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ナビゲーションarXiv:2607.13461

視覚と言語によるナビゲーションのためのオン・オフ方策統合学習

Joint On-and-Off Policy Learning for Vision-and-Language Navigation

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視覚と言語によるナビゲーション(VLN)において、模倣学習と強化学習を統合した3段階トレーニング手法JOP-VLNを提案し、ベンチマークで最高性能を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Vision-and-Language Navigation (VLN) のための新しいフレームワーク JOP-VLN を提案。 - 自然言語指示に従い物理世界をナビゲートする embodied agent を対象。 - off-policy imitation learning と on-policy exploration を3段階の訓練パイプラインで統合。 - VLN-CE R2R と RxR ベンチマークで成功率 69.9% と 68.0% を達成。 - R2R で新たな state-of-the-art を樹立。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来は (1) 専門家デモへの imitation learning (IL) と Dataset Aggregation (DAgger)、(2) 検証可能報酬による reinforcement learning (RL) の2パラダイムが主流。 - これら2つの統合が欠如していた点が大きなギャップ。 - JOP-VLN は off-policy IL と on-policy exploration を相乗的に組み合わせ、このギャップを埋める。 - 結果として R2R で新たな state-of-the-art を達成。

3. 技術・手法の肝は?

- 3段階の訓練パイプラインを採用。 - 第1段階: 専門家デモへの IL で基本的なナビゲーションスキルを獲得。 - 第2段階: DAgger でヒューリスティックな探索軌道を生成し、IL に用いてエラー回復能力を向上。 - 第3段階: joint on-and-off policy learning を実装。 - 高エントロピー軌道サンプリングで RL 訓練効率を向上。 - エラー訂正優先の軌道ソート戦略で効果的なエラー訂正を実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- 広範な実験を実施。 - VLN-CE R2R ベンチマークで成功率 69.9% を達成。 - RxR ベンチマークで成功率 68.0% を達成。 - R2R で新たな state-of-the-art を樹立。 - プロジェクトページ: https://qingrongh.github.io/JOP-VLN。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - 限界や失敗事例、計算コスト、一般化性に関する議論は要旨に記載なし。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: imitation learning (IL)、Dataset Aggregation (DAgger)、reinforcement learning (RL)、Vision-Language Models (VLM) ベースの VLN 手法。 - 関連ベンチマーク: VLN-CE R2R、RxR。 - 同分野の定番: Vision-and-Language Navigation (VLN) の先行研究全般。

※ 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: Qingrong He, Lin Zhao, Kevin Zheng, Liang Lin

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Vision-and-Language Navigation (VLN) necessitates an embodied agent to navigate in the physical world by adhering to natural language instructions. Recent advancements in Vision-Language Models (VLM) have propelled the development of VLM-based VLN methods with two predominant paradigms: (1) imitation learning (IL) on expert demonstrations, followed by the Dataset Aggregation (DAgger) algorithm to bolster error recovery capabilities; (2) reinforcement learning (RL) driven by verifiable rewards to enhance reasoning and exploration. A notable gap is the absence of integration between these two distinct paradigms. This paper introduces JOP-VLN, a novel VLN framework that synergistically combines off-policy imitation learning and on-policy exploration within a three-stage training pipeline. Initially, IL is employed on expert demonstrations to acquire basic navigation skills. Subsequently, the DAgger algorithm is utilized to generate heuristic exploration trajectories, which are then used for imitation learning to improve error recovery capabilities. Finally, a joint on-and-off policy learning framework is implemented, featuring high-entropy trajectory sampling to enhance RL training efficiency and an error-correction-prioritized trajectory sorting strategy for effective error correction. Extensive experiments demonstrate the efficacy of JOP-VLN, achieving success rates of 69.9% and 68.0% on the VLN-CE R2R and RxR benchmarks, respectively, setting a new state-of-the-art on R2R. Project page: https://qingrongh.github.io/JOP-VLN.

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