Geometric data and purpose-built generative models on them have become ubiquitous in high-impact deep learning application domains, ranging from protein backbone generation and computational chemistry to geospatial data. Current geometric generative models remain computationally expensive at inference -- requiring many steps of complex numerical simulation -- as they are derived from dynamical measure transport frameworks such as diffusion and flow-matching on Riemannian manifolds. In this paper, we propose Generalised Flow Maps (GFM), a new class of few-step generative models that generalises the Flow Map framework in Euclidean spaces to arbitrary Riemannian manifolds. We instantiate GFMs with three self-distillation-based training methods: Generalised Lagrangian Flow Maps, Generalised Eulerian Flow Maps, and Generalised Progressive Flow Maps. We theoretically show that GFMs, under specific design decisions, unify and elevate existing Euclidean few-step generative models, such as consistency models, shortcut models, and meanflows, to the Riemannian setting. We benchmark GFMs against other geometric generative models on a suite of geometric datasets, including geospatial data, RNA torsion angles, and hyperbolic manifolds, and achieve state-of-the-art sample quality for single- and few-step evaluations, and superior or competitive log-likelihoods using the implicit probability flow.


翻译:几何数据及其专用生成模型已广泛存在于高影响力的深度学习应用领域,涵盖蛋白质骨架生成、计算化学乃至地理空间数据。当前基于黎曼流形上扩散与流匹配等动态测度传输框架衍生的几何生成模型,在推理时仍面临高昂计算成本——需进行多步复杂的数值模拟。本文提出广义流映射(GFM),这是一种新型少步生成模型类别,将欧氏空间中的流映射框架推广至任意黎曼流形。我们通过三种基于自蒸馏的训练方法实例化GFM:广义拉格朗日流映射、广义欧拉流映射与广义渐进流映射。理论证明表明,在特定设计决策下,GFM能够将现有欧氏少步生成模型(如一致性模型、捷径模型与均值流)统一并提升至黎曼流形场景。我们在包含地理空间数据、RNA扭转角与双曲流形在内的几何数据集基准测试中,将GFM与其他几何生成模型进行对比,结果表明:在单步与少步评估中GFM取得了最优样本质量,并利用隐式概率流获得了优越或具有竞争力的对数似然。

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