论文Express | 谷歌DeepMind最新动作：使用强化对抗学习，理解绘画笔触

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作者：龙牧雪

深度学习合成图像并不是什么新鲜事。谷歌自己就做过SketchRNN，能识别8条腿的猪有异常，输出4条腿的猪（戳这里看https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MTQzNzU2NA==&mid=2651658559&idx=1&sn=2205552572ca955fae8e23008dbba90b&scene=21#wechat_redirect）。

不过这些都依赖于人类输入数据的指导。人类需要告诉模型，哪些输入图片是猪，模型才能从中总结规律。

昨天，谷歌DeepMind发出了一篇博文，介绍了其最新论文Synthesizing Programs for Images using Reinforced Adversarial Learning（大数据文摘公众号后台回复“图像”即可下载）。

谷歌使用一种名叫SPIRAL的对抗性学习方法，先用一个强化学习代理（Agent）随机画画，再将成果输入另一个神经网络鉴别器（Discriminator）。鉴别器能判断某图形是由Agent生成的，还是从真实照片的数据集中采样而来。

如果代理生成的图像成功地骗过了鉴别器，就会获得奖励。也就是说，奖励函数本身也是由代理学习得来，人类并没有设置奖励函数。这样经过持续训练，强化学习得到的图像就会越来越接近真实照片。

该方法与生成对抗网络（GANs）的区别是，GANs中的生成器通常是直接输出像素值的神经网络。但是强化学习代理通过编写图形程序与绘图环境交互来生成图像，也就是说，可以将生成的图像中绘画的笔触通过一个机械臂画笔实现出来。

根据谷歌放出的一个绘画视频，该方法在数字、人物肖像的生成上，均取得了不错的效果。

在MNIST手写数字图像生成的实验中，输入数据包括手写数字的图像，但没有明确指出它们是如何绘制的。强化学习代理需要通过自学数字书写的笔画（图案、笔触强弱、笔顺），控制画笔，重现特定的图像。接下来，鉴别器将作出预测，该图像是目标图像的副本，还是由代理生成的。图像越难鉴别，代理得到的回报越多。

重要的是，这一切是可以解释的，因为它产生了一系列控制模拟画笔的动作。同时值得注意的是，这里对绘画的笔顺并没有强调，只要画得像，就不管是怎么画出来的了。

在人脸的真实数据集上，强化对抗式学习也取得了不错的效果。绘制人脸时，代理能够捕捉到脸部的主要特征，例如脸型、肤色和发型，就像街头艺术家用寥寥几笔描绘肖像时一样：

谷歌称，教会人工智能从对世界的观察中获得结构关系并表达出来，这是人工智能建立人类认知、概括和沟通能力的必由之路。

大数据文摘公众号后台回复“图像”，即可获取这篇论文。

谷歌DeepMind博文链接：

https://deepmind.com/blog/learning-to-generate-images/