Optimal Transport has sparked vivid interest in recent years, in particular thanks to the Wasserstein distance, which provides a geometrically sensible and intuitive way of comparing probability measures. For computational reasons, the Sliced Wasserstein (SW) distance was introduced as an alternative to the Wasserstein distance, and has seen uses for training generative Neural Networks (NNs). While convergence of Stochastic Gradient Descent (SGD) has been observed practically in such a setting, there is to our knowledge no theoretical guarantee for this observation. Leveraging recent works on convergence of SGD on non-smooth and non-convex functions by Bianchi et al. (2022), we aim to bridge that knowledge gap, and provide a realistic context under which fixed-step SGD trajectories for the SW loss on NN parameters converge. More precisely, we show that the trajectories approach the set of (sub)-gradient flow equations as the step decreases. Under stricter assumptions, we show a much stronger convergence result for noised and projected SGD schemes, namely that the long-run limits of the trajectories approach a set of generalised critical points of the loss function.


翻译:最优传输理论近年来引起了广泛关注,特别是Wasserstein距离为概率测度比较提供了一种几何直观且合理的途径。出于计算考量,切片Wasserstein(SW)距离被引入作为Wasserstein距离的替代方案,并已应用于生成式神经网络(NN)的训练。尽管随机梯度下降(SGD)在此类场景中的收敛性已在实践中得到观察,但据我们所知,目前尚缺乏针对该现象的理论保证。借助Bianchi等人(2022)关于非光滑非凸函数SGD收敛性的近期工作,我们旨在填补这一认知空白,并为神经网络参数SW损失下的固定步长SGD轨迹提供合理的收敛条件。具体而言,我们证明了当步长减小时,轨迹趋近于(次)梯度流方程的解集。在更严格的假设条件下,我们针对含噪声和投影的SGD方案给出了更强的收敛结果,即轨迹的长期极限趋近于损失函数广义临界点集。

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