近日，教育部辦公廳、工業(yè)和信息化部辦公廳正式印發(fā)《教育部辦公廳 工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于公布首批特色化示范性軟件學(xué)院名單的通知》（以下簡稱《通知》），明確了首批特色化示范性軟件學(xué)院。名單中包含33家特色化示范性軟件學(xué)院，以及68家合作企業(yè)。其中清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、華東師范大學(xué)、蘇州大學(xué)、山東大學(xué)、中國石油大學(xué)（華東）、湖南大學(xué)、中南大學(xué)、電子科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等14所高校的重點領(lǐng)域的項目欄中，包含有大型工業(yè)軟件的標(biāo)簽。
這不是高校第一次把培養(yǎng)工業(yè)軟件開發(fā)相關(guān)人才列為重點。但卻是第一次經(jīng)國家層面推動，在由教育部印發(fā)的高校學(xué)科建設(shè)名單里將工業(yè)軟件提高到如此地位。為此我也想談?wù)勎易约簩χ袊灾鞴I(yè)軟件行業(yè)、以及工業(yè)軟件人才培養(yǎng)的一點淺見。
希望這篇文章的讀者不一定完全是工業(yè)軟件乃至仿真行業(yè)的從業(yè)者。所以這里我還是先簡單普及一些基礎(chǔ)概念。從上世紀(jì)50年代至今，許多工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)革新都受益于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。實體的工業(yè)、制造業(yè)當(dāng)然也不例外。從上世紀(jì)60年***始，美國的工業(yè)巨頭，NASA、波音、洛克希德、福特等航天航空、汽車企業(yè)就已經(jīng)開始了相關(guān)軟件的研發(fā)。時至今日，幾乎在任何制造業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，都能看到工業(yè)軟件的身影。和我們平日經(jīng)常使用的面向普通大眾的軟件不同，工業(yè)軟件一般面向的是制造業(yè)用戶。包括三維設(shè)計類CAD軟件、仿真類CAE和EDA軟件，以及PLM、ERP、MES等工業(yè)管理軟件等。趙敏、寧振波兩位老師在著作《鑄魂：軟件定義制造》中總結(jié)，從目的上說，所有用于工業(yè)過程的軟件都是工業(yè)軟件。不限于制造業(yè)，也包括能源（水電、煤電、核電、風(fēng)電等）、原材料、采掘等領(lǐng)域的軟件都是工業(yè)軟件；從內(nèi)容上說，工業(yè)知識是工業(yè)軟件的核心內(nèi)容，工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)/工業(yè)知識的容器。從裝備結(jié)構(gòu)上說，工業(yè)軟件是工業(yè)品的一部分，是工業(yè)裝備中重要的“軟裝備”，有必要單獨列裝，并著重進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃。
雖然今天我們看到中國的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，阿里、騰訊、字節(jié)等中國互聯(lián)網(wǎng)公司在世界上的競爭力可以說僅次于美國，而中國也正在由制造業(yè)大國邁向強(qiáng)國，擁有全球最齊全的工業(yè)品裝備生產(chǎn)門類，但談到核心工業(yè)軟件，中國的技術(shù)仍然顯著落后于美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家。以筆者最熟悉的仿真軟件行業(yè)為例，這個行業(yè)的巨頭公司們，美國ANSYS、達(dá)索系統(tǒng)、Altair、西門子、MSC等，每一家都有著近50年的發(fā)展歷史，其軟件產(chǎn)品遍及工業(yè)研發(fā)的幾乎每個分支。以ANSYS公司為例，它通過不斷地收購、合并開發(fā)，已經(jīng)擁有世界最一流的流體、結(jié)構(gòu)、電磁、光學(xué)、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的多款仿真軟件。而我們國內(nèi)的仿真軟件行業(yè)才剛剛起步，據(jù)我所知，目前國內(nèi)沒有一家公司的仿真軟件產(chǎn)品，能在功能上達(dá)到甚至接近ANSYS旗下哪怕一個產(chǎn)品的50%。工業(yè)軟件巨頭ANSYS公司的產(chǎn)品布局
與消費(fèi)級的軟件一套普遍售價在幾百到幾千元不同，這些工業(yè)軟件，一套正版授權(quán)的價格往往高達(dá)數(shù)十萬元人民幣。它們在今天許多制造業(yè)公司的產(chǎn)品研發(fā)流程中又處在無法替代的關(guān)鍵位置。汽車行業(yè)通過仿真模擬來優(yōu)化碰撞安全
華為這樣的公司需要工業(yè)仿真軟件來設(shè)計基站和消費(fèi)電子產(chǎn)品的散熱性能，需要EDA軟件來設(shè)計芯片；汽車公司需要仿真軟件來優(yōu)化汽車的振動噪聲、提高安全性、降低風(fēng)阻等等；美的、海爾這樣的家電公司需要仿真軟件來減少洗衣機(jī)的振動、保證各種家電的性能達(dá)到設(shè)計要求；飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、建筑、船舶……幾乎所有高端工業(yè)領(lǐng)域都離不開仿真軟件的助力。就連武漢雷神山醫(yī)院在設(shè)計時都使用了流體仿真軟件來設(shè)計優(yōu)化病房通風(fēng)系統(tǒng)的布局。雷神山醫(yī)院用流體仿真軟件優(yōu)化病房通風(fēng)布局中國的制造業(yè)想要轉(zhuǎn)型升級，向高端、高附加值進(jìn)軍，離不開以仿真軟件為代表的各類工業(yè)軟件的幫助。甚至可以說，中國向高端制造業(yè)邁進(jìn)，其靈魂就藏在工業(yè)軟件當(dāng)中。
可惜，如前所述，雖然中國的工業(yè)軟件行業(yè)起步很早，幾乎與發(fā)達(dá)國家同步，但經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，由于各種各樣的原因，這個行業(yè)一直沒能真正發(fā)展壯大。直至今日，許多工業(yè)領(lǐng)域的大型工業(yè)軟件和高端芯片制造產(chǎn)業(yè)一樣，仍是中國被“卡脖子”最嚴(yán)重的行業(yè)。中國在改革開放之前，曾經(jīng)靠***制，在以鄧稼先、于敏等人為代表的老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下完成了“兩彈一星”工程。今天新聞屢屢報道中國在某項技術(shù)上被發(fā)達(dá)國家卡脖子時，在網(wǎng)上經(jīng)常能看到有人問，這個東西有那么難？“再難能難過研究原子彈嗎？”
很遺憾，許多東西是真的比研發(fā)原子彈更難。這不是跨行業(yè)的橫向?qū)Ρ龋菃栴}的性質(zhì)不同。用我們熟知被卡脖子最嚴(yán)重的芯片舉例，芯片和原子彈，位于光譜的左右兩個極端。原子彈和氫彈，最多加上洲際彈道導(dǎo)彈，基本是屬于“有了就行”的東西。它們的研發(fā)當(dāng)然難如登天，全世界也沒有多少國家能夠掌握；但它們需要的也僅僅是一次性的大規(guī)模投入和試驗，不需要像芯片行業(yè)那樣不停地發(fā)展迭代。畢竟核彈的殺傷力這種事，當(dāng)它達(dá)到一個閾值以后，咱握著它就當(dāng)個威懾就好，沒有人真的希望地球上的任何一座城市再經(jīng)受一次核打擊。中國早在第一次核試驗成功后不久就公開宣布我國不首先使用核武器。
而芯片產(chǎn)業(yè)則完全不同。自從英特爾第一塊微處理器4004誕生以來，芯片行業(yè)數(shù)十年如一日地一直在不斷進(jìn)步。當(dāng)年英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾隨手在紙上畫出的一條線，已被英特爾的工程師們當(dāng)作必須實現(xiàn)的信念堅持了近50年。即使是最近幾年英特爾的芯片性能提升緩慢，看上去摩爾定律即將或已經(jīng)迎來終結(jié)，蘋果、臺積電甚至英偉達(dá)等公司也在通過一次又一次讓業(yè)界驚嘆的發(fā)布會告訴人們，他們繼承了摩爾先生的信念，芯片行業(yè)指數(shù)發(fā)展的路還遠(yuǎn)未走到盡頭。
2022年3月9日，蘋果在發(fā)布會上拿出史上最強(qiáng)的M1 Ultra，能耗比吊打傳統(tǒng)桌面芯片在像芯片這樣持續(xù)不斷改進(jìn)的行業(yè)里，先行者研發(fā)出新工藝，通過生產(chǎn)銷售數(shù)千萬片的芯片來攤薄研發(fā)成本并持續(xù)進(jìn)行下一代研發(fā)完成閉環(huán)；落后者數(shù)十億美元投入進(jìn)去，勉強(qiáng)追平了上一代的國際先進(jìn)水平，轉(zhuǎn)眼就再次落后。不停砸錢不斷追趕，始終難見曙光。
從技術(shù)革命的迭代周期角度劃分，芯片和原子彈位于一條光譜的左右兩個極端。在這條連續(xù)的光譜中，不同的行業(yè)、技術(shù)都有各自不同的位置。
（此處示意圖僅代表筆者個人觀點，不同意見歡迎討論）
中國已經(jīng)在許許多多類似原子彈的行業(yè)領(lǐng)域里實現(xiàn)技術(shù)突破，完成了國產(chǎn)替代。比如“筆尖鋼”、盾構(gòu)機(jī)、高鐵等等，還有先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)和航空發(fā)動機(jī)（最近國家官方媒體密集公開報道，中國的戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)成規(guī)模地?fù)Q上了國產(chǎn)的“太行”軍用發(fā)動機(jī)）。在這些行業(yè)里雖然也有技術(shù)的革新和迭代，但總的來說換代沒有芯片行業(yè)那么快。
在我看來，工業(yè)軟件行業(yè)，相對來說與芯片行業(yè)更像一點。
有限單元法從上個世紀(jì)中葉開始，幾乎是隨著大型計算機(jī)同步出現(xiàn)。世界上第一臺電子計算機(jī)ENIAC于1946年問世，第一臺馮·諾依曼架構(gòu)計算機(jī)EDVAC于1952年出現(xiàn)；同年1952年，波音公司的工程師Turner與Clough等人就開始研究有限單元法，并于1956年發(fā)表了第一篇有限元的論文。IBM的System/360大型機(jī)于1960年代問世，1963年NASA就立項開始研發(fā)NASTRAN，1969年第一版NASTRAN發(fā)布。
工業(yè)仿真軟件，一直是計算機(jī)技術(shù)革命之下的弄潮兒。當(dāng)時的大型計算機(jī)還遠(yuǎn)不如今天這樣普及，美國的許多大型研發(fā)機(jī)構(gòu)就已開始了工業(yè)軟件的研發(fā)。如果把計算機(jī)技術(shù)比作海浪，工業(yè)軟件絕對是最早的沖浪者之一。甚至換種角度講，電子計算機(jī)的研發(fā)，最初就是以滿足科學(xué)和工程計算的需要為目的。而所有與計算機(jī)技術(shù)有關(guān)聯(lián)的行業(yè)，都或多或少地在受益于摩爾定律，長期呈現(xiàn)指數(shù)級發(fā)展。在仿真軟件這一行業(yè)里，行業(yè)自身的革新驅(qū)動力來自底層算法的創(chuàng)新突破；（例如有限單元法和有限體積法對有限差分法的突破，近些年興起的格子玻爾茲曼法、各類無網(wǎng)格算法、SPH、DEM等粒子法、等幾何分析方法等等……）而行業(yè)背后的驅(qū)動力則來自摩爾定律帶來的計算機(jī)算力的提升，以及由此帶來的計算機(jī)和軟件行業(yè)的各種技術(shù)進(jìn)步。隨著算力和硬件性能的提高，圖形、GUI、云計算等計算機(jī)技術(shù)的革命也在不斷給工業(yè)軟件行業(yè)帶來新的概念。
比如最早的工業(yè)軟件是將輸入文件寫在打孔紙帶上、后來有了GUI前后處理界面；圖形技術(shù)的進(jìn)步讓仿真軟件的顯示效果不斷提升；UI設(shè)計理念的革新讓ANSYS、Comsol這樣的軟件換上了Ribbon風(fēng)格界面；云計算等概念讓仿真從本地走上云端、基于CUDA顯卡的通用計算技術(shù)讓Discovery Live能夠用顯卡計算實現(xiàn)實時仿真……工業(yè)軟件行業(yè)，由于深度依托計算機(jī)技術(shù)存在，它一直能夠從上游汲取源頭活水，就一直有創(chuàng)新的動力和方向。甚至在動畫、電影工業(yè)里，計算機(jī)圖形學(xué)的很多新研究都在致力于讓仿真結(jié)果更真實、更高效。工業(yè)軟件是一個仍在蓬勃發(fā)展的行業(yè)，但同樣也是一個“歷史悠久”的行業(yè)——和最近在互聯(lián)網(wǎng)時代和移動互聯(lián)網(wǎng)時代崛起的谷歌、亞馬遜、Facebook等美國公司，以及中國的BAT、TMD這些公司相比，工業(yè)軟件算得上歷史悠久。今天世界上的工業(yè)軟件大廠們，許多都有著四五十年的發(fā)展歷史。除了前面提到1969年NASTRAN發(fā)布的公司MSC.Software（現(xiàn)屬于?？怂箍灯煜拢珹NSYS于1969年首次發(fā)布、LS-DYNA1976年發(fā)布、Fluent也是在1975-1979年期間成型。這些公司在上世紀(jì)90年代逐漸發(fā)展壯大，進(jìn)入21世紀(jì)以后通過收購合縱連橫，奠定了如今的行業(yè)地位。當(dāng)然，這并不意味著我們也需要四十多年的時間才能從無到有發(fā)展出工業(yè)軟件。我們不必重走巨頭們曾經(jīng)走過的路。畢竟那些老牌工業(yè)軟件在發(fā)展的過程中也同步經(jīng)歷著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程。我們站在今天，用今天的計算機(jī)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展工業(yè)仿真軟件，我們需要補(bǔ)課的地方主要在算法方面。即使是相對來說最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)有限元仿真軟件，其很多高級功能，例如斷裂、內(nèi)聚力、非線性本構(gòu)、顯式動力學(xué)等等，大多數(shù)自主仿真軟件都還沒有實現(xiàn)。而在與計算機(jī)有關(guān)的地方，包括但不限于工業(yè)軟件的GUI、易用化功能，以及流程管理類甚至結(jié)合人工智能技術(shù)的新型工業(yè)軟件領(lǐng)域，我們當(dāng)然可以有更廣闊的視野，有更高的出發(fā)點。
但無論如何，老牌工業(yè)軟件畢竟有著幾十年的發(fā)展歷史和技術(shù)積累。在這樣的領(lǐng)域里想要實現(xiàn)國產(chǎn)替代，不可能一蹴而就。正如安世亞太公司的田鋒先生所說，仿真軟件是時間的孩子。推出一款具有基礎(chǔ)功能的仿真軟件可能只需要短短幾年，但要讓它功能完善、基本不出現(xiàn)bug、在功能和易用性上真正對進(jìn)口軟件實現(xiàn)替代，還需要以五年、十年為單位，堅定不移的持續(xù)投入才可以。
羅馬不是一天建成。淘寶、支付寶也不是一天做到這樣的規(guī)模、微信同樣不是第一個版本就擁有了現(xiàn)在這么多的功能。更何況我們國家目前還沒有大規(guī)模的工業(yè)軟件公司，在這方面也就沒有太多的相關(guān)人才儲備。
所以，工業(yè)軟件這一行，是一個將持續(xù)數(shù)十年的長賽道。
近兩年，工業(yè)軟件行業(yè)逐漸受到國家關(guān)注和資本青睞。許多手握技術(shù)但多年拿不到融資，艱難生存的公司，也終于等到了難得的風(fēng)口。在我看來，工業(yè)軟件尤其是仿真軟件的風(fēng)口，不會像幾年前的VR、共享經(jīng)濟(jì)那樣曇花一現(xiàn)。工業(yè)軟件行業(yè)的從業(yè)者，尤其是工業(yè)軟件的開發(fā)者，一般需要同時具備軟件開發(fā)和物理算法或工業(yè)方面的知識。既懂編程又懂?dāng)?shù)學(xué)物理算法，在任何行業(yè)里永遠(yuǎn)是稀缺人才。也只有這樣的長賽道，才值得以國家層面的戰(zhàn)略推動，規(guī)劃一些高校，長期、穩(wěn)定、大規(guī)模的為行業(yè)培養(yǎng)對應(yīng)的人才。既然工業(yè)軟件如此重要，國外的工業(yè)軟件巨頭又已經(jīng)有四十多年的發(fā)展歷史，那為什么中國過去一直沒有著力突破工業(yè)軟件行業(yè)？又為什么說現(xiàn)在是中國工業(yè)軟件發(fā)展的好時機(jī)呢？在我看來，主要有三大原因：1）移動互聯(lián)網(wǎng)浪潮趨近結(jié)束眾所周知，最近五到十年，中國經(jīng)歷了一場大規(guī)模的技術(shù)革命——移動互聯(lián)網(wǎng)幾乎把能夠改造的行業(yè)都改造了一遍。網(wǎng)購、移動支付、外賣、共享單車、短視頻……手機(jī)和移動互聯(lián)網(wǎng)改變了每個人的生活，同時也帶來了一大批造富神話。過去幾年，許多大學(xué)本科和碩士、博士生們，只要專業(yè)方向與互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)，都希望畢業(yè)后能夠進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)大廠工作。但隨著這一波移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)革命帶來的紅利逐漸消失，即使是大廠也難以維持高速增長。這兩年也經(jīng)常能聽到許多互聯(lián)網(wǎng)大廠大規(guī)模裁員的新聞。客觀上說，現(xiàn)在的移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，已經(jīng)不再是2015年那樣遍地是黃金，遍布創(chuàng)業(yè)機(jī)會了。就連幾年前火爆的人工智能，也逐漸褪去了神話光環(huán)。隨著開源人工智能框架的逐漸成熟，以及各家人工智能初創(chuàng)公司的快速發(fā)展，人工智能與各行業(yè)的結(jié)合越來越深入，技術(shù)也越來越普及。2017、18年起中國許多雙一流高校成立人工智能學(xué)院，到現(xiàn)在第一批畢業(yè)生已經(jīng)接近畢業(yè)。
客觀上說，今天中國整個互聯(lián)網(wǎng)和軟件相關(guān)行業(yè)的薪資水平仍然是全行業(yè)里數(shù)一數(shù)二的。但近幾年隨著許多傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，其他行業(yè)的薪資水平也在逐步趕上。疫情以來，包括清北在內(nèi)的很多一流高校畢業(yè)生，就業(yè)首選逐漸從互聯(lián)網(wǎng)大廠轉(zhuǎn)向公務(wù)員、選調(diào)生，甚至深圳中學(xué)的老師，就能看出互聯(lián)網(wǎng)的光環(huán)不再像幾年前那樣閃亮。隨著許多監(jiān)管政策落地，人們也能看出國家在抑制資本無序擴(kuò)張方面的決心。由于線上的流量趨于枯竭，很多互聯(lián)網(wǎng)大廠開始扎堆造車、造芯片。國家政策也在引導(dǎo)著資本向硬科技領(lǐng)域投入，“不要和菜攤搶生意”。2）關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件國產(chǎn)替代，共識堅定中美打了四年多的貿(mào)易戰(zhàn)，總體上美國并沒有占到太多便宜。美國對中興、華為的制裁，帶給我們最大的成果就是全國上下凝聚了寶貴的共識：在很多關(guān)鍵領(lǐng)域，核心技術(shù)必須牢牢掌握在自己手里。曾經(jīng)，中國的工業(yè)軟件行業(yè)和美國幾乎同時起步。上世紀(jì)7、80年代，大連理工大學(xué)的JIFEX、航空工業(yè)的HAJIF、北大的SAP84、鄭州的紫瑞CAE……都曾風(fēng)光一時。但進(jìn)入21世紀(jì)以后，在造不如買的觀念下，國家投資只面向終端用戶，很多科研院所和制造業(yè)企業(yè)依靠購買國外的工業(yè)軟件完成了所謂的信息化轉(zhuǎn)型。中國終端制造業(yè)用戶規(guī)模的擴(kuò)大沒能反哺到中國自己上游的工業(yè)軟件行業(yè)，以ANSYS為代表的美國仿真軟件在中國攻城略地，中國自主工業(yè)軟件的星星之火卻幾近熄滅。但現(xiàn)在，時代不同了。美國對華為的制裁過后，華為被禁止使用ANSYS和Cadence等CAE、EDA軟件。2022年以來的俄烏沖突中，Autodesk公司的相關(guān)軟件也對俄羅斯禁用，這再次給我們敲響了警鐘。實現(xiàn)大型工業(yè)軟件和關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件的國產(chǎn)化替代已經(jīng)成為了堅定的共識和國家戰(zhàn)略，這一趨勢不會再停止。最近看到新聞?wù)f，總部在深圳的無人機(jī)公司大疆被禁止使用來自美國的UI設(shè)計軟件Figma。消息出來后，短短一天，多家國產(chǎn)在線UI設(shè)計工具就推出了一鍵遷移功能。被禁用后國產(chǎn)軟件無縫頂上，美國這波操作堪稱免費(fèi)送人頭。如果今天有新聞?wù)f哪家公司遭美國封殺，ANSYS被禁用，有沒有自主工業(yè)軟件公司說自己的產(chǎn)品可以直接頂上？恐怕還不能完全做到。吾輩仍需努力啊。3）風(fēng)口來臨，資金到位，亟需人才供應(yīng)大公司和人才，往往是一個先有雞還是先有蛋的問題。如果大量地培養(yǎng)了相關(guān)行業(yè)的人才甚至碩士、博士，中國卻沒有對應(yīng)規(guī)模的公司有相應(yīng)人才需求，那這些人要么轉(zhuǎn)行，要么出國，要么就只能進(jìn)入學(xué)術(shù)界繼續(xù)內(nèi)卷。生化環(huán)材專業(yè)的“天坑”之名就是這么來的。芯片也好、工業(yè)軟件也罷，過去20多年中國不是沒有培養(yǎng)過這些行業(yè)的人才，但苦于沒有好的平臺、給不起相稱的待遇，曾經(jīng)的電子專業(yè)人才往往一畢業(yè)就轉(zhuǎn)去了互聯(lián)網(wǎng)。但隨著工業(yè)軟件逐漸站上風(fēng)口，許多自主工業(yè)軟件公司已經(jīng)拿到了融資，已經(jīng)能夠開出相對比較可觀的薪資待遇了。雖然從絕對數(shù)額和規(guī)模上暫時還不能和年薪百萬的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)媲美，但至少已經(jīng)解決了溫飽問題。現(xiàn)在的問題是，資金已經(jīng)到位，但缺少合格的人才供應(yīng)。想要開發(fā)大型工業(yè)軟件，需要開發(fā)者同時具備工程學(xué)科和計算機(jī)尤其是軟件學(xué)科的基本素養(yǎng)。而受限于現(xiàn)有的培養(yǎng)計劃，二者兼?zhèn)涞娜瞬旁谑忻嫔仙僦稚佟?br style="margin:0px;padding:0px;outline:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;overflow-wrap:break-word !important;" />
對于工程學(xué)科（比如力學(xué)、機(jī)械、能動、光學(xué)等）的學(xué)生來說，他們會大量學(xué)習(xí)相關(guān)的物理知識，掌握所在學(xué)科的物理原理、基本控制方程。核心課程如熱力學(xué)、傳熱學(xué)、電磁學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)等。但這些專業(yè)的培養(yǎng)計劃中，對編程知識的側(cè)重不夠，很多專業(yè)只會開設(shè)一門C語言課程。時至今日還有許多大學(xué)生使用VC6.0編寫C語言程序。這樣的課程體系下，學(xué)生用C語言或自學(xué)Python等語言寫一些簡單的小程序或許可以，但想要編寫大型軟件，對于其架構(gòu)、開發(fā)模式、如何編譯、性能如何調(diào)優(yōu)、GUI如何設(shè)計等等一概不知。很多學(xué)生甚至根本沒有聽過面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想。而對于軟件學(xué)科，很多同學(xué)雖然學(xué)過一些數(shù)學(xué)知識，但由于大部分編程實踐中對數(shù)學(xué)概念尤其是高等數(shù)學(xué)、偏微分方程等知識的應(yīng)用相對較少，寫一些業(yè)務(wù)流程代碼速度可能比較快，一旦涉及算法層面就比較困難。這也是為何即使是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，算法崗位的薪資水平也相對更高的原因。那么，有沒有可能，通過對專業(yè)培養(yǎng)計劃的合理設(shè)計，培養(yǎng)出既有編程動手能力，又擁有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)并掌握一定物理概念的人才呢？我猜，這大概也是政策制定者想要實現(xiàn)的目標(biāo)。可是，魚和熊掌畢竟不可兼得。培養(yǎng)計劃設(shè)計時想要“既要又要”，學(xué)生念完四年大學(xué)以后卻總是覺得啥都會一點，啥都不精通。畢竟每個人的時間精力都是有限的，借用以賽亞·伯林的說法【狐貍多知，而刺猬有一大知】，一個人要么做一只什么都略懂一點的狐貍，要么做一只力出一孔只鉆一事的刺猬。新規(guī)劃中側(cè)重大型工業(yè)軟件開發(fā)的軟件學(xué)院，該如何破解上述難題呢？政策制定者和規(guī)劃培養(yǎng)計劃的專家們當(dāng)然有他們的思考，我在這里僅提出兩點討論。分別就是后面兩章的標(biāo)題：哪些知識更適合在學(xué)校由老師教授，哪些知識適合自學(xué)/實踐？相信很多朋友都有過這種經(jīng)歷，覺得有很多讀書時學(xué)的知識在工作中用不到，工作時要用到的知識往往需要現(xiàn)用現(xiàn)學(xué)。這種感受常出現(xiàn)在工作與自己本專業(yè)不一致的人身上。又另有一些留在本專業(yè)的同學(xué)，直到工作中要用到相關(guān)知識時，才回想起“好像這個概念我讀書的時候?qū)W過”，但具體公式記不太清了。事實上，今天很少有人真正能做到學(xué)以致用，學(xué)習(xí)的知識和工作中用到的能100%匹配的情況非常罕見。應(yīng)該說大部分走上工作崗位的人，都需要在工作中重新學(xué)習(xí)很多與工作密切相關(guān)的知識。在今天這個信息爆炸的時代，就是有很多知識只需要握住一個“線頭”，到需要用時按圖索驥能夠查找到，現(xiàn)用現(xiàn)學(xué)即可。但有些知識學(xué)起來是一點即通，有些知識重新學(xué)習(xí)起來卻非常痛苦。我很喜歡愛因斯坦引用過的美國心理學(xué)家斯金納的一句話，“一個人把在學(xué)校所學(xué)的知識全部忘光以后，剩下的東西就是教育”。在我看來，適合在學(xué)校由老師講授的知識主要包括：基本的數(shù)學(xué)功底、對物理本質(zhì)的理解、以及編程的一些基本思想。
對物理本質(zhì)的理解。用力學(xué)中的概念舉例 就比如材料力學(xué)中的一些基本概念、流體與固體的差異、不同流動的特征等等。以許多工程學(xué)科的基礎(chǔ)課材料力學(xué)為例，這門課學(xué)得好不單單指的是考試能拿90分以上的成績。即使一位同學(xué)記住了公式、考試時拿了高分，多年后在工作中那些公式可能都已經(jīng)忘記。真正設(shè)計結(jié)構(gòu)的時候，因為有計算機(jī)代勞，可能稍微復(fù)雜一點的彎矩圖都不需要工程師手畫。但是，工程師在面對一個結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該有基本的物理直覺。知道過度細(xì)長的桿件在受壓時可能存在穩(wěn)定性問題；知道受彎曲載荷的梁在截面最上方和最下方應(yīng)力最大；知道von-Mises應(yīng)力的物理意義以及什么時候應(yīng)該關(guān)心何種破壞模式……這些問題才真正體現(xiàn)了對材料力學(xué)這門課的理解。至于具體的計算公式甚至具體材料的參數(shù)，在工作時手邊都會有一本厚厚的手冊供查閱，工程師又不是律師，完全不必占用腦容量像背法條那樣去死記硬背那些公式。基本的數(shù)學(xué)功底，其實和物理本質(zhì)一樣。具體復(fù)雜問題的求導(dǎo)、積分等運(yùn)算，今天已經(jīng)有很多軟件可以代勞。比如筆者最喜歡用的mathstud.io，一個網(wǎng)頁可以解決微分、積分、矩陣計算和畫函數(shù)圖等幾乎所有初等和高等數(shù)學(xué)計算問題。但矩陣的特征值和特征向量有什么含義、偏微分方程中每一項代表什么意義，哪一類方程應(yīng)該如何求解等等，這些概念往往是不太容易從書本上直接查詢到的。編程的基本思想，這不僅包括每種語言最基礎(chǔ)的語法、括號等等，還包括設(shè)計算法時應(yīng)關(guān)心的時間復(fù)雜度、軟件的整體架構(gòu)該如何設(shè)計等等。另外，純計算機(jī)專業(yè)用到的數(shù)學(xué)知識往往和工業(yè)仿真軟件中用到的數(shù)學(xué)概念有較大差別。在吳軍博士的《計算之魂》一書中，討論了與數(shù)量級有關(guān)的大O概念、遞歸、抽象、分治、圖論等等概念，但對于一名工業(yè)軟件的開發(fā)者來說，或許掌握更多的數(shù)值計算方法的內(nèi)容才更為關(guān)鍵。與之相對的，比如一些具體仿真軟件的操作、不同編程語言的語法特性、新的庫函數(shù)API等等這些，和具體軟件工具的使用有關(guān)的知識，就更適合現(xiàn)用現(xiàn)學(xué)。因為這些東西幾乎每年都在更新，即使在學(xué)校學(xué)習(xí)過，走上工作崗位后如果某軟件的界面變了、編程語言變了或是庫函數(shù)有了更新，還是需要重新去了解。
產(chǎn)學(xué)結(jié)合，破解知識落地難題
既然在學(xué)校教授的，都是那些相對來說在較長時期不會變的東西，那應(yīng)該如何讓這些枯燥的知識更容易被理解呢？我很喜歡把知識的學(xué)習(xí)和工作比喻為磨刀和砍柴。我們總說磨刀不誤砍柴工，但是很多同學(xué)在學(xué)習(xí)知識（磨刀）的時候，根本不知道未來要砍柴的森林在何處。什么都學(xué)一點，什么都學(xué)不精，本質(zhì)其實不是沒學(xué)好，而在于學(xué)的知識沒有落地。力學(xué)是數(shù)學(xué)和工程的橋梁，如果沒有實際工程作為背景，力學(xué)的公式推導(dǎo)就只是紙面上的數(shù)字游戲。有限元更是數(shù)學(xué)概念和編程的結(jié)合，不實際上手寫一點代碼、做一做仿真，學(xué)習(xí)再多的概念也只是紙上談兵，文勝質(zhì)則史。具體要怎么讓同學(xué)們在“磨刀”的時候就能大致看到未來要砍的“柴”呢？在教育部和工信部給的這份名單中，我仿佛看到了答案：其實，類似的嘗試在許多高校里一直在開展。比如許多學(xué)校都有大學(xué)生方程式賽車隊、哈工大的小衛(wèi)星班、國科大本科生的“一生一芯”畢業(yè)設(shè)計……等等。單說工業(yè)軟件，除了名單上的企業(yè)和高校外，早在2019年，四川大學(xué)就成立了力學(xué)-軟件工程交叉專業(yè)實驗班，與成都陸面體科技和重慶勵頤拓軟件公司簽訂了實習(xí)實踐協(xié)議。比如大連理工大學(xué)由于有自己開發(fā)的SiPESC仿真軟件，自多年前就舉辦了“力矩杯”SiPESC應(yīng)用軟件開發(fā)大賽。讓學(xué)生面對實際工程問題的挑戰(zhàn)，在解決實際問題的過程中鞏固所學(xué)知識，才能真正解決知識落地的問題。剛才舉的幾個例子，還是主要從力學(xué)系的視角出發(fā)。其實教育部給出這份名單，更多側(cè)重點在軟件學(xué)院上。其重點領(lǐng)域除了大型工業(yè)軟件外，還包括關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件、新型平臺軟件和嵌入式軟件等。在附件2給出的合作企業(yè)名單中，除了安世亞太、數(shù)碼大方、中望龍騰等這些工業(yè)軟件企業(yè)外，還有更多大的工業(yè)集團(tuán)公司如航空工業(yè)集團(tuán)、中車四方、鐵道科學(xué)研究院、中國汽車技術(shù)研究中心、滬東造船集團(tuán)等，以及騰訊、華為、浪潮、阿里、小米、百度、紫光等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。
其中，安世亞太是唯一一家上榜的CAE公司！筆者有幸試用了國產(chǎn)通用仿真PERA SIM。《賦能開道：天大博士的自主仿真軟件PERA SIM體驗》如有不當(dāng)歡迎批評指正。據(jù)所知，PERA SIM是安世亞太自主開發(fā)的通用仿真軟件，主要包括PERA SIM.Mechanical機(jī)械仿真、PERA SIM.Fluid流體仿真、PERA SIM.LEmag低頻電磁仿真、PERA SIM.ProNas 中高頻能量有限元聲學(xué)分析、PERA SIM.Acoustic邊界元聲學(xué)分析軟件、PERA SIM.PrePro 專業(yè)的幾何處理及網(wǎng)格劃分軟件等，面向工業(yè)用戶提供通用前后處理及結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)等仿真計算能力。
在PERA SIM 軟件研發(fā)過程中，項目團(tuán)隊利用大量的工程案例對PERA SIM進(jìn)行工程化驗證，以及與ANSYS軟件的對比驗證，PERA SIM的計算結(jié)果與ANSYS軟件的偏差總體約為5%，能夠保證軟件的計算精度。目前已應(yīng)用在國內(nèi)多所高校以及航空、航天、電子、船舶、核、石油化工等多個行業(yè)。
作為中國工業(yè)仿真領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，安世亞太具有26年的研發(fā)信息化工業(yè)軟件開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗。始終時刻牢記使命，不斷創(chuàng)新、突破，致力于躋身全球仿真工業(yè)軟件之林，把中國仿真變成生產(chǎn)力。他們將持續(xù)努力推進(jìn)自主仿真軟件PERA SIM的開發(fā)，推動中國仿真再進(jìn)一步，激活工業(yè)軟件創(chuàng)新活力，為中國仿真軟件的自主發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
最后，無論是大型工業(yè)軟件，還是關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件比如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等等，都是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。想要解決這些項目中的卡脖子問題，需要的不僅僅是幾個領(lǐng)軍人才、靈魂人物，還需要大量高素質(zhì)的工程師和程序員。像ANSYS這樣大型的工業(yè)軟件，不止有其背后 高效、強(qiáng)大的求解器，它前臺的許多易用化的特征，簡潔美觀的圖形界面也是其產(chǎn)品競爭力的重要組成部分。中國想要拿出真正能和國際大廠競爭的工業(yè)軟件產(chǎn)品，除了底層算法之外，在軟件的易用性、穩(wěn)定性等方面也要有所突破。在這些方面，相對來說更適合由軟件學(xué)院為業(yè)界培養(yǎng)對口的人才。
巴菲特有句名言：“人生就像滾雪球，關(guān)鍵是要找到足夠長的坡和足夠濕的雪?！?工業(yè)軟件行業(yè)就是這樣一條長賽道，在這條賽道上，從個人能力的角度，有足夠大的提升空間；從行業(yè)發(fā)展角度，國產(chǎn)替代任務(wù)還任重道遠(yuǎn)，需要久久為功，發(fā)展空間很大。中國走到今天，想要繼續(xù)發(fā)展，擺脫“中等收入陷阱”，就需要突破很多關(guān)鍵核心領(lǐng)域的技術(shù)封鎖，需要將更多的高端產(chǎn)業(yè)掌握在自己手里。
