如今，航空航天、生物信息、金融科技、天氣預測等領(lǐng)域都離不開(kāi)功能強大的科學(xué)計算軟件。

記者了解到，由北京大學(xué)數學(xué)科學(xué)學(xué)院副院長(cháng)、北京大學(xué)重慶大數據研究院副院長(cháng)領(lǐng)銜的科研團隊，研發(fā)了首款具有完全自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)通用型科學(xué)計算軟件——北太天元數值計算通用軟件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)北太天元）。其底層數學(xué)函數替換率達77%，功能函數替換率達55%，打破了長(cháng)期以來(lái)這一領(lǐng)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(chē)制造、能源電力等領(lǐng)域應用。

近年來(lái)，悄然崛起的國產(chǎn)科學(xué)計算軟件不只有北太天元。我國一些企業(yè)在這一賽道多有布局，并取得相應成果。

在多個(gè)領(lǐng)域用途廣泛

科學(xué)計算軟件可再現、預測和發(fā)現客觀(guān)世界運動(dòng)規律和演化特性，建立數學(xué)物理模型、研究計算方法、開(kāi)發(fā)應用程序、進(jìn)行模擬計算并分析計算結果。具體來(lái)說(shuō)，科學(xué)計算軟件分為專(zhuān)業(yè)型科學(xué)計算軟件和通用型科學(xué)計算軟件兩大類(lèi)。

“科學(xué)計算軟件能模擬真實(shí)條件下無(wú)法或難以進(jìn)行的實(shí)驗?！备痹洪L(cháng)說(shuō)，“例如想要研究海嘯、地震、核爆炸的破壞強度，人們不可能進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗，但卻可以通過(guò)科學(xué)計算軟件來(lái)模擬?！?/p>

“同時(shí)，它還能降低真實(shí)實(shí)驗成本?！备痹洪L(cháng)舉例，傳統的造車(chē)方式容錯率低且成本高。如今，借助科學(xué)計算軟件，工程師可以構建汽車(chē)模型。在沒(méi)有汽車(chē)實(shí)物的情況下，相關(guān)人員也能直觀(guān)分析車(chē)輛動(dòng)力性能等關(guān)鍵指標，預判汽車(chē)可能出現的問(wèn)題并作出調整。這大幅降低了生產(chǎn)成本，提高了研發(fā)效率，有利于提升產(chǎn)品性能。

不僅如此，科學(xué)計算軟件在高校教學(xué)中也頗受歡迎。比如，在數學(xué)教學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)計算軟件已成為數學(xué)分析、線(xiàn)性代數、概率統計等相關(guān)課程的基本教學(xué)工具?！案叩葦祵W(xué)中有很多抽象概念，學(xué)生學(xué)習起來(lái)難度較大?？茖W(xué)計算軟件可以用圖像加深學(xué)生對這些概念的理解?！备痹洪L(cháng)說(shuō)，“尤其是它能將數據可視化，這對學(xué)生理解空間解析幾何很有幫助?！?/p>

相關(guān)資料顯示，在控制、機械、電氣、電子、通信、熱能等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，科學(xué)計算軟件也已成為核心原理講解、實(shí)驗驗證及科研實(shí)踐不可或缺的工具。同時(shí)，它在工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)中也發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，許多驗證性實(shí)驗都基于科學(xué)計算軟件搭建。

打破外國軟件巨頭壟斷

長(cháng)期以來(lái)，我國科學(xué)計算軟件市場(chǎng)被國外軟件巨頭壟斷。以業(yè)內領(lǐng)軍科學(xué)計算軟件之一——MATLAB為例，其早在20世紀80年代就進(jìn)入中國市場(chǎng)，目前這一軟件支持的行業(yè)多達15個(gè)以上。

時(shí)下，由中國自主研發(fā)的科學(xué)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(lái)，副院長(cháng)帶領(lǐng)團隊在北京大學(xué)數學(xué)科學(xué)學(xué)院開(kāi)啟北太天元“0—1”內核原創(chuàng )研究后，在北京大學(xué)大數據分析與應用技術(shù)國家工程實(shí)驗室進(jìn)行北太天元技術(shù)孵化。2021年，團隊入駐北京大學(xué)重慶大數據研究院，推動(dòng)北太天元“1—10”產(chǎn)品孵化。2022年6月，北京大學(xué)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(jìn)一步推動(dòng)國產(chǎn)科學(xué)計算軟件發(fā)展。

據北太天元相關(guān)研發(fā)人員介紹，產(chǎn)品從零開(kāi)始自主開(kāi)發(fā)，目前擁有常用功能函數1500多個(gè)、核心數學(xué)函數400個(gè)以上，已基本滿(mǎn)足高校教學(xué)和研究需求。同時(shí)，它具有科學(xué)計算、并行計算、函數繪圖、算法開(kāi)發(fā)、數據處理等功能，應用范圍涵蓋大部分科學(xué)和工程計算領(lǐng)域。目前該產(chǎn)品已突破國產(chǎn)通用型科學(xué)計算軟件內核的根技術(shù)，在完成軟件專(zhuān)利的基礎上適配了國內軟硬件環(huán)境。據團隊相關(guān)人員介紹，北太天元完全兼容國外同類(lèi)產(chǎn)品并支持中文變量編程?；诖?，用戶(hù)可以保留以往的工作習慣和語(yǔ)法習慣，高效率、低成本地完成軟件使用的過(guò)渡，將更多精力投入到自主創(chuàng )新工作中。

記者梳理發(fā)現，蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司研發(fā)的新一代科學(xué)計算與系統建模仿真平臺MWORKS，北京世冠金洋科技發(fā)展有限公司研發(fā)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(jīng)被應用于教育、科研等領(lǐng)域。

盡管?chē)a(chǎn)科學(xué)計算軟件技術(shù)不斷發(fā)展，相關(guān)市場(chǎng)規模不斷擴大，但這一行業(yè)也面臨技術(shù)研發(fā)能力不足等問(wèn)題。

副院長(cháng)認為，國產(chǎn)科學(xué)計算軟件在計算效率等技術(shù)層面仍有待提升。比如，在執行一些命令時(shí)，國產(chǎn)科學(xué)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(xué)重慶大數據研究院基礎軟件科學(xué)研究中心主任助理看來(lái)，開(kāi)發(fā)科學(xué)計算軟件不可能一蹴而就?！翱茖W(xué)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(diǎn)決定了它是一種底層的、基礎性的軟件，開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、難度大、高層次人才需求量大?！彼a充，即便產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，也不意味著(zhù)研發(fā)工作結束。研發(fā)人員還需要重視用戶(hù)反饋，不斷對軟件進(jìn)行完善。

協(xié)同發(fā)力解決痛點(diǎn)問(wèn)題

當前，國產(chǎn)科學(xué)計算軟件已經(jīng)擁有一定的算法實(shí)現能力，并突破了內核的根技術(shù)。在技術(shù)創(chuàng )新、效率提升以及數據安全等多重訴求驅動(dòng)下，智能汽車(chē)、金融科技、高校教育與科研等領(lǐng)域正展現出對國產(chǎn)自研通用型科學(xué)計算軟件的迫切需求。在業(yè)內專(zhuān)家看來(lái)，下一步，應從人才支撐、政策支持、創(chuàng )新生態(tài)建設等方面發(fā)力，進(jìn)一步助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

首先，需要培養一批既有軟件研發(fā)能力，又有專(zhuān)業(yè)背景的人才?？茖W(xué)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(xué)、電子信息、機械工程等諸多學(xué)科內容。因此，其開(kāi)發(fā)離不開(kāi)既懂編程、又精通某一專(zhuān)業(yè)的交叉學(xué)科人才。

其次，政策支持也不可或缺?！翱茖W(xué)計算軟件的發(fā)展離不開(kāi)應用場(chǎng)景。要想激發(fā)企業(yè)創(chuàng )造更多應用場(chǎng)景，需要國家政策的大力支持，包括推進(jìn)重大工程中的關(guān)鍵軟件應用、進(jìn)一步完善知識產(chǎn)權保護制度等?！彼J為，產(chǎn)品在新應用場(chǎng)景中會(huì )被不斷打磨，實(shí)現迭代。這不僅有利于提升我國在科學(xué)計算領(lǐng)域的人才培養質(zhì)量，還能進(jìn)一步增強市場(chǎng)競爭力與創(chuàng )新活力。

最后，國產(chǎn)科學(xué)計算軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開(kāi)生態(tài)建設?！斑@里的生態(tài)包含科學(xué)計算軟件的底層函數、數學(xué)庫、運行環(huán)境、行業(yè)應用等?！备痹洪L(cháng)建議，高校、企業(yè)、軟件開(kāi)發(fā)者等各方要通力合作，打造具有競爭力的軟件生態(tài)環(huán)境，更好地發(fā)展創(chuàng )新技術(shù)，推動(dòng)我國科學(xué)計算軟件走得更遠。

工業(yè)軟件市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)能強勁

工業(yè)軟件被譽(yù)為工業(yè)制造的大腦和神經(jīng)。近年來(lái)，隨著(zhù)使用需求的提升，國產(chǎn)科學(xué)計算軟件的進(jìn)步，相關(guān)政策支持力度的加強，我國工業(yè)軟件市場(chǎng)前景廣闊，相關(guān)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。

工業(yè)和信息化部數據顯示，2023年，我國工業(yè)軟件產(chǎn)品實(shí)現收入同比增長(cháng)12.3%。中商產(chǎn)業(yè)研究院分析師預測，2024年全年中國工業(yè)軟件市場(chǎng)規模將達3073億元。國際數據公司預測，中國核心工業(yè)軟件市場(chǎng)規模將從2023年的273.6億元增長(cháng)到2027年的579.6億元，年復合增長(cháng)率將達20%。

得益于技術(shù)、行業(yè)、政策等因素多輪驅動(dòng)，眾多國產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)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(shù)股份有限公司等企業(yè)紛紛入局并研發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品，為國產(chǎn)工業(yè)軟件市場(chǎng)增添發(fā)展動(dòng)能。

北京數碼大方科技股份公司董事長(cháng)兼總裁在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，未來(lái)十年是國產(chǎn)工業(yè)軟件的“黃金十年”，更是工業(yè)軟件發(fā)展的重要“窗口期”。未來(lái)十年，中國一定會(huì )出現能與國際一流工業(yè)軟件企業(yè)同臺競技的國產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)，也一定會(huì )形成共同服務(wù)制造業(yè)的工業(yè)軟件生態(tài)。