成為一名工程師，是高文從小以來(lái)的夢(mèng)想。在那個(gè)物質(zhì)匱乏的年代，懷著對(duì)夢(mèng)想的執(zhí)著，高文從初中開(kāi)始，便和周圍的朋友一起玩無(wú)線電、擺弄收音機(jī)。憑借著這份單純的執(zhí)著，從哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用博士、東京大學(xué)電子學(xué)博士，到IEEE Fellow、全國(guó)政協(xié)委員，再到中國(guó)工程院院士，高文一路走了下來(lái)。

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大學(xué)教育與計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域科研，是他幾十年來(lái)的生活。榮譽(yù)等身，卻依舊腳踏實(shí)地。這背后，是他幾十年如一日的思考、實(shí)踐，攀向高處同時(shí)面向未來(lái)的堅(jiān)持。

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30年漫漫科研路

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上世紀(jì)70年代，在大連一座海島上的小學(xué)，高文開(kāi)啟了他的教學(xué)生涯。彼時(shí)不足20歲的高文站在講壇前，依舊有些青澀。

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對(duì)于高文來(lái)說(shuō)，教課只不過(guò)是“上山下鄉(xiāng)”里要從事的工作之一，除此之外，他還兼職挑水、種莊稼、施肥。但是對(duì)于閉塞小島上的學(xué)生們來(lái)說(shuō)，這可能是唯一一種獲取知識(shí)的途徑了。

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剛剛闊別高中不久的高文，深知一位優(yōu)秀老師對(duì)于學(xué)生的重要意義。而高中老師對(duì)自己的循循善誘，不僅激發(fā)了高文對(duì)待知識(shí)的熱情，還讓他懂得了“一位好老師真正的樣子”。這也是他多年教師之路上內(nèi)心責(zé)任感的源泉。

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慢慢地，高文逐漸融入了島上村民的生活。不僅擔(dān)負(fù)起教書(shū)育人的責(zé)任，其它各項(xiàng)工作也開(kāi)展得有聲有色，到村里當(dāng)廣播員搞宣傳，去大隊(duì)當(dāng)電工，為老鄉(xiāng)修收音機(jī)和鐘表。

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短短幾年，高文與村民結(jié)下了深厚情誼，以至于高文主動(dòng)放棄了擺在自己前面回城打工名額。后來(lái)，高文還是回到了家鄉(xiāng)大連，進(jìn)入一家生產(chǎn)電冰箱的工廠里做學(xué)徒。這段經(jīng)歷，也成為了高文日后重要的人生轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

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工廠里的師傅以生產(chǎn)晶體管為主，對(duì)計(jì)算機(jī)有大致的了解。在高文準(zhǔn)備填報(bào)大學(xué)志愿的時(shí)候，師傅們紛紛建議他報(bào)考計(jì)算機(jī)專業(yè)。盡管計(jì)算機(jī)在當(dāng)時(shí)還并不普及，但是人人都有一種“前途不可限量”的感覺(jué)。

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聽(tīng)從了師傅們的建議，高文在23歲那年，成功考入了哈爾濱科技大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)。因?yàn)槟挲g在班里偏大，高文很難交到朋友，便一門(mén)心思將全部精力用在了學(xué)習(xí)上。這也使他以第一名的身份完成了79級(jí)的考試，并在跟學(xué)校申請(qǐng)后，以優(yōu)異成績(jī)完成了78級(jí)的考試。平日里刻苦好學(xué)的高文僅用了3年就完成了本科學(xué)習(xí)。

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1985年，高文進(jìn)入哈爾濱工業(yè)大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。在導(dǎo)師的推薦下，高文進(jìn)入日本東京大學(xué)訪問(wèn)研修。當(dāng)時(shí)東京大學(xué)的科研環(huán)境比國(guó)內(nèi)要先進(jìn)很多，之前許多只能在文獻(xiàn)里看到的操作，現(xiàn)在也可以親手操作。

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盡管各項(xiàng)條件比國(guó)內(nèi)領(lǐng)先不少，但高文卻陷入沉思。“什么時(shí)候國(guó)內(nèi)能達(dá)到這樣的科研條件？什么時(shí)候中國(guó)的學(xué)術(shù)水平可以跟國(guó)外比肩？”在日本求學(xué)的高文生活得并不輕松，面對(duì)高昂的生活壓力，他不得不一邊學(xué)習(xí)一邊打工。只不過(guò)，高文的業(yè)余工作是幫別人編程而不是刷碗。

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良好的天賦和好學(xué)的性格使高文在班上成績(jī)十分突出，也令他的日本導(dǎo)師念念不忘，甚至在高文學(xué)成回國(guó)后，他的日本導(dǎo)師專程造訪哈工大，提出讓高文回到日本再讀一個(gè)醫(yī)學(xué)博士的想法。如果同時(shí)拿到醫(yī)學(xué)和工學(xué)兩個(gè)博士學(xué)位，對(duì)于當(dāng)時(shí)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是十分罕見(jiàn)。

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后來(lái)，高文再次回到日本，準(zhǔn)備走一條工學(xué)醫(yī)學(xué)跨界的學(xué)術(shù)之路。只不過(guò)，在計(jì)算機(jī)專業(yè)順風(fēng)順?biāo)母呶?#xff0c;面對(duì)活生生的動(dòng)物，卻有暈血的問(wèn)題。高文不得不放棄了學(xué)醫(yī)的想法，轉(zhuǎn)而繼續(xù)攻讀電子工學(xué)博士學(xué)位，這也意外為他打開(kāi)了人工智能研究的一扇門(mén)。

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在讀第二個(gè)博士學(xué)位的后期，高文進(jìn)入日本一家有名的電信公司，從事人工智能研究。1991年，高文在哈工大的博士聯(lián)合副導(dǎo)師李仲榮病重，在病榻前鄭重地把哈工大一個(gè)新的做計(jì)算機(jī)應(yīng)用的博士點(diǎn)托付給高文。

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面對(duì)導(dǎo)師的請(qǐng)托，高文放棄了日本公司優(yōu)厚的待遇，決定回國(guó)接手這一新成立的博士點(diǎn)。原因在于中國(guó)和國(guó)外先進(jìn)水平的差距，讓高文深感痛心。回國(guó)做好一個(gè)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)博士點(diǎn)，也算是為國(guó)家發(fā)展盡一份綿薄之力。

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剛剛成立的博士點(diǎn)一無(wú)所有，高文不得不帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)主動(dòng)籌措科研經(jīng)費(fèi)。無(wú)論是發(fā)展模式還是發(fā)展前景，都令他有一種“摸著石頭過(guò)河”的感覺(jué)。在他看來(lái)，探索與挫折都是理所應(yīng)當(dāng)，因?yàn)樗虚_(kāi)創(chuàng)性的工作需要的都是：動(dòng)腦子、下功夫。

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他不說(shuō)一句渲染成就的話，履歷卻透露光彩：不管是科研，還是教學(xué)，都在高文的“確立目標(biāo)、堅(jiān)持行動(dòng)、自然而然”中一點(diǎn)點(diǎn)爬坡。他也欣慰于能在對(duì)的時(shí)間回來(lái)，參與進(jìn)國(guó)家計(jì)算機(jī)行業(yè)高速發(fā)展與信息化浪潮之中，為建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)培養(yǎng)人才、做好研究。

從無(wú)到有實(shí)現(xiàn)國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)

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高文研究的領(lǐng)域涉及人工智能、模式識(shí)別與多媒體計(jì)算、視頻編碼與分析、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等等。主持了20多個(gè)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，發(fā)表頂級(jí)學(xué)術(shù)論文200篇，上過(guò)他課的本科生不計(jì)其數(shù)，他帶過(guò)的博士也有百余人。

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研究成果的達(dá)成，不僅來(lái)自高文的研究興趣和努力，更來(lái)自國(guó)家發(fā)展的強(qiáng)烈需求，AVS就是一個(gè)典型。

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AVS標(biāo)準(zhǔn)是《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼》系列標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱，是我國(guó)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代信源編碼系列標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)的共性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。通俗來(lái)講，“AVS是希望能夠把視頻編碼得比較小，進(jìn)而降低傳輸、存儲(chǔ)成本。”

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高文近二十多年的工作大都圍繞圖像、視頻處理領(lǐng)域展開(kāi)，AVS只是其中的一部分。2002年6月，數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（AVS）工作組成立，高文擔(dān)任組長(zhǎng)。他的研究方向聚焦在兩個(gè)點(diǎn)：一是對(duì)圖像、視頻的理解，二是圖像壓縮、編碼。

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AVS的產(chǎn)生主要源于國(guó)家的兩個(gè)需求：一是國(guó)家希望有創(chuàng)新的東西，二是解除一些困境。我國(guó)一直強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新，沒(méi)有自己的創(chuàng)新產(chǎn)品，就只能做一些外圍的東西。技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中，專利的東西占據(jù)比較有利的產(chǎn)業(yè)位置。

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AVS起步的時(shí)候，國(guó)際上，MPEG標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)建立了十余年，并得到廣泛應(yīng)用。但高昂的專利收費(fèi)嚴(yán)重阻礙我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)核心技術(shù)、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的渴望越來(lái)越強(qiáng)烈。在這樣的背景下，2002年的“DVD專利案”，也就是第二個(gè)需求中的“困境”，成為了推動(dòng)AVS產(chǎn)生的導(dǎo)火索。

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對(duì)此，高文帶領(lǐng)數(shù)字視頻編解碼技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室風(fēng)雨兼程，在完全沒(méi)有舶來(lái)品，完全自主創(chuàng)新的堅(jiān)持下，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)。在發(fā)展過(guò)程中，AVS也遇到過(guò)一些困難，但高文帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一路堅(jiān)持了下來(lái)。這樣的成果，如果沒(méi)有對(duì)做事的信仰，定然是堅(jiān)持不下來(lái)的。也正是因?yàn)閷?duì)創(chuàng)新的執(zhí)著態(tài)度，AVS才等到了現(xiàn)在這開(kāi)花結(jié)果的時(shí)刻。

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作為中國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)，AVS對(duì)我國(guó)數(shù)字化音頻、視頻相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展無(wú)疑是個(gè)福音。AVS通過(guò)這樣的開(kāi)放共贏機(jī)制，可以吸引、聯(lián)合許多單位共同參與，使得標(biāo)準(zhǔn)最終性能達(dá)到與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?shù)乃?#xff0c;成為國(guó)家必備標(biāo)準(zhǔn)。

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AVS也是我國(guó)從“制造大國(guó)”向“創(chuàng)新性國(guó)家”轉(zhuǎn)變的成功范例。在技術(shù)多元化與經(jīng)濟(jì)全球化的國(guó)際大背景下，AVS標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為國(guó)際上三個(gè)主流標(biāo)準(zhǔn)之一，并獲得了國(guó)內(nèi)外所有主流音視頻解碼芯片廠商的支持。今后新出的數(shù)字電視機(jī)和機(jī)頂盒幾乎都將內(nèi)置AVS解碼功能，AVS以獨(dú)特的方式進(jìn)入市場(chǎng)、進(jìn)入家庭，進(jìn)入我們的生活。

數(shù)字視網(wǎng)膜：應(yīng)對(duì)公共安全的顛覆性技術(shù)

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在智慧城市建設(shè)中，城市大腦是不可缺少的一個(gè)決策支持系統(tǒng)。它的目的，就是把所有的傳感器，不管是頭像、視頻或其他方方面面聲音的，各種各樣的數(shù)據(jù)全都匯總到城市的語(yǔ)音系統(tǒng)，最后由計(jì)算得出一個(gè)結(jié)果，去驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。

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中國(guó)工程院院士高文在CCHI 2018作題為《類腦視覺(jué)計(jì)算》的報(bào)告

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現(xiàn)階段智慧城市建設(shè)的現(xiàn)狀是“有眼、有腦”，但作為“眼睛”的攝像頭功能過(guò)于單一使得“腦強(qiáng)眼弱”，其根源在于傳統(tǒng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)所采用的技術(shù)體系是為存儲(chǔ)而不是分析設(shè)計(jì)的。盡管近期有些智能攝像頭具有車牌或人臉識(shí)別功能，但是這種單純強(qiáng)調(diào)“邊緣計(jì)算”的方案仍然無(wú)法解決“眼腦合一”的問(wèn)題。

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高文認(rèn)為，現(xiàn)在的系統(tǒng)必須進(jìn)行進(jìn)化和演進(jìn)，必須向人學(xué)習(xí)，做人工的視覺(jué)系統(tǒng)。這樣使得現(xiàn)在單一功能的攝像頭盡快把它淘汰掉，換成多功能、多模式的攝像頭，一個(gè)攝像頭可以做編碼，還可以做識(shí)別等等。

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人類視覺(jué)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的進(jìn)化，使得我們的眼睛和大腦高效有機(jī)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)認(rèn)知。其中，眼睛負(fù)責(zé)感知光信號(hào)，完成視覺(jué)神經(jīng)編碼，然后經(jīng)過(guò)視神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將編碼傳導(dǎo)給大腦視覺(jué)野，最終形成認(rèn)知。

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盡管我們對(duì)人類系統(tǒng)的完整模型與工作流程的科學(xué)發(fā)現(xiàn)尚未最終完成，但這并不會(huì)完全影響我們對(duì)其進(jìn)行功能仿真。與人類視覺(jué)系統(tǒng)相比，現(xiàn)有人工視覺(jué)系統(tǒng)則是由攝像頭負(fù)責(zé)采集光學(xué)信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)壓縮傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，包括特征提取與識(shí)別、分析等。人類視覺(jué)系統(tǒng)與人工視覺(jué)系統(tǒng)最大的差別在于效率，包括認(rèn)知效率和系統(tǒng)認(rèn)知單位能耗比。

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為了提高人工視覺(jué)系統(tǒng)的認(rèn)知效率，解決目前阻礙智慧城市系統(tǒng)功能快速演進(jìn)的難題，在對(duì)人類視覺(jué)系統(tǒng)演進(jìn)路徑成因分析的基礎(chǔ)上，高文提出了借鑒人類進(jìn)化了數(shù)十萬(wàn)年的視覺(jué)系統(tǒng)之“人類視網(wǎng)膜同時(shí)具有影像編碼與特征編碼功能”這一特性，研究與設(shè)計(jì)數(shù)字視網(wǎng)膜（digital retina），使之具有統(tǒng)一時(shí)間戳和精確地理位置，能同時(shí)進(jìn)行高效視頻編碼和緊湊特征表達(dá)的聯(lián)合優(yōu)化，并有效支持云端大規(guī)模監(jiān)控視頻分析與快速視覺(jué)搜索等功能。

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具體來(lái)說(shuō)，除了常規(guī)的視頻編碼以外還要做特征編碼、組塊編碼、時(shí)空編碼。數(shù)字視網(wǎng)膜基于現(xiàn)有系統(tǒng)，攝像頭不需要換，只需要更換攝像頭后面的芯片，在芯片上做集成，最后就能達(dá)到這個(gè)功能。

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整個(gè)數(shù)字視網(wǎng)膜實(shí)際上包含了三種核心技術(shù)：基于背景模型的場(chǎng)景視頻編碼、視頻特征的緊湊表達(dá)、視頻編碼與特征編碼的聯(lián)合優(yōu)化。

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與傳統(tǒng)監(jiān)控視頻技術(shù)體系相比，數(shù)字視網(wǎng)膜具有高性能、高效率、可伸縮、隱私保護(hù)、可軟件定義等幾大特點(diǎn)。

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我國(guó)已明確提出“到2020年，基本實(shí)現(xiàn)全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時(shí)可用、全程可控的公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用”，但是如果沒(méi)有重大技術(shù)突破，數(shù)千萬(wàn)攝像頭根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)“全網(wǎng)共享”的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯聚，更不可能實(shí)現(xiàn)“全時(shí)可用”的聯(lián)網(wǎng)分析識(shí)別，“數(shù)據(jù)大”變不成“大數(shù)據(jù)”，巨大潛在價(jià)值無(wú)法發(fā)掘。

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數(shù)字視網(wǎng)膜是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的一種可行的顛覆性技術(shù)發(fā)展方向。因此，高文認(rèn)為應(yīng)加大在數(shù)字視網(wǎng)膜相關(guān)基礎(chǔ)理論、方法與關(guān)鍵技術(shù)的研究，并布局與推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定、芯片與硬件實(shí)現(xiàn)、支撐軟件開(kāi)發(fā)與軟硬件開(kāi)源社區(qū)，最終目標(biāo)是構(gòu)筑服務(wù)于智慧城市的“慧眼”，并與城市大腦一起來(lái)支撐城市的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)和動(dòng)態(tài)管理。

人工智能，未來(lái)已來(lái)

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隨著人工智能越來(lái)越成為民間熱詞，人工智能時(shí)代是否已經(jīng)來(lái)臨也成為一個(gè)頗為流行的問(wèn)題，作為人工智能領(lǐng)域的行業(yè)專家，高文也總會(huì)在不同場(chǎng)合被問(wèn)到這個(gè)話題。

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在高文看來(lái)，“今天產(chǎn)業(yè)界都覺(jué)得人工智能大風(fēng)來(lái)了，趕快前進(jìn)不要掉隊(duì)。但是如果你冷靜下來(lái)想想，人工智能在研究方面還是有很多問(wèn)題沒(méi)有解決。比如，人工智能方法現(xiàn)在主要的不足，是機(jī)器學(xué)習(xí)的理論還很初級(jí)，很多好結(jié)果是靠大數(shù)據(jù)訓(xùn)練出來(lái)的，與人舉一反三的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造性思維相比還相差甚遠(yuǎn)。”

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雖然有很多不確定性，但是高文仍看好人工智能的發(fā)展機(jī)遇。“人工智能總體來(lái)說(shuō)，不管你是否接受，不管你是否看好，這件事就要發(fā)生了。我們現(xiàn)在要做的是，如果這件事發(fā)生了，我們?cè)趺慈?yīng)對(duì)它。”

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而面對(duì)人工智能、面對(duì)高速發(fā)展的科技帶來(lái)的不確定，高文覺(jué)得，一方面要知其所以然，另一方面也要開(kāi)闊眼界，保持開(kāi)放，望向未來(lái)，讓技術(shù)服務(wù)于更宏大的人類福祉。做好眼前事，也更要著眼大目標(biāo)。

本文部分內(nèi)容參考自：

《大氣方能成大器——訪中國(guó)工程院院士高文》，北京大學(xué)官網(wǎng)，2011-12-10

《高文：行向高處》，《人民政協(xié)報(bào)》，2017年12月18日

《高文：智慧城市的最新發(fā)展——數(shù)字視網(wǎng)膜》

∑編輯?|?Gemini

來(lái)源 | 德先生

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的高文院士：从“乡村教师”到人工智能掌舵者的40年科研路的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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