原標題：國產科學計算軟件產業：悄然崛起 未來可期
如今，航空航天、生物信息、金融科技、天氣預測等領域都離不開功能強大的科學計算軟件。
記者了解到，由北京大學數學科學學院副院長、北京大學重慶大數據研究院副院長李若教授領銜的科研團隊，研發了首款具有完全自主知識產權的國產通用型科學計算軟件——北太天元數值計算通用軟件（以下簡稱北太天元）。其底層數學函數替換率達77%，功能函數替換率達55%，打破了長期以來這一領域被國外公司壟斷的局面，填補了國內空白。目前，北太天元已在教育、汽車制造、能源電力等領域應用。
近年來，悄然崛起的國產科學計算軟件不只有北太天元。我國一些企業在這一賽道多有布局，并取得相應成果。
在多個領域用途廣泛
科學計算軟件可再現、預測和發現客觀世界運動規律和演化特性，建立數學物理模型、研究計算方法、開發應用程序、進行模擬計算并分析計算結果。具體來說，科學計算軟件分為專業型科學計算軟件和通用型科學計算軟件兩大類。
“科學計算軟件能模擬真實條件下無法或難以進行的實驗。”李若說，“例如想要研究海嘯、地震、核爆炸的破壞強度，人們不可能進行真實實驗，但卻可以通過科學計算軟件來模擬。”
“同時，它還能降低真實實驗成本。”李若舉例，傳統的造車方式容錯率低且成本高。如今，借助科學計算軟件，工程師可以構建汽車模型。在沒有汽車實物的情況下，相關人員也能直觀分析車輛動力性能等關鍵指標，預判汽車可能出現的問題并作出調整。這大幅降低了生產成本，提高了研發效率，有利于提升產品性能。
不僅如此，科學計算軟件在高校教學中也頗受歡迎。比如，在數學教學領域，科學計算軟件已成為數學分析、線性代數、概率統計等相關課程的基本教學工具。“高等數學中有很多抽象概念，學生學習起來難度較大。科學計算軟件可以用圖像加深學生對這些概念的理解。”李若說，“尤其是它能將數據可視化，這對學生理解空間解析幾何很有幫助。”
相關資料顯示，在控制、機械、電氣、電子、通信、熱能等專業領域，科學計算軟件也已成為核心原理講解、實驗驗證及科研實踐不可或缺的工具。同時，它在工科專業教學中也發揮著關鍵作用，許多驗證性實驗都基于科學計算軟件搭建。
打破外國軟件巨頭壟斷
長期以來，我國科學計算軟件市場被國外軟件巨頭壟斷。以業內領軍科學計算軟件之一——MATLAB為例，其早在20世紀80年代就進入中國市場，目前這一軟件支持的行業多達15個以上。
時下，由中國自主研發的科學計算軟件正在改變這一狀況。
以北太天元為例，2020年10月以來，李若帶領團隊在北京大學數學科學學院開啟北太天元“0—1”內核原創研究后，在北京大學大數據分析與應用技術國家工程實驗室進行北太天元技術孵化。2021年，團隊入駐北京大學重慶大數據研究院，推動北太天元“1—10”產品孵化。2022年6月，北京大學重慶大數據研究院依托北太天元孵化了北太振寰（重慶）科技有限公司，進一步推動國產科學計算軟件發展。
據北太天元相關研發人員介紹，產品從零開始自主開發，目前擁有常用功能函數1500多個、核心數學函數400個以上，已基本滿足高校教學和研究需求。同時，它具有科學計算、并行計算、函數繪圖、算法開發、數據處理等功能，應用范圍涵蓋大部分科學和工程計算領域。目前該產品已突破國產通用型科學計算軟件內核的根技術，在完成軟件專利的基礎上適配了國內軟硬件環境。據團隊相關人員介紹，北太天元完全兼容國外同類產品并支持中文變量編程。基于此，用戶可以保留以往的工作習慣和語法習慣，高效率、低成本地完成軟件使用的過渡，將更多精力投入到自主創新工作中。
記者梳理發現，蘇州同元軟控信息技術有限公司研發的新一代科學計算與系統建模仿真平臺MWORKS，北京世冠金洋科技發展有限公司研發的GCAir系統仿真測試驗證一體化平臺和GCKontrol系統設計與仿真軟件，也已經被應用于教育、科研等領域。
盡管國產科學計算軟件技術不斷發展，相關市場規模不斷擴大，但這一行業也面臨技術研發能力不足等問題。
李若認為，國產科學計算軟件在計算效率等技術層面仍有待提升。比如，在執行一些命令時，國產科學計算軟件的運算速度與國外競品相比仍有差距。
在北京大學重慶大數據研究院基礎軟件科學研究中心主任助理廖漢卿看來，開發科學計算軟件不可能一蹴而就。“科學計算軟件解決的是底層邏輯計算難題，其平臺性、工具性等特點決定了它是一種底層的、基礎性的軟件，開發周期長、難度大、高層次人才需求量大。”他補充，即便產品進入市場，也不意味著研發工作結束。研發人員還需要重視用戶反饋，不斷對軟件進行完善。
協同發力解決痛點問題
當前，國產科學計算軟件已經擁有一定的算法實現能力，并突破了內核的根技術。在技術創新、效率提升以及數據安全等多重訴求驅動下，智能汽車、金融科技、高校教育與科研等領域正展現出對國產自研通用型科學計算軟件的迫切需求。在業內專家看來，下一步，應從人才支撐、政策支持、創新生態建設等方面發力，進一步助推產業發展。
首先，需要培養一批既有軟件研發能力，又有專業背景的人才。科學計算軟件包含大量不同的數據模型，其工具箱更是涵蓋數學、電子信息、機械工程等諸多學科內容。因此，其開發離不開既懂編程、又精通某一專業的交叉學科人才。
其次，政策支持也不可或缺。“科學計算軟件的發展離不開應用場景。要想激發企業創造更多應用場景，需要國家政策的大力支持，包括推進重大工程中的關鍵軟件應用、進一步完善知識產權保護制度等。”廖漢卿認為，產品在新應用場景中會被不斷打磨，實現迭代。這不僅有利于提升我國在科學計算領域的人才培養質量，還能進一步增強市場競爭力與創新活力。
最后，國產科學計算軟件產業發展離不開生態建設。“這里的生態包含科學計算軟件的底層函數、數學庫、運行環境、行業應用等。”李若建議，高校、企業、軟件開發者等各方要通力合作，打造具有競爭力的軟件生態環境，更好地發展創新技術，推動我國科學計算軟件走得更遠。
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工業軟件市場發展動能強勁
工業軟件被譽為工業制造的大腦和神經。近年來，隨著使用需求的提升，國產科學計算軟件的進步，相關政策支持力度的加強，我國工業軟件市場前景廣闊，相關產業蓬勃發展。
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得益于技術、行業、政策等因素多輪驅動，眾多國產工業軟件企業涌現。國電南瑞科技股份有限公司、上海寶信軟件股份有限公司、中控技術股份有限公司等企業紛紛入局并研發出相關產品，為國產工業軟件市場增添發展動能。
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