第17話
拡散モデル
ノイズから形を作る
砂嵐のようなノイズから、絵を浮かび上がらせる。習ったのは「ノイズを少し消す」ことだけ、という画像生成の仕組みを5分で。
この動画で話すこと
テレビの砂嵐のような画像から、猫の写真を取り出す。無茶に聞こえるこの方法で、いまのAIの絵の多くは作られています。AIが習ったのは「ノイズを少しだけ消す」ことだけ。なぜそれで絵が描けるのか、天気予報やタンパク質への広がりと、お手本をめぐる問題まで、5分で。
章
- 砂嵐から猫を取り出せ
- 今日の現在地
- 壊れる過程を、逆に戻す
- 宿題はノイズを少し消すこと
- 砂嵐から絵が現れる
- 言葉で注文する
- 絵のほかも作れる
- 弱点と、お手本の問題
- 消すのがうまい
- 次に見るなら
- 応援のお願い
ナレーション全文
テレビの砂嵐のような画像を、お渡しします。ここから、猫の写真を取り出してください。
無茶ですよね。でも、いま皆さんが目にするAIの絵の多くは、この方法で作られています。
水にインクを1滴、落とすと、広がって、やがて均一な薄い色になります。元の1滴には、戻りません。
2015年、ある研究者たちは考えました。この「壊れていく過程」を、一歩ずつ逆に戻すことを、機械に学ばせたらどうか。
やり方はこうです。写真に、ほんの少しノイズを足す。また足す。何百回も足すと、ただの砂嵐になります。
AIの宿題は、ひとつだけ。「この画像から、ノイズを少しだけ取り除きなさい」。
つまりこの画家、絵の描き方は、一度も習っていません。習ったのは、消しゴムの使い方だけです。
では、本物の砂嵐を渡して、同じ消しゴムを、何十回もかけさせると、どうなるか。
元の写真など、どこにもないのに、それらしい絵が浮かび上がってくる。2020年、この方法が、画質を測る代表的なテストで、当時の最高記録を出しました。
こんな言葉があります。「石の中に、像はもうある。余分を削るだけだ」。だれが言ったのかは、はっきりしません。AIは、それを砂嵐でやります。
言葉で注文もできます。「宇宙服を着た猫」と添えると、消しゴムのかけ方が、そちらへ寄っていく。
お手本として集められた画像と説明文の組は、有名なデータ集で、およそ58億。1日1枚ながめても、1600万年かかります。
消すのがうまいと、絵のほかも作れます。タンパク質の形。新しい結晶。そして、15日先の天気。
天気の分野では、2024年、世界の15日先までの予報を、およそ8分で出し、従来の代表的な予報を、ほとんどの項目で上回った、と報告されました。
弱点は、手間です。何十回も消しゴムをかけるので、遅い。回数を減らす研究が、盛んに進んでいます。
もうひとつは、お手本の問題。集められた何十億枚もの絵や写真には、描いた人、撮った人がいます。
2025年、イギリスの裁判所が、ある訴訟で判断を示しました。ただ、「学習そのものが許されるか」には、まだ答えが出ていません。
消しゴムの使い方だけを覚えた画家が、絵も、分子も、天気も描く。
ちなみに、消しすぎて、指が6本になることもありました。最近は、だいぶ数えられるようになったそうです。
出典・参考
- Sohl-Dickstein et al., "Deep Unsupervised Learning using Nonequilibrium Thermodynamics" (2015) https://arxiv.org/abs/1503.03585
- Ho, Jain, Abbeel, "Denoising Diffusion Probabilistic Models" (2020) https://arxiv.org/abs/2006.11239
- Schuhmann et al., "LAION-5B", NeurIPS (2022) https://arxiv.org/abs/2210.08402
- Price et al., "Probabilistic weather forecasting with machine learning", Nature (2024) https://arxiv.org/abs/2312.15796
- 英国高等法院 判決(2025年11月4日)