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  • ๐Ÿ” Ping Review
  • ๐Ÿ”” Ring Review
    • ํ•œ ์ค„๋กœ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋ฉด
    • 1๋‹จ๊ณ„ โ€” PPO๊ฐ€ ์š”๊ตฌํ•˜๋Š” ๊ฒƒ (๋…์ž๊ฐ€ ์•„๋Š” ๊ฒƒ)
    • 2๋‹จ๊ณ„ โ€” Diffusion Policy๋ฅผ ์ตœ์†Œํ•œ์œผ๋กœ
    • 3๋‹จ๊ณ„ โ€” ์™œ ๋‘˜์ด ์•ˆ ๋ถ™๋Š”๊ฐ€ (์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ถœ๋ฐœ์ )
    • 4๋‹จ๊ณ„ โ€” ํ†ตํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”(๋˜๋Š” ๋œ ํ†ตํ•˜๋Š”) ์šฐํšŒ๋กœ๋“ค
    • 5๋‹จ๊ณ„ โ€” ์—ด์‡ : denoising ๊ณผ์ • ์ž์ฒด๋ฅผ MDP๋กœ ๋ณธ๋‹ค
    • 6๋‹จ๊ณ„ โ€” ๊ทธ ์œ„์— PPO๋ฅผ ์ธ์Šคํ„ด์Šคํ™”ํ•œ๋‹ค
    • 7๋‹จ๊ณ„ โ€” PPO์™€ DPPO, ์–ด๋””๊ฐ€ ๊ฐ™๊ณ  ์–ด๋””๊ฐ€ ๋‹ค๋ฅธ๊ฐ€
    • 8๋‹จ๊ณ„ โ€” ๋…ผ๋ฌธ์ด ๊ถŒ์žฅํ•˜๋Š” ์‹ค๋ฌด ์ฒ˜๋ฐฉ (ยง4.3)
    • 9๋‹จ๊ณ„ โ€” ์‹คํ—˜
    • 10๋‹จ๊ณ„ โ€” ์™œ DPPO๊ฐ€ ์ž˜ ๋˜๋Š”๊ฐ€ (ยง6, ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์žฌ๋ฏธ)
    • ๋น„ํŒ์ ์œผ๋กœ ๋ณด๋ฉด
      • ๊ฐ•์ 
      • ์•ฝ์ ยทํ•œ๊ณ„
    • ๊ด€๋ จ ์—ฐ๊ตฌ์™€์˜ ์ž๋ฆฌ ๋งค๊น€
    • ์š”์•ฝ

๐Ÿ“ƒDPPO ๋ฆฌ๋ทฐ

rl
diffusion
fine-tuning
il
manipulation
sim2real
benchmark
MuJoCo
open-source
Diffusion Policy Policy Optimization
Published

September 21, 2025

  • Paper Link (arXiv:2409.00588) โ€” ์ด ๋ฆฌ๋ทฐ๋Š” v3 (2024-12-09) ๋ฅผ ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ์ฝ์—ˆ๋‹ค. arXiv HTML v3์™€ PDF v3์˜ ๊ทธ๋ฆผ ๋ฒˆํ˜ธ๊ฐ€ ์ผ์น˜ํ•จ์„ ํ™•์ธํ–ˆ๋‹ค(์ด 13์žฅ + ๋ถ€๋ก A1~A11).

  • Project Page

  • Code Link โ€” MIT ๋ผ์ด์„ ์Šค, ๊ณต๊ฐœ๋ผ ์žˆ๊ณ  ๋…ผ๋ฌธยทํ”„๋กœ์ ํŠธ ํŽ˜์ด์ง€๊ฐ€ ๋ชจ๋‘ ๊ฐ€๋ฆฌํ‚จ๋‹ค.

  • Allen Z. Ren, Justin Lidard, Lars L. Ankile, Anthony Simeonov, Pulkit Agrawal, Anirudha Majumdar, Benjamin Burchfiel, Hongkai Dai, Max Simchowitz (Princeton / MIT / Toyota Research Institute / CMU)

  • ICLR 2025

  1. ๐Ÿ’ก ์‚ฌ๋žŒ ์‹œ์—ฐ์œผ๋กœ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šตํ•œ Diffusion Policy๋ฅผ RL๋กœ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•˜๊ณ  ์‹ถ์€๋ฐ, diffusion ์ •์ฑ…์€ ํ–‰๋™์˜ likelihood \log\pi_\theta(a\mid s)๋ฅผ ๋‹ซํžŒ ํ˜•ํƒœ๋กœ ์ฃผ์ง€ ์•Š์•„ ์ •์ฑ… ๊ฒฝ์‚ฌ(PG)๋ฅผ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋จน์ผ ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.
  2. โš™๏ธ denoising ๊ณผ์ • ์ž์ฒด๋ฅผ MDP๋กœ ๋ณด๊ณ  ํ™˜๊ฒฝ MDP ์•ˆ์— ๋ผ์›Œ ๋„ฃ์–ด โ€œ๋‘ ์ธต MDPโ€๋ฅผ ๋งŒ๋“ ๋‹ค โ€” ๊ฐ denoising ์ „์ด๋Š” ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด๋ผ likelihood๊ฐ€ ํ•ด์„์ ์œผ๋กœ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๊ณ , ๊ทธ ์œ„์—์„œ๋Š” ํ‰๋ฒ”ํ•œ PPO๋ฅผ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋Œ๋ฆด ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.
  3. ๐ŸŽฏ GymยทFranka-KitchenยทRobomimicยทD3ILยทFurniture-Bench ์ „๋ฐ˜์—์„œ diffusion RLยทdemo-augmented RLยท๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ/GMM PG ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ์„ ๋ชจ๋‘ ์•ž์„œ๊ณ , Robomimic Transport๋ฅผ ์ƒํƒœยทํ”ฝ์…€ ์–‘์ชฝ์—์„œ ์ฒ˜์Œ์œผ๋กœ 90%๋Œ€๋กœ ํ’€์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ์‹œ๋ฎฌ๋งŒ์œผ๋กœ ํ•™์Šตํ•œ ์ •์ฑ…์ด ์‹ค๊ธฐ ๊ฐ€๊ตฌ ์กฐ๋ฆฝ์—์„œ zero-shot 80% (16/20) โ€” ๊ฐ™์€ ์กฐ๊ฑด์˜ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ์ •์ฑ…์€ 0%.

๐Ÿ” Ping Review

๐Ÿ” Ping โ€” A light tap on the surface. Get the gist in seconds.

Diffusion Policy๋Š” ์‚ฌ๋žŒ ์‹œ์—ฐ์„ ๋ชจ๋ฐฉํ•˜๋Š” ๋ฐ ์•„์ฃผ ๊ฐ•ํ•˜๋‹ค. ๋‹ค์ค‘ ๋ชจ๋“œ ํ–‰๋™ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ์ž˜ ํ‘œํ˜„ํ•˜๊ณ  ํ•™์Šต์ด ์•ˆ์ •์ ์ด๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ๋ฐ ์‹œ์—ฐ์€ ๋Œ€๊ฐœ ์ตœ์ ์ด ์•„๋‹ˆ๊ณ  ์ปค๋ฒ„๋ฆฌ์ง€๊ฐ€ ์ข๋‹ค โ€” ๊ทธ๋ž˜์„œ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ํ›„ ํ™˜๊ฒฝ๊ณผ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉํ•˜๋ฉฐ RL๋กœ ๋” ๋ฐ€์–ด๋ถ™์ด๊ณ  ์‹ถ์–ด์ง„๋‹ค. ๋ฌธ์ œ๋Š” RL์˜ ๊ฐ€์žฅ ํ‘œ์ค€์ ์ธ ๋„๊ตฌ์ธ ์ •์ฑ… ๊ฒฝ์‚ฌ(PG)๊ฐ€ \nabla_\theta \log \pi_\theta(a\mid s)๋ฅผ ์š”๊ตฌํ•œ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. Diffusion Policy์—๋Š” ๊ทธ ๊ฐ’์ด ์—†๋‹ค. ํ–‰๋™ a^0๋Š” ์ˆœ์ˆ˜ ๋…ธ์ด์ฆˆ a^K์—์„œ ์‹œ์ž‘ํ•ด K๋ฒˆ์˜ denoising์„ ๊ฑฐ์ณ ๋‚˜์˜จ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๊ณ , ๊ทธ ์ฃผ๋ณ€ํ™•๋ฅ ์€ ์ค‘๊ฐ„ ๋‹จ๊ณ„๋ฅผ ์ „๋ถ€ ์ ๋ถ„ํ•ด์•ผ ์–ป์–ด์ง€๋Š” ๋‹ค๋ฃจ๊ธฐ ํž˜๋“  ์–‘์ด๋‹ค. ๊ทธ๋ž˜์„œ ์ด ๋ถ„์•ผ๋Š” ๊ทธ๋™์•ˆ Q-learning์ด๋‚˜ ๊ฐ€์ค‘ ํšŒ๊ท€(weighted regression) ๊ฐ™์€ ์šฐํšŒ๋กœ๋ฅผ ํƒํ–ˆ๊ณ , PG๋Š” โ€œdiffusion ์ •์ฑ…์—” ๋น„ํšจ์œจ์ โ€์ด๋ผ๊ณ  ์ถ”์ธก๋˜์–ด ์™”๋‹ค(Psenka et al. 2024๋Š” denoising ์Šคํ…์ด ์œ ํšจ ์ง€ํ‰์„ ๋Š˜๋ ค ํ–‰๋™ ๋ถ„์‚ฐ์ด ์ปค์ง„๋‹ค๊ณ  ๋ดค๋‹ค).

DPPO์˜ ๋‹ต์€ ์šฐํšŒํ•˜์ง€ ์•Š๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์ฃผ๋ณ€ํ™•๋ฅ ์„ ๊ตฌํ•˜๋ ค ํ•˜์ง€ ๋ง๊ณ , denoising ์‚ฌ์Šฌ์„ ํŽผ์ณ์„œ ๊ทธ ์ž์ฒด๋ฅผ MDP์˜ ๊ฒฐ์ • ์Šคํ…์œผ๋กœ ์‚ผ์ž. ๊ฐ denoising ์ „์ด p_\theta(a^{k-1}\mid a^k, s)๋Š” ์ •์˜์ƒ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด๋ฏ€๋กœ likelihood๊ฐ€ ํ•ด์„์ ์œผ๋กœ ๋‚˜์˜จ๋‹ค. ํ™˜๊ฒฝ MDP์˜ ํ•œ ์Šคํ… ์•ˆ์— K๊ฐœ์˜ denoising ์Šคํ…์„ ์ค‘์ฒฉ์‹œํ‚จ โ€œ๋‘ ์ธต MDPโ€ ์œ„์—์„œ๋Š”, ์šฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ์•„๋Š” ๊ทธ PPO๋ฅผ ํ•œ ๊ธ€์ž๋„ ๊ณ ์น˜์ง€ ์•Š๊ณ  ๋Œ๋ฆด ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.


๊ฐœ์š”(Fig. 1) โ€” ํ™˜๊ฒฝ MDP์˜ ๊ฐ ์Šคํ… ์•ˆ์— โ€œDiffusion MDPโ€๊ฐ€ ๋“ค์–ด ์žˆ๊ณ , ๊ฐ denoising ์Šคํ…์˜ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ likelihood \nabla_\theta\log\pi_\theta(a^{k-1}_t\mid a^k_t, s_t)๋ฅผ ํ†ตํ•ด ํƒœ์Šคํฌ ๋ณด์ƒ์ด ์ •์ฑ…์œผ๋กœ ํ˜๋Ÿฌ๋“ ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์ด ๋‚ด์„ธ์šฐ๋Š” ์„ธ ๊ฒฐ๊ณผ: ๊ตฌ์กฐํ™”๋œ ํƒ์ƒ‰ ยท ํ•™์Šต ์•ˆ์ •์„ฑ ยท ์ •์ฑ… ๊ฐ•๊ฑด์„ฑ.

ํ•ต์‹ฌ ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก :

ํ™˜๊ฒฝ MDP \mathcal{M}_{\rm ENV}=(\mathcal{S},\mathcal{A},P_0,P,R) ์œ„์—, ํ†ตํ•ฉ ์‹œ๊ฐ„ ์ธ๋ฑ์Šค \bar t(t,k)=tK+(K-k-1) ๋กœ ๋‘ ์ธต์„ ์—ฎ์€ Diffusion Policy MDP \overline{\mathcal{M}} ๋ฅผ ์ •์˜ํ•œ๋‹ค. t๋Š” ํ™˜๊ฒฝ ์Šคํ…, k=K-1,\dots,0์€ denoising ์Šคํ…์ด๋‹ค.

\bar s_{\bar t(t,k)}=(s_t,\ a^{k+1}_t),\qquad \bar a_{\bar t(t,k)}=a^k_t,\qquad \bar R_{\bar t(t,k)}=\begin{cases}0 & k>0\\ R(s_t,a_t) & k=0\end{cases}

์ฆ‰ ์ƒํƒœ๋Š” โ€œํ™˜๊ฒฝ ์ƒํƒœ + ์ง€๊ธˆ๊นŒ์ง€ denoise๋œ ํ–‰๋™โ€, ํ–‰๋™์€ โ€œํ•œ ๋ฒˆ ๋” denoiseํ•œ ๊ฒฐ๊ณผโ€, ๋ณด์ƒ์€ ์ตœ์ข… ํ–‰๋™ a^0_t๊ฐ€ ์‹ค์ œ๋กœ ํ™˜๊ฒฝ์— ์ ์šฉ๋˜๋Š” k=0์—์„œ๋งŒ ์ค€๋‹ค. ์ดˆ๊ธฐ ๋ถ„ํฌ๋Š” \bar P_0=P_0\otimes\mathcal{N}(0,I) (ํ™˜๊ฒฝ ์ดˆ๊ธฐ ์ƒํƒœ ร— ์ˆœ์ˆ˜ ๋…ธ์ด์ฆˆ). ๊ทธ๋Ÿฌ๋ฉด ์ •์ฑ…์€

\bar\pi_\theta(\bar a_{\bar t(t,k)}\mid \bar s_{\bar t(t,k)}) =\pi_\theta(a^k_t\mid a^{k+1}_t,s_t) =\mathcal{N}\!\big(a^k_t;\ \mu(a^{k+1}_t,\varepsilon_\theta(a^{k+1}_t,k{+}1,s_t)),\ \sigma^2_{k+1}I\big)

๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด๋‹ค. likelihood๊ฐ€ ํ•ด์„์ ์œผ๋กœ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๋‹ˆ PPO์˜ ํด๋ฆฌํ•‘ ์„œ๋กœ๊ฒŒ์ดํŠธ๋ฅผ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์“ด๋‹ค. ์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€๋Š” ๋‘ ์ธต ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์กด์ค‘ํ•ด์„œ ์„ค๊ณ„ํ•œ๋‹ค โ€” k=0์—์„œ๋งŒ ๋ณด์ƒ์ด ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ์ค‘๊ฐ„ ์Šคํ…์˜ ๊ฐ€์น˜๋ฅผ ๋”ฐ๋กœ ์ถ”์ •ํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์—†๊ณ , ๋Œ€์‹  denoising ํ• ์ธ \gamma_{\rm DENOISE}^k ๋กœ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ๋งŽ์€(=k๊ฐ€ ํฐ) ์ดˆ๊ธฐ ์Šคํ…์˜ ๊ธฐ์—ฌ๋ฅผ ๋‚ฎ์ถ˜๋‹ค:

\hat A^{\bar\pi_{\theta_{\rm old}}}(\bar s_{\bar t},\bar a_{\bar t}) :=\gamma_{\rm DENOISE}^{k}\big(\bar r(\bar s_{\bar t},\bar a_{\bar t})-\hat V^{\bar\pi_{\theta_{\rm old}}}(\bar s_{\bar t(t,0)})\big), \qquad \hat V^{\bar\pi_{\theta_{\rm old}}}(\bar s_{\bar t(t,0)}):=\tilde V^{\bar\pi_{\theta_{\rm old}}}(s_t)

๊ฐ€์น˜ํ•จ์ˆ˜๊ฐ€ \bar s ์ „์ฒด๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ํ™˜๊ฒฝ ์ƒํƒœ s_t์—๋งŒ ์˜์กดํ•œ๋‹ค๋Š” ์ ์ด ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค(๋ถ€๋ก C.2์˜ ์ ˆ์ œ์—์„œ ์ด ์„ ํƒ์ด ์–ด๋ ค์šด ํƒœ์Šคํฌ์˜ ์„ฑํŒจ๋ฅผ ๊ฐˆ๋ž๋‹ค).

์ฃผ์š” ๊ฒฐ๊ณผ:

  • Robomimic Transport(์–‘ํŒ”, ์žฅ๊ธฐ ์ง€ํ‰, ํฌ์†Œ ๋ณด์ƒ): ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ DPPO >90% โ€” Fig. 5์—์„œ IDQLยทDQLยทDIPOยทQSMยทDRWRยทDAWR ๋“ฑ ๋ชจ๋“  diffusion RL ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ์€ โ‰ฒ10%. ํ”ฝ์…€ ์ž…๋ ฅ์—์„œ๋„ DPPO-ViT-MLP โ‰ˆ 0.92, Gaussian-ViT-MLP๋Š” ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต 0%์—์„œ ์ „ํ˜€ ๊ฐœ์„ ๋˜์ง€ ์•Š์Œ(0%). ์ €์ž๋“ค ํ‘œํ˜„์œผ๋กœ โ€œ์ƒํƒœยทํ”ฝ์…€ ์–ด๋А ์ชฝ์—์„œ๋“  Transport๋ฅผ >50%๋กœ ํ‘ผ ์ตœ์ดˆ์˜ RL ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜โ€.
  • Sim-to-real (Furniture-Bench One-leg, 20 trials, 10 Hz, zero-shot): ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ํ›„ DPPO๋Š” sim 0.87 / real 0.80, ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์€ sim 0.88 / real 0.00. BC ๋ณด์กฐ ์†์‹ค์„ ์ค€ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์€ sim 0.53 / real 0.50 (Fig. 8 ํ•˜๋‹จ ๋ง‰๋Œ€). ์‹œ๋ฎฌ ์„ฑ๋Šฅ์€ ๋น„์Šทํ•œ๋ฐ ์‹ค๊ธฐ์—์„œ๋งŒ ๊ฐˆ๋ฆฐ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ด ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ์ธ์ƒ์ ์ธ ์ˆ˜์น˜๋‹ค.
  • ํšจ์œจ: Gym์—์„œ DPPO๋Š” DAWRยทDIPOยทDQL๋ณด๋‹ค ๊ฐ๊ฐ 41%ยท37%ยท12% ๋น ๋ฅด๊ณ , QSMยทDRWRยทIDQL๋ณด๋‹ค 43%ยท33%ยท7% ๋А๋ฆฌ๋‹ค(Table A1). ๋ฐ˜๋ฉด ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ/GMM PG ๋Œ€๋น„๋กœ๋Š” ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ์—์„œ ํ‰๊ท  21~24% ๋А๋ฆฌ๋‹ค(Table A3).

๊ฒฐ๋ก :

โ€œdiffusion ์ •์ฑ…์—” PG๊ฐ€ ์•ˆ ๋งž๋Š”๋‹คโ€๋Š” ํ†ต๋…์€ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์„ธํŒ…์—์„œ๋Š” ํ‹€๋ ธ๋‹ค. denoising์„ MDP๋กœ ํŽผ์น˜๋ฉด PG๊ฐ€ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ํ†ตํ•˜๊ณ , ์˜คํžˆ๋ ค denoising ์‚ฌ์Šฌ์ด ํƒ์ƒ‰์„ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋งค๋‹ˆํด๋“œ ๊ทผ์ฒ˜๋กœ ๊ตฌ์กฐํ™”ํ•˜๊ณ  ์ •์ฑ… ๋ถ•๊ดด์— ๋Œ€ํ•œ ์™„์ถฉ์„ ๋งŒ๋“ค์–ด ์ค€๋‹ค. ๋Œ€๊ฐ€๋Š” ๋ช…ํ™•ํ•˜๋‹ค โ€” ๋กค์•„์›ƒ๋งˆ๋‹ค K๋ฐฐ ๊ธด ์œ ํšจ ์ง€ํ‰, ๊ทธ๋งŒํผ์˜ ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌยท์—ฐ์‚ฐ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  on-policy ํŠน์œ ์˜ ๋‚ฎ์€ ์ƒ˜ํ”Œ ํšจ์œจ(์ €์ž๋“ค์ด ์Šค์Šค๋กœ โ€œmain limitationโ€์ด๋ผ๊ณ  ์ ์—ˆ๋‹ค).


๐Ÿ”” Ring Review

๐Ÿ”” Ring โ€” An idea that echoes. Grasp the core and its value.

ํ•œ ์ค„๋กœ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋ฉด

โ€œlikelihood๊ฐ€ ์—†์–ด์„œ PG๋ฅผ ๋ชป ์“ด๋‹คโ€๋Š” ๋ฌธ์ œ๋ฅผ, likelihood๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๋Š” ๋Œ€์‹  likelihood๊ฐ€ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๋Š” ์ธต์œผ๋กœ ๋ฌธ์ œ๋ฅผ ์˜ฎ๊ฒจ์„œ ํ‘ผ ๋…ผ๋ฌธ์ด๋‹ค.

์ด ๋ฆฌ๋ทฐ๋Š” ๋…์ž๊ฐ€ PPO๊นŒ์ง€ ์•Œ๊ณ  ์žˆ๋‹ค๊ณ  ๊ฐ€์ •ํ•œ๋‹ค โ€” MDP, ์ •์ฑ… ๊ฒฝ์‚ฌ, advantage, importance ratio, ํด๋ฆฌํ•‘ ์„œ๋กœ๊ฒŒ์ดํŠธ, GAE, value function. ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ diffusion model๊ณผ diffusion policy๋Š” ๋ชจ๋ฅธ๋‹ค๊ณ  ๊ฐ€์ •ํ•˜๊ณ , ํ•„์š”ํ•œ ๋งŒํผ๋งŒ ์ง“๊ณ  ๊ฐ„๋‹ค. ์ „๊ฐœ ์ˆœ์„œ๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

  1. PPO๊ฐ€ ๋ฌด์—‡์„ ์š”๊ตฌํ•˜๋Š”์ง€ ๋‹ค์‹œ ํ™•์ธ โ†’ 2. Diffusion Policy๊ฐ€ ๋ฌด์—‡์ธ์ง€ ์ตœ์†Œํ•œ์œผ๋กœ โ†’ 3. ์™œ ๋‘˜์ด ์•ˆ ๋ถ™๋Š”์ง€(์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ถœ๋ฐœ์ ) โ†’ 4. ์•ˆ ํ†ตํ•˜๋Š” ์šฐํšŒ๋กœ๋“ค โ†’ 5. ์—ด์‡ : ๋‘ ์ธต MDP โ†’ 6. ๊ทธ ์œ„์— PPO ์ธ์Šคํ„ด์Šคํ™” โ†’ 7. PPO์™€ DPPO ๋ชฉ์ ํ•จ์ˆ˜ ๋Œ€์กฐ โ†’ 8. ์‹ค๋ฌด ์ฒ˜๋ฐฉ โ†’ 9. ์‹คํ—˜ โ†’ 10. ์™œ ์ž˜ ๋˜๋Š”๊ฐ€ โ†’ 11. ๋น„ํŒ.

1๋‹จ๊ณ„ โ€” PPO๊ฐ€ ์š”๊ตฌํ•˜๋Š” ๊ฒƒ (๋…์ž๊ฐ€ ์•„๋Š” ๊ฒƒ)

PPO๋Š” ์ด๋ ‡๊ฒŒ ์ƒ๊ฒผ๋‹ค. ์ด์ „ ์ •์ฑ… \pi_{\theta_{\rm old}}๋กœ ๋กค์•„์›ƒ์„ ๋ชจ์œผ๊ณ , importance ratio

r_t(\theta)=\frac{\pi_\theta(a_t\mid s_t)}{\pi_{\theta_{\rm old}}(a_t\mid s_t)}

๋ฅผ ๋งŒ๋“ค์–ด ํด๋ฆฌํ•‘ ์„œ๋กœ๊ฒŒ์ดํŠธ๋ฅผ ์ตœ๋Œ€ํ™”ํ•œ๋‹ค:

L(\theta)=\mathbb{E}_{(s_t,a_t)\sim\pi_{\theta_{\rm old}}}\Big[\min\big(\hat A_t\, r_t(\theta),\ \hat A_t\,\mathrm{clip}(r_t(\theta),1-\epsilon,1+\epsilon)\big)\Big]

์—ฌ๊ธฐ์„œ ๋”ฑ ํ•˜๋‚˜ ํ•„์š”ํ•œ ๊ฒƒ์€ \pi_\theta(a_t\mid s_t)์˜ ๊ฐ’์ด๋‹ค. ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ์ •์ฑ…์ด๋ฉด ์ด๊ฑด ๊ณต์งœ๋‹ค โ€” ์‹ ๊ฒฝ๋ง์ด ํ‰๊ท  \mu_\theta(s)๋ฅผ ๋ฑ‰๊ณ  ํ‘œ์ค€ํŽธ์ฐจ \sigma๊ฐ€ ์žˆ์œผ๋‹ˆ \log\pi_\theta(a\mid s)๋Š” ํ•œ ์ค„๋กœ ์“ฐ์ธ๋‹ค. GMM๋„ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋‹ค. ์ •์ฑ… ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™”๊ฐ€ โ€œ๋ช…์‹œ์  ๋ฐ€๋„โ€๋ฅผ ์ฃผ๋Š” ํ•œ PPO๋Š” ํ•ญ์ƒ ๋Œ์•„๊ฐ„๋‹ค.

์ด ๋ฌธ์žฅ์„ ๊ธฐ์–ตํ•ด ๋‘์ž. ์ด ๋…ผ๋ฌธ ์ „์ฒด๊ฐ€ ์ด ํ•œ ์กฐ๊ฑด์„ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋˜์‚ด๋ฆฌ๋Š”๊ฐ€์— ๊ด€ํ•œ ์ด์•ผ๊ธฐ๋‹ค.

2๋‹จ๊ณ„ โ€” Diffusion Policy๋ฅผ ์ตœ์†Œํ•œ์œผ๋กœ

DDPM. ํ™•์‚ฐ ๋ชจ๋ธ์€ ๋ฐ์ดํ„ฐ x^0์— ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ๋ฐ˜๋ณตํ•ด์„œ ๋”ํ•˜๋Š” ์ •๋ฐฉํ–ฅ ๊ณผ์ • q(x^k\mid x^{k-1})์˜ ์—ญ๊ณผ์ •์„ ๋ฐฐ์šด๋‹ค. ์‹ ๊ฒฝ๋ง \varepsilon_\theta(x^k,k)๋Š” โ€œx^k์— ์„ž์—ฌ ์žˆ๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆโ€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋„๋ก ํ•™์Šต๋˜๊ณ , ์ƒ˜ํ”Œ๋ง์€ ์ˆœ์ˆ˜ ๋…ธ์ด์ฆˆ x^K\sim\mathcal{N}(0,I)์—์„œ ์‹œ์ž‘ํ•ด

x^{k-1}\sim p_\theta(x^{k-1}\mid x^k):=\mathcal{N}\big(x^{k-1};\ \mu_k(x^k,\varepsilon_\theta(x^k,k)),\ \sigma_k^2 I\big) \tag{3.3}

๋ฅผ k=K,\dots,1๋กœ ๋ฐ˜๋ณตํ•œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ \mu_k(\cdot)๋Š” \theta์™€ ๋ฌด๊ด€ํ•œ ๊ณ ์ • ํ•จ์ˆ˜์ด๊ณ (์˜ค์ง \varepsilon_\theta๋ฅผ ํ†ตํ•ด์„œ๋งŒ \theta๊ฐ€ ๋“ค์–ด์˜จ๋‹ค), \sigma_k^2๋Š” ๊ณ ์ • ์Šค์ผ€์ค„์ด๋‹ค. ๊ฐ ์Šคํ…์ด ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด๋ผ๋Š” ๊ฒƒ โ€” ์ด๊ฒŒ ๋‚˜์ค‘์— ์ „๋ถ€๋‹ค.

Diffusion Policy (DP). Chi et al. (2023)์˜ DP๋Š” ์œ„์˜ x๋ฅผ โ€œํ–‰๋™โ€์œผ๋กœ ๋†“๊ณ  ์ƒํƒœ s๋ฅผ ์กฐ๊ฑด์œผ๋กœ ๋ถ™์ธ ๊ฒƒ์ด๋‹ค: p_\theta(a^{k-1}\mid a^k, s). ์‹œ์—ฐ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋กœ ๋…ธ์ด์ฆˆ ์˜ˆ์ธก ํšŒ๊ท€(=ํ–‰๋™ ๋ณต์ œ)๋ฅผ ํ•˜๋ฉด ํ•™์Šต์ด ๋๋‚œ๋‹ค. ๊ด€ํ–‰๋Œ€๋กœ action chunk๋ฅผ ์“ด๋‹ค โ€” ์•ž์œผ๋กœ T_p ์Šคํ…์˜ ํ–‰๋™ ์‹œํ€€์Šค๋ฅผ ํ•œ ๋ฒˆ์— ์˜ˆ์ธกํ•˜๊ณ  ๊ทธ์ค‘ T_a\le T_p ์Šคํ…์„ ์‹คํ–‰ํ•œ ๋’ค ๋‹ค์‹œ ์˜ˆ์ธกํ•œ๋‹ค. ์ด ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ a\in\mathcal{A}๋Š” ์‹คํ–‰๋˜๋Š” ์ฒญํฌ ์ „์ฒด๋ฅผ ๋œปํ•œ๋‹ค.

3๋‹จ๊ณ„ โ€” ์™œ ๋‘˜์ด ์•ˆ ๋ถ™๋Š”๊ฐ€ (์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ถœ๋ฐœ์ )

DP๊ฐ€ ์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ ๋ฑ‰๋Š” ํ–‰๋™์˜ ๋ถ„ํฌ๋Š”

p_\theta(a^0\mid s)=\int p_\theta(a^0\mid a^1,s)\,p_\theta(a^1\mid a^2,s)\cdots p_\theta(a^{K-1}\mid a^K,s)\,\mathcal{N}(a^K;0,I)\ da^{1:K}

์ด๋‹ค. K์ฐจ์›(์‚ฌ์‹ค์€ K\times\dim\mathcal{A}์ฐจ์›) ์ ๋ถ„์ด๊ณ , ๋‹ซํžŒ ํ˜•ํƒœ๊ฐ€ ์—†๋‹ค. ๋…ผ๋ฌธ ยง3์˜ ํ‘œํ˜„๋Œ€๋กœ โ€œDPs do not maintain an explicit likelihood of p_\theta(a^0\mid s)โ€.

๊ทธ๋ž˜์„œ 1๋‹จ๊ณ„์˜ ๊ทธ ํ•œ ์ค„ โ€” \pi_\theta(a_t\mid s_t) โ€” ์„ ์“ธ ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. PPO์˜ importance ratio๋ฅผ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. ์ด๊ฒƒ์ด ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ๋ฌธ์ œ ์ •์˜ ์ „๋ถ€๋‹ค. ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์ด ๋ณต์žกํ•ด ๋ณด์—ฌ๋„, ๊ฒฐ๊ตญ โ€œ์ด ๋ถ„๋ชจยท๋ถ„์ž๋ฅผ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋˜์ฐพ์„ ๊ฒƒ์ธ๊ฐ€โ€์— ๋Œ€ํ•œ ๋‹ต์ด๋‹ค.

4๋‹จ๊ณ„ โ€” ํ†ตํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”(๋˜๋Š” ๋œ ํ†ตํ•˜๋Š”) ์šฐํšŒ๋กœ๋“ค

๋…ผ๋ฌธ์ด ์‹ค์ œ๋กœ ๋น„๊ตํ•ด ๋ณธ ์šฐํšŒ๋กœ๋“ค์„ ๋ณด๋ฉด DPPO์˜ ์„ ํƒ์ด ์™œ ์ด๋Ÿฐ ๋ชจ์–‘์ธ์ง€๊ฐ€ ์„ ๋ช…ํ•ด์ง„๋‹ค.

(a) likelihood๋ฅผ ์ง„์งœ๋กœ ๊ณ„์‚ฐํ•ด ๋ณธ๋‹ค. DDPM์€ ํ™•๋ฅ  ํ๋ฆ„ ODE(probability flow ODE)๋ฅผ ํ’€๋ฉด ์ •ํ™•ํ•œ likelihood๋ฅผ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(Song et al.). ์ €์ž๋“ค์€ ์ด๊ฑธ ์‹ค์ œ๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•ด ๋‹จ์ผ ์ธต MDP์—์„œ PG๋ฅผ ๋Œ๋ ธ๋‹ค(๋ถ€๋ก C.6, Fig. A10). ๊ฒฐ๊ณผ: Hopper-v2์—์„œ๋Š” ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ์ •์ฑ…์„ ๊ฐœ์„ ํ•˜์ง€๋งŒ DPPO๋ฅผ ๋„˜์ง€ ๋ชปํ•˜๊ณ , ๋” ์–ด๋ ค์šด Can์—์„œ๋Š” ์„ฑ๊ณต๋ฅ ์ด 0์œผ๋กœ ๋–จ์–ด์ง„๋‹ค. ๊ฒŒ๋‹ค๊ฐ€ ODE๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์—ญ์ „ํŒŒํ•ด์•ผ ํ•ด์„œ ๋Ÿฐํƒ€์ž„ยทGPU ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋” ๋“ค๊ณ , ๋’ค์— ๋‚˜์˜ฌ โ€œ์ผ๋ถ€ denoising ์Šคํ…๋งŒ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹โ€ ๊ฐ™์€ ์œ ์—ฐ์„ฑ๋„ ์žƒ๋Š”๋‹ค. ์ •๊ณต๋ฒ•์ด ๋” ๋‚˜์˜๋‹ค๋Š” ์ด ์ ˆ์ œ ์‹คํ—˜์ด ๊ฐœ์ธ์ ์œผ๋กœ ์ด ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ์„ค๋“๋ ฅ ์žˆ๋Š” ๋ถ€๋ถ„์ด์—ˆ๋‹ค.

(b) Q-learning ๊ณ„์—ด. DQLยทIDQLยทDIPOยทQSM์€ likelihood๋ฅผ ํ”ผํ•ด ๊ฐ€์น˜ํ•จ์ˆ˜๋กœ ์ •์ฑ…์„ ๋ฏผ๋‹ค. ๋ฌธ์ œ๋Š” ์—ฐ์†ยท๊ณ ์ฐจ์› ํ–‰๋™ ์ฒญํฌ์˜ Q๊ฐ’์„ ์ •ํ™•ํžˆ ์ถ”์ •ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์–ด๋ ต๊ณ , ๊ทธ ๋ถ€์ •ํ™•ํ•œ Q์—์„œ ๋‚˜์˜จ ๊ทธ๋ž˜๋””์–ธํŠธ๊ฐ€ ์•กํ„ฐ๋กœ ํ˜๋Ÿฌ ๋“ค์–ด๊ฐ„๋‹ค๋Š” ์ ์ด๋‹ค. Fig. 5์—์„œ ์ด๋“ค ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์ด ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ดˆ๋ฐ˜์— ์„ฑ๋Šฅ์ด ๋–จ์–ด์ง€๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š”๋ฐ, ์ €์ž๋“ค์€ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ์ •์ฑ…์˜ Q๋ฅผ ์ž˜๋ชป ์ถ”์ •ํ•œ ํƒ“์œผ๋กœ ๋ณธ๋‹ค.

(c) ๊ฐ€์ค‘ ํšŒ๊ท€. RWR/AWR์„ diffusion์— ์˜ฎ๊ธด DRWRยทDAWR์€ ์ €์ž๋“ค์ด ์ง์ ‘ ๋งŒ๋“  ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ์ด๋‹ค. Robomimic์˜ ์‰ฌ์šด ํƒœ์Šคํฌ์—์„œ๋Š” DRWR์ด ์˜์™ธ๋กœ ๊ฐ•ํ•˜์ง€๋งŒ Transport์—์„œ ๋ฌด๋„ˆ์ง„๋‹ค.

5๋‹จ๊ณ„ โ€” ์—ด์‡ : denoising ๊ณผ์ • ์ž์ฒด๋ฅผ MDP๋กœ ๋ณธ๋‹ค

์—ฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์‹ฌ์žฅ์ด๋‹ค.

์•„์ด๋””์–ด. p_\theta(a^0\mid s)๋ฅผ ๊ตฌํ•˜๋ ค๋‹ˆ ์ ๋ถ„์ด ๋ฌธ์ œ์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ๋ฐ ๊ทธ ์ ๋ถ„ ์•ˆ์— ์žˆ๋Š” ๊ฐ ํ•ญ p_\theta(a^{k-1}\mid a^k,s)๋Š” ์‹ (3.3)์—์„œ ๋ณด์•˜๋“ฏ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด๊ณ  likelihood๊ฐ€ ๊ณต์งœ๋‹ค. ๊ทธ๋ ‡๋‹ค๋ฉด โ€œa^0๋ฅผ ํ•œ ๋ฒˆ์— ๋ฝ‘๋Š” ํ•˜๋‚˜์˜ ๊ฒฐ์ •โ€์œผ๋กœ ๋ณด์ง€ ๋ง๊ณ , โ€œK๋ฒˆ์˜ ์ž‘์€ ๊ฒฐ์ •โ€์œผ๋กœ ๋ถ„ํ•ดํ•˜๋ฉด ์–ด๋–จ๊นŒ? ๊ฐ ๊ฒฐ์ •๋งˆ๋‹ค likelihood๊ฐ€ ์žˆ์œผ๋‹ˆ, ๊ฐ ๊ฒฐ์ •์„ MDP์˜ ํ•œ ์Šคํ…์œผ๋กœ ์‚ผ์œผ๋ฉด ๋œ๋‹ค.

์ •์˜ (ยง4.1). ํ†ตํ•ฉ ์‹œ๊ฐ„ ์ธ๋ฑ์Šค๋ฅผ \bar t(t,k)=tK+(K-k-1)๋กœ ๋‘”๋‹ค. t๊ฐ€ ์ปค์ง€๋ฉด ์ปค์ง€๊ณ , diffusion ๊ด€๋ก€์ƒ k๋Š” K-1์—์„œ 0์œผ๋กœ ์ค„์–ด๋“œ๋Š” ๋ฐฉํ–ฅ์ด ์‹œ๊ฐ„ ์ง„ํ–‰์ด๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋ฉด:

Diffusion Policy MDP \overline{\mathcal{M}}
์ƒํƒœ \bar s_{\bar t(t,k)} (s_t,\ a^{k+1}_t) โ€” ํ™˜๊ฒฝ ์ƒํƒœ + ์•„์ง ๋œ denoise๋œ ํ–‰๋™
ํ–‰๋™ \bar a_{\bar t(t,k)} a^k_t โ€” ํ•œ ์Šคํ… ๋” denoiseํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ
๋ณด์ƒ \bar R_{\bar t(t,k)} k>0์ด๋ฉด 0, k=0์ด๋ฉด ํ™˜๊ฒฝ ๋ณด์ƒ R(s_t,a_t)
์ดˆ๊ธฐ ๋ถ„ํฌ \bar P_0 P_0\otimes\mathcal{N}(0,I)
์ „์ด \bar P k>0: (s_t,a^k_t)๋กœ ๊ฒฐ์ •์ (\delta) ์ด๋™ ยท k=0: (s_{t+1},a^K_{t+1})\sim P(s_{t+1}\mid s_t,a^0_t)\otimes\mathcal{N}(0,I)
์ •์ฑ… \bar\pi_\theta \mathcal{N}(a^k_t;\mu(a^{k+1}_t,\varepsilon_\theta(a^{k+1}_t,k{+}1,s_t)),\sigma^2_{k+1}I) โ† ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ!

๋‘ ์ธต MDP(Fig. 3) โ€” ํŒŒ๋ž€ ์›์ด ์ƒํƒœ \bar s, ๋นจ๊ฐ„ ์›์ด ํ–‰๋™ \bar a. ํ•œ ํ™˜๊ฒฝ ์Šคํ… t ์•ˆ์—์„œ a^K_t \to a^{K-1}_t \to \cdots \to a^0_t ๋กœ denoising ์‚ฌ์Šฌ์ด ํŽผ์ณ์ง€๊ณ , a^0_t๊ฐ€ ๋‚˜์˜ค๋Š” ์ˆœ๊ฐ„์—๋งŒ ์ดˆ๋ก์ƒ‰ ๋ณด์ƒ R_t๊ฐ€ ๋ถ™๋Š”๋‹ค. ๊ทธ๋‹ค์Œ ํ™˜๊ฒฝ์ด t{+}1๋กœ ์ „์ดํ•˜๋ฉฐ ์ƒˆ ์ˆœ์ˆ˜ ๋…ธ์ด์ฆˆ a^K_{t+1}์ด ์ฃผ์ž…๋œ๋‹ค.

โ€œํ™˜๊ฒฝ ์Šคํ… ์ถ• ร— denoising ์Šคํ… ์ถ•โ€์œผ๋กœ ๋ณด๋ฉด. ์ด MDP๋Š” ์‚ฌ์‹ค 2์ฐจ์› ๊ฒฉ์ž๋ฅผ ์ง€๊ทธ์žฌ๊ทธ๋กœ ํ›‘๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

k=K{-}1 k=K{-}2 \cdots k=0 ๋ณด์ƒ
t=0 a^{K-1}_0 a^{K-2}_0 \cdots a^0_0 ์‹คํ–‰ R_0
t=1 a^{K-1}_1 a^{K-2}_1 \cdots a^0_1 ์‹คํ–‰ R_1
\vdots

๊ฐ€๋กœ๋กœ ํ•œ ์ค„ ๋‹ค ํ›‘์–ด์•ผ(K๋ฒˆ์˜ denoising) ์„ธ๋กœ๋กœ ํ•œ ์นธ ๋‚ด๋ ค๊ฐ„๋‹ค(ํ™˜๊ฒฝ 1์Šคํ…). ์›๋ž˜ ๊ธธ์ด T์˜€๋˜ ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ๊ฐ€ \overline{\mathcal{M}}์—์„œ๋Š” ๊ธธ์ด TK๊ฐ€ ๋œ๋‹ค. Psenka et al.์ด โ€œ์œ ํšจ ์ง€ํ‰์ด ๊ธธ์–ด์ ธ์„œ ๋ถ„์‚ฐ์ด ์ปค์ง„๋‹คโ€๊ณ  ์šฐ๋ คํ•œ ๊ฒŒ ๋ฐ”๋กœ ์ด ์ง€์ ์ด๊ณ , ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์„ธํŒ…์—์„œ ๊ทธ ์šฐ๋ ค๊ฐ€ ์‹คํ˜„๋˜์ง€ ์•Š์Œ์„ ์‹คํ—˜์œผ๋กœ ๋ณด์ธ๋‹ค.

์™œ ์ด ์žฌ๊ตฌ์„ฑ์ด ๋ฌธ์ œ๋ฅผ ํ‘ธ๋Š”๊ฐ€ โ€” ์ง๊ด€ ์„ธ ๊ฒน.

  1. ํ˜•์‹์ ์œผ๋กœ: ์šฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ์žƒ์–ด๋ฒ„๋ฆฐ ๊ฑด โ€œ์ฃผ๋ณ€ํ™•๋ฅ โ€์ด์—ˆ์ง€ โ€œ์กฐ๊ฑด๋ถ€ํ™•๋ฅ โ€์ด ์•„๋‹ˆ์—ˆ๋‹ค. ์ฃผ๋ณ€ํ™”(์ ๋ถ„)๋ฅผ ์•ˆ ํ•˜๋ฉด ๋˜๊ณ , ์•ˆ ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ์ค‘๊ฐ„ ๋ณ€์ˆ˜ a^{1:K}๋ฅผ ์ ๋ถ„ํ•ด ์—†์• ์ง€ ๋ง๊ณ  MDP์˜ ์ƒํƒœ์— ๋„ฃ์–ด ๊ด€์ธก ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๊ฒŒ ๋งŒ๋“œ๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์ƒํƒœ์— ๋„ฃ๋Š” ์ˆœ๊ฐ„ ์กฐ๊ฑด๋ถ€๋งŒ ๋‚จ๊ณ , ์กฐ๊ฑด๋ถ€๋Š” ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด๋‹ค.
  2. RL์˜ ์–ธ์–ด๋กœ: ์ด๊ฑด โ€œ๋ถ€๋ถ„๊ด€์ธก์„ ์™„์ „๊ด€์ธก์œผ๋กœ ๋ฐ”๊พธ๋Š”โ€ ์ „ํ˜•์ ์ธ ์ˆ˜๋ฒ•์ด๋‹ค. ์ˆจ๊ฒจ์ง„ ์ž ์žฌ๋ณ€์ˆ˜ ๋•Œ๋ฌธ์— likelihood๊ฐ€ ์•ˆ ๋‚˜์˜จ๋‹ค๋ฉด, ์ž ์žฌ๋ณ€์ˆ˜๋ฅผ ์ƒํƒœ๋กœ ์Šน๊ฒฉ์‹œ์ผœ๋ผ. ๋Œ€๊ฐ€๋Š” ์ง€ํ‰์ด K๋ฐฐ ๊ธธ์–ด์ง€๋Š” ๊ฒƒ โ€” ์ ๋ถ„์˜ ์–ด๋ ค์›€์„ ์ง€ํ‰์˜ ๊ธธ์ด๋กœ ๋ฐ”๊พธ๋Š” ๊ตํ™˜์ด๋‹ค.
  3. ์™œ ๊ทธ ๊ตํ™˜์ด ์ด๋“์ธ๊ฐ€: ์ ๋ถ„์˜ ์–ด๋ ค์›€์€ ๊ทผ๋ณธ์ (๋‹ซํžŒ ํ˜•ํƒœ ์—†์Œ, ODE๋ฅผ ํ’€์–ด๋„ ๋น„์‹ธ๊ณ  ๋ถˆ์•ˆ์ •)์ธ ๋ฐ˜๋ฉด, ์ง€ํ‰์ด ๊ธธ์–ด์ง€๋Š” ์–ด๋ ค์›€์€ RL์ด ์›๋ž˜ ๋‹ค๋ฃจ๋Š” ์ข…๋ฅ˜์˜ ์–ด๋ ค์›€์ด๋‹ค. ๊ฒŒ๋‹ค๊ฐ€ ์ค‘๊ฐ„ ์ „์ด๊ฐ€ ์ „๋ถ€ ๊ฒฐ์ •์ (\delta)์ด๊ณ  ๋ณด์ƒ์ด k=0์—๋งŒ ๋ชฐ๋ ค ์žˆ์–ด์„œ, ๋Š˜์–ด๋‚œ TK ์Šคํ… ์ค‘ ์‹ค์ œ๋กœ ์ƒˆ ์ •๋ณด๊ฐ€ ๋“ค์–ด์˜ค๋Š” ๊ณณ์€ ์—ฌ์ „ํžˆ T๊ฐœ๋ฟ์ด๋‹ค. ๋’ค์— ๋‚˜์˜ฌ ์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€ ์„ค๊ณ„๊ฐ€ ๋ฐ”๋กœ ์ด ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ด์šฉํ•œ๋‹ค.

Black et al.(2023, DDPO)์ด ํ…์ŠคํŠธ-์ด๋ฏธ์ง€ ์ƒ์„ฑ์—์„œ denoising์„ MDP๋กœ ๋ณธ ๊ฒƒ์ด ์„ ํ–‰์ด๋‹ค. DPPO์˜ ์ถ”๊ฐ€๋ถ„์€ ๊ทธ๊ฒƒ์„ ํ™˜๊ฒฝ MDP ์•ˆ์— ์ค‘์ฒฉ์‹œ์ผœ ์ˆœ์ฐจ์  ์˜์‚ฌ๊ฒฐ์ •์œผ๋กœ ํ™•์žฅํ•œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

6๋‹จ๊ณ„ โ€” ๊ทธ ์œ„์— PPO๋ฅผ ์ธ์Šคํ„ด์Šคํ™”ํ•œ๋‹ค

์ด์ œ \overline{\mathcal{M}} ์œ„์˜ ์ •์ฑ… \bar\pi_\theta๋Š” likelihood๊ฐ€ ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ์ •์ฑ… ๊ฒฝ์‚ฌ๊ฐ€ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์“ฐ์ธ๋‹ค:

\nabla_\theta \bar{\mathcal{J}}(\bar\pi_\theta)=\mathbb{E}\Big[\sum_{\bar t\ge 0}\nabla_\theta\log\bar\pi_\theta(\bar a_{\bar t}\mid\bar s_{\bar t})\,\bar r(\bar s_{\bar t},\bar a_{\bar t})\Big] \tag{4.2}

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ด ๊ธฐ๋Œ“๊ฐ’์„ ์ƒ˜ํ”Œ๋งํ•˜๋Š” โ€œforward passโ€๋Š” ์›๋ž˜ Diffusion Policy๊ฐ€ ํ–‰๋™์„ ๋ฝ‘๋Š” ๊ทธ ๊ณผ์ • ๊ทธ๋Œ€๋กœ๋‹ค. ๊ตฌํ˜„์ƒ ์ƒˆ๋กœ ๋งŒ๋“ค ๊ฒƒ์ด ์—†๋‹ค๋Š” ๊ฒŒ ์ด ํ”„๋ ˆ์ž„์˜ ์‹ค์šฉ์  ๊ฐ•์ ์ด๋‹ค.

PPO๋ฅผ ์–น์„ ๋•Œ ๋‘ ์ธต ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์กด์ค‘ํ•˜๋Š” ์„ ํƒ์ด ๋‘ ๊ฐ€์ง€ ๋“ค์–ด๊ฐ„๋‹ค.

(i) ์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€๋ฅผ k=0์—์„œ๋งŒ ๊ณ„์‚ฐํ•œ๋‹ค. k>0์—์„œ ๋ณด์ƒ์ด 0์ด๋ฏ€๋กœ ํ™˜๊ฒฝ-ํ• ์ธ ๋ฆฌํ„ด์€

\bar r(\bar s_{\bar t},\bar a_{\bar t})=\sum_{t'\ge t}\gamma_{\rm ENV}^{\,t}\,\bar r(\bar s_{\bar t(t',0)},\bar a_{\bar t(t',0)}),\qquad \bar t=\bar t(t,k)

๋กœ k์™€ ๋ฌด๊ด€ํ•ด์ง„๋‹ค. ๋•๋ถ„์— ์ค‘๊ฐ„ denoising ์Šคํ…์˜ ๊ฐ€์น˜๋ฅผ ์ถ”์ •ํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์—†๋‹ค. ์‹ค์ œ ๊ตฌํ˜„์—์„œ๋Š” k=0(=ํ™˜๊ฒฝ ์Šคํ…)์— ๋Œ€ํ•ด์„œ๋งŒ GAE๋ฅผ ๋Œ๋ฆฌ๊ณ (๋ถ€๋ก B, ์‹ A2), ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ k์— ๋ฟŒ๋ฆฐ๋‹ค.

(ii) denoising ํ• ์ธ \gamma_{\rm DENOISE}^k. ๋ฟŒ๋ฆด ๋•Œ ๊ทธ๋ƒฅ ๋ฟŒ๋ฆฌ์ง€ ์•Š๊ณ  k๊ฐ€ ํด์ˆ˜๋ก(=๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ๋งŽ์„์ˆ˜๋ก) ๊ฐ€์ค‘์น˜๋ฅผ ์ค„์ธ๋‹ค:

\hat A^{\bar\pi_{\theta_{\rm old}}}(\bar s_{\bar t},\bar a_{\bar t})=\gamma_{\rm DENOISE}^{k}\big(\bar r(\bar s_{\bar t},\bar a_{\bar t})-\hat V^{\bar\pi_{\theta_{\rm old}}}(\bar s_{\bar t(t,0)})\big)

์ง๊ด€์€ ์ด๋ ‡๋‹ค. k๊ฐ€ ํด ๋•Œ์˜ a^k_t๋Š” ์•„์ง ๋…ธ์ด์ฆˆ ๋ฉ์–ด๋ฆฌ๋ผ ์ตœ์ข… ํ–‰๋™๊ณผ์˜ ์ธ๊ณผ์  ์—ฐ๊ฒฐ์ด ์•ฝํ•˜๋‹ค โ€” ๊ฑฐ๊ธฐ์— ํฐ ํฌ๋ ˆ๋”ง์„ ์ฃผ๋ฉด ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ํ•™์Šตํ•˜๋Š” ์…ˆ์ด ๋œ๋‹ค. \gamma_{\rm DENOISE}๋Š” ๊ทธ ์—ฐ๊ฒฐ์ด ์•ฝํ•œ ๋งŒํผ ํฌ๋ ˆ๋”ง์„ ๊นŽ๋Š” ์žฅ์น˜๋‹ค. ์‹ค์ œ๋กœ ์ €์ž๋“ค์€ ์ด๊ฒƒ์ด ๋’ค์— ๋‚˜์˜ฌ โ€œ๋งˆ์ง€๋ง‰ K' ์Šคํ…๋งŒ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹โ€์˜ ์†Œํ”„ํŠธ ๋ฒ„์ „์ด๋ผ๊ณ  ๋ช…์‹œํ•œ๋‹ค(๋ถ€๋ก C.2) โ€” ํ•˜๋“œํ•˜๊ฒŒ ์ž๋ฅด๋ฉด K', ๋ถ€๋“œ๋Ÿฝ๊ฒŒ ๊นŽ์œผ๋ฉด \gamma_{\rm DENOISE}.

(iii) ๊ฐ€์น˜ํ•จ์ˆ˜๋Š” s_t์—๋งŒ ์˜์กด. \hat V(\bar s_{\bar t(t,0)}):=\tilde V(s_t). ์ฆ‰ \bar s_{\bar t(t,0)}=(s_t,a^1_t) ์ค‘ ํ–‰๋™ ๋ถ€๋ถ„์„ ๋ฌด์‹œํ•œ๋‹ค. ์ด๊ฒŒ ์ ˆ์ œ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ํฌ๊ฒŒ ๊ฐˆ๋ฆฐ ์„ ํƒ์ด๋‹ค(Fig. A2): ์‰ฌ์šด Hopper-v2์—์„œ๋Š” ํ–‰๋™๊นŒ์ง€ ๋ณด๋Š” ์ชฝ(์‚ฌ์‹ค์ƒ Qํ•จ์ˆ˜)์ด ๋‚ซ์ง€๋งŒ, ์–ด๋ ค์šด CanยทSquare์—์„œ๋Š” s๋งŒ ๋ณด๋Š” ์ชฝ์ด ์ผ๊ด€๋˜๊ฒŒ ์ด๊ธด๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์˜ ํ•ด์„์€ โ€œ๊ณ ์ฐจ์› ์—ฐ์† ํ–‰๋™ ์ฒญํฌ์˜ ๊ฐ€์น˜๋ฅผ ์ •ํ™•ํžˆ ์ถ”์ •ํ•˜๋Š” ๊ฑด ์–ด๋ ต๊ณ , diffusion ์ •์ฑ…์˜ ๋†’์€ ํ™•๋ฅ ์„ฑ์ด ๊ทธ๊ฑธ ๋” ์•…ํ™”์‹œํ‚จ๋‹คโ€๋Š” ๊ฒƒ โ€” ์ด๊ฑด 4๋‹จ๊ณ„ (b)์—์„œ Q-learning ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ์ด ๋ฌด๋„ˆ์ง„ ์ด์œ ์™€ ์ •ํ™•ํžˆ ๊ฐ™์€ ์ง„๋‹จ์ด๋‹ค.


์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€ ์ถ”์ •์ž ์„ ํƒ(Fig. A2) โ€” ํ–‰๋™์— ์˜์กดํ•˜๋Š” ๊ฐ€์น˜ ์ถ”์ •์€ Hopper-v2 ๊ฐ™์€ ์‰ฌ์šด ๊ณผ์ œ์—์„  ์œ ๋ฆฌํ•˜์ง€๋งŒ CanยทSquare ๊ฐ™์€ ์กฐ์ž‘ ๊ณผ์ œ์—์„  ๋’ค์ง„๋‹ค. DPPO๊ฐ€ ํ™˜๊ฒฝ ์ƒํƒœ๋งŒ ๋ณด๋Š” ์ด์œ .

7๋‹จ๊ณ„ โ€” PPO์™€ DPPO, ์–ด๋””๊ฐ€ ๊ฐ™๊ณ  ์–ด๋””๊ฐ€ ๋‹ค๋ฅธ๊ฐ€

์ด ๋Œ€์กฐํ‘œ๊ฐ€ ์ด ๋ฆฌ๋ทฐ์˜ ํ•ต์‹ฌ์ด๋ผ๊ณ  ๋ด๋„ ์ข‹๋‹ค.

ํ‘œ์ค€ PPO (๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ์ •์ฑ…) DPPO
MDP \mathcal{M}_{\rm ENV}, ๊ธธ์ด T \overline{\mathcal{M}}, ๊ธธ์ด TK
๊ฒฐ์ • 1ํšŒ ์ƒํƒœ s_t โ†’ ํ–‰๋™ a_t ์ƒํƒœ (s_t,a^{k+1}_t) โ†’ ํ–‰๋™ a^k_t
likelihood \log\mathcal{N}(a_t;\mu_\theta(s_t),\sigma^2) \log\mathcal{N}(a^k_t;\mu(a^{k+1}_t,\varepsilon_\theta(\cdot)),\sigma^2_{k+1})
ratio \pi_\theta(a_t\mid s_t)/\pi_{\theta_{\rm old}}(\cdot) \bar\pi_\theta(\bar a_{\bar t}\mid\bar s_{\bar t})/\bar\pi_{\theta_{\rm old}}(\cdot)
์„œ๋กœ๊ฒŒ์ดํŠธ \min(\hat A r,\ \hat A\,\mathrm{clip}(r,1\pm\epsilon)) ์™„์ „ํžˆ ๋™์ผํ•œ ํ˜•ํƒœ (์‹ A3)
๋ณด์ƒ ๋ฐ€๋„ ๋งค ์Šคํ… K์Šคํ…๋งˆ๋‹ค 1ํšŒ (k=0)
์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€ GAE(\gamma, \lambda) GAE๋ฅผ k=0์—์„œ๋งŒ โ†’ \gamma_{\rm DENOISE}^k๋กœ ๊ฐ k์— ๋ฐฐ๋ถ„
๊ฐ€์น˜ ์ž…๋ ฅ s_t s_t (์„ค๊ณ„์ƒ a^1_t๋ฅผ ๋ฒ„๋ฆผ)
ํƒ์ƒ‰ ๋…ธ์ด์ฆˆ ํ•™์Šต๋˜๋Š” \sigma_{\rm Gau}, ์ตœ์ข… ํ–‰๋™์— 1ํšŒ ์Šค์ผ€์ค„๋œ \sigma_k, K๋ฒˆ์— ๊ฑธ์ณ ์ฃผ์ž…
ํด๋ฆฌํ•‘ \epsilon ์Šค์นผ๋ผ k์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ค๋ฆ„: \epsilon_{k=K-1}=0.1\,\epsilon_{k=0}, ์‚ฌ์ด๋Š” ์ง€์ˆ˜ ๋ณด๊ฐ„
๋ฐฐ์น˜ ํฌ๊ธฐ B ๋Œ€๋žต B\times K' (denoising ์Šคํ…์— ๋Œ€ํ•œ ๊ธฐ๋Œ“๊ฐ’์ด ์ถ”๊ฐ€๋จ)

์ •๋ฆฌํ•˜๋ฉด PPO์˜ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜ ์ฝ”์–ด๋Š” ์†๋Œ€์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋‹ฌ๋ผ์ง„ ๊ฒƒ์€ (1) ์–ด๋–ค MDP ์œ„์—์„œ ๋„๋А๋ƒ, (2) ์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€๋ฅผ ๋‘ ์ถ•์— ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋‚˜๋ˆ  ์ฃผ๋А๋ƒ, (3) ํƒ์ƒ‰ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ์–ด๋””์„œ ์˜ค๋А๋ƒ ์„ธ ๊ฐ€์ง€๋‹ค.

8๋‹จ๊ณ„ โ€” ๋…ผ๋ฌธ์ด ๊ถŒ์žฅํ•˜๋Š” ์‹ค๋ฌด ์ฒ˜๋ฐฉ (ยง4.3)

๋…ผ๋ฌธ์ด ์‹ค์ œ๋กœ ๊ถŒ์žฅํ•œ ๊ฒƒ๋งŒ ์˜ฎ๊ธด๋‹ค.

โ‘  ๋งˆ์ง€๋ง‰ K' ์Šคํ…๋งŒ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•˜๋ผ. DP๋Š” ํ”ํžˆ K=100๊นŒ์ง€ ์“ด๋‹ค. ์ „๋ถ€ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์—†๋‹ค โ€” ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ๊ฐ€์ค‘์น˜ \theta๋Š” ์–ผ๋ ค์„œ ์ดˆ๊ธฐ denoising์— ์“ฐ๊ณ , ๋ณต์‚ฌ๋ณธ \theta_{\rm FT}๋ฅผ ๋งŒ๋“ค์–ด ๋งˆ์ง€๋ง‰ K' ์Šคํ…์—๋งŒ ์ ์šฉํ•˜๊ณ  DPPO๋กœ ๊ฐฑ์‹ ํ•œ๋‹ค. ์ ˆ์ œ(Fig. A5): K'=3์ฒ˜๋Ÿผ ๋„ˆ๋ฌด ์ ์œผ๋ฉด ํŠนํžˆ Can์—์„œ ์ตœ์ข… ์„ฑ๋Šฅยท์ˆ˜๋ ด์ด ๋‚˜๋น ์ง€๊ณ , K'=10์ด ๋ฒฝ์‹œ๊ณ„ ๊ธฐ์ค€ ์ „๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์ตœ์ ์ด์—ˆ๋‹ค. GPU ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ๋Š” K'์— ์„ ํ˜•์œผ๋กœ ๋Š”๋‹ค. ยง5.3 ์‹คํ—˜์˜ ์‹ค์ œ ์„ค์ •์€ โ€œ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ: K=20 ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต โ†’ ๋งˆ์ง€๋ง‰ 10์Šคํ… ํŒŒ์ธํŠœ๋‹โ€.


ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•  denoising ์Šคํ… ์ˆ˜ K'(Fig. A5) โ€” ๊ฐ€๋กœ์ถ•์ด ๋ฒฝ์‹œ๊ณ„ ์‹œ๊ฐ„์ด๋ผ๋Š” ์ ์ด ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ๊ฐœ๋ณ„ run์ด ๊ทธ๋ ค์ ธ ์žˆ๋‹ค.

โ‘ก ๋˜๋Š” DDIM์œผ๋กœ ๊ฐˆ์•„ํƒ€๋ผ. DDIM์€ ์ƒ˜ํ”Œ๋ง ์Šคํ…์„ K^{\rm DDIM}\ll K๋กœ(๋…ผ๋ฌธ ํ‘œํ˜„์œผ๋กœ as few as 5) ์ค„์ธ๋‹ค. ๋‹ค๋งŒ DDIM์€ ๋ณดํ†ต \eta=0์˜ ๊ฒฐ์ •์  ์ƒ˜ํ”Œ๋Ÿฌ์ธ๋ฐ, ๊ทธ๋Ÿฌ๋ฉด (a) ํƒ์ƒ‰ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ์—†๊ณ  (b) Dirac ๋ถ„ํฌ์˜ likelihood๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ด์•ผ ํ•ด์„œ ๊ณค๋ž€ํ•˜๋‹ค. ๊ทธ๋ž˜์„œ ํ•™์Šต์—๋Š” \eta=1(DDPM๊ณผ ๋“ฑ๊ฐ€), ํ‰๊ฐ€์—๋Š” \eta=0์„ ์“ด๋‹ค. ํ”ฝ์…€ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์‹คํ—˜๊ณผ Furniture-Bench ์žฅ๊ธฐ ์ง€ํ‰ ํƒœ์Šคํฌ์— ์ด ๊ฒฝ๋กœ๋ฅผ ์ผ๋‹ค(ํ”ฝ์…€: K=100 ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต โ†’ 5 DDIM ์Šคํ… ํŒŒ์ธํŠœ๋‹).

โ‘ข ๋…ธ์ด์ฆˆ ์Šค์ผ€์ค„์„ ๋‘ ๊ณณ์—์„œ ํด๋ฆฌํ•‘ํ•˜๋ผ. cosine ์Šค์ผ€์ค„์˜ \sigma_k๋Š” k=0์—์„œ 10^{-4} ์ˆ˜์ค€๊นŒ์ง€ ๋–จ์–ด์ง€๋Š”๋ฐ, DPPO์—์„œ \sigma_k๋Š” ๊ณง ํƒ์ƒ‰ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ž˜์„œ - ์ƒ˜ํ”Œ๋ง์šฉ์œผ๋กœ \sigma_k๋ฅผ ์ตœ์†Œ \sigma^{\rm exp}_{\min}(์˜ˆ: 0.01~0.1)๋กœ ์˜ฌ๋ ค ํด๋ฆฌํ•‘ โ†’ ํƒ์ƒ‰ ํ™•๋ณด - likelihood \log\bar\pi_\theta ๊ณ„์‚ฐ์šฉ์œผ๋กœ๋Š” ๋ณ„๋„๋กœ \sigma^{\rm prob}_{\min}\ge 0.1๋กœ ํด๋ฆฌํ•‘ โ†’ log-likelihood๊ฐ€ ํญ์ฃผํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ง‰์•„ ํ•™์Šต ์•ˆ์ •ํ™”

์ ˆ์ œ(Fig. A4): Can์—์„œ๋Š” \sigma^{\rm exp}_{\min} ์„ ํƒ์ด ์˜ํ–ฅ์ด ์—†์ง€๋งŒ Square์—์„œ๋Š” 0.1์ด์–ด์•ผ ์ •์ฑ… ๋ถ•๊ดด๋ฅผ ๋ง‰๋Š”๋‹ค. โ€œ๋„ˆ๋ฌด ์ ์€ ํƒ์ƒ‰โ€๊ณผ โ€œ๋„ˆ๋ฌด ํฐ ํ–‰๋™ ๋…ธ์ด์ฆˆโ€ ์‚ฌ์ด์— ์Šค์œ„ํŠธ ์ŠคํŒŸ์ด ์žˆ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด ์š”์•ฝ ๊ฒฐ๋ก (ยง5.5)์ด๋‹ค.

โ‘ฃ ๋„คํŠธ์›Œํฌ: MLP๊ฐ€ ๊ธฐ๋ณธ, UNet์€ T_a<T_p๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•  ๋•Œ. MLP๋Š” ์„ค์ •์ด ๋‹จ์ˆœํ•˜๊ณ  DPPO์—์„œ ๋” ์•ˆ์ •์ ์œผ๋กœ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹๋œ๋‹ค. UNet์€ a^k_t์—๋งŒ ํ•ฉ์„ฑ๊ณฑ์„ ์ ์šฉํ•˜๋ฏ€๋กœ T_a<T_p(์˜ˆ: T_p=16, T_a=8) ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค โ€” ์™„์ „์—ฐ๊ฒฐ MLP๋กœ๋Š” T_a<T_p๊ฐ€ ํ•™์Šต ๋ถˆ์•ˆ์ •์„ ๋‚ณ์•˜๋‹ค(๊ฐ์ฃผ 5). ์ €์ž๋“ค์˜ ๊ถŒ์žฅ ์กฐํ•ฉ์€ โ€œํฐ T_p๋กœ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต(์˜ˆ์ธก์ด ์ข‹์•„์ง„๋‹ค) + ์ž‘์€ T_a๋กœ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹(PG์— ์œ ๋ฆฌํ•˜๋‹ค)โ€. ๋Œ€๊ฐ€: UNet์€ MLP๋ณด๋‹ค ํ‰๊ท  49% ๋А๋ฆฌ๋‹ค(Table A3).

โ‘ค ํด๋ฆฌํ•‘ ๊ณ„์ˆ˜๋Š” clipping fraction 10~20%๋ฅผ ๋ชฉํ‘œ๋กœ ๋งž์ถฐ๋ผ. \epsilon\in\{0.1,0.01,0.001\}์„ ํ›‘์–ด ๋ฐฐ์น˜ ๋‚ด ํด๋ฆฌํ•‘ ๋น„์œจ์ด 10~20%๊ฐ€ ๋˜๋Š” ๊ฐ€์žฅ ํฐ ๊ฐ’์„ ๊ณ ๋ฅธ๋‹ค. ์ถ”๊ฐ€๋กœ ์ดˆ๊ธฐ denoising ์Šคํ…์— ๋” ํฐ \epsilon์„ ์ฃผ๋ฉด ์กฐ์ž‘ ํƒœ์Šคํฌ์—์„œ ์•ˆ์ •์„ฑ์ด ์ข‹์•„์ง„๋‹ค: \epsilon_{k=K-1}=0.1\,\epsilon_{k=0}์— ์‚ฌ์ด๋Š” ์ง€์ˆ˜ ์Šค์ผ€์ค„.

โ‘ฅ ๋ฐฐ์น˜๋ฅผ ํ‚ค์›Œ๋ผ. ๊ทธ๋ž˜๋””์–ธํŠธ๊ฐ€ ํ™˜๊ฒฝ ์Šคํ…๊ณผ denoising ์Šคํ… ์–‘์ชฝ์— ๋Œ€ํ•œ ๊ธฐ๋Œ“๊ฐ’์ด๋ฏ€๋กœ, ๋Œ€๋žต ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ํ•™์Šต ๋ฐฐ์น˜ ร— ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์Šคํ… ์ˆ˜๋ฅผ ์“ด๋‹ค. ๋‹จ Robomimic์—์„œ๋Š” ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ๊ณผ ๋น„์Šทํ•œ ์ž‘์€ ๋ฐฐ์น˜๊ฐ€ ์˜คํžˆ๋ ค ์ƒ˜ํ”Œ ํšจ์œจ์„ ํฌ๊ฒŒ ์˜ฌ๋ฆฌ๋Š” ๊ฒฝlikelihood ๊ด€์ฐฐ๋๋‹ค(๋ถ€๋ก B).

์ฐธ๊ณ ๋กœ REFINE-DP๋Š” ์ด ์ฒ˜๋ฐฉ๋“ค์„ ํœด๋จธ๋…ธ์ด๋“œ ๋กœ์ฝ”๋งˆ๋‹ˆํ“ฐ๋ ˆ์ด์…˜์œผ๋กœ ์˜ฎ๊ธฐ๋ฉด์„œ K=100 ์ค‘ ๋งˆ์ง€๋ง‰ 5์Šคํ…๋งŒ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•˜๊ณ  ์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€ ๋ถ„์œ„์ˆ˜ ํด๋ฆฌํ•‘์„ ์ถ”๊ฐ€ํ–ˆ๋‹ค โ€” DPPO ์›๋…ผ๋ฌธ์—๋Š” ๋ถ„์œ„์ˆ˜ ํด๋ฆฌํ•‘์ด ์—†๊ณ , โ‘ ยทโ‘ค์˜ ์กฐํ•ฉ์„ ๊ทธ ๋…ผ๋ฌธ ๋‚˜๋ฆ„๋Œ€๋กœ ๋ณ€ํ˜•ํ•œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

9๋‹จ๊ณ„ โ€” ์‹คํ—˜

ํ‰๊ฐ€ ์ถ•์ด ๋„ค ๊ฐœ๋‹ค. (1) diffusion ์ •์ฑ…์„ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•˜๋Š” ๋‹ค๋ฅธ RL, (2) ๋‹ค๋ฅธ demo-augmented RL, (3) ๋‹ค๋ฅธ ์ •์ฑ… ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™” + PPO, (4) ์žฅ๊ธฐ ์ง€ํ‰ + ์‹ค๊ธฐ. ๋ฒค์น˜๋งˆํฌ ๊ฒฐ๊ณผ์™€ ์‹ค๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์„ฑ๊ฒฉ์ด ์•„์ฃผ ๋‹ค๋ฅด๋ฏ€๋กœ ๊ตฌ๋ถ„ํ•ด์„œ ์ฝ์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

ํ™˜๊ฒฝ ์š”์•ฝ.

๋ฒค์น˜๋งˆํฌ ํƒœ์Šคํฌ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ณด์ƒ T_a
OpenAI Gym Hopper-v2 / Walker2D-v2 / HalfCheetah-v2 D4RL medium ์ „์ฒด dense 4
Franka-Kitchen Complete / Partial / Mixed (D4RL) D4RL 3์ข… sparse 4
Robomimic Lift / Can / Square / Transport MH(์ฃผ) ๋˜๋Š” PH, ์ƒํƒœ 300 / ํ”ฝ์…€ 100 ๋ฐ๋ชจ sparse (์™„๋ฃŒ ์‹œ 1) 4 (Transport 8)
D3IL Avoid M1 / M2 / M3 (๊ฐ 2๋ชจ๋“œ) ์ „๋ฌธ๊ฐ€ ์‹œ์—ฐ ๋ถ€๋ถ„์ง‘ํ•ฉ sparse (์ตœ์ƒ๋‹จ ๋ชจ๋“œ๋กœ ๊ณจ ๋„๋‹ฌ) 4
Furniture-Bench One-leg / Lamp / Round-table, LowยทMed ๋žœ๋ค์„ฑ ์‹œ๋ฎฌ ๋‚ด ์‚ฌ๋žŒ ์‹œ์—ฐ 50๊ฐœ sparse (๋‹จ๊ณ„ ์™„๋ฃŒ) 8

์žฅ๊ธฐ ์ง€ํ‰ ํƒœ์Šคํฌ(Fig. 4) โ€” ์™ผ์ชฝ Robomimic Transport(์–‘ํŒ”), ์˜ค๋ฅธ์ชฝ Furniture-Bench์˜ One-legยทLampยทRound-table.

(1) diffusion ๊ธฐ๋ฐ˜ RL๊ณผ์˜ ๋น„๊ต (Fig. 5). ์ƒ๋Œ€๋Š” DRWRยทDAWR(์ €์ž๋“ค์ด ๋งŒ๋“  RWR/AWR์˜ diffusionํŒ), DIPOยทIDQLยทDQLยทQSM(๊ธฐ์กด ์—ฐ๊ตฌ). Gym์—์„œ๋Š” IDQL๊ณผ DIPO๊ฐ€ ๊ฒฝ์Ÿ๋ ฅ ์žˆ๊ณ  DPPO๋Š” โ€œ๊ฐ€์žฅ ์ž˜ํ•˜๋Š”โ€ ์ชฝ์ด๋ผ๊ธฐ๋ณด๋‹จ ๊ฐ€์žฅ ํ”๋“ค๋ฆฌ์ง€ ์•Š๋Š” ์ชฝ์ด๋‹ค(Hopper์—์„œ๋Š” DQLยทIDQL์ด ๋” ๋†’์€ ๋ฆฌํ„ด์— ๋„๋‹ฌํ•œ๋‹ค โ€” ์ด๊ฑด ์ •์งํ•˜๊ฒŒ ์ ์–ด ๋‘๋Š” ๊ฒŒ ๋งž๋‹ค). ๊ฐˆ๋ฆฌ๋Š” ๊ณณ์€ Robomimic์ด๋‹ค: Square์—์„œ DPPO๊ฐ€ 1.0์— ๋จผ์ € ๋„๋‹ฌํ•˜๊ณ , Transport์—์„œ๋Š” DPPO โ‰ˆ0.94 ๋Œ€ ๋‚˜๋จธ์ง€ ์ „๋ถ€ โ‰ฒ0.1๋กœ ๋ฒŒ์–ด์ง„๋‹ค.


diffusion ๊ธฐ๋ฐ˜ RL ๋น„๊ต(Fig. 5) โ€” ์œ„ Gym(5์‹œ๋“œ), ์•„๋ž˜ Robomimic ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ(3์‹œ๋“œ). Transport ํŒจ๋„์˜ ๊ฒฉ์ฐจ๊ฐ€ ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ๋Œ€ํ‘œ ๊ทธ๋ฆผ์ด๋‹ค.

(2) demo-augmented RL๊ณผ์˜ ๋น„๊ต (Fig. 6). RLPDยทCal-QLยทIBRL์€ ์ „๋ฌธ๊ฐ€ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๋ฆฌํ”Œ๋ ˆ์ด ๋ฒ„ํผ์— ์„ž๋Š” off-policy ๊ณ„์—ด์ด๋ผ ์ƒ˜ํ”Œ ํšจ์œจ์ด ํ›จ์”ฌ ์ข‹๋‹ค โ€” HalfCheetah-v2์—์„œ DPPO๋ฅผ ํฌ๊ฒŒ ์•ž์„ ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค๋„ ์ด๊ฑธ ์ˆจ๊ธฐ์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด Franka-Kitchen์—์„œ RLPDยทIBRL์€ ํŠนํžˆ ๋…ธ์ด์ฆˆ ๋งŽ์€ PartialยทMixed์—์„œ ์ž˜ ๋ชป ๋ฐฐ์šฐ๊ณ , Cal-QL์€ ๊ฒฝ์Ÿ๋ ฅ ์žˆ์ง€๋งŒ Complete์—์„œ DPPO๊ฐ€ ์•ž์„ ๋‹ค. Robomimic(PH/MH)์—์„œ๋Š” RLPDยทCal-QL์ด ์•„์˜ˆ ํ•™์Šต์— ์‹คํŒจํ•˜๊ณ  IBRL์€ ๋‚ฎ์€ ์ˆ˜์ค€์—์„œ ํฌํ™”ํ•œ๋‹ค. ๋‹ค๋งŒ ์ด ๋น„๊ต์—” ์กฐ๊ฑด์ด ๋ถ™๋Š”๋‹ค โ€” ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ์€ ๋ณ‘๋ ฌ ํ™˜๊ฒฝ์„ ์ž˜ ํ™œ์šฉํ•˜์ง€ ๋ชปํ•ด ๋ฒฝ์‹œ๊ณ„๊ฐ€ ํ›จ์”ฌ ๋А๋ฆฌ๊ณ , ๊ทธ๋ž˜์„œ ์ €์ž๋“ค์ด Robomimic์—์„œ ์ƒ˜ํ”Œ ์ˆ˜๋ฅผ 1e6์—์„œ ์ž˜๋ž๋‹ค(์„ฑ๋Šฅ์ด ํฌํ™”ํ–ˆ๋‹ค๋Š” ๊ทผ๊ฑฐ๋ฅผ ๋ถ™์˜€์ง€๋งŒ, ์ž˜๋ฆฐ ๋น„๊ต๋ผ๋Š” ์ ์€ ์•Œ๊ณ  ์ฝ์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค).

๋˜ํ•œ ์ €์ž๋“ค์€ DPPO๊ฐ€ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ค‘ ์ „๋ฌธ๊ฐ€ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ „ํ˜€ ์“ฐ์ง€ ์•Š๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ์„ฑ๋Šฅ์— ๋ฏผ๊ฐํ•˜๋‹ค๊ณ  ์Šค์Šค๋กœ ๋ฐํžŒ๋‹ค โ€” Kitchen-Partial/Mixed์˜ ๋ถˆ์™„์ „ํ•œ ์‹œ์—ฐ์€ diffusion์œผ๋กœ๋„ ๋‹ค์ค‘ ๋ชจ๋“œ๋ฅผ ๋‹ค ๋ชป ์žก์•„ DPPO๊ฐ€ (๊ฑฐ์˜) ์™„๋ฒฝํ•œ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์— ๋„๋‹ฌํ•˜์ง€ ๋ชปํ–ˆ๋‹ค.

(3) ๋‹ค๋ฅธ ์ •์ฑ… ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™”์™€์˜ ๋น„๊ต (Fig. 7). ๊ฐ™์€ PPO ๋ชฉ์ ํ•จ์ˆ˜๋กœ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ(๋Œ€๊ฐ ๊ณต๋ถ„์‚ฐ)ยทGMM์„ MLP/Transformer ๋ฐฑ๋ณธ์œผ๋กœ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•œ ๊ฒƒ๊ณผ ๋น„๊ตํ•œ๋‹ค. ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ์—์„œ SquareยทTransport ๋ชจ๋‘ DPPO(MLPยทUNet)๊ฐ€ ์•ž์„œ๊ณ  Transport์—์„œ >90%. ํ”ฝ์…€ ์ž…๋ ฅ(ViT ์ธ์ฝ”๋” + MLP ํ—ค๋“œ)์—์„œ๋Š” Square๊ฐ€ DPPO โ‰ˆ0.88 ๋Œ€ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ โ‰ˆ0.42, Transport๋Š” DPPO โ‰ˆ0.92 ๋Œ€ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ 0.00(์‚ฌ์ „ํ•™์Šต 0%์—์„œ ์ „ํ˜€ ๋ชป ๋ฒ—์–ด๋‚œ๋‹ค). GMM์€ ์ƒํƒœ์—์„œ๋„ ์„ฑ๋Šฅ์ด ๋‚˜๋น  ํ”ฝ์…€ ๋น„๊ต์—์„œ ์ œ์™ธ๋๋‹ค.


์ •์ฑ… ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™” ๋น„๊ต(Fig. 7) โ€” ์™ผ์ชฝ 2ํŒจ๋„ ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ, ์˜ค๋ฅธ์ชฝ 2ํŒจ๋„ ํ”ฝ์…€ ์ž…๋ ฅ. Transport-Pixel์—์„œ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ(ํŒŒ๋ž‘)์€ ๋ฐ”๋‹ฅ์— ๋ถ™์–ด ์žˆ๋‹ค.

(4) Furniture-Bench์™€ sim-to-real (Fig. 8). ์‹œ๋ฎฌ์—์„œ DPPO-UNet์€ 6๊ฐœ ์„ค์ • ์ „๋ถ€์—์„œ ๊ฐœ์„ ๋˜๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด Gaussian-MLP๋Š” Med ๋žœ๋ค์„ฑ 3๊ฐœ ํƒœ์Šคํฌ ์ „๋ถ€์™€ Round-table Low์—์„œ 0์œผ๋กœ ๋ถ•๊ดดํ•œ๋‹ค(Lamp์˜ ํ•œ ์‹œ๋“œ๋งŒ ์˜ˆ์™ธ). ๋ˆˆ์—ฌ๊ฒจ๋ณผ ์˜ˆ์™ธ: Lamp-Low์—์„œ๋Š” ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์ด DPPO๋ณด๋‹ค ๋†’๋‹ค โ€” ์ €์ž๋“ค์€ ์ด๋ฅผ โ€œon-manifold ํƒ์ƒ‰์ด ์˜คํžˆ๋ ค ๋ฐฉํ•ด๊ฐ€ ๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐโ€๋กœ ยง6์—์„œ ํ•ด์„ํ•œ๋‹ค.

์‹ค๊ธฐ(One-leg, zero-shot, 20 trials, 10 Hz):

์ •์ฑ… Sim Real
Diffusion, ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต๋งŒ 0.47 0.60
Gaussian, ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต๋งŒ 0.45 0.30
Diffusion + DPPO 0.87 0.80 (16/20)
Gaussian + PPO 0.88 0.00
Gaussian + PPO + BC ๋ณด์กฐ์†์‹ค 0.53 0.50

Furniture-Bench(Fig. 8) โ€” ์œ„: ์‹œ๋ฎฌ ํ•™์Šต ๊ณก์„ (3์‹œ๋“œ). ์•„๋ž˜: One-leg ์‹ค๊ธฐ zero-shot ๋ง‰๋Œ€(๊ฐ’์€ ๊ทธ๋ฆผ์— ์ธ์‡„๋œ ๋ผ๋ฒจ์„ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์˜ฎ๊ฒผ๋‹ค). โ€œSim 0.88 / Real 0.00โ€์ด ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์˜ ๊ฒฐ๋ง์ด๋‹ค.

์ด ํ‘œ์˜ ์„ธ ๋ฒˆ์งธยท๋„ค ๋ฒˆ์งธ ํ–‰์ด ์ด ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ๊ฐ•ํ•œ ์ฃผ์žฅ์ด๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ ์„ฑ๋Šฅ์€ ์‚ฌ์‹ค์ƒ ๊ฐ™์€๋ฐ(0.87 vs 0.88) ์‹ค๊ธฐ์—์„œ 0.80 vs 0.00์œผ๋กœ ๊ฐˆ๋ฆฐ๋‹ค. ๋ณด์ถฉ ์˜์ƒ์—์„œ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ์ •์ฑ…์€ โ€œvolatile and jitteryโ€ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด์ธ๋‹ค๊ณ  ์„œ์ˆ ๋ผ ์žˆ๋‹ค. BC ๋ณด์กฐ ์†์‹ค๋กœ ๋ฒ ์ด์Šค ์ •์ฑ… ๊ทผ์ฒ˜์— ๋ฌถ์–ด ๋‘๋ฉด ์‹ค๊ธฐ๋Š” ์‚ด์•„๋‚˜์ง€๋งŒ(0.50) ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ž์ฒด๊ฐ€ ์ œํ•œ๋ผ ์‹œ๋ฎฌ์ด 0.53์œผ๋กœ ์ฃผ์ €์•‰๋Š”๋‹ค โ€” โ€œ์‹ค๊ธฐ ์•ˆ์ •์„ฑโ€๊ณผ โ€œํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ž์œ ๋„โ€๋ฅผ ๋งž๋ฐ”๊พธ๋Š” ํ”ํ•œ ์ฒ˜๋ฐฉ์˜ ํ•œ๊ณ„๋ฅผ ์ž˜ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ๋Œ€์กฐ๊ตฐ์ด๋‹ค.


์‹ค๊ธฐ ์ •์„ฑ ๋น„๊ต(Fig. 9) โ€” (B) ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ์ •์ฑ…์€ ์ •๋ ฌ์ด ์•ˆ ๋œ ์ฑ„๋กœ ๋‹ค๋ฆฌ๋ฅผ ๋ˆŒ๋Ÿฌ ๋„˜์–ด๋œจ๋ฆฐ๋‹ค. (D) DPPO ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ •์ฑ…์€ ์ •๋ ฌ์ด ์–ด๊ธ‹๋‚˜๋ฉด ๋†“๊ธฐ ์ „์— ์œ„์น˜๋ฅผ ๊ต์ •ํ•œ๋‹ค. ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์ด ๋งŒ๋“  ๊ฒƒ์ด โ€œ๋น ๋ฆ„โ€์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ โ€œ๊ต์ • ํ–‰๋™โ€์ด๋ผ๋Š” ์ ์ด ์š”์ง€.

10๋‹จ๊ณ„ โ€” ์™œ DPPO๊ฐ€ ์ž˜ ๋˜๋Š”๊ฐ€ (ยง6, ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์žฌ๋ฏธ)

DPPO๋Š” ๋” ๊ธด MDP๋ฅผ ํ‘ธ๋Š”๋ฐ ๋” ์ž˜ํ•œ๋‹ค. ์ด๊ฑด ๊ทธ ์ž์ฒด๋กœ ์„ค๋ช…์ด ํ•„์š”ํ•œ ํ˜„์ƒ์ด๊ณ , ยง6์ด ๊ทธ ์„ค๋ช…์„ ์‹œ๋„ํ•œ๋‹ค. ๋ฌด๋Œ€๋Š” D3IL์˜ Avoid โ€” ์žฅ์• ๋ฌผ์„ ํ”ผํ•ด ๋ฐ˜๋Œ€ํŽธ ๊ณจ ๋ผ์ธ์— ๋‹ฟ๋Š” 2D ํƒœ์Šคํฌ๋กœ, ์‹œ์—ฐ ๋ถ€๋ถ„์ง‘ํ•ฉ M1ยทM2ยทM3 ๊ฐ๊ฐ์ด ๋‘ ๊ฐœ์˜ ๋ชจ๋“œ๋ฅผ ๋‹ด๋Š”๋‹ค. ๋ชจ๋“œ๊ฐ€ ๋‘˜๋ฟ์ด๋ผ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆยทGMM๋„ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ฝค ์ž˜ ๋งž์ถœ ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ๊ทธ๋ž˜์„œ ๊ณต์ •ํ•œ ๋น„๊ต๊ฐ€ ๋œ๋‹ค.


D3IL Avoid์™€ ํƒ์ƒ‰ ๋น„๊ต(Fig. 10) โ€” ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ฒซ ์ดํ„ฐ๋ ˆ์ด์…˜์˜ ์ƒ˜ํ”Œ ๊ถค์ . DPPO๋Š” ์‹œ์—ฐ ๋งค๋‹ˆํด๋“œ ์ฃผ๋ณ€์„ ๋„“๊ฒŒ ํ›‘๊ณ , ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์€ (ํŠนํžˆ M2์—์„œ) ๊ตฌ์กฐ ์—†๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ๋ฟŒ๋ฆฌ๋ฉฐ, GMM์€ ์ปค๋ฒ„๋ฆฌ์ง€๊ฐ€ ์ข๋‹ค.

์ด์œ  1 โ€” ๊ตฌ์กฐํ™”๋œ, ๋งค๋‹ˆํด๋“œ ์œ„์˜ ํƒ์ƒ‰. ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ์ •์ฑ…์€ ์ตœ์ข… ํ–‰๋™์—๋งŒ ํ•œ ๋ฒˆ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ๋”ํ•œ๋‹ค. diffusion์€ K๋ฒˆ์— ๊ฑธ์ณ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ๋”ํ•˜๋Š”๋ฐ, ๊ฐ denoising ์Šคํ…์ด ๋…ธ์ด์ฆˆ๋กœ ์ปค๋ฒ„๋ฆฌ์ง€๋ฅผ ๋„“ํžˆ๋ฉด์„œ ๋™์‹œ์— ์ƒˆ๋กœ denoise๋œ ํ–‰๋™์„ ์ „๋ฌธ๊ฐ€ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋งค๋‹ˆํด๋“œ ์ชฝ์œผ๋กœ ๋˜๋ฏผ๋‹ค. ๊ฒŒ๋‹ค๊ฐ€ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ action chunk์— ๊ฑธ๋ฆฌ๋ฏ€๋กœ ํ™•๋ฅ ์„ฑ์ด ํ–‰๋™ ์ฐจ์›๊ณผ ์‹œ๊ฐ„ ์ง€ํ‰ ์–‘์ชฝ์œผ๋กœ ๊ตฌ์กฐํ™”๋œ๋‹ค. Fig. 10์˜ M2 ํŒจ๋„์ด ์ด ์ฐจ์ด๋ฅผ ๊ฐ€์žฅ ์ž˜ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ์ •๋Ÿ‰ ํ™•์ธ์€ ๋‘ ๊ฐˆ๋ž˜๋‹ค โ€” Fig. A8(์ถฉ๋ถ„ํ•œ K'๋ฅผ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•˜๋ฉด DPPO๊ฐ€ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆยทGMM๋ณด๋‹ค ํšจ์œจ์ด ๋†’๋‹ค)๊ณผ ๋ถ€๋ก C.7์˜ ์ ˆ์ œ(Fig. A11: DDIM์œผ๋กœ ๋งˆ์ง€๋ง‰ ์Šคํ…์—๋งŒ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ์ฃผ๋ฉด ๊ถค์ ์ด ํŠนํžˆ M3์—์„œ ๋œ ๊ตฌ์กฐ์ ์ด ๋˜๊ณ , CanยทSquare์—์„œ ์ˆ˜๋ ด์ด ๋А๋ ค์ง„๋‹ค). ์ฆ‰ โ€œdiffusion์ด๋ผ์„œโ€ ์ข‹์€ ๊ฒŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ โ€œ์ค‘๊ฐ„ ์Šคํ…์— ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ๋“ค์–ด๊ฐ€์„œโ€ ์ข‹๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ ˆ์ œ๋กœ ๋ถ„๋ฆฌ๋œ๋‹ค.

์ €์ž๋“ค์€ ์ด ์„ฑ์งˆ์˜ ํ•œ๊ณ„๋„ ๊ฐ™์ด ์ ๋Š”๋‹ค: ๊ณต๊ฒฉ์ ์ด๊ณ  ๋น„๊ตฌ์กฐ์ ์ธ ํƒ์ƒ‰์ด ํ•„์š”ํ•œ ์ƒํ™ฉ์—์„œ๋Š” on-manifold ํƒ์ƒ‰์ด ์˜คํžˆ๋ ค ๋ฐฉํ•ด๊ฐ€ ๋  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , Lamp-Low์—์„œ DPPO๊ฐ€ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์— ๊ทผ์†Œํ•˜๊ฒŒ ๋’ค์ง„ ๊ฒƒ์„ ๊ทธ ์˜ˆ๋กœ ์ถ”์ธกํ•œ๋‹ค. ๋˜ from-scratch์—์„œ๋Š” ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ๋Œ€๋น„ ๋”ฑํžˆ ๋‚ซ์ง€๋„ ๋‚˜์˜์ง€๋„ ์•Š๋‹ค(๋ถ€๋ก C). ๊ฒฐ๋ก : ์ด ์ด๋“์€ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต์ด ์„ฑ๊ณต ๋ชจ๋“œ๋ฅผ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ปค๋ฒ„ํ•  ๋•Œ ๊ฐ€์žฅ ํฌ๋‹ค โ€” ๊ทธ๋ž˜์„œ ๋‹ค์ค‘ ํƒœ์Šคํฌ๋กœ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต๋œ ํฐ DP์˜ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์— ํŠนํžˆ ์–ด์šธ๋ฆด ๊ฒƒ์ด๋ผ๋Š” ๊ฒŒ ์ €์ž๋“ค์˜ ์ „๋ง์ด๋‹ค.

์ด์œ  2 โ€” ๋‹ค๋‹จ๊ณ„ ๊ฐฑ์‹ ์ด ๋งŒ๋“œ๋Š” ํ•™์Šต ์•ˆ์ •์„ฑ. Fig. 11(์™ผ์ชฝ)์€ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ๋„์ค‘ ์‹คํ–‰ ํ–‰๋™์— ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ์ ์  ํ‚ค์›Œ ๋„ฃ๋Š” ์ŠคํŠธ๋ ˆ์Šค ํ…Œ์ŠคํŠธ๋‹ค. ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆยทGMM์€ ๋ฆฌ์›Œ๋“œ๊ฐ€ ๋ถ•๊ดดํ•œ ๋’ค ์ž˜ ํšŒ๋ณตํ•˜์ง€ ๋ชปํ•˜๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด(โ‰ˆ35~47์—์„œ ์ •์ฒด), DPPO๋Š” denoising ์Šคํ…์„ ์ตœ์†Œ 4๊ฐœ๋งŒ ์จ๋„ โ‰ˆ95๊นŒ์ง€ ํšŒ๋ณตํ•œ๋‹ค(K=2,3์€ ํšŒ๋ณต์ด ๋А๋ฆฌ๋‹ค). Fig. 11(์˜ค๋ฅธ์ชฝ)์€ ์ฒญํฌ ๊ธธ์ด๋ฅผ ํ‚ค์šด ๊ฒƒ์œผ๋กœ, T_a=16๊นŒ์ง€๋„ DPPO๋Š” ๊ฐœ์„ ๋˜์ง€๋งŒ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆยทGMM์€ ์•„์˜ˆ ๊ฐœ์„ ํ•˜์ง€ ๋ชปํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ์ƒ๊ธด๋‹ค. ์ด ์„ฑ์งˆ ๋•๋ถ„์— ์ €์ž๋“ค์€ ๋ถˆ์™„์ „ํ•œ ์ €์ˆ˜์ค€ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ๋ฅผ ํ‰๋‚ด ๋‚ด๋Š” ํฐ ํ–‰๋™ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ํ•™์Šต ์ค‘์— ์ฃผ์ž…ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๊ณ , ๊ทธ๊ฒƒ์ด ยง5.4์˜ sim-to-real ์ „์ด๋กœ ์ด์–ด์ง„๋‹ค.


ํ•™์Šต ์•ˆ์ •์„ฑ(Fig. 11) โ€” ์™ผ์ชฝ: ํ•™์Šต ์ค‘ ํ–‰๋™ ๋…ธ์ด์ฆˆ ์ฃผ์ž…. K\ge4์˜ DPPO๋งŒ ํšŒ๋ณตํ•œ๋‹ค. ์˜ค๋ฅธ์ชฝ: ์ฒญํฌ ๊ธธ์ด T_a ๋ณ€ํ™”(5์‹œ๋“œ, ํ‘œ์ค€ํŽธ์ฐจ ๋ฏธํ‘œ์‹œ).

์™œ ๋‹ค๋‹จ๊ณ„๊ฐ€ ์™„์ถฉ์ด ๋˜๋Š”๊ฐ€. Fig. 12๊ฐ€ ๋‹ต์„ ๊ทธ๋ฆผ์œผ๋กœ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์ด ์ง„ํ–‰๋ผ๋„ ํ–‰๋™ ๋ถ„ํฌ๋Š” denoising ์Šคํ…์„ ๋”ฐ๋ผ ์ ์ง„์ ์œผ๋กœ ์ข์•„์ง€๋Š” ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ์œ ์ง€ํ•œ๋‹ค โ€” ์ฒซ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์Šคํ…์—์„œ ์ตœ์  ํ–‰๋™์œผ๋กœ โ€œ๋ถ•๊ดดโ€ํ•˜์ง€๋„, ๋งˆ์ง€๋ง‰ ์Šคํ…์— ๋ชฐ๋ฆฌ์ง€๋„ ์•Š๋Š”๋‹ค. ์ฆ‰ ๊ฐฑ์‹ ์ด K๊ฐœ์˜ ์ž‘์€ ๊ฐฑ์‹ ์œผ๋กœ ๋ถ„์‚ฐ๋˜๊ณ , ๋ฐ˜๋ณต์  ์ •๋ จ(iterative refinement) ๊ตฌ์กฐ ์ž์ฒด๊ฐ€ ๋ณด์กด๋œ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์€ ์ด๊ฒƒ์„ ์•ˆ์ •์„ฑ์˜ ์›์ธ์œผ๋กœ ์ถ”์ •ํ•œ๋‹ค(โ€œwe postulateโ€).


๋ฐ˜๋ณต์  ์ •๋ จ์˜ ๋ณด์กด(Fig. 12) โ€” ๋ถ„๊ธฐ์ ์—์„œ ๋ฝ‘์€ 50๊ฐœ ๊ถค์ ์˜ 2D ํ–‰๋™. ๊ฐ€๋กœ์ถ•์ด denoising ์Šคํ…(k=9\to0), ์„ธ๋กœ์ถ•์ด ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ดํ„ฐ๋ ˆ์ด์…˜. ์˜ค๋ฅธ์ชฝ ๋ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆยทGMM๊ณผ ๋‹ฌ๋ฆฌ DPPO๋Š” โ€œ์ ์  ์ข์•„์ง€๋Š”โ€ ์‚ฌ์Šฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๋๊นŒ์ง€ ์œ ์ง€ํ•œ๋‹ค.

์ด์œ  3 โ€” ํŒŒ์ธํŠœ๋‹๋œ ์ •์ฑ…์ด ๊ฐ•๊ฑดํ•˜๋‹ค. Fig. 13์—์„œ๋Š” ํ•™์Šต ๋•Œ๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ์ฃผ์ง€ ์•Š๊ณ  ์™„์„ฑ๋œ ์ •์ฑ…์— ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ์ค€๋‹ค. DPPO ์ •์ฑ…์€ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ๋ณด๋‹ค ํ›จ์”ฌ ์ž˜ ๋ฒ„ํ‹ฐ๊ณ , ๋” ๋„“์€ ์ดˆ๊ธฐ ์ƒํƒœ ๋ถ„ํฌ์—์„œ๋„ (๊ฑฐ์˜) ์ตœ์  ๊ฒฝ๋กœ๋กœ ์ˆ˜๋ ดํ•œ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์€ Block et al.์˜ ์ด๋ก  โ€” ๋ณต์žกํ•œ ๋‹ค์ค‘ ๋ชจ๋“œ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ํ‘œํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” DP๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆ ๋‚€ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋””์ปจ๋ณผ๋ฃจ์…˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค โ€” ์„ ๊ทผ๊ฑฐ๋กœ ๋“ ๋‹ค. ์ด๊ฒƒ์ด ยง5.4์—์„œ ์‹œ๋ฎฌ ์„ฑ๋Šฅ์ด ๊ฐ™์€๋ฐ ์‹ค๊ธฐ๋งŒ ๊ฐˆ๋ฆฐ ์ด์œ ์— ๋Œ€ํ•œ ์ €์ž๋“ค์˜ ๊ฐ€์„ค์ด๋‹ค.


ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ํ›„ ์ •์ฑ… ๊ฐ•๊ฑด์„ฑ(Fig. 13) โ€” ์ดˆ๋ก ์ /๋ฐ•์Šค๊ฐ€ ์ดˆ๊ธฐ ์ƒํƒœ ์˜์—ญ. ํ•™์Šต ์ค‘์—” ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ์ฃผ์ง€ ์•Š์•˜๋‹ค.

๋น„ํŒ์ ์œผ๋กœ ๋ณด๋ฉด

๊ฐ•์ 

  • ๋ฌธ์ œ ์ •์˜๊ฐ€ ํ•œ ๋ฌธ์žฅ์ด๊ณ , ํ•ด๋ฒ•์ด ๊ทธ ๋ฌธ์žฅ์— ์ •ํ™•ํžˆ ๋Œ€์‘ํ•œ๋‹ค. โ€œlikelihood๊ฐ€ ์—†๋‹คโ€ โ†’ โ€œlikelihood๊ฐ€ ์žˆ๋Š” ์ธต์œผ๋กœ ์˜ฎ๊ธด๋‹คโ€. ๊ตฐ๋”๋”๊ธฐ๊ฐ€ ์—†๊ณ , ๊ทธ๋ž˜์„œ ๋‹ค๋ฅธ ๋„๋ฉ”์ธ์œผ๋กœ ์˜ฎ๊ธฐ๊ธฐ๋„ ์‰ฝ๋‹ค.
  • ์ •๊ณต๋ฒ•์„ ์ง์ ‘ ๊ตฌํ˜„ํ•ด์„œ ๋น„๊ตํ–ˆ๋‹ค. ๋ถ€๋ก C.6์˜ ํ™•๋ฅ  ํ๋ฆ„ ODE ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ •ํ™• likelihood PG๋Š” ์ด ๋…ผ๋ฌธ์ด ๊ตณ์ด ์•ˆ ํ•ด๋„ ๋˜๋Š” ์‹คํ—˜์ด์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๊ฑธ ํ•ด์„œ โ€œ์ •ํ™•ํ•œ likelihood๊ฐ€ ์˜คํžˆ๋ ค ๋‚˜์˜๋‹คโ€๋ฅผ ๋ณด์ธ ๊ฒƒ์€ ํ”„๋ ˆ์ž„ ์„ ํƒ์˜ ์ •๋‹นํ™”๋กœ์„œ ๊ฐ’์ด ํฌ๋‹ค.
  • ์ ˆ์ œ๊ฐ€ ์ฒ˜๋ฐฉ์œผ๋กœ ์ด์–ด์ง„๋‹ค. K', \gamma_{\rm DENOISE}, \sigma^{\rm exp}_{\min}, ๊ฐ€์น˜ ์ž…๋ ฅ, ํด๋ฆฌํ•‘ ์Šค์ผ€์ค„ โ€” ๊ฐ ์ ˆ์ œ๊ฐ€ โ€œ๊ทธ๋ž˜์„œ ์ด๋ ‡๊ฒŒ ์“ฐ๋ผโ€๋กœ ๋๋‚œ๋‹ค. ์žฌํ˜„ํ•˜๋Š” ์‚ฌ๋žŒ์—๊ฒŒ ์‹ค์ œ๋กœ ๋„์›€์ด ๋˜๋Š” ํ˜•ํƒœ๋‹ค. ๊ฒŒ๋‹ค๊ฐ€ K'์™€ \gamma_{\rm DENOISE}๊ฐ€ ๊ฐ™์€ ์ถ•์˜ ํ•˜๋“œ/์†Œํ”„ํŠธ ๋ฒ„์ „์ด๋ผ๋Š” ๊ด€์ฐฐ์€ ํ•˜์ดํผํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ๊ณต๊ฐ„์„ ์ดํ•ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๊ฒŒ ์ค„์—ฌ ์ค€๋‹ค.
  • ์•ฝ์ ์„ ์Šค์Šค๋กœ ์ ์—ˆ๋‹ค. off-policy ๋Œ€๋น„ ์ƒ˜ํ”Œ ํšจ์œจ์ด ๋‚ฎ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ, Kitchen-Partial/Mixed์—์„œ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ํ’ˆ์งˆ์— ๋ฏผ๊ฐํ•˜๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ, Lamp-Low์—์„œ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ์— ๋’ค์ง„๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ, from-scratch์—์„œ ๋”ฑํžˆ ๋‚ซ์ง€ ์•Š๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ โ€” ํ™๋ณด์„ฑ ์„œ์ˆ ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค.
  • sim-to-real ๋Œ€์กฐ๊ฐ€ ์ธ์ƒ์ ์ด๋‹ค. โ€œsim 0.88 / real 0.00โ€์ด๋ผ๋Š” ๋Œ€์กฐ๊ตฐ์€ ์‹œ๋ฎฌ ๋ฒค์น˜๋งˆํฌ ์ˆ˜์น˜๋งŒ ๋ณด๊ณ  ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๊ณ ๋ฅด๋Š” ๊ด€ํ–‰์— ๋Œ€ํ•œ ์ข‹์€ ๋ฐ˜๋ก€๋‹ค.

์•ฝ์ ยทํ•œ๊ณ„

  • ๊ณ„์‚ฐ ๋น„์šฉ์ด ๊ตฌ์กฐ์ ์ด๋‹ค. ์œ ํšจ ์ง€ํ‰์ด K'๋ฐฐ ๋Š˜๊ณ  GPU ๋ฉ”๋ชจ๋ฆฌ๋„ K'์— ์„ ํ˜•์œผ๋กœ ๋Š”๋‹ค. ์ƒํƒœ ์ž…๋ ฅ์—์„œ ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ/GMM PG ๋Œ€๋น„ ํ‰๊ท  21~24% ๋А๋ฆฌ๊ณ , UNet์„ ์“ฐ๋ฉด MLP๋ณด๋‹ค 49% ๋” ๋А๋ฆฌ๋‹ค. from-scratch์—์„œ๋Š” ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ ๋Œ€๋น„ ์•ฝ 6ร— ๋ฒฝ์‹œ๊ณ„๊ฐ€ ๋“ ๋‹ค(๋ถ€๋ก C.3). K'ยทDDIM์œผ๋กœ ์™„ํ™”ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด์ง€ ์—†์• ๋Š” ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค.
  • ํ•˜์ดํผํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๊ฐ€ ๋Š˜์—ˆ๊ณ , ์ผ๋ถ€๋Š” ํƒœ์Šคํฌ๋งˆ๋‹ค ๋‹ค์‹œ ์žก์•„์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๊ธฐ์กด PPO ํ•˜์ดํผํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์— ๋”ํ•ด K', \gamma_{\rm DENOISE}, \sigma^{\rm exp}_{\min}, \sigma^{\rm prob}_{\min}, \epsilon_k ์ง€์ˆ˜ ์Šค์ผ€์ค„, ํฐ ๋ฐฐ์น˜๊ฐ€ ๋ถ™๋Š”๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ ˆ์ œ๊ฐ€ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋“ฏ ์ข‹์€ ๊ฐ’์ด ํƒœ์Šคํฌ๋งˆ๋‹ค ๋‹ค๋ฅด๋‹ค โ€” \gamma_{\rm DENOISE}๋Š” Hopper/HalfCheetah์—์„œ 0.8, Square์—์„œ๋Š” 0.5๊ฐ€ ๋‚ซ๊ณ , \sigma^{\rm exp}_{\min}์€ Can์—์„œ๋Š” ๋ฌด๊ด€ํ•˜์ง€๋งŒ Square์—์„œ๋Š” 0.1์ด ์•„๋‹ˆ๋ฉด ์ •์ฑ…์ด ๋ถ•๊ดดํ•œ๋‹ค. โ€œ\epsilon์€ clipping fraction 10~20%๋ฅผ ๋ณด๊ณ  ๊ณ ๋ฅด๋ผโ€๋Š” ์ฒ˜๋ฐฉ์€ ์‹ค์šฉ์ ์ด์ง€๋งŒ, ๋’ค์ง‘์–ด ๋งํ•˜๋ฉด ํƒœ์Šคํฌ๋งˆ๋‹ค ํ›‘์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค๋Š” ๋œป์ด๋‹ค.
  • on-policy๋ผ ์ƒ˜ํ”Œ์ด ๋งŽ์ด ๋“ ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์ด ๋ช…์‹œํ•œ main limitation. Fig. 5ยท7์˜ ๊ฐ€๋กœ์ถ•์ด 10^7~10^9 ํ™˜๊ฒฝ ์Šคํ…์ด๋‹ค. ์‹ค๊ธฐ RL์—๋Š” ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋ชป ์“ฐ๊ณ , ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์‹ค๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ zero-shot sim-to-real์ธ ๊ฒƒ๋„ ๊ทธ๋ž˜์„œ๋‹ค(์‹ค๊ธฐ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค). ๋ณ‘๋ ฌ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ดํ„ฐ๊ฐ€ ์—†๋Š” ๋ฌธ์ œ์—๋Š” ์ ์šฉ์ด ์–ด๋ ต๋‹ค.
  • ์•ˆ ๋˜๋Š” ์กฐ๊ฑด์ด ์‹คํ—˜์ ์œผ๋กœ ํ™•์ธ๋œ๋‹ค. โ‘  ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต์ด ์„ฑ๊ณต ๋ชจ๋“œ๋ฅผ ๋ชป ๋ฎ์œผ๋ฉด(Kitchen-Partial/Mixed) ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์ƒํ•œ์ด ๋‚ฎ๋‹ค. โ‘ก ๊ณต๊ฒฉ์ ยท๋น„๊ตฌ์กฐ์  ํƒ์ƒ‰์ด ํ•„์š”ํ•˜๋ฉด on-manifold ํƒ์ƒ‰์ด ๋˜๋ ˆ ๋ฐœ๋ชฉ์„ ์žก๋Š”๋‹ค(Lamp-Low). โ‘ข from-scratch๋ฉด ์ด์ ์ด ์—†๋‹ค. โ‘ฃ ๋…ธ์ด์ฆˆ ํด๋ฆฌํ•‘์ด ๋‚ฎ์œผ๋ฉด ๋ถ•๊ดดํ•œ๋‹ค. ์ฆ‰ DPPO๋Š” โ€œ์ข‹์€ ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต + ๋ณ‘๋ ฌ ์‹œ๋ฎฌ + ํฌ์†Œ ๋ณด์ƒ ์กฐ์ž‘โ€์ด๋ผ๋Š” ๊ฝค ํŠน์ •ํ•œ ์กฐํ•ฉ์—์„œ ๋น›๋‚˜๋Š” ๋„๊ตฌ๋‹ค.
  • ยง6์˜ ์„ค๋ช…์€ ๊ฐ€์„ค์ด์ง€ ์ฆ๋ช…์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค ๋ณธ์ธ์ด โ€œconjectureโ€ยทโ€œpostulateโ€ยทโ€œwe believeโ€๋ฅผ ๋ฐ˜๋ณตํ•ด์„œ ์“ด๋‹ค. ํŠนํžˆ ์ด์œ  3(๊ฐ•๊ฑด์„ฑ)์€ Block et al.์˜ ์ด๋ก ์„ ์›์šฉํ•  ๋ฟ ์ด ์„ธํŒ…์—์„œ ์œ ๋„ํ•œ ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ์„œ์‚ฌ์ด์ง€๋งŒ ๊ทผ๊ฑฐ์˜ ๊ฐ•๋„๋Š” Fig. 10ยท11ยท12ยท13์˜ ๊ด€์ฐฐ ์ˆ˜์ค€์ด๊ณ , ์‹คํ—˜ ๋ฌด๋Œ€๋„ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ 2๋ชจ๋“œ 2D ํƒœ์Šคํฌ(D3IL Avoid)๋‹ค.
  • ๋น„๊ต์˜ ๊ณต์ •์„ฑ์— ๋ถ™๋Š” ์กฐ๊ฑด๋“ค. demo-augmented RL ๋น„๊ต์—์„œ ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ ์ƒ˜ํ”Œ ์ˆ˜๋ฅผ 1e6์—์„œ ์ž˜๋ž๋‹ค(ํฌํ™” ๊ทผ๊ฑฐ๋Š” ๋ถ™์˜€๋‹ค). Gym ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๋ช…ํ™•ํ•œ ์Šน๋ฆฌ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค โ€” Hopper์—์„œ DQLยทIDQL์ด ๋” ๋†’์ด ๊ฐ„๋‹ค. ๋Œ€ํ‘œ ๊ทธ๋ฆผ์ธ Transport์˜ ๊ฒฉ์ฐจ๋Š” ์ง„์งœ์ง€๋งŒ, โ€œ๋ชจ๋“  ๊ณณ์—์„œ ์ด๊ธด๋‹คโ€๋กœ ์ฝ์œผ๋ฉด ๋…ผ๋ฌธ์ด ์‹ค์ œ๋กœ ์ฃผ์žฅํ•œ ๊ฒƒ๋ณด๋‹ค ๋„“๊ฒŒ ์ฝ๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค.
  • ํ‰๊ฐ€ ํ”„๋กœํ† ์ฝœ์˜ ์„ธ๋ถ€๊ฐ€ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋งŒ๋“ ๋‹ค. ์„ฑ๊ณต๋ฅ  ๊ณก์„ ์€ \sigma^{\rm exp}_{\min}=0.001(=์ถ”๊ฐ€ ๋…ธ์ด์ฆˆ ์—†์Œ)๋กœ 50 ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ ํ‰๊ฐ€ํ•œ ๊ฐ’์ด๋‹ค. ํ•™์Šต ์‹œ ํƒ์ƒ‰ ๋…ธ์ด์ฆˆ์™€ ํ‰๊ฐ€ ์‹œ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ๋‹ค๋ฅด๋‹ค๋Š” ๋œป์ธ๋ฐ, ์ด ๊ฐญ์ด ๊ฒฐ๊ณผ์— ์–ผ๋งˆ๋‚˜ ๊ธฐ์—ฌํ•˜๋Š”์ง€๋Š” ๋”ฐ๋กœ ๋ถ„์„๋˜์ง€ ์•Š์•˜๋‹ค. ์‹ค๊ธฐ๋Š” 20 trials๋ฟ์ด๋ผ 0.80๊ณผ 0.88์˜ ์ฐจ์ด๋Š” ํ†ต๊ณ„์ ์œผ๋กœ ๊ตฌ๋ถ„๋˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค(์‹ ๋ขฐ๊ตฌ๊ฐ„์ด ๋ณด๊ณ ๋˜์ง€ ์•Š์•˜๋‹ค).

๊ด€๋ จ ์—ฐ๊ตฌ์™€์˜ ์ž๋ฆฌ ๋งค๊น€

  • DDPO / DPOK (Black et al. 2023; Fan et al. 2023). ํ…์ŠคํŠธ-์ด๋ฏธ์ง€ ์ƒ์„ฑ์—์„œ denoising์„ MDP๋กœ ๋ณด๊ณ  PPO๋ฅผ ์ ์šฉํ•œ ์ง๊ณ„ ์„ ํ–‰. DPPO์˜ ์ถ”๊ฐ€๋ถ„์€ ๊ทธ MDP๋ฅผ ํ™˜๊ฒฝ MDP ์•ˆ์— ์ค‘์ฒฉ์‹œ์ผœ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์ˆœ์ฐจ ์˜์‚ฌ๊ฒฐ์ •์œผ๋กœ ํ™•์žฅํ•œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๋น„์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉ(1ํšŒ ์ƒ์„ฑ) โ†’ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉ(์žฅ๊ธฐ ์ง€ํ‰ ์ œ์–ด)์ด ๊ฒฐ์ •์  ์ฐจ์ด๋‹ค.
  • QSM (Psenka et al. 2024). denoising์„ ๊ฑฐ์ณ PG๋ฅผ ์ „ํŒŒํ•˜๋Š” ์œ ๋„ ์ž์ฒด๋Š” ์œ ์‚ฌํ•˜์ง€๋งŒ denoising์„ MDP๋กœ ๋ณด์ง€ ์•Š์•˜๊ณ , ํฐ ํ–‰๋™ ๋ถ„์‚ฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋น„ํšจ์œจ์ ์ผ ๊ฒƒ์ด๋ผ๊ณ  ์ถ”์ธกํ–ˆ๋‹ค. DPPO๋Š” ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ ์„ธํŒ…์—์„œ ๊ทธ ์ถ”์ธก์„ ์‹คํ—˜์œผ๋กœ ๋ฐ˜๋ฐ•ํ•œ๋‹ค(๋ถ€๋ก A์— ๊ด€๊ณ„ ์ •๋ฆฌ, ๊ฐ์ฃผ 8์— โ€œon-policy PPO ๊ฐฑ์‹ ์œผ๋กœ ๋ฐ”๊พผ ๊ฒƒ ์™ธ์—” ๋™์ผโ€์ด๋ผ๋Š” ์žฌํ˜„ ์กฐ๊ฑด ๋ช…์‹œ).
  • Diffusion + Q-learning (DQL, IDQL, DIPO). likelihood๋ฅผ ํ”ผํ•ด ๊ฐ€์น˜๋กœ ๋ฏธ๋Š” ๊ณ„์—ด. Gym์—์„œ๋Š” ๊ฒฝ์Ÿ๋ ฅ ์žˆ์ง€๋งŒ ํฌ์†Œ ๋ณด์ƒ ์กฐ์ž‘ + ํฐ ํ–‰๋™ ์ฒญํฌ์—์„œ ๋ถˆ์•ˆ์ •ํ•˜๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด Fig. 5์™€ Fig. A2์˜ ๊ณตํ†ต ์ง„๋‹จ์ด๋‹ค.
  • ๊ฐ€์ค‘ ํšŒ๊ท€ (RWR, AWR). DPPO ๋…ผ๋ฌธ์ด diffusionํŒ(DRWRยทDAWR)์„ ์ง์ ‘ ๋งŒ๋“ค์–ด ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธํ™”ํ–ˆ๋‹ค. ์‰ฌ์šด ํƒœ์Šคํฌ์—์„œ๋Š” ๋†€๋ž„ ๋งŒํผ ๊ฐ•ํ•˜์ง€๋งŒ Transport์—์„œ ๋ฌด๋„ˆ์ง„๋‹ค.
  • demo-augmented RL (RLPD, Cal-QL, IBRL). ์ „๋ฌธ๊ฐ€ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๋ฒ„ํผ์— ์„ž๋Š” off-policy ๊ณ„์—ด. ์ƒ˜ํ”Œ ํšจ์œจ์—์„œ๋Š” DPPO๋ณด๋‹ค ๋‚ซ๋‹ค(HalfCheetah). ์กฐ์ž‘ ํƒœ์Šคํฌ์˜ ์ตœ์ข… ์„ฑ๋Šฅ๊ณผ ๋ฒฝ์‹œ๊ณ„์—์„œ DPPO๊ฐ€ ์•ž์„ ๋‹ค.
  • residual RL / BC ์ •๊ทœํ™” ํŒŒ์ธํŠœ๋‹. ๊ฐ€์šฐ์‹œ์•ˆ + BC ๋ณด์กฐ์†์‹ค(Fig. 8์˜ ๋Œ€์กฐ๊ตฐ)์ด ๋Œ€ํ‘œ์ . โ€œ๋ฒ ์ด์Šค ์ •์ฑ… ๊ทผ์ฒ˜์— ๋ฌถ์–ด ์•ˆ์ •์„ฑ์„ ์‚ฌ๋˜ ๊ฐœ์„ ํญ์„ ์žƒ๋Š”โ€ ํŠธ๋ ˆ์ด๋“œ์˜คํ”„์˜ ์ „ํ˜•์ด๊ณ , DPPO๋Š” ๋ฌถ๋Š” ์žฅ์น˜ ์—†์ด ๋งค๋‹ˆํด๋“œ ๊ทผ์ฒ˜์— ๋จธ๋ฌด๋Š” ์„ฑ์งˆ์„ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™”์—์„œ ๊ณต์งœ๋กœ ์–ป๋Š”๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด ๋…ผ์ง€๋‹ค. ๋ธ”๋กœ๊ทธ์˜ ResiP(๋™๊ฒฐ DP + ์˜จ-ํด๋ฆฌ์‹œ ์ž”์ฐจ)์™€ ResFiT(๋™๊ฒฐ base + ์˜คํ”„-ํด๋ฆฌ์‹œ per-step ์ž”์ฐจ)๊ฐ€ ์ด ๊ณ„์—ด์˜ ๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ๋‘ ์‚ฌ๋ก€๋กœ, โ€œ๋ณด์ •๋งŒ ๋ฐฐ์šด๋‹คโ€๋Š” ์„ ํƒ์ด ๋ฌด์—‡์„ ์‚ฌ๊ณ  ๋ฌด์—‡์„ ์žƒ๋Š”์ง€ ๋Œ€์กฐํ•ด ๋ณผ ๋งŒํ•˜๋‹ค.
  • ํ›„์†: REFINE-DP (RA-L 2026). DPPO๋ฅผ ํœด๋จธ๋…ธ์ด๋“œ ๋กœ์ฝ”๋งˆ๋‹ˆํ“ฐ๋ ˆ์ด์…˜์˜ ์ƒ์œ„ ํ”Œ๋ž˜๋„ˆ์— ์ ์šฉํ•œ ํ›„์† ์—ฐ๊ตฌ. ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ ๊ฑฐ์˜ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๊ฐ€์ ธ์˜ค๋˜(๋งˆ์ง€๋ง‰ 5/100 ์Šคํ…๋งŒ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹, ์–ด๋“œ๋ฐดํ‹ฐ์ง€ ๋ถ„์œ„์ˆ˜ ํด๋ฆฌํ•‘ ์ถ”๊ฐ€), DPPO๊ฐ€ ์ „์ œํ•œ ๊ณ ์ • ์ „์ด P๋ฅผ ๊นจ๊ณ  ํ•˜์œ„ RL ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ๊นŒ์ง€ ๊ฐ™์€ ๋กค์•„์›ƒ์—์„œ ํ•จ๊ป˜ ๊ฐฑ์‹ ํ•œ๋‹ค. DPPO ์›๋…ผ๋ฌธ์—์„œ DP๋Š” ๊ณง ์ตœ์ข… ์ œ์–ด๊ธฐ์˜€์ง€๋งŒ, ๊ฑฐ๊ธฐ์„œ๋Š” P ์•ˆ์— ์‹ ๊ฒฝ๋ง ์ •์ฑ…์ด ํ•˜๋‚˜ ๋” ๋“ค์–ด ์žˆ๋‹ค.
  • VT-Refine ์€ ์‹œ๋ฎฌ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹์œผ๋กœ ์‹œ๊ฐ-์ด‰๊ฐ ์–‘ํŒ” ์กฐ๋ฆฝ์„ ํ‘ธ๋Š” ์ธ์ ‘ ์—ฐ๊ตฌ์ด๊ณ , SERNF ๋Š” ์ •๊ทœํ™” ํ๋ฆ„ + action-chunked critic์œผ๋กœ ์‹ค๊ธฐ์—์„œ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹ํ•˜๋Š” ๋ฐ˜๋Œ€ํŽธ ์ ‘๊ทผ์ด๋‹ค. ์„ธ ๋…ผ๋ฌธ์„ ๋‚˜๋ž€ํžˆ ๋†“์œผ๋ฉด โ€œ์‚ฌ์ „ํ•™์Šต ์ •์ฑ…์„ ๋ฌด์—‡์œผ๋กœ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™”ํ•˜๊ณ , ์–ด๋””์„œ(์‹œ๋ฎฌ/์‹ค๊ธฐ), ๋ฌด์—‡์œผ๋กœ(PG/critic) ๋ฏธ๋Š”๊ฐ€โ€์˜ ์ขŒํ‘œ๊ณ„๊ฐ€ ์žกํžŒ๋‹ค.

์š”์•ฝ

DPPO์˜ ๊ธฐ์—ฌ๋Š” ์ƒˆ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์ƒˆ ์ขŒํ‘œ๊ณ„๋‹ค. PPO๋Š” ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์“ฐ๊ณ , MDP๋ฅผ ๋ฐ”๊ฟจ๋‹ค. denoising ์‚ฌ์Šฌ์„ ํ™˜๊ฒฝ MDP ์•ˆ์— ํŽผ์ณ ๋„ฃ๋Š” ์ˆœ๊ฐ„ โ€œlikelihood๊ฐ€ ์—†๋‹คโ€๋Š” ์žฅ๋ฒฝ์ด ์‚ฌ๋ผ์ง€๊ณ , ๊ทธ ๋Œ€๊ฐ€๋กœ ์œ ํšจ ์ง€ํ‰์ด K๋ฐฐ ๊ธธ์–ด์ง„๋‹ค. ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ ˆ๋ฐ˜์€ ๊ทธ ๋Œ€๊ฐ€๋ฅผ ๊ฐ๋‹น ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๊ฒŒ ๋งŒ๋“œ๋Š” ์ฒ˜๋ฐฉ(K'๋งŒ ํŒŒ์ธํŠœ๋‹, DDIM, ๋…ธ์ด์ฆˆ ํด๋ฆฌํ•‘, ์ƒํƒœ๋งŒ ๋ณด๋Š” ๊ฐ€์น˜ํ•จ์ˆ˜, k๋ณ„ ํด๋ฆฌํ•‘ ๊ณ„์ˆ˜)์ด๊ณ , ๋‚˜๋จธ์ง€ ์ ˆ๋ฐ˜์€ ๊ทธ ๋Œ€๊ฐ€๋ฅผ ์น˜๋ฅผ ๋งŒํ•œ ๊ฐ’์–ด์น˜๊ฐ€ ์žˆ๋Š”์ง€์— ๋Œ€ํ•œ ๋‹ต์ด๋‹ค.

๊ฐ’์–ด์น˜์˜ ์ฆ๊ฑฐ๋Š” ๋‘ ๊ฐ€์ง€ ์„ฑ๊ฒฉ์œผ๋กœ ๋‚˜๋‰œ๋‹ค. ๋ฒค์น˜๋งˆํฌ ์ชฝ์—์„œ๋Š” Robomimic Transport๋ฅผ ์ƒํƒœยทํ”ฝ์…€ ์–‘์ชฝ์—์„œ 90%๋Œ€๋กœ ํ‘ผ ๊ฒƒ์ด ๊ฐ€์žฅ ๋šœ๋ ทํ•˜๊ณ , ์‹ค๊ธฐ ์ชฝ์—์„œ๋Š” ์‹œ๋ฎฌ ์„ฑ๋Šฅ์ด ์‚ฌ์‹ค์ƒ ๊ฐ™์€ ๋‘ ์ •์ฑ…์ด ์‹ค๊ธฐ์—์„œ 0.80 ๋Œ€ 0.00์œผ๋กœ ๊ฐˆ๋ฆฐ ๊ฒƒ์ด ๊ฐ€์žฅ ๋šœ๋ ทํ•˜๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ยง6์€ ๊ทธ ๊ฐˆ๋ฆผ์„ โ€œdiffusion ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐํ™”๊ฐ€ ํƒ์ƒ‰์„ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋งค๋‹ˆํด๋“œ ๊ทผ์ฒ˜๋กœ ๊ตฌ์กฐํ™”ํ•˜๊ณ , ๊ฐฑ์‹ ์„ K๊ฐœ๋กœ ๋ถ„์‚ฐ์‹œ์ผœ ๋ถ•๊ดด๋ฅผ ๋ง‰๋Š”๋‹คโ€๋กœ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค โ€” ์„ค๋“๋ ฅ์€ ์žˆ์ง€๋งŒ ์•„์ง ๊ฐ€์„ค์ด๊ณ , ๋ฌด๋Œ€๊ฐ€ 2๋ชจ๋“œ 2D ํƒœ์Šคํฌ๋ผ๋Š” ํ•œ๊ณ„๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค.

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