餘鵬鯤：MATLAB開了第一槍，中國該怎麼應對？
【文/觀察者網專欄作者 餘鵬鯤】
我們都知道美國政府已經盯上華為等中國高科技企業，但當它對高校師生和學術圈下手的時候還是讓人始料未及。
5月22日，美國商務部將中國十三所高校列入了“實體名單”，從法理上開始了對中國高校科研發展的圍剿。
6月9日，美國司法部起訴了和武漢理工大學有合作的美國院士，哈佛大學原化學與化學生物學系前系主任Charles Lieber。理由是該院士未如實報告與中方的合作情況，最高可獲刑五年，保釋條件之一是不再接觸相關中國合作機構。同一天還有其他中國學者也被起訴，而且不得保釋。一時間，中美學術交流之路籠罩在濃密陰霾之下。
上週，這隻霸權主義白頭雕又作妖了，這次的禽鳥之聲是MATLAB。
誰也沒想到，MATLAB被首先動用直接制裁國內高校
6月6日，哈工大的師生在正常使用MATLAB時，突然跳出了反激活通知，但是還能使用。到了第二天啓動MATLAB時就顯示授權許可無效，網頁也無法登錄哈工大域名的賬户。幾乎同一時間哈工程的師生們也遇上了相同的問題。
事情發生後，哈工大、哈工程師生及校方立刻與開發MATLAB的公司——MathWorks進行了嚴肅的交涉。現在已經可以確定，兩大學的相關授權已經因為美國最新的進出口名單而終止了。
對大學下手令人不齒，已經付費的軟件突然停止授權又過於霸道。此事一經曝光，就頻繁登上熱搜。外交部也做了剋制但是明確的回應，指出這是“非常錯誤的消極言行”，並認為美國的制裁最終將傷害到自身。
為什麼是MATLAB？
美國首先祭出禁用MATLAB這招似乎在意料之外，但細想又在情理之中。MATLAB作為一個跨平台的數學計算軟件，覆蓋了幾十個相關學科的需求，在學術圈中影響力很大。筆者在文獻檢索平台Web of Science上進行了搜索，有近十萬篇英文論文使用了這個軟件進行數據分析、繪圖和應用開發。事件發生之後，輿論的反響也證明了這一點。
其實有很多專業軟件比MATLAB技術要求更高，在特定學科內更無可替代，但是影響力不如MATLAB那麼廣泛。有些專業軟件，除了小學科的人之外幾乎都沒聽過。在中美貿易戰日益政治化的今天，先禁用知名度更強的MATLAB無疑能起到先聲奪人的效果，也有利於美國政客炒作議題。
另外，禁用MATLAB雖然不能釜底抽薪，但能起到立杆見影的效果。作為一個主打單機使用的軟件，MATLAB從發明的第一年起就面臨着盜版問題。編譯原理告訴我們，不存在無法破解的大規模單機軟件。因此MathWorks不是從軟件銷售或者加密上想辦法，而是從規範使用上下手。
該公司和全球主要的英文學術出版商都保持了良好的關係，並且豢養了一大批熟悉當地政策並有一定背景的法務。一旦有學者的論文采用了MATLAB，在發表時就會被要求拿出MathWorks公司的授權。如果拿不出來，輕則論文無法發表，重則還會面臨法律上的糾紛。
所以，哈工大、哈工程的師生雖然可以繼續使用盜版的MATLAB進行科研，但是完成的論文將很難投在高水平的英文學術期刊上。在現行的評價體制下，哈工大、哈工程師生的成果有被低估的風險。
另外MATLAB中有一個稱之為Simulink可視化編程仿真工具，可以用傻瓜式的拖動進行很多問題的建模，被廣泛用於通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統。如果沒有Simulink，通信、控制、信號、車輛等專業的研究效率都會受到影響。哪怕不用Simulink，很多這方面的仿真軟件也只提供MATLAB的接口，是MATLAB核心競爭力之一。
Simulink模擬工業機器人
因此美國把MATLAB推到前線，既造成了很大的輿論，又有實在的效果。
被禁用對大學師生到底影響幾何？
由於MATLAB是一個複雜的軟件，因此討論MATLAB被禁用的影響，也必須分層次進行討論。
MATLAB是一種可以由MATLAB語言操作的軟件，MATLAB語言的簡易性是使用者喜歡它的主要原因，很多中國大學的非計算學科甚至只教授這種語言。提出這種語言的Cleve Moler教授在新墨西哥大學任教期間希望學生不用學習複雜而且難記的Fortran語言，即可享受到線性代數和數值分析的魅力，於是編寫了一個簡單的交互式矩陣計算器。
後來這個計算器就變成了MATLAB語言，MATLAB語言在當時衝擊了人們關於數學計算語言的定式。時至今日，當年的數學計算的霸主Fortran已經幾乎無人使用，而MATLAB一直都保持了相當的人氣。
這主要是因為MATLAB充分降低了學習門檻，在計算速度和易寫當中保持了一個很好的平衡。與Fortran相比MATLAB是一種動態語言，可以逐步調試，而且可以直接運行，免去了編輯-編譯-鏈接-加載-執行等靜態語言繁瑣的步驟。它把常用的功能都變成了關鍵字，避免了不懂編程的人去處理各種庫的麻煩。最後，MATLAB簡化了控制流，只保留了循環、判斷、定義函數等最簡單的幾種語義。下圖是1981版MATLAB的關鍵字，其中和控制流相關的只有幾個，今天它的關鍵字已經多達近千個，但是必須掌握的控制流關鍵字就在10個左右。
也就是説學會了這10個關鍵字的用法加上善於查詢MATLAB的幫助手冊，就可以進行數學計算、繪圖和仿真了，可謂是非常方便了。
81版matlab的關鍵詞
但這部分其實是比較好替代的，Scilab、Octave等開源軟件都可以很好的進行替代。其中Scilab與MATLAB關鍵字的相同度在95%以上，Octave與MATLAB關鍵字的相同度在99%以上，普通的MATLAB的程序拿到Octave幾乎可以不做修改的跑起來。
Scilab和Octave都是開源軟件中MATLAB的有力競爭者
更何況今天的MATLAB語言不過是在英特爾編寫的MKL（數學核心函數庫）上做的一層語法糖。編程基礎好的人完全可以直接調用MKL完成研究所需要的科學計算，遇上循環多的測試，這種方法能比MATLAB快十倍以上。
退一萬步説，非得用MATLAB處理數據，也可以把繪製圖表的數據用MATLAB處理後存儲成Excel的格式，用其他軟件進行繪圖。
MATLAB的第二個層次是多年積累下來的生態，比如説第三方用MATLAB編寫的程序庫。論文裏總不能説研究用到的程序庫都是自己寫的吧？
但是這個問題其實也不大，首先某些學科的研究者早就利用更加開放的工具了，比如研究神經網絡的一般都用開源的Python及其相關庫，研究機器學習的用開源的Julia及其相關庫的也很多。
對於其他學科的研究者而言，由法國國家信息、自動化研究院的科學家們開發並開源的Scilab在數據分析、圖像處理 、電路仿真、控制系統等十餘個領域也有比較豐富的程序庫，可以滿足一定的要求。而由GNU贊助開發的Octave，其相關庫也非常豐富，從工具庫的齊全上來説，筆者認為開源軟件可以實現約70%-80%。
最大的問題在於之前提到的Simulink。哈工大和哈工程被禁用MATLAB之後，網友們集思廣益列出一系列替代選擇，但是其中絕大多數軟件和程序沒有類似於Simulink的模塊和庫。就目前來看，開源軟件中只有Scilab有類似的Xcos，Xcos也是一個可視化編程仿真工具。經過親身體會，其功能大約有Simulink的30-40%，還有不小的差距。
但是Simulink本意畢竟是一種針對不會編程者的仿真工具，Simulink的全部功能通過嚴肅的編程都能實現，而且已經有相當多的仿真程序庫可供調用。因此對於哈工大、哈工程裏真正重要的研究我們不必過於擔心，更重要的是美國將魔爪伸向中國高校，我們該如何應對。
中國應全局統籌自強不息
MATLAB被禁用相對來説並沒有那麼可怕，因為多少還有一些替代品。國內院校使用的EDA、CAD類輔助設計軟件，主要也是來自美國公司，而且國內鮮有替代品。在計算機輔助工程（CAE）領域，國內雖然有替代品，但從界面、方便性和可靠性上來説與國外的產品差距不小。
面對可能進一步的施壓，我們必須全局統籌，拿出一整套方案。不能頭痛醫頭，腳痛醫腳，要做好打持久戰的準備。不能今天MATLAB被禁用了，就一窩蜂的搞數學計算軟件。明天工程有限元、有限差分法軟件被禁了，又一窩蜂的搞CAE軟件。
高校軟件被禁，最直接的影響就在投論文上。中國的出版商肯定不會為了美國指定的“清單”不準國內的學者出版。但是國內期刊在學術評價上長期遭遇制度性的歧視，中文寫的國內期刊無論如何好，很多地方最多比照SCI四區進行評價。而英文論文只要被SCI收錄，至少都是四區。
在美國製裁手段日益逼近學術圈的當下，建立新的學術評價體系不僅非常必要，而且已成為迫切需要解決的問題。
當然中文期刊自身也存在着很多問題，很多甚至是學術道德問題。今年初《冰川凍土》和《銀行家》兩本核心期刊，分別被發現存在學術不端行為，再次揭開了中文期刊存在的這些問題。因此中文期刊必須建立更嚴格的監督機制，這樣才能使得學者們願意在中文期刊上投稿。
這次MATLAB被禁，有學者認為“中方回應需要有恰如其分的評估，譬如由國家與企業對替代的開源軟件做深度開發”。筆者完全同意這一説法，但是想換一換説法——替代MATLAB的軟件，中方必須做深度開發，必須走一條自強之路。
這麼説，是有感於自主可控軟硬件發展的現狀。正如之前的分析，MATLAB語言和平台本身科技含量不高，可替代性最強。而積累的工具庫可替代性就相對弱一些了，Simulink以及matlab為大學和企業定製開發的特色功能則更加不可替代。
按照需要什麼，我們就研究什麼的思路。發展自主可控軟件的人應該首先考慮深度開發開源軟件實現替代Simulink。但是現實是仿造另一個MATLAB語言甚至是套皮一個成果的輿論影響更大。而且國內對於自主軟件的發展，尤其是商業收益上規劃非常不合理。很多人只看到生態擁有者能獲得的收益，看不到為了培植生態付出的艱辛。
仿造另一個MATLAB語言的國產平台，如果發展起來，就意味着位於生態圈的中心，真金白銀滾滾而來。無數國產軟硬件看不破、放不下的就是這個迷夢。但是別人比你發展的早，開發團隊又比你強大，僅僅是走一遍回頭路，憑什麼就能取代原有霸主的地位？
並非危言聳聽，回顧過去，這種迷夢加上弄虛作假就是“漢芯”，加上言過其實就是編程語言“木蘭”，加上引進吸收消化不良就是“華芯通”，一堆迷夢自我相加就是猶如過江之鯽魚般死去的那些“國產系統”和“中文編程”。
尤其是中文編程，在編譯框架和宏編程技術已經極為先進的當下，模仿一種語言，將關鍵字替換為中文已經是非專業人士也可以做到的了。而且關鍵字因為數量有限而且固定，對方便理解來説其實沒有變量名和函數名重要。目前主流的編程語言都支持以中文為變量名和函數名，但是一些庫因為歷史原因支持這些變量還有問題。
從提升中文影響力和方便中國人理解的角度出發，解決各語言的官方庫對中文的支持顯然比造一個“中文編程”強得多。但是前者主要是國外開發者在做，後者目力所及都是國內的開發者在反覆寫這樣的程序。
説了這麼多，其實就是希望國內的應對計劃能綜合統籌，集中好資源和開發力量，真正踏踏實實地深度開發，真真切切的改善需求迫切的“痛點”。真能如此，則美國的黑槍，莫説是MATLAB一槍，就是十槍百槍萬槍也都無法阻擋中國科技發展進步的步伐。
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