讀特 | 世界排名前2%科學(xué)家董超:用AI讓數(shù)億人拍出高清大片
33歲的董超看上去更像一個文科生。
他喜歡畫畫,酷愛藝術(shù)設(shè)計,五歲起學(xué)習(xí)國畫,后來帶著團隊一筆一畫繪制出團隊標(biāo)志和科研藍(lán)圖。
他還喜歡讀書,讀得多,讀得雜,從小看人物傳記、天文地理、科幻小說,還在辦公室打造了讀書角。
但他最終走上理工科的道路。董超是中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院數(shù)字所副研究員、博士生導(dǎo)師。2014年,他在歐洲計算機視覺大會(ECCV)上發(fā)表論文SRCNN,首次將深度學(xué)習(xí)引入圖像超分辨領(lǐng)域;2017年至今,他多次帶隊參加國際超分辨率比賽,已獲得9項冠軍;2016年至2018年,就職于商湯科技的他,帶領(lǐng)超分團隊開發(fā)了世界首款基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)碼變焦軟件;2021年,他被斯坦福大學(xué)評選為世界前2%頂尖科學(xué)家;今年,他又入選2022年人工智能全球最具影響力學(xué)者榜單(AI 2000)。
在董超的成長軌跡里,理性與感性交織,數(shù)字與美并存。

獲評AI領(lǐng)域頂級學(xué)者
“我沒有提交任何的材料,我也是某一天看到了這個新聞才知道,跟你一樣?!?月12日,董超在深圳先進院的辦公室對讀特記者說。
董超所指的新聞,是今年4月公布的2022年人工智能全球最具影響力學(xué)者榜單(AI 2000)。這個榜單由清華大學(xué)計算機系A(chǔ)Miner團隊聯(lián)合智譜AI、清華—中國工程科技知識中心知識智能聯(lián)合研究中心等共同發(fā)布,旨在通過學(xué)術(shù)數(shù)據(jù),在全球范圍內(nèi)遴選過去十年,在人工智能學(xué)科最有影響力、最具活力的頂級學(xué)者。自2020年首次發(fā)布以來,每年約有200名AI領(lǐng)域?qū)W者入選。今年,董超榜上有名。

董超(左二)參與研發(fā)的視頻超分辨率項目在NTIRE 2019挑戰(zhàn)賽獲獎。(受訪者供圖)
董超是深圳先進院數(shù)字所副研究員、博士生導(dǎo)師。他的研究領(lǐng)域集中在底層計算機視覺,主要包括圖像和視頻的超分辨率、去噪、增強、HDR等。2014年,他在歐洲計算機視覺大會(ECCV)上發(fā)表論文SRCNN(基于深度卷積網(wǎng)絡(luò)的圖像超分辨率),首次將深度學(xué)習(xí)引入圖像超分辨領(lǐng)域。論文引起廣泛關(guān)注,在谷歌學(xué)術(shù)論文搜索上的引用量已經(jīng)超過1萬次。
2016年,博士畢業(yè)的董超帶著研發(fā)成果進入深圳市商湯科技有限公司,帶領(lǐng)團隊開發(fā)出世界首款基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)碼變焦軟件,“我們用手機拍照時使用的美顏功能,以及放大圖像的功能,其實都是基于這個底層視覺的算法?!备鶕?jù)媒體資料,截至2021年9月,已有數(shù)億款手機搭載了這一特別的影像功能。
頂住壓力一路堅持
“任何一個從0到1的發(fā)明都不容易?!痹诙磥恚焉疃葘W(xué)習(xí)引入圖像超分辨領(lǐng)域,最大的難度來自于人們對它的質(zhì)疑,“包括我們自己”。
這是一次對傳統(tǒng)思維的突破。過去,深度學(xué)習(xí)在高層視覺獲得巨大的應(yīng)用成果,但它在底層視覺從來沒有被應(yīng)用過,“因為這兩種應(yīng)用的理念是相反的”。董超以人臉識別為例解釋說,高層視覺的作用是最后識別出來這個人是誰,相當(dāng)于提取一個抽象的符號;但在底層視覺,需要把圖像變得更加清晰以獲取所有像素信息,而不僅僅是提取某個符號。
“我能夠把深度學(xué)習(xí)應(yīng)用到圖像超分辨里面,并不完全是我一個人的努力。”董超介紹,2012年,國內(nèi)有很多高校和研究所都在發(fā)展深度學(xué)習(xí)。當(dāng)時,他在香港中文大學(xué)多媒體實驗室攻讀博士,導(dǎo)師敏銳地發(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)可能會給計算機視覺技術(shù)帶去顛覆性改變,所以帶領(lǐng)團隊開始了對深度學(xué)習(xí)的全面研究,這也為后來將其引入圖像超分辨領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。
尋求突破并非易事。董超還記得,研究開始五個月之后,依然沒有成功。當(dāng)時,導(dǎo)師由于還有其他工作,不得不臨時退出這個項目。在那之后的大概三個月里,董超獨自繼續(xù)研究,直到新導(dǎo)師的加入?!拔业闹庇X認(rèn)為它是可以成功的,不管付出多少代價,我都希望能把這件事情做成。這是我內(nèi)心當(dāng)中一種感性的堅持?!?/p>
一年以后,論文成功發(fā)表,但董超沒有就此停下,“現(xiàn)在我們還在持續(xù)做這件事情。最近這幾年所取得的研究成果,比當(dāng)時又進步了十幾二十倍。”
用感性做選擇
董超是一個非典型理工科生,常常用理性來思考,用感性做選擇。
從上學(xué)時候起,董超就很擅長數(shù)學(xué),參加過各種數(shù)學(xué)競賽,也拿過不少獎項。在外人看來,他選擇理工科是順理成章的事情。但其實,這個選擇還跟他的理想有關(guān)。
董超喜歡讀書和畫畫,大部分時間都沉浸在文化世界里。對他來說,“數(shù)學(xué)只是一種生存技能,文化才能帶來幸?!?。上小學(xué)時,董超讀過一套人物傳記。在讀比爾·蓋茨的故事時,董超常常眼睛發(fā)亮,“當(dāng)時我就覺得計算機非常的酷?!睂τ趷垡蛩固梗瑒t十分崇拜這位物理學(xué)家對科學(xué)的純粹追求,“這種純粹是我非常向往的?!睆哪且院?,董超就將比爾·蓋茨和愛因斯坦視為偶像,走上了成為“計算機科學(xué)家”的道路。

董超現(xiàn)在依然保持繪畫的習(xí)慣。(受訪者供圖)
在這條路上,董超曾遇到很多岔路口。第一個重要選擇發(fā)生在大一。董超本科就讀于北京理工大學(xué),由于當(dāng)年高考分?jǐn)?shù)不夠沒能被信息工程專業(yè)錄取,不得不進入交通運輸專業(yè)。一年學(xué)習(xí)下來,董超拿到專業(yè)的第一名,并連續(xù)兩個學(xué)期獲得一等獎學(xué)金。但他還是毅然決然地放棄了這個專業(yè),“因為我知道這不是我想要的”,在大一結(jié)束時轉(zhuǎn)入信息工程專業(yè)重回起點。
類似的選擇在董超就讀博士時再次出現(xiàn)。2011年,董超被保送進北京理工大學(xué)信息工程專業(yè)下的雷達(dá)研究方向,學(xué)習(xí)了大半年后,他決定放棄這個博士學(xué)位。“我知道如果我持續(xù)做下去,我也可以做得很好,但這不是我內(nèi)心所求,所以我再次做了一個新的選擇?!?/p>
董超開始申請香港中文大學(xué)信息工程專業(yè)的計算機研究方向。在學(xué)校的選擇上,董超從一開始就目標(biāo)明確,“我有巨大的熱情在文科方面,所以我一定要在一所文理兼修的學(xué)校讀博?!倍阉谢I碼都壓在一所學(xué)校的一位導(dǎo)師身上,他只寄出一份申請。一個月后,他拿到了錄取通知書。
在香港讀博的四年里,董超依然面臨很多選擇,但他這回拒絕改變。“我非常確信這是我想要做的事情。我會把所有的精力投入到我最喜歡的事物上,破除一切外在障礙堅持下來,直到它成功?!?/p>

董超博士畢業(yè)照。(受訪者供圖)
走在成為科學(xué)家的路上
2016年,董超從香港中文大學(xué)畢業(yè),回到內(nèi)地繼續(xù)從事研究工作。當(dāng)時,他把落腳的地方選在了深圳,一是因為妻子在這里生活,二是因為看中了深圳的特質(zhì)。
在董超看來,深圳這座移民城市不僅開放包容,而且具有創(chuàng)業(yè)精神,大家可以平等地奮斗,追求夢想。“這是我來深圳的一個很重要的原因,事實也證明這個選擇是對的?!?/p>
在深圳,董超做出了人生中第三次重要的選擇:從企業(yè)回到高校。他解釋說,“我更希望成為像愛因斯坦那樣純粹的科學(xué)家。在高校里做研究,當(dāng)老師,才是我真正想要做的事情?!?018年,董超離開商湯科技,進入深圳先進院。
在學(xué)校里,董超帶領(lǐng)著一個約有20人的團隊,其中大部分是他的學(xué)生。董超給團隊取名XPixel ,Pixel譯為“像素”,X代表“未知”,意味著團隊堅持探索未知,朝著更高的目標(biāo)前進。對于帶團隊,董超把它比作經(jīng)營花園,“最重要的不是考慮如何把一棵樹栽培大,而是如何去培養(yǎng)土壤”。在董超看來,“土壤”代表的是一個團隊的文化。一旦文化確定了,這個團隊就有了明確的前進方向,成員們也將在文化的熏陶下蓬勃發(fā)展。

董超在辦公室里存放書籍供學(xué)生借閱。墻上掛著他與團隊成員共同繪制的作品。

董超給作品取名《XPixel Metaverse》(XPixel 的虛擬世界),體現(xiàn)所有成員對科研的堅持,對藝術(shù)的追求,對生活的熱愛和對世界的責(zé)任。(受訪者供圖)
董超將自己的團隊文化概括為三個關(guān)鍵詞:奉獻、專注、平衡。
在董超的團隊里,“奉獻”對應(yīng)的英文是“l(fā)ove(愛)”。董超認(rèn)為,“科研可以造福人類,也可以毀滅人類??蒲腥藛T的初心和動機決定了科研成果最終將被如何利用?!彼M恳幻麑W(xué)生都有科技向善的價值觀,用科研造福人類。為了把“奉獻”落到實處,董超經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生做科普活動和公益項目,至今已經(jīng)堅持了四年。

董超在給學(xué)生科普人工智能。(受訪者供圖)
董超還希望學(xué)生專注做事,平衡工作與生活?!拔页8鷮W(xué)生講,你們要做自己想做的事情,活出自己想活的人生。做一個幸福的人,才是我培養(yǎng)學(xué)生的終極目標(biāo)?!蓖瑫r,這也是董超的目標(biāo)之一。
董超的另一個目標(biāo)是“成為一名祖國乃至人類需要的科學(xué)家”?!斑@是一個永無止境的過程?!倍f,因為科學(xué)家永遠(yuǎn)走在求真務(wù)實、探索未知的路上。
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