北京大学可视化发展前沿研究生暑期学校十年特别峰会详细报道

2018年7月16日,第十届北京大学可视化发展前沿全国研究生暑期学校开幕式暨十年特别峰会在北京大学英杰交流中心阳光大厅举行。通过遴选的来自北京大学和其他国内高校、研究院所的本届学员,可视化和相关领域国内外知名专家学者、行业从业人员,以及往届学员等近260人与会。

图1 峰会现场

作为活动发起人,北京大学信息科学技术学院、机器感知与智能教育部重点实验室副主任,中国图象图形学学会可视化与可视分析专业委员会主任委员袁晓如首先充满感情地回顾了暑期学校的发展历程。他指出,十年间已从暑期学校走出近千名业界人才;随着大数据、物联网和人工智能等新兴技术日益受到关注,暑期学校也逐渐成为业界认可的重要培训途径,影响力日益提升。

图2 袁晓如研究员分享暑期学校十年历程

随后,峰会按照概述与前景、可视化与交互、可视化成长、可视化跨界四个篇章,邀请多位演讲者分享自己与可视化的故事,由浅入深,由艺术角度到专业角度,给现场观众带来一场不同凡响的“视觉”盛宴。

概述与前景篇,北京奇虎360科技有限公司技术总裁、首席安全官谭晓生,北京大学前沿计算研究中心执行主任陈宝权教授,香港科技大学计算机科学及工程学系屈华民教授和清华大学美术学院信息艺术设计系主任徐迎庆教授等四位来自来自企业界以及学术界的专家分别从不同角度讨论了可视化的发展前景以及相关的交互、视觉研究等新领域。

谭晓生做了以“第五空间,第五战场”为题的报告。他提出,随着互联网渗透到生产生活的各个细节,网络空间,即第五空间的大战已经开始了。从美国大选到震网病毒事件,网络大战开始进入到我们的生活中。目前包括美国在内的120余个国家建立了自己的网军,以保卫自己的国家。可视化已经成为网络攻防的一个重要手段。

图3 360技术总裁、首席安全官谭晓生讲话

陈宝权教授结合自己的研究方向,在“新一代视觉感知:从计算到智能”的报告中提出,人类对视觉感知不陌生,那计算机是如何看见世界的呢?他将机器与人做类比,提出机器也可以像人一样,实现从现象到本质、从看懂到创意的进化。最后他指出,在未来,视觉感知在机器人中的应用是无限的。

图4 陈宝权教授讲话

屈华民教授在“可视化的三大机遇和下一波荣景”中提出,可视化的第一波荣景发生在创始人这一代,当时第一次对CT、MRI、流体数据等进行可视化,发挥了很大的作用。从2012年到现在,可视化迎来了第二波荣景。这一年被称为大数据元年,大数据时代下,强调AI和HCI合作,提供更好的可视化。可视化面临重大机遇的同时也面临着三大困境:手工作坊式的产出模式,研究和实践的脱节以及增长的困境。针对这三大问题,屈教授认为可以通过可视化的大规模创制,以解释为主的可视化的崛起和可视化的风格化三个途径来解决。

图5 屈华民教授讲述可视化在当今社会的重要地位

徐迎庆教授在分享中指出,未来需要强调人机物的融合。目前,他的团队让志愿者在实验房间中居住2个月,通过放置在房间的摄像头和麦克风阵列来观察实验者的行为,从而研究人熟悉新环境的过程,影响人交谈的因素,以及人物情感、动作、微表情等。

图6 徐迎庆教授介绍人机物的融合

可视化与交互篇,来自科学可视化和人机交互领域的专家就专业内容进行了分享。来自清华大学软件学院的刘世霞教授指出,由于机器学习模型功能难以理解、工作机制不明确,大多数用户往往将其视为“黑匣子”。在不清楚模型如何工作以及为什么工作的情况下,高性能模型的开发通常依赖于耗时的试错过程。因此,需要将人引入学习过程中。接下来,她介绍了交互式机器学习的主要挑战,并结合案例讲解了几种可视化分析技术。

图7 刘世霞教授介绍可视化与机器学习的结合

中国科学院计算机网络信息中心单桂华研究员提出,有数据的地方就有可视化,可视化可以助力科学探索与发现。她结合黑洞吸积盘流场可视化和火车气旋的可视化等工作,展现了可视化在天文领域和力学领域的强大魅力。

图8 单桂华研究员介绍可视化对科学数据的重要作用

来自加拿大ETS的Michael McGuffin教授在题为“为知识工作者提供增强现实技术”的报告中,从微软HoloLens的炫酷场景出发,对其在视频交流等方面的广泛应用进行了展示。随后,他又以Leap Motion的North Star为例,指出增强现实可以让可视交互可以更有效。

图9 McGuffin教授介绍HoloLens

小小牛创意科技的曹翔在名为“科技,为创造而生”的分享中提出,创是idea,造是make。创的灵感来自身边,并不是凭空冒出来的;而造往往需要学习专业技能和知识。现在,他们想要通过技术降低创造门槛,诠释开放创作。随后他介绍了一款以Kinect辅助的 3D 游戏。在游戏中,用户可以通过人体动作创造自己的形象。

图10 曹翔介绍Kinect

在下午的可视化成长篇,四位北京大学可视化暑期学校的往届优秀学员分享了自己的可视化之路。首先,来自中南大学的赵颖教授分享了自己与可视化的故事。他以寻找初心、初尝胜果、低谷徘徊和继续前进等四个篇章讲述了自己走上可视化之路的过程。他认为,只有积极的心态,才能跨越低谷,收获希望。

图11 赵颖教授分享暑期学校经历

随后,毕业于北京大学可视化与可视分析实验室,现就职于奇虎360的王祖超博士进行了题为“要做有用的可视分析系统”分享。通过自己在学校和企业学习工作的经验对比,他提出,真正有用的可视化必须基于真实的需求。

图12 王祖超介绍在学校与工业界的区别

紧接着,就职于阿里巴巴的闻啸从《人民的名义》中的段子出发,提出可视化在生活中无处不在。他提出了图表工程师、视效工程师和数据可视化工程师三个不同层次的定位。最后他指出,无论是哪种定位,最终的问题都在于数据要怎么样被可视化。

图13 闻啸介绍可视化工程师在企业的定位

之后,来自浙江工业大学的孙国道教授把自己与可视化的故事分为参加北京大学可视化暑期学校,回杭州后的实践,去港科大访问,去微软亚洲研究院实习,去斯图加特大学访问和回到浙江工业大学的不同阶段,对自己的可视化道路进行了梳理和总结分析。

图14 孙国道教授分享自己的暑期学校经历

最后,来自香港中文大学的成生辉研究员做了“走进高维的世界”的报告。高维的世界是难以捉摸的,其数据不像衣柜中排列整齐的衣服,而是杂乱无章的。此外,它的关系很复杂,类型很复杂。但高维数据有着很广泛地应用,它可以和地理或者图等类型的数据相结合。之后他结合几个自己的工作对高维数据进行了介绍。

图15 成生辉研究员介绍高维数据可视化

在峰会的最后一场——可视化跨界篇中,各位艺术家对自己眼中的可视化进行了分享。

来自美国雪城大学的徐瑞鸽教授在“The Role of Art in Visualization”报告中提出,艺术和科学的结合很早就已经发生。艺术与可视化的关系主要有三层,分别是艺术让可视化更美丽,艺术可以增强可视化的可读性和可用性,艺术可以激发思考。接下来,徐教授结合大量例子提出,艺术家不断尝试的意义,一是扩展边沿,二是揭示艺术在可视化中的接受程度和可视化在艺术中的接受程度。

图16 徐瑞鸽教授介绍艺术与可视化的结合

美国罗格斯大学谭力勤教授带来了题为“科技智能将重构艺术、艺术家和创作力”的报告。谭教授认为人工智能超越人类智能的临界点将要到来,艺术及其相关的一切都将被重构。这种重构包括艺术家生物体重构、艺术环境重构、艺术工具材料的重构、创造力的重构甚至艺术和美学的定义重构。因此,艺术家们必须拥抱可视化,积极应对未来的变化。

图17 谭力勤教授介绍人工智能对艺术界的改变

接下来,艺术工作者任远进行了“计算机中的艺术”的报告,分享了自己使用计算机编程进行大量艺术创作的实验和感性体验。他提出,我们可以换一个思考的角度——我们不断让人类让机器和人工智能为自己服务,但却没有为他们做些什么,没有考虑它们是否有生命和灵魂。他认为,机器不是工具,而是朋友。接下来它分享了自己使用遗传算法生成诗歌的“诗立方”等等工作,展现了计算机中的艺术。

图18 任远介绍自己的艺术创造

从事文物工作十余年、来自天津大学的张加万教授,在“可视分析助力文物精准保护”的分享中提到,我国的不可移动文物数目巨大,具有很高的价值,但面对着多样化的威胁。接下来他以莫高窟的保护为例,详细介绍了分析和应对风险的方法,包括分析洪水时,使用监测点监测数据和数值模拟;使用震动传感器收集数据,进行可视分析和游客承载量管理等。这一跨界交叉的尝试,使得对文物的预防性保护成为可能。

图19 张加万教授介绍可视化对文物保护的重要作用

紧接着,国际知名可视化专家、来自悉尼大学的Peter Eades教授分享了题为“Topological and Geometric Graphs”的报告,介绍了关于小图布局的工作。他提出,图只具有顶点和边,拓扑图在图的基础上加入了面以及面相邻信息,图绘制依赖于顶点位置、边曲线、面以及面的相邻信息。数学中的一些关于平面图的研究可以被用于进行图绘制,并可以通过平面图的性质,进行语义缩放、实现动画布局等。

图20 悉尼大学Peter Eades教授介绍图的相关知识

最后,袁晓如研究员以“数据之美”为题,对峰会做了总结性发言。他强调可视化要面向大众,为大众所有、所用、所享,以此激发更强劲的生命力和创造力;与此同时,他也表达了对暑期学校下一个十年的美好期许。

图21 袁晓如研究员介绍“数据之美”

从可视化前景分析到技术应用,再到从业人员与可视化的成长故事以及可视化与艺术,可视化以其庞大的包容性向世界展现着数据的魅力。十年峰会,由浅入深,由理论到应用,再从跨界到融合,真正为现场观众带来了一场不一样的“视觉盛宴”。

本届北京大学可视化发展前沿全国研究生暑期学校得到了北京大学研究生院的特别支持。在为期一周的活动安排中,《电气电子工程师学会可视化与计算机图形学汇刊》主编、马里兰大学帕克分校Leila De Floriani教授,计算机协会会士(ACM fellow)、马里兰大学帕克分校 Hanan Samet教授,宾夕法尼亚州立大学张小龙教授,新加坡国立大学赵盛东教授,雅虎研究院胡一凡研究员,俄亥俄州立大学沈汉威教授等十余位领域知名专家将应邀授课。

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