Gary Bradski 永不满足的好奇心、冒险精神和独到的商业嗅觉,让他成为计算机视觉与自动驾驶领域的奠基性人物。
Gary 曾加入 Stanley 团队,帮助他们赢得 2005 年美国 DARPA 无人车挑战赛。那辆获奖车辆至今仍陈列在史密森尼国家博物馆。比赛中用到的技术,为后来 Google 的自动驾驶计划打下了重要基础。
计算机视觉领域当年的混乱状况,促使他去打造一个统一而简化的视觉库,这就是 OpenCV 的由来——它如今已是该领域全球使用最广、最知名的开源组织。
除此之外,他还有敏锐的投资眼光,参与过众多科技创业与投资。他投资的 Lambda Labs 是一家定位于 Google、亚马逊这类巨头之间的云服务公司,如今估值数十亿美元并已实现盈利。
面对 AI 的“灾难性遗忘”与高昂训练成本,他提出了“世界模型”以及模仿生物持续学习机制等解题思路。
在 GOSIM CHINA 2024 上,Gary 带来了一场关于“OpenCV 与空间智能”的精彩演讲。会后,GOSIM 的特别访谈栏目 Open AGI Forum 独家邀请 Gary Bradski 与 CSDN 资深技术编辑王启隆(Eric Wang)展开深度对谈,他在创业、计算机视觉、自动驾驶与 AI 等话题上分享了深刻的见解。
对话亮点:
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睡眠可能在生物学习中扮演着“过滤外部噪声”的角色,帮助知识的整理与结构化。
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在梦里,你身处一个世界之中。醒来时,梦并没有结束,而是接上了外部的数据源。世界模型正是通过处理和匹配外部感知而形成的。
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人类还会对世界中的因果关系建模。换句话说,在“是什么(WHAT)“和”在哪里(WHERE)“之外,还存在一个理解物理规律的”为什么(WHY)“系统。我把 AI 模型与 3D 系统结合起来,让摄像头拍到的图像不仅能识别”是什么“,还能确定“在哪里”。
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目前最成功的 AI 模型大多依赖对大语言模型的微调。若要转向一种受生物学习启发的 AI 系统,SLAM(同步定位与建图)可能是一条路径——让机器人在探索环境的同时建图,适应变化,并在遇到移动物体时持续学习。
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从安全的角度看,我们需要一个统一的数据库,记录自动驾驶车辆遇到的所有异常事件。每次部署软件更新时,车厂都必须在仿真环境中测试所有已知和新记录的场景,只有在跑完一百万英里无事故之后,新软件才能部署到真实环境中。
1. 创造 OpenCV:风险与机遇
Eric Wang: 您此前提到,创造 OpenCV 的动机是减少重复劳动、提升计算机视觉领域的整体效率。刚开始做 OpenCV 时遇到过阻力吗?如果有,是怎么克服的?
Gary Bradski: 是的,我遇到了很大的阻力。当时英特尔的目标是“让人们不再需要买新电脑”——现有的计算资源已经足够处理文字和表格,那还有谁需要新机器呢?但我相信,AI 和视觉处理对算力有着无止境的需求。那时的计算机视觉领域非常混乱,每个人都有自己的一套代码,科研成果无法复现,你甚至没办法验证别人研究的真实性。我觉得这个领域需要一个稳定的地基。在开发过程中我遭遇了大量阻力,好几次差点被英特尔开除。在没有高层批准的情况下,我直接带着别人做相关研究。这是一次巨大的冒险,但也带来了实质性的进展。当然,我不建议别人也这么干——大多数人不愿意、也没有条件承担这样的风险。在 DARPA 的自动驾驶比赛中,他们指责我干扰了其他团队——有人想加入我的项目,导致他们完不成自己的任务。我的老板非常生气,于是我离开了公司,专心做自动驾驶项目。有些人因为害怕被开除而退出,但留下来的人,参与了一件改变世界的事。
Eric Wang: 您提到想办一种新型的机器人比赛,聚焦种庄稼、修路这类真实世界的任务。这样的比赛应该包含哪些要素?您希望通过它达成什么具体目标?
Gary Bradski: 办比赛很大程度上取决于资金。请评委、组织相关活动都要花钱,所以我们希望能找到赞助方来支持这些比赛。至于比赛本身,我想办一些更贴近现实、更有意义的赛事。如果比赛只是让机器人跑来跑去捡茶杯,那有什么意义?或者分析网络图片——这类比赛已经很多了,再办一个又能带来什么真正的影响?
到目前为止,我的设想还没有完全实现。我设想的比赛是:机器人自动种植作物,或者记录农业数据,用来测试不同植物品种如何适应气候条件。眼下这些工作大多由相关专业的学生手工完成,成本非常高。我们能不能设立一个监测作物的挑战赛?这有助于植物更好地适应气候变化,甚至可能拯救数十亿人的生命。那才是真正有影响力、有意义的比赛。
另一方面,我们需要提供一个像 OpenCV 这样的平台,让大家在上面搭建。它不仅能帮助分析结果,有了共同的平台,竞赛也能被推到更高的层次,而不是让所有人毫无意义地重复基础工作。
Eric Wang: 您说过 OpenCV 需要稳定的资金,尤其是来自政府的支持。目前 OpenCV 的主要资金来源是什么?有没有计划引入新的筹资模式,比如企业赞助或社区捐赠?
Gary Bradski: 筹资一直很有挑战。我认为中国在这方面做得更好,对开源项目的支持更多。在美国更讲究“自由竞争”——没人关心你能不能活下去。失败了算你倒霉,成功了很好。为了社会更大的福祉,我希望能有更多支持。我们目前主要的赞助方是 Google 这样的公司。相比之下,Facebook 会发布开源项目,但不为它们拨款。我们也在争取政府资金,比如写申请拿资助,但眼下还得靠筹款。我们还计划推出一个空间智能平台并对其收费——不是完全免费开源,但价格低廉、人人可用。如果我们每月只收 1 美元,这不会妨碍开发,对吧?它带不来巨额收入,但足以养活一支稳定的开发团队。
我们每年都要筹钱来发开发者的薪水。目前我们有几位核心开发者和许多贡献者。但如果关键位置上没有拿薪水的开发者来把关哪些东西该加、哪些该删,这个库就无法有意义地演进。总之,我希望能得到更好的支持。
Eric Wang: OpenCV 在向大量用户普及计算机视觉方面发挥了重要作用。您怎么看它对计算机视觉和机器人领域的影响?您希望看到哪些改进或新功能,来进一步增强它的教育价值?
Gary Bradski: OpenCV 的一大收入来源是“OpenCV 大学”,它提供的课程不止于 OpenCV,还涵盖 PyTorch、AI、生成式网络以及计算机视觉的方方面面。这些课程每年至少带来 10 万美元的收入。当然,课程开发本身也需要大量投入。
在教育方面,我想为 OpenCV 设计一个语言模型,让用户可以直接与它交互,获取关于整个 OpenCV 代码库的信息。用户可以问“这个问题怎么解决?“或者”能推荐一个合适的算子吗?“我希望能把这件事变成现实。
我们即将发布 OpenCV 5.0,会把所有代码升级到 C++ 标准,具体来说是 C++17。这将进一步优化代码、提升一致性。简单说,我们现在更关注嵌入式设备。学生们可以用基础元件搭建项目,不必依赖庞大的云服务,我觉得这非常令人兴奋。
Eric Wang: OpenCV 与计算机视觉领域的其他工具和库之间,是互补还是竞争?
Gary Bradski: 在传统计算机视觉领域,我觉得已经没剩下多少竞争者了,许多竞争者没能坚持下来。不过 PyTorch、TensorFlow 等库正在向语言、视觉等市场扩张。我们专注于 DNN(深度神经网络)模块,致力于简化和优化推理流程。在演讲中我会演示一些例子:只用几行 Python 代码就能完成人脸检测或其他 AI 功能。我们也在尝试打造其他成功的 AI 工具,比如空间 AI 工具箱。我希望它能成为一个极其简单的、面向 3D 环境 AI 的框架。
Eric Wang: 在开发 OpenCV 和研究计算机视觉的过程中,人类或动物的视觉学习有哪些地方让您感到惊讶?
Gary Bradski: 一旦你深入研究视觉系统,就会发现果蝇这样的小生物在视觉处理上有多惊人。另一个让人意外的发现是,动物之间的视觉系统差异极大。比如我们给猫看一段视频,它的视觉系统处理信息要快得多,所以那段视频在它眼里可能是一连串静止的画面,而不是流畅的动作。
Eric Wang: 就像狗是色盲一样。
Gary Bradski: 是的,动物视觉的差异非常大。人类有丰富的色觉,鸟类的色彩感知更加丰富,而大多数动物的色觉都很差。有些虾类,比如螳螂虾,色觉远超人类和鸟类。不同动物的视觉系统都适应了各自的环境。比如猫的视觉适合弱光条件,所以它们对鲜艳的颜色不太敏感,却对快速移动的物体高度敏感。这也是为什么给猫看视频,它可能只看到一帧帧静止的画面,而不是运动的图像。
Eric Wang: 把空间智能的研究转化为可行的产品,关键步骤有哪些?您如何弥合学术研究与实际应用之间的鸿沟?
Gary Bradski: 这涉及把学术洞察转化为商业应用。我在商业上取得过一些成功,我的一般做法是:加快产品落地、提升用户参与度、把产品保持得足够简单。OpenCV 出现时已经有其他图像库了,但它们用的是复杂的 C++ 结构。我想要的是完成特定任务的简单函数,这让工具好用得多。
Python 之所以在 AI 领域占据主导,不是因为它最好,而是因为它容易学。在商业上,判断力至关重要。我最成功的一笔投资是 Lambda Labs,一家与 Google 和亚马逊竞争的云服务公司。他们做的是中端市场,已经盈利,估值数十亿美元。他们的创始人专注于执行,而不是理论或模型,核心是把硬件成本压低。在我看来,务实是关键。下一步就是快速推出一个基础版本,观察市场反馈。
2. 破解 AI“灾难性遗忘”的钥匙:世界模型
Eric Wang: 盲人可以通过非视觉的方式识别形状,把触觉转化为对长度和形态的直觉理解。这个过程看起来快速而自动——有点像丹尼尔·卡尼曼所说的“系统 1”——但实际上它包含一整套复杂的自动化流程,是长期训练的结果。相比之下,机器人通过各种传感器感知周围环境,再用算法整合数据构建三维模型——从逻辑和计算的角度看,这个过程更像“系统 2”。
卡尼曼后来指出,AI 行业误解了他的一些心理学概念:“系统 1”不只关乎速度,也包含复杂的因果推理。
您认为机器人有可能发展出类似人类“系统 1”那样自动化且信息丰富的空间感知能力吗?
Gary Bradski: 我们都存在于一个物理世界中,而这个世界是基于感知运作的。在我看来,人与机器人——甚至与动物——最主要的区别,在于人类拥有丰富的世界模型。比如你做梦时,你身处一个世界之中;醒来时,梦并不是简单地结束了,而是接上了外部的数据源。世界模型正是通过输入并匹配外部感知而形成的。
低等动物的世界模型很简单,只是对刺激做出反应——比如一条鱼因刺激而来回游动。随着大脑复杂度提升,我们发展出了具备预测能力的因果世界模型,让我们把世界感知为稳定的。目前机器人领域还没有建立起这样的世界模型,甚至还没找到有效的构建方法。我认为这就是关键差异。
Eric Wang: 您提到人类通过结构化的课程学习,而 AI 依赖随机采样,这导致了“灾难性遗忘”的问题。您认为睡眠和生物学习机制可能是解决之道。能否详细谈谈,为什么理解生物学习机制、特别是睡眠的作用,对 AI 发展至关重要?睡眠具体可能如何缓解灾难性遗忘?
Gary Bradski: 神经网络存在“灾难性遗忘”,也就是说训练时所有信息被同等对待。这与人类的学习方式不同。当我教你“1+1=2”时,我不会紧接着就讲量子物理或者水螅眼睛的生物学,对吧?人类的学习会构建一个有结构化地基的知识体系。在这个结构之内,人可以终身持续学习。此外,所有生物都会“睡眠”。睡眠是一种极其危险的状态——睡着时,生物失去意识,无法反应、无法自卫、无法逃跑。这说明睡眠一定在学习和知识结构化中承担着某种根本性的功能,甚至可能是一种数学上的必然。
一种可能的解释是,生物发育是分阶段的,某些知识只能在特定阶段获得,之后就被固定下来。比如,如果你在关键期内没有见过任何竖直的线条,日后可能就永远无法识别它们。为什么?因为学习需要形成一个能够真正表征知识的基础结构。生物的知识建构是分层的——先把基础知识固定下来,再在其上搭建新的层次。我怀疑睡眠起到了“清除”外部噪声的作用,帮助整理和结构化知识。虽然目前没有确凿的证据,但所有生物都需要睡眠这一事实,暗示它在学习中有着重要的功能。
Eric Wang: 您认为当前技术发展的最大瓶颈是什么?
Gary Bradski: 在 AI 与世界模型的发展上,我们还没找到合适的路径——所有人都还在摸索。像李飞飞的 World Labs 这样的公司在做探索,但还没有出现最优解。
深度神经网络受困于灾难性遗忘,而人类的学习是连续的。人类会构建一个结构化的学习体系,从简单概念逐步走向复杂。相比之下,机器学习就像把所有知识丢进一个桶里,再随机往外抽。
训练模型时,加入新知识可能会破坏之前学到的内容。要纳入新信息,就必须把此前所有知识重新加载并重新训练,代价极高。而世界在不断演变,新事物不断涌现,一切都在变化——持续学习对构建世界模型至关重要。没有持续学习,真正的世界模型就无法建立。简而言之,灾难性遗忘和持续学习,仍是两个尚未解决的难题。
Eric Wang: 能否更详细地介绍一下 WHAT-WHERE-WHY 这个体系?它似乎与李飞飞的模型有所不同。
Gary Bradski: 李飞飞的目标是构建一个“世界模型”。在人类和大多数哺乳动物身上,处理“是什么”和“在哪里”的神经通路是相对独立的——既能识别“人”“椅子”这样的物体,也能理解它们的位置。这两条通路只在较晚的阶段才汇合,而不是同时习得的。
我的思路相对简单:把 AI 模型与 3D 系统结合起来,让摄像头拍到的图像不仅能识别“是什么”,还能确定“在哪里”。比如识别出“这里有两个人,一个在这边,一个在那边”。更进一步,人类还会对世界中的因果关系建模——理解“世界的物理规律”。所以在“是什么”和“在哪里”之外,还有一个“为什么”的系统。比如我们知道物体不会悬在半空,而是受重力影响。这些都属于“世界模型”的一部分,但我不确定这个模型在生物层面究竟是如何形成的。
Eric Wang: 如果我们想设计一个更接近生物学习机制的 AI 系统,应该从哪里入手?
Gary Bradski: 那非常困难。目前最成功的模型都依赖对大语言模型的微调。彻底重新设计一套新系统,失败风险很高,需要研究者愿意冒险迈出大步。我认为我们可以尝试构建一个“世界模型”,其中最简单的模型就是 SLAM(同步定位与建图)。
如果一个模型能实现 SLAM,让机器人在探索中适应环境变化,同时对移动物体做出反应,那它就可能支撑起持续学习。生物是在遇到“意料之外”的情况时开始学习的。比如你走路时遇到地上有个坑,没躲开就会踩进去崴脚。如果什么都不变,就没有产生新学习的机会。
相比之下,当前的深度神经网络一直在学习——但仅有这一点还不够,还需要一个类似睡眠的、能“清理并整理”信息的过程。
3. 热情 + 开阔的视野 = 洞见 AI 的机会
Eric Wang: 您不仅是计算机视觉专家,也是行业里的资深人物。在您看来,在融合受生物启发的学习机制这个方向上,有哪些新兴的研究值得投入?
Gary Bradski: 我不确定是否有人把“灾难性遗忘”当作一个根本问题在研究。Yann LeCun 非常重视“世界模型”,其中一个关键挑战是如何把不同的感知模态整合成一个统一的整体。他提出了基于能量的模型,设想在高层次上把这些输入转换为标量值,从而让视觉与听觉感知之间产生交互——我认为这个方向很有潜力。
也有一些不那么主流的路径,比如对不同学习机制的研究。我的朋友 Rodriguez 正在探索如何实现赫布学习(Hebbian learning)。目前我们主要用梯度学习,而赫布学习基于联想学习,可能更贴近生物学原理。这类探索未必总能成功,但一旦成功,往往会带来革命性的突破。很多研究者都是自驱的爱好者,虽然大多数会失败,但偶尔有人成功,就能推动整个领域向前。
Eric Wang: 以您在 AI 技术开发上的丰富经验,您如何看待在公共空间部署 AI 驱动机器人的伦理问题?我们如何确保这些系统被负责任地使用,并维持公众的信任?
Gary Bradski: 以自动驾驶汽车为例——我们如何确保它们不构成安全风险?如果车厂不会受到任何惩罚,他们就可能忽视安全投入,这是不道德的。隐私问题同样是一大挑战。在美国,有些系统需要监管批准,另一种管理方式则是通过法律诉讼——许多公司因为畏惧法律风险而变得更加谨慎。
我建议建立一个统一的数据库,记录自动驾驶车辆在运行中遇到的所有异常。之后每当软件更新,厂商都必须在仿真环境中针对所有已知和新记录的场景进行测试,确保在一百万英里内不发生事故,才能把新软件部署到真实环境中。尽管每家公司都想独占数据以保持竞争优势,但从安全的角度出发,所有数据都应集中管理,以确保所有车辆都达到这一安全标准。
Eric Wang: 您最引以为豪的成就是什么?为什么它们对您有特殊意义?
Gary Bradski: 有些成就来得出人意料。比如 Sebastian Thrun 有一次找到我,问我要不要加入他的团队参加 DARPA 挑战赛。我答应了,然后我们赢了。比赛第一年以失败告终,但 2005 年,Stanley 团队在第二次尝试中夺冠。那是一次难以置信的经历——Sebastian 是一位出色的领导者。我之所以选择加入他的团队,是因为相比 CMU 那位领导风格更偏“命令与控制”的 Red Whittaker,Sebastian 的方式更放松,也更能激发自驱。
举个例子,他会说“我要通宵写代码,你们也应该这么干”,这激发的是自发的投入,而不是直接下命令。这让我看到,一种不那么强硬的领导方式同样可以带来胜利。最终我们赢了,我们的车如今陈列在史密森尼国家博物馆。我去参观时,还给游客讲解过那台机器人,围了一大群人。
当然,OpenCV 对我也是一项重要成就。很少有事情能像 OpenCV 这样,把最初的设想完整地实现出来。我的目标是通过提供一个共同平台来加速整个计算机视觉行业,而它做到了。在创业方面,我在医疗领域发起过项目,投资了 Lambda Labs,现在还在做太空与农业机器人方面的事业——这些都是我深怀热情的领域。
Eric Wang: 对于刚进入 AI 与机器人领域的年轻人,您有什么建议?
Gary Bradski: 很多人强调“人脉”,甚至专门教人怎么建立职业关系。但对我来说,人脉是自然而然形成的,因为我对很多事情都是真心感兴趣——我会问别人“这是怎么运作的?”“你是怎么做到的?“好奇心帮了我很大的忙。遇到难题时,我常常能想起某个可能帮得上忙的人。所以我确实建议保持一个广泛的人脉网络,但我也承认,有些人更愿意在单一领域深耕。就我个人而言,我享受这种交流,哪怕是在完全不相干的领域——比如去一个考古现场,出于兴趣问上一堆问题。
另外,不要只是追逐潮流。退后一步,保持更开阔的视野。比如现在所有人都在谈学习 LLM,但我觉得值得去思考一些更根本的问题,或者去做高风险、可能带来革命性突破的项目。我倾向于选择高风险的路,因为我不怕失败。我始终相信自己总能找到出路——我有技术能力,就算被开除,也总能找到新的事情做。此路不通,自有另一条路。
甚至在旅行时也是如此。比如我们没仔细看火车票、不知道要去哪儿,我太太会问:“我们要怎么办?“我会说:“我不知道——也许会有人告诉我们,或者我们就困在车站,再从那儿想办法。”
Eric Wang: 问题就到这里。感谢您分享这些宝贵的见解,也感谢今天的对谈。谢谢所有观看的开发者,我们下期再见!
作者 | Annie Xu
采访 | 王启隆 Eric Wang
编辑 | 王启隆 Eric Wang
出品 | GOSIM 开源创新汇
