剖析 AIGC 关键模型 —— DALL-E

掘金安东尼

发布于 2023-05-23 10:17:22

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发布于 2023-05-23 10:17:22

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什么是 DALL-E ？

该模型说白了就是可以根据用户提供的文本描述自动生成对应的图像，由 OPEN-AI 发布；

本文将对 DALL-E 的技术原理、应用场景和优缺点进行深入解析~~

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技术原理

DALL-E 的技术原理主要基于 GPT-3 和 GAN 模型。

GPT-3 我们都很熟悉，是一个大型的自然语言生成模型，可以根据用户提供的文本描述生成对应的文本内容。

而 GAN 模型则是一种 生成对抗网络，可以通过两个神经网络进行训练，一个生成器网络负责生成图片，一个判别器网络负责判断生成的图片是否真实。

通过反复迭代训练，GAN模型可以生成逼真的图片。

编码阶段

DALL-E的工作原理可以分为两个步骤：编码和解码。

在编码阶段，DALL-E 将输入的文字转换为向量表示。这里使用的是GPT-3模型，即利用大规模文本数据训练出来的预训练语言模型。

GPT-3模型可以将输入的自然语言转换为一个高维向量，这个向量包含了输入文字的语义和语法信息。

举个栗子🌰

比如我们输入“一只黄色的小狗在草地上奔跑”，DALL-E会将这段话转换为一个高维向量，这个向量包含了这段话的语义和语法信息。这个向量会被传递到解码阶段，生成对应的图像，即一只黄色的小狗在草地上奔跑的图像。

用Python模拟编码过程的代码：

import torch
import transformers

tokenizer = transformers.GPT2Tokenizer.from_pretrained('gpt2')
model = transformers.GPT2Model.from_pretrained('gpt2')

text = "一只黄色的小狗在草地上奔跑"
input_ids = torch.tensor(tokenizer.encode(text)).unsqueeze(0)
outputs = model(input_ids)
vector = outputs[0][0].detach().numpy()

在这段代码中，使用了 Hugging Face 的 transformers 库，利用预训练模型将输入的文本转换为向量表示。

Transformer 提供了包括BERT、GPT、Transformer-XL等在内的多种预训练模型和模型训练工具。

其中，BERT 模型在自然语言处理领域有着广泛的应用，可以完成文本分类、问答系统、语义相似度计算等任务。

1、使用GPT2Tokenizer将文本转换为输入模型的id序列，然后使用GPT2Model计算出每个位置的隐藏状态。

2、取最后一个位置的隐藏状态作为整个文本的向量表示。

import torch
import transformers
import torchvision

# 加载预训练的 GPT-3 模型
gpt3_model = transformers.GPT3Model.from_pretrained("openai/gpt3")

# 加载预训练的 GAN 模型
gan_model = torchvision.models.GAN()

# 输入文本描述
text = "a cat sitting on a table"

# 使用 GPT-3 生成文本表示
text_encoding = gpt3_model(text)

# 将文本表示作为输入，通过编码器生成潜在向量
latent_vector = gan_model.encoder(text_encoding)

# 将潜在向量作为输入，通过解码器生成图像
generated_image = gan_model.decoder(latent_vector)

# 对生成的图像进行微调，使其更符合文本描述
fine_tuned_image = gan_model.fine_tune(generated_image, text_encoding)

通过以上代码示例，我们可以看到 DALL-E 的编码过程是一个非常复杂的过程。

解码阶段

DALL-E 的解码器也是基于Transformer，其中包含了多个Decoder Layers。

每个Decoder Layer由两部分组成：

1、Multi-Head Attention：用于对输入的文本进行编码

2、Feed Forward Network：Feed Forward Network则负责生成图像的像素值。

位置编码

除了单词向量表示之外，还需要考虑单词在句子中的位置信息。为此，DALL-E 使用了一种叫做 Sinusoidal Positional Encodin g的方法，将位置信息编码到单词向量中，从而使得模型能够区分不同位置的单词。

图像生成

在 Decoder Layers 中，Feed Forward Network负责生成图像的像素值。具体而言，模型会逐步地生成图像的每个像素点，直到生成整个图像。在每个时间步，模型会生成一个像素点，并将其添加到已生成的像素点中。这个过程会不断重复，直到生成完整的图像。

代码示例，仅供参考：

import requests
import json

def generate_image(prompt):
    response = requests.post(
        "<https://api.openai.com/v1/images/generations>",
        headers={
            "Content-Type": "application/json",
            "Authorization": f"Bearer {API_KEY}",
        },
        data=json.dumps({
            "model": "image-alpha-001",
            "prompt": prompt,
            "num_images": 1,
            "size": "1024x1024",
            "response_format": "url"
        })
    )

    response.raise_for_status()

    response_data = response.json()

    return response_data["data"][0]["url"]