High-dimensional data commonly lies on low-dimensional submanifolds, and estimating the local intrinsic dimension (LID) of a datum -- i.e. the dimension of the submanifold it belongs to -- is a longstanding problem. LID can be understood as the number of local factors of variation: the more factors of variation a datum has, the more complex it tends to be. Estimating this quantity has proven useful in contexts ranging from generalization in neural networks to detection of out-of-distribution data, adversarial examples, and AI-generated text. The recent successes of deep generative models present an opportunity to leverage them for LID estimation, but current methods based on generative models produce inaccurate estimates, require more than a single pre-trained model, are computationally intensive, or do not exploit the best available deep generative models, i.e. diffusion models (DMs). In this work, we show that the Fokker-Planck equation associated with a DM can provide a LID estimator which addresses all the aforementioned deficiencies. Our estimator, called FLIPD, is compatible with all popular DMs, and outperforms existing baselines on LID estimation benchmarks. We also apply FLIPD on natural images where the true LID is unknown. Compared to competing estimators, FLIPD exhibits a higher correlation with non-LID measures of complexity, better matches a qualitative assessment of complexity, and is the only estimator to remain tractable with high-resolution images at the scale of Stable Diffusion.


翻译:高维数据通常位于低维子流形上,而估计数据点的局部本征维数——即其所属子流形的维度——是一个长期存在的问题。LID 可理解为局部变异因子的数量:数据点拥有的变异因子越多,其复杂性往往越高。估计这一量值已被证明在神经网络泛化、分布外数据检测、对抗样本识别以及 AI 生成文本检测等场景中具有重要价值。深度生成模型近年来的成功为利用其进行 LID 估计提供了契机,但现有基于生成模型的方法存在估计不准确、需要多个预训练模型、计算成本高昂或未能充分利用当前最优的深度生成模型(即扩散模型)等局限。本研究证明,与扩散模型相关联的福克-普朗克方程可推导出一种能够解决上述所有缺陷的 LID 估计器。我们提出的 FLIPD 估计器兼容所有主流扩散模型,在 LID 估计基准测试中优于现有基线方法。我们还将 FLIPD 应用于真实 LID 未知的自然图像场景。相较于其他估计器,FLIPD 表现出与非 LID 复杂度度量指标更高的相关性,更符合复杂度的定性评估结果,并且是唯一能在 Stable Diffusion 尺度的高分辨率图像上保持可计算性的估计器。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
1+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
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
73+阅读 · 2018年12月22日
VIP会员
最新内容
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
0+阅读 · 8分钟前
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
1+阅读 · 16分钟前
《基于Transformer的异常舰船导航识别与跟踪》80页
专知会员服务
1+阅读 · 44分钟前
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
1+阅读 · 52分钟前
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
伊朗战争停火期间美军关键弹药状况分析
专知会员服务
8+阅读 · 4月22日
电子战革命:塑造战场的十年突破(2015–2025)
人工智能即服务与未来战争(印度视角)
专知会员服务
4+阅读 · 4月22日
相关VIP内容
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员