科技加持 為“高速路”制造規格合適的“車”

無論是當年的3G，還是現在的5G，它們都是信息基礎設施，就像“高速公路”。如果這條“高速路”上沒有與之匹配的“車”，即沒有合適的媒介內容，就成了大材小用。而我和團隊所做的基于感知的視頻編碼研究，就是為“高速路”制造出規格合適的“車”。

2006年，在英國帝國理工學院攻讀博士學位的徐邁買到了自己的第一部3G手機。那時，中國還沒有3G網絡，徐邁想搶先在異國體驗一下，卻發現常用的多媒體業務無法在3G網運行，導致使用體驗和2G基本無異，于是他果斷選擇了退貨。

前不久，以北京航空航天大學教授身份獲得第二十四屆中國科協求是杰出青年成果轉化獎的徐邁，在談起這段往事時說：“無論是當年的3G，還是現在的5G，它們都是信息基礎設施，就像‘高速公路’。如果這條‘高速路’上沒有與之匹配的‘車’，即沒有合適的媒介內容，就成了大材小用。而我和團隊所做的基于感知的視頻編碼研究，就是為‘高速路’制造出規格合適的‘車’。”

經過二十余年的深耕，這位在5G多媒體領域取得了諸多研究成果的“造車匠”，近日向科技日報記者介紹了自己的學術經歷和研究成果。

喜歡科研探索帶來的興奮感

1999年，徐邁考入北京航空航天大學，選擇了通信工程專業。“選擇這個專業的理由很簡單，就是因為它非常火。加上我本來就喜歡工科，這個選擇就是順理成章。”他回憶道。

完成本科學業后，徐邁又在清華大學攻讀了碩士學位。碩士畢業時，徐邁面臨人生中一個重要選擇：是去公司工作、還是做科研繼續讀博？和許多畢業生一樣，徐邁無法立刻做出決定，為此他還咨詢了清華大學教授張林。

張林從自身經驗出發告訴徐邁：如果他想從事創造性的工作，繼續讀博就是合適的選擇。

徐邁喜歡科研探索帶來的興奮感，最終決定前往帝國理工學院攻讀博士學位。在倫敦讀博期間，他得到了人工智能和機器視覺領域專家瑪麗亞·彼得魯的指導。畢業之后，徐邁回到清華大學從事博士后科研工作，開始在基于感知的視頻編碼技術領域深耕。

選擇這一方向，源于徐邁一直秉持的原則：搞科研要面向國家重大需求。“解決國家、社會急需解決的問題，自然更容易取得成果，以及更大的社會效益。”他說。

回顧自己的科研生涯，徐邁最想感謝的人，就是給予他學術方向指導的導師們。此外，徐邁還特別感激時代和社會給他的機遇。

讓算法模擬人眼處理信息的方式

時間回到2G時代——2003年。那時，曾有位技術專家大膽預言，未來某一天人們可以用手機觀看網絡視頻。當時，許多人都將其視為異想天開。然而，在近二十年后的今天，觀看短視頻、網上直播已經成為人們日常生活的一部分。

“這就是從2G時代到5G時代最直觀的變化。”徐邁解釋道，“‘道路’拓寬了，路上跑的‘車’也就不一樣了。最初是文字，后來有了可以下載的視頻，然后是流媒體，如今是短視頻和直播……基礎設施的升級為媒介形態的翻新提供了可能性，‘路’和‘車’齊頭并進，這就是通信技術發展的基本脈絡。”

信息通信技術的進步，帶來了更快的網速和更大的帶寬容量，但人們的需求也在與日俱增。在5G時代，人們不僅希望收看超高清視頻，還開始暢想多視角乃至全景式沉浸體驗。此外，隨著社會經濟的發展，接入網絡的用戶也越來越多。在這些需求面前，如果不能控制好“車”的大小、數量，即使是5G這樣寬闊的“路”也會不夠用。

徐邁及其團隊成員的主要工作，就是通過節省碼率、降低復雜度，用智能計算方法控制視頻的大小。讓同等清晰度的視頻“體積”更小，或讓同等“體積”的視頻更清晰。

在過去十年的技術攻關中，徐邁帶領團隊成員建立起視頻計算與通信融合新架構，節省碼率超60%、降低復雜度超50%。他結合案例向記者介紹，一家中等規模的網絡視頻公司，只要節省10%的碼率，就可以節約上千萬元的帶寬租用成本，此外更加流暢、清晰的視頻體驗也會為該公司贏得更多用戶。

此外，基于感官的視頻編碼，即通過算法模仿人類感知系統節約視頻碼率，也是徐邁團

隊的研究方向之一。“目前研究思路有兩個，一是讓算法模擬人類的視覺處理系統，通過預測人的關注點，模糊關注點以外的信息，從而減少視頻信息負載；二是讓算法模擬人類的先驗知識，即通過結構信息構建完整圖像的能力。”徐邁介紹道。

“有研究表明，人類視網膜上神經節細胞的視覺傳輸帶寬約為8兆。人眼用這么少的帶寬，就可以傳輸如此豐富的信息，這和人類視覺處理系統的機理是分不開的。我們的目標就是讓算法向人類學習，模擬人眼的信息處理方式，從而大大降低視頻的信息負載。”徐邁總結道。

重視對學生的培養和幫助

作為一名大學老師，徐邁不僅要搞科研還要帶學生。徐邁在學生時代曾得到過眾多老師的幫助，而今自己成為一名教師，他十分重視對學生的培養和幫助。

“學生申請到了好學校，比我當初自己申請成功還開心。”徐邁感慨道。

回憶起自己曾指導過的多位碩士研究生，徐邁說，他們都具有很強的科研能力，其中有人前往牛津大學、帝國理工學院、蘇黎世聯邦理工學院等國際名校繼續深造，也有人在中國科學院等國內科研機構或頭部互聯網公司工作，而且已有多位學生成為科研院所或商業公司的骨干人才。

徐邁回憶道，自己曾推薦一位學生出國讀博，后來他收到了來自這位學生的博士生導師的感謝信，信中肯定了該學生的科研和學習能力，這件事讓徐邁充滿了成就感。

“我一個人的力量有限，只能帶領一支團隊做事。但如果我能培養出一批人，讓他們都帶領自己的團隊去服務國家戰略需求、社會經濟建設，就等于把我工作的意義擴大了十倍、百倍。”徐邁說。

目前，在多媒體領域，我國的技術開發、標準制定處于世界領先水平，但是在基礎理論方面和發達國家還有一定差距。徐邁認為，這一短板可能會造成我國在技術迭代中處于被動位置。“在將來的科研工作中，人才培養、基礎研究都是重中之重。要想讓‘信息高速公路’保持暢通、先進，需要一代代科研人員的薪火相承與不斷奮斗。”他說。（記者 孫明源）