Глубокое обучение

GAN

Генеративно-состязательные сети

классикаВ генерации изображений вытеснены диффузией; живы в узких доменах и в дистилляции.

Генератор и дискриминатор обучаются в игре с нулевой суммой, повышая реалистичность выборок.

Ключевые тезисы

  • Дискриминатор задаёт обучаемую функцию потерь вместо фиксированной метрики.
  • Типичные проблемы: mode collapse и неустойчивость обучения.
  • WGAN, спектральная нормализация и StyleGAN стабилизировали процесс.

Подробный разбор

2 подтем — раскройте любую, чтобы увидеть объяснение, формулы, примеры и интерактивные графики.

1

Игра генератора и дискриминатора

Обучаемая функция потерь вместо фиксированной.

Обозначения
  • математическое ожидание — среднее по распределению
  • объект: вектор признаков
  • вероятность (или плотность распределения)
  • логарифм: превращает произведения в суммы и сжимает масштаб

Дискриминатор учится отличать настоящее от сгенерированного, генератор — обманывать дискриминатора. Ключевая идея: критерий качества не задан вручную, а обучается вместе с моделью — поэтому картинки получаются резкими.

2

Mode collapse и стабилизация

Почему GAN сложно обучать.

  • Mode collapse: генератор находит один удачный образец и выдаёт его вариации, теряя разнообразие.
  • Дисбаланс: слишком сильный дискриминатор не даёт генератору полезного градиента.
  • Решения: Wasserstein loss с gradient penalty, спектральная нормализация, two-timescale обновления, прогрессивное обучение.
На практике

Оценивать GAN по значению функции потерь бессмысленно — она ничего не говорит о качестве. Используют FID (сравнение статистик признаков) и человеческую оценку.

Связанные темы

Генеративные модели

VAE80%

Вариационный автоэнкодер · Глубокое обучение

Вероятностный автоэнкодер: кодирует объект в распределение и учится генерировать из латентного пространства.

Diffusion Models80%

Диффузионные модели · Глубокое обучение

Модель учится обращать процесс постепенного зашумления, превращая шум в изображение за серию шагов.

Generative Models80%

Генеративные модели · Генеративный ИИ

Модели, обучающие распределение данных и умеющие порождать новые объекты из него.

Autoregressive Models80%

Авторегрессионные модели · Генеративный ИИ

Порождают объект по частям, каждый раз предсказывая следующий элемент по предыдущим.

VAE80%

Вариационный автоэнкодер · Генеративный ИИ

Генерация через непрерывное вероятностное латентное пространство.

GAN80%

GAN · Генеративный ИИ

Состязательная пара сетей, дающая резкие и реалистичные изображения.

Diffusion80%

Диффузия · Генеративный ИИ

Итеративное расшумление — текущий стандарт генерации изображений, видео и аудио.

Density Estimation80%

Оценка плотности · Обучение без учителя

Восстановление распределения данных: где объекты встречаются часто, а где почти никогда.