상상된 롤아웃은 운동학적이지 동역학적이 아니다: 장기적 세계 모델 실패의 진단

초록

장기적 실패(long-horizon failure)는 세계 모델(world model)에서 관례적으로 오차 누적(compounding error)으로 설명되며, 이는 어떤 종류의 오차가 누적되는지를 구분하지 않는 일반적인 틀이다. 우리는 운동학 대 동역학(kinematic-vs-dynamic) 재구성을 제안한다: 세계 모델은 동역학적(dynamically)으로 상상하기보다는 운동학적(kinematically)으로 상상하는 경향이 있다. 이를 상상된 운동학적 일관성 오차(imagined Kinematic-Consistency Error, iKCE)로 조작적으로 정의한다. 이는 각 단계별 진단 지표로, 롤아웃(rollout)이 폐쇄형 운동학적 귀무(null)로부터 얼마나 벗어나는지를 측정하며, 물리적 조건이 영역 경계(regime boundary)를 넘을 때 iKCE가 반응하는지를 테스트하는 교란 프로토콜(perturbation protocol)과 짝을 이룬다. 우리는 DMC walker-walk로 훈련된 공개된 DreamerV3 체크포인트에 이 진단을 적용했으며, 상상된 iKCE는 일치하는 실제 물리 롤아웃보다 약 두 자릿수 높게 나타났다. 보행 붕괴 경계(gait-collapse boundary)를 넘는 마찰 스윕(friction sweep) 전반에 걸쳐, 훈련된 정책의 보상이 동일한 범위에서 붕괴하는 동안에도 모델의 iKCE는 통계적으로 평탄함을 유지하여, 운동학적이지 동역학적이 아닌 특성(kinematic-not-dynamic signature)을 보여준다. 이 진단은 구현체의 보행 주기(gait period)보다 긴 시간 지평(time horizon)에서 운동학적 상상과 동역학적 상상을 구분한다.

English

Long-horizon failure in world models is conventionally attributed to compounding error, a generic framing that does not distinguish what kind of error compounds. We propose a kinematic-vs-dynamic reframing: world models tend to imagine kinematically rather than dynamically. We operationalize this as the imagined Kinematic-Consistency Error, a per-step diagnostic that measures how far a rollout departs from a closed-form kinematic null, paired with a perturbation protocol that tests whether iKCE responds when physical conditions cross a regime boundary. We instantiate the diagnostic on a released DreamerV3 checkpoint trained on DMC walker-walk, where imagined iKCE runs roughly two orders of magnitude above that of matched real-physics rollouts. Across a friction sweep that crosses the gait-collapse boundary, the model's iKCE stays statistically flat even as the trained policy's reward collapses through the same range, providing the kinematic-not-dynamic signature. The diagnostic distinguishes kinematic from dynamic imagination at horizons longer than the embodiment's gait period.