? Google產品高級副總裁Jonathan Rosenberg曾說過:“如果你想在谷歌工作,請確保你會用MATLAB。”
? 在LinkedIn上,MATLAB技能是MIT和其他頂尖理工院校畢業生最常提及的技能,同時也是成千上萬的技術崗位的必備技能。
在AIoT時代,產品迭代更新速度更快。縮短產品研發周期,加速上市時間已是共識。MATLAB是一種用于算法開發、數據分析、可視化和數值計算的編程環境,被稱為“科學計算的語言”。MATLAB工具平臺代表了未來的設計理念,也是面向智能化時代、自主時代的這樣設計軟件。近日,EETOP受邀,對MATLAB的開發商MathWorks公司中國區總經理曹新康先生進行了深度采訪。
MATLAB,面向未來的設計生態
MATLAB是什么?基于用戶計算和數據分析的編程工具?不僅僅是。它是是一種用于算法開發、數據分析、可視化和數值計算的編程環境,被稱為“科學計算的語言”。目前,MATLAB還加入了更多的計算機視覺處理,包括現在大熱的機器學習、人工智能,都會大量用到這些可視化的工具。從航空航天、軍工到汽車,再到生物制藥、通訊、半導體、金融等,MATLAB都是被深度使用的工具。據介紹,像前兩年比較熱的引力波,以及今年很熱的黑洞的照片,MATLAB工具都是非常重要的組成部分。此外,現在通用汽車出一輛雪佛萊新一代產品的話,里面差不多有超過1億行的嵌入式代碼,其中超過80%都是用MATLAB工具制作生成的。特斯拉包括它的Space X都是MathWorks的企業級客戶。”
MathWorks所提供的工具平臺,正是為未來時代而生。對于此,曹新康特別拿國內現在新出現的很多造車勢力來舉例。傳統如寶馬、通用等的百年造車企業,都是花了很大的代價才走到今天。而今天,由MathWorks提供的工具箱平臺,已經大大降低了造成的門檻。特斯拉就是一個絕對的創新能手。當年特斯拉造車的時候,在設計的階段,他就用MathWorks的工具測試了幾十個動力總承的模型,完全是在Simulink的環境下做測試,所以整個研發周期大大降低,研發成本也大大降低。曹新康特別強調說:“我們已經進入一個智能化時代,進入到了一個自主控制系統的時代。MathWorks的工具平臺更多的是說面向未來的設計理念,面向未來的設計流程和面向未來的設計環境。”
Simulink是一種圖形環境,可用于對多域動態系統和嵌入式系統進行仿真和基于模型設計,是一個很大的工具平臺。事實上,MATLAB和Simulink打造的是一個研發生態,里面有100多個工具箱,包含了從科學計算到自動控制等。其中科學計算擁有很龐大的內容,包含了繼續學習優質內容,然后信號處理;而自動控制,不管是做汽車,還是飛機,都將廣泛應用到這些工具。
對于現在中國特別重視的芯片產業,MATLAB和Simulink也都是被深度使用的工具。曹新康介紹說,像荷蘭的ASML、臺機電、Intel等,所有能列出的在這個行業頂尖的公司,都是MathWorks的客戶,而且是深度使用MATLAB客戶。針對現在非常火的開源系統,EETOP也特別提問:商業軟件和開源系統的區別及競爭優勢。
曹新康概括總結了以下比較典型的平臺優勢:
首先,兼容性。商業軟件和開源系統本身并不是對立的。MATLAB和Simulink都是開放的兼容環境,可以跟開源的社區提供很好的相對支持。用戶可以同時在不同的環境下工作,從而可以有效提高產品開發的速度,以及最重要的達成商業應用的終極目標。
其次,穩定性。商業軟件每個版本都是經過嚴苛測試才會發布的,并且發布后的版本也會及時打補丁,確保用戶用到的軟件都是最好的。
易用性。開源系統對使用者有很高的要求,必須是一個計算機專業,才有可能能把那些庫打起來、跑起來。而使用MATLAB和Simulink非常容易,不是計算機專業的,也很容易上手。除了工具手段輕松快捷之外,還提供豐富的幫助文檔,以及背后還有技術工程師給予技術支持。
完整性。MATLAB和Simulink是一個完整的工具平臺,它可以進一步將模型優化,跟某個產品結合起來,把功能加到產品上,是一個工程實踐的過程。而開源系統實際上并沒有這樣完整的工作流程來支持產品開發,或者也沒有辦法輕松的將整套產品開發流程整合起來。
第五,提高效率,縮短產品開發周期。
MATLAB實際上是一個非常自然的,符合自然語言邏輯的語言,跟人的自然思維習慣很接近。另外,它的功能很強大,作為工具平臺,涵蓋了科學計算、信號處理到自動控制。曹總舉例說到,上海交通大學無線通信技術研究所要做一個5G車聯網的項目,該項目涉及的專業涵蓋了自動控制、信息工程、電氣工程、電子工程等,當然還要包括計算機、通信儀器,以及很多測試科學。如果每個環節都專人專力去疏通,那必然是一項非常浩大的工程。而上海交通大學使用MATLAB和Simulink的工具平臺,并實施Campus-Wide License(全校正版授權),就能把所有這些學科很自然統一和結合起來,從而促進了學科的融合和交叉,使得項目更容易向前推進。
MATLAB的教學意義
MathWorks對教育非常重視,可以說是一直都具備教育情懷的企業。雖然教育業務在整個公司營收占比很小很小,但在教育板塊的投入在人力資源就與商業用戶的投入不分上下,這源于MathWorks的創始人是兩個很有情懷的數學家,MATLAB是他們初創的,也一直以加速科學和工程的進步為公司的宗旨。
現在人工智能很火,在這些企業里,有大量的人才需求。我們經常能看到,普普通通一個人工智能設計工程師,就能拿到非常高的薪資。這些企業愿意開這么高的工資,是因為他們深知,企業去培養自己的研發人員去學這些工具、這些方法的話,將會花費更多的錢,而且由此產生的時間成本和機會成本也是無法估量的。
相比其它語言或工具,MATLAB和Simulink的入門實際上是非常容易的。在中國,還提供有中文幫助,甚至還有教學視頻、教學環境等入門資料。MathWorks一直致力于增強工具的應用性研究,從而很好的提高使用者學習和使用的效率。比如做人工智能,如果要做深度學習,傳統做法可能需要幾個月甚至半年一年的學習時間,但是用MATLAB通過入門課程,可以在2、3小時快速掌握深度學習基本概念,開始人工智能應用開發。
工具平臺代表了未來的設計理念,也是面向智能化的時代、自主時代的這樣一個設計。目前,全球有超過6500所大學采用了MathWorks提供的MATLAB作為其教學工具,其實這里面有超過1300家大學都已將其許可證升級為 MATLAB Campus-Wide License(正版全校授Simulink權)。現在的教學更加強調動手,尤其是基于項目學習。所謂基于項目的學習,現在國內教育有一個很典型的項目叫產學研融合項目。MathWorks所提供的MATLAB&Simulink及其工具,就很契合這個教育項目中。MATLAB和本身是工程設計平臺,包括科學研究、工程設計。今年6月,MathWorks在中國實現了一個非常有意義的里程碑,實現了中國C9,即所有9所高校全部成為了MathWorks Campus-Wide License(正版全校授權)的客戶。其中清華大學早在三四年前就已經采用,是比較早一批Campus-Wide License(正版全校授權)的使用者。MATLAB和Simulink一方面可以助力清華在學術上實現成功;另一方面助力學校為國家,包括為世界提供頂尖的人才。因為MATLAB和Simulink是一個非常重要的工具,學生必須掌握這些工具和必要的技能,來為他們未來的職業發展做準備。
過去的學習大多都是填鴨式的,在整個學習過程中存在很大的偏差,尤其是不能根據工程需要來進行。MathWorks提供的工具,本身是跟工程聯系很緊密的一個開發環境。工具中提供了很多直接工程中有相當廣泛應用的基礎硬件支持。MATLAB不僅提供可基于Window、Mac、Linux操作系統的版本,此外還有在線版的MATLAB,使用者還可以將MATLAB放在移動端、手機端、APP端。使用者可以跨過很多初級的門檻,將時間和精力更多的花在自己的專業領域上。對于學生來說,很容易實現他們的想法,只要他專注在自己的專業、關注自己的創意想法,去花到構建系統和設計模型中,也不需要花費時間和精力在手寫代碼上,用MATLAB和Simulink工具可以去自動實現,更容易獲得成功。這也是現在工業界很廣泛采用的開發模式。
目前,MathWorks已獲批教育部新工科產學研的合作項目,關注新興學科建設,特別是機器學習、深度學習,自動駕駛、物聯網、視覺、機器人、工業4.0這7大類,在課件、習題、實驗中采用MATLAB和Simulink平臺進行教學模式和體系的深入探索。
貫穿本科的MATLAB & Simulink 新工科教學改革方案(以通信工程專業為例)
大一: 高等數學部分,增加MATLAB 高等數學實驗部分,培養學生的基本編程能力和數學應用能力;
大二: 線性代數和概率部分,增加相應的實驗環節,繼續增強學生的編程能力和基本的工程應用能力,如數據分析、數學建模、算法設計能力。大二在部分專業基礎課程部分,增設MATLAB實驗和項目實踐內容,培養基本專業理論的應用能力。
大三:在專業課部分,增加實驗和實踐環節,鼓勵學生將所學的專業知識通過平臺轉化成工程產品原型。
大四:在課程設計或畢業設計中,鼓勵學生系統使用基于模型設計的技能完成完整的工程項目。

曹新康介紹說,目前國內已經有好幾百所高校購買了MathWorks的軟件,其中有很多學校采用了MATLAB Campus-Wide License(正版全校授權)。跟高校的合作中,專業的分布是非常廣的,幾乎涵蓋了工科、理科,包括人文、經濟、語言等都有應用。在各個院系相關課程中的分布也是非常廣泛且深度開展的。如傳統的工科,如信號、通信、控制等課程,包括像信號與系統,機械設計等。此外,在新興的學科方面,有幾所高校開設了自動駕駛、深度學習的合作項目,有很多的課程在進行合作。
跟高校的合作中,除了課程教學方面的合作之外,還有一些項目的合作。MATLAB每年都會提供兩個更新的版本,工具內容的更新上,MathWorks會提供選題,高校老師可以挑選課題,然后按照項目的要求執行,除了軟件技術支持和技術資料之外,MathWorks還會提供一定的經費支持。最重要的,項目完成之后,MathWorks會對項目進行審核,進一步鞏固成果,建設成可共享的內容。MathWorks希望通過這些方式,建立出一個標準,共享給所有的高校,服務于更多的人,這也是這個項目合作的初衷。
關于 Campus-Wide License (正版全校授權)和商業版授權模式的區別,可能很多人會關心,曹新康也做了特別清晰和明確的說明:MathWorks 在國外有學生版,這個學生版沒有加入很多商業用戶的工具箱,里面包含的工具箱可能只有十幾個。不過在中國,MathWorks提供的Campus-Wide License是正版全校授權,也就是在這個學校里面,可供任何人、在任何地點使用。老師和學生們可以非常容易地使用工具進行教學、學習\開發。同時,Campus-Wide License (正版全校授權)和商業版在產品性能上沒有任何差別,而商業用戶都是按工具箱采購的,而Campus-Wide License (正版全校授權)是全模塊的。而且Campus-Wide License (正版全校授權)的一個好處是始終保持升級,始終為最新版本。
面向未來,MathWorks 持續跟蹤所有的技術趨勢變化,始終致力于提供最新的前沿技術,每年都會保持更新兩個版本。曹新康最后特別強調說:“學校里充滿了任何可能,他們代表著未來、代表著創新,MathWorks鼓勵高校師生去嘗試任何可能!”或許,我們聽聽下面這些使用者們的評價,會更知道 MATLAB 和 Simulink 在高校的重要意義。
“我們可以讓學生參與到技術前沿的研究中。這些工具讓研究群體和學生,包括生物學專業的學生和工程師可以專注于研究,不用花那么多時間在編程上。”
----麻省理工大學(MIT) 和哈佛大學Gil Alterovitz博士
“學生選擇MATLAB 要比C 等底層開發語言快得多。他們可以在MATLAB 中嘗試并立即獲得可視化反饋。當我們將MATLAB與實踐動手結合起來時,我們從理論、到數值計算、再到實驗室實驗,都有了完整的進展.”
----Dr. Jamie Evans,University of Melbourne
我們可以讓學生參與到技術前沿的研究中。這些工具讓研究群體和學生,包括生物學專業的學生和工程師可以專注于研究,不用花那么多時間在編程上。
——麻省理工大學(MIT)和哈佛大學 Gil Alterovitz博士