Diffusion models perform remarkably well on high-dimensional data such as images, often using only a modest number of reverse-time steps. Despite this practical success, existing convergence theory does not fully explain why such samplers remain efficient in high dimensions. Many prior KL guarantees bound the discretization error in terms of the ambient dimension, while other improved results replace this dependence using intrinsic-dimensional or geometric structure assumptions. In this work, we develop an alternative information-theoretic perspective on diffusion sampler convergence. We prove that, for Gaussian mixture targets, the discretization error is controlled by the Shannon entropy of the latent mixture component rather than by the ambient dimension. Consequently, the leading step complexity scales linearly with latent entropy and depends only logarithmically on the second moment of the data. Our analysis also extends to discrete target distributions, where the relevant complexity is the entropy of the target rather than the dimension of the embedding space. These results suggest that diffusion sampling can remain efficient in high-dimensional spaces when the data distribution admits a compact latent representation, as is widely believed to be the case for natural images.


翻译:扩散模型在高维数据(如图像)上表现出色,通常仅需使用适中数量的反向时间步长。尽管取得了实际成功,但现有的收敛理论未能完全解释为何这类采样器在高维空间中仍保持高效。许多先前的KL散度保证将离散化误差与环境维度相关联,而其他改进结果则通过内在维度或几何结构假设替代了这一依赖关系。在本工作中,我们发展了一种关于扩散采样器收敛的替代性信息论视角。我们证明,对于高斯混合目标,离散化误差由潜在混合成分的香农熵控制,而非环境维度。因此,主要步骤复杂度随潜在熵线性增长,且仅依赖于数据二阶矩的对数尺度。我们的分析还扩展到离散目标分布,其中相关复杂度是目标的熵而非嵌入空间的维度。这些结果表明,当数据分布具有紧凑的潜在表示时(正如自然图像被广泛认为的那样),扩散采样可在高维空间中保持高效。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
扩散模型概述:应用、引导生成、统计率和优化
专知会员服务
47+阅读 · 2024年4月14日
【NeurIPS 2022】扩散模型的深度平衡方法
专知会员服务
40+阅读 · 2022年11月5日
详解扩散模型:从DDPM到稳定扩散,附Slides与视频
专知会员服务
87+阅读 · 2022年10月9日
【干货书】计算机科学离散数学,627页pdf
专知
65+阅读 · 2020年8月31日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
从信息论的角度来理解损失函数
深度学习每日摘要
17+阅读 · 2019年4月7日
深度学习时代的图模型,清华发文综述图网络
GAN生成式对抗网络
13+阅读 · 2018年12月23日
简述多种降维算法
算法与数学之美
11+阅读 · 2018年9月23日
用模型不确定性理解模型
论智
11+阅读 · 2018年9月5日
从香农熵到手推KL散度:一文带你纵览机器学习中的信息论
算法与数学之美
10+阅读 · 2018年1月14日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
4+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
23+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
6+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 5月27日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
6+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
扩散模型概述:应用、引导生成、统计率和优化
专知会员服务
47+阅读 · 2024年4月14日
【NeurIPS 2022】扩散模型的深度平衡方法
专知会员服务
40+阅读 · 2022年11月5日
详解扩散模型:从DDPM到稳定扩散,附Slides与视频
专知会员服务
87+阅读 · 2022年10月9日
相关资讯
【干货书】计算机科学离散数学,627页pdf
专知
65+阅读 · 2020年8月31日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
从信息论的角度来理解损失函数
深度学习每日摘要
17+阅读 · 2019年4月7日
深度学习时代的图模型,清华发文综述图网络
GAN生成式对抗网络
13+阅读 · 2018年12月23日
简述多种降维算法
算法与数学之美
11+阅读 · 2018年9月23日
用模型不确定性理解模型
论智
11+阅读 · 2018年9月5日
从香农熵到手推KL散度:一文带你纵览机器学习中的信息论
算法与数学之美
10+阅读 · 2018年1月14日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
4+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
23+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
6+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员