美国禁用“工科神器”MATLAB软件,我们应该怎么办?

近日,有哈工大师生在微博上反映,收到了被目前号称统计界“数学运算最强软件”MATLAB停止服务的邮件。消息一经推出后,瞬间就震惊了整个学术界。

原因是受美国实体清单的出口管制影响。

5月23日凌晨,美国商务部就宣布,将共计33家中国公司及机构等列入实体清单,其中就包括哈工大、哈工程两所院校。

令人意外的是,实体清单从硬件扩展到了软件层面,而且已经影响到了普通师生的教学与科研。那么,被称为“工科神器”的MATLAB究竟是何方神圣?离开了它,对中国高校的科研活动,甚至中国工业究竟影响几何

MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是由美国MathWorks公司出品的商业数学及科学计算仿真软件,目前世界上180多个国家中,有超过300万的工程师和科学家正在使用它。

正如画家用画笔、文学家用文字来描述自然界那样,科学是人类对于自然界的数学描述,而数学的描述具有可预见性:

火炮进行射击的时候,在炮弹发射之前就可以计算出炮弹的落点。

这种纸面推演,只有数学才能做到。

经过空气动力学修正的弹道曲线,可以描绘出炮弹在整个飞行过程中的轨迹。但是火炮的研制者只能给出弹道的数据,并不能让他像一个画家那样绘制火炮开炮的现场以及火炮弹在飞行中的过程。

因为人不可能具备无限的知识和能力。

但如果我们把火炮的数据输入到MATLAB里面,它就会自动给我们生成一个可视化的过程。在这个可视化过程中,我们可以观察炮弹在飞行中的运动轨迹,以及受到风力影响时炮弹的落点偏差。通过观察炮弹在飞行中的过程,可以反过来对火炮的设计进行修正。

所以简单的说,MATLAB的最基本功能就是把虚拟的数字变成可预期的、可视化的未来场景。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集于一身,提供更全面的解决方案,在数学类科技应用软件中可谓首屈一指。

在理工科大学中,MATLAB也是必不可少的工具。我国各大高校,如清华、北大、西安交大等,都相继引进了MATLAB校园版,哈工大也不例外。一些大学专业课程的第一课,就是在教学生们如何安装并使用MATLAB,“工科神器”的称号也因此得名。

MATLAB被禁,比你想象得更严重

对于高校禁用MATLAB一事,非相关专业的人可能无法感受到切肤之痛。

“就是一个软件啊有什么大不了的,少了它还做不了瓷器活儿了?”

别说,还真就是这样。

普通人对软件的理解一般就是Word、PPT、微信这样的互联网应用软件,但这次被禁的MATLAB和此前华为被禁的芯片设计软件都属于工业软件,两者是完全不同的概念。

大家都知道图纸是工程的灵魂,是所有基础中的基础,而工业软件就是绘制这份图纸的工具,没有工具就画不了图纸。这种工具学名叫EDA,是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。EDA技术的出现,极大地提高了电路设计的效率和可操作性,减轻了设计者的劳动强度。不幸的是,EDA属于我国网信技术领域短板中的短板,而MATLAB以及华为被禁用的芯片设计软件都属于EDA。

从被美国列入实体清单的13所高校的性质来看,除了中国人民大学外,都是一些理工科高校,其中,哈工大、哈工程和北京航空航天大学、西北工业大学、北京理工大学、南京航空航天大学、南京理工大学一起被称作直属中国工业和信息化部的“国防七校”,美国一直指控这些大学向中国国防事业巨头和华为、中兴等高科技公司源源不断地输送人才。

这样一来也就很好理解,美国为什么要对他们禁用MATLAB了——直白点说,就是想要在高端制造领域最上游“卡住中国的脖子”。

Python有可能替代MATLAB吗?

看到这里,有人可能会有疑问:如果不用这个软件,难道就没有其他类似的软件来替代吗?

比如,知乎上就有用户对“Python与MATLAB的对比”等相关问题进行了探讨:

一些人认为,Python很难取代MATLAB的部分功能;另外一些人认为Python将会完全取代MATLAB,但可能需要很久。尽管观点不一,但综合来看,Python和MATLAB都是工具,以解决问题为导向,Python除了数值计算外,想要取代MATLAB就亟需开源社区设计出一个比较成熟的仿真软件才有可能向MATLAB靠拢。毕竟MATLAB是一项系统工程、跨学科工程,或者说是工业体系的一部分,可以说已经超脱于普通软件之外了,如果想寻找其他的“替代品”,需要大量的时间积累,而这个积累过程,美国已经至少持续了30多年。

但反过来看,有一个好消息是:如果现在让中国的青少年都开始学习Python等这类编程语言,将有机会让中国在不久的将来,不再受限于美国对于高端工业软件的垄断。

学编程,研发属于中国的“工科神器”

美国工业软件的崛起,也并非一朝一夕。

1993年,因为与苏联对抗,美国很长时间里都把提升军事力量作为首要任务,可是伴随着持续近半个世纪的冷战正式宣告终结,经济和科技已逐渐取代军事力量,成为新的全球竞争焦点,而德国、日本等国家的崛起以及一众新兴工业国家的追赶,又给美国带来了巨大压力。

对此,美国发起了一项计划,名为“国家信息基础设施(National Information Infrastructure,简称NII)”,又名“信息高速公路计划”。经过数十年的发展,这一计划将美国和全世界从工业经济带入到信息经济和知识经济的新时代,为后续的互联网大繁荣以及大数据、云计算、AI等新技术的发展打下了坚实的基础。

说到这里,都是近年来我们耳熟能详的词汇了,这也正是为什么说要让孩子学习编程的原因:

从小处来说,学编程能够培养孩子的“超数学能力”,即以编程为载体,将抽象的数学问题转变为看得见、摸得着的具体图像,与上文提到的MATLAB中的可视化过程类似,通过编程程序用计算机去解决数学问题。长期学习编程,能提高孩子创新创造的能力、工程实践的能力、看透智能世界的能力,逐步成长为具备数学与编程思维的新型科技人才。

往大了说,学编程绝不仅仅是为了防止孩子们被人工智能时代抛弃而习得的一门工具,而是以全新的方式去开创新技术的不二途径。尽早学习编程的孩子,会用思辨的眼光与全球最前沿的领域智慧碰撞,而这些领域更是未来几十年内,世界各国竞争最激烈的高地,同时也为我们今后重塑世界高端智能产业的格局带来新的希望。

日前,工信部新闻发言人表示:“要集中力量解决关键软件的卡脖子问题,着力推动工业技术的软件化”,财政部也发文对集成电路和软件产业给予政策支持。总有一天,我们将不必受限于美国的软件垄断,因为代表中国未来的编程少年们已经摩拳擦掌、奋起直追,他们必将成为今后世界舞台最为汹涌澎湃的“后浪”,推动着我们的伟大祖国走向更美好的未来!

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发布时间 2020-06-28 11:03:36
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