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世界モデルarXiv:2609.22858

PileBelief:相互作用駆動型世界モデルのための持続的物理状態

PileBelief: Persistent Physical State for Interaction-Driven World Modeling

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掘削環境において、局所観測から土壌の内部状態を推定し、複数ステップの地形変化予測と行動選択を行う持続的物理信念に基づく世界モデルを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

PileBeliefは、部分的に観測可能な掘削環境において、各スクープが地形を変形させ後続行動に影響を与える問題に対処する、interaction-drivenなpersistent world modelである。局所観測だけでは支持力や材料条件を完全に把握できないため、可視表面を超えて物理的証拠を保持する。観測条件付き物理prior、world-addressed deformation memory、physical-response memoryを組み合わせ、行動整合読み出しとgated residual correctionで地形変化と結果予測を精緻化する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

現在の観測のみを用いるbaselineと比較して、5ステップjoint prediction errorを10.8%削減し、offline action-selection regretを65.5%削減した。またNewton/MPMおよび実掘削データセットでの実験により、地形変化とbucket-volume予測の改善を示した。局所観測から多段予測と候補行動ランキングを可能にし、土壌状態が未知でも機能する点が先行研究と異なる。

3. 技術・手法の肝は?

観測条件付き物理priorと、world-addressed deformation memoryおよびphysical-response memoryを統合する。行動整合読み出しとgated residual correctionにより地形変化と結果予測を洗練させる。deployment weightsを固定したまま、完了したinteractionはmeasured beliefを更新し、仮想行動は別のimagined stateを進める。これにより持続的な物理的beliefを表現する。

4. どうやって有効だと検証した?

現在の観測のみのbaselineとの比較で、5ステップjoint prediction errorが10.8%減少し、offline action-selection regretが65.5%減少した。さらにNewton/MPMと実掘削データセットでの実験により、地形変化予測とbucket-volume予測の改善を確認した。

5. 議論はある?

要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照/比較されている研究はcurrent-observation-only baseline、Newton/MPM、実掘削データセットである。関連手法としてworld models、persistent physical belief、deformation memory、physical-response memoryが挙げられる。

※ 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: Hongyi Lin, Song Zhang, Haiquan Liu, Yang Liu, Jinhua Zhao, Xiaobo Qu

分類: cs.RO

原文アブストラクト

World models allow robots to anticipate action consequences before execution. This capability is especially valuable in excavation, where each scoop reshapes the terrain and affects subsequent actions. Local observations, however, cannot fully reveal the underlying support and material conditions. We present PileBelief, an interaction-driven persistent world model for partially observed excavation that retains physical evidence beyond the visible surface. It combines an observation-conditioned physical prior with world-addressed deformation memory and physical-response memory. Action-aligned reads and gated residual corrections refine terrain-change and outcome predictions. With deployment weights fixed, completed interactions update measured belief, while hypothetical actions advance a separate imagined state. Compared with a current-observation-only baseline, PileBelief reduces five-step joint prediction error by 10.8% and offline action-selection regret by 65.5%. Experiments on Newton/MPM and real excavation datasets further demonstrate improved terrain-change and bucket-volume prediction. Our method enables multi-step prediction and candidate-action ranking from local observations, even when the underlying soil state is unknown. These results identify persistent physical belief as a useful representation for world models of environments that robots continually reshape.

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