近日，哈工大、哈工程MATLAB被禁用一事引發(fā)熱議。工科生如果失去MATLAB使用資格，是否在科研上寸步難行？此外，還有Python，Octave等可以作為開(kāi)發(fā)者和學(xué)術(shù)研究人員的替代之選。近日，哈工大又上了一波熱搜，原因是哈工大學(xué)生收到「工

近日，哈工大、哈工程MATLAB被禁用一事引發(fā)熱議。工科生如果失去MATLAB使用資格，是否在科研上寸步難行？此外，還有Python，Octave等可以作為開(kāi)發(fā)者和學(xué)術(shù)研究人員的替代之選。

近日，哈工大又上了一波熱搜，原因是哈工大學(xué)生收到「工科神器」MATLAB正版軟件被取消激活的通知，顯示相關(guān)授權(quán)已被中止。同樣被禁用的還有哈工程學(xué)生。

MATLAB是MathWorks公司的，是世界上最強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)編程語(yǔ)言之一。很多高校都購(gòu)買(mǎi)了正版，這一波幺蛾子正是因?yàn)閷?shí)體清單來(lái)的。

Mathworks隨后回應(yīng)稱(chēng)，剛接到通知，根據(jù)實(shí)體清單，無(wú)法再提供服務(wù)，這或會(huì)嚴(yán)重影響高校科研。

說(shuō)到具體影響，很多同學(xué)在說(shuō)用不了正版用盜版就行了。

但事實(shí)上，對(duì)學(xué)術(shù)界的影響還是很大的。畢竟即便你用盜版的MATLAB完成了計(jì)算，也無(wú)法用計(jì)算結(jié)果來(lái)發(fā)表論文。

工程制造方面，包括汽車(chē)、電氣、電子信息等，MATLAB都是最基礎(chǔ)的計(jì)算仿真工具，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行沒(méi)有可以完全覆蓋MATLAB工作臺(tái)生態(tài)的軟件。現(xiàn)今禁令的對(duì)象只是兩所高校的學(xué)生，如果對(duì)象擴(kuò)展到其他的高校，乃至國(guó)內(nèi)工程師的話，許許多多科研人員的科研將很難開(kāi)展，工程師也將面臨失業(yè)。

往深了說(shuō)，禁用MATLAB的行為，展示了美國(guó)決定保護(hù)技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的決心。其實(shí)更應(yīng)該解決的是軟件的依賴(lài)問(wèn)題。正是因?yàn)檫@種根本性軟件的依賴(lài)，才有了諸多卡脖子的境遇。

就像探索科技（techsugar）分析師王樹(shù)一在文章中寫(xiě)道，MATLAB被禁，不代表開(kāi)源的Python和Julia就可以隨便用，甚至祖宗輩的C語(yǔ)言也不一定安全。就像Arm新技術(shù)被禁止華為使用，不代表華為就能自由使用所謂開(kāi)源的RISC-V，開(kāi)源技術(shù)的主導(dǎo)者仍然是美國(guó)。

「被禁用Matlab——如果牛頓定律是美國(guó)人發(fā)明并申請(qǐng)專(zhuān)利的，估計(jì)都要一并被禁用——之后，我們是要認(rèn)真考慮，是否從底層構(gòu)建一套非美系開(kāi)發(fā)工具鏈，從語(yǔ)言到編譯器、仿真器，不要依賴(lài)于開(kāi)源軟件，或者幻想專(zhuān)利過(guò)期就可以隨便用，如同RISC-V的例子，只要是美國(guó)技術(shù)，總會(huì)找到方法禁止你用。畢竟美國(guó)人瘋起來(lái)，哥倫布也擋不住。」

那么接下來(lái)，我們來(lái)看看如何搭建工作環(huán)境來(lái)替代MATLAB的功能呢？

以Python為例，先從IDE說(shuō)起

由于機(jī)器學(xué)習(xí)大熱，Python在近兩年獲得了許多開(kāi)發(fā)人員的青睞。而語(yǔ)言本身的逐步完善也給開(kāi)發(fā)者很好的編程體驗(yàn)。以Python為例，把IDE的需求分為兩種場(chǎng)景：普通編程和動(dòng)態(tài)編程。

普通編程，就不得不提到Spyder——一個(gè)模仿「MATLAB」的簡(jiǎn)單集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。Spyder的設(shè)計(jì)高度接近MATLAB，方便開(kāi)發(fā)者觀察和修改數(shù)組的值。界面由許多窗格構(gòu)成：

如果是MATLAB開(kāi)發(fā)者，看到Spyder的界面一定會(huì)感到無(wú)比親切。總之，在普通編程的領(lǐng)域，Spyder可以提供大部分的功能，同時(shí)也更易于上手。

動(dòng)態(tài)編程領(lǐng)域，Jupyter Notebook的人氣非常之高。就開(kāi)發(fā)者使用感受而言，Jupter確實(shí)提供了很良好的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。

一方面，它的文檔集成了所有工作信息，并且導(dǎo)入文件重新運(yùn)行也很方便。另一方面，Jupyter引入了Cell，每個(gè)實(shí)驗(yàn)可以只跑一小個(gè)Cell里的代碼，這無(wú)疑是開(kāi)發(fā)者的福音。直接看到小段代碼的運(yùn)行結(jié)果而不被冗雜的工作所拖累，大大提高了開(kāi)發(fā)效率。

矩陣運(yùn)算？符號(hào)計(jì)算？Python的擴(kuò)展庫(kù)幫了大忙！

其實(shí)就軟件開(kāi)發(fā)而言，MATLAB最大的優(yōu)勢(shì)一定是矩陣運(yùn)算和仿真。MATLAB的全稱(chēng)是Matrix Lab，翻譯成中文為矩陣實(shí)驗(yàn)室，因此它的基本結(jié)構(gòu)是數(shù)組。

但Python為了解決數(shù)組數(shù)組運(yùn)算也花了不少功夫。

NumPy可以被稱(chēng)作MATLAB數(shù)組運(yùn)算的替代品，它的種種操作都高度「模仿」了MATLAB的操作。NumPy支持持高階大量的維度數(shù)組與矩陣運(yùn)算，此外也針對(duì)數(shù)組運(yùn)算提供大量的數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)。

除了NumPy，Python還有一個(gè)庫(kù)叫做SciPy。這個(gè)庫(kù)提供了一些高階運(yùn)算功能，它的定位是一個(gè)開(kāi)源的Python算法庫(kù)和數(shù)學(xué)工具包。

SciPy包含的模塊有最優(yōu)化、線性代數(shù)、積分、插值、特殊函數(shù)、快速傅里葉變換、信號(hào)處理和圖像處理、常微分方程求解和其他科學(xué)與工程中常用的計(jì)算。

繪圖方面，matplotlib幫了大忙。matplotlib是Python編程語(yǔ)言及其數(shù)值數(shù)學(xué)擴(kuò)展包 NumPy的可視化操作界面。它利用了通用的圖形用戶(hù)界面工具包，如Tkinter, wxPython, Qt或GTK+。

matplotlib在繪圖方面還是很受Python開(kāi)發(fā)者歡迎的，甚至在繪圖效果方面比MATLAB更加優(yōu)秀，這里就有一個(gè)繪圖對(duì)比，可以看到matplotlib的繪圖更為清晰。

當(dāng)然Python還有很多庫(kù)也提供了數(shù)值分析的幫助，例如Pandas，Blaze等。

Simulink或成MATLAB最大優(yōu)勢(shì)？

Simulink是MATLAB生態(tài)中一個(gè)非常重要的「特色」。它是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域模擬和基于模型的設(shè)計(jì)工具，在各個(gè)領(lǐng)域都為工程師提供了很大的幫助。

Python中暫時(shí)沒(méi)有官方的文檔和相應(yīng)的庫(kù)來(lái)替代Simulink的功能，其他語(yǔ)言中也很難找到類(lèi)似的仿真環(huán)境。

但是，Github上有這樣一個(gè)開(kāi)源的工具叫做Simupy，看到這個(gè)名字開(kāi)發(fā)者大概就已經(jīng)恍然大悟了，這確實(shí)是一個(gè)意圖替代Simulink的Python仿品。

Github的介紹中提到，Simupy是用于仿真互連的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的框架，并提供了一個(gè)基于Python的開(kāi)源工具，該工具可用于基于模型和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真工作流程中。

如果Python想在主流語(yǔ)言上站穩(wěn)腳跟，發(fā)布官方的Simupy應(yīng)該也只是時(shí)間的問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，討論MATLAB禁用的問(wèn)題時(shí)，Simulink確實(shí)很難去尋找替代品。

吳恩達(dá)推薦的Octave：MATLAB強(qiáng)有力的競(jìng)品

吳恩達(dá)在自己的機(jī)器學(xué)習(xí)課程中也推薦過(guò)可以替代MATLAB的Octave。

也有專(zhuān)家表示，「Octave本來(lái)就是MATLAB強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)品，捏著鼻子大部分場(chǎng)景應(yīng)該能替代。」

Octave界面，和MATLAB很像，因此對(duì)于換軟件的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，極易上手，幾乎是保留了原本的工作臺(tái)生態(tài)。

在費(fèi)用上，Octave占了很大的優(yōu)勢(shì)。Octave 完全免費(fèi)且開(kāi)源，MATLAB是商業(yè)軟件，價(jià)格很昂貴。

價(jià)格昂貴意味著完善的服務(wù)，大量的資源。但同時(shí)也意味著：需要龐大的空間。在這方面，Octave的安裝程序占用空間和MATLAB比可謂是「滄海一粟」。許許多多工科生不得不卸載MATLAB的主要原因還是為了內(nèi)存空間。

因此，對(duì)于需要做深度科學(xué)研究的學(xué)者來(lái)講，完整的豐富的MATLAB庫(kù)提供了非常大的幫助。而對(duì)于普通的科研小白，或許Octave也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

在語(yǔ)法和繪圖功能方面，Octave和MATLAB極其類(lèi)似。語(yǔ)法幾乎是完全遷移，并且增添了許多人性化的設(shè)計(jì)。繪圖功能也并不弱于MATLAB，甚至輸出格式更多，公式更強(qiáng)大。有開(kāi)發(fā)者反應(yīng)Octave繪圖速度要比MATLAB慢一些。

展望未來(lái)：MATLAB不是無(wú)可替代，國(guó)產(chǎn)軟件厚積薄發(fā)

也有網(wǎng)友激動(dòng)地表示，國(guó)產(chǎn)軟件已經(jīng)在路上了。半年內(nèi)實(shí)現(xiàn)MATLAB科學(xué)計(jì)算與圖形顯示的70%；1 年內(nèi)100%全部實(shí)現(xiàn)；3年內(nèi)完全實(shí)現(xiàn)Simulink。

畢竟MATLAB的源代碼是用三種不同的語(yǔ)言編寫(xiě)的，即C，C + + 和 Java。禁了MATLAB不假，我們自己寫(xiě)！

總體來(lái)說(shuō)，MATLAB的生態(tài)龐大，確實(shí)功能齊全。從1984年誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)有36年的歷史了，比Python還要早7年。

2020年6月份TIOBE編程社區(qū)最新發(fā)布的編程語(yǔ)言排行榜上看：

Python位居第三位，MATLAB位列第15。

如果禁用持續(xù)下去，轉(zhuǎn)戰(zhàn)Python將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，除了Simulink之外，Python其實(shí)可以解決絕大部分MATLAB的應(yīng)用問(wèn)題，Simulink也有其他的替代方案，比如控制系統(tǒng)仿真用MSC Easy5等等。

科學(xué)計(jì)算方面，還可以用Octave，Julia，R等替代。

另外，更重要的是要加快替代軟件開(kāi)發(fā)，同時(shí)規(guī)范商用軟件市場(chǎng)，讓國(guó)產(chǎn)軟件有發(fā)展空間和用武之地。

期待國(guó)產(chǎn)軟件在路上。

來(lái)源：知乎、新智元

編輯：夢(mèng)佳、舒婷

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