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VLA-ATTC: Adaptive Test-Time Compute for VLA Models with Relative Action Critic Model

VLA-ATTC 为视觉-语言-动作机器人策略加入了自适应测试时计算:只有当基础策略看起来不确定时才增加额外推理,然后用 Relative Action Critic 在采样到的动作块中做选择。论文报告,在 LIBERO-LONG 和真实机器人任务上,它提升了成功率,同时不需要对基础 VLA 模型再微调。

  • PI0 和 PI0.5 这类 VLA 策略通常在一次快速前向中直接输出动作,这在长时序或含糊的操作任务上会失败。
  • 每个时间步都做昂贵的候选搜索对机器人控制来说太慢,而动作块的绝对动作价值评分又很难训练。
  • 这个问题很重要,因为一次错误动作就可能让长任务中断,而真实机器人仍然需要较高的控制频率。
  • 该方法用不同随机种子采样两个动作块,并计算它们的动态时间规整距离。距离越大,说明动作不确定性越高。
  • 如果不确定性低于离线分位数设定的阈值,机器人就执行第一个动作。如果不确定性高于阈值,就进入测试时推理步骤。
  • 在推理阶段,动作头会采样 N 个候选动作块,同时复用同一次 VLM 预填充过程,所以昂贵的视觉-语言编码只运行一次。
  • Relative Action Critic 在 VLM 特征、查询特征、动作差异和本体感觉状态的条件下比较动作对。锦标赛式选择会保留更优动作,直到只剩一个动作。
  • 这个 critic 由自动生成的偏好对训练:专家动作或高步数 flow-matching 动作被标记为优于低步数生成动作,并加入对称的样本增强。
  • 在 LIBERO-LONG 上,PI0 的平均成功率从 82.8% 升至 90.6%(自适应 VLA-ATTC,+7.8 个百分点),在完整推理下升至 92.2%(+9.4 个百分点)。
  • 在 LIBERO-LONG 上,PI0.5 的成功率从 90.6% 升至 94.0%(自适应 VLA-ATTC,+3.4 个百分点),在完整推理下升至 95.4%(+4.8 个百分点)。完整设置把 PI0.5 的失败率从 9.4% 降到 4.6%,下降 51.1%。
  • 在真实世界的 Agilex Piper 任务上,PI0 的平均成功率从 46.0% 升至 58.7%(自适应 VLA-ATTC,+12.7 个百分点),在完整推理下升至 63.3%(+17.3 个百分点)。
  • 在同样的真实世界任务上,PI0.5 的成功率从 52.0% 升至 62.0%(自适应 VLA-ATTC,+10.0 个百分点),在完整推理下升至 62.7%(+10.7 个百分点)。
  • 论文报告了 20.8 Hz 的实用控制频率,并指出 PI0 的动作解码在 86 ms 的推理过程中占 27 ms,这支持在一次共享预填充后批量采样候选动作。