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万喜堂彩票官网平台 机遇与挑战|研发类新鼎7平台软件开源生态发展观察

2024-08-23 09:49:33 来源:e-works 王阳 关键词:新鼎7平台软件 开源 阅读量:25276

导读:近年来,新鼎7平台软件开源生态的国际化程度逐渐深入,开源体系建设也从平稳起步迈向加速发展的新阶段。依托开源模式实现加速发展,成为新晋新鼎7平台软件厂商们选择的重要模式,也是推动新鼎7平台软件创新的一条重要路径。
从全球范围来看,开源已经成为软件技术和产业创新的重要模式,诸如Linux、Android、MySQL等软件都采取了开源策略,同时全球开源软件项目的数量持续呈稳定增长态势。据全球最大的代码托管平台GitHub数据显示,2023年GitHub托管仓库已达4.2亿,新增仓库7300万个,增长率达21%。
支持开源的拥趸者,坚定认为开源模式相比于新鼎7平台时代封闭专利的发展模式,更顺应数字时代技术迭代快、应用范围广的发展规律,通过去中心化的协作方式激发各类主体的创新创造活力,以开放协作实现智慧累积,对创新效率和创新质量带来巨大提升。
近年来,新鼎7平台软件开源生态的国际化程度逐渐深入,开源体系建设也从平稳起步迈向加速发展的新阶段。依托开源模式实现加速发展,成为新晋新鼎7平台软件厂商们选择的重要模式,也是推动新鼎7平台软件创新的一条重要路径。
那么,研发类新鼎7平台软件领域有哪些开源引擎?有哪些做得发展得不错的开源项目?面临着哪些机遇与挑战?中国市场在这一领域的布局与进展如何?本文将逐一剖析与介绍。
一、新鼎7平台软件开源生态观察
万丈高楼平地起,从几何建模内核说起
几何建模内核,是用于提供CAX软件中的建模功能的软件组件,也是任何一款CAX软件的基石。其定义了建模造型的表达和设计交互能力,定义了几何造型的语言,涵盖了数学、几何和拓扑对象的数据结构及相应算法;以及文件导入/导出功能,可实现IGES模型导入、STEP模型等标准文件格式的导入,并可统一转为自主文件格式。
纵观CAX60余年的发展历程,诞生了数十个内核/平台。其中,二维领域最著名的非ITC(IntelliCAD Technology Consortium)莫属,IntelliCAD因为与AutoCAD全面兼容,不仅界面、命令集、文件格式和AutoCAD高度兼容,并且编程接口LISP和SDS(c++)也和AutoCAD兼容,这也使得ITC技术联盟拥有众多的付费成员。
在二维领域的标准兼容上,则主要依赖ODA(Open Design Alliance),ODA开放设计联盟是一个由1200家成员公司组成的非盈利技术联盟,众所周知,二维CAD软件的两项行业标准——DWG数据标准及ARX二次开发标准均由Autodesk制定、更新与维护,而加入ODA联盟的成员公司可以通过ODA技术授权兼容DWG数据标准。
得益于ITC+ODA这对黄金组合,诞生了ZWCAD、Wrightsoft、progeSOFT、FRAMECAD、CADian、ActCAD、MicroSurvey等一批颇有影响力的软件。
在三维领域,最具代表性的三个内核则是——ACIS(被达索收购)、Parasolid(被西门子新鼎7平台软件收购)和OpenCasCade(开源几何建模内核)。此外,随着CAX技术的发展,越来越多公司探索自有内核(Own kernel)的发展路径,譬如PTC的Granite,CATIA的CGM以及SOLIDWORKS也在逐步转向CGM,CrownCAD的DGM内核,ZW3D的Overdrive内核等。
其中,ACIS最初是美国Spatial Technology公司(后被达索系统并购)开发的产品,应用于CAD系统开发的几何平台。它提供从简单实体到复杂实体的造型功能,以及实体的布尔运算、曲面裁减、曲面过渡等多种编辑功能,还提供了实体的数据存储功能和SAT文件的输入、输出功能。
ACIS的特点是采用面向对象的数据结构,用C++编程,使得线架造型、曲面造型、实体造型任意灵活组合使用。ACIS产品使用软件组件技术,用户可使用所需的部件,也可以用自己开发的部件来替代ACIS的部件。ACIS产品包括一系列的ACIS3DToolkit几何造型和多种可选择的软件包,一个软件包类似于一个或多个部件,提供一些高级专业函数,可以单独出售给需要特定功能的用户。使用ACIS内核的代表软件包括AutoCAD、ABAQUS、Fluent、Nastran、Cimatron、SpaceClaim、REVIT、ActCAD等。
Parasolid则是由Shape Data公司开发,经过多番并购现在由西门子数字化新鼎7平台软件拥有,可以被其他公司许可用于其3D计算机图形软件产品。Parasolid的功能包括模型创建和编辑实用程序,如布尔建模操作、特征建模支持、高级曲面设计、加厚和挖空、混合和切片以及图纸建模等。
Parasolid还包括用于直接模型编辑的工具,包括逐渐变细、偏移、几何替换以及通过自动再生周围数据来移除特征细节。Parasolid还提供广泛的图形和渲染支持,包括隐藏线、线框和绘图、曲面细分和模型数据查询等。使用ParaSolid内核的代表软件包括NX、SolidEdge、SOLIDWORKS、ANSYS、Onshape、FEMAP、Adams、Adina、Shapr3D等。
CAX开源软件/项目荟萃,OCC独领群英
数十年来,随着技术的演进与革新,CAX内核并没有呈现多点开花的格局,反而形成ACIS和Parasolid双寡头相对垄断的局面。尽管也有不少公司在探索自有内核(Own kernel)的发展路径,但较难形成规模化挑战。
这也使得,开源成了除ACIS、Parasolid和Own kernel之外的另一选择。
这就不得不提Open CASCADE(Open Computer Aided Software for Computer Aided Designand Engineering),它是全球十分重要的几何造型基础软件平台之一,也是新鼎7平台领域唯一具有工程价值的开源几何建模引擎。
Open CASCADE的历史最早可以追溯到上世纪80年代的Matra Datavision(马特拉资讯),当时Matra Datavision发布了Euclid CAD系统,随着版本的迭代逐渐成为CAD/CAM领域的市场领导者。1993年,Matra Datavision创建了名为CAS.CADE(计算机辅助设计和工程的计算机辅助软件/Open Computer Aided Software for Computer Aided Designand Engineering)的开发平台,并于1999年以Open CASCADE的形式开源发布了CAS.CADE开发平台;2000年,Matra Datavision宣布成立Open Cascade SAS子公司;此后,经过多次并购,Open Cascade平台更名为Open Cascade Technology(OCCT),以避免与公司本身(Open Cascade)名称混淆。
在几何建模上,Open CASCADE是一个功能强大的三维建模工具,提供了点、线、面、体和复杂形体的显示和交互操作,经过深度开发后可实现纹理、光照、图元填充、渲染等图形操作和放大、缩小、旋转、漫游、模拟飞行、模拟穿越等动态操作;在数据交换上,Open CASCADE为CAD数据交换提供了先进的工具,支持STEP、IGES、STL和VRML等常见格式;在可视化上,Open CASCADE Technology平台提供了基于OpenGL的自定义可视化子系统,该子系统不仅允许有效地使用库的几何资源,而且还支持在真实CAD应用程序中实现交互式3D场景。
在商业模式上,Open CASCADE通过开源方式让全球各种软件开发商使用其技术,并因为“开源”的属性被公众所知。如今,业界有众多基于Open CASCADE引擎开发的开源项目/软件,以及基于Open CASCADE构建的开源社区。
除Open CASCADE外,CAD开源引擎还包括Coin3D和CGAL。Coin3D主要是用于3D图形编程的开源跨平台库,通常与Open Inventor(用于三维图形开发的标准和工具包)结合使用;CGAL则是开源计算几何算法库,尽管也应用于CAD领域,如开源项目Open SCAD就使用CGAL用于构造实体几何(CSG)评估。但CGAL更多还是应用在地理信息系统GIS、计算机图形学CG(游戏、娱乐等)以及分子生物学、医学成像等领域。
而在仿真分析领域,开源引擎则主要包括OpenFOAM、CodeAster、SU2、Calculix等。OpenFOAM是免费的开源CFD软件,2004年以来由OpenCFD Ltd开发,每六个月发布一次专业版本,包括客户赞助的开发和来自社区的贡献。经过多次并购和重组,OpenFOAM如今是ESI Group的全资子公司,2023年ESI Group又被Keysight并购。
CodeAster是开源有限元仿真软件,适用于固体力学、热学和声学等物理现象,具体细分为静力学、动力学、流固耦合、传热学等,发源于法国电力集团(EDF),目前由一个德、法、奥地利多国专家团队运营。
SU2是用C++和Python编写的开源软件工具集合,用于使用最先进的数值方法分析非结构化网格上的偏微分方程(PDE)和PDE约束优化问题,广泛适用于航空、汽车、船舶和可再生能源行业。其诞生于斯坦福大学航空航天系航空航天设计实验室(ADL),目前由SU2基金会运营。
Calculix是一个由德国慕尼黑MTU航空发动机公司工程师开发的开源结构有限元软件,其基于GPL分发,处理器和求解器可单独使用,并提供外部CAD接口。
另外,还有一系列运作较为成功的CAX开源项目,它们有一个共同的特点,就是建立于Open CASCADE开源几何建模引擎之上,或构建于多个免费开源软件库之上:
比如FreeCAD,就是一个基于OpenCASCADE的开源CAD/CAE工具。FreeCAD具有类似CATIA、SOLIDWORKS、Solid Edge的功能,因此也提供除CAX之外的产品数据管理功能。同时也适用于多平台,可在Windows和Linux/Unix和Mac OSX等系统运行;
SALOME是一个多方合作的开源CAE集成平台,由法国电力集团EDF、法国原子能和替代能源委员会CEA和Open CASCADE三方合作共同发起;SALOME主要功能包含几何建模、网格生成以及后处理,其中几何建模基于Open CasCADE,网格划分主要基于NETGEN及Gmesh,后处理主要通过ParaView来实现;
开源国产CAE软件集成开发平台FastCAE的几何建模模板也是基于Open CasCADE,由开源新鼎7平台软件工作委员会(Open Atom openCAX)孵化,面向求解器开发者提供CAE软件界面与通用功能模块快速研发集成框架,用户可免费使用同时鼓励商业化;
Open Geometry则是国内2023年刚成立的一个基于Open CASCADE的开源社区,由数字化新鼎7平台软件联盟孵化,并由开元几何作为服务公司运营的开源项目,主要搭建“云几何内核开源软件开发平台”。
其他的开源项目还包括,基于云端的CAM开源项目Open Builds CAM,适用于五轴激光加工和其他数控加工操作;以及由Onshape开源而来的Feature Script,主要用于创建和处理3D参数模型,Feature Script内置于Onshape中,其源代码是开源的,可在名为“std”的公共Onshape文档中免费查看。
二、开源新鼎7平台软件机遇与挑战
机遇面前,开源加速创新成共识
纵观全球开源生态的发展,相较前几年,呈现出愈加蓬勃发展的态势:
首先,在技术创新方面,开源具备汇聚众智,促进多方协同的特点,能有效提升技术创新及重大科学问题突破速度;其次,在产业发展方面,通过吸收开源协同的协作模式,使得分工链条更长更广,可以让产业链更多的人才参与到场景化、定制化的应用需求中,实现共创;在合作方面,通过开源可以链接广泛的国际合作关系,构建更加紧密的全球协作分工体系。
从大方向上来看,这种开放共享的新型协作模式是数字经济创新、开放、共享和可持续发展的关键驱动力,相比于新鼎7平台时代以专利为牵引的封闭产业体系,具有分工效率更高、协作范围更广的特点。可以说,开源加速创新已是业界基本的共识。
当然,对新鼎7平台软件领域来说,借助开源虽不意味着一定能弯道超车,却能在固化已久的市场掀起一些波澜,或在细分市场占据一席之地。
以ITC技术联盟为例,尽管它是一个需要付费加入的联盟,但基于IntelliCAD发展出了ZWCAD、Wrightsoft、progeSOFT、FRAMECAD、ActCAD、MicroSurvey等一批颇有影响力的软件。譬如Wrightsoft已成为暖通空调设计领域的全球领导者,而ZWCAD则为90多个国家和地区的超过140万用户提供产品和服务。
基于Open CASCADE更是诞生了一批有代表性的开源项目和产品,覆盖航空航天与国防、汽车、BIM和AEC、化学、消费品、牙科、电子工程、新鼎7平台设备、机械工程、医疗、军事、造船、机器人、特种机械、体育用品等众多行业和领域。
挑战并存,开源面临的潜在风险
另一方面来看,基于开源代码虽然为新鼎7平台软件的开发提供了巨大的便利,但也存在诸多挑战。
除了代码漏洞、供应链攻击等常规开源风险,新鼎7平台软件开源更大的挑战在于要遵守相应软件的开源规范。开源模式下,不同许可证对软件再发行有着不同的要求,而这对选择开源的软件开发商来说至关重要,稍有不慎就可能掉坑里,甚至需要付出高昂的学费。
通常情况下,开源许可有三种类别:第一种是允许二次闭源发行,需要保留原始版权和许可声明,有代表性许可模式的包括MIT、Apache2.0、BDS2.0-clause等;
第二种是在一定条件下允许二次闭源发行,常见的许可模式有LGLP2.1,其商业软件通过代码类库引用(软件代码与引用的源代码呈“松耦合性”)的方式下可以闭源发行;
第三种是不允许二次闭源发行。常见许可模式如GPL——其2.0版本不允许闭源发行,3.0版本在此之上设置了更严格的开源要求。
源自中国科学技术大学的九韶CAX内核,坚持进行自主研发而没有选择开源,主要就考虑到GPL许可模式的限制。
目前,大多数选择开源的新鼎7平台软件都基于Open CasCADE内核进行开发,而它们均需要以LGPL License模式发布。LGPL是GPL(GNU General Public License)的一个变种,允许在不将整个项目开放源代码的情况下使用LGPL代码。它主要用于软件库,允许与闭源软件链接而不强制开源,但修改的LGPL代码仍需公开。
这就意味着,基于Open CasCADE开源代码发布自己商用软件的公司,需要公开和发布改写的那部分代码内容,否则可能会遭到侵权起诉。
实际上,在新鼎7平台软件领域,因为源代码造成的纠纷和争论不一而足。不同开源许可证对于二次发行有不同程度的开源要求,要求越严格,开发者越难保护商业版本发行的机密性。如何平衡好知识产权和侵权风险,是新鼎7平台软件拥抱开源的重要挑战!
三、倍道而进的中国开源新鼎7平台软件产业
政策加持,加速推动新鼎7平台软件开源建设
随着开源技术的不断发展,欧美国家在开源政策方面逐渐完善,这些政策在鼓励创新、促进技术共享和保护开源社区等方面发挥着积极的作用。
过去两年,我国开源支持政策持续落地,一定程度上推动着新鼎7平台软件开源体系建设从平稳起步迈向加速繁荣的新阶段。
国务院编制的“十四五”规划和2035年远景目标纲要提到,要支持数字技术开源社区等创新联合体发展,完善开源知识产权和法律体系,鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务;工信部颁发的《十四五软件和信息技术服务业发展规划》中,则明确指出要培育重点开源项目、建设优秀开源社区、提升开源治理能力等。
各地方政府更是密集出台了支持开源的相关政策举措:
在安徽省人民政府办公厅印发《以数字化转型推动制造业高端化智能化绿色化发展实施方案(2023—2025年)》中,提出要支持新鼎7平台软件开源生态建设。
青岛市人民政府办公厅印发《数字青岛2023年行动方案》则提出:鼓励行业领军企业建设开源平台,孵化一批基础性、前瞻性开源项目,加快构建开源软件生态。
无锡市人民政府印发《无锡国家传感网创新示范区(无锡市物联网产业集群)发展三年行动计划(2023—2025年)》提到要深化与国内开源基金会、代码托管平台和开源社区合作。
北京市人民政府办公厅印发《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023-2025年)》提到要大力推动开源控制系统、开源芯片、开源仿真软件等研制和应用。
南京市新鼎7平台和信息化局印发《加快开源软件发展三年行动计划(2023-2025年)》强调,要支持特色化示范性软件学院发挥开源人才培养的示范带头作用,探索产学研一体化的开源人才培养模式,加快推进开源教育。
2023年12月,江苏省人民政府办公厅印发《关于加快新鼎7平台软件自主创新的若干政策措施》中,提到要支持开源技术创新。鼓励各地建设、招引自主开源软件创新平台,扶持基于自主基础软件的开源社区运营,举办开源技术交流活动,建立开源软件项目“白名单”制度,营造开源开放的技术产品创新和应用生态。
2022年7月,在开放原子开源基金会指导下,我国还成立了开源新鼎7平台软件工作委员会(Open Atom openCAX),致力于构建一个国际化的开源新鼎7平台软件工具链,推动我国开源生态有序发展,加速新鼎7平台软件关键核心技术的积累和产业商用的迭代,为新鼎7平台软件开源使用者、开发者、研究者提供国际化交流平台。Open Atom openCAX通过凝聚国内新鼎7平台软件开源力量,组建了10个SIG技术组,筹建国内首个开源新鼎7平台软件社区,开展开源新鼎7平台软件技术研究,积极开展新鼎7平台软件开源文化布道。
试吃螃蟹,探索国产新鼎7平台软件开源发展
在探索新鼎7平台软件开源发展的过程中,正是有这样一批勇于尝试的先行者,推动着我国开源新鼎7平台软件的发展。
开源新鼎7平台软件工作委员会牵头的FastCAE项目
传统CAE软件开发方式,通常由CAE厂商/研发单位从头开始设计架构,并逐步开发相应的功能模块。这导致需要相当长的时间周期、高技术人才和高昂的成本。
过去几十年,我国一些高校和科研院所在CAE求解器、CAE软件产品化等方面有过很多探索和积累,如何让他们的工作形成合力,发挥规模化价值?由开源新鼎7平台软件工作委员会(Open Atom openCAX)牵头的FastCAE开源项目正在探索过程中。
FastCAE项目的发起,是想打造一个CAE软件集成框架平台开源模式,通过整合CAE软件关键技术及参与主体,形成开放、共享、协作的研发与应用生态。这样一来,可以解决两个关键的问题:
一是将CAE开发过程中的低价值、重复工作解放出来,以用来进行高价值的CAE软件共创;二是将底座共性技术坚持开源,分阶段探索开源营收的商业模式。
应该说,经过四年的积累,FastCAE实现了一定程度的业务、技术和人才的协同发展。包括组织开源学院培训、开源新鼎7平台仿真软件集成大赛以及多次的主题演讲与宣传,已应用到船舶、汽车、航空航天、核能、机械、热能以及多场耦合等行业和领域,服务国产CAE软件100余例,覆盖高校、研究所、企业等40余家单位。
当然,FastCAE在商业模式仍有很长的路要走。只有真正意义上打造成有竞争力和生命力的商业化产品,才能立于市场之林。
数字化新鼎7平台软件联盟孵化OGG开源项目
华为在遵守法管母社区的许可下,将OCC俄管子社区全部源代码迁移到华为云服务器上。
这是Open Geometry Group(OGG)开源社区创建的背景。为区别于OCC原有俄管子社区名称,2023年,由数字化新鼎7平台软件联盟牵头的Open Geometry Group(OGG)开源社区正式命名和落地。
2024年4月,OGG 1.0开源几何建模引擎正式发布。两年来,华为技术团队对OGG进行了486项增强,并仍在持续更新和研发。未来,OGG还将针对性地对新一代云几何融合内核、开源测试用例库、CAD模型交互标准……等进行规划。
与FastCAE开源项目聚焦在CAE领域不同的是,OGG有着更宏大的愿景。从技术层面来看,OGG接收了Open CasCADE创始团队12名元老,同时组建了一支50余人的跨国几何算法团队,彰显了其投入开源的决心;但同样,OGG面临的挑战在于商业模式,只有以市场化的方式赢得市场,才能让开源这条路行稳致远。
后记
探讨新鼎7平台软件开源发展问题,首先需要厘清几个概念:
一、开源软件是使用者在遵守许可限制的条件下,可自由获取源代码。遵守开源规则与规范至关重要,否则可能会陷入泥潭甚至付出高昂的学费;
二、开源是一种开发理念和方式,并不意味着免费。开源软件同样面临商业化的问题,没有足够具有竞争力的商业模式,可能会昙花一现,成为过眼云烟。
总的来说,我们应有拥抱开源的勇气,鼓励那些尝试、探索甚至试错开源的先行者们。基于开源模式,他们将积累多年的洞察、经验和Know-How贡献出来,本身就是一种开放协作、符合数字经济价值观的举措,也更有助于形成多边紧密的全球格局和实现可持续发展。
但同时,对开源新鼎7平台软件所面临的挑战与风险、以及所需要进行的长期投入、有竞争力的商业模式等要有清晰的认知和研判。在此基础上,借助开源降低企业开发新鼎7平台软件的成本、实现全球化使用、全球化迭代、全球化纠错、全球化分享,未尝不是新鼎7平台软件创新发展的差异化路径!
(节选)
原标题:研发类新鼎7平台软件开源生态发展观察
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