内容摘要：习气了 Stable Diffusion，如今终于又迎来一个俄罗斯套娃式Matryoshka）Diffusion 模子，仍是苹果做的。在天生式 AI 时期，散漫模子已经成为图像、视频、3D、音频以及文

习气了 Stable Diffusion，苹果如今终于又迎来一个俄罗斯套娃式（Matryoshka）Diffusion 模子，文生仍是图大套娃苹果做的。

在天生式 AI 时期 ，模亮漫反散漫模子已经成为图像、相俄视频  、式散说率3D、对于音频以及文本天生等天生式 AI 运用的苹果盛行工具。可是文生将散漫模子拓展到高分说带规模依然面临重大挑战
，这是图大套娃由于模子必需在每一个步骤重新编码所有的高分说率输入 。处置这些挑战需要运用带有留意力块的模亮漫反深层架构 ，这使患上优化更难题，相俄破费的式散说率算力以及内存也更多。

奈何样办呢？最近的对于一些使命专一于钻研用于高分说率图像的高效收集架构。可是苹果现有措施都不揭示出逾越 512×512 分说率的下场，而且天生品质落伍于主流的级联或者 latent 措施 。

咱们以 OpenAI DALL-E 二 
、google IMAGEN 以及英伟达 eDiffI 为例，它们经由学习一个低分说率模子以及多个超分说率散漫模子来节约算力，其中每一个组件都径自磨炼。另一方面 ，latent 散漫模子（LDM）仅学习低分说率散漫模子 ，并依赖径自磨炼的高分说率自编码器
。对于这两种妄想 ，多阶段式 pipeline 使磨炼与推理重大化，从而每一每一需要精心调解或者妨碍超参 。

本文中  ，钻研者提出了俄罗斯套娃式散漫模子（Matryoshka Diffusion Models，MDM）它是用于端到端高分说率图像天生的全新散漫模子 。代码很快将释出。

论文地址：https://arxiv.org/pdf/2310.15111.pdf

该钻研提出的主要意见是将低分说率散漫历程作为高分说率天生的一部份，经由运用嵌套 UNet 架构在多个分说率上实施散漫散漫历程。

该钻研发现  ：MDM 与嵌套 UNet 架构一起实现为了 1）多分说率损失：大猛后退了高分说率输入去噪的收敛速率；2）高效的渐进式磨炼妄想 ，从磨炼低分说率散漫模子开始，凭证妄想逐渐削减高分说率输入以及输入。试验服从表明，多分说率损失与渐进式磨炼相散漫可能让磨炼老本以及模子品质取患上更好的失调。

该钻研在类条件图像天生以及文本条件图像以及视频天生方面评估了 MDM 。MDM 让磨炼高分说率模子无需运用级联或者潜在散漫（latent diffusion） 。消融钻研表明 ，多分说率损失以及渐进磨炼都极大地后退了磨炼功能以及品质
。

咱们来鉴赏如下 MDM 天生的图片以及视频。

措施概览

钻研者介绍称，MDM 散漫模子在高分说率中妨碍端到端磨炼，同时运用层级妄想的数据组成 。MDM 首先在散长空间中泛化了尺度散漫模子 ，而后提出了专用的嵌套架谈判磨炼流程。

首先来看若何在扩展空间对于尺度散漫模子妨碍泛化。

与级联或者 latent 措施的差距之处在于，MDM 经由在一个扩展空间中引入多分说率散漫历程 ，学患了具备层级妄想的单个散漫历程。详细如下图 2 所示 。

详细来说 ，给定一个数据点 x ∈ R^N，钻研者界说了与光阴相关的隐变量 z_t =  z_t^1 , . . . , z_t^R  ∈ R^N_1+...NR 。

钻研者展现，在扩展空间中妨碍散漫建模有如下两点短处 。其一，咱们在推理时期个别体贴全分说率输入 z_t^R
，那末所有其余中中分说率被看做是格外的隐变量 z_t^r ，削减了建模扩散的庞漂亮。其二，多分说率依赖性为跨 z_t^r 同享权重以及合计提供了机缘
，从而以更高效的方式重新调配合计，并实现高效磨炼以及推理 。

接下来看嵌套架构（NestedUNet）若何使命。

与典型的散漫模子相似，钻研者运用 UNet 收集妄想来实现 MDM ，其中并背运用残差衔接以及合计块以保存细粒度的输入信息。这里的合计块搜罗多层卷积以及自留意力层 。NestedUNet 与尺度 UNet 的代码分说如下。

除了相较于其余层级措施的重大性，NestedUNet 应承以最高效的方式对于合计妨碍调配 。如下图 3 所示 ，钻研者早期探究发现 ，当以最低分说率调配大部份参数以及合计时 ，MDM 实现为了清晰更好的扩展性。

最后是学习。

钻研者运用老例去噪目的在多个分说率下磨炼 MDM，如下公式 (3) 所示。

这里用到了渐进式磨炼。钻研者凭证上述公式 (3) 直接对于 MDM 妨碍端到端磨炼，并揭示出了比原始基线措施更好的收敛性 。他们发现 ，运用相似于 GAN 论文中提出的重大渐进式磨炼措施 ，极大地减速了高分说率模子的磨炼。

这一磨炼措施从一起头就防止了高老本的高分说率磨炼 ，减速了部份收敛 。不光如斯 ，他们还并吞了混合分说率磨炼，该磨炼措施在单个 batch 中同时磨炼具备差距最终分说率的样本  。

试验及服从

MDM 是一种通用技术 ，适用于可能逐渐缩短输入维度的任何下场。MDM 与基线措施的比力如下图 4 所示。

表 1 给出了在 ImageNet（FID-50K）以及 COCO（FID-30K）上的比力服从。

下图 五
、六 、7 揭示了 MDM 在图像天生（图 5） 、文本到图像（图 6）以及文本到视频（图 7）方面的服从。尽管是在相对于较小的数据集上妨碍磨炼的 ，但 MDM 仍展现降天生高分说率图像以及视频的强盛零样本（zero-shot）能耐。

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