В НИУ ВШЭ научили нейросеть учиться на несколько порядков эффективнее
Нейросетевые генеративные модели в последние годы достигли впечатляющих результатов, однако важной задачей остается повышение эффективности их работы. Исследователям факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ и Института искусственного интеллекта AIRI удалось оптимизировать обучение нейросети StyleGAN2, создающей реалистичные картинки, сократив число обучаемых параметров на четыре порядка. При этом качество полученных изображений осталось высоким.
Результаты работы представлены в докладе на конференции NeurIPS 2022. Современные модели умеют генерировать человеческие лица в таком качестве, что их не отличить от лиц настоящих людей, и в то же время эти лица — новые, то есть таких людей в мире никогда не существовало. Одним из многообещающих типов генеративных моделей стала GAN (Generative Adversarial Network) — генеративно-состязательная сеть. Это комбинация из двух нейронных сетей, одна из которых (генератор) производит образцы, а другая (дискриминатор) — старается отличить правильные образцы от неправильных. Так как генератор и дискриминатор имеют противоположные цели, между ними возникает антагонистическая игра, которая способствует быстрому достижению общей цели — созданию реалистичного изображения.
Основная проблема при обучении генеративных моделей — сбор большого количества изображений высокого качества. Для того чтобы научиться генерировать реалистичные лица в высоком разрешении, сети понадобится порядка 100 тысяч разнообразных лиц. К сожалению, собрать такой датасет сложно, особенно в некоторых ситуациях, когда, например, нужно получить портреты в стиле конкретного художника или персонажей из вселенной Pixar.
Однако даже в экстремальных случаях, когда доступно несколько примеров стилизованных изображений или только текстовые описания, есть методы для дообучения генеративной модели, которая изначально училась на большом датасете обычных изображений. «Ранее для адаптации генератора под новый домен (например, портреты в стиле Pixar) дообучали почти все параметры — это порядка 30 миллионов. Нашей целью было уменьшить их число, так как мы понимали, что не имеет смысла учить заново весь генератор, чтобы изменить только стиль созданного ранее изображения», — отметил Дмитрий Ветров, заведующий Центром глубинного обучения и байесовских методов НИУ ВШЭ и ведущий научный сотрудник AIRI.
В статье HyperDomainNet: Universal Domain Adaptation for Generative Adversarial Networks ученые Центра глубинного обучения и байесовских методов НИУ ВШЭ описали новый подход к дообучению генеративной модели StyleGAN2. Это генеративная нейросеть, которая преобразует случайный шум в реалистичную картинку. Исследователям удалось оптимизировать ее обучение, сократив число обучаемых параметров (весов) на четыре порядка за счет обучения дополнительного доменного вектора.
В архитектуре сети StyleGAN2 есть специальные трансформации (модуляции), с помощью которых входной случайный вектор контролирует семантические признаки выходного изображения, такие как пол, возраст и так далее. Ученые предложили обучать дополнительный вектор, который определяет домен выходных изображений через аналогичные модуляции.
«Если дополнительно обучать только такой доменный вектор, то домен генерируемых картинок меняется так же хорошо, как если бы мы дообучали все параметры нейронной сети. Это кардинально снижает число оптимизируемых параметров, так как размерность такого доменного вектора всего 6000, что на порядки меньше, чем 30 млн весов нашего генератора», — рассказал Айбек Аланов, первый автор статьи, стажер-исследователь Центра глубинного обучения и байесовских методов НИУ ВШЭ и научный сотрудник AIRI.
На основании полученных результатов ученые предложили первый метод мультидоменной адаптации, который позволяет адаптировать модель на несколько доменов сразу. Такая значительная оптимизация дообучения на новые домены сокращает время обучения и используемую память. С помощью такого метода можно обучить гиперсеть, которая имеет меньше параметров, чем исходный генератор, но хранит в себе сотни и даже тысячи новых доменов.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
Планетологи обнаружили на поверхностях Титана и Плутона схожую полосу поглощения, которая не совпадает со спектрами известных льдов или органических соединений. Этот загадочный «провал» может указывать на то, что на двух очень разных ледяных мирах Солнечной системы существует общий, пока неизвестный науке класс химических веществ, поглощающий свет, который формируется под действием экстремального холода и космической радиации.
На севере Австралии живет паук с весьма необычными охотничьими повадками. Он возводит «конструкцию», которая работает как древнее метательное оружие. Добыча взлетает над землей, а потом запутывается в паучьей сети. Такая тактика охоты, по-видимому, применяется лишь по отношению к конкретному виду муравьев.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно