生成模型理論
重要性加權自編碼器(IWAE)
變分自編碼器最佳化的是一個單樣本下界,當近似後驗與真後驗差得多時它可能很鬆。重要性加權自編碼器只用一個簡單做法收緊這個界:在取對數之前先對數個潛在樣本取平均。直覺上,抽出許多猜測、再依各自解釋資料的好壞加權,能讓少數幸運的樣本拯救整個估計,於是模型不會因後驗不完美而被過度苛責。
形式上,目標是對多個潛在抽樣之重要性權重取平均後再取對數,其中每個權重是聯合密度與提議分布之比。這個多樣本界可證明至少與標準 ELBO 一樣緊,並隨樣本數增加而單調變緊,在極限下收斂到真正的對數似然。改進有代價:每步要更多樣本,而且隨著樣本數增加,傳給編碼器的逐樣本梯度訊號其實會變弱,若不修正會拖慢推論網路的學習。
IWAE 是個典範示範,說明 ELBO 只是一族合法似然界的其中一員,並為那些以額外計算換取更忠實似然估計的、更緊的蒙地卡羅目標打開了大門。
\mathcal{L}_K=\mathbb{E}\!\left[\log \frac{1}{K}\sum_{k=1}^{K}\frac{p(x,z_k)}{q(z_k\mid x)}\right]\ \ge\ \mathcal{L}_1
K 樣本界比 ELBO 單調更緊,並隨 K 增大趨近真正的對數似然。
更多重要性樣本會收緊界,卻削弱編碼器梯度的訊噪比;雙重重參數化估計子正是為了消除這個副作用而發明的。
又称
另见