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模倣学習/逆強化学習arXiv:2606.02194

学習報酬を用いた大規模行動モデルのコヒーレントなオフポリシー改善

Coherent Off-Policy Improvement of Large Behavior Models with Learned Rewards

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大規模な事前学習済みロボット操作ポリシーを、逆強化学習で学習した稠密報酬を用いて微調整し、スパース報酬のRLベースラインよりも高い成功率を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

大規模生成モデルをbehavioral cloning (BC)で学習したロボット制御方策を、inverse reinforcement learning (IRL)でfinetuneする手法の検討。特にcoherent imitation learningというIRL法を用い、expert demonstrationからdense rewardを学習してRL finetuningを行う。pi-0.5を対象に6つのsparse manipulationタスクで評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

先行研究はpretrained policyを固定しsmaller residual policyにRLを適用するscalable finetuningを行ったが、sparse rewardタスクではRLがsample-efficientに最適化しにくい。本研究はIRLでdense rewardを学習することでこの課題を緩和し、sparse rewardを使うRLベースラインを上回る性能を示した。

3. 技術・手法の肝は?

coherent imitation learningを採用。expert demonstrationからdense reward functionを学習し、theoretical guaranteesを持つ特定のreward formulationでBC policyの改善を促す。初期pretrained finetuning policyが初期rewardとcriticに対してoptimalになるよう保証することで、RL finetuningでよく見られる初期性能低下を回避し、より速い改善を可能にする。

4. どうやって有効だと検証した?

6つのsparse manipulationタスクでpi-0.5の性能を維持または改善。6つ中5つの複雑なmanipulationタスクで90%以上のsuccess rateを達成し、sparse rewardを用いるRLベースラインを上回った。

5. 議論はある?

RLが追加のhuman demonstration収集よりsample-efficientかは未解決の問いとして提示。IRLによるdense reward学習がRL finetuningの課題を緩和する可能性を示すが、詳細な議論や限界は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

pi-0.5、coherent imitation learning、residual policyへのRL適用によるscalable finetuningの先行研究、behavioral cloning、inverse reinforcement learning。

※ 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: Christian Scherer, Joe Watson, Theo Gruner, Daniel Palenicek, Ingmar Posner, Jan Peters

分類: cs.LG

原文アブストラクト

Distilling expert demonstration data into large generative models using behavioral cloning is a scalable approach to learning capable policies for robotic control, particularly for dexterous manipulation. Reinforcement learning (RL) can be used as a means to finetune these policies further using additional experience. An open question is whether RL is more sample-efficient than collecting more human demonstrations. Prior work has finetuned large pretrained policies in a scalable fashion by applying RL to a smaller residual policy that corrects the pretrained model. However, for the typical sparse reward tasks, RL algorithms can struggle to optimize the behavior in a sample-efficient manner. We explore inverse reinforcement learning, where a dense reward function is learned from expert demonstrations, potentially reducing the challenge of RL finetuning. We specifically consider coherent imitation learning, an IRL method that facilitates improvement of the BC policy through using a specific reward formulation with theoretical guarantees. We show that our IRL method maintains or improves the performance of pi-0.5 on all six sparse manipulation tasks and achieves a $\geq 90\%$ success rate on five out of six complex manipulation tasks, outperforming RL-based baselines using sparse rewards. By ensuring our initial pretrained finetuning policy is optimal for our initial reward and critic, our method circumvents the initial drop commonly seen in RL finetuning and enables faster improvement.

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