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进阶arXiv

改写指令让VLA成功率骤降38个百分点:测试时投票无效,1小时LoRA可修复

Hanlong Li, Sihan Tan, Takeshi Ashizawa, Benjamin Yen, Kazuhiro NakadaiInstitute of Science Tokyo
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东京科学大学团队在10月14日发布的预印本中表示,把机器人指令换一种说法,OpenVLA在LIBERO基准上的成功率下降38.0个百分点,运行时对四种改写结果投票在任何设置下都无法挽回损失。用改写指令做约1小时的LoRA后训练后,损失变为2.0个百分点的提升,而同等条件的对照组仍低32.0个百分点。

研究问题

视觉语言动作(VLA)策略的卖点是人可以用自己的话指挥机器人,但标准基准只用训练时的原句测试。换个说法要付出多大代价?让大语言模型变稳健的测试时技巧能否补回来?答案是否取决于策略完成任务时是否真的需要指令?

问题

在多数VLA论文采用的仿真基准LIBERO上,公开权重只用十条指令微调,每个任务一句,测试时也逐字使用同样的句子。真实用户不会这样说话。已有诊断结论相互矛盾:有的认为微调后的VLA忽略语言,有的报告稍作改写就崩溃,却没有人追问测试时聚合能否修复损失。

既有方法

大语言模型通过提示集成和自洽性(self-consistency)汇总多个提示或采样的答案来提升表现。VLA领域的RoboMonkey、MG-Select是在同一提示采样出的多个动作中挑选。用多样措辞训练(DIAL、RT-1)是公认做法,但此前研究没有报告同等训练量的对照组、向训练中未出现措辞的迁移,以及训练后机器人是否仍在读指令。

新方法

作者实现了改写共识:把指令改写成四种说法,在每个重规划步对冻结策略分别查询一次,执行与其余结果距离最近的动作块(中心点)。他们在基础版OpenVLA(7B,Llama 2)和OpenVLA-OFT上逐步记录LIBERO各任务组的数据,并设置对照:把改写句换成对原句的四次随机采样。他们还提出错误指令探针,在同一场景下给出另一任务的指令,以衡量成功中有多少依赖语言,探针覆盖包括Physical Intelligence的pi0.5在内的三种策略。最后用改写指令做LoRA后训练,并与用原句训练同样步数的对照组比较。

结果

整个回合使用一条改写指令,基础版OpenVLA的成功率下降38.0个百分点。即便共识中包含训练原句,仍损失16.8个百分点,OpenVLA-OFT在LIBERO-Goal上损失4.0个百分点;去掉原句后,中心点比原句低32.4个百分点,按置信度选择低28.0个百分点。对同一条改写句采样四次再聚合,比贪心解码高10.4个百分点,但仍比原句低27.6个百分点,说明投票降低了方差,却消除不了所有改写句共有的偏差。基础版OpenVLA在所有任务组中97%至100%的成功依赖指令;OpenVLA-OFT在Goal上为100%,在Object上仅2%;Spatial任务即使给错指令也能完成74%。改写指令LoRA后训练使Spatial上的影响变为正2.0个百分点,对照组为负32.0;Goal上由负36.8收窄到负4.0(对照组负43.6);OpenVLA-OFT在Goal上由负10.4变为0.0。四提示共识即使批处理,计算量也是单次查询的2.98倍,而后训练只需一次约1小时。

局限

这是只有仿真、没有真机结果的预印本。共识和后训练只用了一个7B骨干的权重,pi0.5只参与依赖度和损失测量,OFT与基础版的对比还混入了OFT的腕部相机和本体感知输入。所有改写句都是英文,由同一家厂商的大模型生成和判定;一位作者认为240条被评估改写中有78条(32%)改变了任务,但剔除后所有报告的损失仍在置信区间内。后训练使Spatial原句成功率下降2.4至5.6个百分点。用更丰富语言训练的策略可能没有这些十句话权重那么脆弱。

产业影响

对正在把语音或文字指令机器人推向工厂、仓库和家庭的中国厂商来说,结论很实际:只见过一种说法的策略无法靠运行时集成补救,与其在每个控制周期多跑四次推理,不如花约1小时做改写增强微调。中文指令的同义表达、方言和语序变化比英文更多,若英文改写已能造成近40个百分点的落差,中文数据集中系统性加入改写应成为默认做法。错误指令探针也可作为验收测试,帮助采购方判断演示机器人是在听指令还是只认场景。

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