Modern distribution matching algorithms for training diffusion or flow models directly prescribe the time evolution of the marginal distributions between two boundary distributions. In this work, we consider a generalized distribution matching setup, where these marginals are only implicitly described as a solution to some task-specific objective function. The problem setup, known as the Generalized Schr\"odinger Bridge (GSB), appears prevalently in many scientific areas both within and without machine learning. We propose Generalized Schr\"odinger Bridge Matching (GSBM), a new matching algorithm inspired by recent advances, generalizing them beyond kinetic energy minimization and to account for task-specific state costs. We show that such a generalization can be cast as solving conditional stochastic optimal control, for which efficient variational approximations can be used, and further debiased with the aid of path integral theory. Compared to prior methods for solving GSB problems, our GSBM algorithm always preserves a feasible transport map between the boundary distributions throughout training, thereby enabling stable convergence and significantly improved scalability. We empirically validate our claims on an extensive suite of experimental setups, including crowd navigation, opinion depolarization, LiDAR manifolds, and image domain transfer. Our work brings new algorithmic opportunities for training diffusion models enhanced with task-specific optimality structures.


翻译:现代用于训练扩散模型或流模型的分布匹配算法,直接规定了两个边界分布间边际分布的时间演化。本文考虑一种广义分布匹配设置,其中这些边际分布仅隐式地描述为某个任务特定目标函数的解。该问题设置被称为广义薛定谔桥(GSB),广泛出现在机器学习领域内外众多科学分支中。我们提出广义薛定谔桥匹配(GSBM)——一种受近期进展启发的新匹配算法,将其推广至超越动能最小化并考虑任务特定状态代价。我们证明,此类广义化可表述为求解条件随机最优控制问题,对此可采用高效变分近似,并借助路径积分理论进一步去偏。相较于先前求解GSB问题的方法,我们的GSBM算法始终在训练过程中保持边界分布间的可行传输映射,从而实现稳定收敛与显著增强的可扩展性。我们通过在包含人群导航、观点去极化、激光雷达流形及图像域迁移的大量实验场景中验证了算法性能。本工作为结合任务特定最优性结构训练扩散模型带来了新的算法机遇。

0
下载
关闭预览

相关内容

【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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
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
3+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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月14日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Arxiv
11+阅读 · 2021年2月17日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Arxiv
29+阅读 · 2017年12月6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
5+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
7+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
4+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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月14日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Arxiv
11+阅读 · 2021年2月17日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Arxiv
29+阅读 · 2017年12月6日
相关基金
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
3+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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员