Latent variables (LVs) play a crucial role in encoder-decoder models by enabling effective data compression, prediction, and generation. Although their theoretical properties, such as generalization, have been extensively studied in supervised learning, similar analyses for unsupervised models such as variational autoencoders (VAEs) remain insufficiently underexplored. In this work, we extend information-theoretic generalization analysis to vector-quantized (VQ) VAEs with discrete latent spaces, introducing a novel data-dependent prior to rigorously analyze the relationship among LVs, generalization, and data generation. We derive a novel generalization error bound of the reconstruction loss of VQ-VAEs, which depends solely on the complexity of LVs and the encoder, independent of the decoder. Additionally, we provide the upper bound of the 2-Wasserstein distance between the distributions of the true data and the generated data, explaining how the regularization of the LVs contributes to the data generation performance.


翻译:潜在变量在编码器-解码器模型中通过实现有效的数据压缩、预测和生成发挥着关键作用。尽管其理论性质(如泛化性)在监督学习中已得到广泛研究,但对于变分自编码器等无监督模型的类似分析仍显不足。本研究将信息论泛化分析扩展到具有离散潜在空间的向量量化变分自编码器,引入一种新颖的数据依赖先验分布,以严格分析潜在变量、泛化性与数据生成之间的关系。我们推导出VQ-VAE重构损失的新泛化误差界,该误差界仅取决于潜在变量与编码器的复杂度,而与解码器无关。此外,我们给出了真实数据分布与生成数据分布之间2-Wasserstein距离的上界,阐释了潜在变量正则化如何影响数据生成性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICML2023】SEGA:结构熵引导的图对比学习锚视图
专知会员服务
24+阅读 · 2023年5月10日
【CVPR2022】MSDN: 零样本学习的互语义蒸馏网络
专知会员服务
21+阅读 · 2022年3月8日
AAAI 2022 | ProtGNN:自解释图神经网络
专知
10+阅读 · 2022年2月28日
【ICML2021】因果匹配领域泛化
专知
12+阅读 · 2021年8月12日
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
论文浅尝 | Know-Evolve: Deep Temporal Reasoning for Dynamic KG
开放知识图谱
36+阅读 · 2018年3月30日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
6+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
18+阅读 · 2024年12月27日
Arxiv
175+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
499+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
83+阅读 · 2023年3月26日
VIP会员
相关VIP内容
【ICML2023】SEGA:结构熵引导的图对比学习锚视图
专知会员服务
24+阅读 · 2023年5月10日
【CVPR2022】MSDN: 零样本学习的互语义蒸馏网络
专知会员服务
21+阅读 · 2022年3月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
6+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