敵対的生成ネットワーク(GAN)とは何ですか?新しいデータをどのように生成するのですか?

Mathew Farmer
Mathew Farmer
AI ethics consultant and policy advisor. AI伦理顾问兼政策专家。AI倫理コンサルタント、政策顧問。Berater für KI-Ethik und Politik.

はい、生成敵対的ネットワーク(GAN)についてお話ししましょう。

難しい専門用語は忘れてください。GANは、まるで「偽造の達人」と「鑑定の専門家」が互いに切磋琢磨し合う物語だと想像してみてください。

この二つの役割は、実はそれぞれ独立したニューラルネットワークです。

  1. ジェネレーター(生成器):これが偽造の達人です。彼の目標は「何もないところから」本物そっくりのものを作り出すことです。例えば、もし彼に1万枚の猫の写真を見せたら、彼の任務は、全く新しい、しかし非常にリアルに見える猫を自分で描くことです。最初はひどい絵しか描けず、まるで「四不像」(何とも言えない奇妙なもの)のようかもしれません。

  2. ディスクリミネーター(判別器):これが鑑定の専門家です。彼の任務は非常に直接的です。あるものが「本物」か「偽物」かを判断することです。この例では、ある画像が本物の猫(あなたのデータセットからのもの)なのか、それとも偽造の達人が描いた偽の猫なのかを判断することです。


これらはどのように「対抗」し、学習するのでしょうか?

このプロセスは、まるで絶え間ない攻防戦のようです。

  • 第一ラウンド

    • 偽造の達人(ジェネレーター)は、ひどい偽の猫の絵を描き、それを本物の猫の写真の山に混ぜます。
    • 鑑定の専門家(ディスクリミネーター)はそれを見て、偽の猫の絵があまりにもひどいので、簡単に指摘します。「はは、これは偽物だ!」
  • 学習と進化

    • 偽造の達人はフィードバックを得る:彼は、自分の描いた猫が「ある特徴」(例えば、耳が四角すぎるとか、毛並みが乱れているとか)のために見破られたことを知ります。そこで彼は教訓を活かし、次回描く際には特にこの点を改善しようとします。
    • 鑑定の専門家もフィードバックを得る:彼は偽物を識別することに成功したことで「褒美」を受け、自信を深め、本物の猫がどのようなものであるべきかをより明確に理解します。
  • 第二ラウンド

    • 偽造の達人は、前回よりも少し良い偽の猫の絵を描きます。
    • 鑑定の専門家は、今回はもう少し注意深く見る必要があるかもしれませんが、それでも識別します。「うーん、進歩はしているが、やはり偽物だ。」
  • 絶え間なく繰り返される...

    • このプロセスは何千回、何万回と繰り返されます。偽造の達人の画力はますます向上し、「四不像」から「少し似ている」へ、そして「非常に似ている」へと進化します。
    • 同時に、鑑定の専門家の目利きもますます鋭くなり、彼はますます微細な欠陥に気づくようになります。

最終的な結果はどうなるのでしょうか?

この「軍拡競争」の最終目標は、偽造の達人が描いた偽の猫が、鑑定の専門家でさえ見分けがつかないほどになることです。鑑定の専門家が偽の猫の画像を見たとき、彼が当たるか外れるかの確率は50%しかなく、まるで適当に推測しているのと変わりません。

この段階に達すると、私たちはこの偽造の達人(ジェネレーター)が「一人前になった」と見なします。

どのようにして「新しい」データを生成するのでしょうか?

一度私たちの「偽造の達人」(ジェネレーター)が訓練を終えると、彼は真のアーティストになります。

もう彼に本物の猫を見せる必要はありません。彼にランダムな「インスピレーション」(技術的には「ランダムノイズ」と呼ばれ、無秩序なピクセル点の集まりだと想像できます)を与えるだけで、彼は学んだ「猫を描く極意」を使い、これらのランダムなインスピレーションを、全く新しい、高品質で、世界に一つだけの猫の画像に変換することができます。

まとめると:

GANは、「偽造者」と「鑑定者」が互いに競争し、共に進歩するモデルです。このような対抗的な訓練により、最終的に「偽造者」は、本物そっくりのデータを作成する核心的な能力を習得し、元のデータセットには存在しない新しいコンテンツを生成できるようになります。

だから、次に存在しない顔やAIが生成したアート作品を見たとき、その背後には、このような「偽造の達人」と「鑑定の専門家」が隠れている可能性が高いのです。