論文の概要: Schrödinger Bridge with Quadratic State Cost is Exactly Solvable
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.00503v4
- Date: Sun, 27 Oct 2024 23:21:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-29 12:15:04.968396
- Title: Schrödinger Bridge with Quadratic State Cost is Exactly Solvable
- Title(参考訳): シュレーディンガー橋の高架化工法と高架化工法-高架化工法と高架化工法
- Authors: Alexis M. H. Teter, Wenqing Wang, Abhishek Halder,
- Abstract要約: そこで本稿では,2次状態のコスト・ツー・ゴーを用いたSchr"odinger Bridgeの正規化された変種を提案する。
従来のシュル・オーディンガー橋とは異なり、正規化は状態依存的な確率質量の殺害と生成の速度を誘導する。
我々はこのマルコフ核を閉じた形で導き出し、正規化されたシュル「オーディンガー橋は、非ガウスの終点に対しても、正確に解けるとブラックショーイングする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.820235868126608
- License:
- Abstract: Schr\"{o}dinger bridge is a diffusion process that steers a given distribution to another in a prescribed time while minimizing the effort to do so. It can be seen as the stochastic dynamical version of the optimal mass transport, and has growing applications in generative diffusion models and stochastic optimal control. {\black{We say a Schr\"{o}dinger bridge is ``exactly solvable'' if the associated uncontrolled Markov kernel is available in closed form, since then the bridge can be numerically computed using dynamic Sinkhorn recursion for arbitrary endpoint distributions with finite second moments.}} In this work, we propose a regularized variant of the Schr\"{o}dinger bridge with a quadratic state cost-to-go that incentivizes the optimal sample paths to stay close to a nominal level. Unlike the conventional Schr\"{o}dinger bridge, the regularization induces a state-dependent rate of killing and creation of probability mass, and its solution requires determining the Markov kernel of a reaction-diffusion partial differential equation. We derive this Markov kernel in closed form, {\black{showing that the regularized Schr\"{o}dinger bridge is exactly solvable, even for non-Gaussian endpoints. This advances the state-of-the-art because closed form Markov kernel for the regularized Schr\"{o}dinger bridge is available in existing literature only for Gaussian endpoints}}. Our solution recovers the heat kernel in the vanishing regularization (i.e., diffusion without reaction) limit, thereby recovering the solution of the conventional Schr\"{o}dinger bridge {\black{as a special case}}. We deduce properties of the new kernel and explain its connections with certain exactly solvable models in quantum mechanics.
- Abstract(参考訳): Schr\"{o}dinger bridge" は、所定の時間内に所定の分布を他へ操り、それを行う労力を最小限に抑える拡散過程である。
最適物質輸送の確率的力学バージョンと見なすことができ、生成拡散モデルや確率的最適制御にも応用が拡大している。
{\black{We say a Schr\"{o}dinger bridge is ``exactly solvable'' if associated un controlled Markov kernel are available in closed form, because then the bridge can be numerically compute by dynamic Sinkhorn recursion for arbitrary end distributions with finite second moments。
(3) 本研究では,Shr\"{o}dinger Bridge の正規化変種を2次状態のコスト・ツー・ゴーで提案する。
従来のSchr\"{o}dingerブリッジとは異なり、正規化は確率質量の殺害と生成の状態依存率を誘導し、その解は反応拡散偏微分方程式のマルコフ核を決定する必要がある。
我々は、このマルコフ核を閉形式で導き出し、正規化されたシュルンディンガー橋は、非ガウスの終点に対しても、正確に解けることを証明した。
これは、正規化されたSchr\"{o}dinger ブリッジに対する閉形式 Markov カーネルがガウスの終点}} に対してのみ既存の文献で利用可能であるため、最先端の手法が進歩する。
我々の解は、消滅する正則化(すなわち、反応のない拡散)の極限で熱核を回復し、その結果、従来のSchr\"{o}dinger bridge {\black{as a special case}} の解を回復する。
我々は、新しいカーネルの性質を推論し、量子力学において、特定の解可能なモデルとの接続を説明する。
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