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スキル学習arXiv:2606.05395

VASO: 物理AIエージェントのための形式的検証可能な自己進化スキル

VASO: Formally Verifiable Self-Evolving Skills for Physical AI Agents

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LLMが生成したロボットスキル契約を、モデル検査による形式的検証と反例に基づくテキスト勾配で自己進化させるフレームワークVASOを提案。未テスト条件下でも時間的安全性を満たすスキルを少数サンプルで獲得できる。

詳しい要約

1. どんなもの?

- LLM生成のロボットスキル契約を検証誘導で自己進化させるVASOを提案。 - 各スキルは意味論的契約として表現され、形式的インタフェースとプランナ向けインタフェースを持つ。 - モデル検査でスキル契約の論理的不整合を除去し、スキルが誘導するプランを時間仕様に対して検証。 - 検証失敗時は反例トレースをテキスト勾配に変換し、基盤モデルの重みを凍結したままスキル契約を更新。 - Clearpath JackalとPX4 quadcopterタスクで97.2%の形式仕様準拠を100サンプル未満で達成。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存のスキル進化ループは実行フィードバック、単体テスト、環境報酬、LLM自己批評に依存し、サンプル実行での成功を示すのみ。 - 未テスト条件下での時間的安全契約を満たすかは保証しない。 - VASOは形式検証と自己進化を閉ループ化し、反例を最適化フィードバックとして再利用可能なスキル契約に反映。 - 一過性のプラン検証、プランナプロンプト調整、モデル重み微調整とは異なる。 - 実行フィードバック、プロンプト最適化、微調整ベースラインを上回る性能。

3. 技術・手法の肝は?

- スキルを意味論的契約として表現し、形式的インタフェースとプランナ向けインタフェースを結合。 - 形式的インタフェースはロボット状態、観測、制御コマンドを論理命題に整列しモデル検査に供する。 - プランナ向けインタフェースは実行可能な振る舞い生成を導く。 - モデル検査器が論理的不整合なスキル契約をフィルタし、スキル誘導プランを大域・局所時間仕様に対して検証。 - 検証失敗時、反例トレースをテキスト勾配に変換し、基盤モデル重みを凍結したままスキル契約を更新。

4. どうやって有効だと検証した?

- Clearpath JackalとPX4 quadcopterタスクで評価。 - 100サンプル未満の最適化で97.2%の形式仕様準拠を達成。 - 実行フィードバック、プロンプト最適化、微調整ベースラインと比較し優位性を確認。 - 形式仕様準拠率を主要指標として有効性を検証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 実行フィードバックベースのスキル進化、プロンプト最適化、微調整ベースライン。 - LLM自己批評によるスキル改善。 - モデル検査と時間仕様検証。 - 関連する物理AIエージェントのスキル学習手法。

※ 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: Yunhao Yang, Neel P. Bhatt, Kevin Wang, Samuel Tetteh, Zhangyang Wang, Ufuk Topcu

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Reusable robot skills are becoming the basic units through which embodied agents turn open-ended instructions into long-horizon physical behavior. We argue that, while foundation models have collapsed the cost of creating these skills, the cost of trusting them has not. Existing skill-evolution loops refine skills through execution feedback, unit tests, environment reward, or LLM self-critique, but these signals provide only trace-level evidence: they show that a skill worked on sampled executions, not that skill-induced plans satisfy temporal safety contracts under untested conditions. We introduce VASO, a framework for verification-guided self-evolution of LLM-generated robot skill contracts. In VASO, each skill is represented as a semantic contract with two coupled interfaces: a formal interface that aligns robot states, observations, and control commands with logical propositions for model checking, and a planner-facing interface that guides executable behavior generation. A model checker first filters logically inconsistent skill contracts, then verifies plans induced by the skill against global and local temporal specifications. When verification fails, VASO translates the counterexample trace into a textual gradient that updates the reusable skill contract while keeping foundation-model weights frozen. On Clearpath Jackal and PX4 quadcopter tasks, VASO reaches 97.2% formal-specification compliance using fewer than 100 optimization samples, outperforming execution-feedback, prompt-optimization, and fine-tuning baselines. To our knowledge, VASO is the first framework that closes the loop between formal verification and self-evolving LLM-generated skills for physical AI agents: formal counterexamples become optimization feedback for reusable robot skill contracts, rather than merely verifying one-off plans, tuning planner prompts, or fine-tuning model weights.

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