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拡散ポリシー/推論高速化arXiv:2607.20293

拡散ポリシー推論を高速化する進化的キャッシュスケジュール

Evolving Cache Schedules for Fast Diffusion Policy Inference

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拡散ポリシーの推論コストを削減するため、進化的探索でキャッシュ更新スケジュールを最適化する訓練不要のフレームワークEVOを提案。冗長な計算をスキップしつつ性能を維持し、最大8.05倍の高速化を達成。

詳しい要約

1. どんなもの?

Diffusion Policyは反復的なdenoisingにより強力な視覚運動制御を実現するが、実時間展開には計算負荷が高い。本論文は、キャッシュベースの推論高速化手法において、ブロックとタイムステップの格子全体にわたるキャッシュ更新スケジュールを進化的探索で最適化する訓練不要のフレームワークEVO (Evolving Cache Schedules) を提案する。EVOは事前学習済みDiffusion Policyにそのまま適用でき、再訓練を必要としない。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

既存のキャッシュベース手法は、訓練不要で中間活性を再利用するが、スケジュールがブロック間で一様に計算を割り当て、ブロックごとの冗長性の不均一性を無視するため、性能と効率のトレードオフが最適ではない。EVOは進化的探索によりグローバルなスケジュールを最適化し、ブロックごとの冗長性の違いを考慮することで、この限界を克服する。

3. 技術・手法の肝は?

EVOの核心は、各候補をブロック-タイムステップ格子全体の完全なスケジュールとして表現し、進化的探索で最適化すること。探索を実用的にするため、冗長性を考慮した初期化(redundancy-aware initialization)で初期集団を生成し、目標条件付き早期停止(target-conditioned early stopping)で性能目標を達成したら検証して終了する。これにより、反復denoising中の冗長なTransformer計算をキャッシュ再利用でスキップし、閉ループ性能を維持する。

4. どうやって有効だと検証した?

広範な操作ベンチマークで評価し、EVOがほぼ完全な性能を維持しつつ計算を大幅に削減することを示した。具体的には、最大8.05倍のアクション生成高速化を達成し、FLOPsを15.77Gから1.96Gまで削減した。

5. 議論はある?

要旨からは、EVOのスケジュールはオフラインで最適化されるため、新しいタスクや環境への適応性や、探索コストに関する議論は不明。また、キャッシュ再利用による性能劣化の詳細な分析や、他の高速化手法との比較も要旨には含まれていない。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照されている関連手法として、cache-based methods(キャッシュベースの推論高速化手法)や、Diffusion Policyの元論文、および進化的探索を用いた最適化手法が挙げられる。具体的には、Diffusion Policyの原著論文や、キャッシュ再利用による推論高速化の既存研究(例: 訓練不要のキャッシュ手法)を読むことが推奨される。

※ 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: Siying Wang, Kangye Ji, Di Wang, Fei Cheng

分類: cs.CV

原文アブストラクト

Diffusion policies achieve strong visuomotor control by iteratively denoising action chunks, but repeated denoising makes real-time deployment computationally demanding. Cache-based methods reduce inference cost by reusing intermediate activations, but existing training-free schedules typically allocate computation uniformly across blocks, ignoring heterogeneous redundancy across blocks and leading to a suboptimal performance-efficiency trade-off. To bridge this gap, we introduce Evolving Cache Schedules (EVO), a training-free acceleration framework that globally schedules cache refreshes via evolutionary search. EVO represents each candidate as a complete schedule over the block-timestep lattice. Thus, redundant transformer computations during iterative denoising can be skipped through cache reuse while preserving closed-loop rollout performance. To make the search practical, EVO introduces redundancy-aware initialization, which seeds the population with promising schedules, and target-conditioned early stopping, which verifies and terminates once a desired performance target is reached. The offline-optimized schedule can be directly plugged into pretrained diffusion policies without retraining. Extensive manipulation benchmarks show that EVO preserves near-full performance while substantially reducing computation, achieving up to 8.05x action-generation speedup and reducing FLOPs from 15.77G to as low as 1.96G. Source code is available at https://github.com/pillom/EVO.

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