Interpretable and Efficient Diffusion Model for Complex Data Reconstruction

Authors

DOI:

https://doi.org/10.26495/sjg0b411

Keywords:

interpretability in neural networks, functional approximation, data reconstruction, diffusion models, adaptive B-splines

Abstract

This work aimsto present an experimental-computational approach designed to evaluate the performance of the Kolmogorov-Arnold Network Splines (KANS) architecture, capable of reconstructing complex data while preserving model interpretability. This networkis based on the Kolmogorov–Arnold representation theorem, which allows the decomposition of multivariate functions into compositions of univariate functions modeled through adaptive splines. A KAN was implemented using Python/PyTorch, and its performance was evaluated in comparison to multilayer perceptrons (MLPs) in tasks involving noise removal and reconstruction of the synthetic Swiss Roll dataset. The resultsshow that KANS outperform MLPs in terms of accuracy , computational efficiency , and the number of required parameters. In addition, KANS demonstrate greater generalization capabilities and superior explainability by enabling the identification of critical data points through the learned splines. It is concludedthat the KANS architecture offers anefficient and interpretable alternative in contexts where data is limited and decision-making transparency is essential, such as in clinical or engineering applications. Finally, future research directions are proposed, including integration with attention mechanisms and validation in real-world high-dimensional environments.

Author Biography

  • Manuel G. Forero, Universidad de Ibagué,Ibagué Tolima,Colombia

    Ingeniero Electrónico por la Universidad Javeriana de Bogotá, Colombia, Magíster en Ingeniería Eléctrica, área de Biomedicina y Control, por la Universidad de Los Andes de Bogotá, Magíster en Imagenología Médica y Doctor en Ingeniería Biomédica por la Université de Technologie de Compiègne, Francia. Ha sido profesor visitante en la Universidad de Salamanca, España, e investigador postdoctoral en procesamiento de imágenes microscópicas en el Instituto Daza de Valdés del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Madrid, España. De 1997 a 2002 fue profesor de la Universidad Nacional de Colombia y director fundador del Grupo de Investigación Ohwaha, y de 1998 a 1999 profesor de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Investigador de las Universidades de Birmingham, Reino Unido, entre 2004 y 2010 y de Cardiff, Reino Unido, entre 2010 y 2014. De 2014 a 2022 ocupó el cargo de decano de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Ibagué, director del semillero en procesamiento de imágenes y reconocimiento de patrones Lún y miembro del grupo de investigación D+Tec de la mencionada Universidad. Actualmente es profesor titular en procesamiento de imágenes y aprendizaje automático en la Universidad de Ibagué y desde 2022 es profesor en las mismas áreas en la Universidad Señor de Sipán y coordinador del capítulo en reconocimiento de patrones (Presidente de la Asociación Colombiana de Reconocimiento de Patrones ACORP) de la Sociedad Colombiana de Computación y representante por Colombia ante la Asociación Internacional de Reconocimiento de Patrones IAPR. Sus actuales intereses de investigación incluyen procesamiento de imágenes y aprendizaje automático, inteligencia artificial, análisis de imágenes biomédicas y microscopía.

Published

2025-12-01

How to Cite

Interpretable and Efficient Diffusion Model for Complex Data Reconstruction. (2025). Ingeniería: Ciencia, tecnología E innovación, 12(1), e3049. https://doi.org/10.26495/sjg0b411