21 Feb

“闭门造车”之多模态模型方案浅谈

这篇文章分享一下笔者关于多模态模型架构的一些闭门造车的想法,或者说一些猜测。

最近Google的Gemini 1.5和OpenAI的Sora再次点燃了不少人对多模态的热情,只言片语的技术报告也引起了大家对其背后模型架构的热烈猜测。不过,本文并非是为了凑这个热闹才发出来的,事实上其中的一些思考由来已久,最近才勉强捋顺了一下,遂想写出来跟大家交流一波,刚好碰上了两者的发布。

事先声明,“闭门造车”一词并非自谦,笔者的大模型实践本就“乏善可陈”,而多模态实践更是几乎“一片空白”,本文确实只是根据以往文本生成和图像生成的一些经验所做的“主观臆测”。

问题背景

首先简化一下问题,本文所讨论的多模态,主要指图文混合的双模态,即输入和输出都可以是图文。可能有不少读者的第一感觉是:多模态模型难道不也是烧钱堆显卡,Transformer“一把梭”,最终“大力出奇迹”吗?

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31 Jan

幂等生成网络IGN:试图将判别和生成合二为一的GAN

前段时间,一个名为“幂等生成网络(Idempotent Generative Network,IGN)”的生成模型引起了一定的关注。它自称是一种独立于已有的VAE、GAN、flow、Diffusion之外的新型生成模型,并且具有单步采样的特点。也许是大家苦于当前主流的扩散模型的多步采样生成过程久矣,因此任何声称可以实现单步采样的“风吹草动”都很容易吸引人们的关注。此外,IGN名称中的“幂等”一词也增加了它的神秘感,进一步扩大了人们的期待,也成功引起了笔者的兴趣,只不过之前一直有别的事情要忙,所以没来得及认真阅读模型细节。

最近闲了一点,想起来还有个IGN没读,于是重新把论文翻了出来,但阅读之后却颇感困惑:这哪里是个新模型,不就是个GAN的变种吗?跟常规GAN不同的是,它将生成器和判别器合二为一了。那这个“合二为一”是不是有什么特别的好处,比如训练更稳定?个人又感觉没有。下面将分享笔者从GAN角度理解IGN的过程和疑问。

生成对抗

关于GAN(Generative Adversarial Network,生成对抗网络),笔者前几年系统地学习过一段时间(查看GAN标签可以查看到相关文章),但近几年没有持续地关注了,因此这里先对GAN做个简单的回顾,也方便后续章节中我们对比GAN与IGN之间的异同。

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7 Dec

在生成扩散模型的发展史上,DDIM和同期Song Yang的扩散SDE都称得上是里程碑式的工作,因为它们建立起了扩散模型与随机微分方程(SDE)、常微分方程(ODE)这两个数学领域的紧密联系,从而允许我们可以利用SDE、ODE已有的各种数学工具来对分析、求解和拓展扩散模型,比如后续大量的加速采样工作都以此为基础,可以说这打开了生成扩散模型的一个全新视角。

本文我们聚焦于ODE。在本系列的(六)(十二)(十四)(十五)(十七)等博客中,我们已经推导过ODE与扩散模型的联系,本文则对扩散ODE的采样加速做简单介绍,并重点介绍一种巧妙地利用“中值定理”思想的新颖采样加速方案“AMED”。

欧拉方法

正如前面所说,我们已经有多篇文章推导过扩散模型与ODE的联系,所以这里不重复介绍,而是直接将扩散ODE的采样定义为如下ODE的求解:
\begin{equation}\frac{d\boldsymbol{x}_t}{dt} = \boldsymbol{\epsilon}_{\boldsymbol{\theta}}(\boldsymbol{x}_t, t)\label{eq:dm-ode}\end{equation}

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31 Oct

简单得令人尴尬的FSQ:“四舍五入”超越了VQ-VAE

正如“XXX is all you need”一样,有不少论文都以“简单得令人尴尬”命名(An Embarrassingly Simple XXX),但在笔者看来,这些论文大多数都是噱头多于实力。不过,笔者最近阅读到的一篇论文,真的让人不由得发出“简单得令人尴尬”的感叹~

论文的标题是《Finite Scalar Quantization: VQ-VAE Made Simple》,顾名思义,这是一篇旨在用FSQ(Finite Scalar Quantization)简化VQ-VAE的工作。随着生成模型、多模态LLM的逐渐流行,VQ-VAE及其后续工作也作为“图像的Tokenizer”而“水涨船高”。然而,VQ-VAE的训练本身也存在一些问题,而FSQ这篇论文则声称通过更简单的“四舍五入”就可以达到同样的目的,并且有着效果更好、收敛更快、训练更稳的优点。

FSQ真有这么神奇?接下来我们一起学习一下。

VQ

首先,我们来了解一下“VQ”。VQ全称是“Vector Quantize”,可以翻译为“向量量子化”或者“向量量化”,是指将无限、连续的编码向量映射为有限、离散的整数数字的一种技术。如果我们将VQ应用在自编码器的中间层,那么可以在压缩输入大小的同时,让编码结果成为一个离散的整数序列。

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14 Jul

当生成模型肆虐:互联网将有“疯牛病”之忧?

众所周知,不管是文本还是视觉领域,各种生成模型正在以无法阻挡的势头“肆虐”互联网。虽然大家都明白,实现真正的通用人工智能(AGI)还有很长的路要走,但这并不妨碍人们越来越频繁地利用生成模型来创作和分享内容。君不见,很多网络文章已经配上了Stable Diffusion模型生成的插图;君不见,很多新闻风格已经越来越显现出ChatGPT的影子。看似无害的这种趋势,正悄然引发了一个问题:我们是否应该对互联网上充斥的生成模型数据保持警惕?

近期发表的论文《Self-Consuming Generative Models Go MAD》揭示了一种令人担忧的可能性,那就是生成模型正在互联网上的无节制扩张,可能会导致一场数字版的“疯牛病”疫情。本文一起学习这篇论文,探讨其可能带来的影响。

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28 Mar

Google新作试图“复活”RNN:RNN能否再次辉煌?

当前,像ChatGPT之类的LLM可谓是“风靡全球”。有读者留意到,几乎所有LLM都还是用最初的Multi-Head Scaled-Dot Attention,近年来大量的Efficient工作如线性AttentionFLASH等均未被采用。是它们版本效果太差,还是根本没有必要考虑效率?其实答案笔者在《线性Transformer应该不是你要等的那个模型》已经分析过了,只有序列长度明显超过hidden size时,标准Attention才呈现出二次复杂度,在此之前它还是接近线性的,它的速度比很多Efficient改进都快,而像GPT3用到了上万的hidden size,这意味着只要你的LLM不是面向数万长度的文本生成,那么用Efficient改进是没有必要的,很多时候速度没提上去,效果还降低了。

那么,真有数万甚至数十万长度的序列处理需求时,我们又该用什么模型呢?近日,Google的一篇论文《Resurrecting Recurrent Neural Networks for Long Sequences》重新优化了RNN模型,特别指出了RNN在处理超长序列场景下的优势。那么,RNN能否再次辉煌?

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28 Feb

在前面的介绍中,我们多次提及“得分匹配”和“条件得分匹配”,它们是扩散模型、能量模型等经常出现的概念,特别是很多文章直接说扩散模型的训练目标是“得分匹配”,但事实上当前主流的扩散模型如DDPM的训练目标是“条件得分匹配”才对。

那么“得分匹配”与“条件得分匹配”具体是什么关系呢?它们两者是否等价呢?本文详细讨论这个问题。

得分匹配

首先,得分匹配(Score Matching)是指训练目标:
\begin{equation}\mathbb{E}_{\boldsymbol{x}_t\sim p_t(\boldsymbol{x}_t)}\left[\left\Vert\nabla_{\boldsymbol{x}_t}\log p_t(\boldsymbol{x}_t) - \boldsymbol{s}_{\boldsymbol{\theta}}(\boldsymbol{x}_t,t)\right\Vert^2\right]\label{eq:sm}\end{equation}
其中$\boldsymbol{\theta}$是训练参数。很明显,得分匹配是想学习一个模型$\boldsymbol{s}_{\boldsymbol{\theta}}(\boldsymbol{x}_t,t)$来逼近$\nabla_{\boldsymbol{x}_t}\log p_t(\boldsymbol{x}_t)$,这里的$\nabla_{\boldsymbol{x}_t}\log p_t(\boldsymbol{x}_t)$我们就称为“得分”。

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23 Feb

历史总是惊人地相似。当初笔者在写《生成扩散模型漫谈(十四):构建ODE的一般步骤(上)》(当时还没有“上”这个后缀)时,以为自己已经搞清楚了构建ODE式扩散的一般步骤,结果读者 @gaohuazuo 就给出了一个新的直观有效的方案,这直接导致了后续《生成扩散模型漫谈(十四):构建ODE的一般步骤(中)》(当时后缀是“下”)。而当笔者以为事情已经终结时,却发现ICLR2023的论文《Flow Straight and Fast: Learning to Generate and Transfer Data with Rectified Flow》又给出了一个构建ODE式扩散模型的新方案,其简洁、直观的程度简直前所未有,令人拍案叫绝。所以笔者只好默默将前一篇的后缀改为“中”,然后写了这个“下”篇来分享这一新的结果。

直观结果

我们知道,扩散模型是一个$\boldsymbol{x}_T\to \boldsymbol{x}_0$的演化过程,而ODE式扩散模型则指定演化过程按照如下ODE进行:
\begin{equation}\frac{d\boldsymbol{x}_t}{dt}=\boldsymbol{f}_t(\boldsymbol{x}_t)\label{eq:ode}\end{equation}
而所谓构建ODE式扩散模型,就是要设计一个函数$\boldsymbol{f}_t(\boldsymbol{x}_t)$,使其对应的演化轨迹构成给定分布$p_T(\boldsymbol{x}_T)$、$p_0(\boldsymbol{x}_0)$之间的一个变换。说白了,我们希望从$p_T(\boldsymbol{x}_T)$中随机采样一个$\boldsymbol{x}_T$,然后按照上述ODE向后演化得到的$\boldsymbol{x}_0$是$\sim p_0(\boldsymbol{x}_0)$的。

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