逆转时光:扩散模型与随机微分方程

时光倒流:扩散模型与随机微分方程

一开始,混沌存在…

AI生成图像,来源Freepik

扩散模型使我们能够逆转时间。是的,时间。但是我在过于超前了…在之前的两篇文章中,我们讨论了两种不同的扩散过程公式:去噪概率扩散模型(DDPMs)Langevin动力学评分(SMLDs)。在本文中,我们将合并这两种公式,发现如何用随机微分方程(SDEs)来描述扩散过程及其逆转。

让我们开始时光之旅吧!

数学背景

在我们深入研究扩散模型之前,让我们花一分钟来了解随机微分方程的主要概念。

确定性微分方程

您可能已经知道,微分方程是将一个或多个函数与它们的导数相关联的方程。在物理学和数学中,我们使用微分方程来模拟各种系统的动态行为。

通常,微分方程具有以下形式:

我们还可以用无穷小微分形式表示这个方程:

直观地说,这个方程表明函数x = x(t)的值的一个非常小的(无穷小的)变化等于一个与时间变化的很小比例f = f(t, x(t))

值得注意的是,上述公式描述了一个确定性微分方程。这意味着在相同的初始条件下,我们获得系统的唯一解,即没有随机性。

随机微分方程

任何学过概率课程的人都知道,大多数时候,现实世界太复杂了,我们无法使用确定性微分方程准确描述它。在这些情况下,我们使用概率论的概念,例如随机过程,试图对现实世界现象建模。

这样一个复杂系统的典型案例是布朗运动,即粒子的运动…