深圳国际交流书院杨景程：学得好历史做得出科研

深圳国际交流书院杨景程，A1学生。2022丘成桐中学科学奖计算机铜奖获得者“杨同学他不太善言辞，但是一个非常聪明，自我驱动力非常强的孩子。喜欢挑战，挑战老师，挑战困难，挑战未知。他这次能获奖也是意料之中，他的论文的水平可以说已经超出了绝大部分大学毕业生的毕业论文的水平，这个太厉害了。”计算机科学老师Shawn Wu

为方便阅读，本文以第一人称讲述

01 谈计算机从游戏到人工智能

我喜欢游戏和画画，很多事情都喜欢自己动手去参与，通过做一些手工或者画一些东西去表达想法，因此大概在我五年级开始自学计算机编程后，我做了第一个文字性的故事小游戏。因为身边有很多同学玩游戏，我就开始尝试去改装那些游戏，以及从日常生活中取材开发制作更多的趣味游戏。

七年级的时候，因为参加了一个天文物理的夏校而做了一个关于太空的游戏。后来我又做了一个恐怖小游戏，我取名叫Path To Metro，灵感来源于回家路上一条阴森的小径。

我喜欢历史，也很喜欢游戏，我会通过游戏去学习历史。我之前接触过一个二战的战略游戏，我玩的同时会播放一些相关的纪录片，让自己有一种身临其境的感觉。

我也在学校与其他同学一起开发一款大型历史游戏，这与我之前的那些小游戏差别会比较大，这类游戏的技术要求要高很多，整个的体量、计算量、代码复杂度都大大提高了。另外这又是以中国古代历史为背景的，所以需要很强的历史背景知识。

这是一个相辅相成的过程，我因为游戏学到了很多的知识，又为了做好游戏去学习更多的知识。

除了做游戏，我还制作了一款叫做SCIE Today的App，你可以直接通过手机App查看课表、成绩、活动等信息。我还建立了校内的开发者社团，已有50多个成员。我们会帮助低年级的同学在CS这门课中取得好成绩，也会教一些简单的编程。对于更厉害的成员，我们会一起探讨和研究一些项目和话题。我们现在在研发一款使用AI整理和搜索PastPaper的智能引擎。

此次参加丘成桐竞赛我也是想给自己一些挑战，跳出我的舒适圈。我会写各式各样的程序，游戏，软件，网站；也会捣鼓机器人和电路 ，但我一直没有考虑的就是AI。在我的刻板印象中，很多同龄人倒弄AI也就是去改一些参数，替换一些训练环境，而我想自己去创造什么，但我又觉得我缺乏这个学术能力。最后，我还是鼓起勇气，选择了AI方面的课题。在过程中我发现，AI并没有我想象的那么复杂，也让我再次感受到了初学编程时体验到的乐趣。

虽然我的参赛项目与之前的方向好像没有关系，但我的研究中很多的想法都是源自于我在游戏开发中的一些经验和技术。你会发现计算机的很多东西其实都是通用的。在经历过丘成桐后，我也对AI有了个比较好的理解了，它也融入了我的舒适圈。我现在做的引擎也是在试图使用AI相关的技术，而我这次则选择跳出计算机视觉的舒适圈，挑战自然语言处理。

未来不管是学术还是就业，我也更希望往AI这个方向走。

02 谈项目打破恐惧，突出重围

此次参赛的论文标题为：Efficient Amodal Segmentation and 3D Detection using Rich 3D Features and Synthetic Augmentation ，该项目试图使用AI对物体进行3D空间的识别，并还原被遮挡的部分。

一开始，我的研究仅限于使用深度数据还原被遮挡的部分，进入决赛后，在与我的指导老师Shawn Wu的多次讨论后，我决定把研究进一步深入到三维。从估测被遮挡的二维投影，到估测其三维形状。前一部分主要是利用单视角的照片，分析其RGB像素，转变为空间向量，再基于斜率变化进行分割，得到可靠的深度数据，最后用机器学习估测其原本形状。后一部分加入了激光雷达生产的点图数据，也改进了算法，最终能够生成三维的边界框。而我在这里结合游戏开发经验的一点就是，我试图使用虚拟生成的数据对AI进行训练，这能在有限的信息情况下，大大降低AI训练的成本和不确定性。

单纯的看这个功能好像没有什么直接的用途，但是他对于AI视觉方面是很重要的，并且应用前景非常的广泛。现在的AI能很准确的识别图中的物体，但他是否能真正的理解了这个物体？很多时候，AI只是对于图中的颜色做出了反应，而不是真正理解这个物体。就比方绕过一个障碍物，其实就是基于我们潜意识对障碍物后面做出的猜测。我们每个人其实每天都在无数次的执行这个计算。当然，更直接的应用场景也有，例如救援机器人，智能泊车，盲人导航等诸多领域。

选择做这个项目的时候我其实有非常多的压力。一方面我开始得晚，时间方面很受限制；另一方面，也会被失败的恐惧围绕。这本身就是一个科研，没有成功也许才是常态。不像做题对了就是对了，错了就是错了。你绞尽脑汁想到的解决方案，未必比现有的好。

所以我一直被这样一个问题所困扰。为了打破这种状态，我就开始不停地头脑风暴，完全让自己沉浸在里面。决赛前的两三个礼拜，我可能每天有十几个小时都在想这个事情。交论文前有2-3天基本上是没有睡觉的。但我发现越到后期我的产出效率也越高，好几个比较重大的突破都是在最后一两天，论文截止前的十分钟我还在获取数据。等结果出来后，我自己也很惊讶，我的AI的精准度，竟然比我参考的那5个研究都要好。

这个过程虽然难熬，但也真的很快乐。我非常的感激在这个过程里我获得的一切帮助。倾尽心力为我修改PPT，提意见的吴老师；听我吐槽，容忍我发泄情绪的同学朋友；以及不问结果，全力支持我的家人。他们都是陪伴我克服重重困难最温暖的存在。

03 谈竞赛接受质疑，不断向好

我比较少参加竞赛，也就是AMC、USACO这种普普通通的。我现在在冲刺USACO铂金。我觉得丘成桐竞赛跟其他竞赛是不一样的。我们可以把竞赛粗略的分为有标准答案和没有标准答案。那丘成桐竞赛就是后者，他没有标准答案，是一个允许你展现自己的长处和特性的自由平台。它不会要求你论文要写多少字，应该注重理论还是实践，最终成果应该达到什么样的要求。

从某种方面来说，他（丘奖）已经把我们当成了一群成年人，而我们迟早也要离开学校这种象牙塔，步入社会。在你步入社会工作以后，很多事情是没有正确答案给你参考的，我们学习知识也不是为了去算一个正确答案，这才是真实的世界，算是提前预演了一把步入社会以后是怎么样做事情的，这大概也是这种活动带给我的意义。

其次丘成桐在国内也是一个很大的赛事，你有机会接触到很多有名的教授，跟他们交流。这就给了你一个非常好的平台和资源去学习，去展示任何你想展示的东西，这也是为什么参赛的人个式个样，各个方面的都有。

让我印象最深刻的是在半决赛的答辩环节，教授对我这个研究中的某一个环节是否真的有很显著的帮助进行了质疑。该环节当时也确实缺乏一些实验去证明。这也是我唯一担心的一个疑点。但教授的质疑，让我能够更加的直面问题，这也是个好事，说明我还可以变好，也有了更加明确的提升方向。在总决赛时，这个环节（虚拟数据）反而成为了我的数据中非常亮眼的一部分。

对于铜奖的结果，我也是很满意的。我当时的目标就是能入围半决赛，这样一个期望导致我得知铜奖后的喜悦还不如半决赛入围。但是不管拿什么奖，都是对你能力的认可。你不用去跟别人比，参赛的每一个研究都有自己的特色。就像我的这个科研，一方面他对该领域的研究做出了贡献；但另一方面，这个过程中我收获了很多的宝贵经验，让我能把人工智能纳入我的舒适圈。

04 谈建议合理规划，坦诚自信

早点开始。我开始得比较晚，所以时间很紧。早点开始你会有更多的时间去推进和调整方向。客观看待竞赛。竞赛他更多是一个证明你能力的东西，但他不完全代表你的能力。不要为了竞赛而竞赛，这样你会失去很多乐趣，错过学习更多知识的机会。

自我驱动力是很重要。我们可以有各种各样的辅助，不管是校内的也好，校外的也好，但不管怎么样的辅助，其实都是一串的0，没有自己的努力都是不算数的。兵来将挡，水来土掩，不管遇到什么问题，自己都要想办法去解决。自信。科研就是没有标准答案的，所以你也很容易被失败的恐惧围绕而放弃。所以你也需要一些自信，就是我一定能搞出来。整个过程中你有千万个理由放弃，但是你一定要给自己一个足够强的理由坚持下来。

接受质疑。这背后一方面是一个实事求是的态度，另一方面也是一种自信的表现。科研本身就是不断被质疑，不断变好的过程。

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