生成式对抗网络初探,5分钟带你领略“博弈”的艺术

【思想来源】


造假币的故事

造假币的故事:说有一个假币制造者G和一个货币鉴别警察D,一开始制造者G瞎搞,制作的假币太假,警察D很容易辨别真币和假币;接下来呢,G用了点心,制作的假币质量稍微好点,D偶尔鉴别不出有些假币,但是D也在不断提升自己的辨别假币的能力;随着G和D的能力的不断提升,G生成的假币在D眼里也是真滴,那么这就达到了所谓的“纳什均衡”状态,双方能力水平持平。

在机器学习领域,从一张白纸到产生一张图片的过程,可以用所谓的“生成式模型”来生成。常用的有自编码器、变分自编码器等


生成式模型


自编码器


变分自编码器

【组成】生成式对抗网络作为一种生成式模型,由两部分组成,生成器G和辨别器D,以生成假的人脸为例。生成器根据一些初始分布进行生成人脸的过程,将一半的假人脸和一半真人脸给辨别器来识别,在不断的迭代训练之后,D不能辨别是真的图片还是假的人脸

【公式推导】

【可视化的理解】

可视化理解

z:均匀分布/高斯分布;x:生成数据;z->x:生成数据的过程

黑线:真实值分布;绿线:生成数据分布;蓝线:辨别函数的输出值

••初始状态:生成数据同真实数据差距明显,容易判别;

•训练过程:对是否真实判断得到的loss引导生成模型更新,差距减少;

•最终状态:生成数据同真实数据相似,无法识别。

【衍生的生成式对抗网络】

【生成式对抗网络应用场景】


(1)图像生成、风格迁移、合成图片

(2)图像超分辨率、图像增强

(3)视频帧的预测

(4)图像还原和修复

(5)模仿学习