全新升级！北太天元科学计算与系统仿真软件v4.0功能亮点一览

2024年11月9日，第三届数学促进经济社会发展论坛（2024）在中国重庆·科学会堂顺利召开，分论坛“计算无界，智慧有源”北太天元产品发布会同期举行。在百余名高校、科研院所、企业的专家学者与代表的见证下，北太天元科学计算与系统仿真软件v4.0正式发布。该版本在内核运算、用户交互体验、仿真能力以及工具箱等方面进行迭代升级，将于2024年11月15日正式上线。届时，欢迎大家尝鲜体验并提出宝贵意见。

更新情况一览

一、北太天元科学计算软件v4.0更新

1.界面全新升级，提供更加流畅的操作体验

统一了各操作系统下的软件界面风格，保证用户跨操作系统体验的一致性。

优化了软件图标，解决了图标在部分深色背景桌面的可见性问题。

优化了界面的功能布局、色彩填充、图标样式及交互模式，为用户提供更加连贯、一致的操作体验。

2.内核重要功能发布

新增面向对象的继承特性，加强编程灵活性，提高开发效率

进一步加强对面向对象编程的支持，支持面向对象的继承特性，使用户可以选择更加灵活的编程方式，提高代码的可维护性和可扩展性，减少算法的开发周期。

引入时间表数据类型，优化时间戳管理

新增时间表数据类型，可用于管理带有时间戳的表数据。不仅提升了数据处理的灵活性，也为时间敏感型应用提供了强大支持，确保数据分析和决策过程更加准确高效。

3.数学库函数新增与优化

丰富计算几何函数库

新增36个多边形函数，不仅扩展了创建、更改及绘制多边形的能力，还支持获取多边形几何量和多个多边形之间相互关系，使用户能够更加灵活地处理多边形数据。

优化稀疏矩阵函数库，提升计算效率

稀疏矩阵数学库对LU、QR、Cholesky、LDL等多个矩阵分解方法和+、 -、 *、 /等基础运算进行了优化。计算效率方面，基础运算和矩阵分解相比主流计算软件都有所提升。求解规模方面有明显提升，目前可进行最大规模为百万级稀疏矩阵的求解。

注：测试环境：CPU:i5-12600K;RAM:16GB;GPU:intel UHD Graphics 770，操作系统Windows 11。

图论函数库新增图论处理功能，满足用户对图论分析的高效性和精确性需求

图论函数库提供了全面的图论处理功能，支持结构分析、简单图构造、节点和边的编辑、节点信息查看、经典算法、矩阵表示、特殊图等功能。函数库涵盖30多个相关函数，包括有向图和无向图的创建、节点添加和删除、最短路径搜索、最小生成树、拓扑排序等。函数库采用高效算法和数据结构，性能比同类软件高出10倍以上，最大程度满足用户对图论分析的高效性和精确性需求。

注：测试环境同上。

4.用户体验优化

新增短信验证码登录方式，提供便捷的登录方式

新增了手机号+短信验证码的登录方式，简化用户登录流程，便于账户管理。

支持绘图EPS格式导出，丰富用户使用场景

绘图可以导出为EPS的矢量格式，使用户可以任意调整导出图像的分辨率或进行自定义的二次图像处理，更加方便灵活地应用至科研论文贴图等各类场合。

优化插件、工具箱入口，简化用户操作流程。

插件与工具箱加入快捷工具栏，用户直接点击对应按钮即可快速打开管理界面，进一步查看具体的插件&工具箱说明，进行启用或禁用操作。

支持软件在线更新，方便用户快速获取最新版本

为了让用户第一时间便捷体验到北太天元最新版本，提供了软件在线更新功能，在客户端点击检查更新，即可开始检查并获取最新的软件安装包，省去了手动登录官方网站检查获取最新软件版本的操作。

二、北太真元系统仿真软件v2.0更新

1.新增仿真调试功能，提供灵活的仿真调试环境

仿真调试：支持步进和步退调试，允许用户逐步执行仿真，以便观察和分析模型的行为。

信号标签：用户可以在模型运行时查看信号值，便于实时监控和分析系统行为。可以添加信号标签在特定端口上，快速查看其变化。

模型步进：用户可以逐步执行模型的仿真，逐个时间步地检查各个组件的输出，帮助定位问题。

参数调优：用户可以动态调整模型参数，实时观察系统响应变化，方便优化设计。

2.新增计算单元（模块），丰富应用场景

新增字符、数学、矩阵操作等类别基础计算单元30个；新增行业计算单元30个，能够更好满足汽车、航空航天等行业的建模需求。

3.新增行业模型，增强了北太真元在专业领域的应用广度

新增航空航天、汽车等行业10个模型，包括：

卫星姿轨模型、数字卫星仿真平台、无人机飞行控制、机电液执行机构

永磁直流电机模型、汽车控制应用层开发、热力学冷却系统、飞发一体化综合仿真

飞机发动机模型、飞机起落架仿真

三、工具箱更新

1.新增5个工具箱，扩展产品能力

深度学习工具箱

支持加载包括AlexNet、VGG-16、ResNet-18、Densenet-121等31个基于PyTorch的预训练模型，并用于执行预测任务；提供Linear、ReLU、Dropout、LogSoftmax层等网络组件，支持用户自定义神经网络并进行训练。

代码生成工具箱

代码生成工具箱是一个以C/C++为目标的代码转化工具。借助该工具，仅需一条指令即可以将函数转化为对应的C++代码，以适配其他软硬件环境。

脑电工具箱

用于对脑电波信号进行通用的处理与分析，兼容市面主流脑电采集设备输出的mat、dat、set、fdt、edf 等数种格式数据文件，提供电极定位与选择、重参考、滤波、分段、基线校准、阈值筛选、插值等数据处理操作，经过ICA（Independent Component Analysis）独立成分分析后，可从原始脑电信号中分离出独立的脑电波形，以实现对不同脑电活动的鉴别。

计算机视觉工具箱

该工具箱是一组专门为计算机视觉任务设计的函数集合，旨在提高用户在计算机视觉领域的工作效率，提供了多种用于设计和测试计算机视觉系统的算法。工具箱支持特征检测和提取、相机标定、图像和视频标注、目标检测和跟踪、语义分割、点云处理等。

*该新增工具箱为河北师范大学团队研发

医学图像工具箱

医学图像分析是现代医疗诊断中的关键组成部分，尤其在CT（计算机断层扫描）和MRI（磁共振成像）领域。医学图像工具箱提供了系列函数，并可联合图像处理工具箱、计算机视觉工具箱，用于医学图像的预处理、分析、增强和可视化，具体功能包括三维可视化、预处理和增强、图像配准、图像标注、图像分割等。

*该新增工具箱为河北师范大学团队研发

2.对已有4个工具箱进行功能增强，满足用户多方面的复杂需求

统计与机器学习工具箱

统计工具箱新增机器学习的相关算法，并更名为统计与机器学习工具箱，新增函数88个，更新的算法覆盖分类、聚类、降维等多种机器学习任务，包括kNN、k均值聚类、k中心值聚类、层次聚类、DBSCAN、主成分分析等多种算法，另外还有一系列的模型评估、解释与可视化工具，用于评估和观察模型或算法的效果。

图像处理工具箱

支持2D和3D图像，为图像处理、分析、可视化和算法开发提供全面的标准算法和应用程序，本版新增128个函数，包括图像增强、图像修复、集合变换、图像匹配图像分割。该工具箱面向高等院校师生、研究者、工程师、相关行业人员等人群。

*该工具箱由河北师范大学团队研发

控制系统工具箱

为工程师和研究人员提供了丰富的工具和函数，用于设计、分析和调试各种控制系统。本版新增30个函数，更好地支持控制系统算法设计与仿真验证。

偏微分方程工具箱

工具箱提供了偏微分方程数值解的有限差分法和有限元法两类。本次重点针对有限元法，更新了110个函数，支持一维、二维双曲、椭圆、抛物方程式和方程组求解，支持结构、传热、电磁等问题的分析处理。

四、插件更新

AME插件更新至2.0版本，同时支持Ubuntu和Windows两个操作系统，优化了底层算法，提升了计算非正交布拉维晶格结构的三维光子晶体仿真精度，添加了完美电导体边界条件与拟周期边界条件的混合情况下的仿真功能，能够统一处理三维光子晶体的十四种布拉维晶格，对光子晶体实现快速的能带结构仿真。

全新版本即将于11月15日上线

完整功能介绍届时可查询软件内【帮助文档】

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