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【软件更新】Wolfram Language 与 Mathematica 15 版正式发布:内置(实用)AI 功能及大量全新核心功能

【软件更新】Wolfram Language 与 Mathematica 15 版正式发布:内置(实用)AI 功能及大量全新核心功能

    在当今时代令人印象深刻的发布

    1988年6月23日Mathematica 1.0正式发布,历经近38年迭代,我们推出第15个版本——因功能早已超出传统“数学”范畴,现正式命名为‌Wolfram语言‌,本次更新带来大量全新核心功能,是一次分量十足的发布。

    不少人惊讶:38年过去,仍有大量新功能可拓展?这恰恰契合知识发展的本质规律:理解越深入,视野越开阔,能拓展的能力边界就越广。对所有参与者而言,这是一段收获满满的旅程:我们年复一年搭建思想与技术的高塔,持续拓展能力边界,最终落地了第15版的全部功能。

    过去四十年,我们始终坚守使命:尽可能广泛深入推广计算范式,通过构建独特的计算语言表征、计算整个世界。四十年来计算技术与计算范式的大范围普及,很大程度上源于我们推出的工具与理念;如今,现代人工智能成为行业新的驱动力,AI领域层出不穷的突破性进展令人振奋。

    AI带来最直接的变化,是我们的用户群体从仅限人类,扩展为人类与AI共存。我们多年来为Wolfram语言打磨的易用化连贯设计,不仅服务人类,也恰好让AI可以轻松高效调用这套语言。我们从1.0版本就首创笔记本交互概念,始终重视面向人类的界面设计;如今也开始布局面向AI的界面设计,方便AI系统及使用AI的人类充分调用我们的技术。

    Wolfram语言早已超越普通编程语言,是一门完整的计算语言:它既方便人类读写,帮助人们将思想清晰化、形式化;在AI时代,它更填补了自然语言的精度缺陷——当AI生成Wolfram语言代码时,能直观展示对需求的理解,方便用户校验调整,成为锚定结果精确性的可靠载体。

    近年AI编程已成重要趋势,如果仅要求成品“看起来合格”、不关心运行逻辑,AI编程确实是具有变革性的解决方案;但在高技术要求领域,必须明确计算的具体过程,这正是Wolfram语言的核心价值。几十年来我们始终致力于自动化计算的定义与执行,如今已沉淀出超过7000个覆盖全计算领域的原生功能,早就实现了传统编程的高效自动化,这份四十年的积累,最终成就了全新的Wolfram语言第15版。

    核心亮点

    内置AI助手

    • 全笔记本内嵌AI助手‌:在Version 15中,创建一个新笔记本,就会在底部看到一个名为“聊天栏”(chatbar)的新元素,可直接访问内置的‌AI助手‌。用户可以输入自然语言请求(或粘贴图片),AI助手会将其解释为可读的Wolfram语言代码并执行。用户无需配置即可使用,并提供‌基础版、专业版和科研版‌三个订阅等级。
    • 从AI环境调用Wolfram‌:Version 15使得在您本地的AI环境(如Claude Code或Codex)中轻松连接到您的桌面Wolfram系统,AI环境可自动访问Wolfram工具来评估代码、读写笔记本或分析代码。

    数据处理与分析能力增强

    • 更强大的时间序列与事件序列‌:新的‌TimeSeries‌框架基于之前引入的Tabular框架,能够处理规模巨大且更多样化的数据集,支持多成分时间序列,并能根据时间粒度进行适当的插值或平均。
    • 引入TabularSummary‌:高效生成Tabular数据的概要。
    • 实体增强列‌:新增‌EntityAugmentColumns‌函数,可立即为Tabular中的实体列添加关联的数值或其他数据。
    • 分类数据的计算支持‌:引入了用于分类数据的通用符号表示法,分为‌有序类别‌(Ordinal)和‌名义类别‌(Nominal),支持各种计算。
    • 新的数据拟合超级函数ModelFit‌:提供统一的强大新方法进行数据拟合。用户从模型的“符号概要”开始,然后根据特定数据使用ModelFit填充具体参数,支持多种模型类型。
    • 部分分式运算升级‌:Apart函数进行了算法层面的精准化和复杂化,并引入了专门函数‌PartialFractions‌和‌PartialFractionElements‌来提供更全面的分解结果和控制。
    • 新增矩阵分解方法‌:引入了新的矩阵分解函数‌LDLDecomposition‌(将矩阵分解为下三角和对角矩阵),以及其他方法如‌RankDecomposition‌等。
    • 更全面的数学函数‌:引入多变量广义的黎曼ζ函数(‌MultipleZeta‌)、多变量多重对数(‌MultiplePolyLog‌、GeneralizedPolyLogHarmonicPolyLog)及多变量调和数(‌HarmonicSums‌)等新特殊函数,扩展了物理(如量子场论)和数论领域问题的封闭式解范围。

    符号计算与非交换代数

    • 非交换代数‌:引入了具有关系的非交换代数计算支持,特别是‌格拉斯曼代数‌(GrassmannAlgebra)、‌克利福德代数‌(CliffordAlgebra)和‌外尔代数‌(WeylAlgebra)。用户也可以使用NonCommutativeAlgebra定义自己的非交换代数。

    编程语言与开发环境增强

    • 增量数据结构‌:引入即用型‌IncrementalObject‌结构,用于表示(可能非常庞大的)事物集合,并以增量方式访问。配合NextValue和增量版本的Select等函数,可以简洁高效地处理大规模枚举和筛选任务。
    • 大型代码库的异常与错误处理‌:引入了基于符号异常的强大新全局错误处理机制。使用ThrowException抛出一个命名异常,该异常将传播到最近的处理相关类型异常的CatchExceptions
    • 结构化的包格式‌:引入新的‌结构化包格式‌,旨在更清晰、更简单地管理大型Wolfram语言代码库中不同文件间的符号作用域和可见性。
    • 子值现在可被保持‌:引入了新的属性SubValuesHoldAll,使子值参数可以被保持。这使得AppendTo等函数的操作形式成为可能。

    可视化与图形

    • 图形上的值绘图‌:新增‌GraphValuePlot‌函数,可直接在图的节点或边上绘制数值。
    • 带标签的嵌套图‌:新增‌TaggedNestGraph‌函数,能构建带有标签边的图,并根据标签设置样式。
    • 地图上的地理坐标轴‌:在GeoGraphics中新增GeoAxes选项,可在地图上显示经纬度坐标轴和网格线。
    • 地球与月球昼夜半球图‌:扩展了NightHemisphereDayHemisphere功能,使其能用于地球以外的天体(如月球),显示其昼夜区域。
    • 新的可视化函数‌:
      • BubbleHistogram‌:一种新的可视化方式,用于展示{x, y}值集合的分布。
      • PeriodicTablePlot‌:绘制元素周期表,并可选择在元素上叠加绘制数据。
      • PlotGrid‌:将多个绘图以最优方式组合到网格中,尽可能共享刻度信息,减少视觉冗余。

    计算与求解能力提升

    • 针对微分方程求解引入AI方法‌:在‌DSolve‌函数中首次实验性地集成了神经网络方法。神经网络被用来“猜测”可能的解,然后用精确的符号计算进行验证。虽然对经典方程集解决能力提升有限,但在处理某些由算法生成的复杂方程时,有时能更快或得到更简洁的解。
    • 偏微分方程支持曲线坐标‌:将坐标图支持扩展到整个PDE建模系统,允许在极坐标、球坐标等曲线坐标系中直接设置和求解PDE,包括数值PDE。
    • 从PDE解中导出量‌:为固体力学、流体力学和磁场研究引入了新的导出量函数,如EquivalentStrainFluidViscousStressMagneticFluxDensity等。
    • 系统模型的替代训练‌:新增‌SystemModelSurrogateTrain‌函数,使用现代机器学习方法为系统模型创建更快的“代理”近似,这对大规模系统优化和实时数字孪生模拟至关重要。
    • 控制系统的强化学习‌:引入基于‌Q学习‌的强化学习方法进行控制系统设计,新函数‌LQRegulatorTrain‌可以基于与环境的交互来训练控制器,而无需依赖精确的数学模型。
    • 查找特定地点的日食‌:新增‌FindSolarEclipse‌函数,解决“给定地球上一个地点,何时能看到日食?”的逆问题。
    • 轨道计算支持‌:开始支持基于轨道元素的计算。新增OrbitalElements函数可以获取行星、卫星、小行星、彗星或航天器当前的(开普勒)轨道参数。
    • 单体参数Monitor‌:新增Monitor函数的单体参数形式,可监控如MapFoldTable等相关函数的整体进度和剩余时间估计,而无需指定具体变量。

    系统性能与接口

    • 千兆字节级笔记本与实时查找‌:基于全新的多核多线程笔记本底层架构,现在可以常规处理多GB大小的笔记本。同时,基于新架构构建了全新的高效查找系统。
    • 笔记本首次引入侧边栏‌:为两个特定高价值目的引入了侧边栏:
      1. 笔记本属性‌侧边栏:方便查看和修改常用的笔记本级设置。
      2. AI助手‌侧边栏:开启一个“侧边聊天”,不影响主笔记本内容。
    • 笔记本视觉主题‌:除了切换明暗模式,Version 15引入了改变笔记本‌视觉主题‌的功能,用户可以为特定笔记本或全局设置不同的主题。
    • “撕裂”长输出‌:对于过长的输出内容,除了打开或折叠单元格,Version 15新增了‌“撕裂”‌(Elide with Tear)选项,可以隐藏大部分内容,只显示一个代表撕裂边缘的图形。
    • 在明暗模式间切换局部内容‌:新增DarkModePaneLightModePane函数,允许在亮色模式笔记本中显示暗色背景的内容块,反之亦然。
    • WebSocket实时连接‌:新增对‌WebSocket‌的支持,用于从服务器获取流数据或与流式服务(如云端LLM)进行双向通信。
    • 在笔记本中更丰富的Python等外部语言用户体验‌:外部代码单元格现在带有“会话菜单”,可以管理多个独立的、封装好的Python会话,选择在哪个会话中运行代码,并使包含依赖项的代码单元格可移植。
    • 优化与GPU加速‌:众多算法性能提升。对于拥有NVIDIA GPU的用户,增加了核心线性代数和图论功能的(实验性)GPU加速。扩展了在GPUArray对象上直接操作的函数集合。
    • 将CUDA内核作为外部函数‌:新增一种机制,可通过提供纯CUDA C++代码来创建执行该代码的ExternalFunction对象,集成到Wolfram语言中。
    • Wolfram计算服务支持GPU‌:Wolfram Compute Services现在可以使用高端GPU进行远程大规模计算。
    • 在LLM函数中使用Wolfram基础工具‌:现在可以在LLMSynthesizeLLMFunction等函数中通过设置LLMEvaluator"AgentOne""WolframAIAssistant",来使用完整的Wolfram智能体或AI助手系统,实现计算增强生成。

    导入/导出格式更新

    • 新增对‌TOML‌和‌YAML‌配置文件的导入和导出支持。
    • 在所有平台上完全支持‌HEIF‌和‌AVIF‌图像格式的导入和导出。
    • 新增对天文学图像元数据标准‌AVM‌的导入支持。
    • 扩展了对‌Markdown‌格式的支持,包括链接、图像、表格等元素。
    • 新增将‌XML‌直接导入为可计算的Tree对象的功能。
    • 新增从其他笔记本格式(如‌.vsnb‌和‌.ipynb‌)‌导入‌到Wolfram笔记本的功能。

    如需更多咨询请“阅读原文”


    北京友万信息科技有限公司,英文全称:Beijing UoneInfo&Tech Co.,Ltd (Uone-Tech),作为 Wolfram 软件公司在中国大陆的授权经销商及合作伙伴,希望能给Mathematica、Alpha等软件的中国用户提供更多服务与支持,并帮助中国用户建立完善的软件售后服务体系。如需申请新版本软件试用、新版本采购及老版本更新升级请联系我们,感谢您的支持与关注。Tel/WeChat: 18610597626  Email: crystal@uone-tech.cn。

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