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Delta-JEPA: Learning Action-Sensitive World Models via Latent Difference Decoding

World ModelLatent DynamicsVisual ControlRobot ManipulationPlanning

Delta-JEPA 是一种用于视觉连续控制规划的无重构潜在世界模型。它的核心做法是从两个潜在状态之间的变化解码已执行动作,从而推动潜在动力学保留动作效果。

  • JEPA 风格的潜在世界模型如果只用潜在预测损失训练,可能坍缩为近似常量的嵌入,因此低损失可能掩盖无法用于规划的状态。
  • 像素重构会增加计算量,也可能把模型容量用在对控制无帮助的视觉细节上。
  • 规划需要潜在 rollout,其中不同候选动作会产生不同的预测状态。
  • 编码器将图像映射为潜在状态,动力学预测器根据当前潜在状态和连续动作预测下一个潜在状态。
  • Latent Difference Action Decoder 计算 Δz = z_{t+1} - z_t,并从该位移重构已执行动作。
  • 模型用两个损失进行端到端训练:潜在下一状态均方误差和动作重构均方误差,并由 λ 加权。
  • 多步版本使用一个小型 Transformer 和 N 个学习到的动作查询,从 z_{t+N} - z_t 解码长度为 N 的动作序列。
  • 该方法避免了像素重构、冻结编码器、stop-gradient 分支和分布匹配正则项。
  • 在 3 个种子的规划成功率上,Delta-JEPA 在全部 4 个任务中表现最好:Two-Room 100.00±0.00、Reacher 81.33±0.50、Push-T 89.07±1.90、OGB-Cube 79.27±1.81。
  • 相比每个任务中最强的基线,它在 Two-Room 上比 PLDM 93.73±1.03 高 +6.27 点,在 Reacher 上比 Sub-JEPA 81.00±2.40 高 +0.33 点,在 Push-T 上比 LeWM 84.53±1.50 高 +4.54 点,在 OGB-Cube 上比 LeWM 64.13±1.89 高 +15.14 点。
  • 位移解码器在全部 4 个任务中都优于端点拼接动作解码:Two-Room 高 +4.07 点,Reacher 高 +1.07 点,Push-T 高 +12.60 点,OGB-Cube 高 +0.67 点。
  • 在 Reacher 目标消融中,解码原始动作效果最好,为 81.33±0.50;相比之下,Δ finger position 为 64.93±1.10,Δ joint position 为 80.47±2.10,两种 delta 同时使用为 76.40±1.40。
  • Push-T 的 λ 消融报告显示,λ=0 时接近坍缩,λ=0.1 时性能较弱,中等范围的 λ 值带来更稳定、更高的规划成功率,最佳结果出现在 λ=50.0。