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如何实现愈渐复杂系统的开发?

作者:CEC 张曼利2014.06.27阅读 2300

    复杂性是生活的真实存在,是当人们试图搭建一个智能系统或要更好地了解这个世界时必须面对和解决的一种状态。从无人驾驶技术到机器人再到新能源汽车,我们的生活日渐被智能设备所包围。毫无疑问,这些“高科技”都需经历非常复杂的设计,对软件测试的要求会很高。那么,设计并测试此类智能系统的工程师是如何提高能力来处理这些复杂的挑战并完成各种任务呢?前不久,CEC记者有幸就这一话题与MathWorks全球行业市场总监Sameer Prabhu 博士(以下简称Sameer)进行了深入探讨,Sameer博士介绍,MathWorks基于模型的设计对于愈渐复杂系统的开发很有帮助。交流中,Sameer博士还特别提到,在数据被提到一个前所未有高度的今天,MathWorks也已经时刻准备着应对大数据的方法。
  力推基于模型的设计
  基于模型的设计在复杂和非常复杂的系统中特别有意义。MathWorks拥有20多年的设计经验,其 Simulink就是一种基于模型设计的图形环境,可用于对多域动态系统和嵌入式系统进行仿真。以新能源电动汽车为例,Sameer博士介绍,电动汽车和传统的汽车有很大的差别,它对设计以及测试软件会有很高的要求,通过基于模型的设计能够带来很多好处。
  优化成本 缩短周期:电动汽车里使用的电机电池需要进行优化,如果能在系统层面通过模型仿真来实现一些优化,汽车厂商就能在模型环境下找到最合适的产品,不至于买一个超过需求的昂贵产品。同样,如果使用传统的设计方法www.cechina.cn,选定电机电池就需要实际买下这些产品,然后找一些原型车就行测试。这在以前系统相对没有那么复杂的情况下或许可行,但是随着系统变复杂,这种传统的方法将会慢慢被淘汰。仿真就是一个很好的新办法,在不需要花费昂贵的代价制造原型车的情况下控制工程网版权所有, 就可以对电池电机进行设计选型,以满足设计需求,并大幅度缩短开发周期。
  自动生成代码 更有效的沟通:MathWorks基于模型的设计中有一项非常有意义的技术--自动生成代码。Sameer博士介绍系统愈发复杂,其所需要的代码也愈发庞大,类似电动汽车这样的高级汽车,全部代码预估已经达到千万行、甚至两千万行的级别了,这么多代码要是靠手工编写和测试CONTROL ENGINEERING China版权所有,首先需要几十个几百个人的编程和测试团队不说,光是沟通的效率就很难保证了,何况有些代码需要经常修改以实现设计上的更新,如果是人工手写的话太麻烦,如果用一个模型来代替,在模型的基础上更新,会是一个好的流程。同时,Sameer认为,未来自动代码虽不可能完全取代手写代码,但其所占的比例会越来越高。
  保持连续测试:在基于模型设计的整个流程当中,利用模型设计并测似做成原型后,工程师还可以将其重复利用,可以用它再去测试实现出来的产品是否满足需求控制工程网版权所有,这样的话,就可以保持一个连续的测试过程,保持产品在每个阶段都是符合要求的,不会在最后发现产品有问题,然后重新返工。这也是基于模型设计的一个核心好处。
  Sameer强调:“除新能源汽车外,MathWorks还能实现其他很多领域的建模。例如说风能、航空航天和机器人等。”以机器人足球比赛为例,比赛中每个机器人需要控制,这就需要一个平台能够同时做视觉分析、图像分析视觉处理,还要进行控制。此外,机器人相互之间还需要团队合作,设计难度更增加了。这个时候就要有一个综合的平台,能够做各种各样的仿真,而Simulink就是这样一个非常好的平台,可以做很多不同的设计并将它们结合起来。
  拥抱大数据时代
  谈及未来系统的复杂性,大数据是逃不开的话题。数据正在迅速膨胀,它决定着企业的未来发展,虽然很多企业可能并没有意识到数据爆炸性增长带来问题的隐患,但是随着时间的推移,人们将越来越多的意识到数据对企业的重要性。例如,飞机上有传感器,这会产生大量的数据,如何来分析飞机是否有异常?又比如汽车,如果交通需要做测试,如何分析不同的车,在不同的路况和不同的地方产生的大量数据?这不是一个单一行业的挑战。
  Sameer博士认为,大数据的挑战,有两个: 一个是多样性,数据是不同类型的,比如视频、图像、或者数字型的数据;一个是及时性,非常多的数据,人们不但要找出需要的信息,而且要在很快的时间内找出,不然就会错过这个商机。
  针对这两大挑战,MathWorks都有方法应对,各种类型的数据都能导入到MATLAB来做分析,另外MATLAB还能够通过并行计算和分布式运算充分利用目前硬件的资源,提高计算的运行速度。不仅如此,未来MathWorks还会继续在大数据处理上投资,增加更多的功能。所以MATLAB会是处理分析大数据一个非常好的工具。
  采访结束后CONTROL ENGINEERING China版权所有,Sameer博士告诉记者说,上一次来华已是十年前,十年后再度来到中国,感觉中国的变化很大。现在中国的客户对更先进的设计理念有非常强烈的需求,他们希望能够达到与一些世界知名公司同样的水准。MathWork希望能够参与到其中,帮助中国用户建立一个世界一流标准的工作流程。
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