原創(chuàng)

萬物電氣化，AI賦能時——MATLAB中國區(qū)用戶大會分享

時間：2022-07-19 14:55:25

關(guān)鍵字： AI 電氣化 MATLAB Mathworks

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[導(dǎo)讀]MATLAB是“Matrix Laboratory”的縮寫，正如其命名所示，最初使命僅僅是一個交互式的矩陣計算器。1981年Dr. Cleve Moler基于興趣愛好和教學(xué)需求將其設(shè)計出來，最初包含的71個文字和函數(shù)可供學(xué)生們直接使用，而無需重新編譯、加載和執(zhí)行等過程。

MATLAB是“Matrix Laboratory”的縮寫，正如其命名所示，最初使命僅僅是一個交互式的矩陣計算器。1981年Dr. Cleve Moler基于興趣愛好和教學(xué)需求將其設(shè)計出來，最初包含的71個文字和函數(shù)可供學(xué)生們直接使用，而無需重新編譯、加載和執(zhí)行等過程。

圖：1981年由Cleve Moler編寫的MATLAB雛形

隨后的近40年的時間里，各種程序函數(shù)、工具箱、圖形化、ODEs等新功能豐富進(jìn)了MATLAB里，來到2022年，MATLAB已經(jīng)成為了一個“算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算”的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。

但其從誕生之初的立意在這近40年間并沒有發(fā)生變化，幫助用戶快速低門檻的完成各個專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)工作，加速和賦能各個領(lǐng)域創(chuàng)新。MATLAB以其旺盛的成長力和“無所不能”而深受各界人士喜愛。

近日，2022年MATLAB中國區(qū)用戶大會于落下帷幕，在持續(xù)4天的在線分享中，圍繞著“加速氣候科學(xué)研究，推進(jìn)萬物電氣化”的主題，MathWorks及各界專家學(xué)者研究員、各行業(yè)的專家和領(lǐng)軍企業(yè)，進(jìn)行了全方位多維度的分享。在隨后召開的媒體會上，MathWorks中國區(qū)總經(jīng)理曹新康和中國區(qū)行業(yè)市場經(jīng)理李靖遠(yuǎn)也就MathWorks的發(fā)展方向，以及我們關(guān)心的話題進(jìn)行了精彩的分享。

圖：MATLAB EXPO 2022

提高清潔能源占比、推動萬物電氣化

今年3月，南極的康格冰架坍塌，其面積為1200平方公里，和紐約面積差不多。這再次給人類敲響了警鐘，低碳可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)是各界最為關(guān)注的話題之一。為了實現(xiàn)碳中和和碳達(dá)峰的目標(biāo)，要從能源的生產(chǎn)、傳輸和使用三個方面著手。

圖：南極冰架坍塌

首先從能源生產(chǎn)方面，要大幅提高清潔能源的占比。但當(dāng)前仍面臨著一些難題：一是可再生能源的生產(chǎn)成本居高不下，例如光伏是最近幾年成本下降了50%才實現(xiàn)的商業(yè)化；二是因為可再生能源在生產(chǎn)中不穩(wěn)定的特性，對電網(wǎng)的沖擊較大；此外儲能技術(shù)的提升也同樣重要。而在能源傳輸方面，需要優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證電力系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。此外還可以采用交流柔性輸電系統(tǒng)或者是特高壓的柔性直流輸電系統(tǒng)，來提高傳輸過程中的效率，降低損耗。從能源利用方面看，需要加速推進(jìn)萬物電氣化，提高工業(yè)節(jié)能、建筑節(jié)能和交通節(jié)能。此外，碳封存的技術(shù)也是一個重要的可持續(xù)發(fā)展方向，全球也有非常多用戶通過MathWorks的工具在展開研究。

圖：可持續(xù)能源占比提升

在能源的整個流轉(zhuǎn)過程中，通過MATLAB的數(shù)據(jù)分析和Simulink的建模仿真，可以大幅提高能源的生產(chǎn)、傳輸和利用效率。例如芬蘭國家電網(wǎng)通過MATLAB去對整個國家電網(wǎng)的穩(wěn)定性去進(jìn)行分析，通過實時監(jiān)測裝置將電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送到Simulink仿真模型中進(jìn)行電網(wǎng)穩(wěn)定性評估。另一個值得一提的案例是Boston Metal，通過熔融氧化物電解法使用直流電分離化合物，取代了傳統(tǒng)工藝。這種技術(shù)制造鋼鐵產(chǎn)生的副產(chǎn)物不是碳而是氧，如果其使用的能源也是可再生能源，那么就實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的100%零排放。作為一個初創(chuàng)企業(yè)他們面臨著資源有限但艱巨而緊迫的研發(fā)任務(wù)，通過加入MathWorks的初創(chuàng)幫助計劃，不僅可以低成本的使用所有的工具，而且一些現(xiàn)成的用例可以幫助他們快速在新領(lǐng)域起步。

圖：波士頓鋼鐵創(chuàng)新的鋼鐵制造方式

兼容并包的AI平臺，完整的全工作流支持

人工智能主題已經(jīng)是工程界最受關(guān)注的課程之一，而AI并不僅僅成為算法研究者的專長，而是應(yīng)該賦能到各行各業(yè)中，成為各領(lǐng)域?qū)＜业睦鳌?

“阿爾法GO 2016年橫空出世，一下子引爆這波人工智能的熱潮。但其實在這個之前MathWorks的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱就已經(jīng)賣了好多年了，而且是一個非常好非常受歡迎的產(chǎn)品?！辈苄驴捣窒淼?，“所以說在AI這一塊是MathWorks的傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域，我們一直都是做的非常好的。”

MathWorks提供的是完整的一個工作流包括工具包的支持，從數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、模型訓(xùn)練、系統(tǒng)仿真和系統(tǒng)部署幾大步驟上提供完備的工具支持，降低非AI研究者在使用AI賦能本行業(yè)應(yīng)用時，需要面臨的陡峭的學(xué)習(xí)曲線。

圖：MathWorks提供完整的AI工作流支持

據(jù)李靖遠(yuǎn)介紹，現(xiàn)在基于人工智能有很多的框架平臺，每個框架解決的問題不一樣。MathWorks希望提供的是一個兼容并包的大平臺。當(dāng)前MathWorks提供了超過100種工具箱，未來也會繼續(xù)推出更多基于MATLAB和Simulink的應(yīng)用。通過MATLAB提供的接口，更多的優(yōu)化和其他平臺的框架、AI算法都可以更好的導(dǎo)入到MATLAB和Simulink平臺上面去，進(jìn)行整個系統(tǒng)級的測試和仿真。

圖：MATLAB支持多種不同算法模型導(dǎo)入

而針對AI/ML on Edge的發(fā)展，當(dāng)前主要面臨著端側(cè)硬件效率、算法模型代碼精煉度和AI形態(tài)產(chǎn)品化的難題。這些難題來自端側(cè)計算的特點：功耗預(yù)算緊張、計算資源受限和應(yīng)用超級碎片化。MathWorks同樣也是針對這些難題，提供了全套的工具解決鏈。和其他AI應(yīng)用不同，主要在部署方面，MathWorks提供了全面的嵌入式代碼自動化生成工具，像基于CPU和GPU的C/C++代碼，GPU的CUDA代碼，PLC的結(jié)構(gòu)化文本代碼，F(xiàn)PGA或者專用的ASIC的HDL代碼。完備的自動代碼生成，解決了不同端側(cè)設(shè)備上AI算法部署的難題。

圖：MathWorks提供全面的端側(cè)計算平臺自動代碼生成

MathWorks中國 15年持續(xù)成功的秘訣

今年是MathWorks中國成立的15周年，在MATLAB中國區(qū)用戶大會上，有幾十個客戶和三個重要合作伙伴登臺演講，MathWorks在中國已經(jīng)獲得了廣泛的中國用戶的認(rèn)可和喜愛。

圖：MATLAB EXPO 2021中國

曹新康表示，MathWorks取得持續(xù)成功的原因在于專注長期戰(zhàn)略執(zhí)行，很少受到短期市場變化的干擾。而對于中國分公司而言，一直堅持四個工作重點：扎根教育、深耕行業(yè)、深度支持和廣泛合作。

在教育方面，MathWorks對于中國用戶有著特別的傾斜，定價相對更低一些。而且從MathWorks的整個營收占比來看，教育收入占比也是極低的。曹新康強調(diào)，中國區(qū)有超過20%的MathWorks員工專注于教育市場，但同時每一位MathWorks中國區(qū)員工都有義務(wù)去支持教育客戶。簡單的數(shù)字比例背后，是其對于教育的承諾。

在行業(yè)深耕方面，MathWorks在多個重點行業(yè)中，與用戶深化合作。僅僅熟練使用MathWorks的工具僅僅是第一步，還需要將其變成一個流程，融入到企業(yè)的研發(fā)功能當(dāng)中去。在今年的用戶大會上，中石化勝利油田的專家分享了MathWorks工具在地震反演中的案例；三一重工分享了基于高端工程裝備和工況大數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生模型；中興通訊介紹其5G方面的相關(guān)工作進(jìn)展。通過廣泛的行業(yè)合作深耕，MathWorks推動了中國用戶的智能制造創(chuàng)新。

在深度支持方面，MathWorks制定了專門的策略：對重點客戶進(jìn)行深度支持，為客戶提供一個完整的工具鏈。同時通過一些引導(dǎo)性的項目，幫助客戶把研發(fā)體系真正落地。曹新康表示，MathWorks會通過人員培訓(xùn)、標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證以及一些咨詢項目，幫助客戶建立起基于模型設(shè)計的、融合研發(fā)與IT運維一體的研發(fā)體系。例如在汽車AUTOSAR架構(gòu)上，整個體系中包含大量的代碼標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證、安全性認(rèn)證的環(huán)節(jié)，這是一個非常大的課題，而MathWorks在其中為客戶提供了非常深度的支持。

在廣泛合作方面，MathWorks積極地開展跨平臺、跨領(lǐng)域的合作，推動MATLAB健康開放的生態(tài)系統(tǒng)。MathWorks有一個致力于拓展跨領(lǐng)域的第三方合作計劃，稱為MathWorks Connections，到目前為止已經(jīng)有500多個第三方解決方案。在中國區(qū)MathWorks也在積極跟第三方合作伙伴展開探討和合作，聯(lián)手為中國用戶提供更加完整，也更加符合本地化需求的軟硬件結(jié)合的工程解決方案。