Despite the recent advances in the field of computational Schrodinger Bridges (SB), most existing SB solvers are still heavy-weighted and require complex optimization of several neural networks. It turns out that there is no principal solver which plays the role of simple-yet-effective baseline for SB just like, e.g., $k$-means method in clustering, logistic regression in classification or Sinkhorn algorithm in discrete optimal transport. We address this issue and propose a novel fast and simple SB solver. Our development is a smart combination of two ideas which recently appeared in the field: (a) parameterization of the Schrodinger potentials with sum-exp quadratic functions and (b) viewing the log-Schrodinger potentials as the energy functions. We show that combined together these ideas yield a lightweight, simulation-free and theoretically justified SB solver with a simple straightforward optimization objective. As a result, it allows solving SB in moderate dimensions in a matter of minutes on CPU without a painful hyperparameter selection. Our light solver resembles the Gaussian mixture model which is widely used for density estimation. Inspired by this similarity, we also prove an important theoretical result showing that our light solver is a universal approximator of SBs. The code for the LightSB solver can be found at https://github.com/ngushchin/LightSB


翻译:尽管计算薛定谔桥(SB)领域近期取得了进展,但现有的大多数SB求解器仍然过于复杂,需要对多个神经网络进行复杂的优化。目前尚缺乏一个类似于聚类中的$k$-均值方法、分类中的逻辑回归或离散最优输运中的Sinkhorn算法那样,既简单又有效的SB基准求解器。针对这一问题,我们提出了一种新颖、快速且简单的SB求解器。我们的方法巧妙结合了该领域近期出现的两个思路:(a)利用和二次指数函数参数化薛定谔势;(b)将对数薛定谔势视为能量函数。我们证明,将这两个思路结合,可以得到一个轻量级、免模拟且具有理论依据的SB求解器,其优化目标简单直接。因此,该求解器能在CPU上仅用数分钟解决中等维度的SB问题,且无需繁琐的超参数选择。我们的轻量求解器类似于广泛用于密度估计的高斯混合模型。受此相似性启发,我们还证明了一个重要的理论结果:我们的轻量求解器是SB的通用近似器。LightSB求解器的代码可在https://github.com/ngushchin/LightSB获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
【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
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
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
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
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Lifelong Learning Metrics
Arxiv
48+阅读 · 2022年1月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月3日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
31+阅读 · 2020年9月21日
Arxiv
14+阅读 · 2020年9月1日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
Arxiv
12+阅读 · 2018年1月12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
Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
【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
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Lifelong Learning Metrics
Arxiv
48+阅读 · 2022年1月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月3日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
31+阅读 · 2020年9月21日
Arxiv
14+阅读 · 2020年9月1日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
Arxiv
12+阅读 · 2018年1月12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
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
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
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