
GRASP: Gradientenbasierter Planer für robustere Langzeit-Planung mit World Models
GRASP (Gradient-based Planning for World Models) ist ein Forschungsprojekt des Berkeley AI Research Lab, das sich einem grundsätzlichen Problem modellbasierter Planung widmet: Gradientenbasierte Optimierung durch gelernte Weltmodelle wird über lange Zeithorizonte zunehmend instabil. Ursachen sind schlecht konditionierte Gradienten, lokale Minima durch nicht-gierige Planungsstrukturen sowie hochdimensionale latente Repräsentationen aus visuellen Encodern, die sogenannte „State-Input"-Gradienten erzeugen, die das Signal für die eigentliche Aktionsoptimierung korrumpieren. GRASP begegnet diesen Problemen mit drei strukturellen Eingriffen: Erstens wird die Trajektorie in virtuelle Zustände „gehoben", wodurch die Optimierung parallelisiert über die gesamte Zeitachse erfolgt statt sequenziell. Zweitens wird den Zustandsiteraten direkt Stochastizität beigefügt, um bessere Exploration und Escape aus lokalen Minima zu ermöglichen. Drittens wird das Gradientensignal so umgeformt, dass Aktionen ein sauberes Lernssignal erhalten und fehleranfällige Gradienten durch hochdimensionale Vision-Modelle gezielt vermieden werden. Das Weltmodell selbst wird als differenzierbarer Simulator betrachtet – ein Markov-Modell über Zustandsübergänge, das aus gelernten latenten Repräsentationen arbeitet. Das Projekt entstand in Zusammenarbeit mit Mike Rabbat, Aditi Krishnapriyan, Yann LeCun und Amir Bar.
- Drei Kernprobleme adressiert: schlecht konditionierte Gradienten, lokale Minima durch nicht-gierige Strukturen, und fehleranfällige State-Input-Gradienten durch visuelle Hochdimensionalität.
- Trajektorienoptimierung wird durch das 'Liften' in virtuelle Zustände parallelisiert — statt sequenziellem Rollout optimiert GRASP über alle Zeitschritte gleichzeitig.
- Stochastizität wird direkt in die Zustandsiterate injiziert, nicht nur in die Aktionen — das verbessert Exploration und hilft, lokale Minima zu verlassen.
- Koautorenschaft: Mike Rabbat, Aditi Krishnapriyan, Yann LeCun (Meta) und Amir Bar sind am Projekt beteiligt; LeCun und Bar tragen als gleichberechtigte Advisors (* equal advisorship) bei.
- Das Weltmodell wird formal als bedingte Verteilung P(s_{t+1} | s_{t-h:t}, a_t) definiert; im deterministischen Fall reduziert es sich auf eine differenzierbare Abbildung über Zustände.
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