Optimal Transport (OT) problems are a cornerstone of many applications, but solving them is computationally expensive. To address this problem, we propose UNOT (Universal Neural Optimal Transport), a novel framework capable of accurately predicting (entropic) OT distances and plans between discrete measures of variable resolution for a given cost function. UNOT builds on Fourier Neural Operators, a universal class of neural networks that map between function spaces and that are discretization-invariant, which enables our network to process measures of varying sizes. The network is trained adversarially using a second, generating network and a self-supervised bootstrapping loss. We theoretically justify the use of FNOs, prove that our generator is universal, and that minimizing the bootstrapping loss provably minimizes the ground truth loss. Through extensive experiments, we show that our network not only accurately predicts optimal transport distances and plans across a wide range of datasets, but also captures the geometry of the Wasserstein space correctly. Furthermore, we show that our network can be used as a state-of-the-art initialization for the Sinkhorn algorithm, significantly outperforming existing approaches.


翻译:最优传输(OT)问题是众多应用领域的基石,但其求解过程计算成本高昂。为解决这一问题,我们提出了UNOT(通用神经最优传输),这是一个新颖的框架,能够针对给定成本函数,精确预测离散测度(具有可变分辨率)之间的(熵正则化)OT距离与传输方案。UNOT建立在傅里叶神经算子(FNO)的基础上,FNO是一类通用的神经网络,可在函数空间之间进行映射且具有离散化不变性,这使得我们的网络能够处理不同规模的测度。该网络通过对抗训练方式,利用第二个生成网络和自监督的引导损失进行训练。我们从理论上论证了FNO的适用性,证明了我们的生成器具有通用性,并且最小化引导损失可证明能最小化真实损失。通过大量实验,我们表明该网络不仅能准确预测多种数据集上的最优传输距离与方案,还能正确捕捉Wasserstein空间的几何结构。此外,我们证明该网络可作为Sinkhorn算法的一种先进初始化方法,其性能显著优于现有方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
Explainable Bayesian Optimization
Arxiv
0+阅读 · 2025年4月1日
Arxiv
0+阅读 · 2025年3月28日
Adversarially Robust Topological Inference
Arxiv
0+阅读 · 2025年3月28日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
14+阅读 · 2020年9月1日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Explainable Bayesian Optimization
Arxiv
0+阅读 · 2025年4月1日
Arxiv
0+阅读 · 2025年3月28日
Adversarially Robust Topological Inference
Arxiv
0+阅读 · 2025年3月28日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
14+阅读 · 2020年9月1日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员