Искусственный интеллект · Статья
Как работает генерация изображений на основе ИИ: объяснение моделей диффузии
Опубликовано:
Коротко
Инструменты такие как DALL-E, Midjourney и Stable Diffusion создают изображения, используя модели диффузии: нейронные сети, обученные превращать изображение в случайный шум, а затем обращать этот процесс вспять. Чтобы сгенерировать новое изображение, сеть начинает с чистого шума и удаляет его пошагово, направляемая текстовым запросом, пока не появится связное изображение.
Эта версия — машинный перевод оригинала (English). Читать оригинал
Несколько генераторов изображений на основе ИИ, появившихся с 2022 года — включая DALL-E 2 от OpenAI, Midjourney и Stable Diffusion от Stability AI — построены на технике, называемой диффузией. Вместо того чтобы рисовать изображение штрихом за штрихом, эти системы учатся обращать математический процесс, который постепенно разрушает изображение шумом, а затем выполняют этот процесс в обратном направлении, начиная со случайного статического изображения.
Основная идея: обучение удалению шума
Модели диффузии для генерации изображений были формализованы в статье 2020 года «Denoising Diffusion Probabilistic Models» Джонатана Хо, Аджая Джейна и Питера Абиля, опубликованной в репозитории исследований arXiv. Метод, описываемый как вдохновленный неравновесной термодинамикой, работает в два этапа. На этапе «прямого прохода», используемого только во время обучения, к реальной фотографии добавляются небольшие количества случайного (гауссова) шума в течение многих шагов, пока изображение не станет неотличимо от статического. На этапе «обратного прохода» нейронная сеть обучается предсказывать и вычитать этот шум пошагово, пока исходное изображение не восстановится.
После обучения сеть больше не нуждается в реальной фотографии для начала. Она может начать с холста из чистого случайного шума и запустить те же самые операции удаления шума, которые она изучила во время обучения, создавая совершенно новое изображение, которого раньше не существовало. В статье 2020 года сообщалось, что на наборе данных CIFAR-10 их модель достигла высоких оценок качества изображения и на более крупных изображениях 256x256 соответствовала качеству образцов ProgressiveGAN, более ранней техники генерации, основанной на другой архитектуре.
Где работает нейронная сеть: U-Net и текстовое направление
Сеть, которая выполняет удаление шума, обычно представляет собой U-Net, тип архитектуры, который сжимает изображение для захвата общей структуры, а затем перестраивает его обратно в полное разрешение. В собственной технической документации Stable Diffusion на GitHub модель описывается как использующая U-Net с 860 миллионами параметров для выполнения процесса диффузии вместе с отдельным автокодером, который сжимает изображения в меньшее математическое представление и распаковывает результат обратно в полное изображение.
Чтобы следовать письменному запросу, система нуждается в способе связи слов с пикселями. Согласно той же документации Stable Diffusion, модель использует замороженный текстовый кодировщик CLIP ViT-L/14 — компонент, обученный отдельно для сопоставления текста и изображений — чтобы превратить запрос в числовое представление, которое направляет каждый шаг удаления шума, поэтому сеть удаляет шум таким образом, который направляет возникающее изображение к тому, что описывают слова.
- Обучение: реальные изображения постепенно повреждаются случайным шумом в течение многих шагов, пока не останется только статическое изображение.
- Обучение: нейронная сеть U-Net обучается предсказывать и удалять шум, добавленный на каждом этапе.
- Текстовое кондиционирование: отдельный текстовый кодировщик (например, CLIP) превращает запрос в числовой путеводитель для сети удаления шума.
- Генерация: начиная со случайного шума, обученная сеть удаляет шум пошагово, направляемая текстом, пока не появится изображение.
- Декодирование (только для моделей в скрытом пространстве): сжатое внутреннее представление преобразуется обратно в изображение полного разрешения.
Пиксельное пространство в сравнении со скрытым пространством: почему Stable Diffusion работает на ноутбуке
Не все модели диффузии работают одинаково внутри. Согласно статье MIT Technology Review от декабря 2022 года о развитии технологии, DALL-E 2 выполняет свой процесс удаления шума непосредственно на пиксельях полного разрешения, в то время как Stable Diffusion вместо этого работает с сжатым «скрытым» представлением изображения внутри нейронной сети — подход, который, по словам издания, позволил Stable Diffusion работать на обычных персональных компьютерах, а не требовать большой серверной инфраструктуры.
Если вы делаете это тысячу раз, в конце концов изображение выглядит так, как будто вы вырвали кабель антенны из телевизора — это просто помехи.
Репозиторий GitHub для Stable Diffusion, поддерживаемый исследовательской группой CompVis со Stability AI и Runway, указывает, что подход скрытой диффузии модели был построен на более ранней статье группы «High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models», представленной на конференции CVPR 2022 по компьютерному зрению, и был обучен на изображениях из набора данных LAION-5B.
Как сравниваются основные генераторы изображений на основе диффузии
| Модель | Организация | Запущено | Пространство удаления шума |
|---|---|---|---|
| DALL-E 2 | OpenAI | Апрель 2022 | Полные пиксели изображения |
| Imagen / Parti | Объявлено май 2022; не выпущено для широкой публики в то время, согласно MIT Technology Review | Не детализировано в рассмотренных источниках | |
| Midjourney | Midjourney, Inc. | Лето 2022, согласно MIT Technology Review | Не детализировано в рассмотренных источниках |
| Stable Diffusion | CompVis / Stability AI / Runway | Август 2022 | Сжатое представление скрытого пространства |
MIT Technology Review сообщила, что DALL-E 2 достигла одного миллиона пользователей примерно через два с половиной месяца после запуска в апреле 2022 года, и что сервис DreamStudio компании Stable Diffusion превысил один миллион пользователей за менее чем половину этого времени после выпуска в августе 2022 года — цифры, которые издание привело в качестве свидетельства того, насколько быстро подход диффузии достиг массовой аудитории в этом году.
Что установили исследования 2020–2022 годов
Основной механизм — шум, добавляемый во время обучения, шум, удаляемый во время генерации, направляемый текстовым кодировщиком — сформировал основу основных генераторов изображений, появившихся в 2022 году, как описано в статье 2020 года Хо, Джейна и Абиля и в отчетности 2022 года и рассмотренной здесь документации. С тех пор отдельные компании наслаивали дополнительные компоненты, такие как более крупные U-Net, более крупные текстовые кодировщики или системы переписывания подсказок, поверх той же самой платформы диффузии.
Вопросы
- Что такое модель диффузии в простых терминах?
- Это нейронная сеть, обученная обращать процесс, который постепенно скрывает реальное изображение под случайным шумом; после обучения она может начать с чистого шума и удалять его пошагово для создания нового изображения, как описано в статье 2020 года «Denoising Diffusion Probabilistic Models» авторов Хо, Джейна и Абиля.
- В чем разница между DALL-E 2 и Stable Diffusion?
- Согласно MIT Technology Review, DALL-E 2 удаляет шум непосредственно на полных пикселях изображения высокого разрешения, в то время как Stable Diffusion удаляет шум из сжатого «скрытого» представления изображения, что, по словам документации GitHub компании Stability AI, позволяет ей работать на потребительских GPU вместо большой серверной инфраструктуры.
- Как текстовый запрос на самом деле направляет генерацию изображения?
- Согласно документации GitHub Stable Diffusion, отдельный компонент, называемый текстовым кодировщиком (CLIP ViT-L/14 в этой модели), преобразует запрос в числовое представление, на которое консультируется сеть удаления шума на каждом шаге, толкая возникающее изображение к тому, что описывают слова.
- Когда генераторы изображений на основе диффузии стали доступны в 2022 году?
- MIT Technology Review документирует временную шкалу 2022 года: DALL-E 2 запустился в апреле; Google объявила об Imagen и Parti в мае без их публичного выпуска; Midjourney запустился летом; и открытый исходный код Stable Diffusion запустился в августе.
- Что такое U-Net и почему модели диффузии его используют?
- U-Net — это архитектура нейронной сети, которая выполняет пошаговое удаление шума; собственная техническая документация Stable Diffusion описывает его версию как U-Net с 860 миллионами параметров, работающий вместе с автокодером, который сжимает и распаковывает изображение.
Источники
Этот материал подготовлен с помощью искусственного интеллекта и перед публикацией прошёл автоматическую проверку источников. Если вы заметили ошибку, запросите исправление. Запросить исправление или ответ · Как мы работаем
Похожие материалы

Искусственный интеллектСтатья
Как алгоритмы искусственного интеллекта развивают смещение и какие меры защиты существуют для его остановки
Системы ИИ становятся смещёнными, когда они обучаются на нерепрезентативных обучающих данных или кодируют человеческие и институциональные предположения, встроенные в их конструкцию. Задокументированные случаи — инструмент найма Amazon и исследование распознавания лиц «Gender Shades» 2018 года — показывают, что это может негативно отразиться на женщинах и людях с более тёмным цветом кожи. Регуляторы в ЕС и стандартные органы, такие как NIST, теперь требуют тестирования на смещение для высокорисковых систем.
Искусственный интеллектСравнение
ChatGPT vs Claude vs Gemini в октябре 2026: модели, цены и сравнение бенчмарков
По состоянию на октябрь 2026 года ChatGPT работает на семействе GPT-6 от OpenAI (Astra для рассуждений, Sol/Luna для повседневного чата), флагманская модель Claude — это Opus 5 компании Anthropic, а наиболее доступная топовая модель Google — Gemini 3.1 Pro, в то время как новая Gemini 4 Argon всё ещё находится на этапе ограниченного развёртывания. Платные планы начального уровня кластеризируются вокруг $20 в месяц, но эти три сервиса резко расходятся в отношении размера контекстного окна, стоимости API и в том, какие бенчмарки выделяет каждая компания.

Искусственный интеллектСтатья
Как ИИ учится на данных: объяснение обучения на фоне скандала с политикой скрейпинга Meta
Модели искусственного интеллекта обучаются, обрабатывая огромные объемы текста, изображений или других данных и корректируя внутренние параметры до тех пор, пока их прогнозы не совпадают с правильными ответами, повторяясь на миллиардах примеров. Источник этих данных стал предметом разногласий в октябре 2026 года, когда новые коммерческие условия Meta, казалось, позволили компании скрейпить веб-сайты деловых клиентов для обучения ИИ, вызвав критику издателей и правоведов, прежде чем Meta пересмотрела формулировку.

Искусственный интеллектСтатья
Как искусственный интеллект изменяет диагностику, разработку лекарств и медицинское обслуживание в 2026 году
Искусственный интеллект уже лежит в основе более 1600 одобренных FDA медицинских устройств, большинство из них предназначены для чтения медицинских изображений, и теперь он также разрабатывает экспериментальные лекарства. Rentosertib компании Insilico Medicine, биологическая мишень и молекула которого были созданы ИИ, начал фазу III испытания с участием 320 пациентов в Китае 7 июля 2026 года, в то время как глобальные регуляторы все еще разрабатывают правила для управления рисками этой технологии.