科学空间|Scientific Spaces

在写生成扩散模型的第一篇文章时，就有读者在评论区推荐了宋飏博士的论文《Score-Based Generative Modeling through Stochastic Differential Equations》，可以说该论文构建了一个相当一般化的生成扩散模型理论框架，将DDPM、SDE、ODE等诸多结果联系了起来。诚然，这是一篇好论文，但并不是一篇适合初学者的论文，里边直接用到了随机微分方程（SDE）、Fokker-Planck方程、得分匹配等大量结果，上手难度还是颇大的。

不过，在经过了前四篇文章的积累后，现在我们可以尝试去学习一下这篇论文了。在接下来的文章中，笔者将尝试从尽可能少的理论基础出发，尽量复现原论文中的推导结果。

随机微分

在DDPM中，扩散过程被划分为了固定的$T$步，还是用《生成扩散模型漫谈（一）：DDPM = 拆楼 + 建楼》的类比来说，就是“拆楼”和“建楼”都被事先划分为了$T$步，这个划分有着相当大的人为性。事实上，真实的“拆”、“建”过程应该是没有刻意划分的步骤的，我们可以将它们理解为一个在时间上连续的变换过程，可以用随机微分方程（Stochastic Differential Equation，SDE）来描述。

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上一篇文章《生成扩散模型漫谈（五）：一般框架之SDE篇》中，我们对宋飏博士的论文《Score-Based Generative Modeling through Stochastic Differential Equations》做了基本的介绍和推导。然而，顾名思义，上一篇文章主要涉及的是原论文中SDE相关的部分，而遗留了被称为“概率流ODE（Probability flow ODE）”的部分内容，所以本文对此做个补充分享。

事实上，遗留的这部分内容在原论文的正文中只占了一小节的篇幅，但我们需要新开一篇文章来介绍它，因为笔者想了很久后发现，该结果的推导还是没办法绕开Fokker-Planck方程，所以我们需要一定的篇幅来介绍Fokker-Planck方程，然后才能请主角ODE登场。

再次反思

我们来大致总结一下上一篇文章的内容：首先，我们通过SDE来定义了一个前向过程（“拆楼”）：
\begin{equation}d\boldsymbol{x} = \boldsymbol{f}_t(\boldsymbol{x}) dt + g_t d\boldsymbol{w}\label{eq:sde-forward}\end{equation}

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在《生成扩散模型漫谈（五）：一般框架之SDE篇》中，我们从SDE的角度理解了生成扩散模型，然后在《生成扩散模型漫谈（六）：一般框架之ODE篇》中，我们知道SDE对应的扩散模型中，实际上隐含了一个ODE模型。无独有偶，在《生成扩散模型漫谈（四）：DDIM = 高观点DDPM》中我们也知道原本随机采样的DDPM模型中，也隐含了一个确定性的采样过程DDIM，它的连续极限也是一个ODE。

细想上述过程，可以发现不管是“DDPM→DDIM”还是“SDE→ODE”，都是从随机采样模型过渡到确定性模型，而如果我们一开始的目标就是ODE，那么该过程未免显得有点“迂回”了。在本文中，笔者尝试给出ODE扩散模型的直接推导，并揭示了它与雅可比行列式、热传导方程等内容的联系。

微分方程

像GAN这样的生成模型，它本质上是希望找到一个确定性变换，能将从简单分布（如标准正态分布）采样出来的随机变量，变换为特定数据分布的样本。flow模型也是生成模型之一，它的思路是反过来，先找到一个能将数据分布变换简单分布的可逆变换，再求解相应的逆变换来得到一个生成模型。

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科学空间Logo

简单为blog设计了个Logo，虽说是设计，其实也就是简单地把量子力学中路径积分的被积函数$e^{\frac{i}{\hbar}S}$拿过来了。

Logo的主体是一个“S”，含义有那么几个。第一，$S$是科学空间域名的开头，也是英文名称Scientific Spaces的开头；第二，$S$是物理中的作用量的习惯简写，而作用量是我非常喜欢的物理表述形式；同时也就是路径积分的相位函数了。特别地，S还是我姓氏“苏”的首字母。

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“维基百科”翻译又开始了，这次我们来关注下北美洲的一种珍贵动物——草原狐。
这个条目在中文的维基上没有出现过，但英文上有，现在我把它翻译过来了。由于只有两年的初中生物学习经验，所以一定有很多翻译不当的地方，请大家多提意见！谢谢

图片说明：草原狐，来自“维击百科”

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臭氧对于我们来说是极为重要的，可以说，没有臭氧，我们都会死于紫外线的强烈照射之下！这里翻译了一些关于臭氧的信息，来源于http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone，中文维基为http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E8%87%AD%E6%B0%A7&variant=zh-cn

臭氧，英文名为Ozone或trioxygen，化学式$O_3$，每个臭氧分子含有3个氧原子，属于三原子分子。与氧气是同素异形体（组成元素相同，但是结构不同，所表现出来的性质也不同），但比氧气更不稳定。在地表上的臭氧是一种空气污染物，对人和动物的呼吸道系统会产生有害影响。而大气层上部的臭氧层则能够吸收大量的紫外线，使地球的生物不受过量紫外线的侵害。

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翻译语录：
这是一篇关于气候变暖对变温动物的影响的文章。原文很长，来自“科学美国人”网站，本文有所删减。
在人类不断报道气候变化对人类所造成的影响的时候，自然界的其他生物也在受着气候的影响。也许，自然界的其他生物才是最大的受害者。无论如何，为了我们，为了自然，为了地球，为了后代，我们都应该自觉地去减少温室效应。只要人人都节约一点点，世界就会多一片绿色、一片蓝天！

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翻译语录：总的来说，这篇文章的翻译还是比较顺利，不懂的词查一下软件就OK，所以这次要说一下翻译以外的问题：众所周知，二氧化碳会造成温室效应，而二氧化硫能够抑制温室效应。不过糟糕的是，几乎所有大气环境治理手段都将把其它污染性气体转变成二氧化碳为目标，包括处理二氧化硫。这就造成了约治理环境，温室效应越强的问题。这时我们的环境学家也应考虑下两者的均衡问题了。

图片说明：俄罗斯Kamtchatka火山爆发

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