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計画arXiv:2609.38383

ランダム探索から計画を学習する

Learning to Plan from Random Exploration

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ランダム探索の観測ペアのみから時間的関係を学習し、目標までの長距離計画を可能にする手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ランダム探索から長期計画を学習する手法 - 目標未指定の環境で、ランダムウォークの経験を活用 - 条件付きエネルギー-based modelで時間的関係を学習 - 行動や報酬ラベルなしで訓練 - マルチスケール認知マップの特性を示す

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の強化学習は政策改善訓練が必要 - ランダム探索のみで長期計画を実現 - 行動・報酬ラベル不要 - マルチスケール認知マップの特性を獲得 - 非最適データからの操作計画も可能

3. 技術・手法の肝は?

- 条件付きエネルギー-based modelで時間的log-density比を推定 - 地平線条件付き埋め込みを使用 - ノイズコントラスティブ推定で観測ペアから訓練 - 計画時:異なる地平線で学習した関係をクエリ - 局所ダイナミクスモデルで候補行動の結果を予測 - 時間モデルが目標への進捗を評価し、行動選択・集約 - 1行動実行後、両モデル固定で再計画

4. どうやって有効だと検証した?

- ランダム探索からの長期迷路計画を実験で実証 - 状態と画像の両方で検証 - 学習されたスコア場、埋め込みプローブ、計画経路がマルチスケール認知マップの特性を示す - 自己中心ナビゲーションと非最適データからの操作計画も実証

5. 議論はある?

- 要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない - 関連手法:強化学習、モデルベース計画、認知マップ、エネルギー-based model、ノイズコントラスティブ推定

※ 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: Deqian Kong, Guangyan Sun, Sheng Cheng, Sirui Xie, Bo Pang, Jianwen Xie, Tony Geng, Caiwen Ding, Ying Nian Wu

分類: cs.LG, cs.RO, stat.ML

原文アブストラクト

Random exploration reveals how an environment can be traversed before a goal is specified. Can this experience support long-range planning without policy-improvement training? Our random-walk analysis explains what temporal relations contain: short horizons reveal geodesic geometry in the diffusion limit, while longer horizons reveal connectivity between regions before mixing removes these distinctions. We learn these relations with a conditional energy-based model that estimates temporal log-density ratios through horizon-conditioned embeddings. The model is trained on observation pairs by noise-contrastive estimation, without action or reward labels. The planner queries these learned relations at different horizons as it moves toward the goal. At test time, a separate local dynamics model predicts candidate action outcomes, and the temporal model evaluates their progress toward the goal by selecting or aggregating estimated improvements across horizons. The agent executes one action and replans with both models fixed. Experiments demonstrate long-range maze planning from random exploration using states and images. Learned score fields, embedding probes, and planned routes exhibit properties of a multiscale cognitive map. We further demonstrate egocentric navigation from random exploration and manipulation planning from suboptimal data.

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