論文の概要: Maximum Entropy Inverse Reinforcement Learning of Diffusion Models with Energy-Based Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.00626v2
• Date: Thu, 31 Oct 2024 11:39:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-01 16:58:47.252771
• Title: Maximum Entropy Inverse Reinforcement Learning of Diffusion Models with Energy-Based Models
• Title（参考訳）: エネルギーモデルを用いた拡散モデルの最大エントロピー逆強化学習
• Authors: Sangwoong Yoon, Himchan Hwang, Dohyun Kwon, Yung-Kyun Noh, Frank C. Park,
• Abstract要約: 本稿では,拡散生成モデルのサンプル品質を向上させるために,最大強化学習(IRL)手法を提案する。 トレーニングデータから推定したログ密度を用いて拡散モデルを訓練(または微調整)する。 実験により,DxMIを用いて微調整した拡散モデルでは,4段階から10段階の精度で高品質な試料を生成できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.327318533784961
• License:
• Abstract: We present a maximum entropy inverse reinforcement learning (IRL) approach for improving the sample quality of diffusion generative models, especially when the number of generation time steps is small. Similar to how IRL trains a policy based on the reward function learned from expert demonstrations, we train (or fine-tune) a diffusion model using the log probability density estimated from training data. Since we employ an energy-based model (EBM) to represent the log density, our approach boils down to the joint training of a diffusion model and an EBM. Our IRL formulation, named Diffusion by Maximum Entropy IRL (DxMI), is a minimax problem that reaches equilibrium when both models converge to the data distribution. The entropy maximization plays a key role in DxMI, facilitating the exploration of the diffusion model and ensuring the convergence of the EBM. We also propose Diffusion by Dynamic Programming (DxDP), a novel reinforcement learning algorithm for diffusion models, as a subroutine in DxMI. DxDP makes the diffusion model update in DxMI efficient by transforming the original problem into an optimal control formulation where value functions replace back-propagation in time. Our empirical studies show that diffusion models fine-tuned using DxMI can generate high-quality samples in as few as 4 and 10 steps. Additionally, DxMI enables the training of an EBM without MCMC, stabilizing EBM training dynamics and enhancing anomaly detection performance.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,拡散生成モデルのサンプル品質を改善するために,最大エントロピー逆強化学習(IRL)手法を提案する。 IRLは、専門家によるデモンストレーションから学んだ報酬関数に基づいてポリシーを訓練するのと同じように、トレーニングデータから推定されるログ確率密度を用いて拡散モデルを訓練(または微調整)する。 ログ密度を表すためにエネルギーベースモデル(EBM)を用いるので,この手法は拡散モデルとESMの連成訓練に当てはまる。 最大エントロピーIRL(DxMI)によりDiffusionと命名された我々のIRL定式化は、両モデルがデータ分布に収束するときに平衡に達するミニマックス問題である。 エントロピーの最大化はDxMIにおいて重要な役割を担い、拡散モデルの探索を促進し、ESMの収束を保証する。 また,拡散モデルのための新しい強化学習アルゴリズムDxDPをDxMIのサブルーチンとして提案する。 DxDPは、DxMIにおける拡散モデルの更新を、元の問題を、値関数が時間内にバックプロパゲーションを置き換える最適制御公式に変換することによって効率的にする。 実験により,DxMIを用いて微調整した拡散モデルでは,4段階から10段階の精度で高品質な試料を生成できることがわかった。 さらに、DxMIはMCMCを使わずにEMMのトレーニングを可能にし、EMMのトレーニングダイナミクスを安定化し、異常検出性能を向上させる。

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