帶AI無(wú)人車(chē)上云駕校，不出門(mén)練遍各大城市道路，華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)拿下“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽金獎(jiǎng)

夢(mèng)晨 2021-10-20 14:11:15 來(lái)源：量子位

夢(mèng)晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

你有沒(méi)有想過(guò)，無(wú)人駕駛中的AI都是在哪學(xué)開(kāi)車(chē)的？

AI在沒(méi)學(xué)成之前直接上路跑肯定不能讓人放心，所以研究人員都是讓它們?cè)?strong>仿真環(huán)境中訓(xùn)練。

相當(dāng)于讓AI上了一個(gè)云駕校，先在云端跑上千萬(wàn)遍，練成“老司機(jī)”以后再實(shí)際上路。

不過(guò)云駕校的建設(shè)成本可不低。

如果按照傳統(tǒng)方法，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和成本實(shí)地去各個(gè)路段進(jìn)行拍攝、采集數(shù)據(jù)。

照片拍回來(lái)還需要進(jìn)行標(biāo)注，畫(huà)面中哪里是車(chē)道線(xiàn)，哪里有交通標(biāo)志，周?chē)心男┸?chē)和行人……

如果換一個(gè)城市，不同的道路寬度、交通指示牌的樣式，甚至不同光照條件在路上投下不同的陰影，對(duì)于A(yíng)I來(lái)說(shuō)都要重新學(xué)習(xí)適應(yīng)。

難道給每個(gè)城市都拍攝大量的照片？成本也太高了吧。

這是整個(gè)無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)都要面對(duì)的問(wèn)題，最近由華南理工大學(xué)的城聯(lián)智圖項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)取得重要突破。

他們用GAN做城市街景的風(fēng)格遷移，只需一個(gè)城市拍攝的圖像與少量目標(biāo)風(fēng)格的城市圖像就能遷移生成包含目標(biāo)城市風(fēng)格的圖像。

此外還能生成各類(lèi)危險(xiǎn)、緊急情況的圖像，讓AI學(xué)習(xí)處理難以實(shí)地練習(xí)的極端場(chǎng)景。

華南理工大學(xué)這支“城聯(lián)智圖”團(tuán)隊(duì)靠此成果拿下了今年“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的金獎(jiǎng)。

他們參加的是大賽今年新增的產(chǎn)業(yè)賽道，選擇了華為出的《使用MindSpore設(shè)計(jì)和訓(xùn)練圖像風(fēng)格遷移模型》這道命題。

因?yàn)槌晒梢詾闊o(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)大幅節(jié)約成本、加快研發(fā)進(jìn)度，連華為MindSpore首席科學(xué)家陳雷都表示：

非常期待昇思MindSpore與城聯(lián)智圖團(tuán)隊(duì)開(kāi)展長(zhǎng)期、深度的合作,共同推動(dòng)國(guó)內(nèi)AI產(chǎn)業(yè)及生態(tài)發(fā)展。

怎樣的創(chuàng)新方案？

他們的模型是由風(fēng)格遷移領(lǐng)域的經(jīng)典模型CycleGAN改進(jìn)而來(lái)。風(fēng)格遷移可以將一個(gè)城市的圖像街景轉(zhuǎn)換為另一個(gè)城市的圖像街景。

一個(gè)創(chuàng)新之處是結(jié)合語(yǔ)義信息在非圖像空間做約束，使得模型在風(fēng)格轉(zhuǎn)換時(shí)可不被源圖像所完全限制住，讓生成的圖像更加自然。

此外還把模型修改成了多領(lǐng)域轉(zhuǎn)換模型，利用不同城市風(fēng)格之間存在異同點(diǎn)，在不同領(lǐng)域的轉(zhuǎn)換任務(wù)中復(fù)用一部分網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

題目中要求使用昇思MindSpore AI框架，對(duì)于如何學(xué)習(xí)一個(gè)新技術(shù)體系，他們的心得是多看官方的文檔和教程，并且覺(jué)得昇騰論壇里的眾多討論也很有參考價(jià)值。

還有就是不能光看不練，他們是嘗試完整地搭建出第一個(gè)模型后，才感覺(jué)自己入門(mén)了。

在正式開(kāi)發(fā)過(guò)程中，他們參考和調(diào)用了生態(tài)中已有的很多模塊，再加上API簡(jiǎn)單易用，總體上感覺(jué)昇思MindSpore AI框架在模型的構(gòu)建、訓(xùn)練和測(cè)試部分都比較順暢。

比如能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)切分，只需串行表達(dá)就能實(shí)現(xiàn)并行訓(xùn)練，開(kāi)發(fā)流程有所簡(jiǎn)化。

在調(diào)試時(shí)，只需變更一行代碼就能在靜態(tài)執(zhí)行和動(dòng)態(tài)調(diào)試能力中切換，能快速定位到問(wèn)題所在。

說(shuō)到這里，同學(xué)們分享了遇到的一個(gè)讓人哭笑不得的問(wèn)題。

就像原版CycleGAN中給出的經(jīng)典案例，在把馬轉(zhuǎn)換成斑馬的任務(wù)里，騎手身上也出現(xiàn)了斑馬的條紋。

△圖源：CycleGAN論文 arXiv:1703.10593

在城市風(fēng)格轉(zhuǎn)換任務(wù)里，路燈上有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)樹(shù)木的紋理。

像這樣的問(wèn)題在圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換領(lǐng)域目前還無(wú)法完全避免，只能想辦法將可能性最大程度地降低。

談及比賽過(guò)程中遇到的最大困難是什么，同學(xué)們表示還是算力資源。

今年的大賽報(bào)名是在4-5月，7-8月就要參加省內(nèi)賽，全國(guó)初賽安排在9月30日，時(shí)間上還是比較緊張。

好在華為的昇騰AI團(tuán)隊(duì)為參賽隊(duì)伍提供了充足的算力資源，并且為更快地搭建模型進(jìn)行訓(xùn)練與測(cè)試提供了幫助。

最終讓華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)在2-3個(gè)月就訓(xùn)練完參賽模型，及時(shí)趕上了比賽日程。

獲獎(jiǎng)只是開(kāi)始，后續(xù)還有計(jì)劃

其實(shí)同學(xué)們選擇的這道命題給出了好幾個(gè)答題方向，比如海洋模型等。

為什么選擇了城市風(fēng)格遷移這個(gè)方向？

同學(xué)們的回答是，一方面城市風(fēng)格遷移比較新穎，一方面又可以應(yīng)用到無(wú)人駕駛領(lǐng)域。

像這樣產(chǎn)學(xué)研融合的項(xiàng)目，也是華南理工大學(xué)所重視的，再加上計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理也是團(tuán)隊(duì)成員所擅長(zhǎng)的，最終選擇了這個(gè)方向。

既然是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)除了技術(shù)創(chuàng)新的部分，當(dāng)然也包括創(chuàng)業(yè)的部分。

華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)中有4位計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)，負(fù)責(zé)模型的開(kāi)發(fā)、調(diào)試和測(cè)試等工作。

還有3位工商管理專(zhuān)業(yè)的同學(xué)負(fù)責(zé)市場(chǎng)調(diào)研及商業(yè)方案的策劃。

特別是其中還有一位本科計(jì)算機(jī)、碩士工商管理的多面手同學(xué)負(fù)責(zé)核心技術(shù)與商業(yè)的交叉融合工作。

他們認(rèn)為獲獎(jiǎng)只是一個(gè)開(kāi)始，接下來(lái)希望把項(xiàng)目成果進(jìn)一步完善，并落地應(yīng)用到無(wú)人駕駛。

獲獎(jiǎng)的除了同學(xué)們，還有……

“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽由教育部主辦，今年舉辦到第七屆。

“互聯(lián)網(wǎng)+”與“挑戰(zhàn)杯”以及“創(chuàng)青春”并列成為三大全國(guó)性的大學(xué)生創(chuàng)業(yè)賽事。

大賽今年新增設(shè)了產(chǎn)業(yè)賽道，面向企業(yè)征集在生產(chǎn)實(shí)踐中真實(shí)遇到的問(wèn)題，推動(dòng)高校的科研實(shí)力去解決。

全國(guó)1024所高校的10466支隊(duì)伍報(bào)名參賽，經(jīng)過(guò)層層篩選，最終只有50支隊(duì)伍進(jìn)入全國(guó)總決賽。

除了最終勝出的參賽隊(duì)伍，獲獎(jiǎng)的還有華為公司，獲得了由賽事組委會(huì)頒發(fā)的優(yōu)秀組織獎(jiǎng)。

這次大賽華為是產(chǎn)業(yè)命題賽道入圍決賽隊(duì)伍最多的企業(yè)，共有13支隊(duì)伍，以昇騰AI、鯤鵬、OpenHarmony等技術(shù)作為研發(fā)底座參賽。

在比賽過(guò)程中，華為向參賽團(tuán)隊(duì)提供一對(duì)一專(zhuān)家指導(dǎo)及關(guān)鍵任務(wù)深度指導(dǎo)，以及硬件算力資源。

現(xiàn)在比賽雖然結(jié)束，但對(duì)于華為和華南理工大學(xué)的參賽隊(duì)員來(lái)說(shuō)，后續(xù)要做的工作還有很多。

他們打算把比賽成果首先應(yīng)用到無(wú)人駕駛的圖像增強(qiáng)上，從給昇騰AI生態(tài)內(nèi)相關(guān)企業(yè)和科研實(shí)驗(yàn)室提供圖像數(shù)據(jù)開(kāi)始，再一步步拓展應(yīng)用范圍。

一方面為國(guó)產(chǎn)AI平臺(tái)的生態(tài)建設(shè)做出貢獻(xiàn)，一方面又能直接與使用同一套技術(shù)體系的企業(yè)合作。

起到大幅節(jié)約成本、加快研發(fā)進(jìn)度的作用，讓研究成果真正去推動(dòng)無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

積極參與“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽其實(shí)只是教育部-華為“智能基座”產(chǎn)教融合協(xié)同育人項(xiàng)目中的一部分。

項(xiàng)目中還包括課程融合、慕課資源建設(shè)、眾智項(xiàng)目申報(bào)等，現(xiàn)已覆蓋全國(guó)72所頭部高校。

通過(guò)開(kāi)設(shè)《人工智能芯片與系統(tǒng)》《深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)》等10門(mén)精品慕課，和《昇騰AI處理器CANN應(yīng)用與實(shí)戰(zhàn)》《MindSpore深度學(xué)習(xí)高階技術(shù)》等19本配套教材、教輔，昇騰AI等產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)已融入到高校的課程體系當(dāng)中。

借助優(yōu)才、眾智兩大計(jì)劃，聯(lián)合生態(tài)伙伴為學(xué)生提供在真實(shí)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

還為學(xué)生提供華為工程師認(rèn)證，提升學(xué)生在就業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

“智能基座”項(xiàng)目計(jì)劃到2023年覆蓋超過(guò)500所高校，未來(lái)還要逐步擴(kuò)大到全國(guó)超過(guò)2700所高校、高職、高專(zhuān)以及海外部分高校。

通過(guò)虛擬教研室等形式，在未來(lái)5年賦能超過(guò)兩萬(wàn)名優(yōu)秀教師，累計(jì)培養(yǎng)超過(guò)五百萬(wàn)名理工科學(xué)生。

相信像這次華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)這樣的，能做出實(shí)際推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新成果的學(xué)生團(tuán)隊(duì)能夠不斷涌現(xiàn)出來(lái)。

參考鏈接：
[1] https://arxiv.org/abs/1703.10593