騰訊優(yōu)圖賈佳亞在“騰訊·云+未來”AI大數(shù)據(jù)專場分享

騰訊優(yōu)圖實驗室杰出科學(xué)家賈佳亞，香港中文大學(xué)計算機(jī)科學(xué)工程系終身教授，于 2017 年 5 月 15 日公布消息，全職加入騰訊優(yōu)圖實驗室，負(fù)責(zé)計算機(jī)視覺、圖像處理、模式識別等人工智能領(lǐng)域的研究,及人工智能與各應(yīng)用場景結(jié)合的深度探索。

雷鋒網(wǎng)了解到，賈佳亞在加入騰訊后鮮少露面，本次在“騰訊云+未來”AI大數(shù)據(jù)專場做主題演講，也是為數(shù)不多能一窺騰訊優(yōu)圖實驗室及研究成果的公開場合。以下是賈佳亞在今日“騰訊云+未來”AI大數(shù)據(jù)專場所做的主題演講《計算機(jī)視覺前沿與應(yīng)用》，雷鋒網(wǎng)AI科技評論對速記做了不改動原意的編輯和整理。

謝謝大家，剛才蔣杰和王龍都介紹了騰訊在整個騰訊云的部署中，其硬件和它的基礎(chǔ)構(gòu)架上的優(yōu)勢，我覺得這是一個非常重要的部分。

我今天給大家講講在 AI 的算法層面，我們能做什么事情。騰訊優(yōu)圖團(tuán)隊在世界上是做圖像識別算法非常有優(yōu)勢的，我們有很強的研發(fā)團(tuán)隊，在深圳、香港、上海都有自己的研發(fā)隊伍。這是騰訊這幾年變化最大的地方，也就是我們會把新的技術(shù)、新的能力、新的硬件、新的軟件全部提供給大家，希望給各位有需求的公司或者是業(yè)務(wù)人員有更加強大的助力。

計算機(jī)視覺是什么？它其實就是一種人的理解，我們看到東西的時候，不僅僅是看到紅綠藍(lán)三種顏色，這是我們最基本的對顏色的理解。但是當(dāng)我們看一張圖象的時候，我們不會分離看每一種顏色，我們會把它看成一個整體。這個圖是我非常喜歡的，但是我想找到是誰創(chuàng)造的，在網(wǎng)上很難找到是誰發(fā)明的圖片，這張圖片是一張非常完美的正連和側(cè)臉的結(jié)合，從一個角度看，你可以說這是一張正臉，你也可以說是一個側(cè)臉。

什么叫計算機(jī)視覺？計算機(jī)視覺的目標(biāo)是讓計算機(jī)程序能夠解讀和理解圖片，不僅僅是顏色，而是能夠更高層的理解它的語義、理解它的特征，從表面來看這個事情是很簡單的，事實上很難。1983 年，華盛頓第一次召開計算機(jī)視覺大會（雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))AI 科技評論按：即 CVPR，國際計算機(jī)視覺與模式識別會議），到現(xiàn)在已經(jīng)超過了 30 年的歷史。在這 30 多年中，對我們現(xiàn)在很多從業(yè)者，或者在工業(yè)界的朋友而言，其實他們并不了解這 30 年里研究者們到底干了什么事情，有什么發(fā)生了。但是到了云的時代，我們會發(fā)現(xiàn)能更加直接地對云的技術(shù)進(jìn)行展示，我們也能更加多地接觸到用戶使用這種技術(shù)。

我們怎么看待這個世界？首先我們要理解計算機(jī)視覺為什么要在 1983 年開始？你想想 1983 年的時候大家在用什么樣的計算機(jī)？我之前在別的地方進(jìn)行過一個講座，我問大家還記不記得 2000 年的時候我們的是用什么樣的計算機(jī)。那時候是沒有 LED 和 LCD 的，那時候是用的很笨重的、很大的顯示器，那時候用的手機(jī)是諾基亞，沒有彩色屏幕，全部是一個單獨的小機(jī)器，上面一個很小的屏幕。但在 1983 年的時候，我們這個領(lǐng)域開始建立起來的時候，那時候連計算機(jī)的基本能力都不具備，但是當(dāng)時很多的科學(xué)家已經(jīng)在開始想象，我們能不能在衛(wèi)星圖像上，比如說當(dāng)時在軍事運用上，或者是在一些非常高精尖的應(yīng)用上，在衛(wèi)星或者是載人飛船上面，能不能利用一些機(jī)器幫助人們解決問題，所以那時候就開始了這方面的研究。

這個研究是一種類比，我們之所以研究對視覺的理解過程，是因為我們?nèi)搜劬褪且环N自然智能，我們能看到東西，當(dāng)我們看到東西之后，我們就會自然想象，我能不能讓一個機(jī)器也看到東西，這是很自然的。當(dāng)然我們現(xiàn)在能隔空打物，我也想設(shè)計一個新的方案讓機(jī)器也隔空打物，顯然我們現(xiàn)在還不行，所以也不會讓機(jī)器也這樣。

在大腦皮層里，超過 50% 的神經(jīng)原細(xì)胞是處理視覺的，所以我們說計算機(jī)視覺是最重要的方向，它代表了信息的多樣性和可用的信息。

計算機(jī)視覺有三個打開方式，第一個是語義理解、識別、檢測。當(dāng)我們看到一張圖的時候，我們能不能像人一樣分析這張圖里有什么東西。比如說現(xiàn)在這樣一個在開車的人，當(dāng)然這明明是一個人，只是他戴了一個頭套，計算機(jī)會檢測到這里面有一個狼，然后它有藍(lán)色的眼睛，同時還在開車，這是一個理解過程、檢測過程，這就是語義的理解、識別、檢測，這是非常重要的一個計算機(jī)視覺的內(nèi)容，在騰訊云上以后也會陸續(xù)輸出這些部分。

其次是不受想象力約束的神奇效果。前幾年有一個電影是講你在一個夢境里的變化，就是你不停地下樓梯，每次下到最后都回到原點。這個事情我們作為科學(xué)家來研究到底是什么原理，我們用軟件重構(gòu)了這樣一個系統(tǒng)，我們確實可以在視覺模式上把它搭建起來，雖然在語義邏輯上不是很好理解的，但是我們在視覺上確實可以體現(xiàn)出來，最終產(chǎn)生很酷炫的效果，比如說這個球，它還可以在這上面跳來跳去，跳到最后它就回到原點了，你看他每次都在下臺階，結(jié)果卻回到了原來的起點，這是一個特殊的神奇效果，在視覺上可以做的事情。

還有一些固有需求的圖像視頻計算，比如說我們需要通過一張圖像把一些最重要的內(nèi)容提取出來。

第一個打開方式，理解識別。理解識別的應(yīng)用是非常廣泛的，這張圖是 2006—2012 年我們這個領(lǐng)域里的一個非常大的競賽，這個競賽叫做 PASCAL，這個競賽是給你超過 1000 張圖像，希望你從這幾千張圖像里面找出其中 20 個物體的類別。從 2009 年到 2012 年，在這個領(lǐng)域里有超過 20 種方法解決這個問題，它的準(zhǔn)確率不斷提高，但是它始終是有瓶頸的，因為類別很少，我們發(fā)現(xiàn)大家對這個比賽的認(rèn)可度也就慢慢降低了。

后來出現(xiàn)了這個領(lǐng)域里最出名的一個比賽叫做 IMAGE NET，這是斯坦福大學(xué)的幾個教授發(fā)起的比賽，它推翻了原來所有一切的競賽規(guī)則，他說現(xiàn)在在整個數(shù)據(jù)庫里包含了超過 14000 萬張圖像，相比以前的幾千張或者幾萬張圖象，這是一個巨大的進(jìn)步，在量級上是完全不可同日而語的，同時它有超過 2 萬多種類別，你告訴我這張圖象是屬于 2 萬個類別的哪一個，這一個非常大的匹配過程和檢測過程，所以 IMAGE NET 推翻了當(dāng)時對數(shù)據(jù)的理解，以前大家專注于做小數(shù)據(jù)，因為大家覺得反正我沒有大數(shù)據(jù)，不如就做小數(shù)據(jù)，當(dāng)你在學(xué)術(shù)界真正的把大數(shù)據(jù)放出來的時候，是有更多的研究人員愿意去跟上的。

這張圖是告訴大家，我們從 2010 年到 2014 年的時候，開始在這個數(shù)據(jù)庫上做事情，最開始 2010 年的時候，大家發(fā)現(xiàn)我們的錯誤率是 28%，也就是說有 100 張圖像里面，有 28 張圖像是分錯的，就是說它是找不到的，這個準(zhǔn)確率已經(jīng)是一個比較可以的準(zhǔn)確率，大家會覺得，可能放在一些不太重要的崗位上或者應(yīng)用上的時候就可以用了。但是到了 2011 年的時候，我們把它提高了 2%，也就是說現(xiàn)在可以多兩張圖像，能做得更好了。到 2012 年的時候，我們發(fā)現(xiàn)多了 10%，也就是說在 100 張圖像里面多 10 張圖片可以分析準(zhǔn)確了。因為那一年出現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)，它驗證自己在整個領(lǐng)域里面，到底能不能推動 AI 的進(jìn)程，就是通過這樣一個競賽，通過在那一年時間，把準(zhǔn)確率提高 10% 這樣一次事件，導(dǎo)致對于整個世界上所有的領(lǐng)域、所有的人，業(yè)界和學(xué)術(shù)界開始意識到，我們可以把這個事情做得更好。到現(xiàn)在可以做到 100 張圖里只有一兩張圖是錯誤的，這個識別率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過人的識別率。人眼看一張圖，你能分辨 2 萬個種類嗎？這是很難的事情。

另外一個就是檢測，大家看到檢測已經(jīng)慢慢的變成這個領(lǐng)域的核心的內(nèi)容或者是應(yīng)用方向。大家可以想像以后我們的智能家居是什么樣的，以后智能家居重要的應(yīng)用可能是冰箱，你打開冰箱的時候，你會發(fā)現(xiàn)里面堆滿了各種各樣的東西，有蘋果、梨、蔬菜、肉類，現(xiàn)在我們想進(jìn)入智能家居的第一步，是不是說我打開一個冰箱，讓電腦自動知道里面還有多少庫存，如果庫存不夠的時候，我們要不要上京東去購買一些，或者我要去其它的電商買一些東西回來，這是一個很有趣的應(yīng)用，我相信很多人或者是機(jī)構(gòu)都在研發(fā)這些技術(shù)，其中一個重要的組成部分，在算法層面上，就是對物體的檢測，也就是說我們希望發(fā)現(xiàn)中間到底這個是蘋果還是西紅柿，或者是其他的什么東西，它有多大，數(shù)量有多少，它能不能夠用一個禮拜，或者說只夠用 3 天，或者說你現(xiàn)在就必須買，否則明天就沒飯吃了，這種狀況下，我們希望通過一個檢測來發(fā)現(xiàn)。

再往下走就是在最新的研究上，我希望能夠分析到更加細(xì)顆粒度的圖象識別，這個問題就對于智能駕駛、輔助駕駛，或者是大規(guī)模的城市理解和建設(shè)有著巨大的推動作用，因為在這樣一個城市級的道路復(fù)雜環(huán)境下，你會看到每個東西都在動，上面一張圖在下面會分割成不同的部分，機(jī)器會告訴你，我識別了這個車，識別了這個樹，我也識別了這個電線桿和路，在智能駕駛或者輔助駕駛里需要有這樣的顆粒度，越精細(xì)越好，以后希望通過計算機(jī)視覺幫助我們在自動駕駛這個新興產(chǎn)業(yè)，這個市場規(guī)?？赡苁怯袔兹f億美金，在這樣的市場下，怎么體現(xiàn)我們在其中的技術(shù)實力，這是一個重要的部分。

第二個打開方式：新視覺效果。我給大家介紹一些好玩的東西。這是很早的一個連續(xù)劇，它當(dāng)時有一個片頭，就是這個人慢慢的從一張素描變成了一個人的狀態(tài)，這個過場在當(dāng)時是非常酷炫的。這是藝術(shù)家做出來的，他請了專門的人幫你畫了一張素描的圖，然后把這個圖貼到視頻里面慢慢的做轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在的 AI 已經(jīng)自動實現(xiàn)這種功能了，比如說看到非常漂亮的自然場景的時候，我們團(tuán)隊研發(fā)的 AI 技術(shù)可以自動的產(chǎn)生非常有趣的一些效果，能夠把它變成鉛筆畫、水彩畫、油畫，甚至是各種抽象的畫法，我們在 2011 年的時候已經(jīng)有這方面的一系列的論文介紹這件事情，這個現(xiàn)在變成了一個可控的東西，每一個客戶想去使用這樣的功能的時候，通過我們的云，通過我們這樣一些技術(shù)的擴(kuò)展方向，我們可以把這件事情很容易的做到，以往你可能需要請一個藝術(shù)家坐在邊上，大概花一天或者兩天時間幫你設(shè)計這樣?xùn)|西，今天你可能只要打開電腦，接上我們的網(wǎng)絡(luò)，用上我們這樣一個 API 或者 SDK，然后你在一秒鐘內(nèi)就得到這樣一個結(jié)果，這是一個非常大的進(jìn)步和進(jìn)展，這也是為什么在技術(shù)層面上很多東西可以用的，也就是用得更加舒服，比人的操作來得更加方便和直接。

這是另外一個例子，我們當(dāng)時做的時候有一個初衷，我們看這張表，大家都有做圖表的經(jīng)驗，當(dāng)你做了這個表格很漂亮的時候，結(jié)果打印出來發(fā)現(xiàn)并沒有做的時候這么好的效果，原因是我們在電腦做出來的效果很好，但是打印機(jī)打出來的顏色并沒有那么炫。所以我們在前幾年花了一兩個月的時間做了一個非常小的工具，這個工具就是當(dāng)我看到這樣一張彩色圖的時候，我能把它自動轉(zhuǎn)換成一個黑白圖象，這樣大家要打印這樣一張彩色圖象的時候，你可以打印出一張非常漂亮的黑白圖象，這樣你就可以用一個普通的黑白打印機(jī)，打印出一個效果上可以媲美于彩色打印機(jī)的功能，當(dāng)然這個功能我們當(dāng)年是想推銷給各種各樣的打印機(jī)公司的，好像打印機(jī)公司也沒有興趣，最后我們就沒有用上。

這是另外一個例子，我們經(jīng)常會畫餅狀圖，在 PPT 里畫的很好看，結(jié)果打印出來給老板觀察的時候發(fā)現(xiàn)分不出具體的顏色的細(xì)節(jié)。我們就通過一個算法把它直接變成這樣一張黑白打印的效果，最后出來的時候，我們可以在 29 毫秒之內(nèi)，把這張圖轉(zhuǎn)變成可以接受的效果，這也是一個技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)然我們做這個事情也就花了大概一個月不到的時間，這是我覺得有趣的地方，計算機(jī)視覺永遠(yuǎn)可以產(chǎn)生一些新的大家想象不到的效果。

第三個打開方式：固有需求的圖像視頻計算。比如說我要做視頻，我希望做前景、背景分割，我需要做手勢識別，我需要做人的操作，在圖像里面做一些逆運算，比如說去模糊，我看到這樣一張圖，比如說你跟領(lǐng)導(dǎo)站在臺上拍了一張照片，或者是你在領(lǐng)獎的時候，或者是好不容易見到一個你想見的朋友，大家在一塊兒開心的照了一張照片，結(jié)果照模糊了，這時候你就面臨一個非常尷尬的境地，因為你不可能再回到原來的場地再拍一張照片，所以我們當(dāng)時在設(shè)計算法的時候就在想，能不能通過這張圖回復(fù)其中的固有信息呢？我們通過一個非常高級的計算過程，可以把中間所存在的一些字或者是一些重要的信息重構(gòu)出來，這樣的結(jié)果是可以通過我們現(xiàn)在的算法完整實現(xiàn)的。

這是另外一個例子，這個圖是什么東西，估計在座的沒有幾位能看得清楚，但是我們通過算法可以告訴你，這是一張城市方向的圖像，我們甚至可以看得出來上面是「多倫多」，是在這個城市拍攝的圖像。

還有一個是強迫透視。大家如果喜歡攝影，你會發(fā)現(xiàn)這個很有意思，這是一雙筷子，好像是在夾光點，其實是在拍照的時候特意布置的場景。甚至我們可以做這樣一個場景，前面有一個人在吹，后面的人全倒的狀況，實際上前景、后景是有深度分別的，這也是在計算機(jī)運算里面非常有趣的效果。我們在前兩年的時候開始研究這樣一些效果上面，是不是背后有自己的原因，我們找找看它的幾何的原因，我們分析對一張完全清晰的圖象，我們也可以分析各個邊緣的細(xì)小的分別，通過這些細(xì)小的分別，我們可以得到一張圖象以后，然后我們可以在后期再去把它變成單反效果，可以把背景虛化，把前景凸顯出來，甚至我們可以切換，把這個模糊的地方換得不一樣，把聚焦點放在別的地方。我知道在所有的相機(jī)廠商采用這個方法之前，我們在學(xué)術(shù)界里面已經(jīng)有了一個非常大的研究，我們在這上面是有一系列論文在解決這個問題的，當(dāng)然現(xiàn)在也有一些廠商是在用我們這個技術(shù)，在實現(xiàn)自己的一個后期的單反效果的增強。

這是其中的一個例子，比如說在一張圖像上，我先拍一張圖像，后期在這個手機(jī)上我可以重新做虛化，顯示哪個地方是你想要的，哪個地方是你不想看的，這也是技術(shù)發(fā)展的一些有趣的進(jìn)展。每到一個時刻，我們總會產(chǎn)生一些新的大家想象不到的事情，這些都會自然而然的產(chǎn)生。

我們優(yōu)圖團(tuán)隊實驗室著力于在做一些最前沿的研發(fā)，我們希望把視覺、自然語言處理和語音這樣三個大的方向結(jié)合起來，在語音這一塊，我們在小微的專場里面還有另外一個同事會介紹我們在語音合成、人聲分離等等一系列的技術(shù)上的進(jìn)展，所以大家有興趣可以在小微專場看到我們的另外一個介紹。

在視覺這一塊，新的視覺體驗、識別和視覺內(nèi)容計算，這是我們不可分割的三個巨大的方向。在接下來可能會有更多的方向，但是在這幾個方向上，我們要做的事情，或者是我們的能力是能夠得到充分體現(xiàn)的。其實我加入騰訊的時間并不長，但是我覺得我們整個優(yōu)圖團(tuán)隊在騰訊里面所產(chǎn)生的價值，因為有了云的部署，我們優(yōu)圖的能力會擴(kuò)展得更加快一些。以后如果是我們的客戶，一定會接觸到更多更有趣的效果和應(yīng)用。

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