JMP在佐治亞理工學院科研和教學中的應用

　　佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)是美國頂尖的理工類高等學府之一，該校的航空航天和工業(yè)工程/制造工程等專業(yè)在美國大學中首屈一指。佐治亞理工學院下屬的航空系統(tǒng)設計實驗室(Aerospace Systems Design Laboratory，以下簡稱ASDL)更是承擔了眾多的重大科研項目，如幫助國會制定登陸月球、火星的預算，幫助美國空軍研發(fā)時速最快、航程最遠的新一代戰(zhàn)斗機，幫助航空制造公司攻克設計超音速商用飛機的技術(shù)壁壘等等。

　　航空航天的系統(tǒng)設計非常復雜，交互影響的作用非常關(guān)鍵，因此，合作規(guī)劃比其他的工程學科更加重要——而這正是ASDL所需要做、而且只有它才能做的工作，佐治亞理工學院在全球范圍內(nèi)在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

　　為了有效地協(xié)助政府、軍事、企業(yè)等不同類型的組織研制出世界最先進的航空航天工程系統(tǒng)，提高安全性，降低飛行成本和環(huán)境污染，ASDL主任Dimitri Mavris、Michelle Kirby和他的團隊潛心研究，最終選擇使用最先進的六西格瑪軟件暨質(zhì)量管理軟件JMP作為實驗室在統(tǒng)計分析領(lǐng)域的標準工具，協(xié)助研究人員實現(xiàn)上述目標。

　　Mavris最早接觸JMP是在一個偶然的機會中看到了JMP軟件在生命科學領(lǐng)域的一次演示，他立刻被JMP強大的可視化功能所震撼，敏感的他聯(lián)想到JMP的交互性分析和數(shù)據(jù)可視化功能其實完全可以應用在航空航天的復雜系統(tǒng)中，指引他的團隊開展實驗。而且，這樣就不用再花費精力自行開發(fā)什么分析工具，或者再試用和比較其他同類軟件了。Mavris發(fā)現(xiàn)，JMP比他們之前所用過的所有工具都要強大百倍。

　　為了充分發(fā)揮JMP的圖形化優(yōu)勢，ASDL還前所未有地為JMP創(chuàng)建了一個特殊的使用環(huán)境：用12個屏幕拼建了一個10英尺高、18英尺寬的巨幅多媒體墻。為什么要這么大?因為模型中的變量數(shù)很多，只有這樣的巨幅顯示屏才會讓所有的研究人員看清和理解整個系統(tǒng)模型，而且不需要翻頁。

　　不少基于物理學的動態(tài)計算模型(例如來自美國宇航局NASA的模型)都非常昂貴，不能輕易地運行實驗。怎樣才能改變需要幾個小時才能執(zhí)行一次物理實驗的傳統(tǒng)模式，輕輕松松就能改變研究選項呢?答案就是：替代模型!這種方法可以用來替代昂貴的物理模型、獨特的數(shù)學模型或者是計算機模擬。

　　實際上，替代模型已經(jīng)成為ASDL大型保密性項目的溝通工具。因為在這種項目中，所有工程技術(shù)參數(shù)的共享是非常困難的，而替代模型就成了一種分享信息的安全手段。而且這些模型不能被反向提取工程參數(shù)，所以就避免了政策上的糾紛和爭執(zhí)。有時侯，如果研究的對象已經(jīng)多年未曾生產(chǎn)，工程師們就不能局限于當前所能看到的技術(shù)參數(shù)值。相反，他們應當將這些參數(shù)從常數(shù)改為變量，而總體規(guī)劃師也應當知道未來的變化會如何。

　　在具有大量數(shù)據(jù)和變量的條件下，替代模型可以讓研究人員看到總體情況而不僅僅是一些局部細節(jié)，從而加速了項目進程。所以，目前都是先運行替代模型，然后再運行規(guī)模更大、精度也更高的數(shù)學模型。

　　ASDL中的另一個重要的建模工具是過濾的蒙特卡羅模擬。一個典型的例子是JMP曾經(jīng)被用在一個包括空軍攻擊機和防空保護系統(tǒng)的軍事目標模擬中。這個軍事目標模擬的目的是觀察武器系統(tǒng)是如何滲透到目標的，以及成功系統(tǒng)具有哪些特點。這項研究的難點是如何能夠快速地進行概率分析以及如何將復雜的多維結(jié)果可視化。

　　在JMP軟件中的替代統(tǒng)計模型和過濾的蒙特卡羅模擬這兩個關(guān)鍵技術(shù)工具的協(xié)助下，推薦方案的有效性被快速驗證，成百上千種備選方案最終只剩下不到十種。然后再用多維散點圖矩陣圖形化展示所有的可能性，最終找到最令人滿意的答案。

　　ASDL主任Dimitri Mavris不無感慨地說：“我們的每一個新產(chǎn)品，每一次突破都來自于JMP。”Michelle Kirby也給予JMP很高的評價：“航空航天系統(tǒng)的早期設計非常重要，我們需要權(quán)衡很多因素和方案的利弊，而JMP是實現(xiàn)這一切的關(guān)鍵所在。”

　　另外值得一提的是，探索性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)(EDA)軟件JMP除了在科研領(lǐng)域?qū)ψ糁蝸喞砉W院的貢獻卓著外，在日常教學領(lǐng)域同樣表現(xiàn)不凡。

　　以前，企業(yè)管理人員總覺得大學畢業(yè)生缺少某些企業(yè)所需要的素質(zhì)。佐治亞理工學院決心改變這種局面，在1992年啟動的ASDL還有一個重要目的，就是將教育與產(chǎn)業(yè)、科學與工程聯(lián)系起來，尤其注重具體的設計和制造。學生入學的時候可能僅僅是個推動力學或流體學專家，但畢業(yè)時將會成為更有價值的系統(tǒng)集成專家。政府和企業(yè)每年都愿意為ASDL投入800多萬美元，就是因為ASDL不僅僅是在花錢，更重要的是它培養(yǎng)了新一代的工程師。而JMP軟件也沒有停留在實驗室里，幾乎所有在這里完成研究生學業(yè)的學生都了解和掌握了JMP軟件的應用方法和技巧，并利用他們?yōu)槠髽I(yè)和社會源源不斷地創(chuàng)造更多價值。