A generative model based on a continuous-time normalizing flow between any pair of base and target probability densities is proposed. The velocity field of this flow is inferred from the probability current of a time-dependent density that interpolates between the base and the target in finite time. Unlike conventional normalizing flow inference methods based the maximum likelihood principle, which require costly backpropagation through ODE solvers, our interpolant approach leads to a simple quadratic loss for the velocity itself which is expressed in terms of expectations that are readily amenable to empirical estimation. The flow can be used to generate samples from either the base or target, and to estimate the likelihood at any time along the interpolant. In addition, the flow can be optimized to minimize the path length of the interpolant density, thereby paving the way for building optimal transport maps. In situations where the base is a Gaussian density, we also show that the velocity of our normalizing flow can also be used to construct a diffusion model to sample the target as well as estimate its score. However, our approach shows that we can bypass this diffusion completely and work at the level of the probability flow with greater simplicity, opening an avenue for methods based solely on ordinary differential equations as an alternative to those based on stochastic differential equations. Benchmarking on density estimation tasks illustrates that the learned flow can match and surpass conventional continuous flows at a fraction of the cost, and compares well with diffusions on image generation on CIFAR-10 and ImageNet $32\times32$. The method scales ab-initio ODE flows to previously unreachable image resolutions, demonstrated up to $128\times128$.


翻译:提出了一种基于连续时间正则化流的生成模型,该模型可在任意基础概率密度与目标概率密度之间进行转换。该流的速度场通过插值基密度与目标密度的时变概率密度的概率流推断得出。与基于最大似然原理的传统正则化流推断方法(需通过常微分方程求解器进行高成本反向传播)不同,我们的插值方法为速度场本身构建了简单的二次损失函数,该损失以期望形式表达,易于进行经验估计。该流可用于从基础密度或目标密度生成样本,并沿插值路径任意时刻估计似然。此外,该流可优化以最小化插值密度的路径长度,从而为构建最优传输映射铺平道路。当基础密度为高斯分布时,我们进一步证明正则化流的速度场可构建扩散模型以采样目标密度并估计其分数函数。然而,我们的方法表明可完全绕过扩散过程,直接在概率流层面以更高简洁性工作,开辟了基于常微分方程的替代随机微分方程方法的新途径。在密度估计任务上的基准测试表明,学习得到的流能以极小成本匹配甚至超越传统连续流,并在CIFAR-10和ImageNet $32\times32$图像生成任务中与扩散模型表现相当。该方法将从头计算的常微分方程流扩展至此前无法达到的图像分辨率,实验验证可达$128\times128$。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31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
8+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VIP内容
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员