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生涯学習/操作arXiv:2606.26183

LiMoDE: 動的エキスパートの混合の視点から生涯ロボット操作を再考する

LiMoDE: Rethinking Lifelong Robot Manipulation from a Mixture-of-Dynamic-Experts Perspective

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ロボットが連続的に新しいタスクに適応するための生涯学習手法を提案。動的MoE構造で事前学習し、適応段階では凍結したエキスパートと新しいエキスパートを組み合わせて知識転移を実現する。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 生涯ロボットマニピュレーションのための新しい二段階学習スキーム LiMoDE を提案。 - 動的 Mixture-of-Experts (MoE) 構造をマルチタスク事前学習段階で導入し、運動情報に基づいて異種エキスパートを活性化。 - タスク適応段階では生涯 MoE 適応機構を設計し、生涯エキスパートを学習して凍結エキスパートと動的に組み合わせる。 - シミュレーションと実世界タスクで評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のパラメータ効率的ファインチューニングは破滅的忘却を緩和するが、再利用可能なスキル抽出とスキル間相互作用のモデル化が不十分。 - プロンプト学習によるアプローチとは異なり、アーキテクチャの観点から LiMoDE を提案。 - 動的 MoE と生涯 MoE 適応により、知識転移を促進し、優れた性能と強い生涯適応を実現。

3. 技術・手法の肝は?

- マルチタスク事前学習段階で動的 MoE 構造を提案。運動情報に基づき可変数の異種エキスパートを活性化し、短期的マニピュレーションに対応。 - タスク適応段階で生涯 MoE 適応機構を設計。生涯エキスパートを学習し、凍結エキスパートと動的に組み合わせて新タスクに対応。 - これにより適応中の知識転移を促進。

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションの生涯学習ベンチマークと実世界タスクで評価。 - 広範な実験により、適度な追加学習パラメータと推論オーバーヘッドで優れた性能と強い生涯適応を達成することを実証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- パラメータ効率的ファインチューニング (parameter-efficient fine-tuning) による単一タスク適応の研究。 - プロンプト学習 (prompt learning) による生涯学習アプローチ。 - Mixture-of-Experts (MoE) を用いたロボットマニピュレーションの研究。

※ 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: Zhihao Gu, Lin Wang

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Building a generalist robot that can leverage prior knowledge for continuous task adaptation remains a significant challenge. Previous works alleviate the catastrophic forgetting problem by parameter-efficient fine-tuning for single-task adaptation. However, they fail to extract reusable skills and model the interaction with other skills effectively. Recent works try to address these issues by learning prompts. Differently, this paper presents an architectural perspective on the Lifelong Mixture of Dynamic Experts (\textit{LiMoDE}), a novel two-stage learning scheme for lifelong robot manipulation. Specifically, a dynamic MoE structure is first proposed in the multi-task pre-training stage to learn prior knowledge, where a varied number of heterogeneous experts are activated based on the motion information to address different short-term manipulations. Subsequently, in the task adaptation stage, we design a lifelong MoE adaptation mechanism % (LiMoEAM) that learns lifelong experts and dynamically combines them with frozen ones for new tasks, facilitating the knowledge transfer during adaptation. The proposed \textit{LiMoDE} is evaluated on both the simulated lifelong learning benchmark and real-world tasks. Extensive experiments demonstrate its effectiveness in achieving superior performance and strong lifelong adaptation by introducing a moderate number of additional trainable parameters and inference overhead.

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