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深度視覺生成是計算機視覺領域的熱門方向，旨在使計算機能夠根據輸入數據自動生成預期的視覺內容。深度視覺生成用人工智能技術賦能相關產業，推動產業自動化、智能化改革與轉型。生成對抗網絡(GAN)是深度視覺生成的有效工具，近年來受到了極大關注，成為快速發展的研究方向。GAN能夠接收多種模態的輸入數據，包括噪聲、圖像、文本、視頻，以對抗博弈的模式進行圖像生成和視頻生成，已成功應用于多項視覺生成任務，如廣告設計、藝術創作、動畫制作、虛擬現實等。利用GAN實現真實的、多樣化、可控的視覺生成具有重要的研究意義。本文通過系統調研，對近年來深度對抗視覺生成的相關工作進行綜述。首先介紹深度視覺生成背景及典型生成模型，然后根據深度對抗視覺生成的主流任務概述相關算法，總結深度對抗視覺生成目前面臨的痛點問題，在此基礎上分析深度對抗視覺生成的未來發展趨勢。

//www.cjig.cn/jig/ch/reader/download_new_edit_content.aspx?edit_id=202001&file_no=2022&journal_id=jig

深度學習已經成為自然語言處理(NLP)研究的主導方法，特別是在大規模語料庫中。在自然語言處理任務中，句子通常被認為是一系列標記。因此，流行的深度學習技術如循環神經網絡(RNN)和卷積神經網絡(CNN)在文本序列建模中得到了廣泛的應用。

然而，有大量的自然語言處理問題可以用圖結構來最好地表達。例如，序列數據中的結構和語義信息(例如，各種語法分析樹(如依賴分析樹)和語義分析圖(如抽象意義表示圖))可以通過合并特定任務的知識來擴充原始序列數據。因此，這些圖結構化數據可以對實體標記之間的復雜成對關系進行編碼，以學習更多的信息表示。然而，眾所周知，深度學習技術對歐幾里德數據(如圖像)或序列數據(如文本)具有破壞性，但不能立即適用于圖結構數據。因此，這一差距推動了對圖的深度學習的研究，特別是圖神經網絡(GNN)的發展。

這種在圖的深度學習和自然語言處理的交叉領域的研究浪潮影響了各種自然語言處理任務。應用/開發各種類型的GNN的興趣激增，并在許多自然語言處理任務中取得了相當大的成功，從分類任務如句子分類、語義角色標注和關系提取，到生成任務如機器翻譯、問題生成和摘要。

盡管取得了這些成功，NLP的圖深度學習仍然面臨許多挑戰，包括自動將原始文本序列數據轉換為高度圖結構的數據，以及有效地建模復雜數據，包括基于圖的輸入和其他高度結構化的輸出數據 (如序列、樹、并在節點和邊均具有多種類型的圖數據。本教程將涵蓋在NLP中運用深度學習圖技術的相關和有趣的主題，包括NLP的自動圖構造、NLP的圖表示學習、NLP的高級基于GNN的模型(例如graph2seq、graph2tree和graph2graph)，以及GNN在各種NLP任務中的應用 (例如:機器翻譯、自然語言生成、信息提取和語義解析)。此外，還將包括動手演示課程，以幫助觀眾獲得應用GNN解決具有挑戰性的NLP問題的實際經驗，使用我們最近開發的開源庫——Graph4NLP，這是第一個為研究人員和從業者提供的庫，用于輕松地使用GNN解決各種NLP任務。

通過學習可觀測數據的概率密度而隨機生成樣本的生成模型在近年來受到人們的廣泛關注, 網絡結構中包含多個隱藏層的深度生成式模型以更出色的生成能力成為研究熱點, 深度生成模型在計算機視覺、密度估計、自然語言和語音識別、半監督學習等領域得到成功應用, 并給無監督學習提供了良好的范式. 本文根據深度生成模型處理似然函數的不同方法將模型分為三類: 第一類方法是近似方法, 包括采用抽樣方法近似計算似然函數的受限玻爾茲曼機和以受限玻爾茲曼機為基礎模塊的深度置信網絡、深度玻爾茲曼機和亥姆霍茲機, 與之對應的另一種模型是直接優化似然函數變分下界的變分自編碼器以及其重要的改進模型, 包括重要性加權自編碼和可用于半監督學習的深度輔助深度模型; 第二類方法是避開求極大似然過程的隱式方法, 其代表模型是通過生成器和判別器之間的對抗行為來優化模型參數從而巧妙避開求解似然函數的生成對抗網絡以及重要的改進模型, 包括WGAN、深度卷積生成對抗網絡和當前最頂級的深度生成模型BigGAN; 第三類方法是對似然函數進行適當變形的流模型和自回歸模型, 流模型利用可逆函數構造似然函數后直接優化模型參數, 包括以NICE為基礎的常規流模型、變分流模型和可逆殘差網絡(i-ResNet), 自回歸模型(NADE)將目標函數分解為條件概率乘積的形式, 包括神經自回歸密度估計(NADE)、像素循環神經網絡(PixelRNN)、掩碼自編碼器(MADE)以及WaveNet等. 詳細描述上述模型的原理和結構以及模型變形后, 闡述各個模型的研究進展和應用, 最后對深度生成式模型進行展望和總結.

//www.aas.net.cn/cn/article/doi/10.16383/j.aas.c190866

受益于當前計算機性能的快速提升, 學習可觀測樣本的概率密度并隨機生成新樣本的生成模型成為熱點. 相比于需要學習條件概率分布的判別模型, 生成模型的訓練難度大、模型結構復雜, 但除了能夠生成新樣本外, 生成模型在圖像重構、缺失數據填充、密度估計、風格遷移和半監督學習等應用領域也獲得了巨大的成功. 當前可觀測樣本的數量和維數都大幅度增加, 淺層的生成模型受到性能瓶頸的限制而無法滿足應用需求, 從而被含有多個隱藏層的深度生成模型替代, 深度生成模型能夠學習到更好的隱表示, 模型性能更好. 本文對有重要意義的深度生成模型進行全面的分析和討論, 對各大類模型的結構和基本原理進行梳理和分類. 本文第1節介紹深度生成模型的概念和分類; 第2節介紹受限玻爾茲曼機和以受限玻爾茲曼機為基礎模塊的幾種深度生成模型, 重點內容是各種模型的不同訓練算法; 第3節介紹變分自編碼器的基本結構、變分下界的推理和重參數化方法; 第4節介紹生成對抗網絡, 主要內容為模型原理、訓練方法和穩定性研究, 以及兩種重要的模型結構; 第5節總結了流模型的結構, 詳細介紹了流模型的技術特點; 第6節分析了自回歸模型的模型結構以及幾種重要分支的研究進展; 第7節將介紹生成模型中的兩個小分支: 矩陣匹配模型和隨機生成模型; 第8節對深度生成模型存在的問題進行分析討論, 并對未來的研究方向和發展趨勢做出了展望.

生成式模型是以圖模型和概率編程語言中的概率推理的重要范式。神經網絡對這些模型的參數化和基于梯度的隨機優化技術的進步使得高維數據的可擴展建模成為可能。

本教程的前半部分將全面回顧深度生成模型的主要家族，包括生成對抗網絡、變分自編碼器、標準化流和自回歸模型。對于每一個模型，我們將討論概率公式，學習算法，以及與其他模型的關系。本教程的后半部分將演示在科學發現中使用深度生成模型的方法，例如材料和藥物發現、壓縮感知等等。最后，我們將討論該領域目前的挑戰和未來研究的前景。

//dl4sci-school.lbl.gov/agenda

內容簡介：

生成對抗網絡（GAN）是訓練模型的新思想，生成器和鑒別器相互對抗以提高生成質量。最近，GAN在圖像生成方面取得了驚人的成果，并在此基礎上迸發發了大量新的思想，技術和應用。雖然只有少數成功的案例，但GAN在文本和語音領域具有很大的潛力，以克服傳統方法的局限性。

本教程分為三個部分。在第一部分中，我們將介紹生成對抗網絡（GAN）并提供有關此技術的全面介紹。在第二部分中，我們將重點介紹GAN在語音信號處理中的應用，包括語音增強，語音轉換，語音合成，以及域對抗訓練在說話人識別和唇讀等方面的應用。在第三部分中，我們將描述GAN生成句子的主要挑戰，并回顧一系列應對挑戰的方法。同時，我們將提出使用GAN實現文本樣式轉換，機器翻譯和抽象摘要的算法，而無需配對數據。

講者簡介： 李宏毅教授分別于2010年和2012年在國立臺灣大學獲得了碩士與博士學位。2012年9月至2013年8月，他是中國科學院信息技術創新研究中心的博士后。2013年9月至2014年7月，他是麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）語言系統組的訪問科學家。現任國立臺灣大學電氣工程系助理教授，并任職于該大學計算機科學與信息工程系。他的研究重點是機器學習（尤其是深度學習），口語理解和語音識別。

曹昱副研究員分別于1999年和2001年獲得臺灣大學電子工程學士學位和碩士學位。他于2008年獲得佐治亞理工學院電氣與計算機工程博士學位. 2009至2011年，曹博士是日本國家信息與通信技術研究所（NICT）的研究員，從事自動語音研究和產品開發，識別多語言語音到語音翻譯。目前，他是臺灣臺北中央研究院信息技術創新研究中心（CITI）的副研究員。他于2017年獲得了中央研究院職業發展獎。曹博士的研究興趣包括語音和說話人識別，聲學和語言建模，音頻編碼和生物信號處理。

目錄： GAN的基本思想及一些基礎的理論知識

• GAN的三種類別
• GAN的基本理論
• 一些有用的技巧
• 如何評估GAN
• 與強化學習的關系

GAN在語音方面的應用

• 語音信號生成
• 語音信號識別
• 結論

GAN在自然語言處理方面的應用

• GAN序列生成
• 無監督條件序列生成