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arXiv:2307.15818

RT-2: Vision-Language-Action Models Transfer Web Knowledge to Robotic Control

RT-2: Vision-Language-Action Models Transfer Web Knowledge to Robotic Control

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🏛 フィジカルAI 必読論文ロボット基盤モデル・VLA
本論文は、ロボットの動作生成を大規模な視覚言語モデル(VLM)の枠組みに統合した、視覚言語行動モデル(VLA)であるRT-2を提案した。従来のロボット学習は、タスクごとに専用のデータとモデルを訓練する必要があり、インターネット上の膨大な知識を活用できなかった。RT-2は、ロボットの行動を言語モデルの出力トークンとして扱うことで、ウェブスケールの視覚言語データとロボットの実データを共同で訓練し、ロボット制御に汎用知識を転移することを可能にした。具体的には、RT-2は既存の大規模VLM(PaLI-XやPaLM-Eなど)を基盤とし、ロボットの行動をテキストトークンに変換してモデルの出力空間に追加する。例えば、エンドエフェクタの位置や回転を離散化した数値列として表現し、モデルが画像と指示からこのトークン列を生成するように学習する。これにより、モデルは視覚言語の事前知識を保持したまま、ロボットの行動予測を追加のタスクとして学習できる。RT-2の革新性は、ロボットデータが少量でも、ウェブデータで学習した物体認識や推論能力を行動生成に活用できる点にある。従来の手法では、ロボットデータのみで訓練するため、未知の物体や状況への一般化が難しかったが、RT-2は「ハンマーで釘を打つ」といった指示に対して、ハンマーを把持して釘に近づける動作を、事前知識から推論して実行できる。さらに、RT-2はモデルスケールを大きくすることで、ゼロショットの一般化性能が向上することを示し、ロボット学習におけるスケーリング則の有効性を実証した。フィジカルAIの観点では、RT-2はロボットの知覚・言語理解・行動生成を単一のモデルで統合した先駆けであり、その後のVLAモデル(OpenVLA、RT-Xなど)の基盤となった。また、ロボットがインターネット知識を活用して実世界で動作する可能性を示し、基盤モデルのロボット応用という新たな研究領域を切り開いた。ただし、RT-2は行動を離散トークンで表現するため、高精度な連続制御には限界があり、また推論速度が遅いという課題も残した。それでも、ロボット学習のパラダイムをデータ収集中心から事前学習モデル活用へと転換させた点で、フィジカルAIの発展に大きく寄与した重要な論文である。

※ 解説はAIが生成。被引用数はOpenAlex由来(取得できた論文のみ表示)。詳細は原論文をご確認ください。

著者: Anthony Brohan, Noah Brown, Justice Carbajal, Yevgen Chebotar, Xi Chen, Krzysztof Choromanski, Tianli Ding, Danny Driess, Avinava Dubey, Chelsea Finn, Pete Florence, Chuyuan Fu, Montse Gonzalez Arenas, Keerthana Gopalakrishnan, Kehang Han, Karol Hausman, Alexander Herzog, Jasmine Hsu, Brian Ichter, Alex Irpan, Nikhil Joshi, Ryan Julian, Dmitry Kalashnikov, Yuheng Kuang, Isabel Leal, Lisa Lee, Tsang-Wei Edward Lee, Sergey Levine, Yao Lu, Henryk Michalewski, Igor Mordatch, Karl Pertsch, Kanishka Rao, Krista Reymann, Michael Ryoo, Grecia Salazar, Pannag Sanketi, Pierre Sermanet, Jaspiar Singh, Anikait Singh, Radu Soricut, Huong Tran, Vincent Vanhoucke, Quan Vuong, Ayzaan Wahid, Stefan Welker, Paul Wohlhart, Jialin Wu, Fei Xia, Ted Xiao, Peng Xu, Sichun Xu, Tianhe Yu, Brianna Zitkovich

分類: cs.RO, cs.CL, cs.CV, cs.LG

原文アブストラクト

We study how vision-language models trained on Internet-scale data can be incorporated directly into end-to-end robotic control to boost generalization and enable emergent semantic reasoning. Our goal is to enable a single end-to-end trained model to both learn to map robot observations to actions and enjoy the benefits of large-scale pretraining on language and vision-language data from the web. To this end, we propose to co-fine-tune state-of-the-art vision-language models on both robotic trajectory data and Internet-scale vision-language tasks, such as visual question answering. In contrast to other approaches, we propose a simple, general recipe to achieve this goal: in order to fit both natural language responses and robotic actions into the same format, we express the actions as text tokens and incorporate them directly into the training set of the model in the same way as natural language tokens. We refer to such category of models as vision-language-action models (VLA) and instantiate an example of such a model, which we call RT-2. Our extensive evaluation (6k evaluation trials) shows that our approach leads to performant robotic policies and enables RT-2 to obtain a range of emergent capabilities from Internet-scale training. This includes significantly improved generalization to novel objects, the ability to interpret commands not present in the robot training data (such as placing an object onto a particular number or icon), and the ability to perform rudimentary reasoning in response to user commands (such as picking up the smallest or largest object, or the one closest to another object). We further show that incorporating chain of thought reasoning allows RT-2 to perform multi-stage semantic reasoning, for example figuring out which object to pick up for use as an improvised hammer (a rock), or which type of drink is best suited for someone who is tired (an energy drink).