SIGGRAPH 2022 - 节省50%内存占用，浙大、快手等提出量化仿真新方法

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SIGGRAPH 2022 - 节省50%内存占用，浙大、快手等提出量化仿真新方法

悼念！旷视首席科学家孙剑博士去世，享年 45 岁

哀悼！旷世研究院首席科学家孙剑逝世，他的去世为何震惊了业内？

everything everywhere all at once是皮克斯动漫吗?

一、SIGGRAPH 2022 - 节省50%内存占用，浙大、快手等提出量化仿真新方法

机器之心专栏

作者：刘嘉枫、马重阳

来自浙江大学、快手和美国犹他大学的研究人员联合提出了一种自动兼顾精度和内存消耗的量化仿真新方法。

在好莱坞大片特效等计算机图形学的典型应用场景中，高分辨率的物理仿真能提供很好的视觉效果。更高的仿真计算复杂度和分辨率可以带来更丰富的细节，但相应的计算需要占用更大的内存或者显存空间。例如，在电影《冰雪奇缘》中，300 米宽的溃坝场景使用了 9000 万个粒子对水体进行表达，全精度的仿真计算需要 4 块 NVIDIA Quadro P6000 显卡，一共占用约 96GB 显存。

为了节约计算时占用的数据存储空间，研究者将 “量化” 技术引入了物理仿真算法，也就是在仿真计算过程中，使用更少的比特位数来表达和存储物理变量。例如，在去年计算机图形学顶会 SIGGRAPH 2021 上，来自 MIT、浙大和快手的研究人员联合发表了一篇以 QuanTaichi 为题的论文，实现了一个由 “太极” 编译器支持的量化类型系统，允许用户用较少的位数来表示空间位置、速度等各种物理变量，从而在 GPU 显存消耗不变的情况下，以更高的分辨率进行物理仿真计算（参见参考文献[1]）。然而，QuanTaichi 需要用户手工设计量化方案，指定仿真中使用到的每个变量的位数，并不断进行仿真计算试错，最终找到合适的方案。

在今年的 SIGGRAPH 2022 会议上，来自浙江大学、快手和美国犹他大学的研究人员联合发表了一篇题为《物理仿真的自动量化》的论文，提出了一种自动兼顾量化仿真精度和内存消耗的方法。与全精度的物理仿真相比，能够在视觉效果不受明显影响的前提下，节省 50% 以上的内存占用，从而大幅度提高了量化仿真的易用性和生产力。

论文地址：https://arxiv.org/abs/2207.04658项目地址：https://github.com/Hanke98/AutoQuantizer

该方法的核心思想，是将物理仿真过程中由量化引起的精度损失建模为误差的传播过程，基于不确定性传播理论，将量化方案的自动求解问题描述为带约束的优化问题，将误差上限或者内存压缩率作为优化目标，并快速给出解析解作为可行的量化方案。

此外，该研究引入了抖动法（dithering）作为量化仿真的舍入方法来替代传统的四舍五入，降低了数据误差之间的相关性。在量化位数较少时，抖动法可以明显减少精度损失。以下是一组关于引入抖动法的效果对比。在上方未使用抖动法的仿真结果中，从同一水平位置开始自由落体运动的字母由于量化误差的影响，水平位置不再保持一致；在下方引入了抖动法的量化仿真结果中，所有字母在下落过程中能保持水平对齐，符合客观的物理规律。

下图展示了应用该方法实现的基于欧拉网格实现的量化的烟雾仿真。使用该方法自动求解量化方案实现了 1.93 倍的内存压缩，在单张 Nvidia RTX 3090 显卡上使用了超过 2.28 亿个的欧拉网格。

下图是基于物质点法实现的弹性体仿真。该方法实现了 2.01 倍的内存压缩，在单张 Nvidia RTX 3090 显卡上仿真了超过 2.95 亿个粒子。

下图是基于物质点法实现的流体仿真。该方法实现了 2.02 倍的内存压缩，在单张 Nvidia RTX 3090 显卡上仿真了 4 亿个粒子。

目前，相关的技术已成功落地，打开快手 APP，拍摄「别哭鸭」、「我要去潜水」和「火焰超能力」等魔法表情，即可体验到短视频行业内独家的移动端实时液体模拟特效技术。

【参考文献】

[1] Yuanming Hu, Jiafeng Liu, Xuanda Yang, Mingkuan Xu, Ye Kuang, Weiwei Xu, Qiang Dai, William T. Freeman, and Frédo Durand. 2021. QuanTaichi: A Compiler for Quantized Simulations. ACM Transactions on Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 2021).

一、悼念！旷视首席科学家孙剑博士去世，享年 45 岁

AI 领域，传来一个让人悲恸的消息。6 月 14 日，旷视官方发布讣告，旷视首席科学家、旷视研究院院长孙剑博士因突发疾病抢救无效去世，终年 45 岁。

我们万分难过，旷视首席科学家、旷视研究院院长孙剑博士因突发疾病抢救无效，于2022年6月14日凌晨，永远离开了我们。

孙剑博士一生专注于科研工作。他的不幸离世，让旷视失去了一位在人工智能技术领域 探索 和创新的领路人。每一位和他共事过的旷视同学，失去了一位智慧谦和的师长。旷视研究院的墙上一直挂着孙剑博士奠定的研究使命：持续创新拓展认知边界，非凡 科技 成就产品价值。这句话将永远激励我们，勇攀科研高峰！

孙剑博士生平经历

孙剑博士扎根于计算机视觉领域二十余载，其一直将科研视为学业，亦是穷极一生想要贡献的事业。

回顾其生平经历，1977 年出生于陕西西安的孙剑，18 岁考入西安交通大学，1997 年获得西安交通大学自动控制专业获取学士学位。

2000 年，获得西安交通大学获取硕士学位。

2003 年，获得西安交通大学模式识别与智能控制专业获取博士学位，在攻读博士期间，孙剑作为微软亚洲研究院和西安交通大学联合培养的研究生曾师从沈向洋博士。

博士毕业后，孙剑加入微软亚洲研究院潜心科研工作，主要研究方向是交互式计算视觉和网络计算视觉，而后在微软亚洲研究院任至首席研究员。

而后的多年间，孙剑博士参与计算机视觉和计算机图形学领域科研领域的研究，他在 CVPR、ICCV、ECCV、SIGGRAPH 等会议上发表了多篇学术论文。

在微软亚洲研究院工作 13 年后，孙剑博士于 2016 年 7 月加入旷视 科技 任首席科学家。

2019 年，西安交通大学宣布成立人工智能学院，孙剑博士担任首任院长。彼时他也曾风趣地说道：“在清华读完本硕博叫‘三清’的话，那么我就是‘三交’了。”

多年的科研经历，孙剑拥有超过40项专利，自 2002 年以来在顶级学术会议和期刊上发表学术论文 100 余篇。

沉痛悼念

在孙剑看来，做科研，只要“认准目标，不断积累，或早或晚就会取得突破。”而在计算机视觉领域的追求，孙剑也曾分享过一套“神鬼”论——“既要做鬼，也要做神”。其中，“做神”是指基础问题研究，“做鬼”是指解决实际问题 。

在立足于实际问题方面，2015 年，孙剑带领团队开发出来的“深度残差网络”（ResNet）是世界上第一个上百层的深度神经网络，开创了深度学习领域的一个里程碑。ResNet 在 2018 年被应用在 AlphaGo Zero 中。

在旷视任职期间，在他的带领下，移动端高效卷积神经网络 ShuffleNet、开源深度学习框架天元 MegEngine、AI 生产力平台 Brain++ 等多项创新技术相继落地，开创了人工智能新时代。

如今他的突然离去，无不令人痛心惋惜。孙剑博士，一路走好。

参考：

成就一亿技术人

二、哀悼！旷世研究院首席科学家孙剑逝世，他的去世为何震惊了业内？

哀悼！旷视研究院首席科学家孙剑于2022年6月14日因突发疾病抢救无效去世，他的辞世震惊了业内，一方面因为这个消息非常突然，很多业内的人员上一次听说他，还是在讲述他在自己领域攻克了什么难题，另一方面，因为孙剑去世的时候年仅45岁，英年早逝。

孙剑出生于1976年10月，在2022年6月14日因为突发疾病去世，天才早逝，是一个非常大的损失。孙剑生前是旷视首席科学家、旷视研究院院长，带领团队研发旷视技术，在他的带领的团队的不懈努力下，让旷视研究院成为全球规模最大的计算机视觉研究院。他毕业于西安交通大学人工智能与机器人研究所，在2019年荣获何梁何利基金“青年创新奖”，2019年6月开始，孙剑便担任北京智源研究院智源学者。

孙剑的辞世能震惊业内，是因为孙剑的科研成就，他拥有40多项专利，在CVPR，ICCV，ECCV，SIGGRAPH，PAMI五个顶级学术会议和期刊上发表了超过一百篇以上的学术论文，在人工智能应用领域，孙剑以及其团队是在世界前沿水平，他的去世，是业内的一大损失，也震惊了业内。

孙剑去世震惊了业内，还因为另外一个重要的原因，就是孙剑今年年仅45岁，正值盛年，孙剑的猝然离世，对于业内来说，等于失去了一位优秀的领路人。 对于这位生命停止在45岁的天才科研工作者的身上，业内会表示惋惜、震惊，也是很自然的，他对于人工智能领域的热爱和追求，也会激励接下来的科研工作者们再次探寻。

三、everything everywhere all at once是皮克斯动漫吗?

不是。
everything everywhere all at once不是皮克斯动漫，everything everywhere all at once是2022年出的电影，而皮克斯动画工作室2022年没出。
皮克斯动画工作室（Pixar Animation Studio）是一家专门制作电脑动画的公司。该公司位于美国加州的爱莫利维尔（Emeryville）市。该公司也发展尖端的电脑三维软件，包括有专为三维动画设计的软件：PRMan，使用该软件可做出如相片般拟真的三维景像。皮克斯的前身，是乔治·卢卡斯的电影公司的电脑动画部。1979年，由于《星球大战》电影大获成功，卢卡斯影业成立了电脑绘图部，雇请艾德文·卡特姆负责和其他技术人员一起设计电子编辑和特效系统。卡特姆后被认为是皮克斯的缔造者和纯电脑制作电影的发明人。1984年，刚刚离开迪士尼的约翰·拉赛特（John Lasseter）加入卢卡斯电脑动画部，成为后来皮克斯的重要人物，他是皮克斯创造力的驱动者。1986年，史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）以1000万美元收购了乔治·卢卡斯的电脑动画部，成立了皮克斯动画工作室。2006年，皮克斯被迪士尼以74亿美元收购，成为华特迪士尼公司的一部分。皮克斯公司自创立就引起了世人的注意。在他们于SIGGRAPH的首次公演会中，他们的动画短片赢得了大众的掌声。并且，他们的作品成为了电脑动画的经典。他们的动画被收录在电脑动画教学的教材里作参考。每年出品的皮克斯视频是奥斯卡奖的热门。