想研究又不会研究的研究生
想研究又不会研究的研究生

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1

慢慢来，会更好！
大家好，我是一个想研究又不会研究的研究生
陪伴大家一起学习成长！

我们以前学习到的network可以输出一个数值、类别等

接下来，我们要接触一些新的主题
**network as Generator**

以前是input只有x，现在我们加入进来一个z，这个z是从某一个distribution simple出来的
我们要input x与z 才能输出y，那network怎么同时接受x与z呢 
有很多方法，比如x与z都是向量可以接起来或者维度相同的话相加当做input

z特别的地方是不固定的，每次simple出来都不一样，distribution有一个限制（够简单，能够simple）
所以，每次有一个x进来，就会simple出来一个z，y的输出自然而然也就不一样了

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第1张图片

那怎么训练出Generator？
在训练Generator之前，我们需要回答为什么要训练Generator
输入x 输出固定的y不好吗  为什么要输出一个分布式呢？
看下面例子

给机器一段影片，预测接下来会发生什么事情

让我们来看看会发生什么问题？
小精灵走的走的居然分裂成2只了 
因为今天对于network而言，有时候同样的输入、同样的转角。
小精灵有时候会向左，有时候会向右转的
所以network做的事情，就是当一个大舔狗，两边讨好，同时向左也向右转
 
那么该怎么解决呢
我们可以让机器的输出是有几率的，不是单一的输出，输出是有分布的
假如z只有0和1 ，simple到1的时候向左，0的时候向右

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第2张图片

什么时候我们会特别需要处理这种问题呢？
同样的输入，有多种不同可能的输出-创造性

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第3张图片

Generative model其中非常知名的一个就是GAN
我们主要来学习GAN

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第4张图片
李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第5张图片

接下来我们要举的例子，就是让机器生成二次元人物的脸 Unconditional generation（先把x拿掉）
输入z（Normal Distribution simple出来的 维度自定），输出y
把z丢到Generator里面，产生一个对应的输出就是一个二次元人物的人脸

那Generator到底是怎么样的输出才能对应人脸呢
其实一张图片就是一个高维的向量，Generator就是输出一个高维度的向量
不同的z，输出不同的y
其中Normal Distribution并不是固定的，我们也可以选择其他一些分布

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第6张图片

还有一个特别的地方，除了Generator之外，我们要多训练一个东西  叫做Discriminator
拿一张图片作为输入，输出是一个数值 数值越大越像是真实的二次元人物的形象

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第7张图片

GAN的基本概念是什么呢？为什么多要加入Discriminator呢？
在这里有一个有趣的故事
A吃B，B为了不让A吃，B就一直在进化，而A为了吃B也一直在进化
正所谓道高一尺魔高一丈 hhh
重点来了，B就是所谓的Generator，而A就是Discriminator

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第8张图片

Generator要做的事情就是画出二次元任务，Generator怎么学习画出二次元人物呢？
慢慢调整参数，齐头并进
Generator每次更新想骗过Discriminator，但是Discriminator也不傻，它也更新

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第9张图片

所以，这两者可以说是竞争与合作的关系

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第10张图片

接下来就正式来学习一下这两个是怎么运作的呢？

1.首先固定Generator，一开始图片会和正常的二次元人物特别的不像
先从Database simple出来一些人物与generated出来的结果去训练Discriminator
Discriminator：分辨真实和产生出来的二次元任务的差异

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第11张图片

2.固定Discriminator，更新generator
让generator学会骗过Discriminator，Discriminator学会分辨真图和生成图的差异
generator如果可以骗过Discriminator 可以产生一些让Discriminator觉得是真图，就可以以假乱真

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第12张图片

接下来，就是循环往复

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第13张图片

以下就是Anime Face Generation的结果

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李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第16张图片
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李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第18张图片
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当然，除了产生动画人物之外，还可以产生真实的人脸
有一个技术叫做Progressive GAN

李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第20张图片
李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第21张图片
李宏毅老师-生成式对抗网络（GAN）Part1_第22张图片

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