人工智能通识导论 课件 第6章 连接主义：生成式人工智能与应用（通识导论）

第6章连接主义：生成式人工智能与应用教材：

王万良《人工智能通识导论》高等教育出版社，20252第6章连接主义：生成式人工智能与应用人工神经网络模型可大致分为判别模型和生成模型。以前人工神经网络取得的成果主要集中在判别模型。近年来，随着生成对抗网络结构的提出，生成式人工智能取得突飞猛进的进展，成为当前最富有成效的研究领域，特别是众多大模型的问世，把生成式人工智能推向了更高的高潮。本章简要介绍生成式人工智能结构、学习的基本原理及其改进，然后分别介绍生成式人工智能在图像、语言、视频等生成中的应用。36.1生成对抗网络的原理6.2生成式人工智能在图像生成中的应用6.3生成式人工智能在语言生成中的应用6.4生成式人工智能在视频生成中的应用第6章连接主义：生成式人工智能与应用46.1.1生成对抗网络的提出人工神经网络模型可大致分为判别式模型和生成式模型。以前人工神经网络取得的成果主要集中在判别式模型。生成式模型是一个极具挑战的机器学习问题：首先，对真实世界进行建模需要大量先验知识，建模的好坏直接影响生成式模型的性能；其次，真实世界的数据往往非常复杂，拟合模型所需计算量往往非常庞大，甚至难以承受。Goodfellow于2014年提出生成对抗网络（GAN,generativeadversarialnetwork），使用对抗训练机制对两个神经网络进行训练。5假币制作与识别：6.1.2生成对抗网络的结构66.1.2生成对抗网络的结构76.1.2生成对抗网络的结构●生成对抗网络GAN的核心思想源于博弈论的纳什均衡（Nashequilibrium）。●GAN的框架中包含一对相互对抗的模型：生成器：生成器的目的是使生成的数据的分布尽可能逼近真实数据的潜在分布。判别器：判别器的目的则是正确区分真实数据和生成数据，从而最大化判别准确率。●生成对抗网络结构中的生成模型和判别模型，可以是具有生成和判别功能的各种神经网络，例如BP神经网络，通常采用深度卷积神经网络等。8GAN的两个相互交替训练阶段：●固定生成网络，训练判别网络●固定判别网络，训练生成网络两个网络相互对抗的过程，就是各自网络参数不断调整的过程，即学习过程。6.1.3生成对抗网络的训练99GAN在训练中容易出现一些问题，训练过程具有强烈的不稳定性，实验结果随机，具体表现：●训练难以收敛，经常出现震荡；●训练收敛，但出现模式崩溃。●训练收敛，但还会生成一些没有意义或者现实中不可能出现的图片。生成对抗网络因为其内部对抗训练的机制，可以解决一些传统的机器学习面临的数据不足的问题，因此可以应用在半监督学习、无监督学习、多视角、多任务学习的任务中。6.1.4生成对抗网络的改进106.1生成对抗网络的原理6.2生成式人工智能在图像生成中的应用6.3生成式人工智能在语言生成中的应用6.4生成式人工智能在视频生成中的应用第6章连接主义：生成式人工智能与应用116.2生成式人工智能在图像生成中的应用图像修复

12图像风格迁移

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用13图像风格迁移

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用1414图像风格迁移

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用151519世纪英国画家特纳的《沉船》另一种风格的《沉船》德国小镇图像风格迁移

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用1616地图生成航拍图像轮廓图像生成照片白天图像生成对应夜景多模态图像翻译图像翻译

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用1717这朵花有着长长的粉色花瓣和朝上的橘黄色雄蕊。这只小鸟有着小小的鸟喙、胫骨和双足，蓝色的冠部和覆羽，以及黑色的脸颊。将文本翻译成图像

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用1818通过GAN的生成器和判别器分别进行文本到图像、图像到文本的转换，二者经过对抗训练后能够生成以假乱真的图像。将GPT生成的提示语言贴到Midjourney进行绘图。根据提示词生成图像

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用用Midjourney生成阿房宫1919根据提示词生成图像

6.2生成式人工智能在图像生成中的应用用Midjourney生成四大名著里经典人物206.1生成对抗网络的原理6.2生成式人工智能在图像生成中的应用6.3生成式人工智能在语言生成中的应用6.4生成式人工智能在视频生成中的应用第6章连接主义：生成式人工智能与应用2121人工智能新闻系统

●2014年3月17日清晨，《洛杉矶时报》地震新闻报道。●2011年，思科公司的工程师罗比.艾伦创办AutomatedInsights，专门开发写作程序，用机器自动撰写新闻稿件。●2013年，机器自动撰写的新闻稿件已达3亿篇，超过所有主要新闻机构的稿件产出量。2014年，超过10亿篇。●2014年，AutomatedInsights公司为美国和加拿大的上市公司撰写营收业绩报告。目前，自动撰写的营收业绩报告近3700篇，是同时段手工数量的12倍。●2016年，美联社将自动新闻扩展到体育领域，报道美国职业棒球联盟的赛事。6.3生成式人工智能在语言生成中的应用2222人工智能写作系统

●中国教育报社《ChatGPT与名师同写作文》。●作文题目：阅读下面的材料，根据要求写作。冲浪是冲浪者站在冲浪板上驾驭海浪的水上运动，已被列为2024年巴黎奥运会的正式比赛项目。在惊涛骇浪之上翱翔，需要具备以下条件：海浪够高够大，且在冲浪者可驾驭的范围内；冲浪板尺寸合适，能被冲浪者灵活操控；冲浪者有足够的勇气，也有良好的身体素质。当今世界正经历百年未有之大变局，我国正处于实现中华民族伟大复兴的关键时期。在时代的浪潮中，我们应该如何做好一名冲浪者？●请结合材料写一篇文章，体现你的感悟与思考。要求：选准角度，确定立意，明确文体，自拟标题；不要套作，不得抄袭；不得泄露个人信息；不少于800字。6.3生成式人工智能在语言生成中的应用2323人工智能诗歌创作系统

2017年清华孙茂松团队的计算机古诗作诗系统检验现有神经网络深度学习主流模型的能力九歌6.3生成式人工智能在语言生成中的应用246.1生成对抗网络的原理6.2生成式人工智能在图像生成中的应用6.3生成式人工智能在语言生成中的应用6.4生成式人工智能在视频生成中的应用第6章连接主义：生成式人工智能与应用2525●换脸：以GAN为代表的AI换脸术●南加州大学的Pinscreen团队的实时3D变脸技术。●美国国防部AI侦测工具，以AI攻AI，反换脸精度99%。实时3D变脸术

6.4生成式人工智能在视频生成中的应用2626●2018年11月7-9日，在乌镇第五届世界互联网大会上，新华社对外宣布：中国首个“人工智能主持人”正式上岗。人工智能主持人

6.4生成式人工智能在视频生成中的应用27272019.2.19新华社发布站立式合成主播邱浩——新小浩屈萌——新小萌6.4生成式人