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深度生成模型

深度生成模型基础

1. 监督学习与无监督学习

1.1 监督学习

定义

• 在真值标签Y的指导下，学习一个映射函数F，使得F(X)=Y

判别模型

• Discriminative Model，即判别式模型，又称为条件模型，或条件概率模型

生成模型

• Generative Model，即生成式模型

生成模型与判别模型的对比

• 表达能力，灵活性，学习难度

生成模型和判别模型是深度学习中两种不同类型的模型，它们在任务和目标上有一些关键区别。以下是生成模型和判别模型的对比：

1. 任务和目标：

   • 生成模型的目标是学习数据的分布，以便生成与训练数据类似的新样本。生成模型试图模拟数据的生成过程。

   • 判别模型的目标是对给定输入数据进行分类或标记。判别模型试图学习输入和输出之间的关联，通常用于分类、回归和检测等任务。

2. 输出：

   • 生成模型的输出是一个概率分布，通常是条件概率分布，可以用于生成新的数据样本。典型的生成模型包括生成对抗网络（GANs）、变分自动编码器（VAEs）和隐马尔可夫模型（HMMs）。

   • 判别模型的输出是对输入数据的标签、类别或预测值。典型的判别模型包括卷积神经网络（CNNs）、循环神经网络（RNNs）和支持向量机（SVM）等。

3. 数据需求：

   • 生成模型通常需要更多的数据来学习数据分布，因为它们需要模拟数据的生成过程，涉及到从数据中学习高维概率分布。

   • 判别模型通常需要相对较少的数据，因为它们只需要学习输入和输出之间的关联，而不需要考虑整个数据分布。

4. 生成新数据：

   • 生成模型具有生成新数据样本的能力，因此它们可以用于图像生成、自然语言生成、音频合成等应用。

   • 判别模型通常不具备生成新数据的能力，它们更适合于分类和预测任务。

5. 应用领域：

   • 生成模型在生成式任务中广泛应用，如图像生成、文本生成、语音合成等。它们也用于无监督学习、生成对抗网络中的对抗生成器等领域。

   • 判别模型在分类、目标检测、自然语言处理中的分类任务、情感分析等监督学习任务中得到广泛应用。

总的来说，生成模型和判别模型各自适用于不同的任务和应用领域。生成模型关注数据的生成过程和概率分布，判别模型关注输入和输出之间的关系。在实际应用中，选择合适的模型类型取决于任务的性质和数据的特点。有时也可以结合两种类型的模型以提高性能，例如生成模型用于数据增强，判别模型用于分类。

1.2 无监督学习

定义

• 没有真值标签Y，学习数据的统计规律或潜在结构

2. 无监督生成模型

2.1 定义

• 对输入数据X进行建模，得到概率分布

2.2 生成模型隐藏空间

• 直接建模p,(X)非常困难，通过引入不可观测的隐藏变量z

2.3 无监督生成模型分类

• 显式概率模型，隐式概率模型

• 显式生成模型求解

• 隐式密度模型求解

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• 显式生成模型求解

[外链图片转存中…(img-89LAyfOa-1703935797031)]

• 隐式密度模型求解

注：部分内容来自阿里云天池