論文の概要: Fisher Flow Matching for Generative Modeling over Discrete Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14664v3
- Date: Tue, 28 May 2024 20:18:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-30 11:43:58.596825
- Title: Fisher Flow Matching for Generative Modeling over Discrete Data
- Title（参考訳）: 離散データを用いた生成モデルのための魚のフローマッチング
- Authors: Oscar Davis, Samuel Kessler, Mircea Petrache, İsmail İlkan Ceylan, Michael Bronstein, Avishek Joey Bose,
- Abstract要約: 離散データのための新しいフローマッチングモデルであるFisher-Flowを紹介する。
Fisher-Flowは、離散データ上のカテゴリー分布を考慮し、明らかに幾何学的な視点を採っている。
Fisher-Flowにより誘導される勾配流は, 前方KLの発散を低減するのに最適であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.69975914345141
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Generative modeling over discrete data has recently seen numerous success stories, with applications spanning language modeling, biological sequence design, and graph-structured molecular data. The predominant generative modeling paradigm for discrete data is still autoregressive, with more recent alternatives based on diffusion or flow-matching falling short of their impressive performance in continuous data settings, such as image or video generation. In this work, we introduce Fisher-Flow, a novel flow-matching model for discrete data. Fisher-Flow takes a manifestly geometric perspective by considering categorical distributions over discrete data as points residing on a statistical manifold equipped with its natural Riemannian metric: the $\textit{Fisher-Rao metric}$. As a result, we demonstrate discrete data itself can be continuously reparameterised to points on the positive orthant of the $d$-hypersphere $\mathbb{S}^d_+$, which allows us to define flows that map any source distribution to target in a principled manner by transporting mass along (closed-form) geodesics of $\mathbb{S}^d_+$. Furthermore, the learned flows in Fisher-Flow can be further bootstrapped by leveraging Riemannian optimal transport leading to improved training dynamics. We prove that the gradient flow induced by Fisher-Flow is optimal in reducing the forward KL divergence. We evaluate Fisher-Flow on an array of synthetic and diverse real-world benchmarks, including designing DNA Promoter, and DNA Enhancer sequences. Empirically, we find that Fisher-Flow improves over prior diffusion and flow-matching models on these benchmarks.
- Abstract（参考訳）: 離散データに対する生成的モデリングは、言語モデリング、生物学的シーケンス設計、グラフ構造化された分子データなど、最近多くの成功談を目にしている。
離散データに対する主要な生成的モデリングパラダイムは、依然として自己回帰的であり、最近では拡散やフローマッチングに基づく代替手段が、画像やビデオ生成のような連続的なデータ設定における印象的なパフォーマンスを欠いている。
本稿では,離散データのための新しいフローマッチングモデルであるFisher-Flowを紹介する。
Fisher-Flow は離散データ上のカテゴリー分布を、その自然なリーマン計量を持つ統計多様体上の点として考えることで、明らかな幾何学的視点を採っている: $\textit{Fisher-Rao metric}$。
その結果、離散データ自体は、$d$-hypersphere $\mathbb{S}^d_+$ の正のorthantに連続的に再パラメータ化され、$\mathbb{S}^d_+$ の(閉形式の)測地線に沿って質量を輸送することで、任意のソース分布をターゲットにマッピングするフローを原則的に定義できることを示した。
さらに、Fisher-Flowの学習フローは、Riemannの最適輸送を活用して、トレーニングダイナミクスを改善することで、さらにブートストラップすることができる。
Fisher-Flowにより誘導される勾配流は, 前方KLの発散を低減するのに最適であることを示す。
我々は,DNAプロモーターやDNAエンハンサー配列の設計を含む,合成および多種多様な実世界のベンチマークに基づいてFisher-Flowを評価する。
実験的に、これらのベンチマーク上で、Fisher-Flowは事前拡散およびフローマッチングモデルよりも改善されていることが判明した。
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