ACM SIGGRAPH удостоил постдокторского исследователя MIT CSAIL Ли Цзы-Мао наградой за докторскую диссертацию 2020 года за его докторскую диссертацию Дифференцируемые визуальные вычисления. Учрежденная в 2016 году премия за докторскую диссертацию вручается ежегодно и присуждается молодым исследователям, внесшим заметный вклад во время учебы в докторантуре. В ACM SIGGRAPH говорится, что диссертация Ли обеспечивает основу для зарождающейся области исследований дифференцируемой компьютерной графики, и приветствует его как пионера новой области физически обоснованного дифференцируемого рендеринга.

В своей 148-страничной диссертации Ли рассматривает проблемы, связанные с получением и применением производных для сложных графических алгоритмов, и исследует использование производных в контексте визуальных вычислений. Он представляет три инструмента, связанных с вычислениями и применением производных для компьютерной графики, обработки изображений и приложений глубокого обучения: дифференцируемая обработка изображений, дифференцируемая трассировка лучей по методу Монте-Карло и рендеринг методом Монте-Карло по Гессиану-Гамильтону.

Эффективное автоматическое дифференцирование для обработки изображений и глубокого обучения

Предыдущие исследовательские усилия были направлены на составление программ с ограниченным числом крупнозернистых операторов или производных производных вручную. Диссертация Ли расширяет язык обработки изображений Halide с автоматическим дифференцированием в обратном режиме, который может автоматически оптимизировать вычисления градиента и обещает автоматическое создание градиентов произвольных программ Halide с высокой производительностью и небольшими усилиями со стороны программистов.

Дифференцируемая трассировка лучей Монте-Карло с помощью выборки краев

Для выполнения 3D-рендеринга требуются градиенты, связанные с такими переменными, как параметры камеры, источники света, геометрия и внешний вид. Однако вычисление градиента является сложной задачей, поскольку интеграл рендеринга включает условия видимости, которые не являются дифференцируемыми. В диссертации Ли предлагается первый дифференцируемый трассировщик лучей общего назначения, который решает полное уравнение рендеринга, правильно учитывая геометрические разрывы.

Гессенско-гамильтоновский рендеринг Монте-Карло

Эта диссертация также демонстрирует, что производные пропускной способности светового пути — особенно второго порядка — могут быть полезны для управления выборкой при прямом рендеринге. Он расширяет алгоритм Metropolis Light Transport, адаптируясь к локальной форме подынтегральной функции, используя разложение Тейлора второго порядка, тем самым повышая эффективность выборки.

Ли — научный сотрудник Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL), защитивший докторскую диссертацию в группе компьютерной графики в MIT CSAIL и шестимесячный постдокторант в Калифорнийском университете в Беркли. В 2011 и 2013 годах получил степени бакалавра и магистра в области компьютерных наук и информационной инженерии в Национальном университете Тайваня.

SIGGRAPH был основан в 1969 году и превратился в ведущее мировое сообщество исследователей, художников, разработчиков, режиссеров, ученых и бизнесменов, заинтересованных в компьютерной графике и интерактивных технологиях. Он является частью Ассоциации вычислительной техники (ACM), первого и крупнейшего в мире вычислительного общества.

Статья Differentiable Visual Computing находится на веб-сайте MIT CSAIL.

Автор: Юйцин Ли | Редактор: Майкл Саразен и Фанью Цай

Мы знаем, что вы не хотите пропустить ни одной новости.Подпишитесь на нашу популярную Synced Global AI Weekly , чтобы получать еженедельные обновления AI.

Хотите внести свой вклад в Синхронизированный обзор? Новая колонка SyncedПоделитесь моими исследованиямиприглашает ученых поделиться своими достижениями в исследованиях с энтузиастами искусственного интеллекта со всего мира.

Нужен всесторонний обзор прошлого, настоящего и будущего современных исследований в области ИИ? Отчет о тенденциях развития технологий искусственного интеллектавышел в свет!

Отчет об адаптивности искусственного интеллекта публичной компании из списка Fortune Global 500 за 2018 годвышел в свет!
Приобретите отчет в формате Kindle на Amazon.
Подать заявку на участие в партнерской программе Insight, чтобы получить бесплатный полный отчет в формате PDF.