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生成对抗网络

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生成对抗网络(英语:Generative Adversarial Network,简称GAN)是非监督式学习的一种方法,透过两个神经网路相互博弈的方式进行学习。该方法由伊恩·古德费洛等人于2014年提出。[1] 生成对抗网络由一个生成网络与一个判别网络组成。生成网络从潜在空间(latent space)中随机取样作为输入,其输出结果需要尽量模仿训练集中的真实样本。判别网络的输入则为真实样本或生成网络的输出,其目的是将生成网络的输出从真实样本中尽可能分辨出来。而生成网络则要尽可能地欺骗判别网络。两个网络相互对抗、不断调整参数,最终目的是使判别网络无法判断生成网络的输出结果是否真实。[2][1][3]

由GAN deepfake生成的人脸

生成对抗网络常用于生成以假乱真的图片。[4]此外,该方法还被用于生成影片[5]、三维物体模型[6]等。

生成对抗网络虽然最开始提出是为了无监督学习,但经证明对半监督学习英语Semi-supervised_learning[4]完全监督学习[7]强化学习[8]也有效。 在2016年的一个研讨会上,杨立昆称生成式对抗网络为“机器学习这二十年来最酷的想法”。[9]

应用[编辑]

生成对抗网路的应用范围正在大幅增加。[10]

时尚和广告[编辑]

生成对抗网路可用于创建虚构时装模特的照片,无需聘请模特、摄影师、化妆师,也省下工作室和交通的开销[11]。 生成对抗网路可用于时尚广告活动,创建来自不同群体的模特儿,这可能会增加这些群体的人的购买意图[12]

科学[编辑]

生成对抗网路可以改善天文图像[13],并模拟重力透镜以进行暗物质研究[14][15][16]

在2019年,生成对抗网路成功地模拟了暗物质在太空中特定方向的分布,并预测将要发生的引​​力透镜。[17][18]

影像游戏[编辑]

在2018年,生成对抗网路进入了影像游戏改造社区。在旧影像游戏中,借由图像训练,以4k或更高分辨率重新创建低分辨率2D纹理,然后对它们进行下取样以适应游戏的原始分辨率(结果类似于抗锯齿的超级取样方法[19]。通过适当的训练,生成对抗网路提供更清晰、高于原始的2D纹理图像品质,同时完全保留原始的细节、颜色。

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Goodfellow, Ian J.; Pouget-Abadie, Jean; Mirza, Mehdi; Xu, Bing; Warde-Farley, David; Ozair, Sherjil; Courville, Aaron; Bengio, Yoshua. Generative Adversarial Networks. 2014. arXiv:1406.2661可免费查阅 [stat.ML]. 
  2. ^ 能根據文字生成圖片的 GAN,深度學習領域的又一新星. [2018-04-15]. (原始内容存档于2018-04-15). 
  3. ^ Andrej Karpathy, Pieter Abbeel, Greg Brockman, Peter Chen, Vicki Cheung, Rocky Duan, Ian Goodfellow, Durk Kingma, Jonathan Ho, Rein Houthooft, Tim Salimans, John Schulman, Ilya Sutskever, And Wojciech Zaremba, Generative Models, OpenAI, [April 7, 2016], (原始内容存档于2021-04-22) 
  4. ^ 4.0 4.1 Salimans, Tim; Goodfellow, Ian; Zaremba, Wojciech; Cheung, Vicki; Radford, Alec; Chen, Xi. Improved Techniques for Training GANs. 2016. arXiv:1606.03498可免费查阅 [cs.LG]. 
  5. ^ 存档副本. [2017-03-17]. (原始内容存档于2017-03-20). 
  6. ^ 3D Generative Adversarial Network. [2017-03-17]. (原始内容存档于2019-10-27). 
  7. ^ Isola, Phillip; Zhu, Jun-Yan; Zhou, Tinghui; Efros, Alexei. Image-to-Image Translation with Conditional Adversarial Nets. Computer Vision and Pattern Recognition. 2017 [2019-06-18]. (原始内容存档于2020-04-14). 
  8. ^ Ho, Jonathon; Ermon, Stefano. Generative Adversarial Imitation Learning. Advances in Neural Information Processing Systems. [2019-06-18]. (原始内容存档于2019-10-19). 
  9. ^ LeCun, Yann. RL Seminar: The Next Frontier in AI: Unsupervised Learning. [2019-06-18]. (原始内容存档于2020-04-30). 
  10. ^ Caesar, Holger, A list of papers on Generative Adversarial (Neural) Networks: nightrome/really-awesome-gan, 2019-03-01 [2019-03-02], (原始内容存档于2020-04-30) 
  11. ^ Wong, Ceecee. The Rise of AI Supermodels. CDO Trends. [2019-06-18]. (原始内容存档于2020-04-16). 
  12. ^ Dietmar, Julia. GANs and Deepfakes Could Revolutionize The Fashion Industry. Forbes. [2019-06-18]. (原始内容存档于2019-09-04). 
  13. ^ Schawinski, Kevin; Zhang, Ce; Zhang, Hantian; Fowler, Lucas; Santhanam, Gokula Krishnan. Generative Adversarial Networks recover features in astrophysical images of galaxies beyond the deconvolution limit. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 2017-02-01, 467 (1): L110–L114. Bibcode:2017MNRAS.467L.110S. arXiv:1702.00403可免费查阅. doi:10.1093/mnrasl/slx008. 
  14. ^ Kincade, Kathy. Researchers Train a Neural Network to Study Dark Matter. R&D Magazine. [2019-06-18]. (原始内容存档于2019-05-15). 
  15. ^ Kincade, Kathy. CosmoGAN: Training a neural network to study dark matter. Phys.org. May 16, 2019 [2019-06-18]. (原始内容存档于2020-04-14). 
  16. ^ Training a neural network to study dark matter. Science Daily. May 16, 2019 [2019-06-18]. (原始内容存档于2020-04-30). 
  17. ^ at 06:13, Katyanna Quach 20 May 2019. Cosmoboffins use neural networks to build dark matter maps the easy way. www.theregister.co.uk. [2019-05-20]. (原始内容存档于2020-04-23) (英语). 
  18. ^ Mustafa, Mustafa; Bard, Deborah; Bhimji, Wahid; Lukić, Zarija; Al-Rfou, Rami; Kratochvil, Jan M. CosmoGAN: creating high-fidelity weak lensing convergence maps using Generative Adversarial Networks. Computational Astrophysics and Cosmology. 2019-05-06, 6 (1): 1. ISSN 2197-7909. doi:10.1186/s40668-019-0029-9. 
  19. ^ Tang, Xiaoou; Qiao, Yu; Loy, Chen Change; Dong, Chao; Liu, Yihao; Gu, Jinjin; Wu, Shixiang; Yu, Ke; Wang, Xintao. ESRGAN: Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Networks. 2018-09-01 [2019-06-18]. (原始内容存档于2019-04-13) (英语).