前向扩散过程(Forward Process)

简介: 前向扩散过程(Forward Process)

前向扩散过程(Forward Process)在不同的上下文中具有不同的含义,但在这里主要指的是深度学习中的扩散模型(Diffusion Models)概念,特别是与生成模型相关时。

在扩散模型(如DDPM,即Denoising Diffusion Probabilistic Models)中,前向扩散过程是一种逐步将随机噪声添加到输入数据(例如,图像、音频或文本)的过程。这个过程模拟了数据点随时间逐渐变为噪声的状态序列,通常是对数据添加高斯噪声,使得经过多步迭代后,原始数据几乎被完全破坏,最终得到的是一系列加了噪声的数据点,可以看作是一个概率分布越来越接近均匀噪声分布的过程。

具体来说,在DDPM中,前向过程可形式化为以下步骤:

  1. 给定一个真实的、无噪声的数据样本x₀。
  2. 按照预定的步数T,从0到T,每一时刻t,给当前状态xt添加一定程度的高斯噪声,以逼近某一预先定义的概率分布qt(xt)。
  3. 这个过程可以用马尔科夫链来描述,并且随着t的增加,数据的真实信息逐渐减少,噪声逐渐增多,直至在t=T时,数据几乎不可识别,只剩下纯随机噪声。

前向扩散过程是扩散模型训练的基础,模型学习如何逆向这个过程,即在已知噪声分布下,通过反向过程(Reverse Process)逐步还原出原始数据,从而实现数据生成的目的。

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