被美国禁用的MATLAB软件到底厉害在哪

可能很多人会觉得MATLAB就是个软件，国人合力开发，分分钟就替代，没啥大不了的。

确实，matalab部分功能确实可以替代，那么有没有部分功能有技术壁垒或者是开发成本很高的功能让咱们很难去开发呢？下面小编就和大家详细聊聊MATLAB。

MATLAB的主要功能有：数值分析、数值模拟、图像处理、信号处理等方面，数值分析主要就是能够快速解决线型代数、微积分等数学问题，也就是内置了大量的函数便于快速的常见的数学求解；图像处理就是将复杂的数学模型可视化地表示出来。像数值分析和图像处理相对来讲国产化相对容易一些，但是投入的资源也不会小。

小编之前采用MATLAB模拟地下采热模型中不同时刻的土壤的温度

下面小编重点聊聊MATLAB中数值模拟到底有哪些技术壁垒。

咱们就以大家常见的暖气片的运行模型为例，了解数值模拟到底有多复杂。

暖气片的散热受室内温度、暖气片内的水温、水流速度、暖气片的形状、房间大小、墙体保温、室外温度等多因素影响，而且这些因素都是相互关联的。开始的时候，室内温度低，暖气片的散热量较大，室内向室外散热量小；随着室内温度的提高，暖气片向室内的散热相应的会减少，但是室内向室外散热就会增加；相应的，暖气片越大、水温越高、水速越快、房间越小，温升效果越明显，最后能够达到平衡。

那么我们怎么样能够通过一些基础数据把这个问题用电脑模拟出来，来设计我们的供暖系统或者开发暖气片呢？

首先建立数学微分模型（流体力学中三大基本微分方程能够描绘所有流体学问题，最大的问题是如何将微分方程进行求解），其次是如何考虑将微分模型进行求解。目前主流的求解思路为有限差分法，就是将连续的函数根据算法和原始数据分解成大量的相互关联的非连续性的数据，通过计算机进行计算即可，别看简单的几个公式和一些基础数据，数值模拟中需要计算的数据是海量的，小编曾经模拟地下采热的模型中用笔记本计算一天才模拟出了60分钟的运行情况。

采热井模型最基础的模型公式

采热井模型用于计算的最基础函数

采热井模型计算过程中的部分数据

计算一个过程需要计算100*1000个数据，每一分钟的实际运行情况模拟需计算上万次过程，模拟60分钟计算机需计算24小时。

对于海量计算，小编上面也分析了国产化替代的可能性还是有的，但是涉及的算法和开发任务量也不容小觑。那么到底有什么是替代难度很大的呢？

基础试验数据!可能很多人就很纳闷了，一个弄软件的还做试验？当然！

还是以上面这个暖气片模型为例，这个模型除了算法，还有两个很重要的基础参数：水和空气的比热容其实是随着温度的变化而变化的，而这些基础数据只有通过精准试验才能得出。比如模拟飞机飞行的力学，最基础的空气阻力数据不一样需要基础试验才能得出来；集成电路模拟中，不同材质不同温度下的电阻基础数据一样需要试验才能得出。

所以软件的外表好模仿，但是软件背后的算法、基础试验数据才是需要长时间的积累而得，而这些需要大量的 资源才能开发出来。