Трёхстрочный Deep Learning: 20 примеров нейросетевой магии

В 2012 году команда из Торонто потрясла мир компьютерного зрения: их нейросеть AlexNet распознавала объекты на фотографиях лучше любого алгоритма, написанного вручную. Код занимал тысячи строк, требовал двух видеокарт и недель обучения. Сегодня вы можете превзойти AlexNet одной строкой кода, а модель загрузится за секунды.

Когда-то создание нейронной сети требовало сотен строк кода, глубокого понимания линейной алгебры и пары бессонных ночей с документацией. Нужно было вручную реализовывать backpropagation, отлаживать взрывающиеся градиенты и молиться, чтобы модель сошлась. Сегодня всё изменилось. Современные фреймворки превратили Deep Learning из элитарного искусства в инструмент, доступный любому разработчику с базовым знанием Python.

В этой статье я покажу 20 полностью рабочих примеров глубокого обучения, каждый из которых укладывается ровно в три строки кода. Это не упрощение и не обман — это результат десятилетия инженерной работы, когда тысячи исследователей создавали абстракции, скрывающие сложность за простыми интерфейсами.

За этими тремя строками скрываются модели с миллиардами параметров. BERT прочитал всю английскую Википедию и тысячи книг, чтобы понимать контекст слов. GPT-2 обработал 40 гигабайт текста из интернета. CLIP просмотрел 400 миллионов пар "картинка-описание". Всё это знание теперь доступно вам через один вызов функции.

Каждый пример готов к немедленному запуску — просто скопируйте код и выполните. Никакой дополнительной подготовки данных, никаких конфигурационных файлов. Три строки — и вы получаете результат, на достижение которого ещё пять лет назад потребовались бы недели работы. А главное — вы сможете сразу применить эти инструменты в своих проектах: от анализа отзывов клиентов до автоматической модерации изображений.

Эти же модели прямо сейчас работают в продакшене у Netflix, Spotify, Google и тысяч стартапов. К концу статьи вы освоите 20 техник, которые покрывают большинство задач NLP и компьютерного зрения — и каждая уместится в твит.

Установка

Прежде чем погрузиться в магию нейросетей, нужна минимальная подготовка — одна команда в терминале:

pip install transformers torch torchvision sentence-transformers pillow requests

Это установит Hugging Face Transformers — библиотеку, которая стала стандартом индустрии. Через неё доступны более 200 000 предобученных моделей, и все примеры в статье используют именно её.

Требования:

• Python 3.8+ (рекомендуется 3.10+)

• 4+ GB оперативной памяти

• Интернет-соединение (для загрузки моделей при первом запуске)

Про GPU и первый запуск

После установки можно сразу запускать любой пример — никакой дополнительной настройки не требуется.

---

Обработка текста

Начнём с NLP — области, где трансформеры произвели настоящую революцию. Каждая модель здесь обучена на миллиардах слов и готова решать ваши задачи без дополнительной настройки.

Анализ тональности текста

Каждую секунду в интернете появляются тысячи отзывов, комментариев и твитов. Как понять, что люди на самом деле думают о вашем продукте, не читая миллионы сообщений вручную? Именно эту задачу решает sentiment analysis — и делает это с точностью, которая часто превосходит человеческую.

Представьте, что вы учите компьютер читать между строк. Модель не просто ищет слова "хорошо" или "плохо" — она понимает контекст. Фраза "этот фильм заставил меня плакать" может быть и похвалой драме, и критикой комедии. Нейросеть научилась улавливать эти нюансы, прочитав миллионы примеров с человеческими оценками. Она видит паттерны, которые мы используем неосознанно: усилители ("абсолютно", "невероятно"), отрицания, сарказм и даже эмодзи.

Задача: определить эмоциональный окрас предложения — позитивный или негативный.

from transformers import pipeline sentiment = pipeline("sentiment-analysis", model="distilbert-base-uncased-finetuned-sst-2-english") print(sentiment("I absolutely love this amazing movie!"))

Выведет [{'label': 'POSITIVE', 'score': 0.99}]. Модель разбивает текст на токены, превращает их в числовые векторы, пропускает через 6 слоёв трансформера и на выходе даёт вероятность каждого класса. DistilBERT — это "сжатая" версия BERT, которая работает на 60% быстрее при инференсе, сохраняя 97% точности оригинала.

Где это работает в реальном мире:

• Amazon и Yelp анализируют миллионы отзывов для выявления проблемных товаров и продавцов

• Финансовые компании отслеживают настроения в новостях и соцсетях для предсказания движения акций

• Службы поддержки автоматически определяют разгневанных клиентов и направляют их к живым операторам

• Политические кампании мониторят реакцию избирателей на заявления кандидатов в реальном времени

Модель обучена на Stanford Sentiment Treebank — датасете из 11 855 предложений из кинорецензий, размеченных по шкале от 1 до 5. Интересно, что на этих же данных тестируют большинство новых моделей, так что вы работаете с проверенным бенчмарком индустрии.

Автоматическое резюмирование

Средний офисный работник тратит 2.5 часа в день на чтение email. Юристы просматривают сотни страниц документов для одного дела. Аналитики перерабатывают десятки отчётов ежедневно. А что, если бы можно было получить суть любого текста за секунды?

Резюмирование текста — одна из самых сложных задач для компьютера, потому что требует настоящего понимания. Нельзя просто выбросить случайные предложения — нужно понять, что главное, а что второстепенное. Модель BART подходит к этому как редактор: сначала "читает" весь текст, строит его внутреннее представление, а затем "пишет" краткую версию с нуля. Это называется абстрактивное резюмирование — модель не копирует фразы из оригинала, а формулирует мысли своими словами.

Задача: сжать длинный текст до ключевых идей.

from transformers import pipeline summarizer = pipeline("summarization", model="facebook/bart-large-cnn") print(summarizer("Moscow is the capital of Russia. It is famous for Red Square, the Kremlin and many museums. The city is developing rapidly.", max_length=30, min_length=10))

Внутри BART работает архитектура encoder-decoder: энкодер сжимает входной текст в плотное представление, а декодер разворачивает его в новый, более короткий текст. Модель обучена на 300 000 статей CNN и Daily Mail с их человеческими аннотациями, поэтому она знает, как журналисты выделяют главное.

Где это работает в реальном мире:

• Bloomberg и Reuters автоматически создают краткие версии финансовых новостей для трейдеров

• Научные платформы (Semantic Scholar, PubMed) генерируют саммари исследований, экономя часы учёным

• Юридические сервисы сжимают многостраничные контракты до ключевых пунктов

• Slack и email-клиенты экспериментируют с автоматическими резюме длинных тредов

BART от Facebook — это гибрид BERT и GPT. Его обучали необычным способом: модели давали "испорченный" текст (с перемешанными предложениями, удалёнными словами) и просили восстановить оригинал. Такой подход научил её понимать структуру текста на глубоком уровне.

Вопросно-ответная система

Помните, как в школе нужно было найти ответ на вопрос в параграфе учебника? Вы сканировали текст глазами, находили релевантный фрагмент и выделяли нужную фразу. Нейросети научились делать то же самое — только в тысячи раз быстрее и с миллионами документов одновременно.

Question Answering (QA) — это не просто поиск по ключевым словам. Модель понимает смысл вопроса и находит ответ, даже если он сформулирован совершенно другими словами. Спросите "Где находится правительство России?" — и она найдёт ответ в тексте, где слово "правительство" даже не упоминается, но говорится о столице. Это работает благодаря тому, что модель оперирует не словами, а смыслами, закодированными в векторном пространстве.

Задача: извлечь из текста ответ на конкретный вопрос.

from transformers import pipeline qa = pipeline("question-answering", model="deepset/roberta-base-squad2") print(qa(question="What city is the capital?", context="Moscow is the capital of Russia. It is located on the Moscow River."))

Выведет {'score': 0.95, 'answer': 'Moscow'}. Модель читает вопрос и контекст одновременно, используя механизм внимания для поиска связей между ними. На выходе она указывает позицию начала и конца ответа в исходном тексте — это называется extractive QA, потому что ответ извлекается, а не генерируется.

Где это работает в реальном мире:

• Google Search использует QA-модели для Featured Snippets — тех самых ответов в рамочке над результатами поиска

• Внутренние базы знаний компаний (Notion AI, Confluence) позволяют задавать вопросы по документации

• Чат-боты поддержки находят ответы в FAQ и мануалах, не требуя ручной разметки

• Медицинские системы помогают врачам быстро находить информацию в истории болезни пациента

RoBERTa обучена на SQuAD 2.0 — датасете с более чем 130 000 пар вопрос-ответ по статьям Википедии. Версия 2.0 интересна тем, что содержит "коварные" вопросы, на которые в тексте нет ответа — модель должна уметь честно сказать "не знаю".

Генерация текста

В 2019 году OpenAI создала модель настолько мощную, что побоялась выпускать её в открытый доступ. Они заявили, что GPT-2 слишком опасна — она может генерировать фейковые новости, которые не отличить от настоящих. Спойлер: модель всё же опубликовали, и теперь вы можете запустить её в три строки.

Генерация текста — это предсказание следующего слова, возведённое в абсолют. Модель смотрит на начало текста и спрашивает себя: "Какое слово с наибольшей вероятностью идёт дальше?" Затем добавляет это слово, смотрит на обновлённый текст и снова предсказывает. Так, слово за словом, рождаются целые абзацы. GPT-2 прочитала 8 миллионов веб-страниц и запомнила паттерны человеческого письма — от стиля новостных статей до фанфиков.

Задача: продолжить начало фразы логичным и грамматически правильным текстом.

from transformers import pipeline generator = pipeline("text-generation", model="gpt2", tokenizer="gpt2") print(generator("Once upon a time in a dark forest", max_length=50, num_return_sequences=1))

Модель работает авторегрессионно: генерирует один токен, добавляет его к входу и генерирует следующий. Causal masking гарантирует, что при предсказании каждого слова модель видит только предыдущие слова, а не будущие — как человек, который пишет слева направо.

Где это работает в реальном мире:

• GitHub Copilot использует потомка GPT для автодополнения кода (и да, это тоже генерация текста)

• Jasper и Copy.ai помогают маркетологам генерировать рекламные тексты и посты для соцсетей

• AI Dungeon создаёт интерактивные текстовые приключения с бесконечным сюжетом

• Notion AI и Grammarly предлагают продолжения и улучшения текста прямо в редакторе

GPT-2 — это "маленькая" версия с 124 миллионами параметров. Её старший брат GPT-3 имеет 175 миллиардов, а GPT-4 — предположительно триллион. Но даже эта "малышка" способна удивить качеством генерации.

Создание embeddings для семантического поиска

Почему Google понимает, что вы ищете, даже если вы не знаете точных слов? Почему Spotify находит "песни для грустного вечера", хотя в метаданных треков нет слова "грустный"? Ответ — embeddings, и это одна из самых важных идей современного машинного обучения.

Embedding — это способ превратить что угодно (слово, предложение, картинку) в список чисел — вектор. Магия в том, как эти числа организованы: похожие по смыслу вещи получают похожие векторы и оказываются рядом в многомерном пространстве. "Король" и "королева" будут ближе друг к другу, чем "король" и "яблоко". Это позволяет искать не по ключевым словам, а по смыслу — semantic search вместо keyword search.

Задача: превратить предложения в векторы и найти похожие по смыслу.

from sentence_transformers import SentenceTransformer model = SentenceTransformer('all-MiniLM-L6-v2') embeddings = model.encode(["Python is a programming language", "JavaScript is a scripting language"]); print(f"Similarity: {model.similarity(embeddings[0], embeddings[1])[0][0]:.2f}")

Выведет значение близости около 0.5-0.7 — модель понимает, что оба предложения о языках программирования. Каждое предложение превращается в вектор из 384 чисел. Сравнение происходит через косинусное расстояние: чем ближе к 1, тем более похожи тексты по смыслу.

Где это работает в реальном мире:

• Поисковые системы (Google, Bing) используют embeddings для понимания intent пользователя

• E-commerce (Amazon, eBay) находит похожие товары даже с разными описаниями

• RAG-системы (ChatGPT с поиском, Perplexity) ищут релевантные документы для ответа на вопрос

• Рекомендательные системы находят похожий контент на основе семантической близости, а не тегов

MiniLM — это дистиллированная версия больших моделей, оптимизированная для скорости. Она создаёт embeddings в 5 раз быстрее BERT при сопоставимом качестве — идеальный выбор для production-систем, где нужно обрабатывать миллионы запросов.

Перевод текста

До 2016 года машинный перевод был объектом шуток — все помнят нелепые результаты Google Translate. Затем Google тихо заменил всю систему на нейросеть, и качество перевода за одну ночь улучшилось больше, чем за предыдущие 10 лет разработки. Сегодня нейросетевой перевод настолько хорош, что профессиональные переводчики всё чаще работают редакторами машинного вывода, а не переводят с нуля.

Нейросетевой перевод работает как encoder-decoder: энкодер читает предложение на одном языке и создаёт его "смысловой слепок" — числовое представление идеи, независимое от языка. Декодер берёт этот слепок и разворачивает его в слова другого языка. Модель не переводит слово за словом — она понимает целое предложение и перефразирует его на другом языке, как билингвальный человек.

Задача: перевести предложение с русского на английский.

from transformers import pipeline translator = pipeline("translation_ru_to_en", model="Helsinki-NLP/opus-mt-ru-en") print(translator("Привет, как дела?"))

Выведет [{'translation_text': 'Hello, how are you?'}]. Модель обрабатывает русский текст, строит внутреннее представление смысла, а затем генерирует английский эквивалент токен за токеном, учитывая контекст и грамматику целевого языка.

Где это работает в реальном мире:

• DeepL построил бизнес на качестве нейросетевого перевода, который многие считают лучше Google

• Facebook/Meta переводит миллиарды постов ежедневно, чтобы люди могли общаться через языковые барьеры

• Netflix и YouTube автоматически генерируют субтитры на десятках языков

• Международные компании переводят документацию, интерфейсы и поддержку клиентов

Модели Helsinki-NLP — проект университета Хельсинки с открытым кодом. Они обучены на OPUS — крупнейшем корпусе параллельных текстов, собранном из субтитров, документов ООН и ЕС, книг и веб-страниц. Доступны модели для более чем 1000 языковых пар, включая редкие языки.

Заполнение пропусков

Как проверить, действительно ли нейросеть понимает язык, а не просто запомнила фразы? Дайте ей предложение с пропущенным словом. Если модель правильно предскажет "Париж" в фразе "Столица Франции — ___", значит она что-то знает о географии. Именно так и тренировался BERT — на миллиардах предложений с замаскированными словами.

Masked Language Modeling (MLM) — это игра в угадайку на стероидах. Модели показывают предложение, где 15% слов заменены на специальный токен [MASK], и просят предсказать оригиналы. Фокус в том, что BERT видит контекст и слева, и справа от пропуска одновременно — он bidirectional. Это принципиальное отличие от GPT, который читает только слева направо. Благодаря этому BERT лучше понимает смысл, хотя и не умеет генерировать текст.

Задача: предсказать слово, скрытое маской [MASK].

from transformers import pipeline fill = pipeline("fill-mask", model="bert-base-uncased") print(fill("The capital of Russia is [MASK]."))

Модель анализирует всё предложение, используя механизм self-attention для связывания слов друг с другом. Затем для позиции [MASK] она выдаёт распределение вероятностей по всему словарю (~30 000 слов) и выбирает наиболее вероятные варианты.

Где это работает в реальном мире:

• Автодополнение в поисковых строках и текстовых редакторах

• Проверка грамматики — если модель предсказывает другое слово с высокой вероятностью, возможно, в оригинале ошибка

• Аугментация данных — замена слов на синонимы для расширения обучающих датасетов

• Исследования в лингвистике — учёные используют MLM для изучения того, какие знания модель извлекла из текстов

BERT стал переломным моментом в NLP. До него модели обучались на конкретных задачах с нуля. BERT показал, что можно сначала обучить модель "понимать язык" на огромном корпусе, а потом дообучить на любой задаче с минимумом данных.

Классификация текста

Ваш почтовый ящик ежедневно фильтрует десятки спам-писем. Маркетплейсы автоматически распределяют товары по категориям. Службы поддержки направляют тикеты в нужные отделы. Всё это — классификация текста, одна из самых востребованных задач NLP в production.

Классификация — это ответ на вопрос "К какой категории относится этот текст?" Категории могут быть любыми: спам/не спам, позитив/негатив, тема письма, уровень срочности, язык, жанр. Модель читает текст, создаёт его числовое представление (тот самый embedding), а затем специальный классификационный слой превращает это представление в вероятности категорий.

Задача: отнести текст к одной из категорий.

from transformers import pipeline classifier = pipeline("text-classification", model="distilbert-base-uncased") print(classifier(["This movie is great!", "I hate it."]))

Внутри DistilBERT обрабатывает текст и выдаёт вектор-представление. Поверх него сидит простой линейный слой, который преобразует 768 чисел в вероятности классов. Красота трансферного обучения: базовая модель уже понимает язык, остаётся научить только маленький классификатор.

Где это работает в реальном мире:

• Gmail и Outlook классифицируют письма по категориям (основные, рассылки, соцсети) и фильтруют спам

• Zendesk и Intercom автоматически определяют тему обращения и направляют в нужный отдел

• Модерация контента в соцсетях выявляет токсичные комментарии и hate speech

• Новостные агрегаторы автоматически распределяют статьи по рубрикам

Трансферное обучение радикально снижает порог входа: если раньше для классификации нужны были тысячи размеченных примеров, то с предобученным BERT достаточно нескольких сотен — модель уже знает язык, ей нужно научиться только вашим категориям.

Распознавание именованных сущностей (NER)

Как новостные агентства мгновенно узнают, о каких компаниях и людях говорится в миллионах статей? Как финансовые аналитики отслеживают упоминания конкурентов? Как системы комплаенса находят фамилии из санкционных списков в документах? За всем этим стоит Named Entity Recognition — технология, которая читает текст и выделяет в нём "сущности": имена, организации, места, даты, суммы.

NER — это задача sequence labeling: для каждого слова в тексте нужно определить, является ли оно частью какой-то сущности и какого типа. "Steve Jobs" — это два слова, но одна сущность типа PERSON. "New York City" — три слова, одна сущность типа LOCATION. Модель должна понимать границы сущностей и не путать Apple-компанию с apple-фруктом.

Задача: найти в тексте имена людей, названия организаций и локаций.

from transformers import pipeline ner = pipeline("ner", model="dslim/bert-base-NER", aggregation_strategy="simple") print(ner("Steve Jobs founded Apple in California."))

Выведет список сущностей: Steve Jobs (Person), Apple (Organization), California (Location). Модель присваивает каждому токену метку в формате BIO: B-PER (начало сущности Person), I-PER (продолжение), O (не сущность). Параметр aggregation_strategy="simple" склеивает токены обратно в читаемые сущности.

Где это работает в реальном мире:

• Bloomberg и Reuters извлекают упоминания компаний и людей из новостей для финансовой аналитики

• Системы комплаенса банков проверяют документы на упоминание лиц из санкционных списков

• Медицинские системы находят названия лекарств, болезней и симптомов в записях врачей

• Юридические платформы извлекают имена сторон, даты и суммы из контрактов

NER — одна из старейших задач NLP, но трансформеры подняли её точность на новый уровень. Модель dslim/bert-base-NER обучена на CoNLL-2003 — классическом датасете из новостных статей Reuters, который уже 20 лет служит бенчмарком для NER-систем.

Парафраз текста

Каждый студент знает проблему: нужно переписать текст "своими словами", чтобы антиплагиат не ругался. Маркетологи создают десятки вариантов рекламных текстов для A/B-тестов. SEO-специалисты переписывают описания товаров, чтобы избежать дублей. Все они занимаются парафразированием — и нейросети научились делать это удивительно хорошо.

Парафраз — это перевод с языка на тот же язык. Модель должна сохранить смысл, но изменить слова и структуру предложения. "Я обожаю писать код на Python" → "Python — мой любимый язык программирования". Это требует глубокого понимания семантики: нельзя просто заменить слова синонимами, нужно перестроить мысль.

Задача: переписать предложение другими словами, сохранив смысл.

from transformers import pipeline paraphrase = pipeline("text2text-generation", model="Vamsi/T5_Paraphrase_Paws") print(paraphrase("I love programming in Python."))

T5 (Text-to-Text Transfer Transformer) — универсальная модель, которая любую NLP-задачу формулирует как преобразование текста в текст. Хотите перевод? Вход: "translate English to German: Hello", выход: "Hallo". Хотите парафраз? Вход: "paraphrase: I love Python", выход: "Python is my favorite language".

Где это работает в реальном мире:

• SEO и контент-маркетинг — создание уникальных описаний товаров для разных площадок

• Образовательные платформы — генерация вариантов формулировок вопросов для тестов

• Аугментация данных — расширение обучающих датасетов перефразированными примерами

• Улучшение текста — упрощение сложных предложений для лучшей читаемости

Модель обучена на PAWS (Paraphrase Adversaries from Word Scrambling) — датасете, где парафразы намеренно сложные. В нём много пар предложений, которые отличаются одним-двумя словами, но имеют разный смысл — это учит модель быть точной.

Zero-shot классификация

А что, если вам нужен классификатор прямо сейчас, но нет ни времени, ни данных для обучения? Традиционный ML требует сотен размеченных примеров для каждой категории. Zero-shot классификация меняет правила игры: вы просто говорите модели, какие категории вас интересуют, и она классифицирует — без единого примера.

Это работает благодаря хитрому трюку. Модель обучена на задаче Natural Language Inference (NLI): определять, следует ли одно утверждение из другого. "Я люблю играть в футбол" → "Это текст о спорте" — следует ли вывод из посылки? Да, следует. "Это текст о политике" — противоречие. Так модель "понимает" категории, описанные обычными словами, без специального обучения.

Задача: классифицировать текст по произвольным категориям без обучения.

from transformers import pipeline classifier = pipeline("zero-shot-classification", model="facebook/bart-large-mnli") print(classifier("I love playing football on weekends", candidate_labels=["sports", "politics", "cooking"]))

Модель формулирует гипотезу для каждой категории ("This text is about sports") и оценивает, насколько она согласуется с входным текстом. Категория с наивысшим entailment-скором побеждает. Вы можете использовать любые категории — хоть "срочное", "требует ответа CEO", "жалоба клиента".

Где это работает в реальном мире:

• Быстрое прототипирование — проверить идею классификации за минуты, без сбора данных

• Динамические категории — когда категории меняются часто и обучать модель каждый раз нецелесообразно

• Модерация контента — определение токсичности, hate speech, NSFW по описанию, а не по примерам

• Анализ обратной связи — сортировка отзывов по темам, которые интересуют именно сегодня

BART-large-MNLI обучен на Multi-Genre Natural Language Inference — датасете из 433 000 пар предложений, собранных из разных источников: телефонных разговоров, писем, отчётов. Это делает модель устойчивой к разным стилям текста.

Детекция языка

Twitter обрабатывает 500 миллионов твитов в день на сотне языков. Как роутить каждый в правильную модель модерации? Google получает поисковые запросы со всего мира — как понять, на каком языке отвечать? Даже в корпоративной почте попадаются письма на неожиданных языках. Автоматическое определение языка — невидимый, но критически важный компонент любой глобальной системы.

Language detection кажется простой задачей — пока вы не столкнётесь с короткими текстами, смешением языков и похожими алфавитами. "Die" — это немецкий артикль или английское слово? "Chat" — французское "кот" или английский чат? Нейросетевые модели справляются с такими кейсами, потому что смотрят на паттерны букв и слов, а не на отдельные слова.

Задача: определить, на каком языке написан текст.

from transformers import pipeline classifier = pipeline("text-classification", model="papluca/xlm-roberta-base-language-detection") print(classifier(["Hello, how are you?", "Bonjour, comment allez-vous?", "Привет, как дела?"]))

XLM-RoBERTa — это мультиязычная версия RoBERTa, обученная на текстах 100 языков одновременно. Она создаёт единое представление для всех языков, а классификационный слой учится различать их по внутренним паттернам. Модель определяет язык даже по очень коротким текстам — 5-10 слов обычно достаточно.

Где это работает в реальном мире:

• Поисковые системы определяют язык запроса для выбора правильного индекса и региона

• Социальные сети роутят контент в языко-специфичные модели модерации

• Корпоративные системы автоматически направляют письма переводчикам или в нужные отделы

• Веб-скраперы и поисковые роботы фильтруют контент по языкам

Интересный факт: XLM-RoBERTa поддерживает более 100 языков, включая близкородственные вроде русского и украинского, испанского и португальского. Конкретно эта модель детекции языка настроена на 20 наиболее популярных языков. На коротких текстах точность ~97%, на длинных — выше 99%.

---

Двенадцать примеров — и вы уже можете анализировать тональность отзывов, отвечать на вопросы по документам, генерировать текст, переводить между языками и классифицировать контент без единого примера для обучения. Все эти задачи объединяет одна идея: текст — это последовательность токенов, а трансформер — универсальная машина для работы с последовательностями.

Но что, если применить ту же идею к изображениям? Ведь картинка — это тоже последовательность: пикселей, патчей, регионов. Именно эта мысль привела к революции в компьютерном зрении.

---

Компьютерное зрение

До 2020 года компьютерное зрение и NLP развивались как два отдельных мира. Свёрточные сети (CNN) царили в обработке изображений, трансформеры — в работе с текстом. А потом исследователи из Google задали простой вопрос: что если нарезать картинку на квадраты и подать их в трансформер как слова в предложении?

Так родился Vision Transformer (ViT), который показал: изображение 224x224 — это просто 196 "слов" размером 16x16 пикселей. Трансформер обрабатывает их точно так же, как токены текста, — и достигает качества, сравнимого с лучшими CNN, обученными годами.

Детекция объектов

Беспилотный автомобиль мчится по шоссе со скоростью 100 км/ч. Каждую секунду он должен обнаружить десятки объектов — машины, пешеходов, знаки, разметку — и точно определить их положение. Ошибка в несколько пикселей может стоить жизни. Object detection — одна из самых критичных задач компьютерного зрения, и нейросети справляются с ней лучше людей.

Детекция объектов — это не просто "есть машина на фото или нет". Модель должна найти все объекты, определить их тип и нарисовать вокруг каждого bounding box — прямоугольник с координатами. На одном изображении могут быть десятки объектов разного размера, частично перекрывающих друг друга. Традиционные методы использовали сложные эвристики и "якоря", DETR же решает задачу элегантно: трансформер смотрит на всё изображение целиком и предсказывает набор объектов напрямую.

Задача: найти все объекты на изображении и определить их координаты.

from transformers import pipeline detector = pipeline("object-detection", model="facebook/detr-resnet-50") print(detector("https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg"))

Модель возвращает список объектов с их классами, координатами bounding box и confidence score. DETR использует CNN (ResNet-50) для извлечения признаков, а затем трансформер для предсказания объектов. Уникальность подхода — в использовании "объектных запросов": модель учится отвечать на 100 вопросов "что находится в этой позиции?" параллельно.

Где это работает в реальном мире:

• Автономные автомобили (Tesla, Waymo) детектируют участников дорожного движения в реальном времени

• Розничная торговля (Amazon Go) отслеживает товары, которые покупатели берут с полок

• Видеонаблюдение автоматически обнаруживает подозрительную активность и оставленные предметы

• Сельское хозяйство — дроны считают растения и определяют вредителей на полях

DETR (Detection Transformer) — революционная архитектура от Facebook AI. До неё детекторы требовали тысяч строк кода для anchor boxes, NMS (non-maximum suppression) и прочих хаков. DETR убрал всё это, показав, что трансформер может решить задачу end-to-end.

Классификация изображений

В 2012 году нейросеть впервые победила классические алгоритмы в распознавании изображений. Это событие — победа AlexNet на ImageNet — считается началом современной эры глубокого обучения. С тех пор ошибка классификации упала с 25% до 1% — нейросети теперь распознают объекты точнее, чем средний человек.

Image classification — базовая задача компьютерного зрения: "Что на этой картинке?" Модель смотрит на изображение и выдаёт вероятности для тысяч категорий — от "египетская кошка" до "спортивный автомобиль". Может показаться простым, но попробуйте отличить 120 пород собак или 1000 видов птиц. Нейросети справляются, потому что видели миллионы примеров каждой категории.

Задача: определить, что изображено на фотографии.

from transformers import pipeline classifier = pipeline("image-classification", model="google/vit-base-patch16-224") print(classifier("https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg")[:3])

Vision Transformer разрезает изображение 224x224 на сетку из 196 патчей размером 16x16. Каждый патч превращается в вектор и обрабатывается как токен в BERT. Специальный CLS-токен в конце агрегирует информацию со всего изображения и используется для классификации.

Где это работает в реальном мире:

• Google Photos и iCloud автоматически организуют фотографии по категориям и находят нужные

• Pinterest анализирует загруженные картинки для персонализации рекомендаций

• Медицинская диагностика — модели классифицируют рентгеновские снимки и результаты МРТ

• Модерация контента определяет NSFW и нежелательные изображения

ViT обучен на ImageNet-21k — датасете из 14 миллионов изображений и 21 000 категорий, а затем дообучен на ImageNet-1k (1.2 миллиона изображений, 1000 категорий). Это самый известный бенчмарк в компьютерном зрении — на нём меряются все новые архитектуры.

Сегментация изображения

Когда вы убираете фон в Zoom или накладываете фильтр в Instagram, в работу вступает сегментация — технология, которая знает, где именно вы находитесь на изображении, до последнего пикселя. Это гораздо сложнее детекции: bounding box лишь очерчивает область, а сегментация рисует точный контур вокруг каждого волоска.

Сегментация изображений — это классификация на уровне пикселей. Каждый из миллионов пикселей получает метку: "это часть человека", "это фон", "это собака". Существует три типа сегментации: semantic (все машины — один класс), instance (каждая машина отдельно) и panoptic (всё вместе). Последняя — самая сложная: нужно и понимать типы объектов, и различать их экземпляры.

Задача: для каждого пикселя определить, к какому объекту он принадлежит.

from transformers import pipeline segmenter = pipeline("image-segmentation", model="facebook/detr-resnet-50-panoptic") print(f"Segments found: {len(segmenter('https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg'))}")

Модель возвращает список сегментов с масками и метками классов. Каждая маска — это карта того же размера, что и входное изображение, где каждый пиксель помечен как принадлежащий (или не принадлежащий) данному объекту.

Где это работает в реальном мире:

• Видеозвонки (Zoom, Teams, Google Meet) удаляют и размывают фон в реальном времени

• Медицина — сегментация опухолей на МРТ и КТ с точностью до миллиметра

• Автономное вождение — понимание проезжей части, тротуаров и препятствий

• Фото и видеоредакторы — автоматическое выделение объектов для редактирования

Panoptic segmentation — термин, введённый исследователями из Facebook в 2019 году. Слово "panoptic" означает "всеобъемлющий" — модель видит и понимает каждый пиксель изображения, не оставляя белых пятен.

Поиск похожих изображений с CLIP

Как найти "фотографию заката над океаном" среди миллионов изображений без единого тега и описания? До недавнего времени это было невозможно — поиск работал только по метаданным. CLIP изменил правила игры: теперь можно искать изображения по смыслу, описывая их обычными словами.

CLIP (Contrastive Language-Image Pre-training) — это модель, которая понимает и текст, и изображения одновременно. Её обучили на 400 миллионах пар "картинка-описание", собранных из интернета. Модель научилась проецировать и текст, и изображения в единое векторное пространство так, что семантически похожие вещи оказываются рядом. "Фото кота" и реальное фото кота получают близкие векторы.

Задача: найти изображения, семантически похожие на текстовое описание.

from sentence_transformers import SentenceTransformer model = SentenceTransformer('clip-ViT-B-32') embeddings = model.encode(["A cat", "A dog", "A tree"], convert_to_tensor=True); print(f"Cat-Dog similarity: {model.similarity(embeddings[0], embeddings[1])[0][0]:.2f}")

CLIP состоит из двух энкодеров: текстового (трансформер) и визуального (ViT). Каждый создаёт 512-мерный вектор. При обучении модель учится сближать векторы правильных пар (картинка + её описание) и отдалять неправильные. В итоге расстояние между векторами отражает семантическую близость.

Где это работает в реальном мире:

• Поиск изображений (Unsplash, Shutterstock) — поиск по текстовому описанию без тегов

• Модерация контента — поиск нежелательных изображений по описанию, а не по заранее известным хэшам

• Рекомендательные системы — "найди похожие товары" в e-commerce

• Генеративные модели (DALL-E, Midjourney) используют CLIP для оценки качества сгенерированных изображений

CLIP показал удивительную способность к обобщению: не будучи обученным на конкретных датасетах, он показывает state-of-the-art результаты на многих задачах. Это феномен zero-shot transfer — модель решает задачи, которые никогда не видела.

Zero-shot классификация изображений

Представьте: вам нужно классифицировать фотографии по категориям, которые вы придумали только что. "Фото с улыбающимися людьми", "Изображения еды в ресторане", "Скриншоты ошибок в приложении". Традиционный подход требует собрать тысячи примеров каждой категории и обучить модель. Zero-shot классификация позволяет сделать это мгновенно — просто опишите категории словами.

Это работает благодаря CLIP и его способности связывать изображения с текстом. Вы даёте модели картинку и список текстовых описаний категорий. Модель создаёт embedding картинки и embeddings всех описаний, а затем выбирает описание, наиболее близкое к картинке в векторном пространстве. Никакого обучения — только сравнение векторов.

Задача: классифицировать изображение по произвольным категориям без обучения.

from transformers import pipeline classifier = pipeline("zero-shot-image-classification", model="openai/clip-vit-base-patch32") print(classifier("https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg", candidate_labels=["car", "dog", "house"]))

Модель вычисляет косинусное сходство между embedding изображения и embeddings каждой категории. Категория с наивысшим сходством побеждает. Можно использовать любые описания — хоть "фото сделано в помещении", хоть "изображение содержит текст".

Где это работает в реальном мире:

• Быстрая разметка данных — предварительная классификация перед ручной проверкой

• Фильтрация контента по произвольным критериям без создания датасетов

• Организация фотоархивов по любым категориям, которые важны именно вам

• A/B-тестирование категорий — быстро проверить разные схемы классификации

Zero-shot image classification — это демонстрация мощи мультимодального обучения. Модель, которая никогда не видела категории "фото еды", справляется с ней, потому что понимает связь между визуальными паттернами и языковыми описаниями.

Оценка глубины изображения

Человек легко понимает, что на фотографии ближе, а что дальше — даже одним глазом. Мы используем десятки подсказок: размер объектов, перспективу, тени, размытие. Нейросети научились делать то же самое — и теперь могут превратить обычную 2D-фотографию в 3D-модель сцены.

Monocular depth estimation — оценка глубины по одному изображению — долгое время считалась нерешаемой задачей. Ведь информация о глубине математически теряется при проецировании 3D-мира на 2D-сенсор камеры. Но оказалось, что нейросеть может восстановить эту информацию из контекста — так же, как это делает человеческий мозг, используя выученные за жизнь паттерны.

Задача: по одной фотографии восстановить карту глубины (расстояние до каждого пикселя).

from transformers import pipeline depth_estimator = pipeline("depth-estimation", model="Intel/dpt-large") print(f"Depth map shape: {depth_estimator('https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg')['depth'].size}")

Модель возвращает depth map — изображение того же размера, где яркость каждого пикселя соответствует расстоянию от камеры. DPT использует архитектуру трансформера для захвата глобального контекста — это важно, потому что понимание глубины требует анализа всей сцены целиком.

Где это работает в реальном мире:

• Портретный режим в смартфонах — размытие фона на основе карты глубины

• AR-приложения (IKEA Place, Pokemon GO) размещают виртуальные объекты в реальном пространстве

• Робототехника — навигация роботов с одной камерой вместо дорогих лидаров

• 3D-фотография — создание объёмных изображений из обычных фотографий

DPT обучен на смеси датасетов с разными типами ground truth: от лидарных сканов улиц до стереопар в помещениях. Интересно, что модель предсказывает относительную, а не абсолютную глубину — она знает, что A ближе чем B, но не знает точное расстояние в метрах без дополнительной калибровки.

---

Шесть примеров компьютерного зрения — и вы уже можете находить объекты на фотографиях, классифицировать изображения, сегментировать сцены до пикселя, искать картинки по текстовому описанию и даже восстанавливать 3D-структуру из 2D-фото. Все эти задачи объединяет одна идея: изображение можно представить как последовательность патчей и обработать трансформером.

Но мы работали с модальностями по отдельности: текст отдельно, картинки отдельно. А что, если объединить их? Что, если модель сможет смотреть на картинку и отвечать на вопросы о ней — как человек? Добро пожаловать в мир мультимодального AI.

---

Мультимодальные модели

Человек воспринимает мир через множество каналов одновременно: мы видим, слышим, читаем — и всё это сливается в единое понимание. Долгое время AI-системы работали с каждой модальностью изолированно: одна модель для текста, другая для изображений, третья для аудио. Мультимодальные модели меняют парадигму — они понимают и текст, и изображения в едином контексте.

Это не просто две модели, склеенные вместе. Мультимодальные системы создают общее пространство представлений, где "фото кота" и слово "кот" находятся рядом. Такие модели могут описывать картинки словами, отвечать на вопросы об изображениях и даже рассуждать о визуальном контенте.

Описание изображений

Как объяснить слепому человеку, что изображено на фотографии? Нужно не просто перечислить объекты, а описать сцену: "Красная спортивная машина едет по горной дороге на фоне заката". Image captioning — одна из самых впечатляющих задач AI, потому что требует и понимания визуального контента, и генерации грамматически правильного, осмысленного текста.

Описание изображений — это мост между зрением и языком. Модель должна не просто распознать объекты (машина, дорога, небо), но понять их взаимоотношения и выразить это человеческим языком. "Собака ловит фрисби" — это не просто "собака + фрисби", это понимание действия, движения, намерения. Современные модели справляются с этим благодаря объединённому обучению на миллионах пар "картинка-описание".

Задача: сгенерировать текстовое описание того, что изображено на фотографии.

from transformers import pipeline captioner = pipeline("image-to-text", model="Salesforce/blip-image-captioning-base") print(captioner("https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg"))

BLIP использует архитектуру encoder-decoder: визуальный энкодер (ViT) создаёт представление изображения, текстовый декодер генерирует описание токен за токеном. Уникальность BLIP — в методе обучения: модель сама генерирует синтетические описания, фильтрует их и использует для дальнейшего обучения (bootstrapping).

Где это работает в реальном мире:

• Accessibility — автоматические alt-тексты для изображений помогают незрячим пользователям

• Поиск по фото — генерация описаний позволяет искать изображения текстовыми запросами

• Социальные сети автоматически описывают загруженные фото для улучшения доступности

• Каталогизация медиа — автоматическое описание миллионов изображений в архивах

BLIP от Salesforce показывает state-of-the-art результаты на бенчмарках COCO Captions и Flickr30k. Модель обучена на 129 миллионах пар изображение-текст и генерирует описания, которые часто неотличимы от человеческих.

Visual Question Answering

"Сколько людей на фото?" "Что держит в руках девушка слева?" "Какая погода за окном?" Это вопросы, которые легко задать человеку, но до недавнего времени были невозможны для машины. Visual Question Answering (VQA) — это способность AI отвечать на произвольные вопросы о содержимом изображения. Это один из главных тестов на "понимание" визуального мира.

VQA требует настоящего рассуждения. Чтобы ответить "Сколько яблок на столе?", нужно найти стол, найти яблоки, понять, что они именно на столе (а не рядом), и посчитать их. Чтобы ответить "Безопасно ли переходить дорогу?", нужно оценить движение машин, сигнал светофора, наличие пешеходного перехода. Это не просто распознавание — это понимание.

Задача: ответить на вопрос об изображении.

from transformers import pipeline vqa = pipeline("visual-question-answering", model="dandelin/vilt-b32-finetuned-vqa") print(vqa(image="https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/transformers/tasks/car.jpg", question="What color is the car?"))

ViLT (Vision-and-Language Transformer) объединяет изображение и текст в единую последовательность токенов. Визуальные патчи и слова вопроса проходят через один трансформер, который учится связывать их через механизм внимания. Модель предсказывает ответ из заранее определённого словаря наиболее частых ответов.

Где это работает в реальном мире:

• Помощь незрячим — приложения вроде Be My Eyes используют VQA для ответов на вопросы о окружении

• Медицинская диагностика — врачи задают вопросы о рентгеновских снимках: "Есть ли признаки пневмонии?"

• Образование — интерактивные учебники, где можно задавать вопросы о диаграммах и иллюстрациях

• E-commerce — покупатели спрашивают о товарах: "Подойдёт ли этот диван к моему интерьеру?"

VQA — одна из самых сложных задач на пересечении зрения и языка. Датасет VQA v2 содержит более 1 миллиона вопросов по 200 000 изображений, специально составленных так, чтобы модель не могла "угадать" ответ, не глядя на картинку.

---

Что скрывается за этими тремя строками?

Когда вы пишете pipeline("sentiment-analysis"), за кулисами разворачивается целая симфония технологий. Простота интерфейса — результат титанической работы по абстрагированию сложности. Давайте заглянем под капот.

Предобучение на петабайтах данных. BERT прочитал всю английскую Википедию (2.5 миллиарда слов) и 11 000 книг. GPT-2 обработал 40 гигабайт текста с Reddit — 8 миллионов веб-страниц. CLIP просмотрел 400 миллионов пар "картинка-описание". Обучение этих моделей стоило миллионы долларов и тысячи GPU-часов. Вы получаете результат бесплатно.

Архитектурные инновации. Трансформер — это не просто "ещё одна нейросеть". Механизм self-attention позволяет каждому токену "смотреть" на все остальные токены, создавая богатые контекстные представления. Positional encoding сохраняет информацию о порядке слов. Layer normalization стабилизирует обучение глубоких сетей. Каждый компонент — результат отдельного исследования.

Оптимизация производительности. Mixed-precision training (fp16 вместо fp32) даёт двукратное ускорение на GPU без потери качества. Flash attention снижает сложность с O(n²) до O(n), позволяя обрабатывать длинные последовательности. Gradient checkpointing жертвует временем ради памяти, делая возможным обучение гигантских моделей.

Параллелизация на всех уровнях. Ваш код на Python вызывает NumPy, который вызывает BLAS, оптимизированный под вашу архитектуру процессора. На GPU cuBLAS параллелизует матричные умножения на тысячах ядер. Data parallelism распределяет батчи между несколькими GPU. Tensor parallelism разрезает саму модель. Вы пишете три строки — работают миллионы транзисторов.

Встроенная регуляризация. Dropout случайно "выключает" нейроны, предотвращая переобучение. Layer Normalization нормализует активации для стабильности. Weight decay удерживает веса от бесконтрольного роста. Все эти техники уже применены при обучении моделей, которые вы загружаете — вам не нужно о них думать.

---

Когда трёхстрочного кода недостаточно?

Трёхстрочные примеры — это быстрый старт, но реальные проекты часто требуют большего. Вот когда пора выходить за рамки pipeline:

Ваша задача не совсем стандартная. Предобученные модели оптимизированы для общих случаев. Если вы анализируете юридические документы, медицинские записи или код — модель может не понимать специфическую терминологию. Решение: fine-tuning на ваших данных, который превращает три строки в несколько десятков, но поднимает точность на 10-20%.

Нужна максимальная скорость. Pipeline удобен, но не оптимален. Для production с тысячами запросов в секунду понадобится: батчинг запросов, onnx-runtime или TensorRT для ускорения, кэширование embeddings, асинхронная обработка. Это уже инженерная работа.

Данные не влезают в стандартный формат. Медицинские изображения (DICOM), видео, 3D-модели, временные ряды — всё это требует собственных пайплайнов предобработки. Pipeline ожидает текст или картинку, а у вас томография с метаданными.

Критичны edge cases. Pipeline не обрабатывает ошибки gracefully, не логирует, не валидирует входные данные. Для production нужна обёртка с retry-логикой, таймаутами, мониторингом и алертами.

Модель слишком большая. Для мобильных приложений и IoT понадобится квантизация (сжатие весов до int8), pruning (удаление неважных нейронов), или knowledge distillation (обучение маленькой модели на выходах большой).

Нужно обучать с нуля. Если ваша задача принципиально новая или данные сильно отличаются от тех, на которых обучены открытые модели — придётся тренировать самостоятельно. Это сотни строк кода, GPU-кластеры и недели экспериментов.

---

Заключение

Вы только что прошли путь, на который у индустрии ушло десять лет. 20 примеров — и вы уже умеете:

• Анализировать текст: определять тональность, отвечать на вопросы, генерировать и переводить, классифицировать без обучения

• Понимать изображения: находить объекты, сегментировать сцены, оценивать глубину, искать по описанию

• Соединять модальности: описывать картинки словами и отвечать на вопросы о визуальном контенте

Каждый пример — это не игрушка, а production-ready технология. Те же модели прямо сейчас модерируют контент в социальных сетях, помогают врачам ставить диагнозы, переводят миллиарды сообщений и управляют беспилотными автомобилями.

Трёхстрочный Deep Learning — это не упрощение реальности. Это кульминация работы тысяч исследователей: математиков, инженеров, специалистов по данным. Они создали абстракции, чтобы вы могли решать свои задачи, не изобретая велосипед.

Что дальше? Попробуйте применить эти техники к своим данным. Начните с анализа отзывов о вашем продукте, классификации обращений в поддержку, или автоматической обработки документов. Когда трёх строк станет мало — погружайтесь глубже: fine-tuning, оптимизация, собственные архитектуры.

Три строки — это не конец пути. Это приглашение в мир, где машины понимают язык и видят образы. Добро пожаловать.

---

Источники

1. Vaswani, A., et al. (2017). Attention Is All You Need. NeurIPS 2017. arxiv.org/abs/1706.03762

2. Devlin, J., et al. (2019). BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding. NAACL 2019. arxiv.org/abs/1810.04805

3. Dosovitskiy, A., et al. (2021). An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale. ICLR 2021. arxiv.org/abs/2010.11929

4. Radford, A., et al. (2021). Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision. ICML 2021. arxiv.org/abs/2103.00020

5. Hugging Face Transformers Documentation. huggingface.co/docs/transformers