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arXiv 2301.09428cs.LGcond-mat.dis-nncond-mat.stat-mech
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解释非收敛采样在能量基模型训练中的影响

Explaining the effects of non-convergent sampling in the training of Energy-Based Models

University of Geneva(日内瓦大学);Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CNRS(法国国家科学研究中心);INRIA(法国国家信息与自动化研究所)

Elisabeth Agoritsas, Giovanni Catania, Aurélien Decelle, Beatriz Seoane

AI总结:

本文从第一性原理证明EBMs用非收敛短链训练可通过精确动力学过程复现数据统计量,解释了短链高效采样策略的机制,并在可解模型和卷积网络EBM、玻尔兹曼机上验证了理论预测。

摘要:

本文量化了使用非收敛马尔可夫链训练能量基模型(EBMs)的影响。具体而言,我们通过解析方法证明,使用非持久短链来估计梯度的EBMs能够精确复现数据的一组经验统计量,这种复现并非发生在平衡测度层面,而是通过一个精确的动力学过程实现。我们的结果为近期一些工作所观察到的现象提供了第一性原理解释,这些工作提出使用从随机初始条件出发的短链作为在EBMs中高效生成高质量样本的策略,并为将EBMs用作扩散模型奠定了基础。在通用EBMs中解释这一效应之后,我们分析了两个可解模型,在这两个模型中,非收敛采样对训练参数的影响可以被详细描述。最后,我们在一个卷积网络EBM和一个玻尔兹曼机上对这些预测进行了数值验证。

英文摘要:

In this paper, we quantify the impact of using non-convergent Markov chains to train Energy-Based models (EBMs). In particular, we show analytically that EBMs trained with non-persistent short runs to estimate the gradient can perfectly reproduce a set of empirical statistics of the data, not at the level of the equilibrium measure, but through a precise dynamical process. Our results provide a first-principles explanation for the observations of recent works proposing the strategy of using short runs starting from random initial conditions as an efficient way to generate high-quality samples in EBMs, and lay the groundwork for using EBMs as diffusion models. After explaining this effect in generic EBMs, we analyze two solvable models in which the effect of the non-convergent sampling in the trained parameters can be described in detail. Finally, we test these predictions numerically on a ConvNet EBM and a Boltzmann machine.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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