關(guān)聯(lián)回顧

（原創(chuàng)）全圖說圖像處理的發(fā)展歷史（下）

（原創(chuàng)）全圖說ChatGPT的前世今生

（原創(chuàng)）全圖說動畫技術(shù)的發(fā)展歷史（下）

一幅獲獎的畫在藝術(shù)界炸了鍋

近幾個月，關(guān)于圖像生成（Text To Image）的人工智能藝術(shù)創(chuàng)作，成為科技媒體的熱點話題。從DALL-E，到Stable Diffusion，再到Midjourney，我們能明顯看到深度學習在圖像生成方面肉眼可見的巨大進步。這些人工智能藝術(shù)創(chuàng)作工具在藝術(shù)界更是引發(fā)了不少插畫設(shè)計師和藝術(shù)家的職業(yè)焦慮。特別是去年9月份，當杰森·艾倫 (Jason Allen) 將他的“空間歌劇院”提交給科羅拉多州博覽會的美術(shù)比賽時，這幅華麗的印刷品立即大受歡迎，作品中多個人物的肖像，飄逸的長袍，凝視著明亮的遠方，復古風和星際風混搭的如此完美，且精細，立即征服了評委。在“數(shù)字處理攝影”類別中擊敗了其他 20 位藝術(shù)家，贏得了第一名藍色絲帶和 300 美元的獎金。

然后，艾倫告訴大家，這件藝術(shù)品是由人工智能工具Midjourney 創(chuàng)作的。這無疑在藝術(shù)界炸開了鍋。很多藝術(shù)家開始譴責艾倫用欺騙的手段獲得了獎項。甚至上綱上線，認為Midjourney這類Text to Image的生成工具，將徹底破壞人們的創(chuàng)造性，模糊藝術(shù)的邊界，甚至扼殺人類的藝術(shù)本身。

但吵歸吵，事情已經(jīng)發(fā)生，而且還有愈演愈烈的趨勢。最近，幾個文本到視頻（Text to Video）的工具悄然興起，讓生成對抗網(wǎng)絡( GAN ) 和擴散模型的機器學習技術(shù)突破了圖片生成的邊界，延展到了視頻生成領(lǐng)域。今天我們會介紹三款近期剛剛萌芽的文本到視頻的生成工具。這些工具或許當下看起來都還非常青澀，但也足夠驚艷。根據(jù)文本到圖像的發(fā)展速度，相信今年，最遲明年，這種技術(shù)就會成熟到爐火純青的程度，不信等著瞧：）

Gen-1

這個工具有五種使用模式：

風格化（Stylization）：將任何圖像或提示的風格轉(zhuǎn)移到視頻的每一幀。

故事板（Storyboard）：將模型變成完全風格化和動畫的渲染。

遮罩（Mask）：隔離視頻中的主題并使用簡單的文本提示對其進行修改。

渲染（Render）：通過應用輸入圖像或提示，將無紋理渲染變成逼真的輸出。

定制（Customization）：通過自定義模型以獲得更高保真度的結(jié)果，釋放 Gen-1 的全部功能。

Runway到底是何方神圣？在Runway的主頁上，我們看到他們的slogan是：“Everything you need to make anything you want.”（這里有你制作任何東西所需的一切）。“Make the impossible & Move Creativity Forward” （創(chuàng)造可能，推進創(chuàng)意）。他們的網(wǎng)站上，你能找到幾十種AI多媒體（圖像、聲音、視頻動畫）處理的小工具。Gen-1只是其諸多工具中的一個。

如果大家熟悉Stable Diffusion的話，就會明白，Stable Diffusion是由多家聯(lián)合發(fā)布的。Runway就是其中之一。

Stable Diffusion是一種潛在的擴散模型（LDM），深度生成神經(jīng)網(wǎng)絡，代碼和模型權(quán)重已經(jīng)開源，對外發(fā)布。Stable Diffusion 由 3 部分組成：變分自動編碼器(VAE)、U-Net和可選的文本編碼器。Stable Diffusion數(shù)據(jù)訓練采用的是Common Crawl數(shù)據(jù)，其中包括 50 億個圖像-文本對。

這次Runway發(fā)布的Gen-1，用到的還是Stable Diffusion的能力。

Runway是在2018年，由幾位在紐約大學Tisch藝術(shù)學院交互式電信項目（ITP）的研究員：克里斯托弗·巴倫蘇埃拉（Cristóbal Valenzuela）、亞歷杭德羅·馬塔馬拉（Alejandro Matamala ）和阿納斯塔西斯·澤瑪尼迪斯（Anastasis Germanidis）成立的創(chuàng)業(yè)公司。

他們幾位癡迷于藝術(shù)與技術(shù)交集給藝術(shù)創(chuàng)作帶來的幫助。幾位年輕人堅信：利用計算機圖形學和機器學習的最新進展來突破創(chuàng)造力的極限，進而降低內(nèi)容創(chuàng)作的障礙，必然會開啟新一波講故事的浪潮。

Google Dreamix

就人工智能的龍頭老大而言，我們不得不佩服Google。近期，Google也發(fā)布了一款Text to Video通用視頻編譯器Google Dreamix。這款工具提供三種工具模式：

1. 對已有視頻的編輯：提供一個輸入視頻，再給出一段文字描述，并根據(jù)這段文字描述對圖像進行修訂。

2. 提供一張圖片，再對這張圖片提供一段描述，然后生成一段視頻來來讓這個圖片動起來。

3. 提供一系列圖片，然后再提供一段描述，根據(jù)輸入圖片的素材，產(chǎn)生一個視頻動畫符合描述的含義。

從技術(shù)上來說，對于視頻編輯，Dreamix 將源圖像加噪并將它們傳遞給視頻擴散模型，然后該模型根據(jù)文本提示從噪聲源圖像生成新圖像并將它們組合成視頻。因此，源圖像提供了一種草圖，可以捕捉例如動物的形狀或其運動，同時留出足夠的變化空間。

Google在人工智能貢獻遠遠不是Dreamix這么簡單。這個世紀以來至少有幾件事兒，Google是功不可沒的：

1. 2011年，谷歌人工智能研究部門Google AI和斯坦福大學教授吳恩達合作，成立了一個深度學習的團隊，取名非常大膽，叫：谷歌大腦（Google Brain），杰夫·迪恩（Jeff" Dean）是負責人。目的是將開放式機器學習研究與信息系統(tǒng)和大規(guī)模計算資源相結(jié)合。2015年，谷歌大腦搞出來一個TensorFlow。這是一個在Apache License 2.0下開源的用于機器學習和人工智能的免費開源軟件庫。采用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練和推理。后續(xù)很多機器學習的初創(chuàng)公司都受益于TensorFlow。

2. 針對TensorFlow，Google開發(fā)了新的硬件Tensor Processing Unit（TPU），這是一種專門為神經(jīng)網(wǎng)絡機器學習開發(fā)的AI加速器專用集成電路（ASIC）。谷歌于 2015 年開始在內(nèi)部使用 TPU，并于 2018 年將其提供給第三方使用，既作為其云基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，也通過出售較小版本的芯片。TPU對待深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的運算效率要高于GPU。當然我們要承認，由于TPU僅僅是為了TensorFlow的優(yōu)化，目前主流的人工智能圖像生成領(lǐng)域，硬件還是以GPU為主。2007年，隨著 Nvidia GeForce 8 系列的推出，以及隨后新的通用流處理單元，GPU 成為一種更通用的計算設(shè)備。GPU 上的通用計算開始真正進入機器學習領(lǐng)域，讓標準神經(jīng)網(wǎng)絡在GPU實施比CPU上的等效實施快 20 倍。正是因為這種邊際成本的變化，才激發(fā)了很多初創(chuàng)公司開始投身于人工智能的領(lǐng)域。

3. Google工程師 亞歷山大·莫德文采夫（Alexander Mordvintsev ）為2014年ImageNet大規(guī)模視覺識別挑戰(zhàn)賽（ILSVRC）開發(fā)了一個深度卷積計算機視覺程序DeepDream。這名字來源于電影《盜夢空間》。DeepDream使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡通過算法錯視來查找和增強圖像中的模式，從而在故意過度處理的圖像中創(chuàng)造出一種夢幻般的外觀，讓人聯(lián)想到迷幻體驗。2015年7月，程序發(fā)布后，被行業(yè)熱捧，也激發(fā)了很多藝術(shù)界的人士，意識到用機器學習充實藝術(shù)創(chuàng)作的巨大潛能。

4. 2017年，Google Brain團隊又搞出來一個深度學習模型Transformer，采用自注意力機制，對輸入數(shù)據(jù)的每一部分的重要性進行差異加權(quán)。這個模型直接刺激了預訓練系統(tǒng)的發(fā)展。Transformer在自然語言處理和圖像處理都表現(xiàn)了非凡的優(yōu)勢。后來的OpenAI的GPT，就是基于Transformer的應用。

當然，除了Google之外，另外一家行業(yè)大佬Meta也沒有閑著。盡管操作了很久的元宇宙并未達到預期效果，Meta還是在圖像生成領(lǐng)域做了大膽的嘗試。

Make-a-Video

Meta AI是Meta平臺公司（原Facebook）的人工智能實驗室（FAIR）。最近Meta AI搞了一個工具，叫Make-a-Video。是一款通過深度學習的方式實現(xiàn)從文本到視頻。Make-a-Video支持三種用法：

1. 單純的Text to Video，人們可以使用盡可能詳盡的語言來描繪視頻的內(nèi)容，以及選定對應視頻的風格（現(xiàn)實、超現(xiàn)實主義、風格化），然后來生成對應的視頻，比如：

泰迪熊在畫自畫像

2. 從靜到動（From Static to Magic）

比如一艘大海航行船的圖像：

可以通過Make-a-Video生成一個動圖：

3. 為視頻添加額外的創(chuàng)意

可以根據(jù)原始視頻創(chuàng)建視頻的變體，比如下面這個多色的毛茸跳舞者

通過Make-a-Video可以生成多個變體：?

?從技術(shù)上來看，Meta這個工具首先可以分解完整的時間U-Net和注意力張量，并在空間和時間上進行近似。其次，設(shè)計了一個通過差值模型來實現(xiàn)時空管道來生成高分辨率和幀率的視頻。

幾年前的Image to Image

其實人工智能在藝術(shù)領(lǐng)域的介入從2015年左右就開始進入大眾的視野了。那個時候，主要的應用場景是通過神經(jīng)網(wǎng)絡和人工智能應用某些藝術(shù)效果來轉(zhuǎn)換已有的圖片。相信大家都有印象包括Prisma、Pikazo、Painnt、Lucid、Artisto、Style和DeepArt等一系列的App出現(xiàn)在應用市場上。這些App多半是將人工智能作為特效濾鏡的方式來運用，把一張普通的照片，轉(zhuǎn)換為梵高、莫奈、達利和畢加索等等一系列藝術(shù)畫風格的作品，當然，高級一些的，還會生成視頻。

之所以卡在這個時間點突然出現(xiàn)，主要要歸功于伊恩·古德費洛（Ian Goodfellow）完成了一項人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡的研究，發(fā)明了生成對抗網(wǎng)絡(Generative adversarial network，簡稱GAN)。這種技術(shù)可以讓經(jīng)過照片訓練的 GAN 可以生成新照片，這些照片至少在人類觀察者看來是真實的，具有許多現(xiàn)實特征。最初GAN是作為無監(jiān)督學習的生成模型形式提出來的，但事實證明，GAN也可以用于半監(jiān)督學習、全監(jiān)督學習、和強化學習。

隨著伊恩·古德費洛畢業(yè)加入Google后，他的同事就用他的GAN搞了一個DeepDream，這種奇幻的效果立即給AI藝術(shù)創(chuàng)作屆打了一針強心劑。緊接著，一堆的初創(chuàng)公司就如春筍般生長起來了。

開源在技術(shù)上迸發(fā)的力量

軟件開源，盡管現(xiàn)在已經(jīng)幾乎眾人皆知的開發(fā)模式，但其實從前麻省理工學院人工智能實驗室的研究員理查德·斯托曼（Richard Stallman）不滿閉源軟件的不便，進而在Dr. Dobb‘s軟件雜志上憤然發(fā)表《GNU宣言》（The GNU Manifesto），直到2005年，30年過去了，從自由軟件到開源，還一直都是小圈子的事情。

2005年，萊納斯·托沃茲（Linus Torvalds）開發(fā)了Git，進而在2007年孵化出GitHub，才徹底改變了局面。GitHub的出現(xiàn)，讓開源項目全球化協(xié)作和軟件版本管理變得無比便捷。

而正是因為用于機器學習和人工智能的免費開源軟件庫TensorFlow、OpenAI的GPT模型代碼和GPT-2和Google深度學習模型Transformer等等這些軟件能力被開源了，才會被世界上其他心中有藝術(shù)夢想的程序員所獲得，才會激發(fā)這個圖像生成產(chǎn)業(yè)的繁榮。

也正是這個原因，當看到OpenAI不再把自回歸語言模型GPT-3繼續(xù)開源之后，我心中開始對這家公司表示質(zhì)疑，估計OpenAI會在短期盈利，但是很難走的長遠。

優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)訓練是基礎(chǔ)

2001年，美國法律學者和政治活動家、哈佛大學教授勞倫斯·萊西格（Lester Lawrence Lessig）拉著哈羅德·阿貝爾森和埃里克·埃爾德雷德在紅帽羅伯特·揚（Bob Young）的公共領(lǐng)域中心支持下，成立了一個非營利組織知識共享組織（Creative Commons ，簡稱CC ) 。鼓勵創(chuàng)作者采用“CC授權(quán)”，來推動知識和作品的共享和創(chuàng)新，積極促成學術(shù)資料、音樂、文學、電影和科學作品對大眾開放， 并向全球各國推廣。

同年，由吉米·威爾士（Jimmy Wales）發(fā)起的多語言的免費在線百科全書維基百科啟動。內(nèi)容許可遵守CC Attribution 和 Share-Alike 3.0。

2012年，亞馬遜Amazon Web Services開始通過Common Crawl基金會這個非營利組織負責抓取網(wǎng)絡并免費向公眾提供其檔案和數(shù)據(jù)集。致力于使互聯(lián)網(wǎng)信息訪問民主化的非營利組織。

沒有這些符合CC協(xié)議的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容的大型平臺，GAN的機器學習，算法再好，也是無源之水。比如：也正是有了CC協(xié)議的這些優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)資源，類似LAION（德國的非營利組織）才能夠去調(diào)用這些數(shù)據(jù)，專門訓練很多備受矚目的文本到圖像模型，包括Stable Diffusion和Imagen。

不可阻擋的藝術(shù)平民化

藝術(shù)圈的很多人都明白，藝術(shù)在當代社會的生存空間已經(jīng)被極大地壓縮了。圈內(nèi)人流傳一種說法：藝術(shù)家不會忙死，不會焦慮死，但藝術(shù)家會被餓死。現(xiàn)在很多藝術(shù)創(chuàng)作工具都是商業(yè)化工具，購買軟件要花費高昂的成本，對于很多剛剛踏足藝術(shù)工作的新人來講，這些預支成本往往帶來巨大的生存壓力。

從最近圖像生成、視頻生成炒作熱度可以看出，藝術(shù)界的這種訴求非常強烈。今天介紹的幾個工具，應該都是深知藝術(shù)圈這種窘境和痛苦的。他們的使命就是讓所有人都能零起步低成本創(chuàng)作內(nèi)容。他們也明白，解決這個問題的關(guān)鍵在于要擁抱機器學習的AI時代，他們堅信機器學習能讓藝術(shù)創(chuàng)作民主化，平等化，而不是被壟斷在大的廣告公司和特效公司手里。

藝術(shù)平民化的道路，其實從文藝復興后，一直都在不停地迭代，從印象派到抽象派到達達主義之后到波普藝術(shù)，都是在簡化藝術(shù)創(chuàng)作的難度和門檻上變得越來越容易，而AI讓這個進程又加速了，讓普通人不僅僅可以創(chuàng)作藝術(shù)，而且還能創(chuàng)作出藝術(shù)家才能創(chuàng)造的高品質(zhì)的藝術(shù)作品，這無疑是一種變革。因為AI讓普通人站在了藝術(shù)界巨人的肩膀上。

寫在最后

我們經(jīng)常會為一個新的技術(shù)熱點出現(xiàn)而興奮，但每個熱點的背后，都不是憑空產(chǎn)生的。在到達引爆媒體的臨界點之前的蓄能階段，有很多的技術(shù)和平臺，都在孵化這個引爆點。如果用放大鏡去看，都有有軌跡可循的。我們會洞見到：生態(tài)界和教育界的配合，非營利機構(gòu)和營利產(chǎn)業(yè)界的配合，某些行業(yè)領(lǐng)袖開放開源的胸懷。而往往每一環(huán)都是關(guān)鍵的助推力量，缺少任何一環(huán)，技術(shù)的引爆點都可能會延遲數(shù)年，甚至數(shù)十年。但有一點是明確的：是金子，最后一定會發(fā)光，但天時地利人和是何時何地發(fā)光的關(guān)鍵。