生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,简称GANs)是由Ian Goodfellow等人在2014年提出的一种深度学习模型,它在生成模型领域引起了革命性的变化。GANs的核心思想是通过引入一个对抗过程来生成新的数据样本,这个对抗过程涉及两个关键的网络:生成器(Generator)和判别器(Discriminator)。
基本原理
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生成器(Generator):这是一个神经网络,它的任务是生成尽可能接近真实数据的新数据样本。生成器通常接受一个随机噪声向量作为输入,并将其转换成具有数据特征的输出。
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判别器(Discriminator):这是另一个神经网络,它的任务是区分生成器生成的假数据和真实数据。判别器的输出是一个概率值,表示输入数据是真实数据的概率。
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对抗训练(Adversarial Training):在训练过程中,生成器和判别器进行对抗。生成器试图生成越来越逼真的数据来欺骗判别器,而判别器则不断学习以更好地区分真假数据。这个过程可以看作是一个零和游戏,生成器和判别器的损失函数如下:
- 4.纳什均衡(Nash Equilibrium):在理想情况下,随着训练的进行,生成器和判别器将达到一个纳什均衡,此时判别器无法区分真假数据,生成器生成的数据与真实数据无法区分。在实际应用中,达到完美的均衡是非常困难的,但可以通过适当的训练策略来逼近这个均衡.
在实际训练过程中,判别器和生成器的参数是交替更新的。首先,固定生成器的参数,更新判别器的参数以最大化目标函数。然后,固定判别器的参数,更新生成器的参数以最小化目标函数。这个过程重复进行,直到达到纳什均衡,即任何一方的改进都不会导致总体的收益增加。