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世界モデルarXiv:2604.01985

世界行動検証器:順方向・逆方向の非対称性による自己改善型世界モデル

World Action Verifier: Self-Improving World Models via Forward-Inverse Asymmetry

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世界モデルが自身の予測誤差を検出し自己改善するフレームワークWAVを提案。状態の妥当性と行動の到達可能性を分離検証し、順方向・逆方向の非対称性を活用してサンプル効率とポリシー性能を向上させる。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 世界モデルの予測誤差を自己検出し自己改善する枠組み「World Action Verifier (WAV)」を提案。 - 行動条件付き状態予測を「状態の妥当性」と「行動の到達可能性」に分解し、検証可能にする。 - 検証は直接の順方向予測より容易で、行動なしデータの豊富さと行動関連特徴の低次元性という非対称性を利用。 - 多様なサブゴール生成器とスパース逆モデルを追加し、サイクル整合性で検証。 - MiniGrid, RoboMimic, ManiSkillの9タスクでサンプル効率2倍、政策性能22%以上向上。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の世界モデルは最適行動に焦点を当てがちで、行動ラベル付きロボット相互作用に乏しい非最適行動空間での信頼性が低い。 - WAVは順方向予測の代わりに検証可能な要因分解と非対称性を活用し、未探索領域での検証を可能にする。 - 既存手法が失敗する領域でも有効な検証機構を提供し、サンプル効率と下流政策性能を大幅改善。

3. 技術・手法の肝は?

- 行動条件付き状態予測を「状態の妥当性」と「行動の到達可能性」に分解。 - 行動なしデータから多様なサブゴールを生成するサブゴール生成器を利用。 - 状態特徴の一部から行動を推論するスパース逆モデルを導入。 - 提案サブゴール、推論行動、順方向ロールアウト間のサイクル整合性を強制し、検証メカニズムを実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- MiniGrid, RoboMimic, ManiSkillの9タスクで評価。 - サンプル効率が2倍向上し、下流政策性能が22%以上改善することを確認。 - 既存手法が失敗する未探索領域での有効性も検証。

5. 議論はある?

- 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World Models, Dreamer, PlaNet, 逆モデル学習, サイクル整合性を用いた自己教師あり学習などが挙げられる。

※ 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: Yuejiang Liu, Fan Feng, Lingjing Kong, Weifeng Lu, Jinzhou Tang, Kun Zhang, Kevin Murphy, Chelsea Finn, Yilun Du

分類: cs.LG, cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

General-purpose world models promise scalable policy evaluation, optimization, and planning, yet achieving the required level of robustness remains challenging. Unlike policy learning which primarily focuses on optimal actions, a world model needs to be reliable over a vast space of suboptimal actions, which are often underrepresented in action-labeled robot interactions. To address this challenge, we propose World Action Verifier (WAV), a framework that enables world models to identify their own prediction errors and self-improve. The key idea is to decompose action-conditioned state prediction into two independently verifiable factors: state plausibility and action reachability. We show that verifying these factors is significantly more tractable than direct forward prediction due to two underlying asymmetries: the broader availability of action-free data and the lower dimensionality of action-relevant features. Leveraging these asymmetries, we augment a world model with (i) a diverse subgoal generator obtained from video corpora and (ii) a sparse inverse model that infers actions from a subset of state features. By enforcing cycle consistency among proposed subgoals, inferred actions, and forward rollouts, WAV provides an effective verification mechanism in under-explored regimes, where existing methods often fail. Across nine tasks spanning MiniGrid, RoboMimic, and ManiSkill, our method achieves 2x higher sample efficiency while improving downstream policy performance by over 22%.

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