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【走进课堂】互动与创新,将技术理论应用于社会生活——信息工程学院张健教授特色课程《计算机视觉》
日期:2022-12-29 09:33:52 宣传与公共关系办公室 点击:

【编者按】

立足当下,北京大学深圳研究生院紧贴“问题导向,南北联动,AI牵引,创新融合”的未来发展理念,扎根大湾区,深耕人才培养;展望未来,深研院致力于建设北大新工科的“南方基地”,打造人才培养-学术研究-区域产业耦合的北大深圳校地协同创新共赢体。课堂,作为培养人才的平台媒介,在传道授业解惑中构建起从知识到人才、从传承到创新、从现在到未来的桥梁。

课堂发生在教室中的引经据典、纵观古今,发生在实验室里的言传身授、钻坚研微,发生在咖啡袅袅余香里的娓娓闲谈,发生在透向社会的困知勉行。深研院七个学院的课堂发生在不同的地点,发生自不同的学科,让我们跟随南燕新闻社记者的脚步,走进不同的南燕课堂,聆听每个课堂独特的故事。

张健老师采访照片

今年是开设《计算机视觉》课程的第四年,张健老师介绍,这门课程是一门面向全校的选修课程,目前大约百分之八十以上的信工学院学生会选修这门课程,“可以算是选修课里面的必修课”。20级计算机应用技术专业的牟冲同学提到:“张健老师的《计算机视觉》课程在我们专业一直都呼声很高,获得广大师生的一致好评。”今年《计算机视觉》第一次作为大学城跨校选修课程开放选课,会有其他学校的同学前来听课,同时,张健老师也非常欢迎其他专业的同学选修这门课程。

《计算机视觉》从字面来看,是希望让计算机来实现人的视觉功能,对客观世界进行感知识别和理解。目前《计算机视觉》是计算机科学领域较为活跃的方向之一,同时能够与人工智能相结合,比如智慧城市、智慧医疗或者无人驾驶等,有很多可供研究的内容。谈及开设课程的初衷,张健老师说道,随着人工智能和视觉的发展,开设这门课非常必要,考虑到信工学院的学生之前可能来自于不同专业,因此课程初期是设置得较为基础,希望能够让学生们熟悉前沿的知识,理论联系实际,初步具备做计算机视觉研究的能力。

防疫系统开发中的计算机视觉应用

课程设置特点

今年,张健老师带领课题组学生开发了南燕防疫助手。作为信息工程学院教工党支部的副书记,张健老师在与学工老师进行交流时在了解到人工核查健康码与核酸记录的繁琐,于是想到可以利用计算机视觉技术帮助判断相关防疫材料,并进行一些自动化信息处理,节省人工审查时间。张健老师谈到,防疫系统中的信息识别问题本质上在于图像的处理,许多在《计算机视觉》课上学到的内容都能够运用其中。参与南燕防疫系统开发的20级计算机应用技术专业张振宇同学说道,“这个系统的核心技术是OCR(光学字符识别)。课堂上学习到的理论仅仅只是识别出图片上的文字是什么,没有考虑到真实场景中对识别结果处理的复杂情况。例如很多同学并没有按照要求的顺序上传图片,有些同学上传的图片不完整或者错误,不同手机系统自带的截屏软件的色深不同,有的同学修改了手机系统的默认字体,为了能够尽可能降低人工复核的工作量,需要考虑到各种边际条件,编写对应的异常处理代码,对于OCR算法的识别结果进行进一步处理。在这个项目的进行过程过,我们深刻地体会到了‘有多少人工就有多少智能’。高性能人工智能算法的运用为后续处理提供了基础,但是整个系统的最终效果是否好用,还是得投入很多的精力进行思考和实践。”

从零开始,慢慢探索

张健老师认为《计算机视觉》课程的难度不是特别大,在设计这门课程时,他考虑到很多学生来自其他专业,因此做出了教学内容的调整,只要有一定的编程语言基础都可以选修这门课。张健老师谈到,课程所涉及的技术知识,比如深度神经网络和人工智能,他都是从零讲起,给予学生时间理解消化。“虽然课程内容看似比较浅显,但实际上如果学生能力比较强,可以进一步深入探索,或者可以提出自己的想法。”同时,课程作业的要求也是因人而异,学生可以根据各自能力来完成,如果愿意可以给自己设置更高的标准,比如做关于口罩人脸的识别率,课程要求可能是达到百分之八十准确率,但自己可以继续进一步摸索,争取提高至百分之九十以上。张健老师在这门课程中并没有设置一个绝对化的标准,而是给予学生动态调整的空间,也给予学生很多自行探索感兴趣的方向与内容的机会。张健老师期待同学们能够通过课程学习与实践,形成自己的项目,未来创造更多的实用价值与意义。

张健老师带领学生一起参加学术会议

交流互动,教学相长

上课时,张健老师会安排分组讨论与项目合作报告,以促进同学之间的交流与合作。20级计算机应用技术专业的谢静芬同学说道,“每次作业都很有收获。期末需要做一个project,确定一个感兴趣的研究方向,并自行调研相关文章进行精读和泛读,整理出文章列表,而后提出自己的想法并进行实验,最后在课堂上汇报自己对于该研究方向的进展综述和实验结果。每位同学的汇报,张老师都会认真聆听,积极提问,并给出很专业的建议。”张健老师提到,在研究生阶段,互相合作能够促进一个项目更好地完善,因此每位同学都可以对彼此的项目进行打分,以此换位思考,启发自己的汇报应当如何改进。“站在评委的角度能够产生新的思路,这就像是写论文与审论文,不同的角度感受是不一样的。”张健老师解释道。

张健老师跟学生一起讨论

张健老师会在课堂为学生尽可能多地创造条件互相学习,鼓励同学们互相讨论,彼此去了解各自的研究兴趣,提供一个建立未来合作的平台与机会。为了促进交流与合作,张健老师会设置加分制度以激励同学们积极发言,上限十分,到了学期末,绝大部分同学都能加满。20级计算机应用技术专业的牟冲同学印象最深刻的是张健老师的幸运大转盘,“这是一个游戏模式的问答方式,幸运大转盘转到谁,谁就需要回答一个问题,整个过程充满了趣味性。”张健老师认为,与本科学习不同,交流互动的过程在研究生阶段是尤为重要的,学生可以通过互动参与,查缺补漏,拥有更好的课程体验感,因此调动学生的积极性是教学的主要目的之一,加分并不是最终目的。

张健老师也谈到,有一些学生总是在课堂上踊跃提问,提出的问题可能目前来说是没有“正确答案”的,但在学生相互讨论、思考的过程中,自己也可以发现很多新问题、新想法,可以促进一个双向的思考,教学相长。同时,张健老师也积极鼓励学生指出讲课过程中的错误,他所期望创造的是一个良好、轻松的课堂氛围。正是因为课堂的强互动性,张健老师对教过的学生大多都很熟悉,在课程结束后,也有一些学生会跟他继续开展合作,有很好的成果产出。

在创新与应用之间寻找平衡

令张健老师感到开心的是,不少学生在课程中非常认真地做他们的课程项目,成果超出了自己的预期,展现了较强的技术与实践能力,获得了很好的反馈。21级计算机应用技术专业的陈斌同学在回顾课程收获时说,“一方面,我从课程中认识了计算机视觉领域的若干基础任务和应用场景,并对它们的基础知识、国内外研究现状有了基本的了解;另一方面,我从课程中收获了基本的科研方法,即追求学会深入浅出地归纳总结、提出科研问题、寻找解决方案,并积极了解感兴趣的方向研究内容与国内外产业界的联系以及实际落地情况。”

论文汇报学术交流

谈及培养理念,张健老师期待学生们要有独立思考,并提高自己的检索文献的能力。在科研以外,张健老师认为每个同学可能对于未来的规划不同,对学生的引导与培养应当因人而异,如果学生希望进一步地去做好研究,应当在鼓励的同时不断培养其能力。张健老师每周会和学生在组会中交流,或是一对一地进行讨论,研究相同方向的学生可以相互学习与借鉴。此外,张健老师也希望学生能够关心社会中存在的问题,以及运用相关计算机技术能够解决哪些问题。“应当从解决小的问题开始,学会找到并关注一些问题。”张健老师认为,在深圳这样一个发展快速的城市中,能够找出问题、痛点是尤为关键的,往往稍稍领先一步产生一个想法,其实就已经成功了一半,之后可以再把遇到的技术问题逐一去解决。同时,张健老师强调,在好的技术与研究水平之外,也需要让自己的技术有可以落地的场景,即使是一个虚构的场景,也需要体现这个技术的应用价值,慢慢地可以再将技术继续扩展,通过启发与创新,将其运用在社会生活中。张健老师期望学生能在创新与应用之间寻找到一个平衡,两者相结合,以此能不断地获得一个回馈。张健老师说道,“这方面需要我们去不断地给学生进行扭转和灌输,以免他可能会陷入或者走到另一个极端。”

张健老师也很关注学生的心理健康,经常组织团建活动,也鼓励学生在课题组与学院中互相交流、熟悉了解。他强调,研究生阶段与本科不太一样,很多可以问的事情,不要自己去“死抠”,效率会相对较低,可能呈现的结果会与老师的预期不符,“特别是我们做程序设计的时候,经验和技巧可能可以节省半个月的功夫,对学生而言,他们需要知道可以先去向别人去请教,再去找问题的难点和痛点,把它攻克,如果闷头自己做,就没有利用好整个团队的合作和资源。”张健老师这样说道。

学以致用,探索未来

计算机视觉领域的技术发展很快,张健老师希望把很多新兴技术都嵌入到学习当中,因此每年都不断对课程大纲进行动态调整,并更新教学课件。张健老师说道,“这种技术很新,如果想学得更深,慢慢还要回馈到基础知识当中,两者是互相交互的,只学基础可能也无法了解到最新的应用”,因此课程要贴合最新的技术、了解前沿进展。此外,他也规划未来和一些国内平台合作,获取一些较好的计算资源,比如在学习深度神经网络时,可以连上网上云服务器,以帮助学生更好地进行实验训练或者测试。张健老师还计划将这门课程相对应地完善后录制视频、制作成网课,正如他所言,“这是一件很有意义的事情”。

课题组合影

张健老师认为,教授课程也是和学生共同成长的过程,更多的是一种缘分,无论是交流讨论还是科研工作,他更多的是作为指引者,鼓励学生提升自我,引导发掘他们自己内在的潜质。课题组乃至整个学院、学校,就像是一个大家庭,他期待同学们可以充分利用这些资源,自由、茁壮地成长,尽可能地探索自己的未来方向,将自己所学到的知识学以致用,回馈于社会。20级计算机应用技术专业的高乾坤同学提到,在进入深研院之前他已经工作好几年,“但我一直希望能有机会从事科研方面的工作,因此我选择了考研。抱着对科研的兴趣和热情,我进入了深研院,且非常幸运地加入张老师的课题组,在张老师的指导和组内师兄师姐的帮助下,从一个科研小白一路成长,积累了基础的科研经验,并产出了一些科研成果。虽然科研之路非常艰辛,但我对科研的热情不减,我希望明年毕业后,能继续读博深造,产出更多有意义的科研成果。”

走进课堂项目组荣誉出品

记者:王琳、叶子昕、张子政

图片:受访者提供

文字:南燕新闻社叶子昕

指导老师:王琳

专题报道
2022
12月
29
2022-12-29
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