「国际投资法」数学优化被国家自然科学基金划重点！国产求解器规模化落地提速

近来，《国家自然科学基金“十四五”展开规划》正式发布规划全文，问题驱动的运用数学前沿理论与办法被列入要点展开范畴，掩盖“不确定性量化，数据科学和人工智能中的优化模型、算法规划与剖析，组合优化、整数规划及随机优化，危险财物和金融危险的建模、模拟与剖析，束缚最优操控问题，工业规划制作中的中心数学办法，脑网络与生物建模剖析中的要害数学问题”等多个研讨方向。

从上述研讨内容中，咱们能够提炼出几个要害词：模型、优化和算法，这是用数学优化的办法处理杂乱现实问题的几个中心点。其间，求解器作为底层核算“引擎”，是处理杂乱数学优化问题的必备东西。国家自然科学基金的规划和指向，一方面强调了算法、求解器等数学优化技能运用的重要性，另一方面也阐明我国在这个范畴还有很大的创新和展开空间。

求解器开端的呈现，是源于二战中舰队调度、后勤确保等问题，其在商业场景的运用，国外现已有三十多年的前史。国产求解器尽管起步较晚，但近几年蓬勃展开。在求解功用上，以COPT为代表的国产求解器的多项求解功用已逾越欧美国家，在运用层面，也现已在根底设施、工业制作、零售消费等多个范畴展开运用。可是，怎么让求解器以更高的功率走向工业，怎么以最快的速度激起数字经济的价值，关于咱们来说，仍然是一项严重的课题。

数字经济大河奔涌之下，国产求解器展开的关键和壁垒

曩昔很长一段时刻，国内没有人研讨求解器，一些企业和组织在遇到大规划杂乱核算问题时，只能选购欧美国家的求解器。商业求解器三大厂GUROBI、CPLEX与XPRESS凭仗先发优势，丰厚的商业开发经历，以及较好的功用，占有了世界大部分商场份额。

此前，咱们的数字化程度还不够高，数字化场景也不够多，求解器的价值没有被看到，求解器处于无人问津的“冷门地带”。近些年，我国数字经济大河奔涌，数据越来越多元，数据量越来越大，求解器成为各种杂乱问题背面的不可或缺的核算引擎，展开国产求解器现已成为一种必需。

意识到这个问题的，有杉数科技这样的创业型公司，也有华为、阿里等大厂，可是，国外三十多年的展开经历，要怎么追逐？尽管国内企业很早就开端运用国外求解器，但由于求解器就好像“黑匣子”相同，无法看到其内部运算办法，国产求解器的研制只能从零开端。

从技能上看，数学规划求解器的数学理论和办法在揭露材料上都能找到，可是要经过这些办法和理论打造出一套底层技能东西，研制壁垒却十分高。这需求将一个高度杂乱的数学体系，以百万行等级的代码工程化地完成出来，技能难度大，研制周期长，对研制者的数学和编程才干都是很大的应战，这种人才很稀缺，有经历的人才更稀缺。

从运用上看，尽管咱们将求解器比作巨型“核算器”，可是运用求解器，必需求先把事务问题转化成求解器能够读懂的言语，这个笼统化的进程不是靠幻想得来的，研制者有必要深化事务场景，用紧密的逻辑对事务进行整理和建模。这一方面需求企业有必定的数据根底，另一方面也要求研制者懂得事务言语，只要不断地在各种场景中测验、踩坑和迭代，最终才干研制出契合商场需求的求解器。

面临横亘在求解器范畴的几道高墙，咱们有必要一个个推倒，才干够看到躲藏在后面的无限价值。许多问题，从无到有往往是最难跨过的一步。由四位斯坦福博士创建的杉数科技，在运筹学、商学、决议计划剖析等范畴具有深沉布景，这也促使其成为最早研讨国产求解器的公司。

求解器范畴的我国队，正在打一场技能包围战

2017年，杉数科技联合上海财经大学一起推出了开源求解器LEAVES，国产求解器由此发端。2019年5月，杉数科技独立研制的商业求解器COPT正式上市，刚面世的COPT1.0版别，在线性规划单纯形法功用上就抵达世界一流水平，打响了国产商用求解器的榜首声“惊雷”。

随后，杉数科技接连发布了商业混合整数规划求解器、商业线性规划内点法求解器、商业二阶锥规划求解器、凸二次（束缚）规划求解器、半定规划求解器，再到本年10月份6.0版别发布混合整数二阶锥规划MISOCP求解器以及混合整数凸二次(束缚)规划MIQ(C)P求解器，杉数科技用四年时刻填补了国产求解器的许多空白。

在此期间，中科院、华为、阿里都在大力开发求解器，在求解器这个赛道，咱们看到了越来越多的我国身影。而国产求解器行列中，求解器COPT是迭代最快的。从1.0到6.0版别，求解模块不断扩展，求解器功用接连攀升，一起，也结合实践反应进行了FeasRelax功用

、参数主动调优等多方面辅佐实践运用的功用晋级，为企业处理高功用求解问题供给了更多国产化的挑选。

在求解办法上，COPT求解器的线性规划求解模块完成了对偶单纯形法与内点法（包含Crossover），整数规划求解模块完成了以分支切开算法（Branch-and-Cut）为中心的求解办法，二阶锥规划求解模块依据齐次自对偶模型，完成了带猜测校对的原始-对偶内点法，这些模块均能够运用多核处理器进行并行核算。别的，半定规划求解模块，针对不同的半定规划结构，完成了原始-对偶、对偶内点法及替换方向乘子法，求解时会依据问题结构挑选其间功率最高的一种。从求解速度来看，在美国ASU测评榜上，COPT求解器的大部分求解模块的求解功用都已比肩乃至逾越世界先进求解器。

现在COPT求解器供给个人答应、集群答应和起浮答应服务，可满意高校、科研组织和企业的多元化求解需求。求解规划上，COPT能支撑亿量级问题的高效求解。针对特别场景需求，COPT还能进行定制化开发和增强，有用扩展了技能与场景的交融鸿沟。

精耕深作，推动求解器国产化代替

纵观国产求解器的展开进程，其呈现有赖于数字经济的展开，一起它也将成为推动数字经济的新引擎。精益办理年代，无论是城市根底设施运营，仍是企业出产办理，都需求凭借海量数据驱动做出科学决议计划，企业对求解器的需求日趋激烈。经过短短几年的展开，国产求解器现已逐步走进根底设施、工业制作、零售消费等多个范畴，成为许多企业和组织完成智能决议计划的有力支撑。其间，COPT求解器以强壮的求解功用，招引了许多用户的喜爱。从COPT求解器的运用地图中，咱们根本能够窥见国产求解器的运用现状。

在运用COPT求解器的用户中，有很大一部分企业和组织，都在用国产求解器代替之前运用的国外求解器，比方，依托国家电网科技项目，杉数科技与我国电力科学研讨院展开协作，研讨依据国产优化引擎的电力体系经济调度问题，推动电力体系安全束缚经济调度优化引擎国产化，打破了长期以来干流电力体系优化引擎及剖析技能的“卡脖子”问题。一起，也有许多企业在推动数字化建造的进程中，开端运用求解器技能来处理许多人工以及惯例数字化体系无法处理的问题。

和简略引进求解器不同的是，杉数科技供给的不仅仅是求解器东西，而是以问题为起点、以作用为导向，协助企业和组织树立依据求解器的智能决议计划优化体系。在世界局势动乱和疫情影响之下，各行各业都在倡议优化，优化功率，优化本钱，优化质量等等，比方，成百上千个加工厂和出产线，怎么组织出产才干使本钱更低功率更高？一辆辆奔驰而过的地铁是怎么确保运转时刻安稳和车辆可用率的？遍布全国的零售店怎么分货配货才干以更低的本钱满意订单需求？

每个职业都有每个职业的问题，数学笼统建模是求解器优化求解的榜首步，只要深化场景内部，树立科学合理的模型，引进求解器才干发挥更大含义。在推动求解器运用之初，国内没有经历可循，没有规范可参阅，只能一个问题一个问题的去战胜。到今日，COPT求解器现已被运用于各范畴的百余家标杆企业和组织，优化作用明显。天上飞的，地上跑的，以及丰厚多元的工业和商业场景背面，都能看到国产求解器的身影。

例如，航天范畴中的飞行器轨道优化问题是一类最优操控问题，技能难度较高，运用COPT求解器能够完成最优最快的轨道优化求解。经过将国产求解器与飞行器所载求解硬件进行整合，并交融进高效、牢靠的定制化轨道优化求解算法，可完成飞行器在不依赖外部规划和操控的情况下，确保最优的实时轨道操控并精准抵达方针。

在轨道交通范畴，针对乘务排班、运转图编制、列车检修等优化问题，COPT求解器也表现出较好的优化求解作用。例如，为了处理乘务排班功率低、不均衡等问题，某地铁运营公司归纳考虑出勤时刻、退勤人数、路程工时、站点换乘等排班束缚，构建智能乘务排班模型，运用COPT进行求解，有用下降了正线值乘人数，提升了乘务员的满意度。

在动力电力范畴，COPT求解器可广泛用于无功调度优化、电力商场定价，电力商场出清等典型动力电力优化场景。例如，在南边区域电力商场建造进程中，杉数科技协力南边电网打造了电力商场出清引擎，归纳考虑交直流迭代、梯级水电等杂乱束缚特色，规划出清核算差异化算法，对电力现货商场原出清模型进行深度定制化改造，明显提升了现货商场出清核算功率，完成机组出力分配最优化，促进电力现货交易的供需平衡，有用下降了均匀发电本钱，提升了全体运营功率和效益。

在工业出产中，关于触及上百个工厂、数万出产零件的排产排程、物料筹集等问题，COPT求解器同样是优化利器。例如，某ICT巨子针对数百个工厂，构建多工厂和谐排产引擎，归纳考虑多工厂的差异化特点、物料束缚、产能束缚等，达到多工厂多产线智能协同出产，运用排产模型和求解器快速核算和决议计划，完成天及周维度的多周期出产排程计划最优，最终将订单满意率进步20%、产能损失率下降30%，灵敏高效地满意了客户需求。

从建模、求解到决议计划优化，不同场景的求解思路是共同的，但每个场景都蕴含了非同一般的技能高度和事务精度，场景的差异化以及建模难度使其很难快速遍及。而跟着国产求解器走进更多范畴，抢先企业沉积下来的经历正在打破这道高墙，比方，针对不同职业的场景，构建多种根底模型库，构成规范化的优化求解计划，不同企业在处理同类问题时，依据差异化需求进行定制化调整，能够极大下降企业运用运筹优化技能的难度。

产学研用联动展开，为大规划工业化落地铺路

尽管求解器迎来了展开的大年代，现在咱们也只看到了冰山一角，关于体量巨大的数字经济而言，求解器未来的运用空间还很大。而要扩展求解器的工业宽度，咱们还有很长的路要走，这有赖于各方参与者的一起努力。

除了在各个商用范畴加快推动国产求解器落地，杉数科技等抢先企业也在凭借多方资源和力气，推动产学研用联动展开。比方，为了强化求解器的理论和实践教育，杉数科技联合名校师资力气和职业专家打造了运筹与智能决议计划教育渠道--CORIDM，渠道集课程、事例、实践为一体，为高校师生、科研人员及企业用户建立运筹优化与智能决议计划技能学习、沟通和运用的桥梁，致力于将求解器研制及运用方面的成功经历向更大规划遍及。

运用层面，2022年《工业智能决议计划白皮书》的诞生，为求解器在工业场景的运用带来了体系的指引。白皮书对以求解器为中心的智能决议计划技能的理论和落地办法论进行了全面论述，打开了求解器与工业制作各场景连通的暗码，也将为求解器在更多场景的运用供给参阅。

关于数学优化这道诱人的数学题，在试验室里潜心研讨十分重要，但只要让其在各个工业落地开花，才干释放出技能的终极价值。而杉数科技所做的，便是本着创业者的初心，向上，不断探究技能顶峰，交融机器学习等人工智能技能推动求解器继续晋级；向下，继续感知企业和组织的实在需求，让求解器真实走进工业变革的最深处。

其实，不止求解器技能如此，整个运用数学的展开都需求更多新力气来打破鸿沟、下沉场景和规划推动，才干跨过技能和运用的“达尔文之海”。数字经济布景之下，以问题驱动的运用数学越来越重要，数学优化之光正在照进千行百业，国产求解器的大规划工业化落地不远了。