編者按：8 月 30 日，世界人工智能大會(huì)微軟主題論壇暨2019年“二十一世紀(jì)的計(jì)算”學(xué)術(shù)研討會(huì)將在上海舉行，我們榮幸地邀請到加州大學(xué)洛杉磯分校杰出教授兼校長講席教授 Demetri Terzopoulos 作為演講嘉賓。Demetri Terzopoulos 是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，在他獲得的眾多獎(jiǎng)項(xiàng)中，還包括了令人矚目的“奧斯卡技術(shù)成就學(xué)院獎(jiǎng)”。在近距離聆聽他的演講之前，讓我們先來了解一下他的研究與故事。
Demetri Terzopoulos，加州大學(xué)洛杉磯分校杰出教授兼校長講席教授（Chancellor’s Professor），美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）院士，美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）院士，倫敦皇家學(xué)會(huì)院士，加拿大皇家學(xué)會(huì)院士和歐洲科學(xué)院院士，計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的泰斗級人物。
來自虛擬視覺世界的邀請
對于在加州大學(xué)洛杉磯分校，甚至是許多其他學(xué)校研究計(jì)算機(jī)視覺的學(xué)生們來說，Demetri Terzopoulos 教授主管的計(jì)算機(jī)圖形和視覺實(shí)驗(yàn)室是他們夢想的一隅。Demetri Terzopoulos 教授不僅身兼多院院士，還是“奧斯卡技術(shù)成就獎(jiǎng)”得主，也是工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域被引最高的作者之一，出版了 300 多篇研究論文和數(shù)本學(xué)術(shù)著作。他主要的研究領(lǐng)域涵蓋計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、醫(yī)學(xué)成像、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和人工智能等等。
和許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的從業(yè)者相似的是，Demetri Terzopoulos 對專業(yè)方向的探索之旅是從電子工程開始的。事實(shí)上，在本科最初學(xué)習(xí)電子工程的時(shí)候，Demetri Terzopoulos 并不認(rèn)為自己有必要繼續(xù)讀研，而是想找份電子工程師的工作，早早開始為家里賺錢。
命運(yùn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在本科末期，一節(jié)選修課讓 Demetri Terzopoulos 對人工智能著了迷，他突然認(rèn)識到，人工智能是最好的長期開放性研究領(lǐng)域。于是在父母的支持下，他決定繼續(xù)學(xué)業(yè)。在研究生時(shí)期，Demetri Terzopoulos 找到了自己鐘愛的研究方向——計(jì)算機(jī)視覺和圖形學(xué)，一頭扎進(jìn)了虛擬環(huán)境與虛擬現(xiàn)實(shí)的奇妙世界，開始探索虛擬環(huán)境下的人工智能應(yīng)用。
沿著研究興趣一路向前求索，Demetri Terzopoulos 在麻省理工學(xué)院獲得了人工智能方向的工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位?！艾F(xiàn)在回頭看，我要對當(dāng)年的自己說，你做的決定是正確的。繼續(xù)鉆研計(jì)算機(jī)科學(xué)，鉆研計(jì)算機(jī)科學(xué)中的人工智能領(lǐng)域，你不會(huì)感到失望的?！?/P>
此后數(shù)十年里，Demetri Terzopoulos 始終致力于計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究，并推動(dòng)了物理動(dòng)畫、醫(yī)學(xué)影像分析等具有強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義的科學(xué)領(lǐng)域的長足發(fā)展。在現(xiàn)階段，Demetri Terzopoulos 的主要研究興趣之一是理解并在虛擬世界中模擬人類，從而增強(qiáng)電影、電子游戲和工業(yè)應(yīng)用中的交互性，未來，玩家們將能夠在游戲中與非常智能化的虛擬角色一起對戰(zhàn)、合作和交流，或是在電影電視劇集中與他們喜愛的角色進(jìn)行更多定制化的互動(dòng)。
Demetri Terzopoulos 在 2015 年“二十一世紀(jì)的計(jì)算”學(xué)術(shù)研討會(huì)上演講
計(jì)算機(jī)教授也可以獲得奧斯卡獎(jiǎng)
Demetri Terzopoulos 對計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一大開創(chuàng)性貢獻(xiàn)在于推動(dòng)了可變形模型（Deformable Models）的問世與發(fā)展。
在發(fā)表于1987年的一篇論文“Elastically deformable models（彈性可變形模型）”中，Demetri Terzopoulos 與研究者們首次使用物理建模的方法來制作仿真布料。而此前，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的模型完全基于幾何建模，采用物理建模的方法第一次使仿真布料呈現(xiàn)出非常接近真實(shí)布料的質(zhì)感，而且能夠像真正的布料一樣運(yùn)動(dòng)和改變形狀。
10年后，皮克斯動(dòng)畫工作室和更多世界各地的影視公司紛紛將基于可變形模型方法的變體應(yīng)用到自己的影視動(dòng)畫作品中，為各式各樣的計(jì)算機(jī)生成角色制作服裝。這些逼真的服裝出現(xiàn)在《星球大戰(zhàn)》（第二集、第三集）、《哈利波特》、《指環(huán)王》系列、《特洛伊》等等全球家喻戶曉的電影中。
“我們研究的不僅僅是布料，而是在探索所有可變形的物體的仿真方法?！?Demetri Terzopoulos 表示， “在布料之外，我們的方法還可以做頭發(fā)和毛皮等線條，或者用橡膠和海綿制成的三維立體物品。”
在 2001 年出品的電影《怪獸電力公司》中，小女孩 Boo 身上穿著的粉色睡衣，以及毛乎乎大怪獸 Sully 的一身蓬松細(xì)軟的藍(lán)紫色皮毛，都是基于可變形模型通過計(jì)算機(jī)模擬生成的。
電影《怪獸公司》中的 Boo 和 Sully
2006 年，Demetri 與前微軟研究院杰出科學(xué)家 John Platt 共同摘得電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院所授予的奧斯卡技術(shù)成就學(xué)院獎(jiǎng)。這一獎(jiǎng)項(xiàng)用于表彰在電影藝術(shù)與科學(xué)領(lǐng)域具有特殊和突出價(jià)值的裝置、方法、公式、發(fā)現(xiàn)或發(fā)明。學(xué)院表示，這個(gè)早在 1987 年提出的方法為后續(xù)的物理計(jì)算機(jī)動(dòng)畫領(lǐng)域帶來了深刻的影響。這也毫無疑問是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)界的一個(gè)里程碑。時(shí)隔一年，Demetri Terzopoulos 獲得了IEEE授予的首屆計(jì)算機(jī)視覺杰出研究員獎(jiǎng)，表彰他在可變形模型及應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)貢獻(xiàn)。
圖像技術(shù)驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)AI醫(yī)療
除了動(dòng)畫與游戲，Demetri Terzopoulos 還早早看到了人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的無限可能。圖像識別技術(shù)的發(fā)展，以及大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)和病例數(shù)據(jù)，為AI醫(yī)療提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)的強(qiáng)力支持。Demetri Terzopoulos 希望人工智能能夠協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行更加快速、精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)診斷，進(jìn)一步減少誤診的發(fā)生。
從1970年開始，Demetri Terzopoulos 就開始嘗試分析醫(yī)學(xué)影像，使用的方法是在當(dāng)時(shí)比較主流的模式識別。80年代后，他開始轉(zhuǎn)向基于可形變模型的醫(yī)學(xué)影像分析。
1987年，Demetri Terzopoulos 與合作研究者共同提出的主動(dòng)輪廓模型（Active contour model）——著名的“Snake”模型，后來成為了計(jì)算機(jī)視覺和模式識別領(lǐng)域熱門的經(jīng)典架構(gòu)，相關(guān)論文也登上了 IJCV 的 Marr 獎(jiǎng)專刊，成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域被引用次數(shù)最多的論文之一。
Snakes 模型旨在從含有復(fù)雜信息的 2D 圖像中提取物體輪廓，其基本思想和模型雖然比較簡單，但包含著深刻的計(jì)算機(jī)視覺理論背景。此前的計(jì)算機(jī)視覺理論多遵循兩條道路，一條以 Marr 為代表，多采用自底向上的思路，另一條是基于推理的視覺理解理論，采用的是自頂向下的方法。
進(jìn)入上世紀(jì) 80 年代后，人們意識到，針對具體問題提出融合上層知識和底層圖像特征的方法，會(huì)比單個(gè)方法的改進(jìn)更為有效。于是，Snakes 模型應(yīng)運(yùn)而生，它的輪廓線既承載了上層知識，輪廓線與底層圖像的匹配又融合了底層的特征。Demetri Terzopoulos 將主動(dòng)輪廓分割技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，結(jié)合解剖學(xué)知識做了一些實(shí)驗(yàn)，對神經(jīng)元樹突、視網(wǎng)膜血管、肺結(jié)節(jié)、大腦胼胝體等不同的結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了精確的圖像分割。
此后的 10 余年中，Snakes 不僅在計(jì)算機(jī)視覺中被普遍使用，還激發(fā)了一批基于主動(dòng)輪廓線的圖像分割、理解和識別方法的涌現(xiàn)，為視覺領(lǐng)域的發(fā)展帶來了變革。Demetri Terzopoulos 也將可變形模型不斷優(yōu)化，融入卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等熱門方法，使模型能夠進(jìn)行自動(dòng)、立體的主動(dòng)擬合，快速調(diào)整自己的形狀以吻合圖像中的信息。可形變模型不僅應(yīng)用場景廣泛，而且在速度和準(zhǔn)確性方面效果出色，能協(xié)助醫(yī)生快速、精準(zhǔn)地定位病灶所在。
Demetri Terzopoulos 認(rèn)為，自動(dòng)圖像分割是未來的大趨勢之一，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的大環(huán)境之下，一定會(huì)涌現(xiàn)出更多技術(shù)來提高醫(yī)學(xué)影像分析的效率。在他看來，放眼更長遠(yuǎn)的角度，人工智能的目標(biāo)不是要戰(zhàn)勝人類，而是盡一切可能強(qiáng)化人類的智能，從而更好地為人類社會(huì)服務(wù)。
8 月30日，微軟亞洲研究院年度重量級學(xué)術(shù)會(huì)議“二十一世紀(jì)的計(jì)算”學(xué)術(shù)研討會(huì)將在上海與 2019 世界人工智能大會(huì)（WAIC）共襄盛舉。屆時(shí)，Demetri Terzopoulos 教授將蒞臨現(xiàn)場，為我們帶來精彩的講座。
“二十一世紀(jì)的計(jì)算”學(xué)術(shù)研討會(huì)迄今已成功舉辦二十屆，足跡遍布亞洲多個(gè)國家和地區(qū)，出席大會(huì)的圖靈獎(jiǎng)獲得者共有 39 人次，歷屆參會(huì)人數(shù)累計(jì)超過 40,000 人。2019 年“二十一世紀(jì)的計(jì)算”學(xué)術(shù)研討會(huì)報(bào)名即將啟動(dòng)，我們期待與您一起同話 AI、予力未來！
（轉(zhuǎn)載）
