作者:周炜 来源:科学时报 发布时间:2011-9-23 9:00:19
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周昆:“蚂蚁”叫板“超人”

 
周昆(右)和同事们在一起
 
□通讯员 周炜
 
麻省理工学院《技术评论》杂志每年都评选“全球杰出青年创新人物”。今年刚刚公布的35位获奖名单里,浙江大学计算机学院33岁的长江学者周昆教授位列其中。
 
周昆很好认。通常人群中那个头特别大的就是他。早在大学时代,关于他“大头”与“天分”的传说就随着一篇回忆文章《我的大学十年》在网上流传。师兄林锐这么描述:“他叫周昆,年龄很小,研究能力极强。如果按照浙大计算机系博士生毕业的论文要求,他入学读硕士的那一天就可以博士毕业。周昆的头明显比我大,估计其脑容量至少是我的1.5倍。”
 
“搬家”
 
大三那年,周昆就一头扎进了博大精深的计算机图形学领域。图形学的研究内容,也许是每个玩过电脑游戏的人都构想过的命题:怎样让计算机生成如现实世界般栩栩如生的图像?
 
3D电影《阿凡达》是图形学成果的典型案例,60%左右的画面都是由计算机生成的。这是耗时耗能的“重工业”,离完美还差很远:制作方动用了一个大型“渲染农场”,包括4000个惠普服务器,总共35000个CPU来完成整部影片的图像渲染。这个阵容的总运算能力在全球超级计算机中排名在前200位。周昆的设想是:“如果采用的是GPU‘农场’,渲染将会提速10倍以上,而且能耗会大大降低。”
 
尽管现代GPU已经具备了进行高清渲染这种复杂计算的能力,但由于GPU编程语言和调试工具的不足,在GPU上进行复杂程序设计和大规模软件开发仍然是一件非常痛苦的事。2008年,周昆辞去微软亚洲研究院研究主管的工作,作为教育部第九批长江学者回到母校浙江大学CAD&CG国家重点实验室工作。“大学的研究氛围更加自由,可以做自己最想做的研究。”以GPU计算为中心,他和团队研制了适合于GPU软件开发的GPU并行计算平台,包括GPU高级编程语言、编译器和调试系统,大大提高了GPU软件的开发效率。在此基础上,他们开发出了一款名为RenderAnts的高清渲染软件。相关论文发表后引起学术界和工业界的强烈反响。
 
这项工作相当于把CPU需要超负荷完成的工作搬了家,在GPU这里,浩繁的任务变得简单快捷。
 
打破垄断的高端软件
 
RenderMan是给《阿凡达》做图像渲染的软件。它基于CPU,是由美国著名动画工作室Pixar研发的渲染软件,在工业界被广泛使用。就像众所周知的蜘蛛侠(SpiderMan)和钢铁侠(IronMan),RenderMan带着这种寓意着美国英雄主义的“超人”(Man)后缀。对于自己新软件的命名,周昆把Man改成了Ants:“GPU包含数百个核,虽然每一个核的计算能力有限,但是协同并行作战就威力无比。经过测试,同样的渲染效果,RenderAnts的速度要比RenderMan快10倍以上。”
 
RenderAnts的示范和应用是在一家国家级动漫企业进行的。企业负责人学管理出身,又热衷于新技术,周昆与他很投缘。最初,周昆只是帮助企业完成一些单项技术的改进。2011年,随着“蚂蚁”软件更为成熟,企业开始采用“蚂蚁”作为整个3D动画的渲染系统。
 
“目前的高端图形处理软件,从建模到渲染,几乎都被国外企业垄断。作图形学研究这么多年,总算有了一款自己的高端软件。我们有信心在高清渲染上打破这个垄断。”周昆对此很欣慰。
 
三十五分之一
 
“感谢周昆,电脑游戏将变得更加逼真,而动画电影将能更快地在电影院上映。”麻省理工学院《技术评论》这样评价周昆的工作。MIT进行的“全球杰出青年创新人物”评选,每年要从能源、医药、计算、通信、纳米技术等多个领域的300多位35岁以下的提名人中遴选出最能改变未来的青年科技新锐。
 
周昆说,自己作研究的初衷并不是开发软件,而是从事基础研究,发表高水平论文。如今他在顶级期刊ACM Transactions on Graphics上发表的论文已经超过30篇。但是,论文写得再好,也只是被学术同行欣赏。如果想让更多的人受益,就要用科技改变生活,要让基础研究成果转化为应用研究成果。在这一想法推动下,周昆和他的团队开始将基础研究与应用研究有机地结合起来。
 
周昆此次入选麻省理工学院《技术评论》杂志“全球杰出青年创新人物”,就是因为RenderAnts这项技术有非常好的应用前景。在历年获奖名单上,我们看到了Facebook创始人,谷歌创始人等风云人物的名字,成为对“全球杰出青年创新人物”内涵的注释。
 
国际竞争
 
“渲染应用的成功,将推动我们的GPU并行计算平台在物理模拟、海量数据分析和生物信息处理等其他计算密集型领域的应用。”如今,周昆已拥有20人的研究团队,他们的研究理念贯穿着GPU并行计算的三个层次:平台+接口+应用。“以我们的GPU并行计算平台为基础,将计算平台的开发接口开放出来给其他科研人员做GPU应用,同时我们自己开发一些关键GPU应用。”这种全方位的研究理念和模式使得周昆的团队在GPU并行计算领域的研究有着独特的优势,保持着国际领先水平。
 
实验室的同学们都知道这位年轻的博导,2005年是怎样创造了计算机图形学国际顶级学术会议ACM SIGGRAPH的记录的。他同一年内发表了三篇第一作者的ACM SIGGRAPH论文:投稿前的72小时没有合眼,时间被切成3份,他就在三个不同的研究项目间切换。“你要相信,你不比斯坦福和MIT的人差,必须这样想。虽然远隔重洋,但对手就在那里,而且在拼命工作。年轻人都要有这样的信心和紧迫感,保持这样的斗志,才能参与国际竞争。”
 
《科学时报》 (2011-09-23 B4 大学周刊)
 
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