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[提交于 2025年6月27日
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标题: 使用Koopman算子展开生成流:快速且可解释的采样
标题: Unfolding Generative Flows with Koopman Operators: Fast and Interpretable Sampling
摘要: 条件流匹配(CFM)为训练连续时间生成模型提供了一个无需模拟的框架,连接了扩散和流基于的方法。 然而,从CFM采样仍然依赖于数值求解非线性ODE,这可能计算成本高且难以解释。 最近的替代方法通过轨迹直线化、小批量耦合或蒸馏来提高采样速度。 然而,这些方法通常无法揭示生成过程的底层\textit{结构}。 在本工作中,我们提出加速CFM并通过整合Koopman算子理论引入其动态的可解释表示,该理论在可观测值的学习空间中将非线性流建模为线性演化。 我们引入了一种无解码器的Koopman-CFM架构,该架构学习一个使生成动态变为线性的嵌入,通过矩阵指数实现闭式、一步采样。 这在受控的2D数据集和真实世界基准(MNIST,Fashion-MNIST(F-MNIST),多伦多人脸数据集(TFD))上展示了传统CFM的显著加速。 与之前的方法不同,我们的方法导致了一个结构良好的Koopman生成器,其谱特性、特征值和特征函数提供了分析生成行为(如时间缩放、模式稳定性以及Koopman潜在空间中的分解)的原则性工具。 通过结合采样效率与分析结构,增强Koopman的流匹配为快速且可解释的生成建模提供了一个潜在的步骤。
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