猜画小歌技术解密 - google首款小程序

谷歌最近凭借首款AI微信小程序“猜画小歌”占领了微信朋友圈。这是谷歌退出中国市场八年后，在大陆首度推出第一款迷你小游戏，这款小游戏已经点燃中国网民参与的热情，成为新的现象级产品。没有大V加持，没有铺天盖地的硬广，谷歌官方微信公众号“谷歌黑板报”推送的一篇文章让朋友圈瞬间变成各种灵魂画手展示才艺的舞台。“猜画小歌”是怎么做到20秒内就识别出各种“灵魂画作”？本文将揭秘它的前世今生和技术来源。

早在2016年，谷歌就曾经试水过一众类似AI你画我猜的小游戏，而这些新奇有趣的AI应用背后，其实还与谷歌内部一个特殊的组织有着千丝万缕的关系。

“猜画小歌”使用神经网络技术，能在20s内识别各种或简易或潦草的手绘图，赋予了许多灵魂画手手绘的热情。在大家热情满满地晒画图闯关成绩的同时，也有声音怀疑谷歌是要借此收集大量免费的手绘数据来升级他们的AI系统。

一、引爆朋友圈的AI猜图小程序

“猜画小歌”是基于谷歌AI图像识别技术的绘图游戏。虽说类似于“你画我猜”，只不过涂鸦的人是你，和你合作的猜画人却变成了AI。给你一个物体名字（比如狗、鞋子、埃菲尔铁塔、蒙娜丽莎），让你20秒勾勒一幅简笔画，AI小程序就能猜出你画的什么东西。如果你的画作被AI成功猜出，就能顺利进入下一关；反之，游戏结束。如果连续多轮被猜中，你将有机会荣登排行榜高位。

除了识图功能之外，“猜画小歌”还配有接地气的语音功能，一旦开始放飞自我走“写意”路线，你就可能听到经典的谷歌女声“你画的啥玩意“、“我真的看不懂”等傲娇的吐槽。

小程序的游戏规则多少令人有些不解，由它指定名字让玩家画，它自己再来猜，这不是开外挂作弊吗？

于是，智东西进行了新的实验。分别在指定命题下画其它物体或直接写下文字。

结果证明，谷歌的AI真得挺乖，纯凭轮廓猜图，没有走“偷工减料”的捷径。

当你的画作被AI成功识别后，你就可以点击查看其它玩家的画作。果然微信藏匿着各种灵魂画手，在“长颈鹿”、“胳膊肘”、“骆驼”命题下充斥着各种迥异的画风。

许多玩家都产生了疑惑，为什么我都看不出来是什么东西，谷歌AI却能猜出来？这就要归功于AI系统使用的技术。

二、“猜画小歌”背后的技术

“猜画小歌”由来自Google AI的神经网络驱动，该神经网络源自全世界最大的、囊括了超过5000万个手绘素描的数据群，能在规定时间内识别玩家的粗略涂鸦。

神经网络（Neural Network, NN）是一门非常重要的机器学习技术，也是深度学习的基础。它是是一种模拟人脑神经网络结构和功能的数学模型或计算模型，用于估计和拟合函数，由神经元、参数和偏置项三个部分组成基本架构。

在人类看到物体时，会主动将物体归到某些类别。比如说看见一只金毛，大脑会根据中枢神经的指令，对外部刺激做出反应，从而判断出棕色、聪明、温顺等特征并意识到它是金毛。神经网络能做到的，就是让机器接近大脑去“思考”，通过大量积累表象数据，能够凭借直觉感知表象信息。

神经网络之父、深度学习鼻祖Geoffrey Hinton曾介绍道：“很多没有任何逻辑支持的知识都根深蒂固地存在我们的脑海之中。换成机器，情况也同样如此。知识都是来源于现实生活的，有大量案例和具体意义，因而神经网络的优点也就在于此。”

▲神经网络之父、深度学习鼻祖Geoffrey Hinton

神经网络在计算机视觉领域的应用尤为广泛。通过以大量的图像数据集对神经网络进行训练和优化，用神经网络识别图像中的物体已经不再是难题。比如在“猜画小歌”中，AI从大量的已被标注的手绘数据中学习到每个分类的核心特征，理解人们每一笔的下笔走势等细节。被训练好的AI系统从接收到的粗略轮廓中提取匹配的特征信息，从而识别出所画的物体。这一点在玩游戏的过程中也有体现，在画简单物体时，刚勾勒几笔，AI就能识别出来，而对于较复杂的物体，AI识别就需要花费更长的时间去判断。人类来说看不懂的神奇画风，对于见过5000万手绘图的AI而言或许只是小菜一碟。

虽说“猜画小歌”是让我们手绘让AI猜，但AI早已具备了自己画画的能力。基于和“猜画小歌”相同的谷歌Quick, Draw!数据集，去年Google Brain的科学家David Ha和Douglas Eck发布一种新型的循环神经网络（RNN），它不仅能识别人类画的物体，还可以学习自己画画。

这种被称为Sketch-RNN的RNN将从来自Quick, Draw!的大量被分类的人类手绘中收集全面的手绘信息，包括每一笔的顺序和方向，经过训练可以生成新的图画，还能补充人类没有完成的草图。

这种技术可以带来有趣的应用，例如帮助艺术家和平面设计师在他们的工作中提出更创新的想法，甚至可以教人绘图。

三、A.I.Experiments与谷歌创意实验室

其实“猜画小歌”并不是创新之举，早在2016年谷歌就已经推出了网页版猜画小游戏Quick, Draw!。Quick, Draw!则是在20s的时间内画出指定物体并让AI判断你画了什么。这次的小游戏更像是Quick, Draw!的封装在小程序的大陆本土化变种。刚发布不到六个月，Quick, Draw!就让全世界网民都沉浸其中。数百万玩家的涂鸦已经被陆续收录到手绘数据集中，并为正在开发的新神经网络训练提供样本。

Quick, Draw!来自谷歌在2016年11月上线的A.I.Experiments网站（网址： http://aiexperiments.withgoogle.com/ ）。A.I.Experiments由由谷歌创意实验室（Creative Lab）的程序员、设计师、创意师共同创建，旨在使用户通过趣味性体验和游戏轻松了解AI最新技术。无论你是专业算法工程师，还是刚入门的编程爱好者，都能在这个平台上轻松上手创建自己的AI实验。目前在这个项目网站上已经积累了上千个AI相关的产品，范围包括图像、声音、数据等许多方面。

去年谷歌已发布从Quick, Draw!获得的数据，向公众展示1500万人如何同时画一类物体。开发者可以用这些开源数据开展任何基于计算机视觉的AI项目。

谷歌创意实验室的创意师、负责独立游戏开发的Jane Friedhoff曾表示：“其中所有数据都在不断丰富我们的AI系统，为机器学习提供训练样本。”

谷歌创意实验室表示，A.I. Experiments不仅为广大用户提供了训练谷歌神经网络的平台，还是谷歌“以AI为核心”计划的有效实践方式，希望通过平等开放的平台和开诚布公的讨论，让人们通过体验对机器学习技术有更多的了解和更理智的思考。