長時域規劃是機器人領域的核心挑戰之一。傳統的規劃方法通常需要將短時域片段拼接成完整的軌跡,但這種方法在處理複雜任務時往往面臨困難。近年來,組合擴散規劃(Compositional Diffusion Planning)透過評分組合的方式將重疊的短時域片段連線起來,生成長期軌跡,展現出巨大的潛力。然而,當區域性規劃分佈呈現多模態時,現有的組合方法會遭受“模式平均”(mode-averaging)問題——即平均不相容的區域性模態會導致規劃既不可行也不連貫,嚴重限制了規劃質量。
針對這一難題,來自首爾大學等機構的研究人員(Kyowoon Lee, Yunhao Luo, Anh Tong, Jaesik Choi)提出了精煉組合擴散(Refining Compositional Diffusion, RCD)方法,這是一種無需額外訓練的引導技術。RCD的核心創新在於利用預訓練擴散模型的自重構誤差(self-reconstruction error)作為組合規劃對數密度的代理。直觀上,自重構誤差反映了當前規劃在預訓練模型下的“異常”程度,低誤差意味著規劃更符合模型學到的資料分佈。同時,RCD引入重疊一致性項(overlap consistency term)來強制相鄰片段在重疊區域的行為一致,確保全域性連貫性。透過將這兩項引導結合,RCD能夠將取樣過程引導至密度高且全域性連貫的規劃空間,有效緩解模式平均問題。
實驗部分,研究團隊在OGBench基準測試中的一系列挑戰性長時域任務上驗證了RCD的有效性,這些任務包括機器人運動(locomotion)、物體操作(object manipulation)以及基於畫素的觀測(pixel-based observations)。與現有的組合擴散規劃基線相比,RCD在所有任務上均一致地取得了更優的效能,不僅提高了規劃的成功率,還保證了生成軌跡的平滑性和可行性。這一工作不僅解決了組合擴散規劃中的一個關鍵理論問題,也為實際機器人系統中的長期任務規劃提供了實用的改進方向。研究者已於2026年5月4日將論文提交至arXiv,所屬領域涵蓋機器人學、人工智慧和機器學習。