计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年5月28日
]
标题: 基于物理信息的扩散模型蒸馏用于偏微分方程约束生成
标题: Physics-Informed Distillation of Diffusion Models for PDE-Constrained Generation
摘要: 以生成方式建模物理系统具有多个优势,包括能够处理部分观测值、生成多样化解决方案以及解决正向和反向问题。 最近,扩散模型在物理系统的建模中引起了越来越多的关注,特别是那些受偏微分方程(PDEs)支配的系统。 然而,扩散模型仅在中间步骤访问噪声数据$\boldsymbol{x}_t$,这使得直接在每个噪声级别上的干净样本$\boldsymbol{x}_0$上施加约束变得不可行。 作为变通方法,通常会将约束应用于干净样本$\mathbb{E}[\boldsymbol{x}_0|\boldsymbol{x}_t]$的期望值,该期望值是使用学习到的得分网络估计的。 然而,在期望值上施加PDE约束并不能严格表示在真实干净数据上的约束,这被称为詹森差距。 这种差距造成了权衡:施加PDE约束可能会以降低生成建模准确性为代价。 为了解决这个问题,我们提出了一种简单但有效的后蒸馏方法,其中PDE约束不会直接注入扩散过程,而是在后蒸馏阶段强制执行。 我们将这种方法称为物理信息引导的扩散模型后蒸馏(PIDDM)。 这种蒸馏不仅促进了单步生成,提高了PDE满足度,还支持正向和反向问题求解以及从随机部分观测值中重建。 广泛的实验表明,在各种PDE基准测试中,PIDDM显著提高了PDE满足度,超过了几个近期和竞争性的基线,例如PIDM、DiffusionPDE和ECI采样,同时计算开销更小。 我们的方法可以为更高效和有效的方法提供指导,以将物理约束纳入扩散模型中。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.