> ## Content Index > Fetch the complete content index at: https://www.alessiopomaro.it/llms.txt > Use this file to discover other available public pages before exploring further. # L'intelligenza artificiale che gioca a guardie e ladri per creare e predire: scopriamo le reti GAN - URL: https://www.alessiopomaro.it/gan-ai-guardie-e-ladri-creare-predire/ - Published: 2022-08-17T06:00:20.000Z - Updated: 2022-09-01T06:25:07.000Z - Description: Le reti GAN possono generare contenuti (immagini, video, musica) in modo incredibilmente realistico, e per farlo usano un principio che trovo affascinante e sbalorditivo.. in un certo senso competono e si sfidano giocano a guardie e ladri. Scopriamo come funzionano con esempi pratici. - Author: Alessio Pomaro - Tags: AI Sempre più spesso, sentiamo parlare di **generazione di contenuti attraverso l'intelligenza artificiale**. Ad esempio ormai conosciamo [**GPT-3**](https://www.alessiopomaro.it/tag/gpt-3/) e diversi algoritmi che permettono di [creare immagini](https://www.alessiopomaro.it/text-to-image-ai/) partendo da una descrizione in linguaggio naturale. Oggi, vorrei approfondire sistemi generativi il cui funzionamento è a dir poco affascinante e sbalorditivo. Mi riferisco alle reti **GAN**. ## Cosa sono le GAN? Le **GAN (*Generative Adversarial Networks*)**, o **Reti Avversarie Generative**, sono delle architetture algoritmiche che sfruttano due **reti neurali** contrapponendole l'una all'altra con lo scopo di generare nuovi dati potenzialmente molto simili a quelli reali. Vengono spesso utilizzate nella generazione di immagini, di video, di musica e voci, ma anche per molto altro. E a breve lo scopriremo. ## Come funzionano le GAN? Proviamo a capire in modo semplice come funzionano questi sistemi. Le due reti neurali prendono il nome di "***generatore***" e "***discriminatore***", e metaforicamente, possiamo affermare che giocano tra di loro a guardia e ladro. Il ladro (*generatore*), infatti, crea dei "*dipinti*" con lo scopo di convincere la guardia (*discriminatore*) che si tratta di un'opera autentica. E farà tentativi finché la guardia non cadrà nel tranello. Chiaramente, i protagonisti del gioco si addestrano continuamente: il ladro per **produrre dipinti sempre più vicini alla realtà**, la guardia per cogliere sempre più dettagli per non farsi "*imbrogliare*". Proviamo, quindi, ad esempio, ad applicare la metafora alla generazione di immagini di volti umani. Entrambe **le reti verranno addestrate processando milioni di immagini in linea con quelle che l'algoritmo dovrà produrre.** Nella fase successiva, il generatore inizierà a produrre volti finché il discriminatore approverà l'output, riconoscendolo come volto reale. Questo meccanismo molto semplice, in cui **le due reti neurali competono costantemente a livelli sempre più elevati**, consente di ottenere degli output sempre più vicini alla perfezione. La metafora e la spiegazione sono ispirate ad un talk di un TEDx di Fermo dal titolo "**Macchine creative. L'intelligenza artificiale genera idee**" che ha come protagonista **Emanuele Frontoni**. Macchine creative. L'intelligenza artificiale genera idee - TEDx Fermo - Emanuele Frontoni ## Esempi di applicazione delle GAN Continuando con il filo conduttore del talk, racconto alcuni esempi di applicazioni possibili attraverso sistemi generativi di questo tipo. ### I volti Siti web come [*thispersondoesnotexist.com*](https://thispersondoesnotexist.com/?ref=alessiopomaro.it), mostrano volti completamente generati attraverso l'intelligenza artificiale e le reti GAN. ![Volti generati attraverso thispersondoesnotexist.com, il quale sfrutta le reti GAN](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-immagini-volti.webp) Volti generati attraverso thispersondoesnotexist.com, il quale sfrutta le reti GAN > "*Tutte queste persone non esistono.. sono state generate da quelle coppie di reti neurali di cui abbiamo parlato*" Oggi, come si vede nell'immagine, hanno **dettagli precisissimi**, ed è davvero difficile distinguere un'immagine generata da un volto reale. Spesso qualcuno, erroneamente, crede che gli algoritmi mettano insieme combinazioni di tratti estratti da diverse immagini, ma non è così: sono **completamente generate, pixel dopo pixel**. ### Le città Nel video del TEDx, vengono mostrate immagini satellitari di città generate da reti GAN. ![Generazione di immagini satellitari di città attraverso le reti GAN](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-immagini-citta-1.webp) Generazione di immagini satellitari di città attraverso le reti GAN In questo caso, le reti neurali sono state addestrate su quantità elevatissime di immagini dei satelliti. ### I capi d'abbigliamento Anche questi abiti non esistono.. ![Abiti generati attraverso delle reti GAN](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-immagini-vestiti-moda-1.webp) Abiti generati attraverso delle reti GAN Con questo, iniziamo ad avvicinarci ad **utilizzi che possono avere delle applicazioni dirette per alcune tipologie di azienda**. Ad esempio, i vestiti generati possono essere una **fonte di ispirazione per i designer umani**. È interessante anche il tempo con il quale si possono ottenere gli output: è possibile generare milioni di elementi in pochissimo tempo! > "*Non si tratta di un omino che con Photoshop alla mano modifica immagini*" ### Le strade Nemmeno queste strade esistono.. ![Video di strade resi in visualizzazione notturna da reti GAN](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-immagini-strade.webp) Video di strade resi in visualizzazione notturna da reti GAN Come si vede (*anche dal talk*), gli algoritmi sono partiti da immagini diurne per ricreare quelle notturne. Perché possono essere utili? Ad esempio per **addestrare in modo migliore le auto a guida autonoma**: guidare di notte è moto diverso da guidare di giorno, ma esistono molti meno dati d'addestramento per la fase notturna. > "*I nostri figli non guideranno un'auto.. saranno guidati da un'auto!*" E non solo le reti GAN possono generare immagini notturne, ma, per lo stesso fine, possono generarne mentre piove. Guidare con la pioggia implica attenzioni e valutazioni diverse, e, anche in questo caso, esistono molti meno dati di addestramento. ### I video Partendo da immagini di soggetti, è possibile **generare video con tali soggetti in movimento**. Nel video, ad esempio si vede una ragazza che viene fatta ballare.. ed è davvero impressionante l'output. ![Video generati da reti GAN partendo da un'immagine](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-video.webp) Video generati da reti GAN partendo da un'immagine La tecnica utilizzata è la medesima con la quale vengono realizzati i famosi "**deepfake**": i video falsi dei grandi uomini del mondo. Questo ci fa capire che oggi dobbiamo essere consapevoli del fatto che **non tutto ciò che vediamo online è reale**. Lo sapevamo già, ma oggi, con queste tecnologie a disposizione di tutti, anche grazie a semplici applicazioni mobile, tutto ciò è notevolmente accelerato. ### La musica La musica nella partitura che segue è stata composta da **un musicista che non esiste** (*nel video del TEDx è possibile anche ascoltare la composizione*). ![Musica generata attraverso reti GAN addestrate su composizioni di Bach](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-musica-bach.webp) Musica generata attraverso reti GAN addestrate su composizioni di Bach Le reti GAN impiegate per generare queste composizioni sono state addestrate "*ascoltando*" moltissime ore di musica di Bach, e ora riescono a produrre melodie simili, che si ispirano al noto compositore. Ancora una volta ci tengo a sottolineare che non si tratta di collage e combinazioni di melodie esistenti, ma di qualcosa di completamente generato: una **creazione musicale originale**. > "*Tanti volti addestrano le nostre reti, tante strade addestrano le nostre macchine, tanti brani musicali addestrano *una rete GAN che è capace di comporre musica**" ### Architettura Queste architetture non esistono.. o meglio, non esistono più.. ![Le parti mancanti delle costruzioni distrutte possono essere generate da reti GAN](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-architettura.webp) Le parti mancanti delle costruzioni distrutte possono essere generate da reti GAN Si tratta di costruzioni distrutte dalle guerre, dai terremoti, o da altri fenomeni che purtroppo abbiamo imparato a conoscere. Attraverso le reti GAN è possibile **generare le parti mancanti**.. capitelli, colonne, facciate, vengono pian piano ricostruite. Oggi abbiamo archivi di **ricostruzioni 3D di opere e di architetture**, e grazie a questi dati possiamo addestrare l'intelligenza artificiale per sapere come affrontare la ricostruzione. ### Il marketing I consumatori che si vedono passeggiare nel punto vendita, non esistono. ![Consumatori virtuali generati da reti GAN per simulare il comportamento degli utenti in negozio](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-retail-marketing.webp) Consumatori virtuali generati da reti GAN per simulare il comportamento degli utenti in negozio L'immagine ed il mini video che segue raffigurano un supermercato, e i pallini colorati, generati dall'algoritmo, rappresentano **i clienti che si muovono** tra le corsie con i loro carrelli o cestini. In questo caso, le reti GAN sono state addestrate su migliaia di traiettorie di consumatori all'interno dei punti vendita. Nonostante i negozi siano ambienti complessi in cui le persone possono decidere liberamente come muoversi, **gli algoritmi sono in grado di predire in modo affidabile dove andranno**. > "*Il nostro comportamento umano è abbastanza prevedibile, e oggi le reti GAN sono perfettamente in grado di anticiparlo*" Le reti GAN predicono ed emulano il comportamento dei consumatori nei punti vendita Abbiamo la possibilità, quindi, di generare **simulazioni di clienti fittizi che si muovono nei nostri negozi** per capire se un punto funziona meglio di un altro, e se una esposizione di prodotto è più performante di altre. ### La medicina Immagino che sia un'affermazione "*forte*", ma.. questi neonati, non esistono. ![Video di neonati generati da reti GAN con lo scopo di individuare patologie rare](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-neonati-medicina.webp) Video di neonati generati da reti GAN con lo scopo di individuare patologie rare Qui siamo all'**Ospedale Pediatrico G. Salesi di Ancona**, che ha una delle terapie intensive neonatali più famose d'Italia (*ma anche tra le più importanti d'Europa*), dove, **attraverso l'intelligenza artificiale vengono generati movimenti di bambini con patologie che possono essere molto rare**. > **"*Immaginiamo alla possibilità di individuare sindromi dello spettro autistico in maniera preventiva!*"** L'individuazione di movimenti particolari, potrebbe permettere delle diagnosi preventive. Tuttavia **non esiste la possibilità di avere un numero elevato di osservazioni di soggetti che compiono quei movimenti**, quindi **vengono fatti compiere da "*bambini che non esistono*" sfruttando gli algoritmi**, nello stesso modo in cui vengono create le scene di strade con la pioggia per addestrare le auto a guida autonoma. ### Un notevole passo in avanti Passando dagli esempi iniziali, che riguardavano la generazione di volti e i deepfake, all'ultimo analizzato, direi che si è fatto un notevole passo avanti, arrivando a generare modelli di bambini "*fittizi*" utili a diagnosticare in anticipo alcune patologie rare. Tuttavia, la base è perfettamente identica! Questo fa capire in maniera evidente che è solo **l'utilizzo che l'uomo fa di queste tecnologie che è profondamente diverso**. E questo concetto vale per tutte le tecnologie nate nella storia. > **In realtà le macchine creative esistono? No, esistono, dietro agli algoritmi, delle persone creative, che hanno la capacità di generare nuove idee. E in tutto questo, il confronto è fondamentale.. proprio come all'interno delle reti GAN.** --- ## I sogni degli algoritmi Come approfondimento dei concetti visti finora, consiglio la visione di un altro talk di un TEDx di Trento dal titolo "**I sogni degli algoritmi**", in cui **Elisa Ricci** racconta **l'evoluzione delle reti GAN** applicate anche alla sua attività di ricerca. I sogni degli algoritmi - TEDx Trento - Elisa Ricci Fino a dove può spingersi l'intelligenza artificiale? Negli ultimi anni gli algoritmi hanno dimostrato di "*possedere creatività*", generando dipinti, poesie e brani musicali. Ma **si può davvero insegnare alle macchine ad immaginare?** E cosa produrrà la **collaborazione tra umani ed algoritmi**? Durante l'esposizione, vengono mostrati dei **video estremamente realistici prodotti interamente da un algoritmo di Google partendo da una foto**. I video ritraggono dei luoghi, come se venissero sorvolati da un drone. ![Generazione di video di luoghi partendo da un'immagine attraverso reti GAN](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-video-luoghi-1.webp) Generazione di video di luoghi partendo da un'immagine attraverso reti GAN Questo è solo un altro esempio di quello che permettono di fare oggi gli **algoritmi generativi**. Elena, nel talk, racconta le due "*rivoluzioni*" che ha vissuto in ambito di intelligenza artificiale: l'ingresso del **Deep Learning** in ambito di **computer vision** (*"machines can see*") e la nascita delle **reti neurali generative** (*"machines can imagine*"). A proposito del secondo punto, spiega il funzionamento delle reti GAN con esempi efficaci. ![Le reti GAN possono animare soggetti in tempo reale](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/08/intelligenza-artificiale-gan-generazione-video-volti.webp) Le reti GAN possono animare soggetti in tempo reale Un aspetto molto interessante riguarda il fatto che **gli algoritmi generativi possono lavorare in real-time**. Quindi potrebbero essere usati, ad esempio, in sistemi di videochiamata. Oggi, designer e artisti sono in grado di creare, grazie all'intelligenza artificiale, in modo nuovo.. più efficiente. - In futuro si useranno questo sistemi per **creare campagne personalizzate**. - In futuro avremo a disposizione sempre più tecnologie che ci consentiranno di indossare gli abiti che abbiamo scelto sul web virtualmente a casa nostra. - In futuro, in ambito formativo, si potranno **usare i deepfake per generare materiale sempre più coinvolgente**.. la storia potrà essere raccontata direttamente dai suoi protagonisti. Stiamo creando strumenti che ci potenziano in quanto esseri umani creativi? O che ci sostituiscono? **La mente umana è l'unica macchina realmente creativa**.. **realmente in grado di creare cose nuove**. Non dobbiamo avere paura, e non dobbiamo chiudere le porte all'intelligenza artificiale. > **Da sempre utilizziamo la tecnologia per andare oltre i nostri limiti biologici.. abbiamo creato i telescopi per potenziare la nostra vista, gli aerei per volare, gli smartphone per aumentare le nostre capacità di comunicare a distanza. Oggi, possiamo usare l'intelligenza artificiale per potenziare le nostre capacità creative. E allora facciamolo! Per creare cose che non avremmo mai immaginato prima.** --- ### Per approfondire [Generative adversarial network - Wikipedia![](https://en.wikipedia.org/static/apple-touch/wikipedia.png)Wikimedia Foundation, Inc.Contributors to Wikimedia projects![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fe/Kernel_Machine.svg/1200px-Kernel_Machine.svg.png)](https://en.wikipedia.org/wiki/Generative%5Fadversarial%5Fnetwork?ref=alessiopomaro.it) [Da testo a immagini attraverso l’intelligenza artificiale.. possiamo parlare di arte?Oggi sentiamo parlare spesso di DALL·E 2 di OpenAI, DALL·E mini, e Imagen. Si tratta di algoritmi basati sull’intelligenza artificiale che vengono definiti Text-To-Image, e sono in grado di generare immagini di qualità a partire da un testo descrittivo in linguaggio naturale.![](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/size/w256h256/2021/05/alessio-pomaro-voice-tech-seo-ico.png)Alessio PomaroAlessio Pomaro![](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2022/07/arte-intelligenza-artificiale-1.jpg)](https://www.alessiopomaro.it/text-to-image-ai/) [GPT-3: dialoghi con l’intelligenza artificiale di OpenAI e novità 2022Cos’è GPT-3 di OpenAI? Si tratta di un’intelligenza artificiale molto evoluta. Dopo un lungo periodo d’attesa sono stato abilitato all’utilizzo del programma beta delle API. Come funziona? Lo vediamo insieme! Aggiornamento: 09/07/2022![](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/size/w256h256/2021/05/alessio-pomaro-voice-tech-seo-ico.png)Alessio PomaroAlessio Pomaro![](https://storage.ghost.io/c/d7/3a/d73a3886-5e95-4e08-9255-a08eb51bb37b/content/images/2021/08/gpt3-test-italiano-ai-openai-1.jpg)](https://www.alessiopomaro.it/gpt-3-dialoghi-intelligenza-artificiale-openai/)