The past decade has amply demonstrated the remarkable functionality that can be realized by learning complex input/output relationships. Algorithmically, one of the most important and opaque relationships is that between a problem's structure and an effective solution method. Here, we quantitatively connect the structure of a planning problem to the performance of a given sampling-based motion planning (SBMP) algorithm. We demonstrate that the geometric relationships of motion planning problems can be well captured by graph neural networks (GNNs) to predict SBMP runtime. By using an algorithm portfolio we show that GNN predictions of runtime on particular problems can be leveraged to accelerate online motion planning in both navigation and manipulation tasks. Moreover, the problem-to-runtime map can be inverted to identify subproblems easier to solve by particular SBMPs. We provide a motivating example of how this knowledge may be used to improve integrated task and motion planning on simulated examples. These successes rely on the relational structure of GNNs to capture scalable generalization from low-dimensional navigation tasks to high degree-of-freedom manipulation tasks in 3d environments.


翻译:过去十年充分展示了通过学习复杂的投入/产出关系可以实现的非凡功能。 举例来说,最重要的和不透明的关系之一是问题结构与有效解决方案方法之间的关系。 在这里,我们将规划问题的结构与特定基于抽样的动作规划(SBMP)算法的绩效进行定量联系。我们证明,移动规划问题的几何关系可以通过图形神经网络(GNNSs)很好地捕捉,以预测 SBMP运行时间。通过使用算法组合,我们显示,GNN对特定问题的运行时间预测可以被利用来加速导航和操作任务的在线行动规划。此外,问题到运行时间映射可以被颠倒,以找出特定SBMPs较易解决的子问题。我们提供了一个例子,说明如何利用这种知识改进模拟实例的综合任务和动作规划。这些成功取决于GNN的关联结构,以捕捉从低维导航任务到高度自由操纵任务在3个环境中的可扩展的一般性任务。

0
下载
关闭预览

相关内容

Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
VIP会员
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员