窺探未來的時光機

3月6日，一年一度的微軟技術節（TechFest 2012）在微軟位于美國雷德蒙的總部舉辦，來自世界各地微軟研究院的研究員帶來了最新的研發成果，向我們展示了科技的美好未來。

每年舉辦的TechFest是微軟研究院面向微軟內部舉辦的技術節，該技術節始于2001年，被譽為“計算機研究領域盛宴”。作為微軟研究院年度最大的活動，來自全球6大研究院的研究員們都會聚集到微軟總部，展示包括內部研究以及外部開放合作的創新成果。在這個像市集一樣的場所，微軟產品部門的員工能夠與研究員進行充分地溝通和交流，零距離接觸各種最新技術，尋找合作契機以將研究院領先的技術應用到微軟的產品中。

可以說在微軟發布的每一款產品中幾乎都有微軟研究院的烙印，微軟研究院的研究成果已經融入到幾乎所有的微軟產品之中，任何一款微軟的產品，不是含有來自微軟研究院的技術，就是基于微軟研究院的核心技術制造而成。它們對微軟整個產品線的影響都是巨大的。今年的TechFest圍繞“融合虛擬與現實”（Blending Virtual and Physical）和“大數據有大智慧”（Profound Insights from Big Data）兩大主題展開，重點介紹微軟研究院在自然用戶界面（NUI）以及大數據處理方面的研究成果，共有155項來自微軟研究院全球各機構的最新研究成果在為期3天的活動上亮相。

TechFest 2012上展示的技術正在向我們表明，計算機開始具備更多像人一樣的認知能力，能夠更好地觀察、傾聽和感受用戶的一舉一動、一顰一笑。現實世界與虛擬世界正面臨融合的拐點，計算將變為生活中自然且不可分割的一部分，從而帶來無限創造力、新體驗和可能性。而針對海量大數據進行更智能處理的技術，也正在為我們營造全新的信息和服務、溝通和協作方式。TechFest 2012使我們仿佛置身于駛往未來的時光機之中，思考技術的未來。

未來攝像頭

Gesture Recognition with Next Generation Webcam

Kinect無疑是近幾年最具創意的人機交互技術，它為Xbox360的用戶帶來了前所未有的游戲體驗，更令人振奮的是Kinect for Windows SDK的推出，為Kinect應用到計算機上提供了可能。

而微軟亞洲研究院在TechFest 2012上展示的下一代網絡攝像頭技術中的一項是精度更高的深度攝像頭，該攝像頭借助紅外技術生成深度信息，能在30cm~50cm的距離內工作，能夠獲得大約640×480的高精度深度信息，借助這些數據和Kinect原有的算法，PC能夠生成現實物體更加精細的3D模型，用戶也能夠實現更精細的手勢控制。

在體積上，新的深度信息攝像頭與目前普通的攝像頭尺寸相仿，在結構上它也沒有采用過多特殊部件。因此可以預計，這樣的產品在面世后，在售價方面也不會比現有的Kinect高多少。

一年一部阿凡達

High Fidelity Facial Animation Capturing

詹姆斯·卡梅隆歷時4年才拍攝出了科幻巨作《阿凡達》，該片將計算機特效的制作水平推向了全新的高度，其中為了讓阿凡達們的面部表情更加自然，影片的特效師們使用了十分復雜的面部跟蹤技術，并耗費了大量的時間制作人物的各種表情。而如果他們擁有微軟亞洲研究院的高保真面部動畫捕捉技術的話，就會大大降低特效制作成本并縮短制作時間，甚至一年做出一部阿凡達都不成問題。

這項技術將高精度面部3D掃描技術與面部表情分析、動作預測技術相結合，能夠讓計算機自動生成虛擬的高精度3D面部和各種表情。該技術首先利用高精度3D掃描儀對人臉的某幾種表情進行高精度掃描，獲得包含極高精度、細節的3D面部，類似動畫中的“關鍵幀”，接下來在人臉上標注關鍵特征點，并拍攝該面部的各種表情，通過分區域分析每組特征點的運動規律，獲得這個人表情的變化規律。最后將這些特征點的運動規律與之前獲取的高精度3D“關鍵幀”相對應，即可讓這些高精度表情按照真實用戶的表情規律“動”起來。之后3D虛擬面部的各種表情就都可以由PC自動生成了。

街景車“下崗”

Automatic Building Parsing in Urban Areas

CHIP曾不止一次地介紹微軟亞洲研究院基于高維圖像算法研發的圖像處理技術，這一技術能讓PC看“懂”圖片，簡而言之就是讓PC不再只會尋找相似像素區域，而是懂得圖片中這里是桌子、那里是窗戶。而在TechFest 2012上我們再次看到了研究員們基于這一技術開發的圖像分析技術的演進版本。

這一技術被稱為城市地區建筑物自動解析，該技術能夠自動分析并找出圖像或視頻中的建筑物表面，并根據這種2D的圖像數據自動生成建筑物的3D結構。該技術除了能對建筑物進行定位之外，還可以在不依賴人工干預的情況下計算每個建筑物表面的幾何形狀、位置和方向。換句話說，就是我們通過給PC輸入一個固定角度的2D圖像，計算機就能夠繪制出這個圖像中每個建筑物的3D圖像，而且建筑物中相互被遮擋的部分也能夠自動補全，這樣我們就能夠從各個角度觀看這一區域的建筑物。這一技術一旦成熟，我們將不再需要借助3D街景車辛苦地巡街才能生成整個城市的3D街景，也許幾張高精度2D照片就能夠讓我們獲得整個城市的立體模型。

換個角度看歷史

Chronozoom

歷史信息往往需要在圖書館以及互聯網中進行手動整理，對于從事歷史教育、學習的人來說，這會占據大量時間。而Chronozoom提供了一種圖像化的類似時間軸方式的歷史數據整理方式，這個系統采用數據虛擬化技術，在一個云計算平臺上匯聚了137億年間關于宇宙、地球、生命以及人類的歷史。我們可以用縮放的方式快速地在一年至數十億年的界面間轉換，系統會自動匯集選中時間段的數據信息，并自動根據信息的重要程度進行有選擇的羅列。而且Chronozoom提供的是一個富媒體集，包括音頻、視頻、文字、PDF文件、圖表、圖形等數據。另外其允許不同用戶根據需要定制功能，使得教授、老師和研究人員能夠分享各自的工作。

翻譯的群策群力

Machine Translator Hub

基于PC的翻譯系統通常都是由技術專家設計和維護的，而基于微軟Machine Translator Hub技術的微軟翻譯定制版（MTCE）則采用了新穎的設計理念，即人人為我、我為人人。這一系統基于目前常見的采用統計技術的翻譯模型，提供基本的詞義翻譯等數據，之后其面向語言工作者開放了一個平臺，用戶能夠向這個平臺上傳自己翻譯的某段文字的雙語內容，系統能夠自動給出兩種語言翻譯的對照效果，隨著這兩種語言對應翻譯內容的增多，翻譯系統會根據這些翻譯內容進行自動升級和更新，以讓翻譯結果更加準確。

另外，用戶在上傳翻譯內容時還可以選擇所翻譯內容的類別，如科技或醫學，以保證翻譯數據的精準性。這一產品能夠有助于保持非主流語言的活力和生命力，用戶也可以借助這個平臺構建和部署定制化的翻譯模型或使用微軟翻譯API及網頁小工具來獲取這一翻譯平臺的服務。

氣候趨勢分析

FetchClimate

FetchClimate是一個能夠分析和顯示全球氣候變化的系統，它能夠提供智能的氣候數據檢索服務。這個系統收集了來自全球各個氣象服務系統的數據，時間涵蓋自1900年至2010年。用戶可以手動選擇地圖上的某個區域以及氣候變化的時間段，之后還可以設置選定區域氣候信息的精細度，例如我們可以將選定區域細分成100個甚至1000個子區域，每個子區域的氣溫趨勢會以顏色來表明。這一系統基于Azure平臺搭建，它最大的特點在于不僅可以顯示所有具備氣候歷史記錄數據地區的信息，在一些歷史數據不完善區域，這一系統還能夠根據區域所在的經緯度、地理環境的周邊特征生成模擬的氣候數據。這一特性對于那些需要在特殊區域進行氣候研究的學者來說十分實用。

當虛擬“撞到”現實

Beamatron

Kinect及深度信息的應用，讓虛擬世界中的物體能夠與現實中的物體發生交互。TechFest 2012上展示的Beamatron模型將投影機與Kinect整合在一個運動的云臺上，投影機投射出來的虛擬汽車可以用無線手柄進行遙控并在現實房間的地板上行駛，當虛擬汽車碰到現實中的障礙物，如斜坡，甚至伸到畫面中的一只腳時，小車的投影圖像會發生相應的傾斜或偏轉，就像真地碰到這個障礙物一樣。這是因為Kinect所提供的深度信息事實上讓PC“看”到了現實房間地板上的凹凸變化，當虛擬的小車行駛到這些有凹凸變化的區域時投影機就會投射出不同樣子的小車圖案，就好像這個小車真的碰到了某個障礙物一樣。將這一技術與3D顯示技術配合，從特定角度觀看時用戶將獲得更加真實的畫面效果。

“懂事”的投影

Wearable Multitouch Projector

Kinect與投影機結合能夠實現很多獨特的應用，例如將微型投影機與Kinect相結合而設計的可穿著的多點觸控交互應用。

這一應用將一個微型投影機和一個小型化的Kinect捆綁在一起，架在用戶的肩上。用戶在這個設備面前舉起任何平面，如一本雜志甚至手掌，投影機即可在上面投射出畫面，而且這個畫面是支持多點觸摸的，用戶用手指在上面可以隨意點擊或滑動。

這款設備在使用之前無需校準，用戶只需將投影面舉到Kinect前面，即可輕松啟動系統。不過真正精彩的地方在于，Kinect的介入能夠讓投影機更好地適應投影平面，Kinect能夠提供面前投影平面的深度信息。比如投影機面前是一個手掌時，Kinect能夠將手掌的輪廓反饋給系統，系統就可以控制投影機只將畫面投射在手掌中能夠平整顯示畫面的位置上，而不會投到手指上。類似地，當投影機面前的平面是傾斜的時候，投影機也會自動進行梯形校正，保證最終畫面的觀看效果。

關于微軟研究院

微軟研究院創建于20年前的1991年9月，致力于從事計算機科學、軟件工程基礎和應用研究。它成立時整個微軟也只有幾千名員工，銷售額剛剛跨過10億美元。因此，能在當時做出決定建立一個從事基礎研究的機構實屬不易。

現在，微軟研究院已經是計算機科學領域最大的基礎研究機構之一，已經在全球6個地方建立從事基礎研究的研究院，包括位于美國雷德蒙的微軟雷德蒙研究院、位于美國馬薩諸塞州劍橋鎮的微軟新英格蘭研究院、位于美國加州山景城的微軟硅谷研究院、位于英國劍橋的微軟劍橋研究院，位于中國北京的微軟亞洲研究院以及位于印度班加羅爾的微軟印度研究院。除以上研究院外，微軟研究院還在埃及的開羅微軟創新中心、德國亞琛的歐洲微軟創新中心、雷德蒙的FUSE實驗室、雷蒙德的微軟研究院學術合作部和the eXtreme Computing Group開展研究工作。

微軟研究院擁有850多名具有博士學位的研究員，它吸收這些計算機科學領域最聰明的大腦，并讓他們基于自己特有的天賦和研究興趣開展研究，因此微軟研究院所涉及的領域不僅限于傳統的計算機科學，也延伸到融入計算機科學的其他領域，例如生物學、化學、物理以及環境科學。

從計算機科學基礎研究論文發表上看，微軟研究院已經成為全球第一大機構，其獲得的最佳論文獎比世界上任何其他機構都要多。作為全球性質的研究機構，其還與世界各地的大學、研究實驗室、政府以及其他公司展開合作。

聲音

我們之所以成為一個全球性的機構，原因之一就是我們從世界各地聘請到最好和最聰明的人。其實我并不直接投資于具體的研究項目，也不直接投資于特定的領域，而是投資于人才。只要有可能，我們總會嘗試聘請最好和最聰明的人，因為這才能真正推動長期研究的發展，才能真正帶來對公司至關重要的創新和突破。

——里克·雷斯特博士

微軟公司首席研究官

作為微軟在海外最大的基礎研究機構，微軟亞洲研究院始終堅持通過技術創新推動整個計算機科學領域的發展，并幫助改善人們的計算體驗。我們希望能有更多微軟亞洲研究院的創新成果轉化到微軟產品中，加速實現這些激動人心的計算體驗。

——洪小文博士

微軟亞洲研究院院長

非常高興能在2012微軟技術節上見到如此之多令人振奮的技術演示，它們在大數據和自然人機交互領域的巨大應用潛力更是讓我印象深刻。本次技術節讓我看到了微軟運用基礎研究成果解決實際難題的努力，涉及教育、醫療、交通等與生活息息相關的眾多領域。多年來，微軟亞洲研究院對中國計算機學會和清華大學給予了大力的支持，雙方在人才培養、學術交流等多個方面有著廣泛而深入的合作，希望未來雙方能繼續加強合作與交流，共同開創計算機科學領域的新疆界。

——鄭緯民

清華大學教授、中國計算機學會理事長