法国科学与数值计算软件:Scilab在中国的发展遇到的问题

测量于纸话科技 2024-08-03 21:38:42
一.Scilab在中国的发展背景

Scilab在中国的推广背景起源于美国和法国的政治角力,上世纪90年代,法国在政治上较为独立,由于重视MATLAB崛起对他们的技术威胁,所以举国之力开发了Scilab软件,并在2000-2010年之间,在中国大力推广,重点推广的领域是中国的各大高校,给出相当优越的条件去奖励和推动该软件在高校的使用。

为推广普及Scilab,自2002年起,INRIA跟中国科学院自动化研究所每年组织一次Scilab竞赛。主要合作项目包括:BICD:脑成像和认知障碍、CAD:计算机辅助设计、DeviceWare:嵌入式系统软件开发工具、ECO-INFO:Greenlab & Eco-Engineering、IGIT:交互式图形和图像技术、NETQUEST:网络查询处理、PAL:模式分析和学习、RSIU:遥感应用的图像理解、SCILAB:Scilab在中国的推广。

其次,Scilab获得了863计划的支持。先后有两个“863计划”项目主要用来支持Scilab的推广,但由于项目的频繁变动及相关负责人的职位变动,使得Scilab在中国并未推广起来,且项目中对Scilab的描述都较为简短靠后。

近年来,由于法国政治独立性等问题(未能取得和美国政治独立性抗争的优势),加上国外MATLAB软件盗版使用较为普遍,该产品的使用中国用户的满意度不高,所以其在中国的推广一直未能有明显成效。2022年,法国达索公司收购了Scilab,Scilab团队成为达索系统的一部分,其在中国的推广项目也基本停滞。

二.Scilab无法实现软件的自主可控

Scilab已经成为了一款开源软件。但是开源软件本身存在安全性和效率问题,例如,俄乌战争爆发后,GitHub 封禁受美国制裁的俄罗斯开发者账号,影响到整个开源生态系统的发展,用户无法参与开源项目的协作,无法利用GitHub上的丰富资源和社区支持,开源软件带来的不可控性是无法避免的。使用国外开源软件建立科学计算底座构建软件及产业生态存在一定的风险(如 Modelica、Scilab 的相关委员会成员为欧美国家成员,相关的技术标准,底层架构等核心技术仍在他人之手),这并不符合从底层开始完全自主研制系统仿真平台的国产化替换工作。

同时,开源方式难以实现技术和服务可控。Scilab的开源为例,底层代码维护是一个很大的问题,因为开源让大家都有权利修改底层代码,导致代码质量无法保证,同时,软件更新、维护缓慢,难以及时满足相关行业的软件需求。

北太天元可以实现自主可控,对于软件的开发流程和效率有完全的可控性,保证软件发展方向和解决问题能力,通过SDK对接、生态合作、技术交流等方式,吸引更多开发者加入,并且能够及时开发功能,提供行业工具箱和及时有效的软件帮助服务。能够为我国的科学计算软件发展积淀核心技术能力,构建技术自主自强的能力,真正解决“卡脖子”问题。

最后,开源软件并不等于免费。Scilab团队现在是达索系统(Dassault Systèmes)的一部分,该团队由工程师和科学博士组成,他们直接参与Scilab的开发。达索系统是一家全球性的软件公司,提供广泛的软件解决方案和服务,其中一些可能是商业化的,可能涉及费用。同时,MATLAB在之前之所以能够成为首选的科学计算软件,未能因为其收费产生任何不利影响,是因为科学计算软件的价值在于其不断地更新升级和技术服务的价值,这里需要Scilab和其目前的母公司达索能够进行积极维护。

三.国产生态完善的问题

目前,因为英伟达等厂商对中国企业实行的禁用,从底层算力:GPU、CPU、云计算等领域,到上层工业软件等应用,社会各界在形成基于国产的闭环生态,北太天元与杉数求解器、摩尔线程GPU厂商都在积极对接产品生态合作。所以Scilab作为国外的开源软件,在生态融合上不能够支持目前的发展趋势。目前北天天元在生态上向国内的高校、科研机构、企业高度开放:

在生态建设方面,北太天元已经在300所高校推广试用,与其中130所高校推进合作,并与北京大学等40所高校正式签约。同时,北京航空航天大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、西北工业大学、南京航空航天大学等6所工信部直属高校、19所工信部共建高校与北天天元共同构建集学术研究、技术开发、人才培养与产业应用于一体的“产学研用”生态体系,同步与北京理工大学、新疆大学、华南理工大学等高校合作搭建11所产学研基地。北天天元与高教社等10所高研机构合作编写教材13本:北京大学《数值代数》,四川大学《线性代数(第三版)》,北京理工大学《数值计算方法》等,目前四川大学的教材已经正式出版。为支持高校的教育教学工作开展,北太天元连续3年助力全国大学生数学建模竞赛,2022-2024年累计展开数模校赛培训、区域赛培训及国赛培训等40+场,覆盖70+所院校,超1万名师生参加。同时,与5所高校建设6门基于北太天元的创新课程。

在产业合作方面,2024年,北太天元入选国家级项目——科技部国家重点研发项目:面向智能汽车研发需求的科学计算与模拟仿真软件研究项目、以及经信委:面向新能源汽车的国产科学计算与模拟仿真软件开发项目。同时,与北太天元达成产品试用的企业150+,基础软件互认证企业15+,深度交流合作企业30+,覆盖航空航天、卫星设计、复杂装备、核工业、汽车制造、人工智能等6个行业,同时,与杉数科技达成了求解器和科学计算软件的互相认证适配,正在与国防科技、卫星、商业航天、电力、半导体、水利等领域开展国产化替换。

四.北太天元与Scilab相比的产品优势(包含在高校使用方面优势)

4.1性能指标对比:运算速度对比(单位:秒)

4.2产品功能点对比:

4.3产品界面展示:

下图是北太天元软件界面展示,并展示了三维绘图可视化展示的案例。

下图是北太真元软件界面,并展示了汽车ABS控制方法研究系统仿真模型。

Scilab是一款算法测试和数值计算的自由开源软件,具有混合动态系统建模/仿真的工具箱Xcos,Scilab主要用于数值计算,在线性代数、数值积分和最优化数值计算有优势,但Scilab几乎未涉及汽车等工业领域。

北太天元工具箱体系采用轻量化的架构,基于底层函数,针对多种多样的科学计算和数据处理需求分类,形成了一系列的工具箱。其中通用工具箱为基础工具集,广泛适用于各领域和行业,包含一系列常用的数学、绘图、数据分析和编程工具,适用于多种一般性的科学计算和数据处理任务;专业工具箱针对特定的领域或行业,提供更加高级、更加专业化的功能和算法,协助专门领域的研究人员解决更加复杂的专业性问题,目前已上线图像处理、信号处理、控制系统等专业工具箱。

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