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自動運転/プランニングarXiv:2603.10441

KnowDiffuser: LLM推論を備えた知識誘導型拡散プランナー

KnowDiffuser: A Knowledge-Guided Diffusion Planner with LLM Reasoning

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言語モデルの意味理解と拡散モデルの軌道生成を統合し、自動運転の運動計画を行うフレームワークを提案。nuPlanベンチマークで既存手法を上回る性能を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 自動運転のmotion planning向けに、Language Model (LM) の意味推論と diffusion model の生成能力を統合した知識誘導型フレームワーク KnowDiffuser を提案。 - LM が構造化された scene representation から context-aware な meta-action を推論し、それを prior trajectory に写像して denoising をアンカー。 - two-stage truncated denoising で軌道を効率的に洗練し、意味的整合性と物理的実現可能性を両立。 - nuPlan benchmark で open-loop / closed-loop 評価を行い、既存 planner を大幅に上回る。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- LM は discrete token space で動作し、連続的で物理的に実現可能な軌道生成が苦手。 - diffusion model は信頼性・動的整合性の高い軌道を生成できるが、意味的解釈性や scene-level 理解との整合に乏しい。 - KnowDiffuser は両者を密に統合し、semantic-to-physical gap を橋渡しする点が先行研究と異なる。 - nuPlan で open-loop / closed-loop ともに既存 planner を有意に上回ると報告。

3. 技術・手法の肝は?

- LM が構造化 scene representation から context-aware meta-action を推論。 - meta-action を prior trajectory にマッピングし、後続の denoising process をアンカー。 - two-stage truncated denoising mechanism で軌道を効率的に洗練。 - これにより semantic alignment と physical feasibility を保持。

4. どうやって有効だと検証した?

- nuPlan benchmark 上で open-loop および closed-loop 評価を実施。 - KnowDiffuser が既存 planner を大幅に上回ることを示す。 - 有効性の詳細な指標や比較手法は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- LM の discrete token space と連続軌道生成のギャップ、diffusion model の意味的解釈性・scene-level 理解の欠如が動機。 - 提案手法で semantic-to-physical gap を橋渡しできると主張。 - 限界や今後の課題についての具体的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・比較されている研究は明示されていない。 - 関連手法として diffusion model ベースの motion planning、LM を用いた high-level decision-making for autonomous driving、nuPlan benchmark の既存 planner 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: Fan Ding, Xuewen Luo, Fengze Yang, Bo Yu, HwaHui Tew, Ganesh Krishnasamy, Junn Yong Loo

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Recent advancements in Language Models (LMs) have demonstrated strong semantic reasoning capabilities, enabling their application in high-level decision-making for autonomous driving (AD). However, LMs operate over discrete token spaces and lack the ability to generate continuous, physically feasible trajectories required for motion planning. Meanwhile, diffusion models have proven effective at generating reliable and dynamically consistent trajectories, but often lack semantic interpretability and alignment with scene-level understanding. To address these limitations, we propose \textbf{KnowDiffuser}, a knowledge-guided motion planning framework that tightly integrates the semantic understanding of language models with the generative power of diffusion models. The framework employs a language model to infer context-aware meta-actions from structured scene representations, which are then mapped to prior trajectories that anchor the subsequent denoising process. A two-stage truncated denoising mechanism refines these trajectories efficiently, preserving both semantic alignment and physical feasibility. Experiments on the nuPlan benchmark demonstrate that KnowDiffuser significantly outperforms existing planners in both open-loop and closed-loop evaluations, establishing a robust and interpretable framework that effectively bridges the semantic-to-physical gap in AD systems.

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