A phase transition in diffusion models reveals the hierarchical nature of data

计算机科学 扩散 生成语法 生成模型 人工智能 班级(哲学) 过程(计算) 图像(数学) 扩散过程 相变 机器学习 比例(比率) 统计物理学 理论计算机科学 算法 物理 知识管理 创新扩散 量子力学 热力学 操作系统
作者
Antonio Sclocchi,Alessandro Favero,Matthieu Wyart
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:122 (1)
标识
DOI:10.1073/pnas.2408799121
摘要

Understanding the structure of real data is paramount in advancing modern deep-learning methodologies. Natural data such as images are believed to be composed of features organized in a hierarchical and combinatorial manner, which neural networks capture during learning. Recent advancements show that diffusion models can generate high-quality images, hinting at their ability to capture this underlying compositional structure. We study this phenomenon in a hierarchical generative model of data. We find that the backward diffusion process acting after a time t is governed by a phase transition at some threshold time, where the probability of reconstructing high-level features, like the class of an image, suddenly drops. Instead, the reconstruction of low-level features, such as specific details of an image, evolves smoothly across the whole diffusion process. This result implies that at times beyond the transition, the class has changed, but the generated sample may still be composed of low-level elements of the initial image. We validate these theoretical insights through numerical experiments on class-unconditional ImageNet diffusion models. Our analysis characterizes the relationship between time and scale in diffusion models and puts forward generative models as powerful tools to model combinatorial data properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
白蓝红发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
2秒前
叶夜南完成签到 ,获得积分10
3秒前
yingtiao完成签到 ,获得积分10
4秒前
Melodrama完成签到,获得积分10
7秒前
Hannah完成签到,获得积分10
7秒前
慕青应助林lin采纳,获得10
7秒前
Ap发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
孤独麦片完成签到,获得积分10
9秒前
dounai完成签到,获得积分10
12秒前
KingslayerCris完成签到,获得积分10
15秒前
美满的皮卡丘完成签到 ,获得积分10
15秒前
123完成签到 ,获得积分10
16秒前
21秒前
细心青烟发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
妮妮完成签到,获得积分10
24秒前
jenniefer完成签到,获得积分10
26秒前
yoona发布了新的文献求助30
27秒前
哭泣雅绿发布了新的文献求助10
28秒前
啊露完成签到,获得积分10
29秒前
毛豆应助wys2493采纳,获得10
29秒前
111关闭了111文献求助
32秒前
天天快乐应助细心青烟采纳,获得10
32秒前
科研通AI2S应助妮妮采纳,获得10
33秒前
wk完成签到,获得积分20
33秒前
34秒前
beizi完成签到,获得积分10
35秒前
云一驳回了田様应助
35秒前
yaya完成签到 ,获得积分10
36秒前
see发布了新的文献求助10
37秒前
37秒前
丰知然应助啦啦累采纳,获得10
38秒前
乐乐乐乐发布了新的文献求助20
38秒前
哭泣雅绿完成签到,获得积分20
38秒前
Doctor Tang完成签到,获得积分10
38秒前
39秒前
小二郎应助哭泣雅绿采纳,获得10
41秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Cognitive Paradigms in Knowledge Organisation 2000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Introduction to Spectroscopic Ellipsometry of Thin Film Materials Instrumentation, Data Analysis, and Applications 1200
How Maoism Was Made: Reconstructing China, 1949-1965 800
Medical technology industry in China 600
ANSYS Workbench基础教程与实例详解 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3312233
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2944813
关于积分的说明 8521583
捐赠科研通 2620532
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1432912
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 664797
邀请新用户注册赠送积分活动 650131