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行動モデリングarXiv:2609.29228

LLM駆動によるBTとFSMの統合変換フレームワーク

Towards An LLM-Driven Unified Conversion Framework for BT and FSM in Autonomous Intelligent Systems

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LLMを活用して、有限状態機械(FSM)とビヘイビアツリー(BT)の間で、意味を保ちつつ自動的かつ効率的に双方向変換するフレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- FSMとBTは自律知能システムの行動モデリングで広く使われる。 - 機能的に等価で相互変換可能だが、既存変換は完全性保持と複雑度爆発が課題。 - 本研究はLLM駆動の統合変換フレームワークを提案。 - FSMとBT間の自動・効率的・意味的に一貫した双方向変換を実現。 - サービスロボット、ゲームエージェント、スマートホーム等の消費者向け自律知能システムへの実用解を提供。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存のFSM-BT変換法は行動完全性の保持とモデル複雑度爆発の回避に大きな課題。 - 提案法はLLMを活用し、これら課題を克服。 - ループ実行BT構造でFSMのループ構造を正確に捕捉し行動完全性を保持。 - 深さ圧縮戦略と階層変換規則でBTからFSMへの変換時の状態爆発を緩和。 - 生成モデルのスケーラビリティと保守性を従来法より大幅に向上。

3. 技術・手法の肝は?

- LLM駆動の統合変換フレームワークを提案。 - FSMのループ構造を正確に捉える新規loop execution BT構造を設計。 - BTからFSMへの変換で状態爆発を緩和するdepth compression strategyを導入。 - LLMプロンプトで冗長な制御ノードを除去。 - 差別化された階層変換規則で必要なsub-FSM数を削減。

4. どうやって有効だと検証した?

- 複数の自律意思決定シナリオでシミュレーション実験を実施。 - 提案フレームワークがFSMとBT間の正確で自動的な双方向変換を可能にすることを示す。 - 従来手法と比較して生成モデルのスケーラビリティと保守性を大幅に向上させることを確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - 限界や今後の課題についての明示的な議論は要旨に記載なし。

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。 - 同分野の定番としてFSMとBTの変換手法、行動モデリング、LLM応用に関する論文が考えられるが、具体的な論文名は要旨からは不明。

※ 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: Zhang Qi, Yang Shuo, Zhu Zhengqiu, Zhou Peng, Jiao Peng

分類: cs.AI

原文アブストラクト

Finite state machine (FSM) and behavior trees (BT) are widely adopted behavioral modeling paradigms for autonomous intelligent systems. While functionally equivalent and inter-convertible in principle, existing transformation methods between FSM and BT face major challenges in preserving behavioral completeness and avoiding model complexity explosion. To overcome these issues, we propose an LLM-driven unified conversion framework that enables automatic, efficient, and semantically consistent transformation between FSM and BT. Specifically, a novel loop execution BT structure is designed for LLM to accurately capture the loop structure in FSM, thereby preserving behavioral completeness. To mitigate the state explosion problem in BT-to-FSM conversion, a depth compression strategy is introduced with LLM prompt to eliminate redundant control nodes, complemented by differentiated hierarchical conversion rules that collectively reduce the number of required sub-FSM. Simulation experiments in multiple autonomous decision-making scenarios demonstrate that the proposed framework enables an accurate and automated bidirectional conversion between FSM and BT. Furthermore, it significantly enhances the scalability and maintainability of generated models compared to traditional approaches, providing a practical solution for behavior model conversion in consumer-grade autonomous intelligent systems such as service robots, game agents, and smart home devices

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PR本紙発行元 EmplifAI