知识讲堂

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算法理论 第一讲

离散扩散语言模型

历史演进

连续扩散模型在图像生成领域大获成功,但自然语言是离散符号序列,高斯噪声无法直接作用于离散token——如何将扩散框架从连续空间推广到离散空间,同时突破自回归模型逐token串行的效率瓶颈,成为这一方向诞生的根本动因。

2015年
扩散生成模型的理论奠基

Sohl-Dickstein et al. 在 ICML 2015 发表 Deep Unsupervised Learning using Nonequilibrium Thermodynamics,首次将非平衡热力学中的扩散过程引入生成建模:定义逐步加噪的前向马尔可夫链,再学习逆向去噪过程以恢复数据。此框架完全建立在连续高斯空间之上,奠定了扩散模型的理论基石,但无法处理词表索引这样的离散数据。

2020年
DDPM 引爆连续扩散革命

Ho, Jain & Abbeel 的 Denoising Diffusion Probabilistic Models 在图像生成上超越 GAN,引发学界对扩散范式的广泛关注。然而其核心的重参数化技巧($\epsilon$-prediction)和高斯噪声假设天然适配连续像素值,令研究者意识到:要将扩散用于文本,需要一套全新的离散数学框架而非简单类比。

2021年
D3PM 开创离散扩散理论体系

Austin, Johnson, Ho et al.(Google Brain)在 NeurIPS 2021 发表 Structured Denoising Diffusion Models in Discrete State Spaces(D3PM),这是离散扩散的里程碑。他们用离散马尔可夫转移矩阵替代高斯噪声,定义了 uniform、absorbing state、discretized Gaussian 三种离散前向过程,并推导了离散空间的变分下界(ELBO)。核心贡献在于证明离散扩散在理论上与连续扩散具有对称的数学结构——前向过程由转移矩阵 $Q_t$ 定义,反向过程通过贝叶斯后验精确计算。但此时离散扩散在文本生成质量上仍远逊于自回归模型。

2023-2024年
MDLM 与 SEDD 的理论突破

两条路线几乎同时取得关键进展。Sahoo, Arriola et al. 提出 MDLM(Masked Diffusion Language Models),严格证明

核心思想
工作机制
长远价值
前沿动向

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2026年05月31日算子融合编译原理Kernel FusionOperator Fusiontorch.compile
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2026年05月19日推理委托设计模式 (8 chars) ✓ Let me now write the full content for both topics. Actually, I realize I should double-check: is "Runtime Abstraction" or "Delegate Pattern" too close to any covered keyword? Looking at the list: Cluster Scheduling, Co-design, Collective Communication, Computational Expressiveness, CUTLASS... No, none of these overlap. OK, let me finalize and write everything out. Let me reconsider the engineering topic one more time. The title "推理委托设计模式" is good but maybe I should make it even more specific and interesting. What about focusing on the "graph partitioning" aspect - how ML runtimes decide which operations to delegate to which backend? This is a more specific and technically interesting angle. No, I think the broader "delegate pattern" is better because it covers the full picture and is more useful to the reader. Let me write it all out now. For the engineering topic, let me think about the history: - Early days: frameworks were monolithic (Caffe, early TensorFlow) - TensorRT (2017): NVIDIA's specialized inference engine, initially standalone - ONNX Runtime (2019): Microsoft introduced "Execution Providers" - the first major delegate-like abstraction - TFLite delegates (2018-2019): TensorFlow Lite introduced delegate API for GPU, NNAPI, etc. - ExecuTorch (2023-2024): PyTorch's answer to edge inference with a clean delegate API - 2025-2026: MLX delegate, Qualcomm AI Engine Direct delegate, etc. This is a rich history. Let me write it up. Actually, I want to make sure I have the dates right: - TensorRT was first released around 2016-2017 - ONNX was announced in 2017 - ONNX Runtime was open-sourced in 2018-2019 - TFLite was released in 2017, delegates came later - ExecuTorch was announced at PyTorch Conference 2023 OK, let me write everything now. I'll be thorough. One more thought: for the MATH section of the engineering topic, I could discuss the graph partitioning problem formally, or I could discuss the cost model for deciding whether to delegate. Let me think... The graph partitioning for delegation can be formalized as: - Given a computation graph $G = (V, E)$ where $V$ is the set of operations and $E$ is data dependencies - And a set of delegates $D = \{d_1, ..., d_m\}$ where each delegate supports a subset of operations $S_i \subseteq V$ - Find a partition $P = \{P_0, P_1, ..., P_m\}$ (where $P_0$ is the fallback/CPU partition) that minimizes total execution time - Subject to: each $
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