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AI 时代研发同学的必备软技能:从「写好代码」到「终结问题」的进化指南

当 Cursor/Windsurf 为你生成代码片段,ChatGPT/DeepSeek 为你优化技术文档,Midjourney 为你绘制精美草图,你是否也曾思考过:
「在这个 AI 时代,你工作的核心竞争力究竟是什么?」

过去,技术硬实力是研发同学的核心武器,但今天,AI 工具正在以惊人的速度让这些技能「平民化」:

  • 代码量产:AI 几秒钟生成数百行代码;
  • 自动调优:AI 自主优化算法参数,超越人类水平;
  • 全栈覆盖:从前端到后端,从 DevOps 到数据分析,AI 工具无处不在。

然而,AI 的快速普及并不是威胁,而是机会。未来最优秀的研发,不再只是写代码的人,而是能够驾驭 AI,解决复杂问题、创造价值的人。而这一切的基础,就在于软技能的升级。

1. AI 时代的「新研发」画像:从执行到创造的转型

AI 时代对研发同学的要求正在发生质的变化。你需要的不仅是工具使用能力,更是掌握以下三大能力的思维跃迁:

1.1 问题定义力:从「如何做」到「做什么」

AI 工具可以为你提供实现方案,但它无法回答「我们到底要解决什么问题」。能精准定义问题的人,才能引领 AI 高效运转。

  • 举例:用户反馈「系统太慢」,真正的瓶颈可能并不是代码性能,而是业务逻辑过于复杂,或者数据库架构不合理。
  • 关键问题:AI 可以帮你解决「已知问题」,但只有你能找到「未知问题」。

建议实践:

  • 在接到需求时,不急于动手写代码,而是花 30% 的时间明确核心目标。
  • 使用「5 WHY」拆解问题,找到真正的根因。

以某电商大促系统卡顿的问题为例:

当用户反馈「下单页面卡顿」时,我们需要问:

第一层追问:卡顿发生在点击下单按钮时?还是页面加载时?(发生在哪里?)

第二层追问:只有大促期间出现?普通时段正常?(发生在什么时候?)

第三层拆解:日志显示数据库查询耗时暴增,但真的是 SQL 问题吗?(多问一次)

最终发现根本原因是优惠券叠加计算逻辑:当用户同时使用店铺券、平台券、满减券时,业务逻辑循环嵌套导致指数级复杂度上升。

  • 用「5 WHY」法拆解问题
    比如面对「系统太慢」的反馈,可以问:
    1. 为什么太慢? -> 数据查询耗时过长。
    2. 为什么查询耗时过长? -> 数据库没有索引。
    3. 为什么没有索引? -> 设计时没有考虑这个场景。
      通过层层追问,找到问题的根因,而不是停留在表面。

多站在用户视角思考:系统性能对用户真正的影响是什么?是加载时间?响应速度?还是页面卡顿?明确目标后再行动。

1.2 跨领域协作力:从「技术孤岛」到「多维桥梁」

研发同学往往被视为技术专家,但在 AI 时代,研发工作正在从「单一技术领域」走向「跨领域协作」,能够在技术与业务、技术与设计之间建立桥梁的人更具影响力

AI 工具的普及,让技术不再是只有工程师能看懂的「黑箱」,它正在成为每个部门都能触及的工具。这意味着,研发者的作用不再是单纯的技术专家,而是跨部门桥梁

  • 场景 1:向业务团队解释 AI 模型的局限性,例如:大模型生成的预测结果为何在特定场景无法应用。
  • 场景 2:与设计师协作,优化用户体验,而不是单纯关注技术实现。

建议实践:

  • 多关注非技术领域的语言和逻辑,例如:用「用户故事」代替技术术语。
  • 在技术方案中,明确描述其对业务的价值和风险。

举个例子:从「技术术语」到「用户故事」假设业务部门提出一个需求:「我们需要一个 AI 模型来预测用户流失率。」

  • 如果你直接给出技术方案,比如「我们用随机森林算法和 LSTM 模型」,业务团队可能一头雾水,也无法判断你的方案是否符合实际需求。
  • 更好的方式是转化为业务语言,比如:「我们会用 AI 模型预测哪些用户可能流失,这样可以提醒销售团队提前联系,并减少用户流失。」

这种「跨领域翻译能力」不仅能让技术方案更落地,还能让你在团队中更具影响力。

那么,如何提升跨领域协作力?

  • 学习对方的语言和逻辑:比如了解产品经理常用的「用户故事」格式,用场景化的方式描述技术方案。
    • 比如:用户故事可以是「作为一名用户,我希望系统能在 2 秒内加载完成,这样我就不会失去耐心」。
  • 明确技术对业务的价值:在提交技术方案时,补充说明「这个功能可以提升 xx% 的用户体验,节约 xx% 的成本」。

在 AI 时代,研发者不仅是技术的推动者,更是沟通技术与业务、技术与设计的桥梁。谁能打通这些边界,谁就掌握了更多主动权。

1.3 批判性思维:从「接受答案」到「验证答案」

AI 工具给出的代码、方案并非总是可靠。研发者必须具备质疑与验证的能力,避免高效地犯错。

  • AI 提供的代码是否安全? Cursor 生成的代码可能存在漏洞。
  • AI 生成的方案是否符合需求场景? 自动化工具可能忽略了业务逻辑中的特殊条件。

建议实践:

  • 为你的 AI 工作流创建「质检清单」,例如:性能测试、安全检查、业务逻辑验证等。
  • 从 AI 输出中学习,而不是无脑接受,学习其思路和编码的方式等等。

如何培养批判性思维?

  • 为 AI 创建「质检清单」
    每次接受 AI 的输出前,进行以下检查:

    1. 技术层面:代码是否经过边界测试?是否存在安全隐患?
    2. 业务层面:输出结果是否符合实际场景?是否考虑了用户行为习惯?
    3. 合规层面:生成内容是否符合公司政策或行业法规?
  • 从失败案例中学习:多分析 AI 工具失败的案例,理解 AI 的局限性和潜在风险。比如,研究某些场景下的 AI 偏见问题,避免类似错误。

2. AI 时代的软技能到底有多重要?

如果技术硬实力是「上限」,软技能就是「下限」。AI 可以让所有人起点更高,但也会放大研发者的短板:

  • 不会定义问题的人,会被工具束缚在错误的方向上。
  • 缺乏沟通能力的人,会在跨部门协作中失去对话权。
  • 思维固化的人,无法适应 AI 工具带来的工作流变化。

2.1 生存指南

  1. 用「 CTO 思维」拆需求,接到任务时先问三连:

    1. 这个需求背后的商业目标是什么?(比如提升转化率?降低客诉?)
    2. 如果只能用一句话描述成功标准,应该是什么?
    3. 现有数据中哪些指标暗示了真正的问题?(如支付环节跳出率>80%)
  2. 给 AI 加「导航仪」,向 AI 提问时避免开放式指令,而是结构化引导:

    • 错误示范:”优化系统性能”
    • 正确姿势:”当前订单提交平均耗时 2.3 秒( APM 数据),在保证 100% 数据一致性的前提下,请提供三种不同成本预算的优化方案”

2.2 话术 – 「见人说人话,见鬼说鬼话」

  • 对老板:「投入 1 个月开发时间,能防止明年 618 大促期间服务器崩溃的风险」,关注成本和产出
  • 对运营:「这个接口延迟降低1秒,首页UV转化率能提升0.7%(附 A/B 测试数据)」,关注指标
  • 对客服:「新系统上线后,用户咨询’物流进度’的话术可以减少 3 次点击步骤」,关注对于其工作的影响

2.3 软技能的红利公式

AI 时代个人价值 = (技术硬实力 × 软技能系数)^ AI 工具适配度  

系数破局点:

  • 会用AI写代码 → 硬实力基准线(人人可达)
  • 能判断该让 AI 写什么代码 → 软技能决胜区(稀缺资源)

那些软技能出色的研发同学,能够借助 AI 实现飞跃式成长,成为团队中的关键角色。

3. 打造你的「AI 时代工具箱」

软技能的提升不是一朝一夕的事,但可以通过系统化的方法论,逐步打造适应 AI 时代的「工具箱」。

3.1 练习「问题之上」的思维:从执行者到问题定义者

AI 工具可以帮助你高效地执行任务,但它无法告诉你「最重要的问题是什么」。在 AI 时代(也不仅仅是 AI 时代),研发需要从全局视角思考问题的本质:为什么做,而不仅仅是怎么做。

3.1.1 如何练习「问题之上」的思维?

每天主动问自己三个「为什么」,从执行层面上升到战略层面:

  1. 为什么这个功能重要?:真实案例:某研发团队接到任务,优化一个页面加载速度。当他们问「为什么优化加载速度重要?」时,发现问题的本质并不在于技术性能,而是用户期望在关键时刻快速获取信息。最终,他们通过简化页面结构和聚焦核心功能,比单纯优化代码更高效地解决了问题。

  2. 为什么用户需要这个解决方案?:从用户视角出发,挖掘需求背后的真实动机。例如,一款 AI 推荐系统的研发团队意识到,用户并不需要复杂的算法结果,而是想快速找到符合场景的解决方案。于是,他们优化了推荐理由的呈现方式,让用户更容易理解和采纳推荐结果。

  3. 如果资源有限,如何找到最优解?:设想一个极限场景:如果只能用 50% 的时间或资源完成任务,你会如何取舍?这种思考方式能帮助你聚焦核心问题,避免陷入无意义的细节优化中。

3.1.2 成为「破界思考者」的 4 层跃迁法

人类擅长于发现隐藏在表象下的真问题。4 层跃迁法帮助突破思维惯性:

▌认知框架

  • 第1层:需求表象:「业务方要求 3 天上线一个推荐算法」
  • 第2层:利益相关者分析:使用 RACI 矩阵梳理:谁决策/执行/被影响
  • 第3层:系统动力学推演:用因果回路图分析技术方案对用户体验/后端负载/商业指标的连锁影响
  • 第4层:第一性原理拆解:追问:用户点击转化率低的根本原因是算法不准?还是商品信息呈现方式问题?

▌实战工具包

  • 丰田「5Why分析法」进阶版

    现象:用户投诉支付失败率上升  
    Why 1 ▶ 接口超时?  
    Why 2 ▶ 第三方支付网关响应慢?  
    Why 3 ▶ 未适配银行新加密协议?  
    Why 4 ▶ 运维监控策略未覆盖合作方变更?  
    Why 5 ▶ 跨部门信息同步机制缺失?  
    
  • MIT系统思考工具箱

记住:AI 再强大,也需要你来定义问题。跳脱「怎么做」的思维框架,才能成为团队中的问题定义者。

3.2 刻意提升「非技术表达」:让技术为业务赋能

技术再高深,如果让人听不懂,价值就会大打折扣。AI 时代的研发者不仅需要写得出代码,更需要讲得清技术。能用简单、直观的方式表达技术方案,既能提高跨部门协作效率,又能让你的工作成果更具说服力。

3.2.1 如何刻意练习「非技术表达」?

  1. 用一张图解释技术架构:将复杂的技术架构简化成流程图、思维导图或者用户体验图。例如,一个后端服务的高可用方案,可以用一张图展示数据流动、容错机制以及业务价值,而不是写一长段技术描述。

  2. 用「用户视角」描述技术方案的价值:比如,你正在开发一个自动化测试工具,与其说「这个工具可以减少测试时间」,不如说「这个工具可以帮助团队提前发现潜在的产品缺陷,从而减少 30% 的用户投诉」。这样的表达更容易被非技术团队接受。

  3. 用故事化的方式呈现你的方案:例如,在解释一个推荐算法时,可以说:「想象一下用户点开首页,看到的是他最喜欢的内容,这背后是我们的 AI 模型在实时分析用户行为。」这种讲故事的方式更具感染力。

3.2.2 实践工具

  • ▌FAB 法则(Feature-Advantage-Benefit)
    表达技术方案时,从功能(Feature)入手,解释优势(Advantage),最后明确带来的好处(Benefit)。

    • 功能:我们的推荐算法会实时预测用户偏好。
    • 优势:它能够在用户访问的第一时间推荐最相关的内容。
    • 好处:提升用户粘性和点击率,从而增加转化率。
    • 例如:
  • ▌SCQA模型(情境-冲突-问题-答案)

    [情境] 当前订单查询 API 响应时间突破 2s  
    [冲突] 用户体验下滑 vs 硬件扩容成本激增  
    [问题] 如何在零成本下优化性能?  
    [答案] 通过 AI 预测缓存热点数据(命中率提升至 92% )  
    
  • 金字塔原理实战:技术方案文档采用「结论先行+ MECE 分类」结构

记住:技术的价值必须通过清晰的表达被团队和业务部门感知,才能真正落地并创造商业价值。

3. 搭建「AI 质检工作流」:让 AI 为你所用,而不是盲目信任

AI 工具再强大,也只是工具,其输出的内容仍然可能存在问题。研发者需要对 AI 的输出保持质疑态度,并建立一套完善的质检流程,确保工具真正符合需求。

▌四阶验证框架

阶段
检查重点
工具/方法
输入层
需求理解偏差
ChatGPT 反向提问验证法
设计层
架构合理性
架构决策记录(ADR)模板
实现层
安全隐患/技术债
SonarQube+AI 代码审计
价值层
商业目标对齐度
OKR-KPI 映射矩阵

当AI工具成为标配,建立质量管控机制比盲目追求效率更重要

4. 用 AI 「解未来」

  • 精准定义问题,让 AI 为你服务,而不是反过来被工具左右。
  • 跨领域协作,用技术思维解决业务问题,成为团队的桥梁。
  • 对 AI 保持质疑,避免高效犯错,用批判性思维守住技术底线。

AI 不会淘汰研发,只会淘汰不会用 AI 的研发。当机器开始思考时,人类的智慧应该闪耀在机器停止思考的地方。

此刻的你,不妨用 0.1 秒思考:是继续做工具的操控者,还是成为驾驭 AI 的「指挥官」?这场进化游戏没有旁观席,每个技术人都已身在局中。

未来的研发工作,不再是机械地写代码,而是以技术为工具,解决问题、创造价值、推动变革

从今天开始,思考:

  • 我的工作是否创造了价值?
  • 我的技能是否放大了 AI 的潜能?
  • 我的软技能是否已跟上时代的节奏?

AI 已来,你准备好了吗? 


「你认为 AI 时代最重要的软技能是什么?欢迎评论留言讨论!」

以上。

AI 大时代要懂的 2 种「编程范式」

2023 年 AI 新突破导出不穷,隔两个月就会有一个爆点出来,AI 迎来了一个新的里程碑时刻。从 OpenAI 推出的 ChatGPT 到 Midjourney 发布的 V5/V6 版本,AI 在各个领域都取得了突破性的进展。随着 AI 技术的日益成熟,我们也开始思考如何更好地利用 AI 工具来提高工作效率。

到 2024 年, AI 应用、AI 配套的框架和工具如雨后春笋。

在这个 AI 大时代,有两种「编程范式」值得我们关注。为什么要打上引号呢?

因为这里所说的编程,已经不再局限于传统意义上的写代码,而是泛指利用各种工具和模型,将它们灵活组合,创造出新的应用和价值。

第一种范式是基于 ComfyUI 的编程。ComfyUI 是一个模块化的 AI 图像生成工具,它允许用户通过拖拽和连接不同的节点,轻松创建出令人惊艳的 AI 艺术作品。在 ComfyUI 上编程,你无需掌握复杂的代码知识,只需要理解每个模块的功能,并将它们以合理的方式组合在一起,就能得到理想的结果。这种直观、易用的特点,使得 ComfyUI 成为了平面设计、插画创作等领域的得力助手。

第二种范式则是基于 LangChain 的编程。与 ComfyUI 注重视觉创作不同,LangChain 的重点在于自然语言处理。通过 LangChain,开发者可以将语言模型与外部数据源相结合,快速构建功能丰富的聊天机器人、智能文档助手等应用。LangChain 提供了一系列现成的模块和接口,使得即使是非 NLP 专业的程序员,也能在短时间内上手并应用到实际项目中。从客户服务到数据分析,LangChain 正在各行各业发挥着重要作用。

相比传统的编程范式,AI 编程更加注重模块化和灵活组合。我们无需从零开始构建一个完整的系统,而是站在巨人的肩膀上,将现有的模型和工具进行拼装和优化。这种方式不仅大大降低了开发门槛,也极大地提高了开发效率。当然,AI 编程范式也并非完美无缺。对于一些需要高度定制化的场景,传统的代码编程仍然不可或缺。此外,AI 工具的使用也对开发者提出了更高的要求,需要我们对各种模型和算法有更全面的理解和把控。

接下来,简单聊一聊这两种「编程范式」,

comfyUI

ComfyUI 是一个基于 Stable Diffusion 的开源 AI 绘图工具,采用了模块化的节点式工作流设计。它通过将 Stable Diffusion 的各个组件和处理步骤抽象为独立的节点,使得用户可以通过直观的拖拽、连接操作来构建复杂的图像生成流程。

ComfyUI 解决了传统 AI 绘图工具易用性差、扩展性低的问题。其模块化设计和直观的 Web 界面大大降低了用户的使用门槛,无需深入了解底层技术细节,即可快速构建和调整工作流。同时,ComfyUI 还提供了强大的自定义节点机制,允许开发者轻松扩展新的功能和模型,使其能够适应不断发展的AI绘图领域。

ComfyUI 最初由开发者 Comfyanonymous 在 2022 年末发起,旨在提供一个简单、直观的 Stable Diffusion Web UI。早期版本实现了基本的节点类型和 Web 界面,展示了其模块化设计的优势,吸引了一批 AI 绘图爱好者的关注。

在 2023 年春夏,ComfyUI 进入了快速发展阶段。项目不断增加新的节点类型,如 ControlNet、Inpaint、Upscale等,支持更多的图像控制和后处理功能。同时,ComfyUI 引入了自定义节点机制,大大扩展了其功能和适用范围。项目也集成了更多 Stable Diffusion 衍生模型,为用户提供了更多选择。

随着用户社区的不断壮大,ComfyUI 的生态也日益丰富。社区成员积极贡献工作流、节点脚本、训练模型等资源,推动项目的发展。ComfyUI 举办了一系列社区活动,促进了用户间的交流和创作。项目代码库也迎来了更多贡献者,社区力量成为 ComfyUI 发展的重要推动力。

2023 年冬至今,ComfyUI 开始着眼于生态融合和应用拓展。项目与其他 AI 绘图工具建立了联系,支持工作流的导入导出和 API 集成。ComfyUI 也开始探索更多应用场景,如虚拟主播、游戏 mod 等,拓宽了 AI绘图的应用范围。越来越多的开发者和公司开始关注和使用 ComfyUI,其发展前景备受看好。未来,ComfyUI 将继续完善节点系统,引入更先进的 AI 技术,并加强生态建设,有望成为 AI 绘图领域的重要基础设施。

ComfyUI 中节点之间的关联是通过连接节点的输入和输出端口来实现的。每个节点都有预定义的输入和输出端口,用户可以在 UI 界面上将一个节点的输出端口连接到另一个节点的输入端口,从而建立节点之间的数据流和执行顺序。

在 ComfyUI 的后端实现中,这种节点关联是通过一个有向无环图来表示的。DAG 是一种常用的数据结构,用于描述一组节点之间的依赖关系和执行顺序。

当用户在 UI 界面上连接两个节点时,实际上是在 DAG 中添加一条边,表示数据从源节点流向目标节点。ComfyUI 会根据 DAG 的拓扑结构,确定节点的执行顺序,并在运行时将数据在节点之间传递。

ComfyUI 中节点关联有一些关键实现细节:

  1. 端口类型匹配:每个节点的输入和输出端口都有预定义的数据类型。在连接节点时,只有类型匹配的端口才能建立连接
  2. 数据传递:当一个节点执行完毕后,它会将结果数据发送到所有连接到其输出端口的节点的输入端口。
  3. 执行调度:ComfyUI 会根据 DAG 的拓扑顺序,确定节点的执行顺序。当一个节点的所有输入数据都准备好时,该节点就可以开始执行。
  4. 并行执行:无依赖关系的节点可以并行执行,提高执行效率。ComfyUI 会自动分析 DAG,找出可以并行执行的节点。
  5. 缓存优化:对于某些计算量大的节点,ComfyUI 会缓存其计算结果,避免重复计算。当节点的输入数据没有变化时,就可以直接使用缓存的结果。

ComfyUI 通过将节点组织成 DAG 的方式,实现了节点之间的关联和数据流控制。这种设计使得用户能够以可视化的方式创建复杂的图像处理工作流,同时也为并行优化和缓存优化提供了便利。

comfyUI 中核心工作都是围绕其节点,其主要节点如下。

  1. Text Prompt(文本提示)节点:提供文本描述,指导图像生成,输入是用户输入的文本提示如”1girl, brown hair, smile”;输出是编码后的文本向量(tokens)。几乎所有的绘图工作流都需要文本提示节点,它是指定图像内容的主要方式。
  2. Latent Image(潜在图像)节点:表示潜在空间中的图像,可以是随机初始化的噪音,也可以来自其他节点的输出。输入是噪音参数(如seed、尺寸等),或其他节点传递的潜在图像。输出是潜在空间中的图像表示。作为采样起点(初始噪音)或中间结果(如图像修补、图生图等)。
  3. Sampler(采样器)节点:根据条件迭代优化潜在图像,使其解码后符合要求。输入是潜在图像、文本向量、其他条件(如 ControlNet 输出等)、采样步数、采样方法等参数。输出是优化后的潜在图像。采样是图像生成的核心,不同的采样器节点可以权衡生成质量和多样性。
  4. ControlNet 节点:根据附加条件(如边缘、姿态、深度等)控制生成图像。输入是潜在图像、条件图(如 Canny 边缘图)、ControlNet 模型参数等。输出是融合条件控制的潜在图像。用于生成满足特定结构、布局或属性要求的图像,如人像、动漫线稿上色等。
  5. VAE Encode(VAE编码)节点:将 RGB 图像编码为潜在空间表示。输入是 RGB 图像,如用户上传的图片。输出是潜在空间中的图像表示。用于图生图、图像修补、图像融合等需要以图像为起点的任务。
  6. VAE Decode(VAE解码)节点:将潜在空间表示解码为 RGB 图像。输入是潜在空间中的图像表示,通常来自采样器节点。输出是 RGB 图像。用于生成最终可见的图像结果。
  7. Upscale(放大)节点:增加图像分辨率,提高细节。输入是 RGB 图像,放大方法和倍数等参数。输出是放大后的 RGB 图像。用于生成高分辨率图像,常在VAE解码后使用。
  8. Inpaint(图像修补)节点:根据 mask 和提示,对图像的指定区域进行编辑。输入是原始图像、mask 图像、修改区域的文本提示等。输出是修改后的图像。用于对生成图像进行局部编辑,如去除伪影、修改细节等。

除了以上常用节点,comfyUI 还有许多其他节点,如图像保存、剪裁、格式转换等,用于图像的后处理和输出。不同节点可以灵活组合,构建多种多样的绘图工作流,满足各类需求。

举个例子,一个常见的工作流是:文本提示节点 -> 潜在图像节点(初始噪音) -> ControlNet节点(添加结构条件) -> 采样器节点(优化潜在图像) -> VAE解码节点(生成RGB图像) -> 放大节点(提高分辨率) -> 图像保存节点(输出最终结果)。

如下图所示:

+-------------------+     +------------------+     +------------------+
|                   |     |                  |     |                  |
|  Load Model Node  |---->|  Text Encode Node|---->|  Latent Image Node |
|                   |     |                  |     |                  |
+-------------------+     +------------------+     +-------------------+
                                                             |
                                                             |
                                                             v
                                                   +-------------------+
                                                   |                   |
                                                   |  ControlNet Node  |
                                                   |                   |
                                                   +-------------------+
                                                             |
                                                             |
                                                             v
+------------------+     +------------------+     +------------------+
|                  |     |                  |     |                  |
|  Upscale Node    |<----|  VAE Decode Node |<----|  Sampler Node    |
|                  |     |                  |     |                  |
+------------------+     +------------------+     +------------------+
         |
         |
         v
+------------------+
|                  |
|  Output Image    |
|                  |
+------------------+

通过对节点的连接配置和参数调整,用户可以精细控制每个步骤,实现理想的 AI 绘图效果。同时,comfyUI 也鼓励用户开发和分享自定义节点,不断扩展其功能和应用领域。

在理解 ComfyUI 的原理时,其核心还是理解 SD 的原理,简单来讲是通过大模型、CLIP 和 VAE 编码器以及采样器的协同工作,将文本提示转换为特征马赛克,再通过 VAE 解码器还原成图像,从而实现基于文本描述生成图像的功能。

LangChain

什么是 LangChain?

LangChain 是一个开源的 Python 框架,旨在帮助开发者更容易地构建基于大语言模型(LLM)的应用。它提供了一系列工具和组件,可以方便地与各种 LLM 模型集成,如OpenAI GPT、Anthropic Claude、Google PaLM等,而无需从头开始构建或进行大量的微调。

LangChain 旨在简化和统一语言模型与外部数据和应用程序的集成过程。它为开发者提供了一套灵活的工具和组件,可以轻松地将 OpenAI、Hugging Face 等流行的语言模型与知识库、API 等数据源相结合,从而快速构建功能强大的自然语言处理应用,如聊天机器人、智能文档助手、问答系统等。

LangChain 解决了语言模型应用开发中的诸多痛点。在 LangChain 出现之前,开发者需要编写大量的胶水代码来处理不同模型和数据源之间的交互,这不仅耗时耗力,也容易引入错误。LangChain 通过提供一致的接口和预构建的组件,大大简化了这一过程。它还引入了 Prompt Engineering 的理念,允许开发者通过设计优化的提示模板来引导模型生成更准确、更符合需求的输出。

LangChain 的发展历程可以追溯到 2021 年底。最初,它只是一个简单的概念验证项目,旨在探索如何将语言模型与外部数据集成。随着 ChatGPT 等大语言模型的出现和 NLP 技术的快速发展,LangChain 的潜力开始受到关注。

2022 年,LangChain 迎来了重大更新和扩展。它引入了更多的集成选项,支持了更多种类的数据源和下游应用。同时,LangChain 的社区也在不断壮大,越来越多的开发者开始贡献代码和分享经验。

2023 年,伴随着 AI 的大爆发,LangChain 迎来了爆发式增长。它成为了开发 AI 应用的必备工具之一,在各大技术论坛和社交平台上频频被提及。LangChain 也加速了版本迭代和功能更新,引入了更多高级特性,如 Agent 和 Memory,进一步增强了其适用性和性能。

如今,LangChain 已经发展成为一个成熟而强大的 NLP 应用开发框架。它不仅帮助开发者大幅提高了开发效率,也为各行各业带来了前所未有的智能化应用。展望未来,LangChain 还将持续演进,与最新的 AI 模型和技术保持同步,为开发者和用户带来更多惊喜。

LangChain 的核心是将 LLM 与外部数据源连接,并通过 prompt engineering 技术来优化 LLM 的输入输出,从而生成更加准确、相关的结果。它的主要组件和功能如下:

  1. 模型输入输出(Model I/O):对接各种 LLM 模型的 API,提供统一的接口。支持 OpenAI、Anthropic、Hugging Face 等主流 LLM 服务商。
    • 语言模型(Language Models):支持大型语言模型(LLM)和聊天模型(ChatModel)的交互接口。
    • 提示模板(Prompt Templates):用于生成模型输入的预定义配方,支持两种主要类型是:PromptTemplate:生成字符串提示 和 ChatPromptTemplate:生成聊天消息列表提示。
    • 示例选择器(Example Selectors):提供训练、调优、测试和控制模型行为的示例输入输出。
    • 输出解析器(Output Parsers):用于将模型返回的文本结果格式化为目标对象、JSON 或数组等。
  2. 数据连接(Data Connection):在许多 LLM 应用程序中,用户特定的数据不在模型的训练集中,这可能是通过检索增强生成(RAG)实现的。RAG 的主要方法是检索外部数据,并在生成步骤中传递给 LLM。这样,LLM 就可以使用外部数据来增强生成的结果,从而提高应用程序的性能和准确性。
    • 文档加载器(Document Loaders):将不同数据源的非结构化文本加载为文档对象,并支持延迟加载。
    • 文档转换器(Document Transformers):对加载的文档进行处理,包括文本拆分、冗余过滤、元数据提取等。
    • 文本嵌入模型(Text Embedding Models):将文本转换为向量表示,用于文本检索、信息推荐、知识挖掘等。
    • 矢量存储(Vector Stores):负责存储嵌入数据并执行矢量搜索。
    • 检索器(Retrievers):从大规模文本库中检索与查询相关的文本段落,提供问答系统的额外上下文支持。
  3. 链(Chains):组件化的方式将一系列操作连接在一起形成数据处理的工作流,如数据检索、内容生成、翻译等可复用的任务执行流程。常见的链包括 LLMChain、SequentialChain、RouterChain 等。
    • 基础链(LLMChain):围绕语言模型的简单链。由提示模板和语言模型组成,用于格式化提示并返回 LLM 输出。
    • 路由链(RouterChain):可以动态选择下一条链,包括 LLMRouterChain 和 EmbeddingRouterChain。
    • 顺序链(SequentialChain):将多个链顺序连接,支持 SimpleSequentialChain 和更通用的 SequentialChain。
    • 转换链(TransformChain):在链之间添加自定义转换函数。
    • 文档链(DocumentsChain):处理多个文档输入。
  4. 记忆(Memory):为 Chains 和 Agents 提供对话状态记忆能力,用于在链之间存储和传递信息,实现上下文感知。常见的包括 ConversationBufferMemory、ChatMessageHistory 等。
  5. 代理(Agents):一种特殊的 Chain,可根据目标进行工具选择、动作规划和迭代求精。使用 LLM 作为大脑自动思考和决策,执行动作完成任务。包括 ZeroShotAgent、ReAct、Self Ask With Search 等。
  6. 回调(Callbacks):连接到 LLM 申请的各个阶段,用于日志记录、监控等。

LangChain 主要解决了以下问题:

  • 简化了与不同语言模型的交互。
  • 提供了标准化的方法来生成和管理提示。
  • 允许用户为模型提供示例输入输出,以优化模型性能。
  • 支持非结构化文本的加载、转换和处理。
  • 使文本嵌入和检索更加方便,支持向量空间中的各种运算。
  • 通过链的概念,允许将多个组件组合成复杂的工作流程。
  • 实现了对话的上下文感知能力。
  • 通过代理自动执行任务,提高了应用的智能化水平。

那如何使用呢?

使用 LangChain 的一般步骤可能包括:

  1. 根据需求选择合适的组件,如语言模型、提示模板等。
  2. 使用文档加载器加载数据,并利用文档转换器进行预处理。
  3. 配置链,将不同的组件组合起来,创建工作流程。
  4. 利用记忆组件在链之间传递上下文信息。
  5. 定义代理,使用 LLM 进行自动决策和执行。
  6. 设置回调,进行日志记录和监控。
  7. 根据具体应用场景进行调整和优化。

在使用过程中有一些注意的事项:

  1. 根据任务选择合适的 LLM:不同的 LLM 适用不同任务,并有不同的使用成本,需要根据实际情况权衡。在使用 LangChain 前,需要明确了解自己的需求和应用场景,选择和配置合适的组件和模型。
  2. 注意提示工程:LLM 的效果很大程度取决于提示的设计,需要遵循最佳实践,多进行实验和迭代。
  3. 数据的隐私和安全:在涉及用户数据时,注意数据的安全性和隐私保护,遵循相关法律法规和最佳实践。特别是在 fine-tuning 或者数据索引时,要注意数据的隐私和版权问题。
  4. 模型的公平性和伦理性:LLM 可能会放大数据中的偏见,产生有害或者不道德的内容,需要谨慎使用。
  5. 应用的可解释性:端到端的 LLM pipeline 往往是个黑盒,要考虑如何向用户解释其工作原理和局限性。
  6. 成本和效率优化:要密切关注 LLM 调用次数、向量检索等环节的耗时和费用,权衡精度和成本。对于大规模数据处理或高吞吐量的应用,需关注性能优化,可能需要并行处理、缓存机制、硬件加速等手段。

通过合理的使用和配置,LangChain 可以极大地简化复杂 AI 应用的开发流程,提高开发效率和应用性能。LangChain 的设计使得开发者可以灵活地构建和定制 AI 应用程序,以适应不同的业务需求。

LangChain 适用于构建各种 LLM 驱动的应用,比如智能对话助手、知识库问答、数据分析、文案创作等。LangChain 正在成为 LLM 应用开发领域的生产力工具,促进更多创新产品和服务的诞生。

小结

AI 编程范式正在为我们开启一个全新的创作空间。ComfyUI 让设计变得前所未有的简单,LangChain 则让智能对话唾手可得。站在时代的十字路口,拥抱 AI,学习新的编程范式,我们就能更从容地迎接未来的挑战与机遇。

但,纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。

在实际的工作中,这些要用起来,才能有更深刻的体会。

以上。

快速了解文生图 AIGC 的 15 个关键词

冯唐在《成事心法》中提到过这样一个观点:「只要你把这 100 个相关的关键词搞清楚,而且每个关键词,你都能给出合理的答案,那么你也可以成为这个领域的专家」。

想要快速了解 AIGC 文生图,从了解下面的 15 个关键词开始吧。

AI 概念名称

AI

AI,Artificial Intelligence,人工智能

人工智能这个词在大众想象中常常会勾起有关自主思考的机器人和智能机器的画面。但核心上,AI 是关于创建智能算法的学科,目的是执行通常需要人类智慧才能完成的任务。人工智能的概念自 20 世纪中叶以来就已存在,但它是在 1956 年的达特茅斯会议上,由约翰·麦卡锡正式提出的术语。

从那时起的几十年里,AI 已经从理论概念演变成一个涵盖机器学习、神经网络和深度学习等的强大领域。如今,AI 不仅仅是一个研究领域;它已成为我们日常生活中不可或缺的一部分,改变着行业并创造出曾经只存在于科幻小说中的新可能性。

AGI

AGI,Artificial General Intelligence,人工通用智能,也称为强人工智能或全能 AI

AGI 指一种具有普遍的认知能力的机器智能,它能在各种领域和任务中表现出与人类相当或更高的效能。与目前的人工智能系统(被称为弱 AI 或专用 AI )不同,这些系统通常设计用来解决特定问题或执行特定任务,AGI 将能够像人类一样学习、理解、推理和应用知识于新的和多样化的情境中。

AGI 的概念和 AI 一起发展,但成为独立研究的重点是在 21 世纪初

AIGC

AIGC,AI Generated Content,AI 生成内容

AIGC 指的是通过人工智能算法自动创建的内容,这些内容可以包括文字、图像、音频、视频和其它多媒体格式。

现在主要是利用了像生成对抗网络(GANs)和 Transformer 模型等技术,这些工具能够生成逼真和具有创造性的输出。

在文本领域,AIGC体现在自动撰写新闻、小说创作、营销文案编写等;在视觉艺术领域,AIGC 则能够创作出新的图像作品、动画和视频。

AIGC 技术的优势在于其高效性和能够处理大量内容的能力,从而在一定程度上减轻了人类内容创作者的负担,并为他们的工作提供辅助。例如,新闻机构可以利用 AIGC 生成初稿或基于数据的报告,艺术家可以使用 AI 来生成新颖的素材或灵感,而企业可以通过 AIGC 定制个性化的广告内容或提供客户支持。

然而,AIGC 也带来了一些挑战和风险。在版权和创意归属方面,AIGC 生成的内容可能引起版权所有者的争议。此外,AIGC 产生的内容可能被滥用,例如制作虚假新闻或所谓的深度伪造内容,这些都可能对公众信息的真实性和信任造成影响。

尽管存在挑战,AIGC 的未来发展前景依然被广泛看好。随着算法的不断进步和创作工具的日益智能化,AIGC 有望在提高内容创作效率、降低成本以及驱动创新方面发挥重要作用。同时,它也将促进新的艺术形式和娱乐方式的产生,为人类文化和创意表达开辟新的可能性。

GPU

图形处理单元 (GPU) 是一种专门设计来处理计算机图形和图像处理任务的芯片。

GPU 的历史可以追溯到 1990 年代初,但是它作为通用计算设备在 21 世纪初开始流行。NVIDIA 在 1999 年推出了市场上第一个真正的GPU,名为 GeForce 256。

GPU 最初是为了加速电脑游戏中的图形渲染而设计的,但它也已经成为现代人工智能和深度学习领域的核心硬件组件。

GPU 的设计理念是处理成千上万的并行任务,这使得它在执行大规模且复杂的计算时特别高效。与 CPU 的少量核心相比,GPU 拥有大量的小核心,它们可以在同一时间处理大量的数据。

GPU 内部的核心可以分为不同的类型,包括着色器核心、纹理单元和渲染输出单元等,共同执行复杂的图形处理操作。这些核心特别适合执行深度学习所需的高度并行的矩阵和向量运算。此外,GPU 的高内存带宽允许快速的数据读取和写入,这对于处理大型深度学习模型和数据集是必需的。

在 AI 应用中,GPU 显著加速了深度学习模型的训练和推理过程。训练过程涉及到数据的前向传播和反向传播算法,用以计算损失函数并且更新网络的权重。这些计算步骤需要重复进行,并且每一步都要处理大量的数据。GPU 可以同时执行这些步骤中的多个操作,从而大大减少了训练时间。

除了硬件上的优势,GPU 制造商还提供了专门优化的软件工具和库,如 NVIDIA 的 CUDA 和 cuDNN,这些工具为深度学习任务提供了额外的加速。这些软件库简化了在 GPU 上编程的过程,使研究人员和开发人员能够更容易地利用 GPU 进行大规模并行计算,而不需要深入了解其底层硬件架构。

无论是在科学研究、游戏渲染、多媒体内容创作还是 AI 和机器学习的推进中,GPU 都已经成为不可或缺的计算工具。它的并行处理能力、高速内存带宽和专用软件库共同推动了当今最前沿技术的发展,使得AI的训练和部署更加快速和高效。随着技术的进步,GPU 在现代计算生态系统中的作用将继续扩大。

AI 产品

DALL-E 系列

DALL-E 是一个由 OpenAI 研发的人工智能系统,能够根据文本描述生成相应的图像。这个名字是对艺术家萨尔瓦多·达利(Salvador Dalí)和动画片《WALL-E》的致敬。

DALL-E 于 2021 年 1 月 5 日由 OpenAI 首次发布;2022 年 4 月,OpenAI 宣布了新版本的DALL-E 2,声称它可以从文本描述中生成照片般逼真的图像,另外还有一个允许对输出进行简单修改的编辑器。2023 年 9 月份发布 DALL・E ‍3,与 2 相比,它可以利用 ChatGPT 生成提示,然后让模型根据该提示生成图像。

DALL-E 能够生成各种风格的图像,从照相写实主义图像到绘画和表情符号。它还可以「操纵和重新排列」图像中的对象。其创作者指出DALL-E 的一项能力是在没有明确指示的情况下将设计元素正确放置在新颖的作品中

DALL-E 使用了 Transformer 架构,这种架构最初是为了处理自然语言处理任务而设计的。OpenAI 通过将 Transformer 与生成对抗网络(GANs)等图像生成技术结合,使 DALL-E 能够理解文本提示并创造出新颖的、与文本内容相符的图像。

DALL-E 的技术架构基于 GPT-3 的多模态版本,它具备 120 亿个参数,并通过网络上收集的大量文本-图像对进行训练。这种训练使得 DALL-E 能够进行零样本学习,即在没有额外训练的情况下根据描述生成图像。生成的图像随后由 CLIP 模型进行评分和筛选,以提供最高质量的输出。CLIP 自身是一个强大的图像识别系统,它使用了超过 4 亿对图像和文本对进行训练,从而能够将图像与大量文本相关联,并识别出训练集之外的图像内容。

Midjourney

Midjourney 是由 Midjourney 公司开发的一种基于扩散模型的图像生成平台,于 2022 年 7 月进入公测阶段,面向大众开放。

Midjourney 的绘画能力很强,几乎无需 prompt 能力即可得到效果很不错的图,人像、细节方面尤为突出。

与大部分同类服务不同,Midjourney 选择在 Discord 平台上运行,用户无须学习各种烦琐的操作步骤,也无须自行部署,只要在Discord 中用聊天的方式与 Midjourney 的机器人交互就能生成图片。这一平台上手门槛极低,但其生成的图片效果却不输于 DALL·E 和 Stable Diffusion ,于是很快赢得了大量用户。据 Midjourney 的创始人大卫·霍尔兹(David Holz)介绍,仅在发布一个月之后,Midjourney 就已经盈利。

在 2022 年 9 月 5 日,在美国科罗拉多州博览会的年度美术比赛中,一张名为《太空歌剧院》的画作获得了第一名,然而这幅画并非出自人类画家之手,而是由游戏设计师杰森·艾伦(Jason Allen)使用 Midjourney 生成,再经 Photoshop 润色而来。它是首批获得此类奖项的人工智能生成图像之一。

Midjourney 创始人 David Holz 在说到关于 Midjourney 背后的理念时有说到:

MJ 的目标是成为新的人类基础设施,这样才能支撑更多人构建新事物。所以 MJ 的主题是反思、想象和协调。反思自己是谁,想要什么;想象会是什么;协调大家如何抵达。同时也会思考其人性的一面,例如人类通过计算机来想象就能像汽车旅行一样,这意味着什么;又或者人类在想象的过程中以什么方式互动等。

MJ 其实是水。人们误解了人工智能是什么,就像认为其是一只老虎,会吃掉我们。但其实水也很危险,能淹死我们,但流动的河水和老虎完全不同,水是危险的,但是你可以在其中游泳,造船,建造发电站等。水虽然是危险的,但却是文明的驱动力,作为知道如何与水共处的人类,我们能过的更好。水没有意志,也没有恶意,你可以淹死在其中,但并不能应该因此惧怕并禁止水。所以 MJ 试图弄清楚的是,我们如何将其用于人们?我们如何教人们游泳?我们如何造船?我们怎么把它堵起来?我们如何从害怕溺水的人变成未来冲浪的孩子?我们正在制造冲浪板而不是制造水。这才是一些深刻的意义。

困难和有趣是事情的两面,MJ 面临的许多问题无法量化。比如什么是一张「好的狗狗照片」,这很难回答,但也因此有趣。类似的问题还有「什么是好的图像」「人们想从图像中得到什么」「他们是如何沟通的」「他们如何通过文字描绘出他们想要的东西」 —— 这些问题几近哲学,但却很让人喜欢。

关于愿景,希望能以某种方式创造一个更有想象力的世界。因为今天世界最大的问题是信仰崩溃,包括对自己的,对未来的信念。而造成这种问题的主要愿意那就是缺乏想象力,缺乏自己可以成为什么人的想象力,缺乏对未来的想象力。所以想象力才是我们在世界上所需要的东西的重要支柱。所以我想通过 MJ 来将其变成一种可以「扩展人类想象力的力量」

当计算机比 99% 的人类更善于视觉想象时,这意味着什么?这并不意味着我们将停止想象。汽车比人类快,但这并不意味着我们停止步行。当我们远距离运输大量物品时,我们需要发动机,无论是飞机、轮船还是汽车。我们将这项技术视为想象力的引擎。所以这是一个非常积极和人性化的事情。

midjourney.com/showcase

Stable Diffusion

Stable Diffusion 是由 CompVis、Stability AI 和 LAION 的研究人员实现并开源的。从 Stable Diffusion 模型应用用户的角度来看,其核心是根据文本生成图像,可以通过一些技巧,或通过调整用户参数,来改变文本生成图像的过程,从而达到优化最终生成图像的目的。

得益于其卓越的图片生成效果、完全开源的特点以及相对较低的配置需求(可在消费级GPU上运行),在推出后不久它就流行开来,大量开发者以及公司加入它的社区参与共建,同时,还有很多公司基于 Stable Diffusion 推出了自己的 AI 绘画应用。

Stable Diffusion 是 AI 绘画最为重要的开源力量,创业生态的基石

Stable Diffusion 在多个方面表现出色,尤其是在图像质量和生成速度方面。它能够根据复杂的文本描述生成高分辨率和高质量的图像,这在以前的模型中往往难以实现。Stable Diffusion 还能够处理多样化的艺术风格和主题,从现实主义到超现实主义,从肖像画到风景画,甚至是科幻和奇幻的主题。用户可以通过详细的文本提示,引导模型创造出各种各样的视觉内容。

Stable Diffusion 的核心技术包括变分自编码器(VAE)和转换器网络。它通过大规模的图像和文本对数据集进行训练,学习了如何解释文本提示并将其转换为相应的图像。这种结合了自编码器和转换器的架构,不仅使得图像生成过程更为高效,而且还有助于保持生成图像的多样性和创造性。此外,Stable Diffusion 的模型训练采用了强调数据质量和多样性的方法,以确保生成的图像既准确又引人入胜。

AI 公司

OpenAI

OpenAI 成立于 2015 年 12 月,由埃隆·马斯克、萨姆·奥特曼、格雷格·布罗克曼、伊莱亚·萨斯克、约翰·舒尔茨菲尔德等科技行业领袖共同发起。OpenAI 的初衷是作为一个非营利组织,旨在推动和发展友好的人工智能,确保人工智能的发展能够惠及全人类。

在成立之初,OpenAI 提出了一系列雄心勃勃的目标,包括在人工智能领域进行开创性的研究,并且将研究成果公开分享,以促进整个领域的发展。OpenAI 迅速在人工智能研究领域崭露头角,特别是在强化学习和深度学习的应用上取得了显著的成就。

OpenAI 原本是以非营利组织的身份成立的,但在 2019 年初,OpenAI 宣布将采取一种新的「有限利润」公司结构,即 OpenAI LP,这是为了吸引更多的投资以支持其研究和开发。这个结构允许外部投资者投资,但限制了投资回报率。OpenAI LP 的创始投资者包括 Kholsa Ventures、Reid Hoffman 的基金、微软等。

所以,OpenAI 这个美国人工智能研究实验室由非营利组织OpenAI Inc,和其营利组织子公司 OpenAI LP 所组成。

OpenAI 已经推出了多个影响深远的产品和技术,其中包括 GPT 系列、DALL-E 系列、CLIP、Codex等。

除了这些产品,OpenAI 还在多个领域进行研究,包括机器人、强化学习、游戏(如Dota 2中的AI)、自然语言理解和生成等。

Stability AI

Stability AI 是由首席执行官 Emad Mostaque 创立的初创公司。Mostaque 毕业于牛津大学,拥有数学和计算机科学硕士学位(据福布斯的爆料说,其仅为学士学位)。他曾在多家对冲基金担任分析师,后来转向更加公众化的工作。Mostaque 在 2020 年创立了 Stability AI,旨在解决开源人工智能社区中的「组织」问题。

Stability AI 拥有超过 4,000 个 Nvidia A100 GPU 的集群,用于训练 AI 系统,包括 Stable Diffusion。然而,维护这个集群非常昂贵,据报道,Stability AI 的运营和云计算支出超过了 5000 万美元。但是,Mostaque 反复表示,公司的研发将使其能够更高效地训练模型。

除了 Stable Diffusion,Stability AI 还可能提供包括自然语言处理工具、数据分析服务以及 AI 模型定制和咨询服务在内的多种产品和解决方案。公司倡导开源精神,通过提供开源工具和资源,鼓励技术社区的参与与合作,以促进人工智能技术的创新和发展。

为了支持更大规模的用户定制版本的 Stable Diffusion,并投资更多的超级计算能力,Stability AI 在最近一轮融资中筹集了1.01 亿美元。这笔资金还将用于招聘更多员工,Mostaque 预计在未来一年内将员工规模从 100 人增加到 300 人。此外,Stability AI 还计划开发其他可商业化的项目,包括用于生成音频、语言、3D 和视频的 AI 模型。

模型相关

VAE

VAE,Variational Auto-Encoder,变分自编码器

VAE 是一种深度学习模型,用于学习输入数据的概率分布,并生成新的数据样本。它由两大部分组成:编码器将输入数据转换为潜在表示,解码器则将这些潜在表示转换回原始数据空间。VAE 的目标是通过最小化重构误差和正则化潜在空间来训练模型,从而能够生成与训练数据相似的新样本。

VAE 是在自编码器的基础上发展而来,它引入了概率图模型的概念,使得生成的数据能够具有多样性和连续性。自从 2013 年由 Kingma 和 Welling 提出以来,VAE 成为了无监督学习和生成模型领域的一个重要里程碑,催生了一系列相关研究和更复杂的模型变种。

VAE 模型是一个经典的生成式模型,在传统深度学习时代,GAN 的风头完全盖过了 VAE,但 VAE 简洁稳定的 Encoder-Decoder 架构,以及能够高效提取数据 Latent 特征和 Latent 特征像素级重建的关键能力,让其跨过了周期,在 AIGC 时代重新繁荣。

VAE 在 AIGC 领域中非常有用,尤其是在图像生成、文本生成、音乐创作等创造性任务中。它的特点是能够创建一个平滑且连续的潜在空间,使得我们可以通过遍历这个空间来生成具有细微变化的数据样本。此外,VAE 的正则化特性也使其在处理复杂数据分布时具有鲁棒性,并且能够有效防止过拟合。

技术上,VAE 的核心是基于神经网络的编解码器架构。编码器网络将数据映射到潜在空间的参数(均值和方差),而解码器网络则从潜在空间中采样点并重构数据。这个过程中,VAE 使用变分推断来逼近真实数据的概率分布,并通过一种特殊的损失函数(结合重构损失和KL散度)来训练网络。

CLIP

CLIP,Contrastive Language-Image Pre-training,对比图文预训练模型

CLIP 是 OpenAI 开发的一种多模态深度学习模型,设计用来理解图像内容及其对应的文本描述。通过将图像与文本匹配,CLIP 学会了识别图像中的物体、场景和动作,并理解相关的自然语言描述,如标签、说明和标题。

CLIP 包含两个主要部分:一个图像编码器和一个文本编码器。这两部分编码器在一个统一的向量空间内进行对比学习,以便最小化匹配文本和图像对之间的距离。这种方式允许 CLIP 在视觉和语言任务上表现出色。

CLIP 通过对比学习的方法进行预训练,学习了大量图像和文本对的共同表示。它超越了传统的图像分类模型,因为它不仅能够识别图像内容,还能理解与之相关的复杂文本信息。

CLIP 的主要特点是其对抗学习方式,类似于生成对抗网络(GAN)。在训练过程中,图像编码器致力于最小化匹配的文本和图像之间的距离,而文本编码器则尝试最大化它们之间的距离。这种方法有助于模型学习到更丰富、更准确的图像和文本表示。CLIP 在各种图像分类任务上都表现出色,并能够理解图像中的复杂概念,这使得它在多种视觉应用中非常有用。

CLIP 的应用非常广泛,包括但不限于图像检索、视觉问答、视觉导航以及图像生成。此外,基于 CLIP 的原理,OpenAI 还开发了 DALL-E 模型,该模型能够根据文本描述生成相应的图像。

Diffusion

Diffusion 模型是一种生成模型,用于在人工智能生成内容(AIGC)中创建高质量的图像、音频或其他数据形式。

Diffusion Model 的灵感来自 non-equilibrium thermodynamics (非平衡热力学), 理论首先定义扩散步骤的马尔可夫链,缓慢地将随机噪声添加到数据中,然后学习逆向扩散过程以从噪声中构造所需的数据样本。

与传统的生成模型如 GANs 不同, Diffusion 模型通过模拟数据的概率分布来生成新的实例。这些模型从一个随机噪声分布开始,逐渐引入结构,最终生成与训练数据类似的样本。扩散模型是通过固定过程学习,并且隐空间具有比较高的维度。

Diffusion模型建立在去噪自编码器等前期工作的基础上,并因其在生成高质量样本方面的卓越性能而受到关注。与容易出现训练困难和模式崩溃的生成对抗网络(GANs)相比,Diffusion模型的训练过程更加稳定,能够更可靠地生成多样化的高质量内容。

技术上,Diffusion模型包含正向扩散过程和逆向扩散过程。正向过程逐步加入噪声,直至数据完全随机化;而逆向过程则是学习如何从随机噪声中重建数据,这是通过训练一个神经网络来实现的,它能够在每一步预测并减少噪声,逐渐恢复出清晰的数据。

Diffusion 模型在过去几年中得到了快速发展,部分原因是它们在生成高质量样本方面的能力,尤其是在图像和音频生成上。它们在质量和多样性方面逐渐超过了 GANs,这是因为 Diffusion 模型在训练过程中更加稳定,并且它们生成数据的方式更加符合数据的内在分布。

Diffusion 模型在多种场景下都有应用,例如在图像生成领域,可以创造出不存在的逼真物体、场景和人物图像;在文本到图像的合成中,可以根据文本描述生成相应的图像;还可以用于音频合成,生成音乐和语音;或用于数据增强和图像超分辨率等领域。

Disco Diffusion

Disco Diffusion 是一个开源项目,它是一种结合了多种人工智能技术的扩散模型,旨在将文本描述转换为详细的图像。它通过理解语言提示,并将这些提示映射到丰富的视觉表现上,实现了从抽象概念到具体图像的创造性转换。该模型可以接受复杂的文本输入并生成与之相匹配的高质量图像,使用户能够直观地表达和实现他们的创意构想。

Disco Diffusion 的发展是建立在深度学习和生成模型领域的一系列创新之上的。最初的扩散模型在生成逼真图像方面已经取得了突破,但当结合了理解文本和图像关系的 CLIP 模型时,这些生成模型的能力得到了极大的扩展。Disco Diffusion 是这一进展的产物,它不仅继承了先前模型生成高质量图像的能力,还加入了对文本的理解,从而实现了更为直观和创造性的图像生成。

Disco Diffusion 的技术架构是基于扩散模型的,这是一种逐步引入并去除噪声以生成数据的方法。在这个基础上,Disco Diffusion 集成了 OpenAI 的 CLIP 模型,后者训练用于理解图像内容与自然语言描述之间的关联。该模型可能还结合了类似于生成对抗网络(GANs)的组件来提升最终图像的质量,以及变分自编码器(VAEs)来增强图像的多样性和创意表达。

Disco Diffusion 的主要特点是其能够将文本描述转化为高分辨率、高质量的图像。它通过灵活地理解和应用文本提示,结合了随机性和算法控制,生成独一无二的艺术作品。与传统的生成模型相比,Disco Diffusion 在保留图像真实感的同时,提供了更丰富的细节和更深层的创造性探索,使其成为 AIGC 领域中的一个创新和有影响力的工具。

Disco Diffusion 在艺术创作、媒体制作、设计和教育等多个领域都有广泛的应用。艺术家可以使用它来将他们的诗歌或故事变成视觉艺术作品;设计师可以通过它快速生成设计概念图;媒体制作者可以利用它为视频或游戏创造复杂的背景;教育者可以用它来激发学生的创造力并解释抽象概念。

Imagen 系列

Imagen 是 2022 年 5 月 Google Brain 团队研发的一个先进的文本到图像生成系统,它通过深度学习模型将文字描述转换为视觉图像。这种模型的核心功能是捕捉和解析人类语言中的复杂概念,并将这些概念以图像的形式表现出来,生成与文本描述高度一致且视觉上引人入胜的图像。

根据发布在 arXiv 的研究论文中,Imagen 使用了 Transformer 语言模型将文本转换成嵌入向量序列,三个连续的扩散模型将这些向量转换成高清图片。研究团队还开发了 U-Net 改进型扩散模型(Efficient U-Net)以及新的评估工具 DrawBench。Imagen 在 COCO 基准上取得了 7.27 的 FID 分数,优于 DALL-E 2。

与使用图像-文本数据集训练不同,Imagen 仅使用文本编码器(如T5)来处理输入文本。然后,扩散模型将嵌入向量转换为图像,通过迭代去噪过程生成高质量图片。

在 2023 年底 Google 发布 Imagen 2。Imagen 2 最与众不同之处在于,它能够以惊人的准确性,理解复杂抽象的概念,然后把这个概念可视化,细腻之程度令人惊叹!

Imagen 2 的核心,还是复杂的神经网络架构。经过微调的 Transformer 模型,在文本理解和图像合成上,都表现出了无与伦比的性能。

SDXL

SDXL,Stable Diffusion XL,该模型是在 2022 年 AIGC 元年后推出的。其开发历程包括从 0.9 测试版到基于用户反馈的1.0正式版的逐步迭代,不断优化以提高图像质量。

SDXL 是 Stable Diffusion 模型的进阶版,由 Stability AI 发布。这个模型通过双阶段扩散过程,即 Base 和 Refiner 模型,提供了高分辨率的图像生成和精细化处理。SDXL 特别适用于要求高细节图像的应用场景,如 AI 绘画和高级设计任务。

与原版 Stable Diffusion 相比,SDXL 引入了多项技术优化。其 U-Net 参数量显著增加,达到 2.6B,显著提高了模型的学习和图像细节处理能力。Refiner 模型的加入进一步提高了图像的精细度,而新的训练技巧,如多尺度训练,优化了整体模型性能。

当输入是图片时,Stable Diffusion XL 和 Stable Diffusion 一样,首先会使用 VAE 的 Encoder 结构将输入图像转换为Latent 特征,然后 U-Net 不断对 Latent 特征进行优化,最后使用 VAE 的 Decoder 结构将 Latent 特征重建出像素级图像。除了提取 Latent 特征和图像的像素级重建外,VAE 还可以改进生成图像中的高频细节,小物体特征和整体图像色彩。

当 Stable Diffusion XL 的输入是文字时,这时我们不需要 VAE 的 Encoder 结构,只需要 Decoder 进行图像重建。

Stable Diffusion XL 使用了和之前 Stable Diffusion 系列一样的 VAE 结构(KL-f8),但在训练中选择了更大的 Batch-Size(256 vs 9),并且对模型进行指数滑动平均操作(EMA,exponential moving average),EMA 对模型的参数做平均,从而提高性能并增加模型鲁棒性。