根據(jù)一幅人臉圖像，就能估計一個人的年齡，這一計算機(jī)視覺識別領(lǐng)域有關(guān)深度學(xué)習(xí)技術(shù)的研究，最近有了新的進(jìn)展。
西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院大三學(xué)生周默作為第二作者，與指導(dǎo)老師牛振興副教授共同完成了一篇題為《基于多輸出卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的排序回歸模型及其在年齡估計中的應(yīng)用》（Ordinal Regression with Multiple Output CNN for Age Estimation）的論文，這篇論文提出的人臉年齡識別算法，有效地將人臉年齡估計的正確率，從4歲以上縮小到了3.2歲的誤差之內(nèi)。
這一結(jié)果已經(jīng)在主流的年齡估計公共評測數(shù)據(jù)庫得到驗證，是現(xiàn)階段最好的研究結(jié)果之一。同時，該研究結(jié)果也得到了國際同行的普遍認(rèn)可，這篇論文已被IEEE國際計算機(jī)視覺與模式識別會議（CVPR2016）正式接收。今年6月份，周默將和指導(dǎo)教師一起前往美國，參加一年一度的IEEE國際計算機(jī)視覺與模式識別會議。
人臉年齡識別的新進(jìn)展
今年3月份，人工智能軟件Alpha Go和韓國棋手李世石的人機(jī)大戰(zhàn)引爆了整個IT界。隱藏在Alpha Go身后的就是近些年有突破性進(jìn)展的深度學(xué)習(xí)技術(shù)（Deep Learning）。自從2006年多倫多大學(xué)的Hinton教授發(fā)表了一篇關(guān)于深度學(xué)習(xí)的論文開始，大量的學(xué)者加入到深度學(xué)習(xí)的研究中，包括許多美國常青藤學(xué)校和諸多高科技公司，Alpha Go只是深度學(xué)習(xí)技術(shù)一個代表。
周默參與完成的這篇論文也是在討論深度學(xué)習(xí)技術(shù)，特別關(guān)注于如何利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)更好的完成計算機(jī)視覺領(lǐng)域中的一個有趣問題——人臉年齡估計，即根據(jù)一幅人臉圖像估計用戶的年齡。該問題屬于計算機(jī)視覺與生物信息學(xué)的交叉課題，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都受到普遍關(guān)注。例如，微軟在2015年推出的應(yīng)用軟件“How Old”就曾風(fēng)靡一時，被稱之為“全球最火測試年齡APP”。然而受到諸多限制，該方向的基礎(chǔ)研究一直未有顯著突破。
他們的研究，創(chuàng)新性地將年齡估計問題轉(zhuǎn)化為排序回歸（ordinal regression）問題，然后首次利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN）提出了一個解決排序回歸的模型（OR-CNN），并將提出的模型應(yīng)用于人臉年齡估計。
“我們的算法在主流的年齡估計公共評測數(shù)據(jù)庫上，取得了現(xiàn)階段最好的效果，平均誤差達(dá)到3.2歲，而之前學(xué)術(shù)界的所有實驗數(shù)據(jù)誤差均在4歲以上。而且，我們的算法具有一定的通用性，一般的排序回歸問題，都可以用我們的算法去計算。”周默介紹說。
從碼工到科研新秀的華麗轉(zhuǎn)身
“悲喜是風(fēng)雨，信念是常青樹，信念越強(qiáng)大，越不會為風(fēng)雨所動搖”。得知自己的論文被國際會議CVPR2016正式錄用，周默更新了自己已經(jīng)半年沒有更新的QQ簽名。
這個覺得自己信念足夠強(qiáng)大的本科生，還有一個頗為“神秘”的身份，西安電子科技大學(xué)開源社區(qū)的現(xiàn)任負(fù)責(zé)人?！拔覀冞@個社團(tuán)活躍的人數(shù)不多，也就七八個。”
說它神秘，是因為開源社區(qū)的小伙伴是校園傳說中的技術(shù)大牛。他們是一群癡迷計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人，參與開發(fā)并維護(hù)西電校園內(nèi)的Linux軟件源。正是由于對開源操作系統(tǒng)開發(fā)的熱衷和喜愛，周默鍛煉出了很扎實的代碼編寫能力。
談及同樣是本科生階段就在CVPR發(fā)表文章的清華學(xué)霸吳佳俊，周默不無自嘲地說，“我不是學(xué)霸，其實還是個‘學(xué)困生’。我的成績在全班排名并不是最好，獎學(xué)金、數(shù)模大賽之類雖也拿過獎，但都是三等獎。每逢考試來臨，我也是狂啃書本才能過關(guān)?！?/p>
一個只偏愛寫代碼的普通本科生，如何加入了深度學(xué)習(xí)的科研工作中。這一切要從半年前說起，基于對Linux系統(tǒng)的共同熱愛，周默有機(jī)會認(rèn)識了電子工程學(xué)院青年教師牛振興副教授，周默較強(qiáng)的代碼編寫能力，迅速受到牛振興的重視，正是在他的帶領(lǐng)下，周默走上了計算機(jī)視覺和模式識別的探索之路。
勤奮和努力是開展科學(xué)研究的唯一通行證
從每天埋頭做實驗到即將去美國參加國際會議，周默笑著說道，“幸福來得有點突然?！?/p>
從正式接觸深度學(xué)習(xí)技術(shù)到論文被國際會議接收，前后不過半年左右的時間，這其間一定有著不為人知的艱辛和努力。
因為大三的課程安排比較滿而且全部在南校區(qū)，指導(dǎo)教師的實驗室又在北校區(qū)，周默每周都要多次往返于南北校區(qū)之間，他已經(jīng)數(shù)不清坐了多少次校園末班車了。就這樣，周默度過2015年的整個冬天。
硬啃大量的學(xué)術(shù)前沿文獻(xiàn)，快速地完成代碼編寫任務(wù)，準(zhǔn)確地搭建模型，實驗數(shù)據(jù)在他的手下開始快速運(yùn)轉(zhuǎn)起來。
“看著計算機(jī)上24小時不停跑動的數(shù)據(jù)，你的心也會跟著跑動起來，因為你不知道運(yùn)行后的實驗數(shù)據(jù)是否成功。實驗數(shù)據(jù)沒有成功，尋找漏洞，重新改寫代碼，重新運(yùn)算。每一次實驗，無論成功與失敗，都需要認(rèn)真做好記錄，這樣我們才能從中發(fā)現(xiàn)一些潛在的規(guī)律，為我們提升模型效果創(chuàng)造機(jī)會?！?/p>
周默介紹說：“我們實驗室的計算機(jī)那真是勞苦功高，一年365天，全年無休。在實驗數(shù)據(jù)運(yùn)行上，指導(dǎo)教師絕不允許有任何虛假成分。牛老師總是提醒說，科研必須也只能老老實實地做?！?/p>
實驗數(shù)據(jù)的獲得總是那么的漫長和辛苦，實驗沒有成功，數(shù)據(jù)沒有跑出來，論文就無法繼續(xù)撰寫。半年間，前后共做了200多次實驗，實驗數(shù)據(jù)也從剛開始的2GB到現(xiàn)在的100GB。一篇文章就是半年的實驗數(shù)據(jù)?！坝浀迷谧詈笸陡宓那耙粋€月，我和老師在實驗室連續(xù)加班，每天都工作到凌晨三、四點，終于在deadline之前，遞交了我們最滿意的版本?！?/p>
“論文投出去的那個早晨，已經(jīng)身經(jīng)百戰(zhàn)的牛老師說，我對這篇文章有信心，但是我也依然無法掌控它的命運(yùn)?！睋?jù)了解，每年CVPR會收到來自全球各地1700多篇的投稿，最終會收錄300篇左右的文章，錄取率保持在25%左右。每年大約吸引3000名左右的參加者，CVPR也是一場計算機(jī)視覺學(xué)術(shù)界研究者的大聚會。
（文/西電新聞中心·趙玉娟）
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