北太天元更新至v35 走进国内首款内核自研的通用型科学计算软件
时间: 2024-07-03 22:49:58 | 作者: 数控系统
是进一步发展并提升国家高端科技与高端制造技术的核心工具。而曾经中国的科学计算软件市场几乎被国外的MATLAB软件垄断：在高校，每个学期涉及到MATLAB的课程多达八千门左右，该软件也深度运用于汽车、航空、航天、卫星等十五个核心行业。2020年6月，MATLAB对我国实施禁用。禁用风波已影响超过900家企业和17所高校，中国高校的基础教学与人才教育培训面临无法正常开展的境况，尤其是已形成的核心产业研究成果无法保存，会产生难以估量的损失。
历经北京大学数学科学学院“0-1”的内核原创研究，北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室的技术孵化、北京大学重庆大数据研究院“1-10”的产品孵化，在我国深厚的研发实力等有利条件的护航下，加之美国禁用MATLAB的“外劫”催化，国内首款具有完全自主知识产权的国产通用型科学计算软件——北太天元数值计算通用软件，于2022年8月应劫而生，并由研究院孵化的北太振寰（重庆）科技有限公司开展“10-N成果转化，推进市场化运营。
该软件最大的特点之一就是基于纯国产自研的根技术。如果将科学计算产业比作成一棵树,计算领域的根技术就是围绕基础软硬件的“根系”，它非常大程度上决定着产业高质量发展的兴衰。只有“根系”够强大，才能够让中国科学计算软件独立自主、蓬勃创新发展。北太天元软件正是科学计算产业领域的根技术之一，拥有基本算法的实现能力，是能够把计算能力发挥出来的基础软件，为各领域科学家与工程师提供优质、可靠的科学计算平台。
目前，北太天元坚持内核自研，已突破并实现国产通用型科学计算软件内核根技术，实现了具有完全自主知识产权的解释器，形成解释性高级编程语言；成功兼容MATLAB编程语法、m脚本文件、mat数据文件，Simulink模型文件等，支持用户高效迁移国外科研软件中的研究成果，助力延续我国高校及企业的研究成果，推进科技自主创新发展。2023年9月，北太天元重量级工具箱——北太真元系统仿真工具正式上线。基于此，软件可为中国用户更好的提供真正的国产科学计算与系统仿真一体化平台。
除了与国外同种类型的产品良好兼容性，北太天元从中国用户使用体验方面出发，正逐步丰富差异化功能优势：
○核心技术自主性：已实现国内唯一不依赖任何既有框架的内核根技术，做到产品内核完全自主可控，实现高级解释性编程语言、用户友好型集成代码开发环境、基础数学库和算法等多项核心关键技术独立自主知识产权。
○国产适配产品矩阵，构建开放生态：除目前主流操作系统Windows、Linux外，还支持国产操作系统，如Deepin、统信UOS，银河麒麟等，可支持不同操作系统下文件编码格式的适配，对国产软硬件平台用户友好。
○原生架构，国内真正一体化技术：凭借自下而上的研发方法，从计算内核源头打通科学计算与系统仿真的隔阂，通过构建基于统一计算内核的一体化仿真平台，实现了科学计算与系统仿真一体化。
○友好的中文编辑体验：代码编辑器中可直接定义赋值中文变量，支持中文字符、中文变量名、中文命名等，算法设计调试和实现更直观高效，对中国用户友好。
○多样的行业模块库：基于教育一线和行业前沿的仿真需求，提供汽车制造业模块库、国防科技行业模块库、航空航天行业模块库等专业模块库，方便用户快速建立相关的行业应用模块库。
○便捷的搜索功能：可支持对脚本、变量、编辑器内文本、帮助文档进行全局搜索，帮助用户快速查找定位，提升工作效率。
技术引领，步履不停。2022年8月，北太天元v2.0在重庆智博会正式对外发布；2023年3月，北太天元内核v3.0发布，支持高维矩阵、多维结构体并扩展整形数据类型；2023年6月，北太天元v2.5上线，基于OpenGL重构的绘图功能、数据可视化能力再升级；2023年9月，北太天元迭代至v3.0版本，北太线正式上线，为用户更好的提供真正的国产科学计算与系统仿线日，北太天元正式更新至v3.5版本，从而更好地服务中国高校及企业用户：本次对北太天元主体功能和多个工具箱进行升级更新，为用户更好的提供更加丰富的数据处理及计算支持，并进一步优化使用体验，使得各行业用户可以更流畅地使用IDE、北太真元系统仿真工具。
新增50个函数，提供更多尺度下的时间换算、计算函数，日期数据的使用与处理因此而更加灵活。● 在绘图方面，新增25个绘图函数，主要增强了对三维绘图能力的支持，
。支持瀑布图、条带图、圆柱、椭圆体、球面等，使得用户可以更清楚的洞见或展示数据之间的复杂关系，多个绘图设置函数可以让用户更加自由地进行图形样式、布局设置，可以满足更丰富的图形呈现场景。
，在数字滤波器、模拟滤波器、信号变换、信号建模、相关性和卷积、频谱分析等应用场景方面提供更多支持。至此，信号处理工具箱已经基本覆盖了传统信号处理领域内的全部工作流。
FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。使用北太天元的信号处理工具箱，可以采用多种方法进行FIR滤波器的设计与仿真，上面的案例使用布莱克曼窗设计了一个FIR滤波器(部分代码)。
，其中新增支持2个连续概率分布和4个多元概率分布常见功能，强化多个常见分布的处理功能，提供更丰富的统计量描述等功能，增加对回归分析的支持。
使用统计工具箱，对模拟的金融数据进行相关性和偏相关性分析，估计copula参数、计算马氏距离，用于分析股票价格与市场指数之间的关系，帮助投资者和决策者更好地理解市场动态。
● 控制系统工具箱新增功能函数4个，辅助控制系统设计，支持矩阵计算、系统的可控、可观判断功能。
使用控制系统工具箱，分析模拟倒立摆系统的可控性和可观性，通过对可控性和可观性的判断来进行有效的状态反馈控制。
● 文件导入和路径选择弹窗风格优化，与操作系统自带的文件管理器保持一致，降低用户学习成本，方便用户查找文件
● 搜索结果有单独的窗口进行展示，可以保存最近搜索历史记录，同时新增搜索结果统计数据，可以直观获取当前搜索结果的统计数据
● 逐步优化了子系统的功能，可进行模块封装及复用，简化复杂模型的设计和维护，提升建模效率
凭借卓越的产品功能，北太天元已大范围的应用于高校市场：软件已连续三年支持全国大学生数学建模竞赛、华中杯大学生数学建模挑战赛等中大型赛事，并与上海交通大学、武汉大学等中国70+院校开展深度合作，与高教社(中国高等教育出版社有限公司)推进战略合作，与300+高校达成试用合作。
同时，北太天元已与100+企业达成试用合作，助力航空航天、智能汽车、国防科技等核心领域自主创新发展：以北太天元北斗定位工具箱为例，该工具箱针对北斗卫星数据处理与分析需求开发，为北斗卫星数据处理提供全面支持，可处理北斗、GPS等各种全球卫星导航系统的数据解算工作，用于卫星定位、可视化和分析。
如果您在使用的过程中有更多的意见和建议，或者想要了解北太天元产品的最新发展，可以登陆北太振寰官网在产品社区留言交流。