生成对抗网络 GAN

课程地址：https://www.cloudskillsboost.google/course_templates/541视频学习：https://youtu.be/J0AuVBxzui0这是Google的一个AI入门课程，介绍扩散模型，这是一类在图像生成领域最近显示出潜力的机器学习模型。扩散模型的灵感来源于物理学，特别是热力学。在过去的几年中，扩散模型在研究和工业中都变得很受欢迎。扩散模型是Google Cloud上许多最先进的图像生成模型和工具的基础。本课程将向你介绍扩散模型背后的理论，以及如何在Vertex AI上训练和部署它们。[heading2]视频字幕[content]大家好，我叫Kyle Steckler，我是Google Cloud高级解决方案实验室团队的一名机器学习工程师，在本次演讲中我们将深入介绍图像生成[heading1]扩散模型在图像生成领域的应用[content]图像生成已经存在很长时间了，它一直是一个极具吸引力的研究领域。尽管您可能已经听说过许多有趣的方法，这些方法已经被用于图像生成，但随着时间的推移，一些更有前途的方法逐渐脱颖而出。[heading2]变分自动编码器[content]例如，变分自动编码器（Variational Autoencoders，VAEs）将图像编码为压缩的形式，然后在学习数据本身的分布时解码回原始大小。[heading2]生成对抗模型（GAN）[content]生成对抗模型（Generative Adversarial Networks，GANs）也非常流行。这些模型极为引人注目，它们让两个神经网络相互对抗。一个神经网络（生成器）负责创建图像，另一个神经网络（鉴别器）预测图像是真实的还是伪造的。随着时间的推移，鉴别器变得越来越擅长区分真伪，而生成器则越来越擅长创建逼真的图像。您可能已经听说过“DeepFake”这个词，它便是基于这一技术。[heading2]自回归模型[content]最后是自回归模型。这些模型通过将图像视为一系列像素来生成图像。自回归模型的现代方法实际上从大型语言模型（如GPT）如何处理文本中汲取了很多灵感。

代表产品：RunwayGAN生成对抗网络:是一种无监督的生成模型框架,通过让两个神经网络相互博弈来进行机器学习。可以生成视觉逼真度高的视频,但控制难度大、时序建模较弱。VAE变分自编码器:它是一种可以学习数据分布的网络结构。就像把视频文件压缩成较小的文件再解压一样,它可以重建视频数据。VAE可以根据条件输入控制生成过程，但质量较GAN略低。GAN、VAE生成视频速度快，缺点是生成质量和分辨率较低，长度短，控制能力弱。Transformer自注意力机制:通过学习视频帧之间的关系,理解视频的长期时间变化和动作过程,这种方式对长视频建模更好，时序建模能力强,可实现细粒度语义控制,缺点是计算量大[heading2]1.4 AI视频生成当前面临的问题[content]当前仍面临生成时间长、视频质量不稳定,生成的视频语义不连贯、帧间存在闪烁、分辨率较低等问题。解决方案有：使用渐进生成、增强时序一致性的模型等方法解决。上述的补帧算法、视频完善策略也可在一定程度上缓解问题。[heading2]二.应用场景思考

从2012到现在，深度神经网络的使用呈爆炸式增长，进展惊人。现在Machine Learning领域的大部分研究都集中在Deep Learning方面，就像进入了潘多拉的魔盒被开启了的时代。配图06：AI进化史GAN生成对抗网络（GAN - Generative Adversarial Network）是Deep Learning领域里面另一个重要的里程碑，诞生于2014年，它可以帮助神经网络用更少的数据进行学习，生成更多的合成图像，然后用来识别和创建更好的神经网络。GANs的创造者Ian Goodfellow是在蒙特利尔的一个酒吧里想出这个主意的，它由两个神经网络玩着猫捉老鼠的游戏，一个创造出看起来像真实图像的假图像，而另一个则决定它们是否是真的。配图07：GANs模拟生产人像的进化GANs将有助于创建图像，还可以创建现实世界的软件模拟，Nvidia就大量采用这种技术来增强他的现实模拟系统，开发人员可以在那里训练和测试其他类型的软件。你可以用一个神经网络来“压缩”图像，另一个神经网络来生成原始视频或图像，而不是直接压缩数据，Demis Hassabis在他的一篇论文中就提到了人类大脑“海马体”的记忆回放也是类似的机制。大规模神经网络大规模神经网络的竞赛从成立于2011年的Google Brain开始，现在属于Google Research。他们推动了TensorFlow语言的开发，提出了万能模型Transformer的技术方案并在其基础上开发了BERT，我们在第四章中将详细讨论这些。