This paper studies the fundamental problem of learning energy-based model (EBM) in the latent space of the generator model. Learning such prior model typically requires running costly Markov Chain Monte Carlo (MCMC). Instead, we propose to use noise contrastive estimation (NCE) to discriminatively learn the EBM through density ratio estimation between the latent prior density and latent posterior density. However, the NCE typically fails to accurately estimate such density ratio given large gap between two densities. To effectively tackle this issue and learn more expressive prior models, we develop the adaptive multi-stage density ratio estimation which breaks the estimation into multiple stages and learn different stages of density ratio sequentially and adaptively. The latent prior model can be gradually learned using ratio estimated in previous stage so that the final latent space EBM prior can be naturally formed by product of ratios in different stages. The proposed method enables informative and much sharper prior than existing baselines, and can be trained efficiently. Our experiments demonstrate strong performances in image generation and reconstruction as well as anomaly detection.


翻译:本文研究了在发电机模型潜在空间学习基于能源模型(EBM)的根本问题。学习这种先前模型通常需要运行昂贵的马克夫链蒙特-蒙特-卡洛(MCMC ) 。相反,我们提议使用噪音对比估计(NCE) 来通过潜在前密度和潜在后层密度之间的密度比估计来区别学习EBM。然而,鉴于两个密度之间的巨大差距,NCE通常无法准确估计这种密度比率。为了有效解决这一问题并学习更清晰的先前模型,我们开发了适应性多阶段密度比率估计,将估计分成多个阶段,并按顺序和适应性学习不同密度比率阶段。潜伏前模型可以使用前一个阶段的估计比率逐步学习,以便最终潜伏的EBM 能够由不同阶段的比率产物自然形成。拟议的方法使得信息化和比现有基线更清晰得多,并且能够进行有效的培训。我们的实验表明在图像生成和重建以及异常现象探测方面的出色表现。

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