Generative modeling seeks to uncover the underlying factors that give rise to observed data that can often be modeled as the natural symmetries that manifest themselves through invariances and equivariances to certain transformation laws. However, current approaches to representing these symmetries are couched in the formalism of continuous normalizing flows that require the construction of equivariant vector fields -- inhibiting their simple application to conventional higher dimensional generative modelling domains like natural images. In this paper, we focus on building equivariant normalizing flows using discrete layers. We first theoretically prove the existence of an equivariant map for compact groups whose actions are on compact spaces. We further introduce three new equivariant flows: $G$-Residual Flows, $G$-Coupling Flows, and $G$-Inverse Autoregressive Flows that elevate classical Residual, Coupling, and Inverse Autoregressive Flows with equivariant maps to a prescribed group $G$. Our construction of $G$-Residual Flows are also universal, in the sense that we prove an $G$-equivariant diffeomorphism can be exactly mapped by a $G$-residual flow. Finally, we complement our theoretical insights with demonstrative experiments -- for the first time -- on image datasets like CIFAR-10 and show $G$-Equivariant Finite Normalizing flows lead to increased data efficiency, faster convergence, and improved likelihood estimates.


翻译:生成模型试图找出导致观测到的数据的基本因素,这些数据往往可以作为自然对称模型,通过某些转型法的不一致性和不一致性表现出自然的对称性。然而,目前代表这些对称性的方法体现于持续正常流动的正规主义中,这些流动需要构建等离异矢量字段 -- -- 禁止将其简单应用到传统高维基因建模领域,如自然图像。在本文中,我们侧重于利用离散层建立等异性正常流。我们首先从理论上证明存在一个在紧凑空间采取行动的紧凑集团的对等性图。我们进一步引入三种新的对等性流动:$G$-反向流动,$G$-联通性流动,以及$-反向反向自动的自动回流流,提升传统残余、联动和反向自动性流动,以等异性图形式向规定的集团 $G$。我们的“美元-反向回流-回溯性流动”也是通用的,我们最终用正变的正变的“基-数字”数据显示我们最终的“G-数字-G”的对正值。

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