對比時下每個人都在使用的智能手機，它的感知價值卻是隨時間而增長。原因在于其不斷引入新的應用軟件，操作系統(tǒng)和應用也因為不斷的在線更新持續(xù)滿足人們增長的期望。其價值最低的時候，反而有可能是打開包裝盒的時候。

不僅僅是手機，家用電器、智能汽車、醫(yī)療設備等等，都是這樣。此前它們并不互連，也缺乏智能，更多時候需要手工去維護。盡管其功能非常簡單，或者是體積極度瘦小，由于軟件的持續(xù)支持，它們變得更加具有交互性、更加智能。

“軟件定義汽車”是當下汽車行業(yè)最流行的術語，汽車制造商也正在以電氣化、自動駕駛和互聯(lián)互通來作為解決方案推出大量新的商業(yè)模式，比如應用商店和訂閱軟件等提供諸如改進駕駛舒適度、提升安全性能和以及類似通過汽車去接通手機電話等跨設備的無縫數(shù)字體驗，滿足消費者越來越高甚至獨一無二的需求，而不僅僅是止步于數(shù)字界面。

MathWorks全球行業(yè)總監(jiān) Arun Mulpur

“這其中有很多關鍵的品牌定義的特性都是由軟件所驅(qū)動的。軟件定義的產(chǎn)品在我們的生活中越來越普及?！盡athWorks全球行業(yè)總監(jiān)Arun Mulpur在2025年MATLAB EXPO（北京站）上開門見山：“這個非凡的現(xiàn)象，標志著軟件定義的市場正在快速增長?！?/p>

挑戰(zhàn)與實踐：從軟件定義的產(chǎn)品到軟件定義的系統(tǒng)

伴隨快速增長的市場，是越來越嚴苛的挑戰(zhàn)。

當復雜的產(chǎn)品變得更加復雜，以及軟件定義的產(chǎn)品變成了一個系統(tǒng)的時候，人們面臨的挑戰(zhàn)是應該如何去高質(zhì)量地構建這些系統(tǒng)，如何快速地去交付、去部署去運行和維護。

東風汽車通過利用MATLAB和Simulink加速了車身域控軟件的開發(fā)，利用MATLAB實現(xiàn)了音頻控制的嵌入式代碼生成與部署。

相比智能駕駛，簡單的塑料瓶看不出科技含量，也沒有太多軟件。但制造商KRONES采用基于模型的設計將軟件應用于復雜的機電設備中，通過使用MATLAB及系統(tǒng)仿真來進行系統(tǒng)仿真與數(shù)字孿生，以及虛擬的開發(fā)和測試，結合實時的設備數(shù)據(jù)狀況和環(huán)境不斷地進行優(yōu)化，實現(xiàn)了塑料瓶更加精準的輸送定位和成型，確保更高質(zhì)量更高效率地產(chǎn)出大量的塑料瓶，并且減少了設備停機時間與材料浪費。

除了制造行業(yè)，軟件定義的系統(tǒng)也在其他的行業(yè)發(fā)揮作用，汽車、低空交通、航空航天、手術機器人以及消費電子等更多的行業(yè)應用，都已經(jīng)普遍實現(xiàn)了軟件定義。

“雖然軟件定義產(chǎn)品的行業(yè)成熟度各有不同，但在各個行業(yè)內(nèi)部都得到了很大的發(fā)展。”Arun Mulpur介紹說，“當你把設備的一些功能搭建在半導體以及軟件上的時候，軟件定義產(chǎn)品這件事情就開始發(fā)生，而且是越來越被更多的行業(yè)所應用?！?/p>

MathWorks聯(lián)手合作伙伴：讓系統(tǒng)實現(xiàn)軟件定義

是什么讓系統(tǒng)實現(xiàn)了軟件定義？

目前各界正致力于構建非?？煽康娜孪到y(tǒng)，通常需要去做一些功能安全認證，需要集成軟件和物理硬件，但是軟件定義存在幾個關鍵特征。

Arun Mulpur表示，首先，對于現(xiàn)代軟件開發(fā)而言，自動化是其核心，它離不開更快的速度、更敏捷的處理、更頻繁的發(fā)布以及采用無限更新的方式；其次，是數(shù)據(jù)驅(qū)動的功能，利用現(xiàn)實世界的洞察來進行持續(xù)的改進；三是云集成，既需要用于開發(fā)，同時也需要用于已部署系統(tǒng)的實時反饋。

不過，Arun Mulpur表示，當系統(tǒng)和軟件定義兩種完全不同的文化融合在一起，既能創(chuàng)造巨大的機遇，也可能帶來巨大的挑戰(zhàn)，因為他們具有不同的思維方式、工具鏈和工作流，讓集成變得充滿風險。

1）基于模型設計

基于模型設計（Model-Based Design，MBD）是MathWorks提出的一種設計理念，以模型為核心，通過創(chuàng)建系統(tǒng)模型，覆蓋需求分析、設計、仿真、代碼自動生成和測試等環(huán)節(jié)，可提前驗證設計、發(fā)現(xiàn)并解決問題，實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的高效開發(fā)與優(yōu)化并且確保集成是無縫的這樣一個開發(fā)流程。

MathWorks還在不斷地擴展關鍵功能，尤其是在仿真領域。比如電氣化領域，MathWorks通過Simulink和Simscape Electrical的結合，提供半導體、電機、驅(qū)動器、傳感器和作動器組件的模型，可用來對機電系統(tǒng)和電子系統(tǒng)進行仿真；采用Simscape Battery用于仿真電池管理和儲能系統(tǒng)，通過使用高級控制算法進行進一步的開發(fā)和部署，實現(xiàn)新的電機控制方法，用于高性能的控制器。

同時，互操作性也是實現(xiàn)軟件定義產(chǎn)品的關鍵。MathWorks的工具提供開放的API，支持和絕大多數(shù)的主流工具和工作流程，以及行業(yè)標準等的協(xié)同工作，包括FMI和ROS這樣的行業(yè)標準，確保這個開放式的架構能夠融入客戶現(xiàn)有的工作流程。

2）持續(xù)推進先進的代碼生成和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

在先進的代碼生成和嵌入式的系統(tǒng)開發(fā)方面，MathWorks也在開發(fā)新的能力。

一方面，利用合作伙伴的優(yōu)化庫并與之集成。如與英飛凌合作開發(fā)汽車的微控制器MCU，也與高通等合作開發(fā)音頻和其他應用，再者，使用新思科技的虛擬化來使開發(fā)人員能夠盡早的評估性能，縮短迭代周期，甚至在實際的硅片可用之前都能夠?qū)崿F(xiàn)這一點。

另一方面，通過運行Linux的強大的實時處理器，MathWorks可支持一些新的計算架構，比如用于感知和ADAS應用中車載數(shù)據(jù)處理的NXP GoldBox for in-vehicle高性能計算架構。

在Arun Mulpur看來，軟件定義的系統(tǒng)將超越嵌入式系統(tǒng)的范疇，高性能計算正被集成到車輛和產(chǎn)品中。MathWorks不僅可以處理對傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)過于龐大的數(shù)據(jù)，同時還能夠保持實時的性能。

通過基于模型設計，將虛擬化和仿真與DevOps和CI/CD工作流接通，為軟件開發(fā)團隊與DevOps團隊協(xié)同應用現(xiàn)代軟件開發(fā)和部署提供了一個平臺，實現(xiàn)了工程開發(fā)團隊之間統(tǒng)一思維方式、方法、工具和工作流程，杜絕了誤會與摩擦，避免了導致延誤的問題、效率低下以及質(zhì)量問題的發(fā)生。

3）以人工智能為抓手，驅(qū)動軟件定義產(chǎn)品進化

從智能汽車自動駕駛算法優(yōu)化，到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備智能監(jiān)控，人工智能正重塑軟件定義產(chǎn)品格局，開啟智能新時代。

在軟件定義產(chǎn)品的浪潮中，人工智能也正成為核心驅(qū)動力。MathWorks憑借其工具鏈，助力企業(yè)將人工智能深度融入產(chǎn)品全生命周期。從設計到部署，AI不僅優(yōu)化產(chǎn)品性能，更催生全新功能與體驗。

借助MATLAB的深度學習工具箱，工程師能輕松構建、訓練神經(jīng)網(wǎng)絡模型，并將其部署到嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)智能決策。Simulink平臺支持集成開源AI框架如PyTorch、TensorFlow的模型，無需復雜轉(zhuǎn)換，直接用于仿真與系統(tǒng)設計，大大提升開發(fā)效率。更重要的是，利用AI賦能傳統(tǒng)行業(yè)設備，通過對運行數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)預測性維護，延長設備壽命，減少資源浪費。

MathWorks攜手英偉達等硬件廠商，提供專有庫支持，進一步強化AI在嵌入式系統(tǒng)中的性能表現(xiàn)。

4）將軟件定義技術延伸到云端

以軟件定義的汽車為例，若想在不改變硬件環(huán)境下部署新功能或增強加速性能的新駕駛模式，可通過云實現(xiàn)。

MathWorks基于AWS云技術，結合MATLAB和Simulink與新思科技虛擬原型、數(shù)字孿生技術及Elektrobit的嵌入式互聯(lián)軟件產(chǎn)品和互聯(lián)和安全、自動駕駛相關服務，進行可視化虛擬ECU仿真，實現(xiàn)驗證和確認工作流程左移，避免轉(zhuǎn)向?qū)嶋H硬件時出現(xiàn)意外。

起初MATLAB在云端冷啟動時間需12分鐘，經(jīng)過開發(fā)變通方法和優(yōu)化方式，如預啟動技術，首次啟動時間縮短至一分鐘。

在整個軟件定義系統(tǒng)中，系統(tǒng)工程師、平臺工程師和基于模型的開發(fā)團隊是三個最關鍵的角色，集成式環(huán)境可讓他們相互連接交流。其中平臺工程師常見任務是為AWS或Azure構建自定義MATLAB和Simulink的機器鏡像。

以軟件定義推動可持續(xù)發(fā)展

在軟件定義產(chǎn)品的背景下，客戶通過軟件更新拓展產(chǎn)品生命周期。產(chǎn)品交付后并非一成不變，而是可通過更新功能持續(xù)進化，減少因功能固化導致的硬件廢棄，從而降低資源浪費，契合可持續(xù)發(fā)展理念。如一些老舊設備雖硬件固定，難以進行功能更新，但借助軟件定義產(chǎn)品的技術手段，仍可發(fā)揮剩余價值。MathWorks利用其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，經(jīng)分析挖掘優(yōu)化運行模式，提升效能表現(xiàn)，延長設備使用壽命，實現(xiàn)資源優(yōu)化利用。

MathWorks提供的基于模型設計和相關工具鏈，為軟件定義產(chǎn)品的開發(fā)和應用提供了有力支持，幫助企業(yè)更好地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。通過支持軟件定義產(chǎn)品的持續(xù)更新和迭代，促進資源的高效利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，共同應對全球資源與環(huán)境挑戰(zhàn)，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

MathWorks中國工業(yè)自動化與裝備（IA&M）行業(yè)市場經(jīng)理 宋勝凱（左）

“通過持續(xù)更新創(chuàng)造價值，以系統(tǒng)和軟件定義的思維模式共同成為推動因素。MathWorks竭力提供支持，幫助客戶更好地進行下一代軟件定義系統(tǒng)的部署和應用?！盇run Mulpur表示，這既是一個挑戰(zhàn)，也是一個新的機遇。

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