from stalled, failed, or partially completed behavior. Yet obtaining such feedback at scale remains difficult, since existing approaches often rely on manual progress annotations, task-specific demonstrations, or reward models trained on curated robot datasets. We introduce TOPReward, a training-free progress reward method that probes pretrained Video-Language Models (VLMs) through their internal token probabilities rather than asking them to generate numerical progress values. Given a video prefix and a language instruction, TOPReward measures the model's likelihood that the instructed task has been completed, converting latent video-language understanding into a dense reward signal without task-specific reward-model training or manually annotated progress labels. We evaluate TOPReward on ManiRewardBench, our real-world manipulation benchmark spanning 130 unique tasks and four robot platforms, as well as on Open X-Embodiment datasets. Across these settings, TOPReward substantially outperforms prior training-free VLM reward methods on open-source models and is competitive with a trained reward-model baseline on progress-estimation metrics, while requiring no reward-model training. Additional analyses show that the reward is sensitive to the specified instruction and is not explained by time index alone. Finally, TOPReward supports downstream applications including success detection and offline reward-weighted behavior cloning.

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