In recent years, diffusion models, and more generally score-based deep generative models, have achieved remarkable success in various applications, including image and audio generation. In this paper, we view diffusion models as an implicit approach to nonparametric density estimation and study them within a statistical framework to analyze their surprising performance. A key challenge in high-dimensional statistical inference is leveraging low-dimensional structures inherent in the data to mitigate the curse of dimensionality. We assume that the underlying density exhibits a low-dimensional structure by factorizing into low-dimensional components, a property common in examples such as Bayesian networks and Markov random fields. Under suitable assumptions, we demonstrate that an implicit density estimator constructed from diffusion models adapts to the factorization structure and achieves the minimax optimal rate with respect to the total variation distance. In constructing the estimator, we design a sparse weight-sharing neural network architecture, where sparsity and weight-sharing are key features of practical architectures such as convolutional neural networks and recurrent neural networks.


翻译:近年来,扩散模型以及更广义的基于分数的深度生成模型,在图像与音频生成等众多应用中取得了显著成功。本文将扩散模型视为非参数密度估计的一种隐式方法,并在统计框架下对其进行分析,以探究其卓越性能背后的机理。高维统计推断中的一个核心挑战在于利用数据固有的低维结构以缓解维度灾难问题。我们假设潜在密度具有低维结构,即能够分解为低维分量,这一特性常见于贝叶斯网络与马尔可夫随机场等实例。在适当假设下,我们证明由扩散模型构建的隐式密度估计器能够自适应地捕捉分解结构,并在全变差距离度量下达到极小极大最优收敛速率。在构建估计器时,我们设计了一种稀疏权重共享的神经网络架构,其中稀疏性与权重共享正是卷积神经网络和循环神经网络等实用架构的关键特征。

0
下载
关闭预览

相关内容

医学影像中的高效扩散模型:全面综述
专知会员服务
15+阅读 · 2025年5月26日
高效扩散模型:从原理到实践的全面综述
专知会员服务
41+阅读 · 2024年10月16日
《扩散模型及其应用》最新综述
专知会员服务
50+阅读 · 2024年8月21日
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
「扩散模型」资料最新大合集
专知会员服务
71+阅读 · 2022年10月10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
深度学习模型可解释性的研究进展
专知
26+阅读 · 2020年8月1日
自动特征工程在推荐系统中的研究
DataFunTalk
10+阅读 · 2019年12月20日
用模型不确定性理解模型
论智
11+阅读 · 2018年9月5日
【学界】机器学习模型的“可解释性”到底有多重要?
GAN生成式对抗网络
12+阅读 · 2018年3月3日
机器学习模型的“可解释性”到底有多重要?
中国科学院自动化研究所
20+阅读 · 2018年3月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
3+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
4+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
3+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
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员