杉数“求解”，登顶国际权威数学软件测评排行榜的榜首

不久前，来自中国自主研发的国产基础工业工程软件再次成功登顶国际权威数学软件测评排行榜的榜首, 中国自主创新阵营在国际基础科技舞台上取得持续突破。

曾几何时,提及“求解器”人们想到的是三大巨头IBM Cplex,Gurobi和FICOXpress。求解器是求解数学规划问题的软件,技术壁垒高、研发难度大,国内具备研发能力的团队屈指可数。这就造成了,国内很多企业,尤其是一些高新技术产业,如国家电网、南方电网、航空公司等所用的数据计算引擎都是由国外的求解公司提供的。

面对这种情况,杉数科技联合创始人兼CEO罗小渠觉得“我们要潜心研发一款具有自主知识产权的‘求解器’。”而看似简单的“求解器”,其实在技术层面要求非常高,从数据的收集、计算,再到模型优化,这其中的难点就是参数的计算。杉数科技求解器研发团队历时三年,自主研发成功国内首个商业求解器平台--“杉数求解器COPT”。

日前,在求解器领域最权威的国际第三方测评Mittelmann的最新一轮测试结果中,杉数科技稳居单纯型法线性规划求解器全球性能第一。值得一提的是,杉数求解器COPT自2019年5月登榜以来,一直在Mittelmann榜单上占据领先位置。

最新排名显示,杉数科技持续位列第一,身后则是全球知名数学规划求解器国际领袖企业Gurobi和阿里达摩院于上月发布的阿里求解器MDOPT。

据了解,由美国亚利桑那州立大学Hans Mittelmann教授所维护的网站提供了多个商业和开源的数学规划求解器的测评数据,全面评估各个软件求解 LP、 MIP、 (MI)QP、(MI)QCQP、(MI)SOCP和NLP等问题集的能力。近年来,他的测评成为潜在客户了解和选择求解器的窗口,也被求解器业界奉为其软件性能排名的事实标准。

最新的2020版提供了40个工业数据集用于开源以及商业数学规划优化求解器软件测评,测评结果以算得快(求解速度)和完成率(解出全部40个工业数据集)进行排序,长期以来都是美国和欧洲软件占据该测评排行榜的主体和前三名。数学规划又称数学优化,是运筹学的核心理论与支撑,被广泛用于工程、经济和金融等领域求解各种现实问题的最优化决策,对现代社会具有重大战略价值,数学规划包括了线性规划、整数规划、非线性规划等研究方向。

线性规划的单纯形方法,被认为是现代数学规划也是运筹学学科的开端,也是公认的20世纪最重要的十大算法之一。随着信息技术的发展,欧美等国家和地区涌现出了不少优秀的基于单纯型法线性规划的决策优化求解器,可以方便地求解百万级别变量的线性规划问题,对于供应链的仓网布局、商品定价和配货补货,制造业的工厂排产排班,能源电网的调度优化,航空业的航班恢复和乘务调度,和物流业的运输规划等企业优化决策场景来说至关重要,具有极大的商业价值。

杉数科技基于中国企业已积累的海量大数据和大规模业务场景,利用运筹学和机器学习等前沿技术将企业的实际问题转化为数学模型求解。杉数科技的核心产品为COPT决策优化求解器,目前提供学术版、单机版与服务器版。据杉数科技介绍,自2019年5月发布可求解大规模复杂商业问题的COPT 1.0版本以来,该求解器不断提升,目前在实际中已经能够成功应对5000万到上亿变量的线性规划问题。

对于成熟的商业求解器,整数规划(MIP)求解器的技术研发难度远高于线性规划,需要通过百万量级的代码将一个高度复杂的数学系统工程化实现出来,涉及到的优化数学原理更为精密复杂,研发人员需要同时具备极好的计算机编程能力和深厚的数学和优化算法理论沉淀,因此整数规划模块也正是近年来杉数求解器团队着力开发的部分。

杉数求解器COPT整数规划模块(MIP)目前已经趋于成熟,经过内测,性能优于最好的MIP开源求解器SCIP约20%,尚未面向全社会开放试用,但已应用于多家头部企业,具备快速和稳健地应对业界场景中的各类整数规划问题的能力,如国家电网加州研究院水火电联合机组组合优化、百威智能供应链管理系统、小米全渠道智能分货系统、商飞民用飞机工业知识图谱优化算法引擎部署、南航2020年度发动机优化项目、好丽友供应链管理数字化建设项目等等。

杉数科技联合创始人、COPT决策优化求解器项目负责人葛冬冬表示,随着中国成为全球工业制造第一大国、网络零售第一大国、贸易第一大国、世界第二大经济体等,中国的商业场景及规模已经不逊色于欧美地区,这为以数学规划求解器为代表的国产工业工程软件研发以及达到甚至赶超国际顶级商业软件水平,提供了丰富场景,创造了历史性的发展机遇。

COPT求解器过去两年已经广泛部署于杉数科技的智慧供应链与工业4.0智能系统。除了自2019年5月以来稳居Mittelmann线性规划测试榜首外,COPT求解器的各个模块已经大量应用于解决实际大规模优化商业问题与国家重要行业,特别在线性规划方面达到了完全可替换国外软件的水平。杉数求解器COPT目前支持包括Windows、Linux和MacOS等在内的所有主流操作系统(均为64位系统),并提供Python、PuLP、Pyomo、C、C++、C#、Java、AMPL和GAMS等主流计算语言接口以及支持ARM64平台。

罗小渠对记者表示:“COPT求解器是杉数科技的核心产品和底层技术,驱动了上层的行业解决方案及服务,杉数科技目前针对零售、物流和制造等行业提供智慧预测与促销优化、智能定价、智能配补货、智能计划排产、运输优化、智能仓储、智慧选址等通用解决方案,帮助中国市场的企业实现从数据到决策的优化与转化。”

有人说，杉数科技是一家非典型AI公司。不从事语音、图像和NLP链条上的任何一项,也不以机器学习、深度学习作为唯一的核心支撑,杉数科技站在机器学习和运筹的交叉口,做的是数据规律挖掘之后,建模、求解,提供最佳决策方案的生意。

对此，罗小渠直言:“从始至终,杉数科技都在做两件事,第一件事‘求解器的开发’,第二件事‘打造智能决策智慧链’。”如今,大数据时代几乎让所有领域都发生着数字“蝶变”,而杉数科技将持续挖掘、整合大数据信息,驱动企业创新决策,让“数据风暴”发挥更大的价值。

2020年,正值十四五开局规划之年,又逢中华民族伟大复兴的战略全局。面对充满不确定性的国际环境,以杉数科技为代表的新一代国产工业工程软件企业,将坚定不移地打造自主可控的国产基础软件,为世界百年未有之大变局注入中国的科技担当。