Matlab：一个教学小工具为何成为卡脖子利器【中国科讯】

文 | 包云岗 中科院计算所研究员

前言

6 月 6 日左右，有哈工大学生发现无法使用 MathWorks 软件。此事在网络引发热议。后来，中科院计算所研究员包云岗老师发表了他由此引发的思考：给我们10年、甚至20年时间，我们能做出一个卡别人脖子的东西吗？

包云岗老师多年致力于自主开源芯片的研究，中国科讯曾在去年整理过一篇他的文章，请点击这里查看：学生年薪43万，老师租房每月5000，这个“穷学者”的年终总结感动水木网友。

很多人都在思考如何解决“Matlab被禁”这个燃眉之急问题。大家回顾了中国的工业软件发展之痛，批评国内的盗版问题、知识产权保护问题、重硬件轻软件等一系列问题。也提出了很多好的建议，比如给了针对Matlab各种功能的开源软件替代方案。这些都算是“昨天和今天”的事。

现在我想和大家一起讨论一下关于“明天”的事。我们每个人可以问自己一个问题：从现在这个时间点开始，给10年时间，甚至20年时间，我们能做出一个卡别人脖子的东西吗？（并不是说真的要去卡别人脖子，而是说成为别人离不开的东西）

如果从这个角度来看这次“Matlab被禁”事件，那么也许可以给我们更多的是启发——我们都知道Matlab最初只是新墨西哥大学Clever Moler教授在1970年代用于教学中的一个小工具软件，那它为什么能在几十年后成为卡我们脖子的利器？

我们一起来梳理一下Matlab发展过程中折射出来的几个理念：

Matlab网站上有一篇Moler教授自己在2018年写的Matlab简史^[1]。他在开头就写道，在1970年和1975年他所在团队向NSF申请了两个项目，目标是“探索开发高质量数学软件的方法、成本和资源”。他自己也认为，某种程度上这两个项目是失败的，因为他们没有发表出一篇论文，他们只是开发出了两个软件：一个是EISPACK，另一个是LINPACK。而且这两个软件也谈不上多大的学术创新，因为EISPACK就是把1965-1970年发表论文中用Algo60写的算法翻译为Fortran，而LINPACK则是直接用Fortran重写一遍。 

虽然EISPACK、LINPACK没有论文，学术创新也似乎不是很高，但确实两个很有用的软件。EISPACK的开发团队在1974年代写了一本使用手册，我在Google Scholar上查了一下，到现在已经被引用了1800多次，1970-1980年代使用非常广泛。LINPACK更是世界超级计算机排行榜Tops500的基准测试程序，可以说是影响了世界超级计算机的发展。 

Matlab是Moler教授想把EISPACK和LINPACK应用于教学过程中的产物。如果Moler教授不是用心去做教学，不是为了能让学生更好地掌握线性代数与数值分析，更容易地使用EISPACK和LINPACK这两个软件，那么他就不会有动机自己动手去写一个Matlab小工具来把这两个软件接口封装起来，从而方便学生使用。 今天，由于严苛的科研竞争环境和考核压力，很多人都把教学当作了一种负担，认为会影响科研。但教学其实是试验新技术、新工具最好的应用场景，因为试错成本很低，而且学生的创新性和主动性，还能帮助改进优化技术和工具。Matlab最终走上商业化，就是因为1980年Moler教授在斯坦福大学给学生上课时，有个叫Jack Little的学生，对Matlab很感兴趣，后来主动提出用C重写一遍，并移植到IBM兼容PC上。当他们完成PC-Matlab后，便于1984年一起成立了MathWorks公司。事实上，很多技术最早都是从课堂上发展起来，比如RISC架构是David Patterson教授在伯克利的课程实验。

坚持围绕一件事做，几十年后的累积效应是惊人了。中国今天被卡脖子的东西，几乎都是别人积累了20年以上的东西。从第一版Matlab算起到现在已经有40年，1980年代初的第一代EDA软件到现在也有快40年，Intel在1970年左右第一代微处理器到现在已经有50年。台积电1987年成立到现在也是积累了30多年。其实在学术界也有很多有影响力的工作也是积累很多年的产物，我们可以看一下ACM System Software Award^[2]，获奖的软件基本上都是持续积累了几十年，比如LLVM持续优化了17年、Eclipse优化了19年、Wireshark优化了22年、Coq优化了31年，GCC则有33年。 再仔细剖析一下Matlab以及对应的公司MathWorks，可以说是持久战的典范。MathWorks在1984年成立，只有1名员工。第一笔收入是1985年卖给了MIT10个Matlab版权，收入500美元。MathWorks公司早期很不起眼，有个玩笑称它前7年员工数每一年翻一番，1984年1个员工，1985年2个员工，1986年4个员工，直到7年后的1991年也才只有128个员工。和今天很多初创公司相比，这个成长速度就像是蜗牛了。但是他们力出一孔，围绕着Matlab不断增加功能，使Matlab成为一个行业领先的工具软件。1997年，MathWorks的营业额达到了5000万美元，380名员工。如今2019年MathWorks公司营业额是10亿美元，3000多员工，全球有400多万用户。虽然从营业额看并不大，但其实这种模式更值得学习——不断积累，把一项技术做到极致，成为某个细分领域的隐形冠军。 

最后总结一下，当我们在思考如何解“Matlab被禁这个解燃眉之急的同时，更需要考虑如何才能在未来做出像Matlab那样的工作，做出能卡别人脖子的技术。这需要我们做出改变，观念上的改变，行动上的改变。至于哪些具体的改变，我想前面梳理的四点就算是抛砖引玉吧：

（1）把东西做出来，而不是追求把论文发出来；

（2）把东西用起来，而不是做完就扔了；

（3）把教学场景用起来，而不是把教学当作负担；

（4）把持久战意识树立起来，而不是期望速胜论。

 ——以上为CCF YOCSEF杭州· Matlab被禁之特别论坛的发言

补充：这个发言引起了很多人的共鸣，有朋友还举了个例子：美国雪城大学的杜文亮教授最近出版了一本书介绍近20年来自己教学中开发的平台和工具，现在已经在60多个国家的1000多所大学使用，这个贡献和影响力甚至比他自己的科研还要大了。

但也有不少学者认为现在国内学术界要做到这四点很难。尤其是在高校，如果不发表论文，花大力气在教学上，那么考核、评职称就会比较难，更不要说一些学术帽子了。所以在国内要按照那四点去做，很可能等于断了自己的学术生涯发展道路。 

前几年看到山东理工大学毕玉遂教授的故事，却是一个鲜明的对比：他从2003年开始坚持研究一种泡沫发泡剂，一直到2011年终于研制成功，2017年卖了5亿专利费。毕教授在一个采访中提到自己毕业于专科学校，在专科学校呆了很多年，反而让他更注重研究“接地气的、市场迫切需要的技术”，也让他更容易拥有淡泊名利、持之以恒的心态。 

因此，科研人员自身观念和行动的改变才是根本的。很多人都期望环境变好了才做出改变，期待自上而下的改革。但为何不先从自我做起，通过自下而上来改变环境？中国计算机学会CCF理事长梅宏院士有两句话讲得特别好：“要相信大多数科学家心底的'良知' ”，"相信公平即使不发生在空间上，也一定会发生在时间上”。我们先要建立这样的信念。 

当然外部环境也是非常重要，这又涉及到学术评价这个硬骨头问题了。其实针对这四点，各个单位都可以做出一些容易操作的小措施：比如基金委也可以像美国NSF那样支持结题时提交软件或工具，而不仅仅是论文与专利；高校可以在职称评定时增加“科教融合”创新的比重等等。  

[1] https://www.mathworks.com/company/newsletters/articles/a-brief-history-of-matlab.html

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/ACM_Software_System_Award

本文作者包云岗，中国科学院计算技术研究所研究员、所长助理、先进计算机系统研究中心主任，中国科学院大学岗位教授，中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长。主要研究领域为开源处理器与敏捷设计、数据中心体系结构等，主持研制多款达到国际先进水平的系统，相关技术已在华为、阿里、Intel等国内外企业应用。曾获“CCF-Intel青年学者”奖，ARM2018全球研究峰会45分钟特邀大会报告、中科院青年创新促进会优秀会员，获“CCF-IEEE CS”青年科学家奖、共青团中央“全国向上向善好青年”荣誉称号。作者授权风云之声首发。

本文来源：风云之声

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