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能動学習/障害発見arXiv:2608.13719v1

ペアシステムを用いた障害発見のためのカバレッジ考慮型能動評価

Coverage Aware Active Evaluation for Failure Discovery with Paired Systems

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限られたテスト予算で実世界の障害を効率的に発見するため、プロキシシステムの情報を活用しつつ、実システムの評価結果と組み合わせて障害が起きそうなシナリオを適応的に選択する手法を提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

本論文は、限られたテスト予算で実世界の自律システムの稀で多様な障害を発見するための適応的障害発見手法を提案する。シミュレータや低忠実度システムなどのプロキシシステムを活用しつつ、ターゲットシステムの限られた評価結果と組み合わせて、重大な障害を効率的に発見することを目指す。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来のプロキシベースの手法は、プロキシで見つかった障害が実世界に転移しないというsim-to-realやsystem-to-systemギャップの問題があった。本手法は、プロキシの障害信号をcontrol-variateに着想を得た残差モデリングで補正し、ターゲットリスクの局所予測器を学習することで、このギャップを埋める点が新しい。また、単に障害の可能性が高いシナリオを選ぶだけでなく、多様な障害モードをカバーするためにsupport-awareな相互情報量目的を用いる点も独自性がある。

3. 技術・手法の肝は?

手法の核は、(1)プロキシ評価と限られたターゲット結果を組み合わせ、control-variateに着想を得た残差モデリングによりターゲットリスクの局所予測器を学習すること、(2)この予測器と、現実的でサポートされた領域を好みつつ障害モードのカバレッジを広げるsupport-aware相互情報量目的を組み合わせて、可能性が高く多様な障害を発見することである。

4. どうやって有効だと検証した?

自律運転、操作、四足歩行の速度追跡タスクにおいて、ランダムサンプリングや能動学習ベースラインと比較して、最大2倍の障害を発見した。特に、競合手法が見逃す重大で多様な障害を発見できることを示した。

5. 議論はある?

要旨からは、提案手法の限界や計算コスト、実世界での適用可能性に関する議論は不明。また、プロキシシステムの選択や残差モデルの仮定についての考察も要旨には含まれていない。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照されている関連手法として、能動学習(active learning)やランダムサンプリング、control variates、sim-to-real転移に関する研究が挙げられる。具体的には、能動学習を用いた障害発見や、シミュレーションから実世界への転移を扱った論文が次に読むべき候補となる。

※ 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: Anjali Parashar, Rachel Luo, Apoorva Sharma, Sushant Veer, Edward Schmerling, Carson Sobolewski, Mingxin Yu, Chuchu Fan, Marco Pavone

分類: cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

Autonomous systems can fail in rare and heterogeneous ways, making real-world failure discovery difficult under limited testing budgets. Although cheaper proxies such as simulators, lower-fidelity systems, or related policies can be sampled extensively to find failures, proxy failures often do not transfer to the real world due to sim-to-real and system-to-system gaps. The key challenge is therefore to effectively leverage proxy system information for accurate prediction of severe target system failures. We propose an adaptive failure discovery method that combines proxy evaluations with limited target system results to guide scenario selection for target system testing. Our method learns a local predictor of target risk by correcting proxy failure signals using control-variate-inspired residual modeling. To find failures that are both likely and diverse, we combine this predictor with a support-aware mutual-information objective that favors realistic, well-supported regions while expanding coverage across failure modes. Across autonomous driving, manipulation, and quadruped velocity-tracking tasks, our method discovers up to 2$\times$ as many failures as random sampling and active-learning baselines, including severe and diverse failures missed by competing methods.