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ワールドモデルarXiv:2611.11921

表形式基盤モデルを訓練不要のワールドモデルとして評価する

An Evaluation of Tabular Foundation Models as Training-Free World Models

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事前学習済みの表形式基盤モデル(TabFM)を、遷移ペアに対する文脈内回帰として次状態予測に用い、訓練不要のダイナミクスモデルとしてどこで有効でどこで破綻するかを合成力学系とロボット歩行ベンチマークで検証した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 本論文は、pretrained tabular foundation model (TabFM) を training-free の dynamics model(world model)として使えるかを評価した研究。 - next-state prediction を transition pairs 上の in-context regression として定式化し、TabFM が有効な場面と破綻する場面を調べる。 - 評価対象は synthetic dynamical systems と robot locomotion benchmarks。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の world model は model-based reinforcement learning や robot planning の構成要素だが、通常は大量の interaction data を用いた task-specific training を必要とする。 - 本研究は training を不要にする点を狙い、同じ限られた transitions から学習する LSTM や MLP と比較。 - ほぼ全ての設定で TabFM は LSTM/MLP より高精度。locomotion では同一データに適合した regressors 中で最も高精度。 - ただし滑らかな低次元系では Gaussian process がより高精度で、full dataset で学習したモデルには多くの系で大きく劣る。

3. 技術・手法の肝は?

- next-state prediction を、transition pairs を context とした in-context regression として扱い、TabFM を training-free の dynamics model として利用。 - 与えられた limited transitions をそのまま context として推論時に回帰させる点が肝。 - autoregressive な multi-step rollout を行い、与える context 長が精度に与える影響を評価。 - 比較対象として LSTM、MLP、Gaussian process、同一データに適合した regressors、full dataset 学習モデル、trivial baseline を用いる。

4. どうやって有効だと検証した?

- synthetic dynamical systems と robot locomotion benchmarks 上で評価。 - 同一の限られた transitions から学習した LSTM および MLP と精度を比較。 - 同一データに適合した regressors や Gaussian process とも比較。 - full dataset で学習したモデルとの比較、autoregressive multi-step rollout の精度評価、推論速度の比較も実施。

5. 議論はある?

- TabFM の rollout 精度は与える context 量に強く依存。short context では trivial baseline 水準まで急速に劣化し、long context では大幅に改善、ある locomotion task では trained LSTM を上回る。 - 推論は LSTM より約 three orders of magnitude 遅い。 - 現状では training-free priors はデータが乏しく十分な context がある場合の predictor としては有用だが、planning における trained world models の代替にはまだならない、という結論。

6. 次に読むべき論文は?

- 本論文で比較対象となった LSTM、MLP、Gaussian process などの world model / regressor 手法。 - full dataset で学習する従来の model-based reinforcement learning における trained dynamics model。 - in-context regression を用いる tabular foundation model (TabFM) 系の研究。 - robot locomotion benchmarks における world model 研究。

※ 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: Xian Yeow Lee, Ryoichi Takase, Ahmed Farahat

分類: cs.LG, cs.AI

原文アブストラクト

World models are widely considered to be a potential key component of model-based reinforcement learning and robot planning, but typically require task-specific training on substantial interaction data. We investigate whether a pretrained tabular foundation model (TabFM) can serve as a training-free dynamics model for world modeling by framing next-state prediction as in-context regression over transition pairs, and where such a model helps and where it breaks. Across synthetic dynamical systems and robot locomotion benchmarks, TabFM is more accurate than LSTM and MLP models trained from scratch on the same limited transitions in almost all settings, and among regressors fitted to the same data it is the most accurate on locomotion, while a Gaussian process is more accurate on smooth low-dimensional systems. However, models trained on the full dataset remain substantially better on most systems. When rolled out autoregressively over multiple steps, TabFM's accuracy depends strongly on how much context it is given. With a short context, its rollouts quickly degrade to the level of a trivial baseline, whereas with a long context they improve substantially and, on one locomotion task, exceed a trained LSTM. Inference is also about three orders of magnitude slower than an LSTM. Overall, in their current state, we find that training-free priors are useful as predictors when data are scarce and enough context is available, but they are not yet a substitute for trained world models in planning.

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