Current autoencoder-based disentangled representation learning methods achieve disentanglement by penalizing the (aggregate) posterior to encourage statistical independence of the latent factors. This approach introduces a trade-off between disentangled representation learning and reconstruction quality since the model does not have enough capacity to learn correlated latent variables that capture detail information present in most image data. To overcome this trade-off, we present a novel multi-stage modeling approach where the disentangled factors are first learned using a penalty-based disentangled representation learning method; then, the low-quality reconstruction is improved with another deep generative model that is trained to model the missing correlated latent variables, adding detail information while maintaining conditioning on the previously learned disentangled factors. Taken together, our multi-stage modelling approach results in a single, coherent probabilistic model that is theoretically justified by the principal of D-separation and can be realized with a variety of model classes including likelihood-based models such as variational autoencoders, implicit models such as generative adversarial networks, and tractable models like normalizing flows or mixtures of Gaussians. We demonstrate that our multi-stage model has higher reconstruction quality than current state-of-the-art methods with equivalent disentanglement performance across multiple standard benchmarks. In addition, we apply the multi-stage model to generate synthetic tabular datasets, showcasing an enhanced performance over benchmark models across a variety of metrics. The interpretability analysis further indicates that the multi-stage model can effectively uncover distinct and meaningful features of variations from which the original distribution can be recovered.


翻译:基于自编码器的解耦表示学习方法通常通过惩罚(聚合)后验分布来促进潜在因子的统计独立性,从而实现解耦。然而,该方法在解耦表示学习与重建质量之间引入了权衡:模型缺乏足够能力学习捕捉多数图像数据中细节信息的相关潜在变量。为解决此权衡,我们提出了一种新颖的多阶段建模方法:首先利用基于惩罚的解耦表示学习方法学习解耦因子;随后通过另一个深度生成模型改进低质量重建,该模型专门训练以建模缺失的相关潜在变量,在保持对先前学习解耦因子条件依赖的同时添加细节信息。综合而言,我们的多阶段建模方法形成了单一且连贯的概率模型,该模型在理论上基于D-分离原理得到证明,并通过多种模型类别实现,包括基于似然的变分自编码器、隐式生成对抗网络,以及可处理的正则化流或高斯混合模型。实验表明,在多个标准基准测试中,我们的多阶段模型在保持与当前最优方法同等解耦性能的同时,实现了更高的重建质量。此外,我们将多阶段模型应用于合成表格数据生成,在多种评估指标上展现出优于基准模型的性能。可解释性分析进一步表明,该模型能有效揭示原始分布中不同且具有意义的变异特征,并据此重构原始分布。

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/
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
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
47+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
1+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
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月27日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
9+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
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
47+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
1+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