JMP在佐治亞理工學(xué)院科研和教學(xué)中的應用

　　佐治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)是美國頂尖的理工類(lèi)高等學(xué)府之一，該校的航空航天和工業(yè)工程/制造工程等專(zhuān)業(yè)在美國大學(xué)中首屈一指。佐治亞理工學(xué)院下屬的航空系統設計實(shí)驗室(Aerospace Systems Design Laboratory，以下簡(jiǎn)稱(chēng)ASDL)更是承擔了眾多的重大科研項目，如幫助國會(huì )制定登陸月球、火星的預算，幫助美國空軍研發(fā)時(shí)速最快、航程最遠的新一代戰斗機，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。

　　航空航天的系統設計非常復雜，交互影響的作用非常關(guān)鍵，因此，合作規劃比其他的工程學(xué)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(xué)院在全球范圍內在該領(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(lèi)型的組織研制出世界最先進(jìn)的航空航天工程系統，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(jìn)的六西格瑪軟件暨質(zhì)量管理軟件JMP作為實(shí)驗室在統計分析領(lǐng)域的標準工具，協(xié)助研究人員實(shí)現上述目標。

　　Mavris最早接觸JMP是在一個(gè)偶然的機會(huì )中看到了JMP軟件在生命科學(xué)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的交互性分析和數據可視化功能其實(shí)完全可以應用在航空航天的復雜系統中，指引他的團隊開(kāi)展實(shí)驗。而且，這樣就不用再花費精力自行開(kāi)發(fā)什么分析工具，或者再試用和比較其他同類(lèi)軟件了。Mavris發(fā)現，JMP比他們之前所用過(guò)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(gè)特殊的使用環(huán)境：用12個(gè)屏幕拼建了一個(gè)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很多，只有這樣的巨幅顯示屏才會(huì )讓所有的研究人員看清和理解整個(gè)系統模型，而且不需要翻頁(yè)。

　　不少基于物理學(xué)的動(dòng)態(tài)計算模型(例如來(lái)自美國宇航局NASA的模型)都非常昂貴，不能輕易地運行實(shí)驗。怎樣才能改變需要幾個(gè)小時(shí)才能執行一次物理實(shí)驗的傳統模式，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(lái)替代昂貴的物理模型、獨特的數學(xué)模型或者是計算機模擬。

　　實(shí)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，所以就避免了政策上的糾紛和爭執。有時(shí)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)參數值。相反，他們應當將這些參數從常數改為變量，而總體規劃師也應當知道未來(lái)的變化會(huì )如何。

　　在具有大量數據和變量的條件下，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，從而加速了項目進(jìn)程。所以，目前都是先運行替代模型，然后再運行規模更大、精度也更高的數學(xué)模型。

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

　　在JMP軟件中的替代統計模型和過(guò)濾的蒙特卡羅模擬這兩個(gè)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(diǎn)圖矩陣圖形化展示所有的可能性，最終找到最令人滿(mǎn)意的答案。

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

　　另外值得一提的是，探索性數據發(fā)現(EDA)軟件JMP除了在科研領(lǐng)域對佐治亞理工學(xué)院的貢獻卓著(zhù)外，在日常教學(xué)領(lǐng)域同樣表現不凡。

　　以前，企業(yè)管理人員總覺(jué)得大學(xué)畢業(yè)生缺少某些企業(yè)所需要的素質(zhì)。佐治亞理工學(xué)院決心改變這種局面，在1992年啟動(dòng)的ASDL還有一個(gè)重要目的，就是將教育與產(chǎn)業(yè)、科學(xué)與工程聯(lián)系起來(lái)，尤其注重具體的設計和制造。學(xué)生入學(xué)的時(shí)候可能僅僅是個(gè)推動(dòng)力學(xué)或流體學(xué)專(zhuān)家，但畢業(yè)時(shí)將會(huì )成為更有價(jià)值的系統集成專(zhuān)家。政府和企業(yè)每年都愿意為ASDL投入800多萬(wàn)美元，就是因為ASDL不僅僅是在花錢(qián)，更重要的是它培養了新一代的工程師。而JMP軟件也沒(méi)有停留在實(shí)驗室里，幾乎所有在這里完成研究生學(xué)業(yè)的學(xué)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(huì )源源不斷地創(chuàng )造更多價(jià)值。