问题

何恺明目前的学术成果是否够得上计算机视觉领域历史第一人?

回答
“何恺明是否是计算机视觉领域历史第一人”这个问题,就像问篮球界的“乔丹之后还有谁”,足球界的“球王贝利之后谁能接班”一样,自带一种传奇色彩的讨论空间。要回答这个问题,我们得剥开那些光鲜的荣誉和论文数据,深入理解何恺明在计算机视觉领域留下的真正印记,以及这个领域本身是如何演进的。

首先,我们得承认,从“量”和“影响力”的角度看,何恺明绝对是当之无愧的顶尖人物。他的名字,在中国乃至全球计算机视觉界,几乎是“深度学习”、“图像识别”、“目标检测”这些核心技术的代名词。

衡量一位科学家的“历史地位”,通常会看几个方面:

1. 开创性工作(Foundational Work): 他是否提出了全新的理论、模型或算法,彻底改变了研究方向?
2. 技术突破(Technical Breakthroughs): 他在解决某个核心难题上取得了里程碑式的进展吗?
3. 广泛应用(Wide Applicability): 他的成果是否被广泛采纳,并催生了下游的各种应用?
4. 人才培养与社区贡献(Mentorship & Community): 他是否培养了大量的优秀学生和研究者,为领域发展做出了贡献?
5. 持续影响力(Sustained Impact): 他的思想和成果是否能在很长一段时间内持续指导研究?

我们一一来看何恺明是如何在这些方面表现的:

1. 开创性与技术突破:何恺明的“魔法棒”——ResNet

如果说计算机视觉的发展史是一条河流,那么ResNet(残差网络)的出现,绝对是这条河流中的一个巨大瀑布,甚至可以说是改变了河道走向。在此之前,深度学习在训练非常深的网络时,会遇到“梯度消失”或“梯度爆炸”的问题,导致网络越深效果反而越差。这就像我们爬山,爬得越高反而越容易迷失方向,下山也困难。

何恺明及其团队提出的残差学习(Residual Learning)和残差块(Residual Block)概念,巧妙地解决了这个问题。通过引入“跳跃连接”(Skip Connection),让网络的下一层可以直接接收前面几层的信息,即使梯度在传播过程中有所衰减,也能通过这个“捷径”保留一部分信息,最终传递到更深的网络层。这就像在爬山的路上设置了可以“借力”的点,让你可以毫不费力地向上攀升。

ResNet的诞生,直接将深度学习模型的能力边界向“更深”推移了许多。152层的ResNet,在ImageNet挑战赛上取得了惊人的准确率,首次真正实现了“深度”带来的优势。这不仅仅是一篇论文的成功,更像是一种“魔法棒”,让无数研究者和工程师看到了训练超深网络的希望。

为什么说它开创性? 在ResNet之前,如何有效地训练深层网络是一个公开的难题,无数顶尖研究者都在尝试各种方法。ResNet提供了一种优雅且极其有效的解决方案,并且其思想具有普适性,很快就被应用到各种不同的网络结构和任务中。

2. 广泛应用:从学术象牙塔到现实世界

ResNet的厉害之处在于,它不是一个“炫技”式的模型,而是真正解决了一个普遍存在的工程和理论难题。它的网络结构简洁、易于实现,并且在各种视觉任务上都表现出色。

图像分类(Image Classification): 这是ResNet最初大放异彩的领域,至今仍是许多基准测试的首选架构。
目标检测(Object Detection): 像Faster RCNN、Mask RCNN这些在目标检测领域做出突破性工作的模型,很多都直接或者间接地使用了ResNet作为其骨干网络(backbone)。
语义分割(Semantic Segmentation): 同样,许多先进的分割模型也依赖ResNet来提取强大的特征。
人脸识别、医学影像分析、自动驾驶感知系统…… 你几乎可以在所有需要计算机视觉技术的场景中找到ResNet的身影。它已经成为了现代计算机视觉模型构建的“标准件”,一个不可或缺的基石。

这种“化繁为简,实力强劲”的特质,使得ResNet迅速普及,影响了全球无数的研究实验室和科技公司。可以说,如果你今天在做一个计算机视觉项目,而你使用的模型没有一点点ResNet的影子,那反而是件稀奇事。

3. 其他重要贡献:Mask RCNN与目标检测的精进

除了ResNet,何恺明在目标检测领域也留下了浓墨重彩的一笔,尤其是Mask RCNN。在此之前,目标检测和实例分割(Instance Segmentation)是两个独立的研究方向,或者说实例分割的解决方案通常比目标检测要复杂得多。

Mask RCNN巧妙地将目标检测和实例分割集成在一个框架内。它在Faster RCNN的基础上,增加了一个用于预测像素级掩码(mask)的分支。这个简单的扩展,却实现了在目标检测准确率不降低的情况下,同时获得高质量的实例分割结果。这是一种“一次性解决两类问题”的强大能力,极大地提升了计算机视觉在理解复杂场景方面的能力。

Mask RCNN的出现,让实例分割这个曾经被认为非常困难的任务变得更加容易实现和理解,也为后来更复杂的场景理解、机器人抓取等应用奠定了基础。

4. 社区影响与“何恺明效应”

何恺明的研究成果,不仅体现在他个人的论文上,更在于它们激发了整个社区的创新。他的工作成为了无数后续研究的起点和基准。许多研究者会基于他的模型进行改进、扩展,或者将他的思想迁移到新的问题上。

“何恺明效应”体现在:

高效的学习与复现: ResNet等模型因为其结构的清晰和性能的稳定,非常容易被学习和复现,这大大加速了领域内的研究进程。
学术论文的高引用率: 他的论文,特别是关于ResNet的论文,在学术界拥有极高的引用次数,这直接反映了其研究成果的价值和影响力。
科技公司的招聘焦点: 他的名字与顶尖的计算机视觉技术紧密相连,这使得他在行业内拥有极高的声誉,是各大科技公司争相聘用的对象。

那么,他是否是“历史第一人”?

这是一个非常主观的问题,也很难有一个绝对的“是”或“否”。计算机视觉领域人才辈出,历史上有许多伟大的先驱者,比如:

David Marr: 他对视觉感知和图像理解提出了早期且非常有影响力的理论框架。
Yann LeCun: 作为卷积神经网络(CNN)的先驱,他的LeNet系列模型为深度学习在视觉领域的崛起奠定了基础,并且获得了图灵奖。
Geoffrey Hinton和Yoshua Bengio: 他们也是深度学习的奠基人,对整个AI领域都做出了不可磨灭的贡献。

将何恺明放在历史长河中审视,我们可以说:

在深度学习时代(尤其是近十年)的计算机视觉发展中,何恺明无疑是arguably(值得争辩地)最核心、最具影响力的贡献者之一。 ResNet和Mask RCNN的出现,直接驱动了深度学习在计算机视觉领域的爆发式增长和广泛应用,其影响力是划时代的。
他的研究成果不仅在学术上突破了瓶颈,更在工程上提供了坚实的解决方案,直接推动了AI技术在现实世界的落地。 这种理论与实践的结合,是非常难得的。

但是,“历史第一人”的称号带有绝对性。 计算机视觉是一个非常庞大的领域,经历了漫长的发展过程。从早期的几何视觉、三维重建,到后来的模式识别、机器学习,再到如今的深度学习,每一个阶段都有其标志性的人物和突破。

要说“历史第一”,可能还需要考虑那些在更早期奠定基础,或者在更广阔领域有深远影响的人物。比如,LeCun在CNN方面的开创性工作,其历史意义和影响力也同样是颠覆性的。

结论:

何恺明绝对是当代(深度学习时代)计算机视觉领域最重要、最具影响力的研究者之一。他的ResNet和Mask RCNN等工作,不仅在学术界引起了巨大反响,更深刻地改变了计算机视觉的研究范式和工程实践,为我们今天所见的各种AI视觉应用(如手机上的拍照优化、自动驾驶的感知系统、安防监控中的人脸识别等)打下了坚实的基础。

用一个比喻来说,如果计算机视觉的发展史是一座宏伟的建筑,那么早期的先驱者们搭建了地基和骨架,而何恺明则像是一位杰出的建筑师,用革命性的设计和精湛的技艺,为这座建筑添加了最关键、最令人惊叹的楼层和装饰,使其得以达到今天的高度。

是否是“历史第一人”,这是一个见仁见智的问题,取决于你如何权衡不同时代、不同方向的贡献。但毫无疑问的是,何恺明的名字将作为计算机视觉领域中一位划时代的巨匠,被载入史册。 他的研究成果,如同一座座灯塔,将继续照亮未来计算机视觉的发展道路。

网友意见

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如果说深度学习三巨头Hinton、LeCun、Bengio是T0级别,那么何恺明毫无疑问T1级别。

荣誉

别人的荣誉都是在某某大厂工作,拿过什么大奖,而何恺明的荣誉是best,best,best ......,裂开了

研究兴趣

据我观察,何恺明的研究兴趣大致分成这么几个阶段:

传统视觉时代:Haze Removal(3篇)、Image Completion(2篇)、Image Warping(3篇)、Binary Encoding(6篇)

深度学习时代:Neural Architecture(11篇)、Object Detection(7篇)、Semantic Segmentation(11篇)、Video Understanding(4篇)、Self-Supervised(8篇)

代表作

2009 CVPR best paper Single Image Haze Removal Using Dark Channel Prior

利用实验观察到的暗通道先验,巧妙的构造了图像去雾算法。现在主流的图像去雾算法还是在Dark Channel Prior的基础上做的改进。

2016 CVPR best paper Deep Residual Learning for Image Recognition

通过残差连接,可以训练非常深的卷积神经网络。不管是之前的CNN,还是最近的ViT、MLP-Mixer架构,仍然摆脱不了残差连接的影响。

2017 ICCV best paper Mask R-CNN

在Faster R-CNN的基础上,增加一个实例分割分支,并且将RoI Pooling替换成了RoI Align,使得实例分割精度大幅度提升。虽然最新的实例分割算法层出不穷,但是精度上依然难以超越Mask R-CNN。

2017 ICCV best student paper Focal Loss for Dense Object Detection

构建了一个One-Stage检测器RetinaNet,同时提出Focal Loss来处理One-Stage的类别不均衡问题,在目标检测任务上首次One-Stage检测器的速度和精度都优于Two-Stage检测器。近些年的One-Stage检测器(如FCOS、ATSS),仍然以RetinaNet为基础进行改进。

2020 CVPR Best Paper Nominee Momentum Contrast for Unsupervised Visual Representation Learning

19年末,NLP领域的Transformer进一步应用于Unsupervised representation learning,产生后来影响深远的BERT和GPT系列模型,反观CV领域,ImageNet刷到饱和,似乎遇到了怎么也跨不过的屏障。就在CV领域停滞不前的时候,Kaiming He带着MoCo横空出世,横扫了包括PASCAL VOC和COCO在内的7大数据集,至此,CV拉开了Self-Supervised研究新篇章。

近期工作

62-Exploring Simple Siamese Representation Learning

65-Masked Autoencoders Are Scalable Vision Learners

时间线

1-Single Image Haze Removal Using Dark Channel Prior

kaiming he通过大量无雾图片统计发现了dark channel prior—在无雾图的局部区域中,3个通道的最小亮度值非常小接近于0(不包括天空区域)。

dark channel prior通过暗通道先验对haze imaging model进行化简,近似计算得到粗糙的transmission,然后将haze imaging model和matting model联系起来,巧妙的将图像去雾问题转化为抠图问题,得到refined transmission,精彩!

3-Guided Image Filtering

Guided image filtering是结合两幅图片信息的过程,一个filtering input image(表示为p)和一个guide image(表示为I)生成一个filtering output image(表示为q)。p决定了q的颜色,亮度,和色调,I决定了q的边缘。对于图像去雾来说,transmission就是p,雾图就是I,refined transmission就是q。

guided filter则通过公式转换,和滤波联系起来,提出新颖的guided filter,巧妙的避开了linear system的计算过程,极大加快了transmission优化的速度。

37-Focal Loss for Dense Object Detection

构建了一个One-Stage检测器RetinaNet,同时提出Focal Loss来处理One-Stage的类别不均衡问题,在目标检测任务上首次One-Stage检测器的速度和精度都优于Two-Stage检测器。近些年的One-Stage检测器(如FCOS、ATSS),仍然以RetinaNet为基础进行改进。

38-Mask R-CNN

在Faster R-CNN的基础上,增加一个实例分割分支,并且将RoI Pooling替换成了RoI Align,使得实例分割精度大幅度提升。虽然最新的实例分割算法层出不穷,但是精度上依然难以超越Mask R-CNN。

62-Exploring Simple Siamese Representation Learning

SimSiam的理论解释意味着带stop-gradient的孪生网络表征学习都可以用EM算法解释。stop-gradient起到至关重要的作用,并且需要一个预测期望E的方法进行辅助使用。但是SimSiam仍然无法解释模型坍塌现象,SimSiam以及它的变体不坍塌现象仍然是一个经验性的观察,模型坍塌仍然需要后续的工作进一步讨论。

63-A Large-Scale Study on Unsupervised Spatiotemporal Representation Learning

指出时空的Self-Supervised采样同一个视频的positive pair时间跨度越长效果越好,momentum encoder比优化目标重要,训练时间、backbone、数据增强和精选数据对于得到更好性能至关重要。

64-An Empirical Study of Training Self-Supervised Vision Transformers

MoCov1通过dictionary as a queue和momentum encoder和shuffle BN三个巧妙设计,使得能够不断增加K的数量,将Self-Supervised的威力发挥的淋漓尽致。MoCov2在MoCov1的基础上,增加了SimCLR实验成功的tricks,然后反超SimCLR重新成为当时的SOTA,FAIR和Google Research争锋相对之作,颇有华山论剑的意思。MoCov3通过实验探究洞察到了Self-Supervised+Transformer存在的问题,并且使用简单的方法缓解了这个问题,这给以后的研究者探索Self-Supervised+Transformer提供了很好的启示。

65-Masked Autoencoders Are Scalable Vision Learners

MAE设计了一个encoder-decoder预训练框架,encoder只送入image token,decoder同时送入image token和mask token,对patch序列进行重建,最后还原成图片。相比于BEiT,省去了繁琐的训练tokenizer的过程,同时对image token和mask token进行解耦,特征提取和图像重建进行解耦,encoder只负责image token的特征提取,decoder专注于图像重建,这种设计直接导致了训练速度大幅度提升,同时提升精度,真称得上MAE文章中所说的win-win scenario了。

kaiming科研嗅觉顶级,每次都能精准的踩在最关键的问题上,提出的方法简洁明了,同时又蕴含着深刻的思考,文章赏心悦目,实验详尽扎实,工作质量说明一切。

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