Conocimiento Bóveda 2/64 - ICLR 2014-2023
Laurent Dinh ICLR 2020 - Ponente Invitado - Modelos Invertibles y Flujos Normalizadores
<Imagen del Resumen>

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Gemini Adv | Llama 3:

graph LR classDef retrospective fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef generative fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef invertible fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; classDef flow fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef future fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; A[Laurent Dinh
ICLR 2020] --> B[Retrospectiva personal de Dinh. 1] A --> C[Modelos generativos profundos tempranos. 2] C --> D[Máquinas de Boltzmann restringidas] C --> E[Modelos autorregresivos] C --> F[Enfoques de redes generadoras] F --> G[VAEs] F --> H[GANs] A --> I[Motivación de Dinh para modelos invertibles. 3] A --> J[Temas del laboratorio: DL, autoencoders,
desenmarañado. 4] A --> K[Funciones invertibles como autoencoders. 5] A --> L[Fórmula de cambio de variables. 6] L --> M[Jacobian refleja mapeo local. 7] A --> N[Arquitecturas autorregresivas permiten
cálculo de determinante. 8] N --> O[Jacobian triangular] A --> P[Red profunda invertible con
pesos triangulares. 9] A --> Q[Capas de acoplamiento para inversión,
cálculo de Jacobian. 10] Q --> R[Composición de capas de acoplamiento
transforma distribución de entrada. 11] A --> S[Modelo 'NICE' necesitaba mejoras. 12] S --> T[Técnicas de aprendizaje profundo
mejoraron modelos invertibles. 13] A --> U[Progreso en investigación sobre flujos normalizadores. 14] U --> V[Nivel de arquitectura] U --> W[Bloques de construcción fundamentales] A --> X[ODEs neuronales para capas invertibles. 15] A --> Y[Aplicaciones de modelos de flujo. 16] A --> Z[Flujos compatibles con
métodos probabilísticos. 17] A --> AA[Modelos invertibles reducen
memoria en backprop. 18] A --> AB[Modelos de flujo logran calidad
y diversidad. 19] AB --> AC[Log-verosimilitud y calidad
pueden decorrelacionarse] A --> AD[Densidad no siempre es
medida de tipicidad. 20] A --> AE[Independencia no implica
desenmarañado. 21] AE --> AF[Supervisión débil puede
ayudar al desenmarañado] A --> AG[Distribución base independiente
no requerida. 22] A --> AH[Direcciones prometedoras de investigación. 23] AH --> AI[Flujos en variedades] AH --> AJ[Incorporando estructura conocida] AH --> AK[Manejo de datos discretos] AH --> AL[Patrones de escasez adaptativa] A --> AM[Modelos invertibles como paso
hacia no invertibles. 24] AM --> AN[Funciones invertibles por partes] AM --> AO[Inversión estocástica] A --> AP[Trabajo comunitario impulsa
desarrollos futuros. 25] class A,B retrospective; class C,D,E,F,G,H generative; class I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z,AA,AB,AC,AD,AE,AF,AG,AH,AI,AJ,AK,AL,AM,AN,AO,AP invertible;

Resumen:

1.-La charla es una retrospectiva personal sobre modelos invertibles y flujos normalizadores por Laurent Dinh de Google Brain.

2.-Los primeros modelos generativos profundos incluían máquinas de Boltzmann restringidas, modelos autorregresivos y enfoques de redes generadoras como VAEs y GANs.

3.-Dinh se motivó para perseguir el entrenamiento de máxima verosimilitud de redes generadoras a través de modelos invertibles.

4.-Temas recurrentes en el laboratorio de doctorado de Dinh fueron el aprendizaje profundo, los autoencoders y el desenmarañado de factores de variación.

5.-Las funciones invertibles emparejadas con su inversa cumplen el objetivo del autoencoder de codificar/decodificar para reconstruir la entrada original.

6.-La fórmula de cambio de variables permite calcular la densidad de una variable transformada por una función invertible.

7.-El término del determinante Jacobiano en la fórmula de cambio de variables refleja cómo el mapeo afecta el espacio localmente.

8.-Las arquitecturas de modelos autorregresivos neuronales imponen restricciones de escasez útiles que hacen que el Jacobiano sea triangular y su determinante fácil de calcular.

9.-Dinh modificó una red profunda invertible para tener matrices de peso triangulares, permitiendo la estimación de densidad en dimensiones altas.

10.-Las capas de acoplamiento modifican una parte de la entrada aditivamente como una función de la otra parte, permitiendo una fácil inversión y cálculo de Jacobiano.

11.-Componer capas de acoplamiento con lados modificados alternos permite transformar completamente la distribución de entrada mientras se preservan propiedades deseables.

12.-El modelo inicial "NICE" de Dinh mostró promesa pero necesitaba mejoras basadas en la retroalimentación de revisores y más investigación comunitaria.

13.-Incorporar técnicas de aprendizaje profundo como ResNets, términos de acoplamiento multiplicativo, arquitecturas de múltiples escalas y normalización por lotes mejoró significativamente los modelos invertibles.

14.-La comunidad de investigación hizo progresos en flujos normalizadores a nivel de arquitectura y desarrollando bloques de construcción fundamentales.

15.-Las ODEs neuronales definen transformaciones a través de ecuaciones diferenciales ordinarias y proporcionan una forma alternativa de construir capas invertibles.

16.-Los flujos normalizadores se han aplicado a muchas tareas, incluyendo imagen, video, habla, texto, gráficos, física, química y aprendizaje por refuerzo.

17.-Las raíces probabilísticas de los modelos de flujo los hacen compatibles con la inferencia variacional, MCMC y la aproximación de modelos autorregresivos.

18.-Los modelos invertibles pueden reducir el uso de memoria en la retropropagación reconstruyendo activaciones sobre la marcha usando el mapeo inverso.

19.-Empíricamente, los modelos de flujo pueden lograr tanto buena calidad de muestra como diversidad, aunque la log-verosimilitud y la calidad pueden decorrelacionarse.

20.-La densidad no siempre es una buena medida de tipicidad, ya que las biyecciones pueden cambiar arbitrariamente la densidad relativa entre puntos.

21.-La independencia estadística no implica necesariamente desenmarañado, pero la supervisión débil puede ayudar a aprender representaciones desenmarañadas.

22.-Usar una distribución base independiente es conveniente pero no necesario; se pueden usar priors más estructurados.

23.-Las direcciones prometedoras de investigación incluyen aprender flujos en variedades, incorporar estructura conocida, manejar datos discretos y patrones de escasez adaptativa.

24.-Dinh cree que los modelos invertibles son un paso hacia modelos no invertibles más poderosos usando funciones invertibles por partes e inversión estocástica.

25.-El trabajo de la comunidad de investigación, incluidos revisiones, publicaciones en blogs y material educativo, impulsará los desarrollos futuros más prometedores en flujos normalizadores.

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