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自動運転arXiv:2604.08719

LMGenDrive: マルチモーダル理解と生成的ワールドモデルを統合したエンドツーエンド運転

LMGenDrive: Bridging Multimodal Understanding and Generative World Modeling for End-to-End Driving

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本論文は、LLMベースのマルチモーダル理解と生成的ワールドモデルを統合した初のエンドツーエンド自動運転フレームワークLMGenDriveを提案し、将来の運転ビデオと制御信号を同時生成することで、長尾・オープンワールドシナリオへの一般化を向上させる。

詳しい要約

1. どんなもの?

- どんなもの? - LMGenDrive は、LLM ベースのマルチモーダル理解と generative world model を統合した、end-to-end closed-loop driving のための初のフレームワーク。 - 多視点カメラ入力と自然言語指示から、将来の運転動画と制御信号を生成する。 - 低遅延オンライン計画と自己回帰的オフライン動画生成の両方をサポートする。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 先行研究と比べてどこがすごい? - 従来は LLM/VLM による理解・推論か generative world model による未来想像が別々に研究されてきた。 - LMGenDrive は両者を統合し、動画予測による時空間モデリングと LLM の意味的 prior・指示 grounding を相補的に活用する。 - 困難な closed-loop ベンチマークで先行手法を大幅に上回り、指示追従・時空間理解・希少シナリオへの頑健性で明確な改善を示す。

3. 技術・手法の肝は?

- 技術や手法の肝はどこ? - LLM ベースのマルチモーダル理解と generative world model を組み合わせ、多視点カメラ入力と自然言語指示から将来動画と制御信号を生成。 - 視覚事前学習から多段階長ホライズン運転へと進む progressive three-stage training strategy を提案。 - これにより安定性と性能を向上させる。

4. どうやって有効だと検証した?

- どうやって有効だと検証した? - 困難な closed-loop ベンチマークで実験を実施。 - 指示追従、時空間理解、希少シナリオへの頑健性において明確な改善を確認。 - 先行手法を大幅に上回る性能を示した。

5. 議論はある?

- 議論はある? - マルチモーダル理解と生成の統合が、より汎化可能で頑健な embodied decision-making システムへの有望な方向であると示唆。 - 具体的な限界や課題については要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 次に読むべき論文は? - 要旨で参照/比較されている具体的な研究名は明記されていない。 - 関連手法として、LLM/VLM を用いた vision-language understanding and reasoning の研究、および generative world model の研究が挙げられる。 - 同分野の定番として、end-to-end driving や closed-loop benchmark に関する研究を読むとよい。

※ 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: Hao Shao, Letian Wang, Yang Zhou, Yuxuan Hu, Zhuofan Zong, Steven L. Waslander, Wei Zhan, Hongsheng Li

分類: cs.CV, cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

Recent years have seen remarkable progress in autonomous driving, yet generalization to long-tail and open-world scenarios remains a major bottleneck for large-scale deployment. To address this challenge, some works use LLMs and VLMs for vision-language understanding and reasoning, enabling vehicles to interpret rare and safety-critical situations when generating actions. Others study generative world models to capture the spatio-temporal evolution of driving scenes, allowing agents to imagine possible futures before acting. Inspired by human intelligence, which unifies understanding and imagination, we explore a unified model for autonomous driving. We present LMGenDrive, the first framework that combines LLM-based multimodal understanding with generative world models for end-to-end closed-loop driving. Given multi-view camera inputs and natural-language instructions, LMGenDrive generates both future driving videos and control signals. This design provides complementary benefits: video prediction improves spatio-temporal scene modeling, while the LLM contributes strong semantic priors and instruction grounding from large-scale pretraining. We further propose a progressive three-stage training strategy, from vision pretraining to multi-step long-horizon driving, to improve stability and performance. LMGenDrive supports both low-latency online planning and autoregressive offline video generation. Experiments show that it significantly outperforms prior methods on challenging closed-loop benchmarks, with clear gains in instruction following, spatio-temporal understanding, and robustness to rare scenarios. These results suggest that unifying multimodal understanding and generation is a promising direction for more generalizable and robust embodied decision-making systems.

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