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等可以作為開發(fā)者和學術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等可以作為開發(fā)者和學術研究人員的替代之選。

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

MATLAB是MathWorks公司的，是世界上最強大的統(tǒng)計編程語言之一。很多高校都購買了正版，這一波幺蛾子正是因為實體清單來的。

Mathworks隨后回應稱，剛接到通知，根據(jù)實體清單，無法再提供服務，這或會嚴重影響高?？蒲?。

說到具體影響，很多同學在說用不了正版用盜版就行了。

但事實上，對學術界的影響還是很大的。畢竟即便你用盜版的MATLAB完成了計算，也無法用計算結果來發(fā)表論文。

工程制造方面，包括汽車、電氣、電子信息等，MATLAB都是最基礎的計算仿真工具，國內(nèi)現(xiàn)行沒有可以完全覆蓋MATLAB工作臺生態(tài)的軟件?，F(xiàn)今禁令的對象只是兩所高校的學生，如果對象擴展到其他的高校，乃至國內(nèi)工程師的話，許許多多科研人員的科研將很難開展，工程師也將面臨失業(yè)。

往深了說，禁用MATLAB的行為，展示了美國決定保護技術知識產(chǎn)權的決心。其實更應該解決的是軟件的依賴問題。正是因為這種根本性軟件的依賴，才有了諸多卡脖子的境遇。

就像探索科技（techsugar）分析師王樹一在文章中寫道，MATLAB被禁，不代表開源的Python和Julia就可以隨便用，甚至祖宗輩的C語言也不一定安全。就像Arm新技術被禁止華為使用，不代表華為就能自由使用所謂開源的RISC-V，開源技術的主導者仍然是美國。

「被禁用Matlab——如果牛頓定律是美國人發(fā)明并申請專利的，估計都要一并被禁用——之后，我們是要認真考慮，是否從底層構建一套非美系開發(fā)工具鏈，從語言到編譯器、仿真器，不要依賴于開源軟件，或者幻想專利過期就可以隨便用，如同RISC-V的例子，只要是美國技術，總會找到方法禁止你用。畢竟美國人瘋起來，哥倫布也擋不住?！?/p>

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

以Python為例，先從IDE說起

由于機器學習大熱，Python在近兩年獲得了許多開發(fā)人員的青睞。而語言本身的逐步完善也給開發(fā)者很好的編程體驗。以Python為例，把IDE的需求分為兩種場景：普通編程和動態(tài)編程。

普通編程，就不得不提到Spyder——一個模仿「MATLAB」的簡單集成開發(fā)環(huán)境。Spyder的設計高度接近MATLAB，方便開發(fā)者觀察和修改數(shù)組的值。界面由許多窗格構成：

如果是MATLAB開發(fā)者，看到Spyder的界面一定會感到無比親切。總之，在普通編程的領域，Spyder可以提供大部分的功能，同時也更易于上手。

動態(tài)編程領域，Jupyter Notebook的人氣非常之高。就開發(fā)者使用感受而言，Jupter確實提供了很良好的開發(fā)體驗。

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

矩陣運算？符號計算？Python的擴展庫幫了大忙！

其實就軟件開發(fā)而言，MATLAB最大的優(yōu)勢一定是矩陣運算和仿真。MATLAB的全稱是Matrix Lab，翻譯成中文為矩陣實驗室，因此它的基本結構是數(shù)組。

但Python為了解決數(shù)組數(shù)組運算也花了不少功夫。

NumPy可以被稱作MATLAB數(shù)組運算的替代品，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)組與矩陣運算，此外也針對數(shù)組運算提供大量的數(shù)學函數(shù)庫。

除了NumPy，Python還有一個庫叫做SciPy。這個庫提供了一些高階運算功能，它的定位是一個開源的Python算法庫和數(shù)學工具包。

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、信號處理和圖像處理、常微分方程求解和其他科學與工程中常用的計算。

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

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

當然Python還有很多庫也提供了數(shù)值分析的幫助，例如Pandas，Blaze等。

Simulink或成MATLAB最大優(yōu)勢？

Simulink是MATLAB生態(tài)中一個非常重要的「特色」。它是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領域模擬和基于模型的設計工具，在各個領域都為工程師提供了很大的幫助。

Python中暫時沒有官方的文檔和相應的庫來替代Simulink的功能，其他語言中也很難找到類似的仿真環(huán)境。

但是，Github上有這樣一個開源的工具叫做Simupy，看到這個名字開發(fā)者大概就已經(jīng)恍然大悟了，這確實是一個意圖替代Simulink的Python仿品。

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

如果Python想在主流語言上站穩(wěn)腳跟，發(fā)布官方的Simupy應該也只是時間的問題。總的來說，討論MATLAB禁用的問題時，Simulink確實很難去尋找替代品。

吳恩達推薦的Octave：MATLAB強有力的競品

吳恩達在自己的機器學習課程中也推薦過可以替代MATLAB的Octave。

也有專家表示，「Octave本來就是MATLAB強有力的競爭品，捏著鼻子大部分場景應該能替代?！?/p>

Octave界面，和MATLAB很像，因此對于換軟件的開發(fā)者來說，極易上手，幾乎是保留了原本的工作臺生態(tài)。

在費用上，Octave占了很大的優(yōu)勢。Octave 完全免費且開源，MATLAB是商業(yè)軟件，價格很昂貴。

價格昂貴意味著完善的服務，大量的資源。但同時也意味著：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，對于需要做深度科學研究的學者來講，完整的豐富的MATLAB庫提供了非常大的幫助。而對于普通的科研小白，或許Octave也是個不錯的選擇。

在語法和繪圖功能方面，Octave和MATLAB極其類似。語法幾乎是完全遷移，并且增添了許多人性化的設計。繪圖功能也并不弱于MATLAB，甚至輸出格式更多，公式更強大。有開發(fā)者反應Octave繪圖速度要比MATLAB慢一些。

展望未來：MATLAB不是無可替代，國產(chǎn)軟件厚積薄發(fā)

也有網(wǎng)友激動地表示，國產(chǎn)軟件已經(jīng)在路上了。半年內(nèi)實現(xiàn)MATLAB科學計算與圖形顯示的70%；1 年內(nèi)100%全部實現(xiàn)；3年內(nèi)完全實現(xiàn)Simulink。

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

總體來說，MATLAB的生態(tài)龐大，確實功能齊全。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將是一個不錯的選擇，除了Simulink之外，Python其實可以解決絕大部分MATLAB的應用問題，Simulink也有其他的替代方案，比如控制系統(tǒng)仿真用MSC Easy5等等。

科學計算方面，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發(fā)，同時規(guī)范商用軟件市場，讓國產(chǎn)軟件有發(fā)展空間和用武之地。

期待國產(chǎn)軟件在路上。

來源：知乎、新智元

編輯：夢佳、舒婷

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