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生成對抗網路 GAN 是什麼?

2021-08-11 09:11:01
生成對抗網路

先前我們在【深度學習是什麼?】中提到:深度學習是採用多層級的類神經網路(Artificial Neural Network,簡稱ANN)來模擬生物神經系統,來訓練和分析資料特徵,將資料自動辨識。深度學習為人工神經網路最熱門的應用,而生成對抗網路(Generative Adversarial Network)也是其中熱門的應用之一。此篇我們將帶您深入了解:

                       

                                                               圖一 生成對抗網路架構圖

名詞解釋

生成對抗網路(Generative Adversarial Network,簡稱GAN)是機器學習中非監督式學習的一種方法,非監督式學習(Unsupervised Learning)的訓練資料相對監督式學習(Supervised Learning)不需事前以人力處理分類,機器會在資料中找出其中的關聯性,過程相對簡易,也可節省人事上之成本。

以下我們將非監督式學習與監督式學習做比較:

                       

而生成對抗網路由鑑別網路(Discriminating Network)與生成網路(Generative Network)所組成,透過接收雜訊(隨機分佈的數據),兩者「相互對抗」來學習,其架構如圖一所示。在反覆學習的過程中,二個網路相互對抗並調整參數,藉此提升自身系統能力,鑑別網路在訓練後可做為檢測器來辨別真偽,而生成網路訓練後則成為可生成資料的生成器。

生成對抗網路之應用

 (1)影像處理

生成對抗網路可藉由圖像訓練,以4k或更高解析度重新創建低解析度2D紋理,將失真的圖像還原畫值,通過適當的訓練,生成對抗網路提供更清晰高於原始的2D紋理圖像品質同時完全保留原始的細節顏色,如圖2所示。日本科技公司Data Grid利用此技術,協助修復博物館的老舊圖像,成功突破時間對於作品的侵蝕,讓作品保存數位化更進一步。

                       

                                                       圖二 利用生成對抗網路修復失真的圖像

(2)金融科技領域

在大多數金融詐騙的使用案例中,經常將歷史交易資料作為自身機器學習系統開發的根據。美國運通(American Express)利用了生成對抗網路,產生出更多真實資料與虛假資料,藉此協助訓練系統和開發更精確的深度學習模型。透過將大量資料的特徵做運算,產生出比傳統機器學習方法更佳的結果,幫助提高檢測交易資料的速度,有效提升其辨識詐騙和假資料的精準度。

普匯觀點

生成對抗網路具有相當大的未來性,其應用範圍正在大幅擴展,逐漸跨足各大產業,透過鑑別網路與生成網路的彼此對抗與學習,讓系統更能精準分辨資料之真偽。普匯擁有前端的科技技術與思維,未來也將更多運用非監督式學習的各類模型、技術做應用與開發,以期能在即時借貸、投資中鑑別出網路的安全性,讓系統自動構建有效的系統安全解決方案,讓普匯的使用者更加安心也更有保障。