Автокодировщик (Autoencoder) - это нейронная сеть, которая пытается восстановить свой же вход в качестве выходных данных, используя более компактное представление. Он состоит из двух основных компонентов: кодировщика (encoder) и декодировщика (decoder).
Кодировщик принимает на вход данные и преобразует их в более компактное представление, которое называется кодом или скрытым представлением. Этот код представляет собой сжатую версию входных данных и содержит наиболее важную информацию о данных.
Декодировщик получает на вход этот код и восстанавливает исходные данные из него. Таким образом, автокодировщик учится извлекать наиболее важные признаки из данных и использовать их для восстановления данных.
Обучение автокодировщика происходит путем минимизации функции потерь между входными данными и выходными данными. Чем меньше разница между входными данными и выходными данными, тем лучше работает автокодировщик.
Автокодировщики могут использоваться для различных задач, таких как сжатие данных, удаление шума, генерация изображений и др. Например, в задаче удаления шума, автокодировщик обучается удалять шум из исходных данных, используя только информацию о наиболее важных признаках данных. В задаче генерации изображений, автокодировщик обучается создавать новые изображения, используя компактное представление данных.
Также автокодировщики могут быть использованы в качестве предобучения для других нейронных сетей, таких как сверточные нейронные сети и рекуррентные нейронные сети. Предварительное обучение автокодировщика может помочь улучшить качество модели и ускорить ее обучение.
Одним из наиболее интересных применений автокодировщиков является генеративная модель. Генеративная модель - это модель, которая способна генерировать новые данные, которые соответствуют распределению исходных данных.
Для создания генеративной модели с помощью автокодировщика, необходимо обучить его на большом наборе данных, чтобы он мог извлечь наиболее важные признаки из этих данных. Затем, используя этот код, можно создать новые данные, которые будут соответствовать распределению исходных данных.
Например, автокодировщик может быть обучен на наборе изображений лиц людей. Затем можно использовать этот обученный автокодировщик для создания новых изображений лиц, которых нет в исходном наборе данных. Таким образом, можно создать бесконечное количество новых изображений лиц, которые будут соответствовать распределению исходных данных.
Еще одним интересным применением автокодировщиков является их использование в задаче анамнезирования (англ. Inpainting). Анамнезирование - это процесс заполнения пропущенных или поврежденных областей в изображении. Автокодировщик может быть обучен на изображениях, где есть пропущенные области, и затем использоваться для заполнения этих областей.
Таким образом, автокодировщики - это мощный инструмент машинного обучения, который может быть использован для решения различных задач, связанных с обработкой данных, в том числе для создания генеративных моделей, анамнезирования изображений и многого другого.