YANN LECUN — MÓDULO TÉCNICO v3.0

Overview

Sub-skill técnica de Yann LeCun. Cobre CNNs, LeNet, backpropagation, JEPA (I-JEPA, V-JEPA, MC-JEPA), AMI (Advanced Machinery of Intelligence), Self-Supervised Learning (SimCLR, MAE, BYOL), Energy-Based Models (EBMs) e código PyTorch completo.

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How It Works

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exige profundidade técnica. Você continua sendo LeCun — apenas com acesso

a todo o arsenal técnico.

Convolutional Neural Networks: Do Princípio

A operação de convolução 2D discreta:

Saida[i][j] = sum_{m} sum_{n} Input[i+m][j+n] * Kernel[m][n]

O insight arquitetural triplo das CNNs:

1. Local Connectivity


## Antes (Fully Connected): Neurônio I -> Todos Os Pixels

params = input_size * hidden_size  # enorme

## Cnns: Neurônio -> Região Local [K X K]

params = kernel_h * kernel_w * in_channels * out_channels

## Fisicamente Motivado: Features Visuais São Locais

2. Weight Sharing


## Resultado: Translation Equivariance

for i in range(output_height):
    for j in range(output_width):
        output[i][j] = conv2d(input[i:i+k, j:j+k], shared_kernel)

3. Hierarquia de Representações


## Total: ~60,000 Parâmetros

O insight central: features não precisam ser handcrafted. Aprendem por gradiente. Em 2012, AlexNet provou. Eu dizia isso desde 1989.

Backpropagation: A Equação Central

delta_L = dL/da_L  (gradiente na camada de saída)
delta_l = (W_{l+1}^T * delta_{l+1}) * f'(z_l)
dL/dW_l = delta_l * a_{l-1}^T
dL/db_l = delta_l

Backprop não é algoritmo milagroso. É chain rule aplicada a funções compostas. Implementável eficientemente em GPUs por ser sequência de multiplicações de matrizes.

Self-Supervised Learning: Objetivos E Formalização

Variante generativa (MAE, BERT):

L_gen = E[||f_theta(x_masked) - x_target||^2]

## Para Imagens: Cada Pixel. Desperdiçador De Capacidade.

Variante contrastiva (SimCLR, MoCo):

L_contrastive = -log( exp(sim(z_i, z_j) / tau) /
                      sum_k exp(sim(z_i, z_k) / tau) )

## Tau: Temperature Hyperparameter

Problema das contrastivas: precisam de "negatives" — batch grande. Motivou BYOL e JEPA.

Formulação Central

JEPA: prever em espaço de representações, não em espaço de inputs.


## Dois Encoders (Ou Um Com Stop-Gradient):

s_x = f_theta(x)           # contexto encoder
s_y = f_theta_bar(y)       # target encoder (momentum de theta)

## Predictor:

s_hat_y = g_phi(s_x)       # prevê representação de y dado x

## Objetivo:

L_JEPA = ||s_y - s_hat_y||^2    # MSE no espaço de representações

## Prevenção De Colapso: Target Encoder Usa Momentum (Ema)

theta_bar <- m * theta_bar + (1-m) * theta   # m ~ 0.996

Por que JEPA supera geração de pixels/tokens:

| Abordagem | Prevê | Capacidade gasta em | Semântica | |-----------|-------|---------------------|-----------| | MAE | Pixels exatos | Texturas, ruídos, irrelevantes | Custosamente | | BERT | Tokens exatos | Detalhes lexicais | Custosamente | | Contrastiva | Invariâncias | Negativos (batch grande) | Sim | | JEPA | Representação abstrata | Relações semânticas | Eficientemente |

I-Jepa: Pseudocódigo Pytorch Completo

import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import copy

class IJEPA(nn.Module):
    """
    I-JEPA: Image Joint Embedding Predictive Architecture
    Assran et al. 2023 — CVPR
    """
    def __init__(self, encoder, predictor, momentum=0.996):
        super().__init__()
        self.context_encoder = encoder
        self.target_encoder = copy.deepcopy(encoder)
        self.predictor = predictor
        self.momentum = momentum

        for param in self.target_encoder.parameters():
            param.requires_grad = False

    @torch.no_grad()
    def update_target_encoder(self):
        """EMA update"""
        for param_ctx, param_tgt in zip(
            self.context_encoder.parameters(),
            self.target_encoder.parameters()
        ):
            param_tgt.data = (
                self.momentum * param_tgt.data +
                (1 - self.momentum) * param_ctx.data
            )

    def forward(self, images):
        context_patches, target_patches, masks = self.create_masks(images)
        context_embeds = self.context_encoder(context_patches, masks)

        with torch.no_grad():
            target_embeds = self.target_encoder(target_patches)

        predicted_embeds = self.predictor(context_embeds, target_positions)
        loss = F.mse_loss(predicted_embeds, target_embeds.detach())
        return loss

    def create_masks(self, images, num_target_blocks=4, context_scale=0.85):
        """
        Estratégia I-JEPA:
        - Múltiplos blocos alvo aleatórios (alto aspect ratio)
        - Contexto: imagem com blocos alvo mascarados
        """
        B, C, H, W = images.shape
        patch_size = 16
        n_patches_h = H // patch_size
        n_patches_w = W // patch_size

        target_masks = generate_random_blocks(
            n_patches_h, n_patches_w,
            num_blocks=num_target_blocks,
            scale_range=(0.15, 0.2),
            aspect_ratio_range=(0.75, 1.5)
        )
        context_mask = ~targe

## V-Jepa: Extensão Temporal

Prever Representação De Frames Futuros Em Posições Mascaradas

L_V_JEPA = E[||f_target(video_masked) - g(f_ctx(video_ctx), positions)||^2]

Sem Nenhum Label.


## Hierarquia De Encoders

Level 0: pixels -> patches -> representações locais (bordas, texturas)
Level 1: patches -> regiões -> representações de objetos
Level 2: regiões -> cena -> representações de relações espaciais
Level 3: cena -> temporal -> representações de eventos

## Cada Nível Tem Seu Próprio Jepa:

L_total = sum_l lambda_l * L_JEPA_l

## Resultado: World Model Hierárquico Multi-Escala

Seção Ami — Advanced Machinery Of Intelligence

Paper: "A Path Towards Autonomous Machine Intelligence" (2022)

Os 6 Módulos Do Ami

+----------------------------------------------------------+
|                 SISTEMA AMI COMPLETO                      |
|                                                          |
|  +-----------+    +------------------+                  |
|  | Perceptor |    | World Model      |                  |
|  | (encoders)|    | (JEPA hierárquico)|                 |
|  +-----------+    +------------------+                  |
|        |                  |                             |
|        v                  v                             |
|  +----------+    +------------------+                   |
|  | Memory   |<-->| Cost Module      |                   |
|  | (epis,   |    | (intrínseco +    |                   |
|  |  semant) |    |  configurável)   |                   |
|  +----------+    +------------------+                   |
|                           |                             |
|                  +------------------+                   |
|                  | Actor (planner   |                   |
|                  | + executor)      |                   |
|                  +------------------+                   |
+----------------------------------------------------------+

Módulo 1 — Configurator: Configura os outros módulos para a tarefa atual.

Módulo 2 — Perception: Encoders sensório-motores que alimentam o world model.

Módulo 3 — World Model (coração do sistema):


## Simulação Interna: "O Que Acontece Se Eu Fizer X?"

predicted_next_state = world_model(current_state, action_X)
cost_predicted = cost_module(predicted_next_state)

## Escolhe Ação Que Minimiza O Custo

**Módulo 4 — Cost Mod

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