周昆（右）和同事們在一起
□通訊員 周煒
麻省理工學院《技術評論》雜誌每年都評選「全球傑出青年創新人物」。今年剛剛公布的35位獲獎名單裡，浙江大學計算機學院33歲的長江學者周昆教授位列其中。
周昆很好認。通常人群中那個頭特別大的就是他。早在大學時代，關於他「大頭」與「天分」的傳說就隨著一篇回憶文章《我的大學十年》在網上流傳。師兄林銳這麼描述：「他叫周昆，年齡很小，研究能力極強。如果按照浙大計算機系博士生畢業的論文要求，他入學讀碩士的那一天就可以博士畢業。周昆的頭明顯比我大，估計其腦容量至少是我的1.5倍。」
「搬家」
大三那年，周昆就一頭扎進了博大精深的計算機圖形學領域。圖形學的研究內容，也許是每個玩過電腦遊戲的人都構想過的命題：怎樣讓計算機生成如現實世界般栩栩如生的圖像？
3D電影《阿凡達》是圖形學成果的典型案例，60%左右的畫面都是由計算機生成的。這是耗時耗能的「重工業」，離完美還差很遠：製作方動用了一個大型「渲染農場」，包括4000個惠普伺服器，總共35000個CPU來完成整部影片的圖像渲染。這個陣容的總運算能力在全球超級計算機中排名在前200位。周昆的設想是：「如果採用的是GPU『農場』，渲染將會提速10倍以上，而且能耗會大大降低。」
儘管現代GPU已經具備了進行高清渲染這種複雜計算的能力，但由於GPU程式語言和調試工具的不足，在GPU上進行複雜程序設計和大規模軟體開發仍然是一件非常痛苦的事。2008年，周昆辭去微軟亞洲研究院研究主管的工作，作為教育部第九批長江學者回到母校浙江大學CAD&CG國家重點實驗室工作。「大學的研究氛圍更加自由，可以做自己最想做的研究。」以GPU計算為中心，他和團隊研製了適合於GPU軟體開發的GPU並行計算平臺，包括GPU高級程式語言、編譯器和調試系統，大大提高了GPU軟體的開發效率。在此基礎上，他們開發出了一款名為RenderAnts的高清渲染軟體。相關論文發表後引起學術界和工業界的強烈反響。
這項工作相當於把CPU需要超負荷完成的工作搬了家，在GPU這裡，浩繁的任務變得簡單快捷。
打破壟斷的高端軟體
RenderMan是給《阿凡達》做圖像渲染的軟體。它基於CPU，是由美國著名動畫工作室Pixar研發的渲染軟體，在工業界被廣泛使用。就像眾所周知的蜘蛛俠（SpiderMan）和鋼鐵俠（IronMan），RenderMan帶著這種寓意著美國英雄主義的「超人」（Man）後綴。對於自己新軟體的命名，周昆把Man改成了Ants：「GPU包含數百個核，雖然每一個核的計算能力有限，但是協同並行作戰就威力無比。經過測試，同樣的渲染效果，RenderAnts的速度要比RenderMan快10倍以上。」
RenderAnts的示範和應用是在一家國家級動漫企業進行的。企業負責人學管理出身，又熱衷於新技術，周昆與他很投緣。最初，周昆只是幫助企業完成一些單項技術的改進。2011年，隨著「螞蟻」軟體更為成熟，企業開始採用「螞蟻」作為整個3D動畫的渲染系統。
「目前的高端圖形處理軟體，從建模到渲染，幾乎都被國外企業壟斷。作圖形學研究這麼多年，總算有了一款自己的高端軟體。我們有信心在高清渲染上打破這個壟斷。」周昆對此很欣慰。
三十五分之一
「感謝周昆，電腦遊戲將變得更加逼真，而動畫電影將能更快地在電影院上映。」麻省理工學院《技術評論》這樣評價周昆的工作。MIT進行的「全球傑出青年創新人物」評選，每年要從能源、醫藥、計算、通信、納米技術等多個領域的300多位35歲以下的提名人中遴選出最能改變未來的青年科技新銳。
周昆說，自己作研究的初衷並不是開發軟體，而是從事基礎研究，發表高水平論文。如今他在頂級期刊ACM Transactions on Graphics上發表的論文已經超過30篇。但是，論文寫得再好，也只是被學術同行欣賞。如果想讓更多的人受益，就要用科技改變生活，要讓基礎研究成果轉化為應用研究成果。在這一想法推動下，周昆和他的團隊開始將基礎研究與應用研究有機地結合起來。
周昆此次入選麻省理工學院《技術評論》雜誌「全球傑出青年創新人物」，就是因為RenderAnts這項技術有非常好的應用前景。在歷年獲獎名單上，我們看到了Facebook創始人，谷歌創始人等風雲人物的名字，成為對「全球傑出青年創新人物」內涵的注釋。
國際競爭
「渲染應用的成功，將推動我們的GPU並行計算平臺在物理模擬、海量數據分析和生物信息處理等其他計算密集型領域的應用。」如今，周昆已擁有20人的研究團隊，他們的研究理念貫穿著GPU並行計算的三個層次：平臺+接口+應用。「以我們的GPU並行計算平臺為基礎，將計算平臺的開發接口開放出來給其他科研人員做GPU應用，同時我們自己開發一些關鍵GPU應用。」這種全方位的研究理念和模式使得周昆的團隊在GPU並行計算領域的研究有著獨特的優勢，保持著國際領先水平。
實驗室的同學們都知道這位年輕的博導，2005年是怎樣創造了計算機圖形學國際頂級學術會議ACM SIGGRAPH的記錄的。他同一年內發表了三篇第一作者的ACM SIGGRAPH論文：投稿前的72小時沒有合眼，時間被切成3份，他就在三個不同的研究項目間切換。「你要相信，你不比斯坦福和MIT的人差，必須這樣想。雖然遠隔重洋，但對手就在那裡，而且在拼命工作。年輕人都要有這樣的信心和緊迫感，保持這樣的鬥志，才能參與國際競爭。」
《科學時報》 (2011-09-23 B4 大學周刊)