哈工大等被禁用MATLAB，號稱可替代它的國產軟件實力如何？

5月22日，美國商務部宣布將北京計算機科學研究中心、奇虎360、哈爾濱工業(yè)大學、哈爾濱工程大學、云從科技等33家中國公司和機構列入了“實體清單”。隨后在6月初，哈爾濱工業(yè)大學和哈爾濱工程大學的師生反應無法使用MATLAB了，一時間引起國內熱議。

知乎上關于“如何看待哈工大、哈工程受美國商務部[實體名單]影響，被禁止使用MATLAB商業(yè)軟件”的問題，截止到目前有4075個關注，以及416萬的瀏覽量。

圖：知乎上關于MATLAB被禁用影響的問答。（來源：知乎）

說到MATLAB，可能大多數(shù)人并不熟悉。但對于現(xiàn)在的工科生來說，MATLAB已經成為必備神器，其重要性可能與office有得一拼，已經滲透到數(shù)值計算、機械化工、建模仿真、汽車航空、電力能源等學術研究和工業(yè)制造領域。

自從MATLAB被禁用后，不少人也開始擔心，CAD、SOLIDWORSK、UNITY3DMAX、ANSYS這些軟件在未來也會被禁用嗎？對于這個問題，大家的心里都沒有底。

雖然沒有MATLAB，數(shù)值計算和可視化等領域可以采用免費的Python、Octave來暫時替代；航天軌道計算和任務規(guī)劃等領域可以使用General Mission Analysis Tool來應急；信號處理和無線電等領域可以使用GNU Radio；機器人仿真領域則可以使用Robot Operating System，看起來好像影響不大，但是這里的軟件沒有一款是中國的軟件，而且維護開源社區(qū)的中堅力量基本上也是以外國人為主，所以押寶開源社區(qū)其實也并不那么靠譜。

因此，在問答種有個名為Truffer的答主，在回答種表示替代MATLAB的國產軟件已經在路上了。且表示半年內就能實現(xiàn)MATLAB科學計算與圖形顯示的70%，一年內100%全部實現(xiàn)；3年內完全實現(xiàn)Simulink；100%自主版權源代碼；無需#openGL#等組件支持的三維、四維圖形顯示。短期內將在周全性（需要積累）、高性能并行計算（需要廠家支持）、專業(yè)的擴展工具箱（第三方支持，大家一起努力）等方面會稍微落后，不過足以應付大家90%的日?？蒲行枨蟆Ｋ兄Z，至少在10%的功能，比Matlab更好用、易用。

該答主的回答一時引起了知乎網友的高度關注，目前已經有8999人點贊了該回答。里面有鼓勵的、也有質疑的。有的已經通過答主獲得了他在回答中所說的源代碼并進行了分析。

圖：Truffer在知乎中的回答。

Truffer背后的企業(yè)是誰？

在知乎關于Matlab 被禁的問題里，這家軟件公司展示了 Truffer 的實力：Truffer 完全基于C#編寫，100% 自主版權源代碼，無需 openGL 等組件即可支持三維、四維圖形顯示。

該軟件背后的公司是北京聯(lián)高軟件開發(fā)有限公司，據(jù)其官網顯示，該公司成立于2002年，位于北京海淀高科技園區(qū)，屬于高科技企業(yè)、雙軟企業(yè)，獨立自主創(chuàng)新的《VNUC數(shù)控加工仿真軟件》是歷屆全國數(shù)控技能大賽指定仿真軟件，《多可文檔管理系統(tǒng)》行銷全國各行各業(yè)，裝機量10萬+，此外，還有《聯(lián)高固定資產管理系統(tǒng)》和《聯(lián)高小工具》系列免費小軟件。

通過天眼查還可以看到，該公司的注冊資本位300萬人民幣，人員規(guī)模小于50人，參保人數(shù)為14人。

該公司目前擁有1項“基于社交網絡的應急疏散裝置和終端”的發(fā)明專利，該專利的申請公布日為2016年8月10日。此外，它還擁有11項軟件著作權。

圖：天眼查顯示的北京聯(lián)高公司信息。

Truffer到底是什么？

根據(jù)北京聯(lián)高在其官網上公布的軟件開發(fā)團隊成員介紹，成員主要有三名資歷豐富的“資深程序員”，他們分別有30年、20年和23年的編程經驗。遺憾的是，該公司并沒有公布這些經驗豐富的“資深程序員”的具體照片和中文名。

圖：北京聯(lián)高軟件開發(fā)有限公司官網公布的軟件開發(fā)團隊成員。

那在這些“資深程序員”操刀下的Truffer軟件現(xiàn)在到什么程度了呢，先看一下它的部分源碼樹：

圖：Truffer軟件的部分源碼樹。

可以看到這個架構設計和MATLAB部分功能還是很貼近，核心在于矩陣的一些運算。根據(jù)官方發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，核心運算都能夠完成，并且畫圖的效果非常不錯。

由于Truffer還未完全成熟，公司表示短期內會在周全性、高性能并行計算、專業(yè)的擴展工具箱等方面落后于MATLAB，需要更多第三方的支持，不過Truffer足以應付大家90%的日常科研需求。

現(xiàn)在Truffer已經能滿足數(shù)值擬合的基本功能。比如獲取了一些符合伽馬分布的數(shù)據(jù)點，通過擬合曲線算出α和β數(shù)值。

還有簡單物體的三維有限元計算，支持拷貝或粘貼OBJ格式的三維物體點線面數(shù)據(jù)，點擊并運行稀疏矩陣求解，即可自動保存數(shù)據(jù)到文件。比如自主三維渲染得到洛克希德SR-71飛機的仿真圖。

圖：通過Truffer三維渲染得到的洛克希德SR-71飛機的仿真圖。

在這一部分功能里，官方表示三維顯示核心是自主知識產權的，沒有openGL，也沒有用到DirectX。

Truffer官方在回應的時候也勾畫了一下現(xiàn)行軟件的使用場景。

第一個是用試驗數(shù)據(jù)繪制曲線，導出公式；科研人員獲得了一些數(shù)據(jù)，希望對其進行畫圖擬合。第二個是三維有限元計算（簡單物體）；就是解稀疏矩陣。

網友是如何評價這個軟件的？

看到能夠有國內企業(yè)站出來勇敢宣布自己可以做出像樣的工業(yè)軟件來，特別是能夠替代MATLAB這樣的神器時，多少還是有點讓人激動的。其中不少人對這個軟件還是有很大的期待的。知乎網友們紛紛留下郵箱，申請第一批試用。

根據(jù)網友接收到的源碼，Truffer的三個源文件分別是CMatrix.cs，Complex.cs，Matrix.cs，三份文件大小分別是42K、16K和39K。按照Truffer所說，分別是復數(shù)矩陣、復數(shù)和實數(shù)矩陣的基本運算。

有匿名人士在回答中指出，Truffer的這些文件是極其不完整的，沒有實現(xiàn)矩陣運算的基本功能，在效率方面也極其低下，不能作為科學計算庫使用。而且Truffer并沒有實現(xiàn)矩陣求逆、SVD分解、QR分解和特征值等基本操作。

甚至連Truffer已經實現(xiàn)的內容，在可擴展性、易用性方面也令人擔憂。其一，矩陣的設計中不包含stride，broadcast，view等功能，只是單純的二維數(shù)組，不能擴展到n>2維的情況。

從目前常見的numpy、Matlab、Octave、tensorflow、pytorch這些庫來看，使用n維數(shù)組是一個基本的要求，因為數(shù)組的reshape、permutation都是科學計算中的常規(guī)操作，vectorize是常用的加速方法。他能想到的只支持二維數(shù)組的庫是Eigen3，但Eigen3有其特殊性所在：它是C++的庫，而C++的循環(huán)代價極低，所以可以由使用者來進行循環(huán)。Eigen3付出的代價就是代碼簡潔性降低。Truffer作為一個意圖取代Matlab并以簡單好用為目標的軟件，沒有使用n維數(shù)組而使用二維數(shù)組，實在是有些令人驚訝。

因此，這位網友的結論是Truffer目前還挑不起替代MATLAB的大梁。

也有來自哈爾濱工業(yè)大學的王霖瑋同學表示，大家不要太苛刻，不妨給他們一些時間試試看。

結語

老實說，Truffer也并不是完全沒有機會，MATLAB不也是從1個人開始慢慢做起來的嗎？想當年，MathWorks在1984年成立時，只有1名員工。第一筆收入是1985年賣給了MIT10個Matlab版權，收入500美元。MathWorks公司早期很不起眼，有個玩笑稱它前7年員工數(shù)每一年翻一番，1984年1個員工，1985年2個員工，1986年4個員工，直到7年后的1991年也才只有128個員工。和今天很多初創(chuàng)公司相比，這個成長速度就像是蝸牛了。但是他們力出一孔，圍繞著Matlab不斷增加功能，使Matlab成為一個行業(yè)領先的工具軟件。1997年，MathWorks的營業(yè)額達到了5000萬美元，380名員工。如今2019年MathWorks公司營業(yè)額是10億美元，3000多員工，全球有400多萬用戶。雖然從營業(yè)額看并不大，但其實這種模式更值得學習——不斷積累，把一項技術做到極致，成為某個細分領域的隱形冠軍。

未來，希望國內也能多出現(xiàn)一些這樣不斷積累，把一項技術做到極致的企業(yè)。