Intelligenza artificiale · Articolo
Come funziona la generazione di immagini AI: Spiegazione dei modelli di diffusione
Pubblicato:
In breve
Strumenti come DALL-E, Midjourney e Stable Diffusion creano immagini utilizzando modelli di diffusione: reti neurali addestrate a trasformare un'immagine in rumore casuale e quindi invertire quel processo. Per generare una nuova immagine, la rete inizia dal rumore puro e lo rimuove passo dopo passo, guidata da un prompt di testo, fino a quando non appare un'immagine coerente.
Questa versione è una traduzione automatica dell'originale (English). Leggi l'originale
Diversi generatori di immagini AI emersi dal 2022 in poi – inclusi DALL-E 2 di OpenAI, Midjourney e Stable Diffusion di Stability AI – si basano su una tecnica chiamata diffusione. Invece di disegnare un'immagine tratto per tratto, questi sistemi imparano a invertire un processo matematico che gradualmente distrugge un'immagine con il rumore, quindi eseguono quel processo al contrario partendo da statica casuale.
L'idea principale: imparare a eliminare il rumore
I modelli di diffusione per la generazione di immagini sono stati formalizzati in un articolo del 2020, "Denoising Diffusion Probabilistic Models", di Jonathan Ho, Ajay Jain e Pieter Abbeel, pubblicato nel repository di ricerca arXiv. Il metodo, descritto come ispirato dalla termodinamica di non-equilibrio, funziona in due fasi. Nella fase "forward", utilizzata solo durante l'allenamento, piccole quantità di rumore casuale (gaussiano) vengono aggiunte a una foto reale in molti passi fino a quando l'immagine non diventa indistinguibile dalla statica. Nella fase "reverse", una rete neurale viene allenata a prevedere e sottrarre quel rumore, passo dopo passo, fino a quando l'immagine originale viene recuperata.
Una volta allenato, la rete non ha più bisogno di una foto reale da cui iniziare. Può iniziare con una tela di rumore puramente casuale ed eseguire gli stessi passi di denoising che ha imparato durante l'allenamento, producendo un'immagine completamente nuova che non esisteva prima. L'articolo del 2020 ha riferito che su un dataset chiamato CIFAR-10 il suo modello ha raggiunto forti punteggi di qualità dell'immagine e, su immagini più grandi di 256x256, ha eguagliato la qualità del campione di ProgressiveGAN, una tecnica generativa precedente basata su un'architettura diversa.
Dove funziona la rete neurale: U-Net e guida del testo
La rete che esegue il denoising è tipicamente una U-Net, un tipo di architettura che riduce un'immagine per catturare la struttura complessiva e quindi la ricostruisce a piena risoluzione. Nella propria documentazione tecnica di Stable Diffusion su GitHub, il modello è descritto come l'utilizzo di una U-Net con 860 milioni di parametri per eseguire il processo di diffusione, insieme a un autoencoder separato che comprime le immagini in una rappresentazione matematica più piccola e decomprime il risultato in un'immagine completa.
Per seguire un prompt scritto, il sistema ha bisogno di un modo per collegare le parole ai pixel. Secondo la stessa documentazione di Stable Diffusion, il modello utilizza un encoder di testo CLIP ViT-L/14 congelato – un componente allenato separatamente per abbinare testo e immagini – per trasformare un prompt in una rappresentazione numerica che guida ogni passo di denoising, in modo che la rete rimuova il rumore in un modo che guida l'immagine emergente verso quello che le parole descrivono.
- Allenamento: le immagini reali vengono progressivamente corrotte con rumore casuale in molti passi fino a quando rimane solo la statica.
- Apprendimento: una rete neurale U-Net viene allenata per prevedere e rimuovere il rumore aggiunto ad ogni passo.
- Condizionamento del testo: un encoder di testo separato (come CLIP) trasforma un prompt in una guida numerica per la rete di denoising.
- Generazione: partendo dal rumore casuale, la rete allenata rimuove il rumore passo dopo passo, guidata dal testo, fino a quando non appare un'immagine.
- Decodifica (solo modelli latenti): una rappresentazione interna compressa viene riconvertita in un'immagine a risoluzione completa.
Spazio dei pixel rispetto a spazio latente: perché Stable Diffusion viene eseguito su un laptop
Non tutti i modelli di diffusione funzionano allo stesso modo internamente. Secondo un resoconto di MIT Technology Review di dicembre 2022 sull'ascesa della tecnologia, DALL-E 2 esegue il suo processo di rimozione del rumore direttamente sui pixel dell'immagine a risoluzione intera, mentre Stable Diffusion invece funziona su una rappresentazione "latente" compressa dell'immagine all'interno della rete neurale – un approccio che secondo l'outlet ha permesso a Stable Diffusion di funzionare su personal computer ordinari anziché richiedere grandi infrastrutture di server.
Se fai questo mille volte, alla fine l'immagine sembra che tu abbia staccato il cavo dell'antenna dal tuo televisore – è solo neve.
Il repository GitHub per Stable Diffusion, mantenuto dal gruppo di ricerca CompVis con Stability AI e Runway, afferma che l'approccio di diffusione latente del modello è stato costruito su un articolo precedente del gruppo, "High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models", presentato alla conferenza di visione artificiale CVPR 2022, ed è stato allenato su immagini dal dataset LAION-5B.
Come si confrontano i principali generatori di immagini basati sulla diffusione
| Modello | Organizzazione | Lanciato | Spazio di rimozione del rumore |
|---|---|---|---|
| DALL-E 2 | OpenAI | Aprile 2022 | Pixel dell'immagine completa |
| Imagen / Parti | Annunciato maggio 2022; non rilasciato al pubblico in quel momento, secondo MIT Technology Review | Non dettagliato nelle fonti esaminate | |
| Midjourney | Midjourney, Inc. | Estate 2022, secondo MIT Technology Review | Non dettagliato nelle fonti esaminate |
| Stable Diffusion | CompVis / Stability AI / Runway | Agosto 2022 | Rappresentazione latente compressa |
MIT Technology Review ha riferito che DALL-E 2 ha raggiunto un milione di utenti entro circa due mesi e mezzo dal lancio di aprile 2022, e che il servizio DreamStudio di Stable Diffusion ha superato un milione di utenti in meno della metà di quel tempo dopo il rilascio di agosto 2022 – cifre che l'outlet ha citato come prova di come rapidamente l'approccio della diffusione ha raggiunto un'audience di massa quell'anno.
Ciò che la ricerca 2020–2022 ha stabilito
Il meccanismo sottostante – rumore aggiunto durante l'allenamento, rumore rimosso durante la generazione, guidato da un encoder di testo – ha formato la base dei principali generatori di immagini emersi nel 2022, come descritto nell'articolo del 2020 di Ho, Jain e Abbeel e nella relazione del 2022 e nella documentazione esaminata qui. Le singole aziende hanno successivamente sovrapposto componenti aggiuntive, come U-Net più grandi, encoder di testo più grandi o sistemi di riscrittura dei prompt, sopra lo stesso framework di diffusione.
Domande
- Che cos'è un modello di diffusione in termini semplici?
- È una rete neurale addestrata per invertire un processo che gradualmente seppellisce un'immagine reale sotto il rumore casuale; una volta allenata, può iniziare dal rumore puro e rimuoverlo passo dopo passo per costruire una nuova immagine, come descritto nell'articolo del 2020 "Denoising Diffusion Probabilistic Models" di Ho, Jain e Abbeel.
- Qual è la differenza tra DALL-E 2 e Stable Diffusion?
- Secondo MIT Technology Review, DALL-E 2 rimuove il rumore direttamente sui pixel dell'immagine a risoluzione intera, mentre Stable Diffusion rimuove il rumore da una rappresentazione "latente" compressa dell'immagine, che secondo la documentazione GitHub di Stability AI le consente di funzionare su GPU consumer piuttosto che su grandi infrastrutture di server.
- Come un prompt di testo guida effettivamente la generazione di immagini?
- Secondo la documentazione GitHub di Stable Diffusion, un componente separato chiamato encoder di testo (CLIP ViT-L/14 in quel modello) converte il prompt in una rappresentazione numerica che la rete di denoising consulta ad ogni passo, spingendo l'immagine emergente verso quello che le parole descrivono.
- Quando sono stati resi disponibili i generatori di immagini basati sulla diffusione nel 2022?
- MIT Technology Review documenta una timeline del 2022: DALL-E 2 è stato lanciato ad aprile; Google ha annunciato Imagen e Parti a maggio senza rilasciarli pubblicamente; Midjourney è stato lanciato in estate; e lo Stable Diffusion open-source è stato lanciato ad agosto.
- Che cos'è una U-Net e perché i modelli di diffusione la usano?
- Una U-Net è l'architettura di rete neurale che esegue la rimozione del rumore passo dopo passo; la propria documentazione tecnica di Stable Diffusion descrive la sua versione come una U-Net con 860 milioni di parametri che funziona insieme a un autoencoder che comprime e decomprime l'immagine.
Fonti
Questo testo è stato preparato con l'intelligenza artificiale e ha superato un controllo automatico delle fonti prima della pubblicazione. Se noti un errore, chiedi una correzione. Chiedi una rettifica o una replica · Come lavoriamo
Correlati

Intelligenza artificialeArticolo
Come imparano le reti neurali: la matematica dietro ChatGPT e Gemini
Le reti neurali imparano facendo una previsione, misurando quanto era sbagliata con una funzione di perdita, e poi regolando i valori interni chiamati pesi all'indietro attraverso la rete – un processo chiamato backpropagation accoppiato con un metodo di ottimizzazione chiamato gradient descent. La stessa meccanica, scalata a miliardi di parametri, sta alla base di come sistemi come ChatGPT e Gemini vengono prima addestrati e poi adattati a compiti specifici attraverso il fine-tuning.

Intelligenza artificialeArticolo
Come l'IA genera arte e musica, e perché la "vera creatività" rimane controversa
I tool di generazione di immagini IA come Midjourney e Stable Diffusion creano immagini imparando a invertire un processo di rumore, mentre i tool musicali come Suno e Udio comprimono l'audio in token e li prevedono passo dopo passo, guidati da un prompt testuale. Se uno di questi processi si qualifica come vera creatività rimane irrisolto: i ricercatori sono divisi tra definirlo "remixing" basato su pattern e riconoscergli performance creativa misurabile.
Intelligenza artificialeArticolo
Perché Moonshot ha deliberatamente indebolito le capacità di hacking del suo nuovo modello di IA Kimi
Il laboratorio di IA cinese Moonshot afferma di aver rimosso i dati di allenamento relativi alla sicurezza informatica dal suo nuovo modello Kimi K3.1 Pro in modo che il sistema open-weight non spingerebbe la "frontiera" della capacità di hacking offensivo. La mossa, annunciata sabato 24 ottobre 2026, arriva mentre i governi e i ricercatori di sicurezza avvertono che l'IA sempre più capace potrebbe rendere gli attacchi informatici sofisticati più economici e facili da eseguire.
Intelligenza artificialeArticolo
Come funzionano i rilevatori di testo IA, spiegato attraverso una controversia su un romanzo premio
I rilevatori di testo IA non provano chi ha scritto qualcosa; stimano una probabilità misurando modelli statistici come la prevedibilità delle parole e la variazione della lunghezza delle frasi. Un rilevatore chiamato Pangram 4.1 ha recentemente attribuito il 99% di un romanzo in lingua spagnola premiato con 20.000 euro all'intelligenza artificiale, spingendo l'editore a sospendere gli eventi promozionali mentre indaga.