對抗神經網路的應用

2021-09-05 18:14:36 字數 3398 閱讀 5682

接下來,我們要為你介紹一款能夠偽造人臉影象的ai——neural face。neural face使用了facebook 人工智慧研究團隊開發的深度卷積神經網路(dcgan)。

研發團隊用由100個0到1的實數組成的1個向量z來代表每一張影象。

通過計算出人類影象的分布,生成器就可以用高斯分布(gaussian distribution)根據向量z來生成影象。在此過程中,生成器學習生成新的人臉影象來欺騙判別器,同時判別器也能更好地區分加工生成的人臉影象和真實的人臉影象。

在這一應用中,你只需要提供一些樣本影象,研究人員就能生成表情各異的人臉影象。比如,你可以讓乙個面無表情的人露出笑容。

讓面無表情的人露出笑容,給不戴眼鏡的人加副眼鏡。

實現這一應用的基本思想方法是:將影象的每一列用向量x來表示,計算每乙個x的平均值,從而得到乙個y向量。

然後,對向量y進行一些加法和減法運算,生成乙個單一的影象向量z(如:戴眼鏡的男性-不帶眼鏡的男性+不帶眼鏡的女性)。最後,把這個影象向量z輸入生成器中。

將一張頭像靠左的人臉影象變為靠右的影象

實際上,我們還可以用該模型實現包括旋轉、放縮、位置變換在內的多種操作。以位置變換為例,我們可以將一張頭像靠左的人臉影象轉變為靠右的影象。

為此,我們可以先把向頭像靠左和靠右的人臉影象作為樣本,對它們取平均值,得到乙個「翻轉影象」向量。然後,沿著座標軸對影象向量進行插值(我們就可以將這種「轉變」應用到新的人臉影象上了。

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接下來,我們將為你介紹google brain研發的google deep dream。這一應用基於 googlenet對物體本質的「認知」視覺化。

通過此方法,gans能夠學會生成一些「迷幻」的。這些如夢似幻的影象是分類器故意過度處理影象的結果。

deep dream 用普通影象生成迷幻

deep dream在影象中「找」到了塔、建築、鳥和昆蟲

當你向google deep dream輸送一張影象後,該應用就會開始在影象中尋找各類曾被訓練識別的物體。神經網路會將一些毫不相關的物體聯絡起來,這就好比人們把雲想象成小狗、小鳥。然後,google deep dream 會對其聯想出的物體作增強處理。

舉個例子,當神經網路第一次作出影象識別時,它會認為這張圖有40%的可能是乙隻小狗,而經過一輪處理後,神經網路就會認為可能性增加到了60%。這個過程會不斷重複,直到輸入已被修改得非常像一條狗了。

就這樣,它一步步地把原影象調整成另外一張影象。換句話說,創造出了「四不像」的。

該應用的核心在於,使用一組訓練影象對來學習對映輸入和輸出影象。然而,在許多情況下,配對訓練影象並不容易獲得。為了克服這一問題,我們可以採用「雙邊映象繪圖」的方式,將一種變換的輸入作為另一中變換的輸出。這樣,我們就能通過無監督學習克服相本容量小的問題了。

下面就是一些例子:

季節轉換—在影象中改變季節,例如將冬季轉為夏季,或將冬季轉為春季。

修改逼真影象是一項富有挑戰性的工作,它要求在寫實的基礎上以使用者控制的方式改變影象的外觀。這一任務的技術含量相當高,一位藝術家可能要經過多年訓練才能到達穩定的水準。

gans 能夠從輪廓中生成逼真的影象

給出一件物品的輪廓,這一模型就能夠識別出這個物品,並能夠生成栩栩如生的物品影象。

在該**中 ,作者提出一種使用生成對抗網路,從資料中直接學習自然影象流形的方法。模型能夠自動調整輸出結果,以保證內容盡可能真實,同時所有操作均以約束優化法進行表達,且基本能被實時應用。

這個方法也可以將一張變得更像另一張,或者根據使用者的塗鴉產生全新的影象。

為實現這一目標,我們需要乙個能將前景和背景區分開來的模型。在保持背景的靜止的基礎上,神經網路能夠了解哪些物體是運動的,哪些物體是靜止的。

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gans也可以幫助研發自學習人工智慧機械人。此前,該領域的研究多涉及獎勵機制的應用。

運用gans的方法,科研人員向人工智慧主體輸入真實的演示資料,然後人工智慧主體就能通過資料學習嘗試模仿相同的動作。

乙個ai主體正嘗試模仿人類跑步

該模型展示了模仿學習的一種新方法。標準加強學習模型通常要求建立乙個獎勵函式,用於向**機器反饋符合預期的行為。然而,這種方式在實踐中為了糾正細節問題會在試錯過程上消耗大量精力。

取而代之的模仿學習,則是讓人工智慧主體從例項中學習(例如遠端遙控機器或者人類活動提供的案例),省去了設計獎勵函式的麻煩。

在很多現實世界的情境中,對人工智慧主體的外部獎勵是非常少的,或者說根本沒有。如此一來,一段被動的程式就會因為它自身的固有屬性,無法進化和學習。

在這種情況下,「好奇心」可以作為內建的獎勵訊號激勵人工智慧主體去探索它周邊的環境、學習在將來對它可能有幫助的技能。在這種情況下主動學習者比被動學習者的表現要好。

在這樣的模型中,「好奇心」被設定為 ai**它自身行為後果能力中的誤差。當然了,在這樣的語境下,ai也可以通過程式設計師建立的獎勵機制開展學習。

讓我們用小孩學習的過程來作個模擬。乙個不受大人監護的小孩不知道摸熱爐子的後果。不過一旦他這樣做了,他就會明白他不應該這樣做——因為疼痛,也因為了解了摸熱爐子和感受到所謂疼痛之間的因果關係。

貪吃蛇遊戲:通過「好奇心驅動學習」(curiosity driven learning),貪吃蛇學著去收集那些能增加它的報酬的綠球,並避開那些會減少其報酬的紅球。

好奇心驅動的學習(curiositydriven learning)以下面三點作為基礎:

看完了以上這些應用,你是不是對生成式對抗網路刮目相看了呢。然而,這些只不過是生成式對抗網路初試身手罷了。相對於生成式對抗網路所能完成的工作而言,這些應用只是冰山一角。生成式對抗網路為我們提供了乙個強有力的訓練神經網路的方法,讓機器能夠完成任何乙個人類能夠完成的複雜任務。

生成式對抗網路(gans)向我們證明了:創造力不再是人類所獨有的特質了。

對抗神經網路(GAN)

對抗神經網路其實是兩個網路的組合,可以理解為乙個網路生成模擬資料,另乙個網路判斷生成的資料是真實的還是模擬的。生成模擬資料的網路要不斷優化自己讓判別的網路判斷不出來,判別的網路也要優化自己讓自己判斷得更準確。二者關係形成對抗,因此叫對抗神經網路。實驗證明,利用這種網路間的對抗關係所形成的網路,在無監...

神經網路 卷積神經網路

這篇卷積神經網路是前面介紹的多層神經網路的進一步深入,它將深度學習的思想引入到了神經網路當中,通過卷積運算來由淺入深的提取影象的不同層次的特徵,而利用神經網路的訓練過程讓整個網路自動調節卷積核的引數,從而無監督的產生了最適合的分類特徵。這個概括可能有點抽象,我盡量在下面描述細緻一些,但如果要更深入了...

神經網路 卷積神經網路

1.卷積神經網路概覽 來自吳恩達課上一張,通過對應位置相乘求和,我們從左邊矩陣得到了右邊矩陣,邊緣是白色寬條,當畫素大一些時候,邊緣就會變細。觀察卷積核,左邊一列權重高,右邊一列權重低。輸入,左邊的部分明亮,右邊的部分灰暗。這個學到的邊緣是權重大的寬條 都是30 表示是由亮向暗過渡,下面這個圖左邊暗...