Neděle 16. května 2021, svátek má Přemysl
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 16. května 2021 Přemysl

Tito lidé neexistují. Počítač si je vymyslel, napodobí rasu i vlasy

Podívejte se na fotky lidí, které jste nikdy nepotkali a nepotkáte. Počítač si je totiž vymyslel. Generativní kompetitivní neuronová síť Nvidia analyzovala desetitisíce reálných fotek, a výsledkem je „počítačová fantazie“. Síť umí kombinovat různé styly a aspekty. Použít jde i na auta nebo kočky.

Mladí i staří, muži i ženy, osoby z celého světa. Na první pohled celkem pestrá, ale nijak neobvyklá mozaika. Ale něco mají společného. Tito lidé nikdy neexistovali. Vznikli ve „fantazii“ počítače.

Počítačem vygenerované tváře působí na první i druhý pohled naprosto...

Počítačem vygenerované tváře působí na první i druhý pohled naprosto fotorealisticky

Tváře na fotografiích nejsou skutečné. Vlastně to nejsou ani fotografie v pravém slova smyslu. Blíže mají k fotorealistickým malbám nebo policejním kompozitním fotografiím (identikitům).

Počítačem vygenerované tváře působí na první i druhý pohled naprosto...

Počítačem vygenerované tváře působí na první i druhý pohled naprosto fotorealisticky

Tyto „fotografie“ vytvořila neuronová síť sestavená vědci ze společnosti Nvidia (jejich nejnovější práce je dostupná na arXiv.org, PDF). Speciální síť umí díky chytré kombinaci strojového učení napodobit něco, čemu můžeme zjednodušeně říkat „fantazie“.

Ukázky tváří vygenerovaných neuronovou sítí

Protože s počítačovou „fantazií“ nebo počítačovými „instinkty“ se budeme v následujících letech setkávat častěji, vyplatí se podívat se jim pod kapotu.

Na začátku jsou reálná data

Kdykoli slyšíte o neuronových sítích nebo „umělé inteligenci“, měli byste se ptát, z jakých dat tyto sítě vycházejí, na jakých datech se učily. To je důležité, protože tato data v sobě mohou zahrnovat nějaké – úmyslné, či neúmyslné – zkreslení, které se tak přenese i na rozhodovací schopnosti výsledné neuronové sítě (psali jsme o tom v článku o neuronové síti v soudnictví).

Fotografie vygenerované ze statisíců snímků celebrit (archiv CELEBA)

Fotografie vygenerované ze statisíců snímků celebrit (archiv CELEBA)

Příkladem může být třeba předchozí síť Nvidia z roku 2017 (PDF), která si svou „fantazii“ trénovala na fotografiích celebrit. Výsledné generované fotografie ukazují evidentní sklon k symetrickým, mladistvým, upraveným a vůbec „klasicky atraktivním“ obličejům. Dokonalá úprava vizáže většiny celebrit také mimochodem znamená, že neuronová síť, která by se na tomto vzorku učila rozpoznávat věk, by pak „normálním smrtelníkům“ při odhadování věku pět až patnáct let přidala. Vždyť se na ně podívejte. Nereálné celebrity jsou těm reálným velmi podobné.

Jak neuronová síť Nvidia vymýšlí nové, neexistující tváře celebrit (2017):

Síť Nvidia z roku 2018 má na svědomí prakticky stejný tým: Tero Karras, Samuli Laine a Timo Aila. Také princip je podobný, ovšem s několika významnými vylepšeními. Novější studie čerpala data nikoli z datasetu celebrit, ale z fotek „obyčejných lidí“ publikovaných na síti Flickr.

Několik ukázek vygenerovaných obličejů

Z těchto a dalších 70 tisíc takovýchto fotek z Flickeru se učila síť Nvidia

Dataset FFHQ obsahuje 70 tisíc obličejů ve vysoké kvalitě a koncem ledna by měl být ke stažení (kontaktovali jsme autory studie a odkaz doplníme, jakmile bude k dispozici).

Fantazie s možností detialního nastavení stylu

Hlavními změnami prošla generativní kompetitivní neuronová síť (tzv. GAN – generative adversial network), která v tomto případě slouží ke generování „fotografií“ obličejů.

GAN sítě mají obvykle dva prvky, dvě neuronové sítě, které spolu soutěží (proto kompetitivní či adversiální sítě):

  • tvůrce – tvůrčí síť má za úkol generovat takové fotografie, které budou k nerozeznání od skutečných fotografií
  • soudce – třídící síť má za úkol poznat, které fotografie jsou pravé a které ne

GAN sítě

Generativní kompetitivní neuronové sítě vymyslel teprve v roce 2014 doktorand Ian Goodfellow, a obrazně lze říci, že tak dal počítačům fantazii. Dvě neuronové sítě (tvůrce a soudce) spolu vzájemně soupeří a tím se obě postupně zlepšují.

GAN sítě se využívají zejména při generování obrazových dat. Jeden takový obraz byl nedávno vydražen za téměř deset milionů korun.

Celý proces je relativně zdlouhavý a komplikovaný, ale základní princip je jednoduchý. Tvůrčí síť začne generovat obrázky obličejů s velmi malým rozlišením, třeba 16 pixelů. Třídicí síť se snaží tyto (zpočátku náhodně) generované obrázky odlišit od skutečných zmenšených fotek. Tvůrčí neuronová síť dostane informace o tom, které její výtvory sítem prošly a které ne, a díky tomu se postupně učí, jak lépe vytvářet uvěřitelné obrázky. Také třídicí síť dostává nové informace a tím zvyšuje své šance na rozpoznání falešných fotek od fotek skutečných. Postupně roste rozlišení a tvůrčí síť dokáže vytvářet obrázky 32 × 32 pixelů, potom 64 × 64 pixelů a nakonec se postupně propracuje až k vysokému rozlišení 1024 × 1024 pixelů.

Nová síť kromě tohoto postupného „růstu rozlišení“ přidává různé druhy šumu umožňuje ladit jednotlivé „styly“. Celkově síť trénuje přes 26 milionů parametrů. „Nová architektura umožňuje automatické učení bez dozoru, které odhalí obecné atributy (póza nebo identita) i velmi jemné odchylky (třeba pihy nebo vlasy) a umožňuje intuitivní a specifickou kontrolu nad výsledkem syntézy,“ píší autoři studie. Schéma jejich sítě intuitivně nevypadá, ale výsledky mluví samy za sebe.

Srovnání „tradiční generativní sítě“ a „generativní sítě na bázi stylů“

Srovnání „tradiční generativní sítě“ a „generativní sítě na bázi stylů“

K čemu jsou tyto „styly“? Síť díky tomu například umí automaticky rozpoznat různé atributy fotky a na vyžádání tak vytvořit fotografii obličeje, který má některé aspekty z jedné fotky a jiné aspekty z fotky jiné.

Kombinace stylů tří fotek do jedné fotky. Z horní fotky pochází „hrubý styl“ (v...

Kombinace stylů tří fotek do jedné fotky. Z horní fotky pochází „hrubý styl“ (v praxi je to například postava, pohlaví, věk), ze prostřední „střední styl“ (třeba barva pleti nebo výraz tváře) a ze spodní fotky neuronová síť vzala „styl detailů“ (barva vlasů, barevnost snímku apod.)

Styly přitom nejsou definované programátorem. Nikdo neřekl počítači: „tohle je hlava, tohle jsou vlasy, tohle jsou pihy, takhle se od sebe liší rasy a takhle se liší úsměv od nevraživého výrazu.“ Tyto styly jsou „automaticky naučené“. Nemají jméno, autoři studie je pouze pro orientaci rozdělili na obecné, střední a jemné. Zjednodušeně platí, že obecné styly odpovídají charakteristikám, které byste z fotky rozpoznali už při nízkém rozlišení.

Síť tedy umí nejenom generovat náhodné tváře, ale také vytvářet tváře na objednávku. Z pohledu neuronové sítě jsou totiž všechny tyto styly definované číselným parametrem, a umí tedy kombinovat tyto parametry z různých fotek. Takto například vypadají kombinace fotek tváří.

V horním řádku je zdrojový obličej, v levém sloupci pak „celkový styl“, do...

V horním řádku je zdrojový obličej, v levém sloupci pak „celkový styl“, do kterého je obličej z horního řádku přegenerován. Výsledné „křížené“ obličeje lze dále upravovat laděním jednotlivých parametrů.

Právě možnost kontrolovat výsledek odlišuje tuto GAN síť od ostatních, kde byl výsledek do značné míry předurčený náhodou (a samozřejmě trénovacími daty). Podrobná kontrola nad výsledkem může výrazně zlepšit uplatnění takového algoritmu v praxi. Dokážeme si představit zapojení v počítačových hrách (Nvidia je ostatně známá právě mezi hráči), umění, výzkumu nebo při rychlé tvorbě policejních identikitů. Stačilo by říci „vypadal jako tento, ale vlasy měl jako tady ten a taky měl pihy...“ a síť by na přání vygenerovala velké množství obličejů s možností dalších úprav stylů.

Fotografie vygenerovaná ze tří fotografií (vlevo). Z každé zdrojové fotografie...
Fotografie vygenerovaná ze tří fotografií (vlevo). Z každé zdrojové fotografie...
Fotografie vygenerovaná ze tří fotografií (vlevo). Z každé zdrojové fotografie...

Fotografie vygenerovaná ze tří fotografií (vlevo). Z každé zdrojové fotografie si vzala některé „styly“.

Zajímavým důsledkem číselného vyjádření jednotlivých stylů je také možnost najít „opačný obličej“, tedy takový, který má všechny (nebo některé) styly právě opačné než daná fotografie.

Průměrný obličej, vygenerovaný natrénovanou sítí NVIDIA

Průměrný obličej, vygenerovaný natrénovanou sítí NVIDIA

Ukázka hledání „opačného obličeje“. Levý čtverec ukazuje 25 generovaných...

Ukázka hledání „opačného obličeje“. Levý čtverec ukazuje 25 generovaných fotografií, uprostřed jsou průměrné fotografie (tedy 25krát stejná fotografie) a vpravo jsou odpovídající „opaky“ (fotka vlevo dole je opakem fotky vlevo dole atd.)

Z obrázku to není úplně patrné, lépe je to vidět na následujícím videu.

Nová neuronová síť Nvidia umí vytvořit falešné fotky lidí a ladit jejich styly:

Výsledné fotografie jsou překvapivě realistické. Občas sice zahlédneme nesmyslný záhyb vlasů nebo podivný objekt v pozadí počítačem vygenerovaného portrétu, ale celkově jsou generované snímky uvěřitelné i při podrobném zkoumání. To může opět přiblížit moment, kdy nebudeme schopni rozeznat pravé video od falešného.

Nejen obličeje, ale i kočky, ložnice nebo auta

Síť je poměrně univerzální, nemusí tedy generovat jen fotografie obličejů. Vědci jí předhodili například tisíce fotografií ložnic, koček nebo aut.

Generované fotky koček

Generované fotky koček

Generované fotky aut

Generované fotky aut

Generované fotky ložnic

Generované fotky ložnic

Výsledné obrázky jsou často na první pohled k nerozeznání od fotografií a to i přesto, že nezobrazují reálné objekty, ale jen něco, co můžeme bez velké nadsázky nazvat počítačovou fantazií.

Zejména u aut jsou výsledky prakticky k nerozeznání od skutečnosti, přestože na snímcích jsou neexistující auta, která ve skutečnosti nikdo nevyrábí.

Bujná fantazie počítače:

Opět lze přitom ladit styly, hrubé i jemné, a změnit tak cíleně jen některé aspekty vygenerovaného snímku.

Generované fotografie aut a ložnic
Generované fotografie aut a ložnic
Generované fotografie aut a ložnic

Generované fotografie lišící se „jemným“ stylem, který v tomto případě ovlivňuje barvu

Autoři studie slibují, že algoritmus i dataset budou zveřejněny během ledna 2019. Odborníci se shodují, že jde o zajímavý pokrok v oblasti neuronových sítí. Zároveň jde o přípomínku toho, jak rychle se počítače dokážou naučit vytvářet uvěřitelná data.

Zatímco ještě před pár lety nebylo až tak těžké rozeznat „počítačem smyšlenou“ fotografii od té skutečné, v budoucnu to bude čím dál složitější. Již nyní počítač vychrlí na vyžádání libovolné množství snímků. A z každé se na vás bude dívat člověk, který nikdy nežil a existuje jen coby soubor číselných parametrů.

Před několika lety by to znělo jako sci-fi. Dnes je to užitečná průprava na svět, ve kterém budeme žít. Lidské tváře už nepatří jenom lidem.

Autor:

Fagradalsfjall online

Sledujte živě aktivní sopku na Islandu. Erupce začala po týdnech otřesů 19. března a zláště pak v noci nabízí fascinující podívanou.

  • Nejčtenější

Jak dopadne pandemie covidu? Zřejmě nejhůře jak mohla, přitom ne špatně

Virus SARS-CoV-2 napříč světem zřejmě zdomácní. Pravděpodobnost, že by se ho podařilo vytlačit a získat proti němu...

Co může Rusko nabídnout Česku jako nástupce gripenů a proč se tak nestane

Česko připravuje výběrové řízení na nové nadzvukové letouny, protože za šest let vyprší smlouva na pronájem JAS 39...

Číně se jako druhému státu světa podařilo úspěšně přistát na Marsu

Čína jako druhý stát světa po USA úspěšně přistála na planetě Mars. Zvládla to přitom na první pokus. Pojízdná...

Bez panzerfaustů by to měli pražští povstalci mnohem těžší

Nenahraditelnou zbraní Pražského povstání se stala pancéřová pěst. Bez této účinné pěchotní protitankové zbraně by byl...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Fanoušci retra pláčou. Z Windows zmizí ikonka CRT monitoru, změní se i koš

Na podzim plánuje Microsoft vydat novou podzimní edici Windows 10, která přinese další pokračování přechodu na nový...

Lékařské špičky v kauze obřích pojistných podvodů. Hrozí jim až 10 let

Premium Uznávaní doktoři „léčili“ neexistující zranění. V kauze tří stovek pojistných podvodů za 50 milionů korun je obžalováno...

Revmatoidní artritida může zkrátit život až o 15 let, varuje imunoložka

Premium Morové rány, pandemie tuberkulózy či cholery jako příčiny smrti medicína už takřka pohřbila. Nebezpečí ale číhá i u...

Tisknu se k zemi. A rakety se blíží! Reportérka pod sprchou raket Hamasu

Premium Ležím na trávníku, příjemně teplý večer. Byla by to pohoda, ale je to peklo, místo hvězd totiž počítám na nebi zásahy...

  • Další z rubriky

Zvládli byste vyvenčit tyranosaura, nebo by vám utekl?

Vědci se o různých druzích dinosaurů snaží zjistit co nejvíce informací. Díky výpočetní technice a softwarovým...

STO OBJEVŮ: Zadej cíl cesty. Díky satelitu už nebloudíme s mapou v ruce

Seriál I když je mezi řidiči pořád dost staromilců, kteří nedají dopustit na papírovou mapu, satelitní navigace GPS se...

Jako na drogách. Pravěké malíře stimuloval nedostatek kyslíku a světla

Proč se malíři ze starší doby kamenné vydávali do špatně osvětlených míst, kde navíc trpěli nedostatkem kyslíku? Podle...

STO OBJEVŮ: Jak nahradit slonovinu? Nastoupila doba plastová

Seriál Lidstvo prošlo érou kamennou, bronzovou i železnou, teď se zdá, že je tady doba plastová. Umělé hmoty začínají být...

Bohuš Matuš se oženil v Krtkově světě. Vzal si o 30 let mladší Lucii

Bohuš Matuš (47) a Lucie Palkaninová (18) jsou manželé. Vzali se ve středu odpoledne v rodinném parku Krtkův svět v...

Televize NBC odmítá vysílat Zlaté glóby, Cruise kvůli porotě vrací trofeje

Americká televize NBC nebude příští rok vysílat slavnostní předávání Zlatých glóbů. Rozhodla se tak po vlně...

Twitch se stává Pornhubem pro děti, zaplavily ho streamerky v bikinách

Streamovací služba Twitch má poměrně přísná pravidla pro zobrazování sexuálního obsahu, některé uživatelky v nich však...

Zatím jsem spíš studentka než modelka, říká šestnáctiletá dcera Kubelkové

Ivu Kubelkovou (44) si všichni pamatují první vicemiss roku 1996 a několikanásobnou vítězku ankety o nejkrásnější...

Právníci Applu se snaží dokázat, že Epic Store prodává porno

Během soudního sporu mezi společnostmi Epic a Apple přišla řeč i na obchod s nezávislými hrami Itch.io, jehož klienta...