生成式對抗網絡初探,5分鐘帶你領略“博弈”的藝術

【思想來源】


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造假幣的故事

造假幣的故事:說有一個假幣制造者G和一個貨幣鑑別警察D,一開始製造者G瞎搞,製作的假幣太假,警察D很容易辨別真幣和假幣;接下來呢,G用了點心,製作的假幣質量稍微好點,D偶爾鑑別不出有些假幣,但是D也在不斷提升自己的辨別假幣的能力;隨著G和D的能力的不斷提升,G生成的假幣在D眼裡也是真滴,那麼這就達到了所謂的“納什均衡”狀態,雙方能力水平持平。

在機器學習領域,從一張白紙到產生一張圖片的過程,可以用所謂的“生成式模型”來生成。常用的有自編碼器、變分自編碼器等


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生成式模型


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自編碼器


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變分自編碼器

【組成】生成式對抗網絡作為一種生成式模型,由兩部分組成,生成器G和辨別器D,以生成假的人臉為例。生成器根據一些初始分佈進行生成人臉的過程,將一半的假人臉和一半真人臉給辨別器來識別,在不斷的迭代訓練之後,D不能辨別是真的圖片還是假的人臉

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【公式推導】

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【可視化的理解】

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可視化理解

z:均勻分佈/高斯分佈;x:生成數據;z->x:生成數據的過程

黑線:真實值分佈;綠線:生成數據分佈;藍線:辨別函數的輸出值

••初始狀態:生成數據同真實數據差距明顯,容易判別;

•訓練過程:對是否真實判斷得到的loss引導生成模型更新,差距減少;

•最終狀態:生成數據同真實數據相似,無法識別。

【衍生的生成式對抗網絡】

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【生成式對抗網絡應用場景】


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(1)圖像生成、風格遷移、合成圖片

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(2)圖像超分辨率、圖像增強

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(3)視頻幀的預測

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(4)圖像還原和修復

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(5)模仿學習

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