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模倣学習arXiv:2606.12365

アンビエント拡散ポリシー:ロボティクスにおける準最適データからの模倣学習

Ambient Diffusion Policy: Imitation Learning from Suboptimal Data in Robotics

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準最適なロボットデータから有益な特徴のみを抽出するため、ノイズ依存のデータ使用法を導入した拡散ポリシー手法を提案し、複数タスクで有効性を実証した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボティクスにおける模倣学習のための手法「Ambient Diffusion Policy」を提案。 - 高品質なタスク固有のロボットデータは収集が高コストで時間がかかる一方、低品質または分布外のデモンストレーションを含むsuboptimalデータセットは豊富に存在する。 - 既存の共同トレーニング手法はsuboptimalサンプルから有益な特徴と有害な特徴を分離できないことが多い。 - 本手法は、ノイズ依存のデータ使用という新しい軸を共同トレーニングに導入し、有用な特徴のみを抽出する。 - suboptimalデータの寄与をトレーニング中の高拡散時間と低拡散時間のみに制限する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の共同トレーニングベースラインと比較して、最大33%の性能向上を達成。 - 特にOpen X-Embodimentのような異種データ品質と非構造化分布シフトを持つ大規模データセットにスケールした場合に有効。 - 従来手法がsuboptimalサンプルから有害な特徴を分離できないのに対し、本手法はノイズ依存のデータ使用により有用な特徴のみを抽出できる。 - suboptimalデモンストレーションの有用性を高め、ロボティクスで利用可能なデータソースの範囲を拡大する。

3. 技術・手法の肝は?

- ロボット行動データがスペクトルパワー則に従うことを観察。 - これにより最適なDiffusion Policyに2つの重要な性質が誘導される:グローバルからローカルへの階層性と局所性。 - 簡略化モデルを用いて理論的に定式化。 - ノイズ依存のデータ使用:suboptimalデータの寄与をトレーニング中の高拡散時間と低拡散時間のみに制限。 - これによりsuboptimalデータから有用な特徴のみを抽出。

4. どうやって有効だと検証した?

- 4種類のsuboptimal行動データ(noisy trajectories、sim-to-real gap、task mismatch、大規模データ混合)に対して6つのタスクで実験。 - 任意のソースのsuboptimalデータから効果的に学習できることを示す。 - Open X-Embodimentにスケールした場合、既存の共同トレーニングベースラインを最大33%上回る。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- Diffusion Policy - Open X-Embodiment - 共同トレーニングベースライン(具体的な手法名は要旨に記載なし)

※ 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: Adam Wei, Nicholas Pfaff, Thomas Cohn, Arif Kerem Dayı, Constantinos Daskalakis, Giannis Daras, Russ Tedrake

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

We propose Ambient Diffusion Policy, a simple and principled method for imitation learning from suboptimal data in robotics. High-quality, task-specific robot data is expensive and time-consuming to collect, while suboptimal datasets with lower-quality or out-of-distribution demonstrations are abundant. Existing methods that co-train on both data sources in robotics often fail to separate the meaningful and the harmful features in the suboptimal samples. In contrast, our method extracts only the useful features by introducing a new axis to co-training in robotics: noise-dependent data usage. Ambient Diffusion Policy restricts the contribution of suboptimal data during training to only the high and low diffusion times. To rigorously justify our approach, we first observe that robot action data exhibits a spectral power law. This induces two important properties on the optimal Diffusion Policy that we exploit: a global-to-local hierarchy and locality. We theoretically formalize this discussion using a simplified model. Our experiments validate Ambient Diffusion Policy on four types of suboptimal action data (noisy trajectories, sim-to-real gap, task mismatch, and large-scale data mixtures) across six tasks. The results show that it effectively learns from arbitrary sources of suboptimal data. Notably, it outperforms existing co-training baselines by up to 33% when scaled to Open X-Embodiment - a large dataset with heterogeneous data quality and unstructured distribution shifts. Overall, Ambient Diffusion Policy increases the utility of suboptimal demonstrations and expands the set of usable data sources in robotics.

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