JEPA4Japan · チュートリアル

第25章 — 失敗診断マニュアル

1,005文字 4分で読めます #LeWorldModel#World Models#JEPA

損失、表現、ロールアウト、CEM、行動条件、SIGReg、バッチ、データのカバレッジを層別に点検し、モデルの失敗と実装バグを切り分けます。

コース進捗 コース目次 48レッスン中 48件を公開中

第0部 読み方ガイド:私たちは何を学ぶのか

  1. 01 第0章 — はじめる前に 公開中

第1部 世界モデル:エージェントの頭の中にある実験場

  1. 02 第1章 — なぜエージェントには「未来を想像する」力が必要なのか 公開中
  2. 03 第2章 — なぜ次の画像をそのまま予測しないのか 公開中
  3. 04 第3章 — JEPAの発想:画面の複製ではなく意味を予測する 公開中
  4. 05 第4章 — 1枚の図でLeWMを理解する 公開中

第2部 画面を状態に変える:LeWMのモデル構造

  1. 06 第5章 — 軌跡データ:モデルにとって世界は画像集ではない 公開中
  2. 07 第6章 — 視覚エンコーダー:各フレームに「状態パスポート」を発行する 公開中
  3. 08 第7章 — 動力学予測器:頭の中で時間を前へ進める 公開中
  4. 09 第8章 — 完全な順伝播:1バッチを最初から最後まで追う 公開中

第3部 モデルの抜け道を防ぐ:予測損失とSIGReg

  1. 10 第9章 — 最も危険な近道:表現崩壊 公開中
  2. 11 第10章 — 予測損失:モデルはどのように次の一歩を学ぶのか 公開中
  3. 12 第11章 — SIGRegの直感:表現空間に「呼吸」をさせる 公開中
  4. 13 第12章 — 必要最小限の数学 公開中
  5. 14 第13章 — オリジナルLeWMのエンドツーエンド学習の仕組み 公開中
  6. 15 第14章 — すぐに表現崩壊しないモデルを訓練する 公開中

第4部 モデルを行動に使う:潜在空間での計画

  1. 16 第15章 — 目標条件付き計画:「今いる場所」から「行きたい場所」へ 公開中
  2. 17 第16章 — 潜在ユークリッド距離:便利だが、常に信頼できるとは限らない 公開中
  3. 18 第17章 — CEM:勝ち抜き方式で行動を探索する 公開中
  4. 19 第18章 — MPC:モデルを一度に長く信じすぎない 公開中
  5. 20 第19章 — 長期ロールアウト:小さな誤差が大事故へ育つまで 公開中
  6. 21 第20章 — 最小のLeWMプランナーをゼロから実装する 公開中

第5部 エンジニアリング再現:論文から動くシステムへ

  1. 22 第21章 — 公式リポジトリと実験環境 公開中
  2. 23 第22章 — 最初の実験:TwoRoomのスモークテスト 公開中
  3. 24 第23章 — 2つ目の実験:PushTを再現する 公開中
  4. 25 第24章 — 世界モデルを公平に評価する方法 公開中
  5. 26 第25章 — 失敗診断マニュアル 現在のレッスン

第6部 LeWMは何を学んだのか

  1. 27 第26章 — 線形プローブ:潜在状態にはどの物理量が含まれるのか 公開中
  2. 28 第27章 — 潜在空間を「健康診断」する 公開中
  3. 29 第28章 — 期待違反:モデルは「あり得ない出来事」に驚くのか 公開中
  4. 30 第29章 — 「世界を理解する」を厳密に語るには 公開中

第7部 「予測が正確」でも「計画がうまくいかない」のはなぜか

  1. 31 第30章 — 訓練目的と計画目的のあいだにある亀裂 公開中
  2. 32 第31章 — 大域的には表現崩壊していなくても、タスクに必要な動力学が保たれるとは限らない 公開中
  3. 33 第32章 — 等方ガウス事前分布はいつ強すぎるのか 公開中
  4. 34 第33章 — 長期計画:より遠くを予測するか、より賢く計画するか 公開中
  5. 35 第34章 — 位置の距離からタスクの進捗へ 公開中
  6. 36 第35章 — マルチタスク、実ロボット、視覚的外乱 公開中
  7. 37 第36章 — 理論的な境界:真の状態はいつ同定できるのか 公開中

第8部 再現者から研究者へ

  1. 38 第37章 — 信頼できるLeWM改良実験を設計する 公開中
  2. 39 第38章 — 実行可能な12の研究課題 公開中
  3. 40 第39章 — LeWM研究の未解決問題 公開中

付録 数学・実装・再現・査読のための参照資料

  1. 41 付録A — 最低限必要な数学ツールキット 公開中
  2. 42 付録B — PyTorch実装クイックリファレンス 公開中
  3. 43 付録C — テンソル形状の完全一覧 公開中
  4. 44 付録D — 実験設定カード 公開中
  5. 45 付録E — 論文タイムラインとエビデンスレベル 公開中
  6. 46 付録F — 用語集 公開中
  7. 47 付録G — 再現チェックリスト 公開中
  8. 48 付録H — 専門家査読チェックリスト 公開中

まず大きな絵

  1. 1失敗を凍結同じ episode、seeds、candidates。
  2. 後ろへ歩くexecution から data へ。
  3. 1層だけ交換measured または oracle counterpart。
  4. 最小の結論別の説明を残す。
同じ動かない agent でも、原因は何通りもあります。

environment action から valid data へ後ろ向きに歩く troubleshooting tree。

小さなお話

医師が「患者は動けない」と聞きました。muscle、nerve、medicine、pain、または外れた monitor が原因かもしれません。全部を交換すると症状は消えても、診断は壊れます。

動かない LeWM agent も、collapsed representation、action-deaf dynamics、flat cost、poor CEM sample、denormalization で zero、valid action を止める wall などがありえます。好きな理論ではなく、1つの frozen failing specimen から始めます。

本当のルール

最後の物理的事実から後ろへ歩きます。

  1. environment は意図した raw action を受け取ったか。
  2. denormalized actions は変化し clipping 後も残ったか。
  3. CEM proposal と elites は変わったか。
  4. candidate costs は変わったか。
  5. rollout は action に正しく反応したか。
  6. representation は必要な違いを残したか。
  7. data window、timing、action は valid か。

全 interface の両側を log します。“selected action” だけでは normalized、clipped、repeated、block-level、environment unit のどれか不明です。planner randomness と candidate batch を凍結します。

action use は1つの history を固定し、recorded、swapped、zeroed、permuted actions を matching environment transition と比べます。output change は nonzero gradient より強い証拠ですが、間違う方向への反応は正しい dynamics ではありません。

self-fed failure は、同じ recorded actions を recorded-context/self-fed lanes で replay します。最初の divergence を door、contact、support ごとに見ます。この単純比較を理解する前に CEM を入れません。

だまされる反例

最後の video では、2 agent とも動きません。

Agent One: candidates と rollouts は変わり、CEM も正しく update。しかし current embedding が goal slot に複製され、cost が flat。oracle cost は frozen candidates を分けます。

Agent Two: cost は分かれ、CEM は強い action を選択。しかし wrong normalization column が environment 前に zero へ変換します。

症状は同じでも、earliest observable break は違います。

ほかの discriminating tests:

  • flat cost:goal identity、broadcasting、terminal spread、shuffled goals、oracle task progress。
  • coverage vs bug:support atlas × known-transition replay × tiny repeated-transition fit。
  • tiny overfit:1 transition → same context 2 actions → short sequence → doorway/contact。
  • SIGReg dominance:branch loss、module gradient、spread、prediction、controlled weight sweep。
  • small batch:batch/projection 間の statistic、relative time ごとの distinct examples、composition。

projection direction を増やしても、欠けた observation は生まれません。gradient accumulation は batch-wise SIGReg が見た population を大きくしません。

実験のレシート

repair 前に source revisions、checkpoint hash、composed config、dataset indices、raw observations、normalized/raw actions、candidate batch、costs、random states を保存します。

frozen SIGReg weight は0.09、method text は特記なければ0.1。PushT high-weight ablation は task-specific で、万能な安全範囲ではありません。大きな loss/gradient が有害かは、controlled weights で held-out dynamics と behavior が変わるまで分かりません。

tree は LeWorldModel v3 と凍結 jepa.py、train.py、eval.py、commit 8edfeb3 を囲む tutorial construction です。oracle repair は交換層をその test 内で疑わせるだけで、他層全部の正しさを証明しません。

3つのクイック質問

  1. planner tuning より fixed-action replay を先にするのはなぜですか。
  2. 動かない agent で “CEM is broken” を反証できる evidence は何ですか。
  3. earliest observable break と unique root cause はどう違いますか。