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効率化arXiv:2609.31938

キャッシュ対応Conv3D変換による組込みワールドモデルデコーダの高速化

Cache-Aware Conv3D Lowering Across Embedded World-Model Decoders

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生成的世界モデルのエッジ実行を高速化するため、因果的Conv3Dをバッチ化空間Conv2Dに変換するキャッシュ対応のランタイム最適化を提案し、Jetson上でVAEデコードを約7倍高速化した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 生成的世界モデルによる視覚的rolloutをedge deviceで実行する際のruntime最適化。 - 対象はCosmos3-Edgeのimage-to-video pipeline。 - causal Conv3Dをbatched spatial Conv2Dへloweringするcache-aware手法。 - 学習済みモデルは変更せず、実行時の表現のみを変換。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来はモデル自体の軽量化やTensorRT等のAOT特化が中心。 - 本手法は学習済み重みを保持したままruntime loweringのみで高速化。 - TensorRT比で追加の1.36倍改善はないが、per-module/per-runtime-stateのAOT特化が大幅に少ない。 - 同一loweringがCosmos3-NanoやLingBot-WorldのWan2.1 VAEにも転移。

3. 技術・手法の肝は?

- 対応するcausal Conv3D呼び出しをbatched spatial Conv2Dへ変換。 - pretrained weights、temporal-cache semantics、convolution parameters、bias placement、output layoutを保持。 - これによりdecoderの反復評価でもfast-path coverageを維持しfallbackなし。

4. どうやって有効だと検証した?

- 64-GB NVIDIA Jetson AGX Orin上でCosmos3-Edgeの完全なimage-to-video pipelineを評価。 - VAE decodingを約7倍高速化、complete-generation latencyを2倍以上削減。 - 反復decoder評価でfast-path coverageを維持。 - Cosmos3-NanoとLingBot-WorldのWan2.1 VAEでも改善を確認。 - clean-deviceでTensorRTと比較し、same-latent BF16/FP32評価で有限精度差を特性評価。

5. 議論はある?

- TensorRTはさらなる1.36倍のsteady-state改善を提供するが、per-module/per-runtime-stateのAOT特化が大幅に必要。 - 代替実行順序による有限精度差をBF16/FP32で特性評価。 - 学習モデルを変更せずにdecoder加速の大部分を回収する軽量runtime最適化と位置づけ。

6. 次に読むべき論文は?

- TensorRT - Cosmos3-Edge - Cosmos3-Nano - LingBot-World - Wan2.1 VAE

※ 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: Jiaming Zhang, Wu Yang, Shuai Tao, Wulong Liu

分類: cs.LG, cs.PF

原文アブストラクト

Generative world models can provide visual rollouts for embodied planning, yet their feasibility on edge devices depends not only on the learned model but also on how the execution runtime represents its operations. We introduce a cache-aware lowering that expresses supported causal Conv3D calls as batched spatial Conv2D operations while preserving pretrained weights, temporal-cache semantics, convolution parameters, bias placement, and output layout. Across the complete Cosmos3-Edge image-to-video pipeline on a 64-GB NVIDIA Jetson AGX Orin, the proposed route accelerates VAE decoding by approximately $7\times$ and reduces complete-generation latency by more than $2\times$, while repeated decoder evaluations maintain complete fast-path coverage without fallbacks. The unchanged lowering also improves Cosmos3-Nano and transfers to LingBot-World's architecturally distinct Wan2.1 VAE. A clean-device comparison against fully specialized TensorRT shows that TensorRT provides a further $1.36\times$ steady-state improvement, but requires substantially greater per-module and per-runtime-state AOT specialization. Same-latent BF16 and FP32 evaluations characterize the finite-precision differences introduced by the alternative execution order. Together, these results position cache-aware lowering as a lightweight runtime optimization that recovers most of the available decoder acceleration without modifying the learned models themselves.

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