通过这次开源大模型课程的学习,我印象最深刻的扩散模型,我理解了它生成数据的核心过程。扩散模型分两步走。第一步是前向过程,它把原始数据(比如一张图片)一步步加上随机噪声。每一步加的噪声量是预设好的,由公式控制。经过很多步后,原始数据完全变成了一堆无意义的噪声。第二步是逆向过程,这是模型学习的重点。训练一个神经网络(通常是UNet结构)来学习如何逆转前向过程。这个网络的任务是预测每一步前向过程所添加的噪声具体是什么。训练的目标就是让网络预测的噪声和实际加进去的噪声尽可能一样。模型通过学习去除噪声,最终学会了从纯噪声中重建出原始数据的样子。
实际训练扩散模型有挑战。训练需要很强的计算资源,因为模型结构复杂,训练时间长,消耗内存多。需要使用混合精度训练和梯度累积等技巧来节省资源。需要选择噪声添加的步长计划(噪声调度),这会影响训练效果和生成质量。在生成新数据(采样)时,有不同算法可选,比如基础的DDPM或者更快的DDIM、PLMS等,需要在速度和生成质量之间做选择。当想让模型根据特定条件(比如文字描述)生成数据时,常用一种叫无分类器引导的技术。调节一个参数能加强生成结果和条件的匹配度,但参数过高会让结果看起来不自然。
扩散模型的应用很广。它最出名的是生成高质量的图片。结合文字理解模型,它能根据文字描述生成图片,或者修改图片(比如补全缺失部分)。开源工具让使用这些功能变得方便。扩散模型也被用在其他领域,比如生成新的分子结构用于药物或材料设计,因为它能学习复杂的数据分布规律。它也能生成音乐和视频,展示出处理时间序列数据的能力。
学习扩散模型让我有几点认识。模型通过先破坏数据(加噪声)再学习重建的过程,反而更深入地掌握了数据的本质结构。模型的训练和生成都是一个逐步优化的过程,每一步都在修正错误,最终得到好结果。开源社区提供了大量论文、代码和工具,极大地帮助了学习和实践。总之,扩散模型是一种强大的数据生成方法,原理清晰,应用广泛。掌握它需要理解其数学基础,应对训练中的工程挑战,并了解它在不同领域的潜力。这让我觉得这个方向值得继续学习和研究。