
去噪扩散概率模型(Denoising Diffusion Probabilistic Models, DDPMs)能够生成高质量的样本,例如图像和音频。然而,DDPMs 通常需要数百至数千次迭代才能生成最终样本,计算开销较大。此前多项研究通过调整方差调度(如改进的去噪扩散概率模型,Improved DDPMs)或去噪方程(如去噪扩散隐式模型,Denoising Diffusion Implicit Models, DDIMs)实现了对 DDPMs 的加速。然而,这些加速方法在提升速度的同时往往难以保持生成样本的质量,尤其在高速加速条件下甚至会引入新的噪声,严重限制了其实际应用价值。为在保持样本质量的前提下加速推理过程,本文提出一种全新的视角:将 DDPMs 视为在流形上求解微分方程的过程。基于这一理论框架,我们提出了用于扩散模型的伪数值方法(Pseudo Numerical Methods for Diffusion Models, PNDMs)。具体而言,我们系统研究了如何在流形上求解微分方程,并揭示了 DDIMs 实际上是伪数值方法的一个特例。在此基础上,我们将若干经典数值方法转化为相应的伪数值方法,实验表明,伪线性多步法(Pseudo Linear Multi-step Method)在大多数场景下表现最优。实验结果表明,仅使用预训练的 Cifar10、CelebA 和 LSUN 模型,PNDMs 仅需 50 步即可生成质量显著优于 1000 步 DDIMs 的合成图像(实现约 20 倍加速),且在 FID 指标上较 250 步的 DDIMs 提升约 0.4,同时展现出对不同方差调度的良好泛化能力。相关代码已开源,地址为:https://github.com/luping-liu/PNDM。