工业软件的问题突破不是在“软件”（Software）上

 作者是工信部信息司、规划司入库评委，中科院计算所高工（翟老师已授权转发）

当前“工业软件”是我国的一个严重“卡脖子”问题，已经出现了“受制于人”的不利局面，笔者认为解决问题的关键并不在所谓的“软件”上，是在工业原理基础研究上。对于问题“是什么”的定位，不能搞“缘木求鱼”，这是一个至为关键的认识问题，涉及到能否解决我国所谓的“工业软件”的困境。

我国最早的工业软件研制应该是在1970年8月开始的运十飞机（代号“708工程”）工程中，严格地讲那个时期还“没有软件”的概念，只有机器计算的指令，研制主创人员是运十飞机设计师吴苕溪和计算所研究员孙家昶，二人是两个单位的合作，基于当时的大型机器计算能力为运十飞机画出来椭圆双曲面的机头构型，从而引导飞机工程人员依据双曲面数据来制造大型飞机的机头。这是一个典型的计算机辅助设计、辅助制造的科学问题，中国科学院计算技术研究所和运十飞机工程人员合作持续了几年，取得了重大成功，这是列入中科院计算所所史的科技成果。后来吴苕溪成为华东民航局适航审定中心第一位高级适航审查员，孙家昶研究员担任了中国科学院软件所的总工程师（全国青联委员），个人均有不菲的职业成就。运十飞机机头曲面的这个CAD技术一度也是中科院计算所"CAD实验室”的重要技术起源之一，但是受到了其他科研目标因素的干扰，计算所"CAD实验室”被改名转为广义的“智能信息实验室”，其后并没有持续发展出我国的“国产工业软件”体系（后来也发展了石化行业的CAD技术产品）。

从这个中科院（几乎是中国）最早的“工业软件”科研案例我们可以清楚地看到，“工业软件”是离不开工业设计、研制过程的需求源头，它的本质并不是“软件”（Software）。因为吴、孙二人合作时期还处于对“大型计算机器”的硬件直接编程阶段，并没有“软件”（Software），所有的图形绘制均需要对“大型计算机器”硬件的运行编程。可以说，今天国内命名为所谓的“工业软件”的名字有科学原理不精确的缺陷问题，“工业软件”实际上是“工业设计、研制方案的计算仿真工具”，也就是一种特殊的锤子、榔头、卡尺，只不过是“在电脑上运行的锤子、榔头、卡尺”。所以说，能够解决“工业软件卡脖子”的人决不会是软件业和计算机业的“码农”，科技部去找解决问题的专家时不要选错了人，选错了突破方向！

从当前世界常见的“工业软件”CATIA、PROE等发源历史可以看到，麦道、达索等飞机工业公司是今天世界著名“工业软件”

的技术源头。“工业软件”是来自大规模复杂工业工程的设计、研制一线，需要从复杂的大规模航宇工程中同步进行共性技术的提炼。这个技术来源的特殊性是今天我国启动自主“工业软件”认识不足的问题，误导了我国的科学决策反而跑到“计算机和软件”领域去找答案，这是“名义歧途”和“形而上学”了！问题不在“软件码农"的技术领域，问题是在工业的原始设计、研制领域里，主要还不是在工业制造领域里，因此对"CAE是CAD的更深源头”国内也有认识不足。我国工业长期奉行仿制抄袭，大量工业品的技术物理的原始设计能力较差，因而“工业软件”的能力和水平就差，二者是必然相关的，今天出现CAE领域的Matlab和Cadence对中国的“卡脖子”一点都不奇怪。

我国的固体力学分析CAE计算一直在“偏远的”大连理工大学，保持了一枝独秀的学术科研力量，就是因为这里的固体力学长期以来传承深厚，院士辈出，新一代学术带头人陈飙松搞得很出色，实际上他们才是真正的国产“（部分）工业软件”。他们几十年来的技术成功更能清楚地说明“工业软件”是工业技术设计过程中的数学分析和计算技术，而不在“计算机和软件”技术领域。因此，抓国产的“卡脖子工业软件”需要从技术物理和信息物理（CPS）领域入手，决不是从“计算机和软件”领域入手，这个认识问题的高度和目标决定了解决“工业软件卡脖子”的研究突破方向对不对！关键是CAE技术的研究积累，其次是CAD技术，并且二者之间有“先CAE、后CAD”的内在物理关系。我国CAE技术最早是出自中科院计算所，发明人冯康研究员是全世界有限元数学分析技术的三大独立发现者之一，被丘成桐认为是当代影响世界的三大华裔数学家之一（另外二位是陈省身、华罗庚，华罗庚是中科院计算所的创始人）。从应用数学的有限元分析起步，转化为计算机辅助设计的CAE技术，这是工业品设计的力学原理入门。

由于所谓的“工业软件”根本就不是一个“软件"（Software），核心是工业品设计当中的技术物理参数、常数，就不可能有一套顶级的“通杀软件”来解决中国所欠缺的“所谓工业软件”问题。“工业软件"一定是按照学科的分野有电磁物理、固体力学、流体力学、气体物理、热物理等多种力学方向，出现很多类别的国产“工业软件”。美国“工业软件”巨头ANSYS等有多种多样的模块，但其背后的物理算法决不是一套技术参数体系，我们分析它的时候不能搞“形而上学”，这是“计算机和软件”人员在自身行业里连知识体系都不具备的内涵。

我国“科技汉语”现存的误区，尤其是“软件（Software）、计算机（Computer）"等术语、名词，对我国信息技术科学造成了某些认识误区和导向偏离，在“工业软件”名字上表现得尤为突出，造成了严重的“名义歧途”。这个问题应该在学术上重新进行名字修订，清晰地定义所谓的“工业软件”为“工业设计方案仿真计算工具”，然后全国统一部署“工业设计、制造仿真计算工具”的分头行动，同时在工业技术物理的力、光、声、热、电等各个分支上协同科研，搞多类型“有限元分析”的基础研究，才能突破“所谓工业软件”的国产化“卡脖子”状态，而不是去到“软件”上做“缘木求鱼”的工作！

2021年5月30日撰写于深圳福田

2021年8月26日修改于石家庄市