戦略的スケールアップ:バイアス認識評価とデータ収集によるロボット操作の合成的汎化学習
Scale Up Strategically: Learning Compositional Generalization via Bias-Aware Evaluation and Data Collection for Robotic Manipulation
事前学習済みポリシーが指示の一部の要素(色など)に過度に依存する「指示因子バイアス」を定量化する診断フレームワークを提案し、その結果に基づいてデータ収集を再配分することで、少ないデモで汎化性能を向上させる。
著者: Yu Qi, Zhang Ye, Xinyi Xu, Yuxuan Lu, Amitoj Sandhu, Boce Hu, Haojie Huang, Jonathan Tremblay, Lawson L. S. Wong
分類: cs.RO, cs.CV
原文アブストラクト
Compositional generalization is essential for robot to follow diverse instructions. However, pretrained policies are known to take shortcuts, deferring to salient cues rather than grounding language. We introduce a diagnostic framework that localizes this failure to individual \textit{instruction factors}, \textit{e.g.,} reusable semantic components such as color, verb, object, size, and spatial attribute. Our framework formalizes instruction factor bias, the tendency of fine-tuned policies to over-rely on dominant factors as shortcuts, and quantifies it through two metrics: Factor Dominance Rate (FDR), capturing pairwise bias between factors, and Factor Dominance Hierarchy (FDH), aggregating these into a global ranking. Evaluation on six foundation policies reveals broadly consistent ordering, \textit{i.e.}, color $\geq$ object $\geq$ spatial $\geq$ verb $\geq$ size, with color dominant, and verb and size most under-grounded. We further show the diagnosis is actionable: a bias-aware data collection strategy that reallocates a fixed budget toward under-grounded factors outperforms baselines in simulation and on a real robot using half the demonstrations, thereby enabling more sample-efficient and generalizable policy learning.
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