Markov Process
Markov Process(马尔可夫过程)是一种随机过程,其核心特性是无后效性(马尔可夫性):未来状态仅依赖于当前状态,与过去状态无关。
数学定义
\[P(X_{t+1} \mid X_t, X_{t-1}, \dots, X_0) = P(X_{t+1} \mid X_t)\]在扩散模型中的应用
扩散模型的前向加噪过程是一个典型的马尔可夫过程:
\[q(x_t \mid x_{t-1}, x_{t-2}, \dots, x_0) = q(x_t \mid x_{t-1})\]每一步加噪只依赖于上一步的结果,与更早的状态无关。这一性质带来了两个关键好处:
- 计算高效:可以”跳跃”计算任意时间步的状态(无需逐 step 迭代)
- 推导简洁:联合分布可以分解为条件分布的连乘
跳跃式加噪的数学原理
利用马尔可夫性质,我们可以直接从 $x_0$ 计算 $x_t$:
\[x_t = \sqrt{\bar{\alpha}_t} x_0 + \sqrt{1-\bar{\alpha}_t} \epsilon\]其中 $\bar{\alpha}t = \prod{i=1}^t \alpha_i$。