Neural Discrete Representation Learning(VQ-VAE)

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发表时间：2018（NIPS 2017）
文章要点：文章设计了一个新的基于VAE的自编码器Vector Quantised-Variational AutoEncoder (VQ-VAE)。区别在于之前的自编码器去学latent representation的时候都是去学一个连续的向量，这篇文章学了一个离散的表示。注意，离散并不意味着one-hot,只要是离散的数字就ok。
比如图中这个图像的例子，最后学到的z（latent feature spaces）就是一个32×32的矩阵，每个位置都是一个取值范围为1-K的数字。这个K表示的是embedding space的向量个数。z的每个数字就对应一个latent embedding vector \(e_i\)。然后要解码的时候，就用这个z去embedding space里面去找对应的\(e_i\)然后组装成紫色那个方块\(z_q (x)\)，然后解码出图像。这里embedding space里面的\(e_i\)是一个D维的向量，我个人感觉这个向量是个实值向量，不是one-hot的，文章的离散主要指的是一共只有K个embedding vectors,不管多少张图片，他的representation都是这K个vectors组合起来的，所以z是离散的。那么z的每个位置的数字是怎么得到的呢？就是从绿色的方块\(z_e (x)\)得到的。\(z_e (x)\)的每个向量去和embedding vector计算距离，取距离最近的embedding vector对应的index就行。然后这会导致一个小问题，中间这个地方的梯度是断了的，不能直接PB。文章中的方式也很暴力，就是后面BP到\(z_q (x)\)之后，直接将这个梯度信息对应到\(z_e (x)\)上去。最后还加了个正则项之类的东西，最后损失变成

总结：这篇文章的出发点就是很多时候我们并不需要连续的表征，离散的表征就已经足够了。比如人只要认识三千个汉字就能说话写文章，表达丰富的含义了。挺有道理的，但是文章讲的有点不清楚，不知道整个理解有没有到位。比如\(e_i\)是不是one-hot的？如果不是的话，那么要维护K个向量，要维护的模型参数就变多了，毕竟之前的VAE虽然是连续表征，但是也只用维护一个向量。这里相当于有一个离散的z，但是这个z的背后实际上是K个向量。
疑问：具体更新方式其实还没弄明白，另外loss为啥设计成这样也不清楚。