๐DPPO ๋ฆฌ๋ทฐ
Paper Link (arXiv:2409.00588) โ ์ด ๋ฆฌ๋ทฐ๋ v3 (2024-12-09) ๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ฝ์๋ค. arXiv HTML v3์ PDF v3์ ๊ทธ๋ฆผ ๋ฒํธ๊ฐ ์ผ์นํจ์ ํ์ธํ๋ค(์ด 13์ฅ + ๋ถ๋ก A1~A11).
Code Link โ MIT ๋ผ์ด์ ์ค, ๊ณต๊ฐ๋ผ ์๊ณ ๋ ผ๋ฌธยทํ๋ก์ ํธ ํ์ด์ง๊ฐ ๋ชจ๋ ๊ฐ๋ฆฌํจ๋ค.
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
- ๐ก ์ฌ๋ ์์ฐ์ผ๋ก ์ฌ์ ํ์ตํ Diffusion Policy๋ฅผ RL๋ก ํ์ธํ๋ํ๊ณ ์ถ์๋ฐ, diffusion ์ ์ฑ ์ ํ๋์ likelihood \log\pi_\theta(a\mid s)๋ฅผ ๋ซํ ํํ๋ก ์ฃผ์ง ์์ ์ ์ฑ ๊ฒฝ์ฌ(PG)๋ฅผ ๊ทธ๋๋ก ๋จน์ผ ์ ์๋ค.
- โ๏ธ denoising ๊ณผ์ ์์ฒด๋ฅผ MDP๋ก ๋ณด๊ณ ํ๊ฒฝ MDP ์์ ๋ผ์ ๋ฃ์ด โ๋ ์ธต MDPโ๋ฅผ ๋ง๋ ๋ค โ ๊ฐ denoising ์ ์ด๋ ๊ฐ์ฐ์์์ด๋ผ likelihood๊ฐ ํด์์ ์ผ๋ก ๊ณ์ฐ๋๊ณ , ๊ทธ ์์์๋ ํ๋ฒํ PPO๋ฅผ ๊ทธ๋๋ก ๋๋ฆด ์ ์๋ค.
- ๐ฏ GymยทFranka-KitchenยทRobomimicยทD3ILยทFurniture-Bench ์ ๋ฐ์์ diffusion RLยทdemo-augmented RLยท๊ฐ์ฐ์์/GMM PG ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ ๋ชจ๋ ์์๊ณ , Robomimic Transport๋ฅผ ์ํยทํฝ์ ์์ชฝ์์ ์ฒ์์ผ๋ก 90%๋๋ก ํ์์ผ๋ฉฐ, ์๋ฎฌ๋ง์ผ๋ก ํ์ตํ ์ ์ฑ ์ด ์ค๊ธฐ ๊ฐ๊ตฌ ์กฐ๋ฆฝ์์ zero-shot 80% (16/20) โ ๊ฐ์ ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ์ฐ์์ ์ ์ฑ ์ 0%.
๐ Ping Review
๐ Ping โ A light tap on the surface. Get the gist in seconds.
Diffusion Policy๋ ์ฌ๋ ์์ฐ์ ๋ชจ๋ฐฉํ๋ ๋ฐ ์์ฃผ ๊ฐํ๋ค. ๋ค์ค ๋ชจ๋ ํ๋ ๋ถํฌ๋ฅผ ์ ํํํ๊ณ ํ์ต์ด ์์ ์ ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ ์์ฐ์ ๋๊ฐ ์ต์ ์ด ์๋๊ณ ์ปค๋ฒ๋ฆฌ์ง๊ฐ ์ข๋ค โ ๊ทธ๋์ ์ฌ์ ํ์ต ํ ํ๊ฒฝ๊ณผ ์ํธ์์ฉํ๋ฉฐ RL๋ก ๋ ๋ฐ์ด๋ถ์ด๊ณ ์ถ์ด์ง๋ค. ๋ฌธ์ ๋ RL์ ๊ฐ์ฅ ํ์ค์ ์ธ ๋๊ตฌ์ธ ์ ์ฑ ๊ฒฝ์ฌ(PG)๊ฐ \nabla_\theta \log \pi_\theta(a\mid s)๋ฅผ ์๊ตฌํ๋ค๋ ๊ฒ์ด๋ค. Diffusion Policy์๋ ๊ทธ ๊ฐ์ด ์๋ค. ํ๋ a^0๋ ์์ ๋ ธ์ด์ฆ a^K์์ ์์ํด K๋ฒ์ denoising์ ๊ฑฐ์ณ ๋์จ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๊ณ , ๊ทธ ์ฃผ๋ณํ๋ฅ ์ ์ค๊ฐ ๋จ๊ณ๋ฅผ ์ ๋ถ ์ ๋ถํด์ผ ์ป์ด์ง๋ ๋ค๋ฃจ๊ธฐ ํ๋ ์์ด๋ค. ๊ทธ๋์ ์ด ๋ถ์ผ๋ ๊ทธ๋์ Q-learning์ด๋ ๊ฐ์ค ํ๊ท(weighted regression) ๊ฐ์ ์ฐํ๋ก๋ฅผ ํํ๊ณ , PG๋ โdiffusion ์ ์ฑ ์ ๋นํจ์จ์ โ์ด๋ผ๊ณ ์ถ์ธก๋์ด ์๋ค(Psenka et al. 2024๋ denoising ์คํ ์ด ์ ํจ ์งํ์ ๋๋ ค ํ๋ ๋ถ์ฐ์ด ์ปค์ง๋ค๊ณ ๋ดค๋ค).
DPPO์ ๋ต์ ์ฐํํ์ง ์๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ฃผ๋ณํ๋ฅ ์ ๊ตฌํ๋ ค ํ์ง ๋ง๊ณ , denoising ์ฌ์ฌ์ ํผ์ณ์ ๊ทธ ์์ฒด๋ฅผ MDP์ ๊ฒฐ์ ์คํ ์ผ๋ก ์ผ์. ๊ฐ denoising ์ ์ด p_\theta(a^{k-1}\mid a^k, s)๋ ์ ์์ ๊ฐ์ฐ์์์ด๋ฏ๋ก likelihood๊ฐ ํด์์ ์ผ๋ก ๋์จ๋ค. ํ๊ฒฝ MDP์ ํ ์คํ ์์ K๊ฐ์ denoising ์คํ ์ ์ค์ฒฉ์ํจ โ๋ ์ธต MDPโ ์์์๋, ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์๋ ๊ทธ PPO๋ฅผ ํ ๊ธ์๋ ๊ณ ์น์ง ์๊ณ ๋๋ฆด ์ ์๋ค.

๊ฐ์(Fig. 1) โ ํ๊ฒฝ MDP์ ๊ฐ ์คํ ์์ โDiffusion MDPโ๊ฐ ๋ค์ด ์๊ณ , ๊ฐ denoising ์คํ ์ ๊ฐ์ฐ์์ likelihood \nabla_\theta\log\pi_\theta(a^{k-1}_t\mid a^k_t, s_t)๋ฅผ ํตํด ํ์คํฌ ๋ณด์์ด ์ ์ฑ ์ผ๋ก ํ๋ฌ๋ ๋ค. ์ ์๋ค์ด ๋ด์ธ์ฐ๋ ์ธ ๊ฒฐ๊ณผ: ๊ตฌ์กฐํ๋ ํ์ ยท ํ์ต ์์ ์ฑ ยท ์ ์ฑ ๊ฐ๊ฑด์ฑ.
ํต์ฌ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก :
ํ๊ฒฝ MDP \mathcal{M}_{\rm ENV}=(\mathcal{S},\mathcal{A},P_0,P,R) ์์, ํตํฉ ์๊ฐ ์ธ๋ฑ์ค \bar t(t,k)=tK+(K-k-1) ๋ก ๋ ์ธต์ ์ฎ์ Diffusion Policy MDP \overline{\mathcal{M}} ๋ฅผ ์ ์ํ๋ค. t๋ ํ๊ฒฝ ์คํ , k=K-1,\dots,0์ denoising ์คํ ์ด๋ค.
\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 ์ํ๋ โํ๊ฒฝ ์ํ + ์ง๊ธ๊น์ง denoise๋ ํ๋โ, ํ๋์ โํ ๋ฒ ๋ denoiseํ ๊ฒฐ๊ณผโ, ๋ณด์์ ์ต์ข ํ๋ a^0_t๊ฐ ์ค์ ๋ก ํ๊ฒฝ์ ์ ์ฉ๋๋ k=0์์๋ง ์ค๋ค. ์ด๊ธฐ ๋ถํฌ๋ \bar P_0=P_0\otimes\mathcal{N}(0,I) (ํ๊ฒฝ ์ด๊ธฐ ์ํ ร ์์ ๋ ธ์ด์ฆ). ๊ทธ๋ฌ๋ฉด ์ ์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)
๊ฐ์ฐ์์์ด๋ค. likelihood๊ฐ ํด์์ ์ผ๋ก ๊ณ์ฐ๋๋ PPO์ ํด๋ฆฌํ ์๋ก๊ฒ์ดํธ๋ฅผ ๊ทธ๋๋ก ์ด๋ค. ์ด๋๋ฐดํฐ์ง๋ ๋ ์ธต ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์กด์คํด์ ์ค๊ณํ๋ค โ k=0์์๋ง ๋ณด์์ด ์์ผ๋ฏ๋ก ์ค๊ฐ ์คํ ์ ๊ฐ์น๋ฅผ ๋ฐ๋ก ์ถ์ ํ ํ์๊ฐ ์๊ณ , ๋์ denoising ํ ์ธ \gamma_{\rm DENOISE}^k ๋ก ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ๋ง์(=k๊ฐ ํฐ) ์ด๊ธฐ ์คํ ์ ๊ธฐ์ฌ๋ฅผ ๋ฎ์ถ๋ค:
\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)
๊ฐ์นํจ์๊ฐ \bar s ์ ์ฒด๊ฐ ์๋๋ผ ํ๊ฒฝ ์ํ s_t์๋ง ์์กดํ๋ค๋ ์ ์ด ์ค์ํ๋ค(๋ถ๋ก C.2์ ์ ์ ์์ ์ด ์ ํ์ด ์ด๋ ค์ด ํ์คํฌ์ ์ฑํจ๋ฅผ ๊ฐ๋๋ค).
์ฃผ์ ๊ฒฐ๊ณผ:
- Robomimic Transport(์ํ, ์ฅ๊ธฐ ์งํ, ํฌ์ ๋ณด์): ์ํ ์ ๋ ฅ DPPO >90% โ Fig. 5์์ IDQLยทDQLยทDIPOยทQSMยทDRWRยทDAWR ๋ฑ ๋ชจ๋ diffusion RL ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ โฒ10%. ํฝ์ ์ ๋ ฅ์์๋ DPPO-ViT-MLP โ 0.92, Gaussian-ViT-MLP๋ ์ฌ์ ํ์ต 0%์์ ์ ํ ๊ฐ์ ๋์ง ์์(0%). ์ ์๋ค ํํ์ผ๋ก โ์ํยทํฝ์ ์ด๋ ์ชฝ์์๋ Transport๋ฅผ >50%๋ก ํผ ์ต์ด์ RL ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆโ.
- Sim-to-real (Furniture-Bench One-leg, 20 trials, 10 Hz, zero-shot): ํ์ธํ๋ ํ DPPO๋ sim 0.87 / real 0.80, ๊ฐ์ฐ์์์ sim 0.88 / real 0.00. BC ๋ณด์กฐ ์์ค์ ์ค ๊ฐ์ฐ์์์ sim 0.53 / real 0.50 (Fig. 8 ํ๋จ ๋ง๋). ์๋ฎฌ ์ฑ๋ฅ์ ๋น์ทํ๋ฐ ์ค๊ธฐ์์๋ง ๊ฐ๋ฆฐ๋ค๋ ๊ฒ์ด ์ด ๋ ผ๋ฌธ์์ ๊ฐ์ฅ ์ธ์์ ์ธ ์์น๋ค.
- ํจ์จ: Gym์์ DPPO๋ DAWRยทDIPOยทDQL๋ณด๋ค ๊ฐ๊ฐ 41%ยท37%ยท12% ๋น ๋ฅด๊ณ , QSMยทDRWRยทIDQL๋ณด๋ค 43%ยท33%ยท7% ๋๋ฆฌ๋ค(Table A1). ๋ฐ๋ฉด ๊ฐ์ฐ์์/GMM PG ๋๋น๋ก๋ ์ํ ์ ๋ ฅ์์ ํ๊ท 21~24% ๋๋ฆฌ๋ค(Table A3).
๊ฒฐ๋ก :
โdiffusion ์ ์ฑ ์ PG๊ฐ ์ ๋ง๋๋คโ๋ ํต๋ ์ ํ์ธํ๋ ์ธํ ์์๋ ํ๋ ธ๋ค. denoising์ MDP๋ก ํผ์น๋ฉด PG๊ฐ ๊ทธ๋๋ก ํตํ๊ณ , ์คํ๋ ค denoising ์ฌ์ฌ์ด ํ์์ ๋ฐ์ดํฐ ๋งค๋ํด๋ ๊ทผ์ฒ๋ก ๊ตฌ์กฐํํ๊ณ ์ ์ฑ ๋ถ๊ดด์ ๋ํ ์์ถฉ์ ๋ง๋ค์ด ์ค๋ค. ๋๊ฐ๋ ๋ช ํํ๋ค โ ๋กค์์๋ง๋ค K๋ฐฐ ๊ธด ์ ํจ ์งํ, ๊ทธ๋งํผ์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌยท์ฐ์ฐ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ on-policy ํน์ ์ ๋ฎ์ ์ํ ํจ์จ(์ ์๋ค์ด ์ค์ค๋ก โmain limitationโ์ด๋ผ๊ณ ์ ์๋ค).
๐ Ring Review
๐ Ring โ An idea that echoes. Grasp the core and its value.
ํ ์ค๋ก ์์ํ๋ฉด
โlikelihood๊ฐ ์์ด์ PG๋ฅผ ๋ชป ์ด๋คโ๋ ๋ฌธ์ ๋ฅผ, likelihood๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ ๋์ likelihood๊ฐ ๊ณ์ฐ๋๋ ์ธต์ผ๋ก ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ฎ๊ฒจ์ ํผ ๋ ผ๋ฌธ์ด๋ค.
์ด ๋ฆฌ๋ทฐ๋ ๋ ์๊ฐ PPO๊น์ง ์๊ณ ์๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ค โ MDP, ์ ์ฑ ๊ฒฝ์ฌ, advantage, importance ratio, ํด๋ฆฌํ ์๋ก๊ฒ์ดํธ, GAE, value function. ๋ฐ๋๋ก diffusion model๊ณผ diffusion policy๋ ๋ชจ๋ฅธ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๊ณ , ํ์ํ ๋งํผ๋ง ์ง๊ณ ๊ฐ๋ค. ์ ๊ฐ ์์๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
- PPO๊ฐ ๋ฌด์์ ์๊ตฌํ๋์ง ๋ค์ ํ์ธ โ 2. Diffusion Policy๊ฐ ๋ฌด์์ธ์ง ์ต์ํ์ผ๋ก โ 3. ์ ๋์ด ์ ๋ถ๋์ง(์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ถ๋ฐ์ ) โ 4. ์ ํตํ๋ ์ฐํ๋ก๋ค โ 5. ์ด์ : ๋ ์ธต MDP โ 6. ๊ทธ ์์ PPO ์ธ์คํด์คํ โ 7. PPO์ DPPO ๋ชฉ์ ํจ์ ๋์กฐ โ 8. ์ค๋ฌด ์ฒ๋ฐฉ โ 9. ์คํ โ 10. ์ ์ ๋๋๊ฐ โ 11. ๋นํ.
1๋จ๊ณ โ PPO๊ฐ ์๊ตฌํ๋ ๊ฒ (๋ ์๊ฐ ์๋ ๊ฒ)
PPO๋ ์ด๋ ๊ฒ ์๊ฒผ๋ค. ์ด์ ์ ์ฑ \pi_{\theta_{\rm old}}๋ก ๋กค์์์ ๋ชจ์ผ๊ณ , importance ratio
r_t(\theta)=\frac{\pi_\theta(a_t\mid s_t)}{\pi_{\theta_{\rm old}}(a_t\mid s_t)}
๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ํด๋ฆฌํ ์๋ก๊ฒ์ดํธ๋ฅผ ์ต๋ํํ๋ค:
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 ๋ฑ ํ๋ ํ์ํ ๊ฒ์ \pi_\theta(a_t\mid s_t)์ ๊ฐ์ด๋ค. ๊ฐ์ฐ์์ ์ ์ฑ ์ด๋ฉด ์ด๊ฑด ๊ณต์ง๋ค โ ์ ๊ฒฝ๋ง์ด ํ๊ท \mu_\theta(s)๋ฅผ ๋ฑ๊ณ ํ์คํธ์ฐจ \sigma๊ฐ ์์ผ๋ \log\pi_\theta(a\mid s)๋ ํ ์ค๋ก ์ฐ์ธ๋ค. GMM๋ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ค. ์ ์ฑ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ๊ฐ โ๋ช ์์ ๋ฐ๋โ๋ฅผ ์ฃผ๋ ํ PPO๋ ํญ์ ๋์๊ฐ๋ค.
์ด ๋ฌธ์ฅ์ ๊ธฐ์ตํด ๋์. ์ด ๋ ผ๋ฌธ ์ ์ฒด๊ฐ ์ด ํ ์กฐ๊ฑด์ ์ด๋ป๊ฒ ๋์ด๋ฆฌ๋๊ฐ์ ๊ดํ ์ด์ผ๊ธฐ๋ค.
2๋จ๊ณ โ Diffusion Policy๋ฅผ ์ต์ํ์ผ๋ก
DDPM. ํ์ฐ ๋ชจ๋ธ์ ๋ฐ์ดํฐ x^0์ ๊ฐ์ฐ์์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ๋ฐ๋ณตํด์ ๋ํ๋ ์ ๋ฐฉํฅ ๊ณผ์ q(x^k\mid x^{k-1})์ ์ญ๊ณผ์ ์ ๋ฐฐ์ด๋ค. ์ ๊ฒฝ๋ง \varepsilon_\theta(x^k,k)๋ โx^k์ ์์ฌ ์๋ ๋ ธ์ด์ฆโ๋ฅผ ์์ธกํ๋๋ก ํ์ต๋๊ณ , ์ํ๋ง์ ์์ ๋ ธ์ด์ฆ x^K\sim\mathcal{N}(0,I)์์ ์์ํ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,1๋ก ๋ฐ๋ณตํ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ \mu_k(\cdot)๋ \theta์ ๋ฌด๊ดํ ๊ณ ์ ํจ์์ด๊ณ (์ค์ง \varepsilon_\theta๋ฅผ ํตํด์๋ง \theta๊ฐ ๋ค์ด์จ๋ค), \sigma_k^2๋ ๊ณ ์ ์ค์ผ์ค์ด๋ค. ๊ฐ ์คํ ์ด ๊ฐ์ฐ์์์ด๋ผ๋ ๊ฒ โ ์ด๊ฒ ๋์ค์ ์ ๋ถ๋ค.
Diffusion Policy (DP). Chi et al. (2023)์ DP๋ ์์ x๋ฅผ โํ๋โ์ผ๋ก ๋๊ณ ์ํ s๋ฅผ ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ๋ถ์ธ ๊ฒ์ด๋ค: p_\theta(a^{k-1}\mid a^k, s). ์์ฐ ๋ฐ์ดํฐ๋ก ๋ ธ์ด์ฆ ์์ธก ํ๊ท(=ํ๋ ๋ณต์ )๋ฅผ ํ๋ฉด ํ์ต์ด ๋๋๋ค. ๊ดํ๋๋ก action chunk๋ฅผ ์ด๋ค โ ์์ผ๋ก T_p ์คํ ์ ํ๋ ์ํ์ค๋ฅผ ํ ๋ฒ์ ์์ธกํ๊ณ ๊ทธ์ค T_a\le T_p ์คํ ์ ์คํํ ๋ค ๋ค์ ์์ธกํ๋ค. ์ด ๋ ผ๋ฌธ์์ a\in\mathcal{A}๋ ์คํ๋๋ ์ฒญํฌ ์ ์ฒด๋ฅผ ๋ปํ๋ค.
3๋จ๊ณ โ ์ ๋์ด ์ ๋ถ๋๊ฐ (์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ถ๋ฐ์ )
DP๊ฐ ์ต์ข ์ ์ผ๋ก ๋ฑ๋ ํ๋์ ๋ถํฌ๋
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}
์ด๋ค. K์ฐจ์(์ฌ์ค์ K\times\dim\mathcal{A}์ฐจ์) ์ ๋ถ์ด๊ณ , ๋ซํ ํํ๊ฐ ์๋ค. ๋ ผ๋ฌธ ยง3์ ํํ๋๋ก โDPs do not maintain an explicit likelihood of p_\theta(a^0\mid s)โ.
๊ทธ๋์ 1๋จ๊ณ์ ๊ทธ ํ ์ค โ \pi_\theta(a_t\mid s_t) โ ์ ์ธ ์ ์๋ค. PPO์ importance ratio๋ฅผ ๋ง๋ค ์ ์๋ค. ์ด๊ฒ์ด ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ๋ฌธ์ ์ ์ ์ ๋ถ๋ค. ๋ฐฉ๋ฒ๋ก ์ด ๋ณต์กํด ๋ณด์ฌ๋, ๊ฒฐ๊ตญ โ์ด ๋ถ๋ชจยท๋ถ์๋ฅผ ์ด๋ป๊ฒ ๋์ฐพ์ ๊ฒ์ธ๊ฐโ์ ๋ํ ๋ต์ด๋ค.
4๋จ๊ณ โ ํตํ์ง ์๋(๋๋ ๋ ํตํ๋) ์ฐํ๋ก๋ค
๋ ผ๋ฌธ์ด ์ค์ ๋ก ๋น๊ตํด ๋ณธ ์ฐํ๋ก๋ค์ ๋ณด๋ฉด DPPO์ ์ ํ์ด ์ ์ด๋ฐ ๋ชจ์์ธ์ง๊ฐ ์ ๋ช ํด์ง๋ค.
(a) likelihood๋ฅผ ์ง์ง๋ก ๊ณ์ฐํด ๋ณธ๋ค. DDPM์ ํ๋ฅ ํ๋ฆ ODE(probability flow ODE)๋ฅผ ํ๋ฉด ์ ํํ likelihood๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋ค(Song et al.). ์ ์๋ค์ ์ด๊ฑธ ์ค์ ๋ก ๊ตฌํํด ๋จ์ผ ์ธต MDP์์ PG๋ฅผ ๋๋ ธ๋ค(๋ถ๋ก C.6, Fig. A10). ๊ฒฐ๊ณผ: Hopper-v2์์๋ ์ฌ์ ํ์ต ์ ์ฑ ์ ๊ฐ์ ํ์ง๋ง DPPO๋ฅผ ๋์ง ๋ชปํ๊ณ , ๋ ์ด๋ ค์ด Can์์๋ ์ฑ๊ณต๋ฅ ์ด 0์ผ๋ก ๋จ์ด์ง๋ค. ๊ฒ๋ค๊ฐ ODE๋ฅผ ํตํด ์ญ์ ํํด์ผ ํด์ ๋ฐํ์ยทGPU ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๊ฐ ๋ ๋ค๊ณ , ๋ค์ ๋์ฌ โ์ผ๋ถ denoising ์คํ ๋ง ํ์ธํ๋โ ๊ฐ์ ์ ์ฐ์ฑ๋ ์๋๋ค. ์ ๊ณต๋ฒ์ด ๋ ๋์๋ค๋ ์ด ์ ์ ์คํ์ด ๊ฐ์ธ์ ์ผ๋ก ์ด ๋ ผ๋ฌธ์์ ๊ฐ์ฅ ์ค๋๋ ฅ ์๋ ๋ถ๋ถ์ด์๋ค.
(b) Q-learning ๊ณ์ด. DQLยทIDQLยทDIPOยทQSM์ likelihood๋ฅผ ํผํด ๊ฐ์นํจ์๋ก ์ ์ฑ ์ ๋ฏผ๋ค. ๋ฌธ์ ๋ ์ฐ์ยท๊ณ ์ฐจ์ ํ๋ ์ฒญํฌ์ Q๊ฐ์ ์ ํํ ์ถ์ ํ๋ ๊ฒ์ด ์ด๋ ต๊ณ , ๊ทธ ๋ถ์ ํํ Q์์ ๋์จ ๊ทธ๋๋์ธํธ๊ฐ ์กํฐ๋ก ํ๋ฌ ๋ค์ด๊ฐ๋ค๋ ์ ์ด๋ค. Fig. 5์์ ์ด๋ค ๋๋ถ๋ถ์ด ํ์ธํ๋ ์ด๋ฐ์ ์ฑ๋ฅ์ด ๋จ์ด์ง๋ ๊ฒ์ ๋ณผ ์ ์๋๋ฐ, ์ ์๋ค์ ์ฌ์ ํ์ต ์ ์ฑ ์ Q๋ฅผ ์๋ชป ์ถ์ ํ ํ์ผ๋ก ๋ณธ๋ค.
(c) ๊ฐ์ค ํ๊ท. RWR/AWR์ diffusion์ ์ฎ๊ธด DRWRยทDAWR์ ์ ์๋ค์ด ์ง์ ๋ง๋ ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ด๋ค. Robomimic์ ์ฌ์ด ํ์คํฌ์์๋ DRWR์ด ์์ธ๋ก ๊ฐํ์ง๋ง Transport์์ ๋ฌด๋์ง๋ค.
5๋จ๊ณ โ ์ด์ : denoising ๊ณผ์ ์์ฒด๋ฅผ MDP๋ก ๋ณธ๋ค
์ฌ๊ธฐ๊ฐ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ฌ์ฅ์ด๋ค.
์์ด๋์ด. p_\theta(a^0\mid s)๋ฅผ ๊ตฌํ๋ ค๋ ์ ๋ถ์ด ๋ฌธ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ ๊ทธ ์ ๋ถ ์์ ์๋ ๊ฐ ํญ p_\theta(a^{k-1}\mid a^k,s)๋ ์ (3.3)์์ ๋ณด์๋ฏ ๊ฐ์ฐ์์์ด๊ณ likelihood๊ฐ ๊ณต์ง๋ค. ๊ทธ๋ ๋ค๋ฉด โa^0๋ฅผ ํ ๋ฒ์ ๋ฝ๋ ํ๋์ ๊ฒฐ์ โ์ผ๋ก ๋ณด์ง ๋ง๊ณ , โK๋ฒ์ ์์ ๊ฒฐ์ โ์ผ๋ก ๋ถํดํ๋ฉด ์ด๋จ๊น? ๊ฐ ๊ฒฐ์ ๋ง๋ค likelihood๊ฐ ์์ผ๋, ๊ฐ ๊ฒฐ์ ์ MDP์ ํ ์คํ ์ผ๋ก ์ผ์ผ๋ฉด ๋๋ค.
์ ์ (ยง4.1). ํตํฉ ์๊ฐ ์ธ๋ฑ์ค๋ฅผ \bar t(t,k)=tK+(K-k-1)๋ก ๋๋ค. t๊ฐ ์ปค์ง๋ฉด ์ปค์ง๊ณ , diffusion ๊ด๋ก์ k๋ K-1์์ 0์ผ๋ก ์ค์ด๋๋ ๋ฐฉํฅ์ด ์๊ฐ ์งํ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฉด:
| Diffusion Policy MDP \overline{\mathcal{M}} | |
|---|---|
| ์ํ \bar s_{\bar t(t,k)} | (s_t,\ a^{k+1}_t) โ ํ๊ฒฝ ์ํ + ์์ง ๋ denoise๋ ํ๋ |
| ํ๋ \bar a_{\bar t(t,k)} | a^k_t โ ํ ์คํ ๋ denoiseํ ๊ฒฐ๊ณผ |
| ๋ณด์ \bar R_{\bar t(t,k)} | k>0์ด๋ฉด 0, k=0์ด๋ฉด ํ๊ฒฝ ๋ณด์ R(s_t,a_t) |
| ์ด๊ธฐ ๋ถํฌ \bar P_0 | P_0\otimes\mathcal{N}(0,I) |
| ์ ์ด \bar P | k>0: (s_t,a^k_t)๋ก ๊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 ๊ฐ์ฐ์์! |

๋ ์ธต MDP(Fig. 3) โ ํ๋ ์์ด ์ํ \bar s, ๋นจ๊ฐ ์์ด ํ๋ \bar a. ํ ํ๊ฒฝ ์คํ t ์์์ a^K_t \to a^{K-1}_t \to \cdots \to a^0_t ๋ก denoising ์ฌ์ฌ์ด ํผ์ณ์ง๊ณ , a^0_t๊ฐ ๋์ค๋ ์๊ฐ์๋ง ์ด๋ก์ ๋ณด์ R_t๊ฐ ๋ถ๋๋ค. ๊ทธ๋ค์ ํ๊ฒฝ์ด t{+}1๋ก ์ ์ดํ๋ฉฐ ์ ์์ ๋ ธ์ด์ฆ a^K_{t+1}์ด ์ฃผ์ ๋๋ค.
โํ๊ฒฝ ์คํ ์ถ ร denoising ์คํ ์ถโ์ผ๋ก ๋ณด๋ฉด. ์ด MDP๋ ์ฌ์ค 2์ฐจ์ ๊ฒฉ์๋ฅผ ์ง๊ทธ์ฌ๊ทธ๋ก ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค.
| k=K{-}1 | k=K{-}2 | \cdots | k=0 | ๋ณด์ | |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
๊ฐ๋ก๋ก ํ ์ค ๋ค ํ์ด์ผ(K๋ฒ์ denoising) ์ธ๋ก๋ก ํ ์นธ ๋ด๋ ค๊ฐ๋ค(ํ๊ฒฝ 1์คํ ). ์๋ ๊ธธ์ด T์๋ ์ํผ์๋๊ฐ \overline{\mathcal{M}}์์๋ ๊ธธ์ด TK๊ฐ ๋๋ค. Psenka et al.์ด โ์ ํจ ์งํ์ด ๊ธธ์ด์ ธ์ ๋ถ์ฐ์ด ์ปค์ง๋คโ๊ณ ์ฐ๋ คํ ๊ฒ ๋ฐ๋ก ์ด ์ง์ ์ด๊ณ , ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ํ์ธํ๋ ์ธํ ์์ ๊ทธ ์ฐ๋ ค๊ฐ ์คํ๋์ง ์์์ ์คํ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค.
์ ์ด ์ฌ๊ตฌ์ฑ์ด ๋ฌธ์ ๋ฅผ ํธ๋๊ฐ โ ์ง๊ด ์ธ ๊ฒน.
- ํ์์ ์ผ๋ก: ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์์ด๋ฒ๋ฆฐ ๊ฑด โ์ฃผ๋ณํ๋ฅ โ์ด์์ง โ์กฐ๊ฑด๋ถํ๋ฅ โ์ด ์๋์๋ค. ์ฃผ๋ณํ(์ ๋ถ)๋ฅผ ์ ํ๋ฉด ๋๊ณ , ์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ค๊ฐ ๋ณ์ a^{1:K}๋ฅผ ์ ๋ถํด ์์ ์ง ๋ง๊ณ MDP์ ์ํ์ ๋ฃ์ด ๊ด์ธก ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ๋ง๋๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ํ์ ๋ฃ๋ ์๊ฐ ์กฐ๊ฑด๋ถ๋ง ๋จ๊ณ , ์กฐ๊ฑด๋ถ๋ ๊ฐ์ฐ์์์ด๋ค.
- RL์ ์ธ์ด๋ก: ์ด๊ฑด โ๋ถ๋ถ๊ด์ธก์ ์์ ๊ด์ธก์ผ๋ก ๋ฐ๊พธ๋โ ์ ํ์ ์ธ ์๋ฒ์ด๋ค. ์จ๊ฒจ์ง ์ ์ฌ๋ณ์ ๋๋ฌธ์ likelihood๊ฐ ์ ๋์จ๋ค๋ฉด, ์ ์ฌ๋ณ์๋ฅผ ์ํ๋ก ์น๊ฒฉ์์ผ๋ผ. ๋๊ฐ๋ ์งํ์ด K๋ฐฐ ๊ธธ์ด์ง๋ ๊ฒ โ ์ ๋ถ์ ์ด๋ ค์์ ์งํ์ ๊ธธ์ด๋ก ๋ฐ๊พธ๋ ๊ตํ์ด๋ค.
- ์ ๊ทธ ๊ตํ์ด ์ด๋์ธ๊ฐ: ์ ๋ถ์ ์ด๋ ค์์ ๊ทผ๋ณธ์ (๋ซํ ํํ ์์, ODE๋ฅผ ํ์ด๋ ๋น์ธ๊ณ ๋ถ์์ )์ธ ๋ฐ๋ฉด, ์งํ์ด ๊ธธ์ด์ง๋ ์ด๋ ค์์ RL์ด ์๋ ๋ค๋ฃจ๋ ์ข ๋ฅ์ ์ด๋ ค์์ด๋ค. ๊ฒ๋ค๊ฐ ์ค๊ฐ ์ ์ด๊ฐ ์ ๋ถ ๊ฒฐ์ ์ (\delta)์ด๊ณ ๋ณด์์ด k=0์๋ง ๋ชฐ๋ ค ์์ด์, ๋์ด๋ TK ์คํ ์ค ์ค์ ๋ก ์ ์ ๋ณด๊ฐ ๋ค์ด์ค๋ ๊ณณ์ ์ฌ์ ํ T๊ฐ๋ฟ์ด๋ค. ๋ค์ ๋์ฌ ์ด๋๋ฐดํฐ์ง ์ค๊ณ๊ฐ ๋ฐ๋ก ์ด ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ๋ค.
Black et al.(2023, DDPO)์ด ํ ์คํธ-์ด๋ฏธ์ง ์์ฑ์์ denoising์ MDP๋ก ๋ณธ ๊ฒ์ด ์ ํ์ด๋ค. DPPO์ ์ถ๊ฐ๋ถ์ ๊ทธ๊ฒ์ ํ๊ฒฝ MDP ์์ ์ค์ฒฉ์์ผ ์์ฐจ์ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ผ๋ก ํ์ฅํ ๊ฒ์ด๋ค.
6๋จ๊ณ โ ๊ทธ ์์ PPO๋ฅผ ์ธ์คํด์คํํ๋ค
์ด์ \overline{\mathcal{M}} ์์ ์ ์ฑ \bar\pi_\theta๋ likelihood๊ฐ ์์ผ๋ฏ๋ก ์ ์ฑ ๊ฒฝ์ฌ๊ฐ ๊ทธ๋๋ก ์ฐ์ธ๋ค:
\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 ๊ธฐ๋๊ฐ์ ์ํ๋งํ๋ โforward passโ๋ ์๋ Diffusion Policy๊ฐ ํ๋์ ๋ฝ๋ ๊ทธ ๊ณผ์ ๊ทธ๋๋ก๋ค. ๊ตฌํ์ ์๋ก ๋ง๋ค ๊ฒ์ด ์๋ค๋ ๊ฒ ์ด ํ๋ ์์ ์ค์ฉ์ ๊ฐ์ ์ด๋ค.
PPO๋ฅผ ์น์ ๋ ๋ ์ธต ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์กด์คํ๋ ์ ํ์ด ๋ ๊ฐ์ง ๋ค์ด๊ฐ๋ค.
(i) ์ด๋๋ฐดํฐ์ง๋ฅผ k=0์์๋ง ๊ณ์ฐํ๋ค. k>0์์ ๋ณด์์ด 0์ด๋ฏ๋ก ํ๊ฒฝ-ํ ์ธ ๋ฆฌํด์
\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)
๋ก k์ ๋ฌด๊ดํด์ง๋ค. ๋๋ถ์ ์ค๊ฐ denoising ์คํ ์ ๊ฐ์น๋ฅผ ์ถ์ ํ ํ์๊ฐ ์๋ค. ์ค์ ๊ตฌํ์์๋ k=0(=ํ๊ฒฝ ์คํ )์ ๋ํด์๋ง GAE๋ฅผ ๋๋ฆฌ๊ณ (๋ถ๋ก B, ์ A2), ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ k์ ๋ฟ๋ฆฐ๋ค.
(ii) denoising ํ ์ธ \gamma_{\rm DENOISE}^k. ๋ฟ๋ฆด ๋ ๊ทธ๋ฅ ๋ฟ๋ฆฌ์ง ์๊ณ k๊ฐ ํด์๋ก(=๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ๋ง์์๋ก) ๊ฐ์ค์น๋ฅผ ์ค์ธ๋ค:
\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)
์ง๊ด์ ์ด๋ ๋ค. k๊ฐ ํด ๋์ a^k_t๋ ์์ง ๋ ธ์ด์ฆ ๋ฉ์ด๋ฆฌ๋ผ ์ต์ข ํ๋๊ณผ์ ์ธ๊ณผ์ ์ฐ๊ฒฐ์ด ์ฝํ๋ค โ ๊ฑฐ๊ธฐ์ ํฐ ํฌ๋ ๋ง์ ์ฃผ๋ฉด ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ํ์ตํ๋ ์ ์ด ๋๋ค. \gamma_{\rm DENOISE}๋ ๊ทธ ์ฐ๊ฒฐ์ด ์ฝํ ๋งํผ ํฌ๋ ๋ง์ ๊น๋ ์ฅ์น๋ค. ์ค์ ๋ก ์ ์๋ค์ ์ด๊ฒ์ด ๋ค์ ๋์ฌ โ๋ง์ง๋ง K' ์คํ ๋ง ํ์ธํ๋โ์ ์ํํธ ๋ฒ์ ์ด๋ผ๊ณ ๋ช ์ํ๋ค(๋ถ๋ก C.2) โ ํ๋ํ๊ฒ ์๋ฅด๋ฉด K', ๋ถ๋๋ฝ๊ฒ ๊น์ผ๋ฉด \gamma_{\rm DENOISE}.
(iii) ๊ฐ์นํจ์๋ s_t์๋ง ์์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 ํ๋ ๋ถ๋ถ์ ๋ฌด์ํ๋ค. ์ด๊ฒ ์ ์ ์์ ๊ฐ์ฅ ํฌ๊ฒ ๊ฐ๋ฆฐ ์ ํ์ด๋ค(Fig. A2): ์ฌ์ด Hopper-v2์์๋ ํ๋๊น์ง ๋ณด๋ ์ชฝ(์ฌ์ค์ Qํจ์)์ด ๋ซ์ง๋ง, ์ด๋ ค์ด CanยทSquare์์๋ s๋ง ๋ณด๋ ์ชฝ์ด ์ผ๊ด๋๊ฒ ์ด๊ธด๋ค. ์ ์๋ค์ ํด์์ โ๊ณ ์ฐจ์ ์ฐ์ ํ๋ ์ฒญํฌ์ ๊ฐ์น๋ฅผ ์ ํํ ์ถ์ ํ๋ ๊ฑด ์ด๋ ต๊ณ , diffusion ์ ์ฑ ์ ๋์ ํ๋ฅ ์ฑ์ด ๊ทธ๊ฑธ ๋ ์ ํ์ํจ๋คโ๋ ๊ฒ โ ์ด๊ฑด 4๋จ๊ณ (b)์์ Q-learning ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ด ๋ฌด๋์ง ์ด์ ์ ์ ํํ ๊ฐ์ ์ง๋จ์ด๋ค.

์ด๋๋ฐดํฐ์ง ์ถ์ ์ ์ ํ(Fig. A2) โ ํ๋์ ์์กดํ๋ ๊ฐ์น ์ถ์ ์ Hopper-v2 ๊ฐ์ ์ฌ์ด ๊ณผ์ ์์ ์ ๋ฆฌํ์ง๋ง CanยทSquare ๊ฐ์ ์กฐ์ ๊ณผ์ ์์ ๋ค์ง๋ค. DPPO๊ฐ ํ๊ฒฝ ์ํ๋ง ๋ณด๋ ์ด์ .
7๋จ๊ณ โ PPO์ DPPO, ์ด๋๊ฐ ๊ฐ๊ณ ์ด๋๊ฐ ๋ค๋ฅธ๊ฐ
์ด ๋์กฐํ๊ฐ ์ด ๋ฆฌ๋ทฐ์ ํต์ฌ์ด๋ผ๊ณ ๋ด๋ ์ข๋ค.
| ํ์ค PPO (๊ฐ์ฐ์์ ์ ์ฑ ) | DPPO | |
|---|---|---|
| MDP | \mathcal{M}_{\rm ENV}, ๊ธธ์ด T | \overline{\mathcal{M}}, ๊ธธ์ด TK |
| ๊ฒฐ์ 1ํ | ์ํ s_t โ ํ๋ a_t | ์ํ (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) |
| ์๋ก๊ฒ์ดํธ | \min(\hat A r,\ \hat A\,\mathrm{clip}(r,1\pm\epsilon)) | ์์ ํ ๋์ผํ ํํ (์ A3) |
| ๋ณด์ ๋ฐ๋ | ๋งค ์คํ | K์คํ ๋ง๋ค 1ํ (k=0) |
| ์ด๋๋ฐดํฐ์ง | GAE(\gamma, \lambda) | GAE๋ฅผ k=0์์๋ง โ \gamma_{\rm DENOISE}^k๋ก ๊ฐ k์ ๋ฐฐ๋ถ |
| ๊ฐ์น ์ ๋ ฅ | s_t | s_t (์ค๊ณ์ a^1_t๋ฅผ ๋ฒ๋ฆผ) |
| ํ์ ๋ ธ์ด์ฆ | ํ์ต๋๋ \sigma_{\rm Gau}, ์ต์ข ํ๋์ 1ํ | ์ค์ผ์ค๋ \sigma_k, K๋ฒ์ ๊ฑธ์ณ ์ฃผ์ |
| ํด๋ฆฌํ \epsilon | ์ค์นผ๋ผ | k์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฆ: \epsilon_{k=K-1}=0.1\,\epsilon_{k=0}, ์ฌ์ด๋ ์ง์ ๋ณด๊ฐ |
| ๋ฐฐ์น ํฌ๊ธฐ | B | ๋๋ต B\times K' (denoising ์คํ ์ ๋ํ ๊ธฐ๋๊ฐ์ด ์ถ๊ฐ๋จ) |
์ ๋ฆฌํ๋ฉด PPO์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ ์ฝ์ด๋ ์๋์ง ์๋๋ค. ๋ฌ๋ผ์ง ๊ฒ์ (1) ์ด๋ค MDP ์์์ ๋๋๋, (2) ์ด๋๋ฐดํฐ์ง๋ฅผ ๋ ์ถ์ ์ด๋ป๊ฒ ๋๋ ์ฃผ๋๋, (3) ํ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ์ด๋์ ์ค๋๋ ์ธ ๊ฐ์ง๋ค.
8๋จ๊ณ โ ๋ ผ๋ฌธ์ด ๊ถ์ฅํ๋ ์ค๋ฌด ์ฒ๋ฐฉ (ยง4.3)
๋ ผ๋ฌธ์ด ์ค์ ๋ก ๊ถ์ฅํ ๊ฒ๋ง ์ฎ๊ธด๋ค.
โ ๋ง์ง๋ง K' ์คํ ๋ง ํ์ธํ๋ํ๋ผ. DP๋ ํํ K=100๊น์ง ์ด๋ค. ์ ๋ถ ํ์ธํ๋ํ ํ์๊ฐ ์๋ค โ ์ฌ์ ํ์ต ๊ฐ์ค์น \theta๋ ์ผ๋ ค์ ์ด๊ธฐ denoising์ ์ฐ๊ณ , ๋ณต์ฌ๋ณธ \theta_{\rm FT}๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ๋ง์ง๋ง K' ์คํ ์๋ง ์ ์ฉํ๊ณ DPPO๋ก ๊ฐฑ์ ํ๋ค. ์ ์ (Fig. A5): K'=3์ฒ๋ผ ๋๋ฌด ์ ์ผ๋ฉด ํนํ Can์์ ์ต์ข ์ฑ๋ฅยท์๋ ด์ด ๋๋น ์ง๊ณ , K'=10์ด ๋ฒฝ์๊ณ ๊ธฐ์ค ์ ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ต์ ์ด์๋ค. GPU ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ K'์ ์ ํ์ผ๋ก ๋๋ค. ยง5.3 ์คํ์ ์ค์ ์ค์ ์ โ์ํ ์ ๋ ฅ: K=20 ์ฌ์ ํ์ต โ ๋ง์ง๋ง 10์คํ ํ์ธํ๋โ.

ํ์ธํ๋ํ denoising ์คํ ์ K'(Fig. A5) โ ๊ฐ๋ก์ถ์ด ๋ฒฝ์๊ณ ์๊ฐ์ด๋ผ๋ ์ ์ด ์ค์ํ๋ค. ๊ฐ๋ณ run์ด ๊ทธ๋ ค์ ธ ์๋ค.
โก ๋๋ DDIM์ผ๋ก ๊ฐ์ํ๋ผ. DDIM์ ์ํ๋ง ์คํ ์ K^{\rm DDIM}\ll K๋ก(๋ ผ๋ฌธ ํํ์ผ๋ก as few as 5) ์ค์ธ๋ค. ๋ค๋ง DDIM์ ๋ณดํต \eta=0์ ๊ฒฐ์ ์ ์ํ๋ฌ์ธ๋ฐ, ๊ทธ๋ฌ๋ฉด (a) ํ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ์๊ณ (b) Dirac ๋ถํฌ์ likelihood๋ฅผ ๊ณ์ฐํด์ผ ํด์ ๊ณค๋ํ๋ค. ๊ทธ๋์ ํ์ต์๋ \eta=1(DDPM๊ณผ ๋ฑ๊ฐ), ํ๊ฐ์๋ \eta=0์ ์ด๋ค. ํฝ์ ๊ธฐ๋ฐ ์คํ๊ณผ Furniture-Bench ์ฅ๊ธฐ ์งํ ํ์คํฌ์ ์ด ๊ฒฝ๋ก๋ฅผ ์ผ๋ค(ํฝ์ : K=100 ์ฌ์ ํ์ต โ 5 DDIM ์คํ ํ์ธํ๋).
โข ๋ ธ์ด์ฆ ์ค์ผ์ค์ ๋ ๊ณณ์์ ํด๋ฆฌํํ๋ผ. cosine ์ค์ผ์ค์ \sigma_k๋ k=0์์ 10^{-4} ์์ค๊น์ง ๋จ์ด์ง๋๋ฐ, DPPO์์ \sigma_k๋ ๊ณง ํ์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ค. ๊ทธ๋์ - ์ํ๋ง์ฉ์ผ๋ก \sigma_k๋ฅผ ์ต์ \sigma^{\rm exp}_{\min}(์: 0.01~0.1)๋ก ์ฌ๋ ค ํด๋ฆฌํ โ ํ์ ํ๋ณด - likelihood \log\bar\pi_\theta ๊ณ์ฐ์ฉ์ผ๋ก๋ ๋ณ๋๋ก \sigma^{\rm prob}_{\min}\ge 0.1๋ก ํด๋ฆฌํ โ log-likelihood๊ฐ ํญ์ฃผํ๋ ๊ฒ์ ๋ง์ ํ์ต ์์ ํ
์ ์ (Fig. A4): Can์์๋ \sigma^{\rm exp}_{\min} ์ ํ์ด ์ํฅ์ด ์์ง๋ง Square์์๋ 0.1์ด์ด์ผ ์ ์ฑ ๋ถ๊ดด๋ฅผ ๋ง๋๋ค. โ๋๋ฌด ์ ์ ํ์โ๊ณผ โ๋๋ฌด ํฐ ํ๋ ๋ ธ์ด์ฆโ ์ฌ์ด์ ์ค์ํธ ์คํ์ด ์๋ค๋ ๊ฒ์ด ์์ฝ ๊ฒฐ๋ก (ยง5.5)์ด๋ค.
โฃ ๋คํธ์ํฌ: MLP๊ฐ ๊ธฐ๋ณธ, UNet์ T_a<T_p๊ฐ ํ์ํ ๋. MLP๋ ์ค์ ์ด ๋จ์ํ๊ณ DPPO์์ ๋ ์์ ์ ์ผ๋ก ํ์ธํ๋๋๋ค. UNet์ a^k_t์๋ง ํฉ์ฑ๊ณฑ์ ์ ์ฉํ๋ฏ๋ก T_a<T_p(์: T_p=16, T_a=8) ํ์ธํ๋์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค โ ์์ ์ฐ๊ฒฐ MLP๋ก๋ T_a<T_p๊ฐ ํ์ต ๋ถ์์ ์ ๋ณ์๋ค(๊ฐ์ฃผ 5). ์ ์๋ค์ ๊ถ์ฅ ์กฐํฉ์ โํฐ T_p๋ก ์ฌ์ ํ์ต(์์ธก์ด ์ข์์ง๋ค) + ์์ T_a๋ก ํ์ธํ๋(PG์ ์ ๋ฆฌํ๋ค)โ. ๋๊ฐ: UNet์ MLP๋ณด๋ค ํ๊ท 49% ๋๋ฆฌ๋ค(Table A3).
โค ํด๋ฆฌํ ๊ณ์๋ clipping fraction 10~20%๋ฅผ ๋ชฉํ๋ก ๋ง์ถฐ๋ผ. \epsilon\in\{0.1,0.01,0.001\}์ ํ์ด ๋ฐฐ์น ๋ด ํด๋ฆฌํ ๋น์จ์ด 10~20%๊ฐ ๋๋ ๊ฐ์ฅ ํฐ ๊ฐ์ ๊ณ ๋ฅธ๋ค. ์ถ๊ฐ๋ก ์ด๊ธฐ denoising ์คํ ์ ๋ ํฐ \epsilon์ ์ฃผ๋ฉด ์กฐ์ ํ์คํฌ์์ ์์ ์ฑ์ด ์ข์์ง๋ค: \epsilon_{k=K-1}=0.1\,\epsilon_{k=0}์ ์ฌ์ด๋ ์ง์ ์ค์ผ์ค.
โฅ ๋ฐฐ์น๋ฅผ ํค์๋ผ. ๊ทธ๋๋์ธํธ๊ฐ ํ๊ฒฝ ์คํ ๊ณผ denoising ์คํ ์์ชฝ์ ๋ํ ๊ธฐ๋๊ฐ์ด๋ฏ๋ก, ๋๋ต ๊ฐ์ฐ์์ ํ์ต ๋ฐฐ์น ร ํ์ธํ๋ ์คํ ์๋ฅผ ์ด๋ค. ๋จ Robomimic์์๋ ๊ฐ์ฐ์์๊ณผ ๋น์ทํ ์์ ๋ฐฐ์น๊ฐ ์คํ๋ ค ์ํ ํจ์จ์ ํฌ๊ฒ ์ฌ๋ฆฌ๋ ๊ฒฝlikelihood ๊ด์ฐฐ๋๋ค(๋ถ๋ก B).
์ฐธ๊ณ ๋ก REFINE-DP๋ ์ด ์ฒ๋ฐฉ๋ค์ ํด๋จธ๋ ธ์ด๋ ๋ก์ฝ๋ง๋ํฐ๋ ์ด์ ์ผ๋ก ์ฎ๊ธฐ๋ฉด์ K=100 ์ค ๋ง์ง๋ง 5์คํ ๋ง ํ์ธํ๋ํ๊ณ ์ด๋๋ฐดํฐ์ง ๋ถ์์ ํด๋ฆฌํ์ ์ถ๊ฐํ๋ค โ DPPO ์๋ ผ๋ฌธ์๋ ๋ถ์์ ํด๋ฆฌํ์ด ์๊ณ , โ ยทโค์ ์กฐํฉ์ ๊ทธ ๋ ผ๋ฌธ ๋๋ฆ๋๋ก ๋ณํํ ๊ฒ์ด๋ค.
9๋จ๊ณ โ ์คํ
ํ๊ฐ ์ถ์ด ๋ค ๊ฐ๋ค. (1) diffusion ์ ์ฑ ์ ํ์ธํ๋ํ๋ ๋ค๋ฅธ RL, (2) ๋ค๋ฅธ demo-augmented RL, (3) ๋ค๋ฅธ ์ ์ฑ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ + PPO, (4) ์ฅ๊ธฐ ์งํ + ์ค๊ธฐ. ๋ฒค์น๋งํฌ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ค๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์ฑ๊ฒฉ์ด ์์ฃผ ๋ค๋ฅด๋ฏ๋ก ๊ตฌ๋ถํด์ ์ฝ์ด์ผ ํ๋ค.
ํ๊ฒฝ ์์ฝ.
| ๋ฒค์น๋งํฌ | ํ์คํฌ | ์ฌ์ ํ์ต ๋ฐ์ดํฐ | ๋ณด์ | 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) ๋๋ PH, ์ํ 300 / ํฝ์ 100 ๋ฐ๋ชจ | sparse (์๋ฃ ์ 1) | 4 (Transport 8) |
| D3IL Avoid | M1 / M2 / M3 (๊ฐ 2๋ชจ๋) | ์ ๋ฌธ๊ฐ ์์ฐ ๋ถ๋ถ์งํฉ | sparse (์ต์๋จ ๋ชจ๋๋ก ๊ณจ ๋๋ฌ) | 4 |
| Furniture-Bench | One-leg / Lamp / Round-table, LowยทMed ๋๋ค์ฑ | ์๋ฎฌ ๋ด ์ฌ๋ ์์ฐ 50๊ฐ | sparse (๋จ๊ณ ์๋ฃ) | 8 |

์ฅ๊ธฐ ์งํ ํ์คํฌ(Fig. 4) โ ์ผ์ชฝ Robomimic Transport(์ํ), ์ค๋ฅธ์ชฝ Furniture-Bench์ One-legยทLampยทRound-table.
(1) diffusion ๊ธฐ๋ฐ RL๊ณผ์ ๋น๊ต (Fig. 5). ์๋๋ DRWRยทDAWR(์ ์๋ค์ด ๋ง๋ RWR/AWR์ diffusionํ), DIPOยทIDQLยทDQLยทQSM(๊ธฐ์กด ์ฐ๊ตฌ). Gym์์๋ IDQL๊ณผ DIPO๊ฐ ๊ฒฝ์๋ ฅ ์๊ณ DPPO๋ โ๊ฐ์ฅ ์ํ๋โ ์ชฝ์ด๋ผ๊ธฐ๋ณด๋จ ๊ฐ์ฅ ํ๋ค๋ฆฌ์ง ์๋ ์ชฝ์ด๋ค(Hopper์์๋ DQLยทIDQL์ด ๋ ๋์ ๋ฆฌํด์ ๋๋ฌํ๋ค โ ์ด๊ฑด ์ ์งํ๊ฒ ์ ์ด ๋๋ ๊ฒ ๋ง๋ค). ๊ฐ๋ฆฌ๋ ๊ณณ์ Robomimic์ด๋ค: Square์์ DPPO๊ฐ 1.0์ ๋จผ์ ๋๋ฌํ๊ณ , Transport์์๋ DPPO โ0.94 ๋ ๋๋จธ์ง ์ ๋ถ โฒ0.1๋ก ๋ฒ์ด์ง๋ค.

diffusion ๊ธฐ๋ฐ RL ๋น๊ต(Fig. 5) โ ์ Gym(5์๋), ์๋ Robomimic ์ํ ์ ๋ ฅ(3์๋). Transport ํจ๋์ ๊ฒฉ์ฐจ๊ฐ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ๋ํ ๊ทธ๋ฆผ์ด๋ค.
(2) demo-augmented RL๊ณผ์ ๋น๊ต (Fig. 6). RLPDยทCal-QLยทIBRL์ ์ ๋ฌธ๊ฐ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ฆฌํ๋ ์ด ๋ฒํผ์ ์๋ off-policy ๊ณ์ด์ด๋ผ ์ํ ํจ์จ์ด ํจ์ฌ ์ข๋ค โ HalfCheetah-v2์์ DPPO๋ฅผ ํฌ๊ฒ ์์ ๋ค. ์ ์๋ค๋ ์ด๊ฑธ ์จ๊ธฐ์ง ์๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด Franka-Kitchen์์ RLPDยทIBRL์ ํนํ ๋ ธ์ด์ฆ ๋ง์ PartialยทMixed์์ ์ ๋ชป ๋ฐฐ์ฐ๊ณ , Cal-QL์ ๊ฒฝ์๋ ฅ ์์ง๋ง Complete์์ DPPO๊ฐ ์์ ๋ค. Robomimic(PH/MH)์์๋ RLPDยทCal-QL์ด ์์ ํ์ต์ ์คํจํ๊ณ IBRL์ ๋ฎ์ ์์ค์์ ํฌํํ๋ค. ๋ค๋ง ์ด ๋น๊ต์ ์กฐ๊ฑด์ด ๋ถ๋๋ค โ ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ ๋ณ๋ ฌ ํ๊ฒฝ์ ์ ํ์ฉํ์ง ๋ชปํด ๋ฒฝ์๊ณ๊ฐ ํจ์ฌ ๋๋ฆฌ๊ณ , ๊ทธ๋์ ์ ์๋ค์ด Robomimic์์ ์ํ ์๋ฅผ 1e6์์ ์๋๋ค(์ฑ๋ฅ์ด ํฌํํ๋ค๋ ๊ทผ๊ฑฐ๋ฅผ ๋ถ์์ง๋ง, ์๋ฆฐ ๋น๊ต๋ผ๋ ์ ์ ์๊ณ ์ฝ์ด์ผ ํ๋ค).
๋ํ ์ ์๋ค์ DPPO๊ฐ ํ์ธํ๋ ์ค ์ ๋ฌธ๊ฐ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ ํ ์ฐ์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฌ์ ํ์ต ์ฑ๋ฅ์ ๋ฏผ๊ฐํ๋ค๊ณ ์ค์ค๋ก ๋ฐํ๋ค โ Kitchen-Partial/Mixed์ ๋ถ์์ ํ ์์ฐ์ diffusion์ผ๋ก๋ ๋ค์ค ๋ชจ๋๋ฅผ ๋ค ๋ชป ์ก์ DPPO๊ฐ (๊ฑฐ์) ์๋ฒฝํ ํ์ธํ๋์ ๋๋ฌํ์ง ๋ชปํ๋ค.
(3) ๋ค๋ฅธ ์ ์ฑ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ์์ ๋น๊ต (Fig. 7). ๊ฐ์ PPO ๋ชฉ์ ํจ์๋ก ๊ฐ์ฐ์์(๋๊ฐ ๊ณต๋ถ์ฐ)ยทGMM์ MLP/Transformer ๋ฐฑ๋ณธ์ผ๋ก ํ์ธํ๋ํ ๊ฒ๊ณผ ๋น๊ตํ๋ค. ์ํ ์ ๋ ฅ์์ SquareยทTransport ๋ชจ๋ DPPO(MLPยทUNet)๊ฐ ์์๊ณ Transport์์ >90%. ํฝ์ ์ ๋ ฅ(ViT ์ธ์ฝ๋ + MLP ํค๋)์์๋ Square๊ฐ DPPO โ0.88 ๋ ๊ฐ์ฐ์์ โ0.42, Transport๋ DPPO โ0.92 ๋ ๊ฐ์ฐ์์ 0.00(์ฌ์ ํ์ต 0%์์ ์ ํ ๋ชป ๋ฒ์ด๋๋ค). GMM์ ์ํ์์๋ ์ฑ๋ฅ์ด ๋๋น ํฝ์ ๋น๊ต์์ ์ ์ธ๋๋ค.

์ ์ฑ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ ๋น๊ต(Fig. 7) โ ์ผ์ชฝ 2ํจ๋ ์ํ ์ ๋ ฅ, ์ค๋ฅธ์ชฝ 2ํจ๋ ํฝ์ ์ ๋ ฅ. Transport-Pixel์์ ๊ฐ์ฐ์์(ํ๋)์ ๋ฐ๋ฅ์ ๋ถ์ด ์๋ค.
(4) Furniture-Bench์ sim-to-real (Fig. 8). ์๋ฎฌ์์ DPPO-UNet์ 6๊ฐ ์ค์ ์ ๋ถ์์ ๊ฐ์ ๋๋ ๋ฐ๋ฉด Gaussian-MLP๋ Med ๋๋ค์ฑ 3๊ฐ ํ์คํฌ ์ ๋ถ์ Round-table Low์์ 0์ผ๋ก ๋ถ๊ดดํ๋ค(Lamp์ ํ ์๋๋ง ์์ธ). ๋์ฌ๊ฒจ๋ณผ ์์ธ: Lamp-Low์์๋ ๊ฐ์ฐ์์์ด DPPO๋ณด๋ค ๋๋ค โ ์ ์๋ค์ ์ด๋ฅผ โon-manifold ํ์์ด ์คํ๋ ค ๋ฐฉํด๊ฐ ๋๋ ๊ฒฝ์ฐโ๋ก ยง6์์ ํด์ํ๋ค.
์ค๊ธฐ(One-leg, zero-shot, 20 trials, 10 Hz):
| ์ ์ฑ | Sim | Real |
|---|---|---|
| Diffusion, ์ฌ์ ํ์ต๋ง | 0.47 | 0.60 |
| Gaussian, ์ฌ์ ํ์ต๋ง | 0.45 | 0.30 |
| Diffusion + DPPO | 0.87 | 0.80 (16/20) |
| Gaussian + PPO | 0.88 | 0.00 |
| Gaussian + PPO + BC ๋ณด์กฐ์์ค | 0.53 | 0.50 |

Furniture-Bench(Fig. 8) โ ์: ์๋ฎฌ ํ์ต ๊ณก์ (3์๋). ์๋: One-leg ์ค๊ธฐ zero-shot ๋ง๋(๊ฐ์ ๊ทธ๋ฆผ์ ์ธ์๋ ๋ผ๋ฒจ์ ๊ทธ๋๋ก ์ฎ๊ฒผ๋ค). โSim 0.88 / Real 0.00โ์ด ๊ฐ์ฐ์์ ํ์ธํ๋์ ๊ฒฐ๋ง์ด๋ค.
์ด ํ์ ์ธ ๋ฒ์งธยท๋ค ๋ฒ์งธ ํ์ด ์ด ๋ ผ๋ฌธ์์ ๊ฐ์ฅ ๊ฐํ ์ฃผ์ฅ์ด๋ค. ์๋ฎฌ ์ฑ๋ฅ์ ์ฌ์ค์ ๊ฐ์๋ฐ(0.87 vs 0.88) ์ค๊ธฐ์์ 0.80 vs 0.00์ผ๋ก ๊ฐ๋ฆฐ๋ค. ๋ณด์ถฉ ์์์์ ๊ฐ์ฐ์์ ์ ์ฑ ์ โvolatile and jitteryโ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ธ๋ค๊ณ ์์ ๋ผ ์๋ค. BC ๋ณด์กฐ ์์ค๋ก ๋ฒ ์ด์ค ์ ์ฑ ๊ทผ์ฒ์ ๋ฌถ์ด ๋๋ฉด ์ค๊ธฐ๋ ์ด์๋์ง๋ง(0.50) ํ์ธํ๋ ์์ฒด๊ฐ ์ ํ๋ผ ์๋ฎฌ์ด 0.53์ผ๋ก ์ฃผ์ ์๋๋ค โ โ์ค๊ธฐ ์์ ์ฑโ๊ณผ โํ์ธํ๋ ์์ ๋โ๋ฅผ ๋ง๋ฐ๊พธ๋ ํํ ์ฒ๋ฐฉ์ ํ๊ณ๋ฅผ ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ ๋์กฐ๊ตฐ์ด๋ค.

์ค๊ธฐ ์ ์ฑ ๋น๊ต(Fig. 9) โ (B) ์ฌ์ ํ์ต ์ ์ฑ ์ ์ ๋ ฌ์ด ์ ๋ ์ฑ๋ก ๋ค๋ฆฌ๋ฅผ ๋๋ฌ ๋์ด๋จ๋ฆฐ๋ค. (D) DPPO ํ์ธํ๋ ์ ์ฑ ์ ์ ๋ ฌ์ด ์ด๊ธ๋๋ฉด ๋๊ธฐ ์ ์ ์์น๋ฅผ ๊ต์ ํ๋ค. ํ์ธํ๋์ด ๋ง๋ ๊ฒ์ด โ๋น ๋ฆโ์ด ์๋๋ผ โ๊ต์ ํ๋โ์ด๋ผ๋ ์ ์ด ์์ง.
10๋จ๊ณ โ ์ DPPO๊ฐ ์ ๋๋๊ฐ (ยง6, ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ฌ๋ฏธ)
DPPO๋ ๋ ๊ธด MDP๋ฅผ ํธ๋๋ฐ ๋ ์ํ๋ค. ์ด๊ฑด ๊ทธ ์์ฒด๋ก ์ค๋ช ์ด ํ์ํ ํ์์ด๊ณ , ยง6์ด ๊ทธ ์ค๋ช ์ ์๋ํ๋ค. ๋ฌด๋๋ D3IL์ Avoid โ ์ฅ์ ๋ฌผ์ ํผํด ๋ฐ๋ํธ ๊ณจ ๋ผ์ธ์ ๋ฟ๋ 2D ํ์คํฌ๋ก, ์์ฐ ๋ถ๋ถ์งํฉ M1ยทM2ยทM3 ๊ฐ๊ฐ์ด ๋ ๊ฐ์ ๋ชจ๋๋ฅผ ๋ด๋๋ค. ๋ชจ๋๊ฐ ๋๋ฟ์ด๋ผ ๊ฐ์ฐ์์ยทGMM๋ ๋ฐ์ดํฐ ๋ถํฌ๋ฅผ ๊ฝค ์ ๋ง์ถ ์ ์๊ณ , ๊ทธ๋์ ๊ณต์ ํ ๋น๊ต๊ฐ ๋๋ค.

D3IL Avoid์ ํ์ ๋น๊ต(Fig. 10) โ ํ์ธํ๋ ์ฒซ ์ดํฐ๋ ์ด์ ์ ์ํ ๊ถค์ . DPPO๋ ์์ฐ ๋งค๋ํด๋ ์ฃผ๋ณ์ ๋๊ฒ ํ๊ณ , ๊ฐ์ฐ์์์ (ํนํ M2์์) ๊ตฌ์กฐ ์๋ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ๋ฟ๋ฆฌ๋ฉฐ, GMM์ ์ปค๋ฒ๋ฆฌ์ง๊ฐ ์ข๋ค.
์ด์ 1 โ ๊ตฌ์กฐํ๋, ๋งค๋ํด๋ ์์ ํ์. ๊ฐ์ฐ์์ ์ ์ฑ ์ ์ต์ข ํ๋์๋ง ํ ๋ฒ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ๋ํ๋ค. diffusion์ K๋ฒ์ ๊ฑธ์ณ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ๋ํ๋๋ฐ, ๊ฐ denoising ์คํ ์ด ๋ ธ์ด์ฆ๋ก ์ปค๋ฒ๋ฆฌ์ง๋ฅผ ๋ํ๋ฉด์ ๋์์ ์๋ก denoise๋ ํ๋์ ์ ๋ฌธ๊ฐ ๋ฐ์ดํฐ ๋งค๋ํด๋ ์ชฝ์ผ๋ก ๋๋ฏผ๋ค. ๊ฒ๋ค๊ฐ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ action chunk์ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ฏ๋ก ํ๋ฅ ์ฑ์ด ํ๋ ์ฐจ์๊ณผ ์๊ฐ ์งํ ์์ชฝ์ผ๋ก ๊ตฌ์กฐํ๋๋ค. Fig. 10์ M2 ํจ๋์ด ์ด ์ฐจ์ด๋ฅผ ๊ฐ์ฅ ์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ ๋ ํ์ธ์ ๋ ๊ฐ๋๋ค โ Fig. A8(์ถฉ๋ถํ K'๋ฅผ ํ์ธํ๋ํ๋ฉด DPPO๊ฐ ๊ฐ์ฐ์์ยทGMM๋ณด๋ค ํจ์จ์ด ๋๋ค)๊ณผ ๋ถ๋ก C.7์ ์ ์ (Fig. A11: DDIM์ผ๋ก ๋ง์ง๋ง ์คํ ์๋ง ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ์ฃผ๋ฉด ๊ถค์ ์ด ํนํ M3์์ ๋ ๊ตฌ์กฐ์ ์ด ๋๊ณ , CanยทSquare์์ ์๋ ด์ด ๋๋ ค์ง๋ค). ์ฆ โdiffusion์ด๋ผ์โ ์ข์ ๊ฒ ์๋๋ผ โ์ค๊ฐ ์คํ ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ๋ค์ด๊ฐ์โ ์ข๋ค๋ ๊ฒ์ด ์ ์ ๋ก ๋ถ๋ฆฌ๋๋ค.
์ ์๋ค์ ์ด ์ฑ์ง์ ํ๊ณ๋ ๊ฐ์ด ์ ๋๋ค: ๊ณต๊ฒฉ์ ์ด๊ณ ๋น๊ตฌ์กฐ์ ์ธ ํ์์ด ํ์ํ ์ํฉ์์๋ on-manifold ํ์์ด ์คํ๋ ค ๋ฐฉํด๊ฐ ๋ ์ ์๊ณ , Lamp-Low์์ DPPO๊ฐ ๊ฐ์ฐ์์์ ๊ทผ์ํ๊ฒ ๋ค์ง ๊ฒ์ ๊ทธ ์๋ก ์ถ์ธกํ๋ค. ๋ from-scratch์์๋ ๊ฐ์ฐ์์ ๋๋น ๋ฑํ ๋ซ์ง๋ ๋์์ง๋ ์๋ค(๋ถ๋ก C). ๊ฒฐ๋ก : ์ด ์ด๋์ ์ฌ์ ํ์ต์ด ์ฑ๊ณต ๋ชจ๋๋ฅผ ์ถฉ๋ถํ ์ปค๋ฒํ ๋ ๊ฐ์ฅ ํฌ๋ค โ ๊ทธ๋์ ๋ค์ค ํ์คํฌ๋ก ์ฌ์ ํ์ต๋ ํฐ DP์ ํ์ธํ๋์ ํนํ ์ด์ธ๋ฆด ๊ฒ์ด๋ผ๋ ๊ฒ ์ ์๋ค์ ์ ๋ง์ด๋ค.
์ด์ 2 โ ๋ค๋จ๊ณ ๊ฐฑ์ ์ด ๋ง๋๋ ํ์ต ์์ ์ฑ. Fig. 11(์ผ์ชฝ)์ ํ์ธํ๋ ๋์ค ์คํ ํ๋์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ์ ์ ํค์ ๋ฃ๋ ์คํธ๋ ์ค ํ ์คํธ๋ค. ๊ฐ์ฐ์์ยทGMM์ ๋ฆฌ์๋๊ฐ ๋ถ๊ดดํ ๋ค ์ ํ๋ณตํ์ง ๋ชปํ๋ ๋ฐ๋ฉด(โ35~47์์ ์ ์ฒด), DPPO๋ denoising ์คํ ์ ์ต์ 4๊ฐ๋ง ์จ๋ โ95๊น์ง ํ๋ณตํ๋ค(K=2,3์ ํ๋ณต์ด ๋๋ฆฌ๋ค). Fig. 11(์ค๋ฅธ์ชฝ)์ ์ฒญํฌ ๊ธธ์ด๋ฅผ ํค์ด ๊ฒ์ผ๋ก, T_a=16๊น์ง๋ DPPO๋ ๊ฐ์ ๋์ง๋ง ๊ฐ์ฐ์์ยทGMM์ ์์ ๊ฐ์ ํ์ง ๋ชปํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ์๊ธด๋ค. ์ด ์ฑ์ง ๋๋ถ์ ์ ์๋ค์ ๋ถ์์ ํ ์ ์์ค ์ปจํธ๋กค๋ฌ๋ฅผ ํ๋ด ๋ด๋ ํฐ ํ๋ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ํ์ต ์ค์ ์ฃผ์ ํ ์ ์์๊ณ , ๊ทธ๊ฒ์ด ยง5.4์ sim-to-real ์ ์ด๋ก ์ด์ด์ง๋ค.

ํ์ต ์์ ์ฑ(Fig. 11) โ ์ผ์ชฝ: ํ์ต ์ค ํ๋ ๋ ธ์ด์ฆ ์ฃผ์ . K\ge4์ DPPO๋ง ํ๋ณตํ๋ค. ์ค๋ฅธ์ชฝ: ์ฒญํฌ ๊ธธ์ด T_a ๋ณํ(5์๋, ํ์คํธ์ฐจ ๋ฏธํ์).
์ ๋ค๋จ๊ณ๊ฐ ์์ถฉ์ด ๋๋๊ฐ. Fig. 12๊ฐ ๋ต์ ๊ทธ๋ฆผ์ผ๋ก ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ํ์ธํ๋์ด ์งํ๋ผ๋ ํ๋ ๋ถํฌ๋ denoising ์คํ ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ง์ ์ผ๋ก ์ข์์ง๋ ํํ๋ฅผ ์ ์งํ๋ค โ ์ฒซ ํ์ธํ๋ ์คํ ์์ ์ต์ ํ๋์ผ๋ก โ๋ถ๊ดดโํ์ง๋, ๋ง์ง๋ง ์คํ ์ ๋ชฐ๋ฆฌ์ง๋ ์๋๋ค. ์ฆ ๊ฐฑ์ ์ด K๊ฐ์ ์์ ๊ฐฑ์ ์ผ๋ก ๋ถ์ฐ๋๊ณ , ๋ฐ๋ณต์ ์ ๋ จ(iterative refinement) ๊ตฌ์กฐ ์์ฒด๊ฐ ๋ณด์กด๋๋ค. ์ ์๋ค์ ์ด๊ฒ์ ์์ ์ฑ์ ์์ธ์ผ๋ก ์ถ์ ํ๋ค(โwe postulateโ).

๋ฐ๋ณต์ ์ ๋ จ์ ๋ณด์กด(Fig. 12) โ ๋ถ๊ธฐ์ ์์ ๋ฝ์ 50๊ฐ ๊ถค์ ์ 2D ํ๋. ๊ฐ๋ก์ถ์ด denoising ์คํ (k=9\to0), ์ธ๋ก์ถ์ด ํ์ธํ๋ ์ดํฐ๋ ์ด์ . ์ค๋ฅธ์ชฝ ๋ ๊ฐ์ฐ์์ยทGMM๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ DPPO๋ โ์ ์ ์ข์์ง๋โ ์ฌ์ฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๋๊น์ง ์ ์งํ๋ค.
์ด์ 3 โ ํ์ธํ๋๋ ์ ์ฑ ์ด ๊ฐ๊ฑดํ๋ค. Fig. 13์์๋ ํ์ต ๋๋ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ์ฃผ์ง ์๊ณ ์์ฑ๋ ์ ์ฑ ์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ์ค๋ค. DPPO ์ ์ฑ ์ ๊ฐ์ฐ์์๋ณด๋ค ํจ์ฌ ์ ๋ฒํฐ๊ณ , ๋ ๋์ ์ด๊ธฐ ์ํ ๋ถํฌ์์๋ (๊ฑฐ์) ์ต์ ๊ฒฝ๋ก๋ก ์๋ ดํ๋ค. ์ ์๋ค์ Block et al.์ ์ด๋ก โ ๋ณต์กํ ๋ค์ค ๋ชจ๋ ๋ถํฌ๋ฅผ ํํํ ์ ์๋ DP๋ ๋ ธ์ด์ฆ ๋ ์ํ๋ฅผ ๋์ปจ๋ณผ๋ฃจ์ ํ ์ ์๋ค โ ์ ๊ทผ๊ฑฐ๋ก ๋ ๋ค. ์ด๊ฒ์ด ยง5.4์์ ์๋ฎฌ ์ฑ๋ฅ์ด ๊ฐ์๋ฐ ์ค๊ธฐ๋ง ๊ฐ๋ฆฐ ์ด์ ์ ๋ํ ์ ์๋ค์ ๊ฐ์ค์ด๋ค.

ํ์ธํ๋ ํ ์ ์ฑ ๊ฐ๊ฑด์ฑ(Fig. 13) โ ์ด๋ก ์ /๋ฐ์ค๊ฐ ์ด๊ธฐ ์ํ ์์ญ. ํ์ต ์ค์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ์ฃผ์ง ์์๋ค.
๋นํ์ ์ผ๋ก ๋ณด๋ฉด
๊ฐ์
- ๋ฌธ์ ์ ์๊ฐ ํ ๋ฌธ์ฅ์ด๊ณ , ํด๋ฒ์ด ๊ทธ ๋ฌธ์ฅ์ ์ ํํ ๋์ํ๋ค. โlikelihood๊ฐ ์๋คโ โ โlikelihood๊ฐ ์๋ ์ธต์ผ๋ก ์ฎ๊ธด๋คโ. ๊ตฐ๋๋๊ธฐ๊ฐ ์๊ณ , ๊ทธ๋์ ๋ค๋ฅธ ๋๋ฉ์ธ์ผ๋ก ์ฎ๊ธฐ๊ธฐ๋ ์ฝ๋ค.
- ์ ๊ณต๋ฒ์ ์ง์ ๊ตฌํํด์ ๋น๊ตํ๋ค. ๋ถ๋ก C.6์ ํ๋ฅ ํ๋ฆ ODE ๊ธฐ๋ฐ ์ ํ likelihood PG๋ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ด ๊ตณ์ด ์ ํด๋ ๋๋ ์คํ์ด์๋ค. ๊ทธ๊ฑธ ํด์ โ์ ํํ likelihood๊ฐ ์คํ๋ ค ๋์๋คโ๋ฅผ ๋ณด์ธ ๊ฒ์ ํ๋ ์ ์ ํ์ ์ ๋นํ๋ก์ ๊ฐ์ด ํฌ๋ค.
- ์ ์ ๊ฐ ์ฒ๋ฐฉ์ผ๋ก ์ด์ด์ง๋ค. K', \gamma_{\rm DENOISE}, \sigma^{\rm exp}_{\min}, ๊ฐ์น ์ ๋ ฅ, ํด๋ฆฌํ ์ค์ผ์ค โ ๊ฐ ์ ์ ๊ฐ โ๊ทธ๋์ ์ด๋ ๊ฒ ์ฐ๋ผโ๋ก ๋๋๋ค. ์ฌํํ๋ ์ฌ๋์๊ฒ ์ค์ ๋ก ๋์์ด ๋๋ ํํ๋ค. ๊ฒ๋ค๊ฐ K'์ \gamma_{\rm DENOISE}๊ฐ ๊ฐ์ ์ถ์ ํ๋/์ํํธ ๋ฒ์ ์ด๋ผ๋ ๊ด์ฐฐ์ ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ ๊ณต๊ฐ์ ์ดํด ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ์ค์ฌ ์ค๋ค.
- ์ฝ์ ์ ์ค์ค๋ก ์ ์๋ค. off-policy ๋๋น ์ํ ํจ์จ์ด ๋ฎ๋ค๋ ๊ฒ, Kitchen-Partial/Mixed์์ ์ฌ์ ํ์ต ํ์ง์ ๋ฏผ๊ฐํ๋ค๋ ๊ฒ, Lamp-Low์์ ๊ฐ์ฐ์์์ ๋ค์ง๋ค๋ ๊ฒ, from-scratch์์ ๋ฑํ ๋ซ์ง ์๋ค๋ ๊ฒ โ ํ๋ณด์ฑ ์์ ์ด ์๋๋ค.
- sim-to-real ๋์กฐ๊ฐ ์ธ์์ ์ด๋ค. โsim 0.88 / real 0.00โ์ด๋ผ๋ ๋์กฐ๊ตฐ์ ์๋ฎฌ ๋ฒค์น๋งํฌ ์์น๋ง ๋ณด๊ณ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ณ ๋ฅด๋ ๊ดํ์ ๋ํ ์ข์ ๋ฐ๋ก๋ค.
์ฝ์ ยทํ๊ณ
- ๊ณ์ฐ ๋น์ฉ์ด ๊ตฌ์กฐ์ ์ด๋ค. ์ ํจ ์งํ์ด K'๋ฐฐ ๋๊ณ GPU ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ K'์ ์ ํ์ผ๋ก ๋๋ค. ์ํ ์ ๋ ฅ์์ ๊ฐ์ฐ์์/GMM PG ๋๋น ํ๊ท 21~24% ๋๋ฆฌ๊ณ , UNet์ ์ฐ๋ฉด MLP๋ณด๋ค 49% ๋ ๋๋ฆฌ๋ค. from-scratch์์๋ ๊ฐ์ฐ์์ ๋๋น ์ฝ 6ร ๋ฒฝ์๊ณ๊ฐ ๋ ๋ค(๋ถ๋ก C.3). K'ยทDDIM์ผ๋ก ์ํํ๋ ๊ฒ์ด์ง ์์ ๋ ๊ฒ์ด ์๋๋ค.
- ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ๊ฐ ๋์๊ณ , ์ผ๋ถ๋ ํ์คํฌ๋ง๋ค ๋ค์ ์ก์์ผ ํ๋ค. ๊ธฐ์กด PPO ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ์ ๋ํด K', \gamma_{\rm DENOISE}, \sigma^{\rm exp}_{\min}, \sigma^{\rm prob}_{\min}, \epsilon_k ์ง์ ์ค์ผ์ค, ํฐ ๋ฐฐ์น๊ฐ ๋ถ๋๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ ์ ๊ฐ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ฏ ์ข์ ๊ฐ์ด ํ์คํฌ๋ง๋ค ๋ค๋ฅด๋ค โ \gamma_{\rm DENOISE}๋ Hopper/HalfCheetah์์ 0.8, Square์์๋ 0.5๊ฐ ๋ซ๊ณ , \sigma^{\rm exp}_{\min}์ Can์์๋ ๋ฌด๊ดํ์ง๋ง Square์์๋ 0.1์ด ์๋๋ฉด ์ ์ฑ ์ด ๋ถ๊ดดํ๋ค. โ\epsilon์ clipping fraction 10~20%๋ฅผ ๋ณด๊ณ ๊ณ ๋ฅด๋ผโ๋ ์ฒ๋ฐฉ์ ์ค์ฉ์ ์ด์ง๋ง, ๋ค์ง์ด ๋งํ๋ฉด ํ์คํฌ๋ง๋ค ํ์ด์ผ ํ๋ค๋ ๋ป์ด๋ค.
- on-policy๋ผ ์ํ์ด ๋ง์ด ๋ ๋ค. ์ ์๋ค์ด ๋ช ์ํ main limitation. Fig. 5ยท7์ ๊ฐ๋ก์ถ์ด 10^7~10^9 ํ๊ฒฝ ์คํ ์ด๋ค. ์ค๊ธฐ RL์๋ ๊ทธ๋๋ก ๋ชป ์ฐ๊ณ , ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ค๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ zero-shot sim-to-real์ธ ๊ฒ๋ ๊ทธ๋์๋ค(์ค๊ธฐ ํ์ธํ๋์ด ์๋๋ค). ๋ณ๋ ฌ ์๋ฎฌ๋ ์ดํฐ๊ฐ ์๋ ๋ฌธ์ ์๋ ์ ์ฉ์ด ์ด๋ ต๋ค.
- ์ ๋๋ ์กฐ๊ฑด์ด ์คํ์ ์ผ๋ก ํ์ธ๋๋ค. โ ์ฌ์ ํ์ต์ด ์ฑ๊ณต ๋ชจ๋๋ฅผ ๋ชป ๋ฎ์ผ๋ฉด(Kitchen-Partial/Mixed) ํ์ธํ๋ ์ํ์ด ๋ฎ๋ค. โก ๊ณต๊ฒฉ์ ยท๋น๊ตฌ์กฐ์ ํ์์ด ํ์ํ๋ฉด on-manifold ํ์์ด ๋๋ ๋ฐ๋ชฉ์ ์ก๋๋ค(Lamp-Low). โข from-scratch๋ฉด ์ด์ ์ด ์๋ค. โฃ ๋ ธ์ด์ฆ ํด๋ฆฌํ์ด ๋ฎ์ผ๋ฉด ๋ถ๊ดดํ๋ค. ์ฆ DPPO๋ โ์ข์ ์ฌ์ ํ์ต + ๋ณ๋ ฌ ์๋ฎฌ + ํฌ์ ๋ณด์ ์กฐ์โ์ด๋ผ๋ ๊ฝค ํน์ ํ ์กฐํฉ์์ ๋น๋๋ ๋๊ตฌ๋ค.
- ยง6์ ์ค๋ช ์ ๊ฐ์ค์ด์ง ์ฆ๋ช ์ด ์๋๋ค. ์ ์๋ค ๋ณธ์ธ์ด โconjectureโยทโpostulateโยทโwe believeโ๋ฅผ ๋ฐ๋ณตํด์ ์ด๋ค. ํนํ ์ด์ 3(๊ฐ๊ฑด์ฑ)์ Block et al.์ ์ด๋ก ์ ์์ฉํ ๋ฟ ์ด ์ธํ ์์ ์ ๋ํ ๊ฒ์ด ์๋๋ค. ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ์์ฌ์ด์ง๋ง ๊ทผ๊ฑฐ์ ๊ฐ๋๋ Fig. 10ยท11ยท12ยท13์ ๊ด์ฐฐ ์์ค์ด๊ณ , ์คํ ๋ฌด๋๋ ๋๋ถ๋ถ 2๋ชจ๋ 2D ํ์คํฌ(D3IL Avoid)๋ค.
- ๋น๊ต์ ๊ณต์ ์ฑ์ ๋ถ๋ ์กฐ๊ฑด๋ค. demo-augmented RL ๋น๊ต์์ ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ ์ํ ์๋ฅผ 1e6์์ ์๋๋ค(ํฌํ ๊ทผ๊ฑฐ๋ ๋ถ์๋ค). Gym ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ช ํํ ์น๋ฆฌ๊ฐ ์๋๋ค โ Hopper์์ DQLยทIDQL์ด ๋ ๋์ด ๊ฐ๋ค. ๋ํ ๊ทธ๋ฆผ์ธ Transport์ ๊ฒฉ์ฐจ๋ ์ง์ง์ง๋ง, โ๋ชจ๋ ๊ณณ์์ ์ด๊ธด๋คโ๋ก ์ฝ์ผ๋ฉด ๋ ผ๋ฌธ์ด ์ค์ ๋ก ์ฃผ์ฅํ ๊ฒ๋ณด๋ค ๋๊ฒ ์ฝ๋ ๊ฒ์ด๋ค.
- ํ๊ฐ ํ๋กํ ์ฝ์ ์ธ๋ถ๊ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ง๋ ๋ค. ์ฑ๊ณต๋ฅ ๊ณก์ ์ \sigma^{\rm exp}_{\min}=0.001(=์ถ๊ฐ ๋ ธ์ด์ฆ ์์)๋ก 50 ์ํผ์๋ ํ๊ฐํ ๊ฐ์ด๋ค. ํ์ต ์ ํ์ ๋ ธ์ด์ฆ์ ํ๊ฐ ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ๋ค๋ฅด๋ค๋ ๋ป์ธ๋ฐ, ์ด ๊ฐญ์ด ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ง๋ ๊ธฐ์ฌํ๋์ง๋ ๋ฐ๋ก ๋ถ์๋์ง ์์๋ค. ์ค๊ธฐ๋ 20 trials๋ฟ์ด๋ผ 0.80๊ณผ 0.88์ ์ฐจ์ด๋ ํต๊ณ์ ์ผ๋ก ๊ตฌ๋ถ๋์ง ์๋๋ค(์ ๋ขฐ๊ตฌ๊ฐ์ด ๋ณด๊ณ ๋์ง ์์๋ค).
๊ด๋ จ ์ฐ๊ตฌ์์ ์๋ฆฌ ๋งค๊น
- DDPO / DPOK (Black et al. 2023; Fan et al. 2023). ํ ์คํธ-์ด๋ฏธ์ง ์์ฑ์์ denoising์ MDP๋ก ๋ณด๊ณ PPO๋ฅผ ์ ์ฉํ ์ง๊ณ ์ ํ. DPPO์ ์ถ๊ฐ๋ถ์ ๊ทธ MDP๋ฅผ ํ๊ฒฝ MDP ์์ ์ค์ฒฉ์์ผ ์ํธ์์ฉํ๋ ์์ฐจ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ผ๋ก ํ์ฅํ ๊ฒ์ด๋ค. ๋น์ํธ์์ฉ(1ํ ์์ฑ) โ ์ํธ์์ฉ(์ฅ๊ธฐ ์งํ ์ ์ด)์ด ๊ฒฐ์ ์ ์ฐจ์ด๋ค.
- QSM (Psenka et al. 2024). denoising์ ๊ฑฐ์ณ PG๋ฅผ ์ ํํ๋ ์ ๋ ์์ฒด๋ ์ ์ฌํ์ง๋ง denoising์ MDP๋ก ๋ณด์ง ์์๊ณ , ํฐ ํ๋ ๋ถ์ฐ ๋๋ฌธ์ ๋นํจ์จ์ ์ผ ๊ฒ์ด๋ผ๊ณ ์ถ์ธกํ๋ค. DPPO๋ ํ์ธํ๋ ์ธํ ์์ ๊ทธ ์ถ์ธก์ ์คํ์ผ๋ก ๋ฐ๋ฐํ๋ค(๋ถ๋ก A์ ๊ด๊ณ ์ ๋ฆฌ, ๊ฐ์ฃผ 8์ โon-policy PPO ๊ฐฑ์ ์ผ๋ก ๋ฐ๊พผ ๊ฒ ์ธ์ ๋์ผโ์ด๋ผ๋ ์ฌํ ์กฐ๊ฑด ๋ช ์).
- Diffusion + Q-learning (DQL, IDQL, DIPO). likelihood๋ฅผ ํผํด ๊ฐ์น๋ก ๋ฏธ๋ ๊ณ์ด. Gym์์๋ ๊ฒฝ์๋ ฅ ์์ง๋ง ํฌ์ ๋ณด์ ์กฐ์ + ํฐ ํ๋ ์ฒญํฌ์์ ๋ถ์์ ํ๋ค๋ ๊ฒ์ด Fig. 5์ Fig. A2์ ๊ณตํต ์ง๋จ์ด๋ค.
- ๊ฐ์ค ํ๊ท (RWR, AWR). DPPO ๋ ผ๋ฌธ์ด diffusionํ(DRWRยทDAWR)์ ์ง์ ๋ง๋ค์ด ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธํํ๋ค. ์ฌ์ด ํ์คํฌ์์๋ ๋๋ ๋งํผ ๊ฐํ์ง๋ง Transport์์ ๋ฌด๋์ง๋ค.
- demo-augmented RL (RLPD, Cal-QL, IBRL). ์ ๋ฌธ๊ฐ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ฒํผ์ ์๋ off-policy ๊ณ์ด. ์ํ ํจ์จ์์๋ DPPO๋ณด๋ค ๋ซ๋ค(HalfCheetah). ์กฐ์ ํ์คํฌ์ ์ต์ข ์ฑ๋ฅ๊ณผ ๋ฒฝ์๊ณ์์ DPPO๊ฐ ์์ ๋ค.
- residual RL / BC ์ ๊ทํ ํ์ธํ๋. ๊ฐ์ฐ์์ + BC ๋ณด์กฐ์์ค(Fig. 8์ ๋์กฐ๊ตฐ)์ด ๋ํ์ . โ๋ฒ ์ด์ค ์ ์ฑ ๊ทผ์ฒ์ ๋ฌถ์ด ์์ ์ฑ์ ์ฌ๋ ๊ฐ์ ํญ์ ์๋โ ํธ๋ ์ด๋์คํ์ ์ ํ์ด๊ณ , DPPO๋ ๋ฌถ๋ ์ฅ์น ์์ด ๋งค๋ํด๋ ๊ทผ์ฒ์ ๋จธ๋ฌด๋ ์ฑ์ง์ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ์์ ๊ณต์ง๋ก ์ป๋๋ค๋ ๊ฒ์ด ๋ ผ์ง๋ค. ๋ธ๋ก๊ทธ์ ResiP(๋๊ฒฐ DP + ์จ-ํด๋ฆฌ์ ์์ฐจ)์ ResFiT(๋๊ฒฐ base + ์คํ-ํด๋ฆฌ์ per-step ์์ฐจ)๊ฐ ์ด ๊ณ์ด์ ๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ๋ ์ฌ๋ก๋ก, โ๋ณด์ ๋ง ๋ฐฐ์ด๋คโ๋ ์ ํ์ด ๋ฌด์์ ์ฌ๊ณ ๋ฌด์์ ์๋์ง ๋์กฐํด ๋ณผ ๋งํ๋ค.
- ํ์: REFINE-DP (RA-L 2026). DPPO๋ฅผ ํด๋จธ๋ ธ์ด๋ ๋ก์ฝ๋ง๋ํฐ๋ ์ด์ ์ ์์ ํ๋๋์ ์ ์ฉํ ํ์ ์ฐ๊ตฌ. ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ฑฐ์ ๊ทธ๋๋ก ๊ฐ์ ธ์ค๋(๋ง์ง๋ง 5/100 ์คํ ๋ง ํ์ธํ๋, ์ด๋๋ฐดํฐ์ง ๋ถ์์ ํด๋ฆฌํ ์ถ๊ฐ), DPPO๊ฐ ์ ์ ํ ๊ณ ์ ์ ์ด P๋ฅผ ๊นจ๊ณ ํ์ RL ์ปจํธ๋กค๋ฌ๊น์ง ๊ฐ์ ๋กค์์์์ ํจ๊ป ๊ฐฑ์ ํ๋ค. DPPO ์๋ ผ๋ฌธ์์ DP๋ ๊ณง ์ต์ข ์ ์ด๊ธฐ์์ง๋ง, ๊ฑฐ๊ธฐ์๋ P ์์ ์ ๊ฒฝ๋ง ์ ์ฑ ์ด ํ๋ ๋ ๋ค์ด ์๋ค.
- VT-Refine ์ ์๋ฎฌ ํ์ธํ๋์ผ๋ก ์๊ฐ-์ด๊ฐ ์ํ ์กฐ๋ฆฝ์ ํธ๋ ์ธ์ ์ฐ๊ตฌ์ด๊ณ , SERNF ๋ ์ ๊ทํ ํ๋ฆ + action-chunked critic์ผ๋ก ์ค๊ธฐ์์ ํ์ธํ๋ํ๋ ๋ฐ๋ํธ ์ ๊ทผ์ด๋ค. ์ธ ๋ ผ๋ฌธ์ ๋๋ํ ๋์ผ๋ฉด โ์ฌ์ ํ์ต ์ ์ฑ ์ ๋ฌด์์ผ๋ก ํ๋ผ๋ฏธํฐํํ๊ณ , ์ด๋์(์๋ฎฌ/์ค๊ธฐ), ๋ฌด์์ผ๋ก(PG/critic) ๋ฏธ๋๊ฐโ์ ์ขํ๊ณ๊ฐ ์กํ๋ค.
์์ฝ
DPPO์ ๊ธฐ์ฌ๋ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ด ์๋๋ผ ์ ์ขํ๊ณ๋ค. PPO๋ ๊ทธ๋๋ก ์ฐ๊ณ , MDP๋ฅผ ๋ฐ๊ฟจ๋ค. denoising ์ฌ์ฌ์ ํ๊ฒฝ MDP ์์ ํผ์ณ ๋ฃ๋ ์๊ฐ โlikelihood๊ฐ ์๋คโ๋ ์ฅ๋ฒฝ์ด ์ฌ๋ผ์ง๊ณ , ๊ทธ ๋๊ฐ๋ก ์ ํจ ์งํ์ด K๋ฐฐ ๊ธธ์ด์ง๋ค. ๋ ผ๋ฌธ์ ์ ๋ฐ์ ๊ทธ ๋๊ฐ๋ฅผ ๊ฐ๋น ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ๋ง๋๋ ์ฒ๋ฐฉ(K'๋ง ํ์ธํ๋, DDIM, ๋ ธ์ด์ฆ ํด๋ฆฌํ, ์ํ๋ง ๋ณด๋ ๊ฐ์นํจ์, k๋ณ ํด๋ฆฌํ ๊ณ์)์ด๊ณ , ๋๋จธ์ง ์ ๋ฐ์ ๊ทธ ๋๊ฐ๋ฅผ ์น๋ฅผ ๋งํ ๊ฐ์ด์น๊ฐ ์๋์ง์ ๋ํ ๋ต์ด๋ค.
๊ฐ์ด์น์ ์ฆ๊ฑฐ๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ฑ๊ฒฉ์ผ๋ก ๋๋๋ค. ๋ฒค์น๋งํฌ ์ชฝ์์๋ Robomimic Transport๋ฅผ ์ํยทํฝ์ ์์ชฝ์์ 90%๋๋ก ํผ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ๋๋ ทํ๊ณ , ์ค๊ธฐ ์ชฝ์์๋ ์๋ฎฌ ์ฑ๋ฅ์ด ์ฌ์ค์ ๊ฐ์ ๋ ์ ์ฑ ์ด ์ค๊ธฐ์์ 0.80 ๋ 0.00์ผ๋ก ๊ฐ๋ฆฐ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ๋๋ ทํ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ยง6์ ๊ทธ ๊ฐ๋ฆผ์ โdiffusion ํ๋ผ๋ฏธํฐํ๊ฐ ํ์์ ๋ฐ์ดํฐ ๋งค๋ํด๋ ๊ทผ์ฒ๋ก ๊ตฌ์กฐํํ๊ณ , ๊ฐฑ์ ์ K๊ฐ๋ก ๋ถ์ฐ์์ผ ๋ถ๊ดด๋ฅผ ๋ง๋๋คโ๋ก ์ค๋ช ํ๋ค โ ์ค๋๋ ฅ์ ์์ง๋ง ์์ง ๊ฐ์ค์ด๊ณ , ๋ฌด๋๊ฐ 2๋ชจ๋ 2D ํ์คํฌ๋ผ๋ ํ๊ณ๊ฐ ์๋ค.
PPO๋ง ์๊ณ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ฝ๋ ๋ ์์๊ฒ ๋จ๊ธธ ํ ๋ฌธ์ฅ์ ์ด๊ฒ์ด๋ค. โ์ ์ฑ ์ likelihood๋ฅผ ๋ชป ๊ตฌํ๊ฒ ์ผ๋ฉด, likelihood๊ฐ ๊ตฌํด์ง๋ ๋จ์๋ก ๊ฒฐ์ ์ ์ชผ๊ฐ๊ณ ๊ทธ ์ชผ๊ฐ ๊ฒ๋ค์ MDP์ ์คํ ์ผ๋ก ์น๊ฒฉ์์ผ๋ผ.โ ์ด๊ฑด diffusion์๋ง ํด๋นํ๋ ํธ๋ฆญ์ด ์๋๋ค โ ์ ์๋ค์ด ๋ ผ๋ฌธ ์๋์์ ์ธ์ด ๋ชจ๋ธยท๋ถ์ ์ค๊ณยท๋ค์ค ํด ์ด๋ฏธ์ง ์์ฑ์ ์ ์ฌ ์์ฉ์ผ๋ก ๋ ์ด์ ์ด๊ธฐ๋ ํ๋ค.