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『运筹OR帷幄』原创
作者：运筹OR帷幄
Gurobi作为行业领先的商业求解器，多年来仍一直维持着不断革新的步伐。本文为小编对Gurobi中国的王岩峰博士的采访，其中主要谈到了Gurobi 9.0新版本带来的突破：包括对非线性非凸二次规划的扩展、传统优化性能的功能提升、商业开发与学术支持、入门资料以及用户手册、和其它大家关心的关于Gurobi的问题。
从2012年推出之际就跻身全球顶尖优化器行列，到2014年开始在第三方国际评比中跃居和保持多年第一位至今，Gurobi的领先优势逐年扩大，成为数学规划优化器中无可争议的标杆。每年配合INFORMS 年会召开而发布的新版本，成为运筹学领域令人期待的事件，每个版本都体现了运筹学商业求解器的最前沿进步。
今年也不例外，Gurobi 版本9已经于2019年11月发布。和以往版本相比，今年发布的版本体现了多个理论和实践上的突破，也是Gurobi 拉大竞争优势、突破自己的又一次体现。为此我们采访了Gurobi 中国地区销售和技术支持合作伙伴刃之砺信息科技（上海）有限公司的王岩峰博士。
王岩峰博士在美国波士顿大学系统工程系获得博士学位，从事运筹学普及、工程化实施、应用算法开发和仿真模拟超过20年，服务的国内外客户超过200家。
（1）请介绍一下Gurobi 版本9的最新亮点。
和以往一样，Gurobi 每个新版本都有突破，都有很多新亮点。但Gurobi 版本9的新亮点尤其明显。Gurobi 版本9是Gurobi 突破传统线性和凸二次混合整数规划，向非凸非线性优化迈出的最重要第一步。新版本中的非凸非线性优化表现在几个方面。
第一，  对于二次规划，在增加了对双线性形式（bilinear）支持之后，现在Gurobi 可以支持任何形式的二次型约束和目标，不论是否是半正定。这个意义十分重大。以往我们有很多潜在客户，主要在石油化工、电力、钢铁冶金等领域，存在理化反应、物料平衡等场景，发给我们很多模型都因为不是半正定而要么无法求解，要么需要采取很多人工线性化方法进行转换，增加了落地难度。现在就不存在这个问题，可以直接求解。
第二，  增加了一类新的约束表达形式，Gurobi 称之为广义函数约束。函数形式可以是高阶多项式、对数、指数、三角函数等非线性函数，那么Gurobi 会对这些函数自动分段线性化进行近似，用户可以通过参数来平衡近似的精度和速度。这样我们就允许在传统的线性和二次型模型中看到这些非线性函数，大大扩展了Gurobi求解器的适用范围，而且这些结果也具有全局最优性。
我们相信这些非凸非线性扩展只是 Gurobi 突破自己的第一步，后续还会在求解速度、非线性方面有进一步的扩展。
除了这些非凸非线性扩展之外，另外一个显著的提升发生在对于Gurobi 运算服务架构的扩展。随着“中台”概念的兴起，越来越多企业希望将优化资源集中管理，成为服务企业各种应用的智慧中间层。因此Gurobi 新版本扩展了运算服务器中的集群管理功能，包括
  • 允许建立企业运算集群，并提供可视化（网页化）集中管理
  • 允许同步和异步优化。以往启动一个优化任务，客户端需要一直等待服务器的运行，直到服务器优化结束返回优化结果给客户端为止。现在允许批量化发送优化任务，然后客户端可以做其他事情，过段时间之后再来取优化结果。客户端的资源得到充分利用。
除此之外，Gurobi 新版本在操作上也有很多提升
  • 增加了Python 对于矩阵操作的接口
  • 对于混合整数模型增加了多场景的实验分析，观察特定数据的敏感度
  • 丰富了变量和约束的下标操作
  • 支持优化过程中间输出结果到文件中
等等。
总而言之，Gurobi 版本9 在很多方面突破了自己原来的版本功能，在求解问题范围、优化性能、系统架构、易用性上都有显著提高。
（2）Gurobi 版本9在传统的线性二次型混合整数规划方面有哪些进展？
Gurobi 9 在扩展功能的同时，没有忽略传统优化功能的性能提升。按照Gurobi 研发团队的反馈，混合整数线性问题的速度提升了18% 到26%，混合整数二次型问题提升了24%，内点法和单纯形法提升了7% 到11%。
这些提升主要得益于引入了一些新切平面、启发式方法等技术。
（3）Gurobi 在中国哪些领域有应用？
Gurobi 在中国已经不再是陌生名字，在各行各业的领军企业中得到了广泛的应用，包括石油石化、钢铁冶金、物流快递、电商仓储、生产制造、金融投资、媒体管理、网络通讯、航空运输、电力市场等等。任何希望引入求解器进行业务优化的企业，都会想到Gurobi 优化器。即便有些企业希望开发自己的优化算法，也会将Gurobi 的结果和性能作为标杆，来改进自己的求解器。
优化算法是很多企业希望取得竞争优势的秘密武器和突破口，因此绝大部分企业在公开场合很少分享最核心算法和做法，但我们知道一些领军企业在这方面的投入都是不小的。
（4）Gurobi 的学术许可是否是免费的？如何申请？
Gurobi 在中国的学术许可累积申请数量已经超过5万人次，应该是商业优化器中提供学术许可最宽容、手续最便捷的优化器。获得学术许可的途径有二个，一个是自助式的。直接到 www.gurobi.com 英文网站注册，就可以自助式的获得学术激活码。但这个激活码需要进行IP地址的验证。如果学校的网关没有将本校的 IP 地址标注为学术机构，那么 IP 验证不会成功，学术许可不会激活。是否识别为学术机构与 Gurobi 原厂无关，是学校网络的设置问题。如果无法激活，那么可以选择第二种方式，去 www.gurobi.cn 中文网站，按照步骤和要求，提交申请资料，申请免 IP 验证激活码。一般情况下当天就可以获得，最长不超过二天。
无论哪种方式，都可以得到一年的免费学术许可，使用时不必联网，到期后可以按照同样方法延续。
（5）Gurobi 的许可设置如何适应不同的商业应用场合，例如个人开发，企业应用，集群计算，或者私有云环境等？
Gurobi 对于学术许可，提供了单用户许可形式，仅供老师和学生个人科研和教学使用。如果在院系局域网范围内很多学生同时使用，还可以申请院系许可，每个学生就不必单独申请。
但对于商业许可，则提供了多种许可形式，满足个人开发、企业应用、集群计算和私有云管理的需要。一般选择许可类型时，需要区分以下几种场景
（1）个人开发和个人计算：使用范围一般局限在明确的个体和机器上。
（2）企业应用：一般需要支持B/S, C/S 系统架构，需要部署在一台中央服务器上，终端用户不需要了解优化器的细节，只需要在客户端上点击按钮。
（3）集群和私有云管理：支持企业内部各种平台、各种语言、各种属性（开发、测试、备份、部署）的客户端机器的集中优化资源管理。客户端本身需要安装Gurobi 软件，但计算任务则汇总到中央优化资源上。
（4）分布式计算：需要将一个复杂的模型，从一台机器上发布到多台机器上（往往是几十台），一起帮助计算。
我们会根据客户实际应用场景，提供合适的许可类型。
（6）Gurobi 如何降低学习门槛，提供了哪些手段帮助新手尽快入门，帮助高手持续提升？
Gurobi 希望任何感兴趣的人员可以在最短的时间内，在多种资料的帮助下，可以快速上手，迅速提高。以下是我们的建议：
第一个渠道就是软件自带的手册和示范案例。Gurobi 提供了详细的使用手册、参考手册、案例示范，涵盖了入门级别和进阶级别的使用技巧。不管采用什么语言，把这些资料和案例通读一遍，是我们建议学习 Gurobi 的第一步。
第二个渠道是 www.gurobi.com 英文官网。Gurobi 原厂提供了丰富的在线和离线培训视频，用户可以免费下载和学习。特别是有些专题讲座，对于提高软件操作能力和应用能力十分有益。如果使用的是学术许可，可以在技术社区中提问和检索别人的答案。
第三个渠道是 www.gurobi.cn 中文网站。上面有丰富的中文培训视频和资料，任何人无需注册和登录，就可以免费下载，包括了PPT，案例，程序和数据。
如果是商业许可，除了以上渠道之外，还可以向中国技术支持团队和原厂技术支持团队发送技术支持申请。
（7）Gurobi 在中国地区的销售策略是什么？
优化求解器软件仍然属于高度专业化的小众市场。购买了优化器之后的实施过程仍然充满了挑战和不确定性。企业引入优化器软件作为后台引擎的最主要动力是这些智慧产品可以给企业创造巨大价值。我们有很多项目，客户自己评估出来创造的价值已经超过千万级别，远超软件费用和实施费用。
我们建议客户在选择优化器时，既要看到软件的采购费用，也要看到软件可以创造的价值。虽然有些老生常谈，但这的确是说服管理层或者董事会投资的必要条件。即便如此，我们认为Gurobi的价格是合理的，否则不会受到中国众多企业的支持。
正因为我们看重软件落地之后的成功，而实施费用往往是软件费用的三到四倍，因此另外一个重要的销售渠道是和有技术、有能力、踏踏实实的实施团队合作。这个实施团队不限行业，可以是商业公司，也可以是学校团队。
（8）有些声音认为包括Gurobi 在内的商业优化器一般是黑盒子，不透明，不容易个性化配置，这是否是这些优化器的应用短板？
这更多是营销的说辞，并非技术判断。我不赞成这种说法。透明可配置既不是性能的充分条件，也不是性能的必要条件。市面上有很多优秀的开源优化器软件，他们都是透明的，谁都可以修改和配置。但除了极少数情况，很少听到配置这些开源优化器可以达到商业优化器的性能。正如无论怎么配置自行车，都很难达到高铁的速度一样，他们存在着“质”的区别。在国际公认的优化器评比指标中，并没有是不是容易配置，是不是透明这样的指标。评价这些优化器的最重要的指标，也就是客户花钱买这个优化器，不买另外一个优化器的最重要的判断依据，其实挺单纯、挺简单，就是求解速度快不快。
商业优化器的出现也体现了分工的思想。把优化器做成傻瓜式、谁都可以使用、谁都可以产生高质量结果的形式，是社会分工的要求。况且Gurobi 提供了上百个参数和属性，足够满足客户个性化算法的需要，我们客户大量成功案例就说明了这一点。
（9） Gurobi 往往面对的是运筹学专业人员，如何让不懂运筹学的企业管理人员也了解和认可？
术业有专攻，让企业的管理人员深入学习运筹学技术是不现实的，也不必要。但运筹学项目的成功和企业管理人员的理解又密不可分，因此我们认为企业管理人员需要了解优化算法创造经济效益的因果链条，知道算法魔力是如何发力的，明确分工和角色，明确落地的环节。同时让企业管理人员可以从算法的特性角度来采集数据和提出需求，建立算法人员和操作人员的互信，提升算法项目实施的成功率。这也是我们在推广Gurobi 时和客户沟通的一部分。
（10）中美贸易战对Gurobi 在中国使用是否有影响？
Gurobi 在中国被越来越多著名企业和研究机构认可和导入，在各种行业中应用，获得了广泛的赞誉。随着国际形势的变化，很多关心 Gurobi 的用户也在询问导入 Gurobi 是否面临着风险。为此我们在此做一些解释。
  • Gurobi 属于美国产品。在美国的出口管制编码是 EAR99，属于不需要出口许可执照、不受管控的产品。
  • 在中国销售的 Gurobi 许可，默认为永久许可。即便维保中断，软件也可以一直使用下去。
  • 如果企业和机构有特殊风险要求，我们可以协助企业进行风险评估，并采取合适的管控方式。
总而言之，导入 Gurobi 的风险可预测、可确认，可以进行有效管理，用户无需担心。
（11）现在新版本发布了，现有用户如何升级到新版本？
升级Gurobi 到新版本是很简单的事情。用户可以去 www.gurobi.com 网站下载和安装最新的版本。对于学术许可，如果原来旧版本的许可还在有效期内，找到当初产生许可文件的激活码（或者从官网获得，或者通过邮件 [email protected] 获得），在保持激活的机器和用户名不变的情况下，重新联网运行一次，产生新的许可文件，替换掉之前的许可文件，就可以正常使用。如果原来许可已经失效，或者更换了机器和用户名，那么需要按照 www.gurobi.cn 步骤重新申请。对于商业用户，我们会逐个联系，安排合适的升级时间。如果使用中遇到任何问题，可以发邮件到 [email protected]。谢谢大家对 Gurobi 的支持。
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—— 完 ——
文章申明
Dec. 2019
文章作者：运筹OR帷幄
责任编辑：sy
审核编辑：阿春
微信编辑：葡萄
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