Результаты обучения

После изучения урока вы сможете:

Место урока в программе. Уроки 1.3.1–1.3.5 уже познакомили с режимами обучения, прогнозированием и поиском структуры. Теперь изучаем генерацию новых данных; подробности обучения модели остаются для 1.4.1–1.4.2.

1. Что значит «генерировать»

В предыдущих уроках модели классифицировали объекты, предсказывали числа, находили группы и выбирали действия. Генеративный подход отвечает на другой вопрос: какие закономерности описывают данные и как создать новый пример, похожий на обучающие данные? Например, классификатор определит тип технического документа, а генеративная модель может подготовить черновик описания. Она не «знает» конкретный объект — она моделирует закономерности данных.
Генеративная модельмодель, представляющая распределение данных или процесс их порождения и позволяющая создавать новые примеры.
Дискриминативная модельмодель, оценивающая класс или связь входа с целевым ответом, например вероятность класса по признакам.
Сходство с обучающими данными не означает истинность, полезность или безопасность результата.
Дискриминативный прогноз и генерация примеровСлева модель определяет класс или оценку входного объекта; справа генеративная модель изучает распределение данных и создаёт новый пример.Дискриминативный подходГенеративный подходВходные данныеПрогноз классаКлассили оценкаВыученноераспределениеНовый примерМодель отвечает: к какому классу относится объект?Модель отвечает: как может выглядеть новый объект?
Слева модель предсказывает метку по входу; справа изучает распределение и создаёт новый пример.

2. Как модель строит последовательность

Текст обычно разбивается на токены — слова, части слов, символы или другие единицы. Авторегрессионная модель оценивает следующий токен при известном контексте, добавляет выбранный токен и повторяет шаг.
Токенединица текста после токенизации: слово, часть слова, символ или иной фрагмент.
Авторегрессионная модельмодель, которая последовательно предсказывает следующий элемент на основе уже сформированного контекста.
Авторегрессионное разложениеP(x₁,…,xₜ) = ∏ₜ P(xₜ | x₁,…,xₜ₋₁)
Формула говорит: вероятность всей последовательности складывается из вероятностей каждого следующего токена при условии предыдущих. Модель не выбирает готовый ответ из библиотеки. Но вероятный токен не гарантирует фактическую правильность; ранняя ошибка меняет дальнейший контекст.

3. Четыре семейства генеративных моделей

Авторегрессионные модели

Продолжают последовательность по одному элементу. Удобны для текста и других последовательностей; генерация последовательна, а ошибки ранних шагов могут накапливаться.

Вариационные автоэнкодеры (VAE)

Латентное пространствовнутреннее компактное представление существенных характеристик данных.
VAE кодирует пример в вероятностное латентное представление и декодирует его. Выбор новой точки из латентного распределения даёт новый пример. Полезен для представлений и вариаций, но результат может быть сглаженным.

Генеративно-состязательные сети (GAN)

GANсистема генератора, создающего примеры, и дискриминатора, отличающего реальные примеры от сгенерированных; сети обучаются состязательно.
Генератор пытается обмануть дискриминатор. GAN могут создавать чёткие изображения, но обучение бывает нестабильным; возможен mode collapse — потеря разнообразия.

Диффузионные модели

Диффузионная модельмодель, обучающаяся обращать постепенное зашумление и создавать пример последовательным удалением шума.
При обучении к данным добавляют шум, а модель учится его оценивать. При генерации процесс идёт от шума к изображению или другому объекту. Качество может быть высоким, но часто нужны значительные вычисления и несколько шагов.
Четыре механизма генерацииСравнение авторегрессионной генерации, VAE, GAN и диффузионной модели.1АвторегрессияСледующий токенпо контексту2VAEЛатентноепредставление3GANГенератор и критиксостязательно обучаются4ДиффузияПостепенноеудаление шума
Сравнение авторегрессии, VAE, GAN и диффузионной генерации.

4. Foundation models и современные способы адаптации

Foundation model (базовая модель)крупная модель, предварительно обученная на широких данных и пригодная для адаптации к множеству последующих задач.
Self-supervised learningобучение, в котором сигнал создаётся из самих данных — например, предсказание скрытой части или следующего элемента — без ручной метки для каждого примера.
После предобучения модель можно использовать через prompting (инструкции и контекст), fine-tuning (дополнительное обучение параметров) или parameter-efficient tuning (обновление небольшого набора параметров/адаптеров).
Мультимодальная модельмодель, которая обрабатывает или связывает несколько типов данных: текст, изображения, аудио или видео.
Мультимодальность позволяет задавать вопросы по изображению или связывать речь с текстом, но не гарантирует одинаковую точность для всех типов входа.

5. RAG и инструменты: модель — не вся система

RAG (Retrieval-Augmented Generation)архитектура, в которой система находит релевантные внешние документы и добавляет их в контекст перед генерацией.
Современный AI-сервис состоит из нескольких слоёв: сама модель; контекст (инструкции, история, найденные документы, изображения); оркестрация (поиск, инструменты, проверка и показ ответа). RAG — не отдельное семейство генеративных моделей, а способ снабдить модель внешней информацией. Поиск может пропустить нужный документ, а модель — неверно интерпретировать найденный фрагмент. Вызов API также не означает, что модель сама выполнила действие: программа должна проверить аргументы, права и результат.
Современная AI-система: от данных к ответуДанные обучения, базовая модель, контекстный поиск, проверка инструментами и контролируемый ответ.1ДанныеПримеры иподготовка2БазоваямодельОбученные параметры3КонтекстRAG и поискфрагментов4ИнструментыПроверки ивнешние действия5РезультатОтвет иконтроль качестваМодель — часть системы
Базовая модель получает контекст; поиск и инструменты работают через контролируемую оркестрацию.

6. Практика Python: символьная модель биграмм

Создадим простую модель, которая считает, какие символы следуют друг за другом в учебных фразах, а затем генерирует новые последовательности. Это не нейросеть и не LLM: эксперимент показывает сам принцип условного распределения.

Среда: Python 3.10+, стандартная библиотека, без доступа к сети.

from collections import defaultdict, Counter
import random

corpus = [
    "вода нагревается",
    "вода циркулирует",
    "насос создаёт поток",
    "датчик измеряет температуру",
    "система поддерживает режим",
]
next_chars = defaultdict(Counter)
for text in corpus:
    padded = "^" + text + "$"
    for current, following in zip(padded, padded[1:]):
        next_chars[current][following] += 1

def generate(max_length=80):
    current, output = "^", []
    for _ in range(max_length):
        choices = next_chars.get(current)
        if not choices:
            break
        chars, weights = zip(*choices.items())
        current = random.choices(chars, weights=weights, k=1)[0]
        if current == "$":
            break
        output.append(current)
    return "".join(output)

random.seed(7)
for _ in range(5):
    print(generate())
Модель учит локальные переходы символов, а не смысл. Она может смешивать фрагменты, создавать неграмотные сочетания или повторяться. Добавьте несколько предложений и сравните генерации при разных seed. Проверьте, не копируются ли целые обучающие фразы.

7. Практическое задание: выбрать архитектуру

Инженерной организации нужен AI-сервис для четырёх задач: (1) классифицировать обращения; (2) готовить черновики технических описаний по документам; (3) генерировать синтетические изображения дефектов; (4) отвечать на вопросы по схеме оборудования и регламенту. Для каждой задачи составьте карточку: нужна ли генерация; какой подход подходит (дискриминативная модель, авторегрессия, диффузия, мультимодальность, RAG или комбинация); какие данные и права нужны; два критерия качества; как обнаружить ошибку; где нужен человек. Итог — таблица из четырёх строк с обоснованием. Выбирайте минимально достаточный подход, а не самую сложную модель.

Самостоятельное задание

Подготовьте таблицу из четырёх строк с обоснованием выбора и ограничениями.

8. Качество, ограничения и риски

Проверяйте соответствие задаче, фактическую достоверность, разнообразие, внутреннюю согласованность, управляемость, стоимость и задержку. Одного удачного примера недостаточно.
Галлюцинацияправдоподобно сформулированное, но неподтверждённое или неверное утверждение генеративной системы.
Риски включают неполные и смещённые обучающие данные, устаревшие факты, чувствительность к формулировке запроса, утечку конфиденциальных фрагментов и нарушение прав на данные. Синтетические данные не становятся анонимными автоматически. В инженерных задачах генерация не заменяет нормативный документ, измерение и экспертную проверку. Проверяйте первоисточники, даты, версии, единицы и применимость требований. Для важных сценариев нужны тестовые наборы, человеческая оценка, журналирование, защита данных, мониторинг и безопасная эскалация.

9. Итоги и границы следующих уроков

Авторегрессия продолжает последовательности; VAE использует вероятностное латентное представление; GAN обучает генератор и дискриминатор состязательно; диффузия восстанавливает данные из шума. Foundation models переиспользуются для разных задач, мультимодальные модели связывают разные типы входа. RAG и инструменты усиливают систему, но не являются синонимами генеративной модели. Далее, в 1.4.1–1.4.2, будут подробно разобраны модель, параметры, обучение и функция потерь; математические основания — в Theme 2. Здесь цель — понимать семейства и границы подходов, а не выводить архитектуру трансформера или настраивать LLM.

Источники и дополнительное чтение

  1. Goodfellow et al. (2014), Generative Adversarial Nets
  2. Kingma & Welling (2013), Auto-Encoding Variational Bayes
  3. Ho et al. (2020), Denoising Diffusion Probabilistic Models
  4. Vaswani et al. (2017), Attention Is All You Need
  5. Brown et al. (2020), Language Models are Few-Shot Learners
  6. Bommasani et al. (2021), On the Opportunities and Risks of Foundation Models
  7. Lewis et al. (2020), Retrieval-Augmented Generation

Словарь урока

01Генеративная модельGenerative model

Представляет распределение данных и создаёт новые примеры.

02Дискриминативная модельDiscriminative model

Оценивает класс или связь входа с целевым ответом.

03ТокенToken

Единица текста после токенизации.

04АвторегрессияAutoregression

Пошаговое предсказание следующего элемента по контексту.

05Латентное пространствоLatent space

Компактное внутреннее представление данных.

06VAEVariational Autoencoder

Вероятностный автоэнкодер с латентным представлением.

07GANGenerative Adversarial Network

Состязательная система генератора и дискриминатора.

08ДиффузияDiffusion model

Генерация через последовательное удаление шума.

09Foundation modelFoundation model

Широко предварительно обученная модель для разных задач.

10RAGRetrieval-Augmented Generation

Добавление найденных документов в контекст перед генерацией.

Самопроверка

Вопрос 1

Что определяет генеративную модель?

Вопрос 2

Как работает авторегрессионная генерация?

Вопрос 3

В чём идея VAE?

Вопрос 4

Что отличает GAN?

Вопрос 5

С чего начинается генерация диффузионной модели?

Вопрос 6

Что такое foundation model?

Вопрос 7

Что делает RAG?

Вопрос 8

Какие проверки полезны для генеративной системы? Выберите все варианты.