DDPM
1.0.0
(مسودة، WIP، تاريخ النشر المتوقع: نهاية عام 2025 )
تم تصميم هذا الكتاب المدرسي بخبرة لطلاب الدراسات العليا في الفيزياء وعلوم الكمبيوتر، ويقدم استكشافًا شاملاً لمدة فصل دراسي للنماذج الاحتمالية لانتشار تقليل الضوضاء (DDPMs) ضمن المجال الموسع للذكاء الاصطناعي التوليدي. على عكس النصوص التقليدية التي تتبع تنسيقًا صارمًا مقاومًا للنظرية، يتبنى هذا الكتاب لهجة أكثر استرخاءً ومحادثة ، ويتضمن تعليقات واسعة النطاق وتحفيزًا وتفسيرات لتعزيز الفهم والمشاركة.
حتى وقت قريب، كانت نماذج الانتشار مجالًا متخصصًا لا يعرفه إلا مجموعة مختارة من العلماء والمهندسين . يتطلب الذكاء الاصطناعي التوليدي، وهو مجال يعتمد بشكل كبير على هذه النماذج، فهمًا معقدًا للرياضيات والفيزياء والعمليات العشوائية والتعلم العميق وعلوم الكمبيوتر.
يتعمق هذا الكتاب في نماذج الانتشار داخل الذكاء الاصطناعي التوليدي، مع التركيز بشكل خاص على تقليل الضوضاء للنماذج الاحتمالية للانتشار (DDPMs) . في حين أن النماذج التوليدية الأخرى مثل شبكات الخصومة التوليدية (GANs)، وأجهزة التشفير التلقائي المتغيرة (VAEs)، والنماذج القائمة على التدفق قد ساهمت في تطوير عملية توليد عينات عالية الجودة، إلا أن لكل منها عيوبًا كبيرة. يمكن أن تواجه شبكات GAN تدريبًا غير مستقر وتنوعًا محدودًا في المخرجات؛ تعتمد VAEs على وظائف الخسارة البديلة المعقدة، مما يؤدي إلى تعقيد عملية التحسين؛ وتتطلب نماذج التدفق تصميمات متخصصة وقابلة للعكس.
نماذج الانتشار، المستوحاة من الديناميكا الحرارية غير المتوازنة، تقدم بديلاً قويًا من خلال معالجة هذه التحديات بشكل فعال. يبرز هذا المجلد من خلال التركيز فقط على نماذج الانتشار، ويقدم منظورًا فريدًا نادرًا ما يوجد في النصوص الأخرى. لا يعمل هذا النهج المركّز على تبسيط الأفكار المعقدة لجمهور أوسع فحسب، بل يوسع أيضًا حدود ما يمكن أن يحققه الذكاء الاصطناعي في الصناعات والأبحاث الحديثة. على هذا النحو، يعد هذا الكتاب مصدرًا أساسيًا لأي شخص يسعى إلى فهم التأثيرات الحالية والمستقبلية للعمليات الإبداعية المعتمدة على التكنولوجيا في الذكاء الاصطناعي التوليدي.
يبدأ الكتاب بالمفاهيم الأساسية، مثل تقديم الحركة البراونية - أبسط شكل من أشكال الانتشار - ويتقدم تدريجيًا إلى معادلات الانتشار الأكثر تعقيدًا. يضمن هذا النهج المنظم أن يطور القراء فهمًا عميقًا لعمليات النشر الأمامية والخلفية، مما يوفر أساسًا متينًا للدراسات والتطبيقات المتقدمة.
يقدم الكتاب استكشافًا تفصيليًا للمفاهيم الأساسية بما في ذلك الحركة البراونية، ومبدأ إيتو، والمعادلات التفاضلية العشوائية (SDEs)، والدور الهام للعمليات العشوائية في الذكاء الاصطناعي. وهو يوفر مقدمة شاملة لعمليات النشر، وفحصًا دقيقًا لـ DDPMs، وفصلًا مخصصًا لبنيات التعلم العميق الأساسية لـ DDPMs. يتم إثراء السرد بعدد كبير من المشكلات التي تم حلها والعديد من مشاريع البرمجة الصغيرة ، مع التركيز بشكل أساسي على النتائج التي لها أهمية كبيرة للتطبيقات العملية. باعتباره كتابًا دراسيًا ومرجعًا واسع النطاق على مستوى الدراسات العليا، فإنه يتبنى الفلسفة القائلة بأن الطريقة الأكثر فعالية للتعرف على DDPM هي من خلال تطبيقه، والذي تم توضيحه من خلال أمثلة واسعة النطاق توضح النظرية في سيناريوهات العالم الحقيقي.
يدمج كل فصل من فصول هذا الكتاب الخطاب النظري مع التطبيقات العملية، ويبلغ ذروته في مشاريع برمجة صغيرة باستخدام بايثون . تسمح هذه المشاريع للقراء بمحاكاة المفاهيم النظرية الأساسية، مثل المشي العشوائي أو الحركة البراونية، والتقدم إلى تطبيقات أكثر تعقيدًا، مثل تطوير DDPM. لا يعمل هذا النهج العملي على ترسيخ التعلم من خلال المشاركة النشطة فحسب، بل يزود الطلاب والمهنيين أيضًا بالمهارات اللازمة لنشر هذه النماذج المتقدمة بشكل فعال في سياقات مختلفة في العالم الحقيقي.
علاوة على ذلك، يغطي النص بشكل منهجي موضوعات مثل المعادلات التفاضلية العشوائية (SDEs)، والحركة البراونية، ومارتينجاليس، و ليما إيتو. وتترابط هذه المواضيع في سياق نماذج الانتشار، مما يشجع القراء على إعادة النظر في المناقشات السابقة لفهم العلاقات المتبادلة المعقدة بين هذه المفاهيم بشكل كامل. لضمان الوضوح وسهولة الوصول، يحذف النص عمدًا بعض الموضوعات الأكثر خصوصية، بدلاً من التركيز على توفير المعرفة الأساسية والرؤى العميقة الضرورية لفهم شامل لـ DDPMs.
غنية بمجموعة واسعة من الأمثلة والتمارين التي تم حلها بالكامل بدرجات متفاوتة من التعقيد، تدمج هذه المخطوطة هذه في السرد لتعزيز وتقييم فهم القارئ على نطاق واسع. تعتبر هذه التمارين أساسية في بنية الكتاب ، وغالبًا ما يتم الرجوع إليها في المناقشات اللاحقة لتشجيع بيئة تعليمية ديناميكية وتفاعلية.
مستوحى من سلسلة الخطوط العريضة لشوم الشهيرة ، يتزوج النص من العرض النظري الدقيق مع التطبيقات العملية. تم تصميم هذه المنهجية لتعزيز المعرفة النظرية من خلال حل المشكلات بشكل عملي ، وبالتالي تعزيز الفهم.
في حين أن التركيز الأساسي هو نظري، فإن النص يتضمن أحيانًا مقتطفات من التعليمات البرمجية لسد الفجوة بين النظرية والتطبيق العملي، مما يجعله مثاليًا لطلاب الدراسات العليا والمهنيين الملتزمين بإتقان نماذج الانتشار.
يتم تنظيم كل قسم من كل فصل ليشمل:
لتعزيز القيمة التربوية لكل فصل وترسيخ المفاهيم النظرية المقدمة، يختتم النص بسلسلة من مشاريع البرمجة العملية. تم تصميم هذه المشاريع لسد الفجوة بين النظرية والتطبيق، وتمكين القراء من تطبيق معارفهم المكتسبة حديثًا في بيئات محاكاة. لا يعزز هذا النهج العملي الفهم فحسب، بل يعزز أيضًا المهارات العملية الأساسية للتقدم في مجال الذكاء الاصطناعي التوليدي.
وتشمل المشاريع:
تشجع هذه المشاريع على الغوص العميق في الجوانب العملية للعمليات العشوائية ونماذج الانتشار، وإعداد القراء لمعالجة مشاكل العالم الحقيقي والابتكار في مجال الذكاء الاصطناعي التوليدي.
