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NeurIPS Spotlight|从分类到生成:无训练的可控扩散生成

时间:2024-12-14 18:10:06 212浏览 收藏

小伙伴们有没有觉得学习科技周边很有意思?有意思就对了!今天就给大家带来《NeurIPS Spotlight|从分类到生成:无训练的可控扩散生成》,以下内容将会涉及到,若是在学习中对其中部分知识点有疑问,或许看了本文就能帮到你!

斯坦福大学、北京大学和清华大学的研究团队联合推出一项突破性研究成果:无训练指导(Training-Free Guidance,TFG) 框架,为扩散模型的条件生成难题提供了全新的解决方案。该框架已被NeurIPS 2024接收为Spotlight论文。

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挑战:扩散模型条件生成的瓶颈

扩散模型在图像、视频、音频和分子设计等领域表现出色,但生成满足特定条件(标签、属性或能量分布)的样本,通常需要针对每个目标单独训练模型,效率低下且限制了应用潜力。现有无训练指导方法虽然避免了额外训练,却缺乏理论支撑,性能不稳定且难以调参。

TFG框架的创新之处

TFG框架通过以下关键创新解决了上述问题:

  1. 统一设计空间:将现有无训练指导方法统一在一个框架下,简化比较并提升性能。通过多维超参数设计,TFG提供了灵活的任务适配能力。

  2. 高效超参数搜索策略:自动化策略,无需繁琐的调参过程,快速找到最优超参数组合,适用于各种下游任务。

  3. 全面基准测试:在7种扩散模型和16项任务(涵盖图像、分子、音频等)上进行了广泛实验,平均性能提升8.5%,超越现有最佳方法。

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论文标题:TFG: Unified Training-Free Guidance for Diffusion Models 论文链接:https://arxiv.org/abs/2409.15761 项目地址:https://github.com/YWolfeee/Training-Free-Guidance

TFG的核心机制:

TFG利用Tweedie公式,通过预训练扩散模型预测样本分布均值,并利用判别器打分,通过反向传播指导去噪过程。 其核心机制包括:均值指导(Mean Guidance)、方差指导(Variance Guidance)、隐式动态(Implicit Dynamics)和递归机制(Recurrence)。这些机制协同工作,提高了条件生成任务的性能。

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TFG的设计空间与超参数优化:

TFG定义了一个包含时间相关向量(ρ和μ)及时间无关标量(递归次数、梯度计算迭代次数、高斯平滑参数)的超参数空间。研究团队提出了递增、递减和恒定三种结构来组织这些参数,并通过分步搜索策略高效地找到最优超参数组合。

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实验结果与应用前景:

TFG在精细类别生成、分子生成、多目标条件生成和音频生成等任务中均取得了显著成果,展现了其广泛的适用性和优越的性能。 TFG有望在药物设计、精准医学、复杂音频生成和高级图像编辑等领域发挥重要作用。

该研究重新定义了扩散模型的可能性,为高效、灵活、高性能的条件生成提供了坚实的基础。

以上就是《NeurIPS Spotlight|从分类到生成:无训练的可控扩散生成》的详细内容,更多关于工程的资料请关注golang学习网公众号!

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