引言
本次课程的内容涵盖几何建模、三维视觉、深度几何学习、城市大场景建模、点云处理、角色动画、3D打印、虚拟现实 、仿真、渲染、图形系统设计等内容，内容丰富和前沿，是了解计算机图形学前沿和未来方向的非常难得的机会。
《计算机图形学前沿进展》（课程编号：001M06）为中国科学技术大学暑期学期的课程。课程由数学科学学院中科大图形与几何计算实验室(GCL)的陈仁杰老师和刘利刚老师及国内外学者共同授课。本年度课程的主题为 “3D几何感知与建模、仿真和绘制” 。
课程安排
双层优化建模、计算与应用
主讲人
刘日升，大连理工大学几何计算与智能媒体技术研究所教授，博导，所长。大连理工大学计算数学博士，CMU机器人研究所联合培养博士，香港理工大学计算科学系博士后（香江学者）。主要研究方向为机器学习、计算机视觉、优化方法等，在TPAMI、TIP、ICML、NeurIPS、CVPR、ICCV、ECCV等CCF推荐期刊和会议发表论文110余篇，引用4700余次。获得教育部自然科学二等奖1项，辽宁省自然科学二等奖1项，6篇论文获得国际权威学术会议（ICME等）最佳论文类奖项，1篇论文入选IEEE智能计算亮点论文。主持基金委优青项目，入选辽宁省青年拔尖人才、百千万人才工程等。
简介
刘日升老师的课程题目是《双层优化建模、计算与应用》。近年来，深度学习领域飞速发展，取得了大量革命性进展，特别是超参优化、多任务学习、元学习、神经结构搜索、生成对抗学习、深度强化学习等新型学习范式和学习方法层出不穷。
刘日升老师首先讲解了优化和学习的基础概念，然后从分层优化的观点出发，探索了经典机器学习范式与近年来大量涌现的各种新型学习方法之间的内在联系，并在统一的双层优化框架下深入理解和分析当前主流学习方法的理论模型、计算策略及在多个领域中的应用。
最后，刘日升老师介绍了他在双层优化方面的最新工作，并展望了未来的研究方向。
拓扑优化在3D打印中的应用
主讲人
王伟明，本博就读于大连理工大学数学科学学院，2016年博士毕业后留校工作至今。博士期间访问浙江大学、中国科学技术大学、亚琛工业大学。在玛丽居里基金资助下，于2018年到代尔夫特理工大学进行两年多的博士后研究工作。获得国际结构与多学科优化/Springer最佳论文奖、辽宁省自然科学学术成果奖、大连市优秀科技成果奖等奖励。主持国家自然科学基金青年基金、博士后科学基金；参与国家重大、重点等子课题多项。入选大连理工大学第五批星海骨干人才培育计划。共发表学术论文20余篇，其中包括TOG、TVCG、CGF等领域重要期刊。主要研究方向为数字几何处理与计算制造。
简介
王伟明老师的课程题目是《拓扑优化在3D打印中的应用》。随着3D打印技术的出现与发展，面向3D打印的拓扑优化方法研究成为了当前研究的热点之一。然而，3D打印过程中的一些因素会影响最终制造产品的质量和力学性能，比如制造过程中的结构自重、外部载荷和热形变等。因此，我们需要在结构设计过程中（拓扑优化）考虑相关因素，提升3D打印的稳定性和实用性。
王伟明老师首先讲解了拓扑优化的基本模型及求解方法，然后从多个方面详细介绍了拓扑优化在3D打印中的应用。
最后，王伟明老师介绍了他们团队的研究进展，包括对3D打印制造过程中的结构自重、外部载荷、热形变等问题的研究和共形晶体结构设计等。
太极编程语言与可微物理模拟
主讲人
匡冶是太极图形联合创始人兼CTO，前Google软件工程师。匡冶拥有哈佛大学计算机科学硕士学位、清华大学学士学位，现在太极图形负责基础设施（Infra）研发。
刘剑成是太极图形研发工程师，获得过NOI金牌，本科毕业于清华大学姚班，在ICRA等国际顶级会议、期刊发表多篇论文。
简介
匡冶老师和刘剑成老师共同讲授《太极编程语言与可微物理模拟》。太极（Taichi）是一款领域特定编程语言（domain-specific language），主要面向计算机图形学、物理仿真与高性能计算领域，前端嵌入在Python3，运行期间被高性能C++后端即时编译为本地指令。太极的设计目标是算法和数据结构、数据类型的解耦，其组合思想是构建任意层级的数据结构。
课程的第一部分由匡冶老师讲授。匡冶老师首先简要介绍了Taichi是什么以及为什么需要Taichi，然后详细讲解了Taichi中支持的数据类型和层次化的数据结构，以及编写Taichi程序时的一些基本概念，如kernel, func,自动并行化、面向数据编程(ODOP)等。
最后匡冶老师介绍了元编程与可微编程等高级技巧以及Taichi的社区生态。
课程的第二部分由刘剑成老师讲授。刘剑成老师首先讲解了为什么需要自动微分以及如何使用Taichi中的自动微分系统，然后详细介绍了Taichi中自动微分的实现原理。
最后，刘剑成老师介绍了可微物理仿真的前沿应用。
现代游戏引擎的基础理论和架构导论
主讲人
王希，浙江大学学士，清华大学图形学硕士。在微软研究院学习和工作期间，发表多篇国际一流图形和建模的论文。后去美国微软旗舰游戏工作室Bungie Studio，参与了Halo和Destiny等AAA游戏核心引擎研发。2011年，从美国回来，在网易支持下，研发中国人自己的游戏引擎Chaos Engine。并且基于该平台研发《战意》，是目前我国出海最大的PC游戏。
简介
王希老师的课程题目是《现代游戏引擎的基础理论和架构导论》。该课程从研发角度解读了现代游戏引擎的基础结构以及核心的设计理念。
课程内容分为两部分。在第一部分，王希老师介绍了现代游戏引擎的基础数据方法语言，内存管理方法，模块化的智能体构建模型，真实感动画混合系统和物理模拟系统等表现层架构。同时，王希老师也介绍了现在网络端的基本服务器架构的方法论，以及可扩展性脚本系统的实现方法。
在第二部分，王希老师简要介绍了高度并行化的面向数据的游戏引擎的设计方法，以及现代云游戏引擎的一些前沿的概念。