[转发]:丘成桐计算机金奖+全国明天小小科学家上中高三男生包揽两项顶尖大奖-上海中学

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上海中学

[转发]:丘成桐计算机金奖+全国明天小小科学家上中高三男生包揽两项顶尖大奖

2020-01-10


日前,2019年丘成桐中学科学奖(以下简称丘奖)颁奖典礼在清华大学举行,来自国内16个省市自治区及美国、新加披等国家的90支参赛团队176名选手经过为期两天的激烈角逐,决出62项大奖。

最终,上海市上海中学高三(4)班的赵海萌获得丘奖计算机金奖。

而就在一个月前,在由中国科协、中国科学院等主办的第19届“明天小小科学家”颁奖典礼上,赵海萌与另外2名同学一起,从1785名学生中脱颖而出,荣获本届活动最高奖——“明天小小科学家”称号。

同时荣获这两个中学生的顶尖大奖,这在全国或许也是尚属首次。日前,赵海萌接受了周到君的独家采访,还原了自己的成长过程。、


一位高中生,一场“前无古人”的研究



经常用电脑、手机处理照片的人都知道,只要图像一压缩,虽然占用的空间小了,但精度也随之打折扣,图像质量没有原图那么好了。怎么能在保持图像质量的前提下,压缩图片占用的空间,这是一直以来困扰业界的难题。

为了处理图像压缩率与失真率之间的关系,现有的研究采取多种方法额外训练熵估计器,以对图像编码的信息熵进行近似和估计,并依此在优化的目标函数中表征图像的压缩率。但,有没有更好的方法?

赵海萌在初中时,已经自学了很多计算机领域的内容,进入上海中学后,又关注了许多人工智能方面的网站和公众号,经常阅读学术论文。有一天,他读了一篇关于图像压缩的论文,文中提到了这个难点;接着,他又读到一篇关于剪枝理论的论文,小赵突然来了灵感——有没有可能把剪枝理论应用到图像压缩上呢?

他再一查,发现还从未有人关注过这个领域,顿时来了兴致,向老师说了自己的想法,也得到了老师的鼓励和支持。于是,一场几乎没有现成资料可借鉴的研究开始了。

之所以说“没有现成资料可借鉴”,是因为这个领域属于人工智能范畴下的神经网络架构搜索,小赵希望通过剪枝方法搜索一个更好的架构,这本来就是新兴领域,从能够搜集到的资料来看,也没有人想到过将其应用于图像压缩。于是,小赵利用上海中学给学生们的自主研究时间,一头扎了进去,潜心开始了他的研究。

最终,小赵的研究结果避开了额外训练信息熵估计器的麻烦,利用 ADMM 算法(Alternating Direction Method of Multipliers) 直接对表示层结构进行剪枝,引导自编码器在优化图像重构质量的同时,促使编码稀疏化,以优化压缩率,并基于此提出了剪枝图像压缩自编码器 CAE-P (Compressive AutoEncoder with Pruning)。实验表明,CAE-P 在图像重构质量和压缩率上均超越了现有的图像压缩算法。

他的这篇论文《基于 ADMM 剪枝的图像压缩自编码器》也得到了丘奖评委们的高度认可。“丘奖的评委都是国际名校的专家,还要用英语进行答辩,坦率说,我之前真没想过自己能拿金奖”,赵海萌坦言。

但事实上,就连业内大名鼎鼎的JPEG公司都关注到了这个高中生的研究成果,还在业内的行业报告上专门引用,认为这是一个值得关注的方向。

“我觉得,可能这个研究最主要的贡献在于,之前没有人想到过可以用剪枝方法来算,我还只是用了其中一种算法,其实还有更多种可能,相当于打开了一扇通向新世界的窗”赵海萌表示。


“我的梦想是物理科技交叉的领域”


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“赵海萌是一个很专注、很善于思考的人,我们对他能得奖并不意外”,他班上的一位同学告诉周到君。

赵海萌的妈妈是闵行一所初中的科学老师,爸爸则是华东理工大学计算机系的副教授。不少人都以为赵海萌在计算机上的成就来自于爸爸,但他却坦言,“我俩研究方向不一样,他偏重云计算、区块链,我偏重人工智能,有时会探讨,但研究主要还是靠自己。”

赵海萌从上海小学毕业后,进入华育初中就读。从预初一开始,就萌生了对科学的兴趣,读了很多物理方面的科普书。有一天,他读到一本物理书,发现附文里出现了高等数学里的微积分公式,顿时觉得,自己虽然读了那么多科普书,但其实只是学到皮毛,要真正走入科学的圣殿,还得先打好数学基础。于是,他又买了一本1000多页的《托马斯微积分》,花了一两年时间把这本书啃下来了。

初三时,他被上海中学预录取,那段时间比较空闲,他就在网上学慕课,研究计算机、商学、心理学。其中,尤其是计算机慕课,仿佛为他打开了一扇通向新世界的窗,他一下子萌发了对计算机的强烈兴趣。计算机提倡开源,很多人会把自己的想法和经验分享在网上讨论,赵海萌也参与了多个群的讨论,这更让他有了源源不断的最新前沿理论支撑。

进入高中后,上海中学给了学生充分的时间和科研辅助资源,赵海萌在校内学习完成后,把时间精力一分为二,一部分精力在物理,一部分精力在计算机。也正因此,在今年的全国中学生物理竞赛中,他还获得了铜奖。

“上海中学会请复旦交大的老师给我们做讲座,每周二周四下午都有时间,可以让我们潜心做研究;学校还有一整套帮助学生做研究、写论文的系统流程来帮助我们”,赵海萌表示。

关于未来,赵海萌坦言,他的梦想是清华姚班,高考科目选的是物理、化学和生物,“未来可能还是想走学术研究路线,物理科技交叉的路线,希望能梦想成真。”


原文链接:  来源:周到上海APP






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