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科学计算软件Matlab的诞生与发展:打造基础平台才能赢得未来

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前言:

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缘起

日前,中国两所著名高校哈工大和哈工程购买的工程计算应用软件Matlab被停止提供服务。Matlab软件的提供商Mathworks公司给出的理由是:这两所高校进入了美国的“实体清单”,作为美国公司,需要按照美国的要求取消Matlab在这两所高校的授权。一时间,舆论哗然,因为这款软件的影响力实在是太大了,几乎每一个理工科的学生都用过,至少是听说过,同时在科研、实际工作中也经常会用到。

诞生

Matlab全称Matrix Laboratory(矩阵试验室),顾名思义,该软件非常擅长数理统计领域的矩阵计算。理工科的学生都知道,矩阵计算很费事,比如两个10*10的矩阵相乘,需要先乘后加,计算过程繁琐,特别容易出错,可是计算器无法实现,如果有软件工具自动计算该多好啊。

于是在1976年,Cleve Moler博士申请了国家科学基金,与同事一起利用Fortran语言开发了用于求解特征值的程序库EISPACK以及用于解线性方程的程序库LINPACK。

博士毕业之后,Cleve Moler进入美国新墨西哥大学计算机系担任系主任。他想教学生使用EISPACK和LINPACK这两个程序库,可是发现学生利用Fortran语言编写接口程序很费时,于是他好事做到底,把接口程序也编号了。而这个接口程序程序因为在底层调用EISPACK和LINPACK两个算法库,学生们只需要输入矩阵,该程序就能轻松得到矩阵计算结果,解出矩阵方程,深受学生的欢迎。Cleve Moler将这个程序取名为Matrix Laboratory,简称Matlab。既然是试验室,仅仅是为了给学生上课用,对于不同大众也是免费的,并没有想到商业化。可是无心插柳柳成荫,Matlab在多所大学广泛流传。

1983年春暖花开的一天,Cleve Moler到斯坦福大学讲学,遇到了商业天才Jack Little。John Little当时只是一个普通的软件工程师,他敏锐地发觉Matlab可能在工程领域大有前途。于是,他游说Cleve Moler将Matlab商业化,教授深以为是。有了方向,剩下的就是打磨产品了。他们组成了四人小组,抛弃了繁琐的Fortran语言,改用更加简单的C语言。有的编译解释程序、有的完成图形功能的设计,有的开发数学分析的子模块,有的撰写用户指南和核心的M文件。就这样,一款带有数值计算及数据图示化功能的商用版Matlab软件诞生了。

1984年,为了更好地将研究成果变现,Cleve Moler和Jack Little成立了MathWorks公司,发行了Matlab V1.0(基于DOS系统),正式进行商业化运营。该软件集数值处理、图形处理、图像处理、符号计算、文字处理、数学建模、实时控制、动态仿真、信号处理于一体,同时具有了良好的开放性和运行的可靠性。这种平台性软件支持不断添加新的模块,功能越来越强大。在工程应用中,最先取得成功的领域是控制领域,原有控制领域的各类封闭式软件包纷纷被淘汰,可见开放式平台的强大之处。

发展

1993年,为了减少竞争对手,Mathworks公司从加拿大滑铁卢大学购得符号计算软件Maple的使用权,以Maple为引擎开发了Symbolic Math Toolbox 1.0,加快结束了国际上数值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论,促进了两种计算的互补发展,看来这次收购的效果不错。

此后,通过对核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面进行改进,Mathworks公司于2000年10月推出Matlab V6.0。该版Matlab不再是简单的矩阵计算工具,而是一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了。

2001年,MatlabV6.1在继承和发展其原有的数字计算和图形可视能力的同时,推出了Simulink,打通了Matlab进行实时数据计算、处理和硬件开发的道路。

此后,Matlab每年都会更新一到两次。目前,MathWorks拥有5000多名员工,在全球拥有33个办公地点,公司开发的MATLAB和Simulink的在计算生物学、芯片设计、控制系统、图像处理与计算机视觉、数据科学、物联网、机器人、机器学习、信号处理、无线通信等领域均有广泛应用,不仅仅在教学领域,更重要的是在研发和工程应用领域。

结语

毫无疑问,Matlab在产学研的道路上走得很顺利,或许其诞生与发展路径值得我们借鉴。如果美国禁止我们使用Matlab,我们该怎么打造我们自己的科学计算工具呢?是通过863、973基金进行扶持,还是通过建立产业联盟来共同开发?欢迎讨论。

标签: #空间谱估计理论与算法matlab包含哪些