Il miglior software Linux per ingegneri e scienziati va ben oltre i semplici compilatori ed editor di testo. La nostra guida elenca 100 strumenti professionali in 16 ambiti, dai risolutori agli elementi finiti e suite per la progettazione di chip ai codici di dinamica molecolare e agli scheduler per cluster. Ogni strumento funziona su Linux e specifica se è gratuito, a pagamento o entrambi. Il prezzo non è stato un criterio di selezione. Lo sono state invece le capacità in un ambito tecnico specifico e la compatibilità con una versione di Linux.
Che tu stia cercando software scientifico per Linux o software di simulazione per Linux, usa i capitoli come una mappa. Ogni voce spiega cosa fa lo strumento, chi lo usa, per cosa è noto, da dove proviene e cosa controllare su Linux. Laddove un fornitore pubblica un elenco di distribuzioni supportate, la voce elenca le distribuzioni.
Come abbiamo selezionato il miglior software Linux per ingegneri
Cinque regole che abbiamo utilizzato per stilare la nostra lista:
- Solo ambito tecnico. Strumenti per ingegneria, scienza, elettronica, informatica e ricerca. Nessun software di contabilità, risorse umane o suite per ufficio.
- Funziona su Linux. Si tratta di una build nativa, di un elenco di supporto documentato del fornitore per Linux o di un servizio basato su browser che non richiede installazione locale.
- Uso professionale. Software utilizzato nell'industria, nei laboratori nazionali, nelle università e nei gruppi di ricerca, non come utility per hobbisti.
- Il prezzo non è un filtro. Gli strumenti gratuiti e a pagamento competono in base al merito. Ogni voce indica il proprio modello di licenza nel testo.
- Copertura rispetto alla duplicazione. Ogni dominio riceve un set bilanciato, in modo che l'elenco non si trasformi in dieci risolutori dello stesso tipo.
Per vostra informazione, su 100 voci, 71 sono gratuite, 26 a pagamento e 3 offrono sia edizioni gratuite che a pagamento o piani di abbonamento. Le licenze di NAMD e ORCA consentono l'uso gratuito solo per scopi accademici o non commerciali. La tabella mostra la suddivisione per capitolo.
La lettura di questo più generale Linux per l'ingegneria Si consiglia di leggere prima di iniziare a utilizzare le applicazioni:
1. Calcolo numerico e matematica
Prima ancora di realizzare la mesh di un componente o di instradare un circuito stampato, qualcuno scrive qualche riga di codice per testare un'idea. Gli ambienti di calcolo numerico servono proprio a questo scopo. Integrano un linguaggio di programmazione, un sistema di rappresentazione grafica e una libreria di algoritmi, consentendo di gestire in modo interattivo matrici, equazioni e misurazioni, che possono poi essere trasformate in script.
Due famiglie si contendono il mercato: i pacchetti commerciali offrono toolbox preconfigurati e supporto, mentre quelli open-source puntano sulla trasparenza e sull'assenza di costi di licenza. Su Linux la situazione è favorevole, poiché la shell, gli scheduler e le code del cluster trasformano uno script in un processo non presidiato.
Il problema più comune è la discrepanza di versione tra una workstation e un nodo del cluster.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le alternative Linux sono generalmente equivalenti alle altre soluzioni su Windows.
|
MATLAB MATLAB è un ambiente di calcolo numerico basato su matrici e su un proprio linguaggio di alto livello. Le sue funzioni principali comprendono algebra lineare, ottimizzazione, elaborazione di segnali e immagini, statistica e creazione di grafici e, tramite Simulink, modellazione a blocchi e generazione di codice per sistemi di controllo. Gli utenti tipici sono ingegneri del controllo, specialisti nell'elaborazione dei segnali, laboratori di strumentazione e ricercatori che prototipano algoritmi prima di implementarli in codice di produzione. MATLAB è famoso per i suoi toolbox, che aggiungono funzioni specifiche per diversi settori, dall'apprendimento automatico all'aerospaziale. Cleve Moler scrisse la prima versione alla fine degli anni '70 presso l'Università del New Mexico per fornire agli studenti un facile accesso alle librerie LINPACK ed EISPACK, e Jack Little, Moler e Steve Bangert fondarono MathWorks nel 1984. Si tratta di un software commerciale a pagamento. La versione R2025b è stata validata su Ubuntu 20.04, 22.04 e 24.04, Debian 12 e 13 e RHEL 9 dalla versione 9.2. Data Acquisition Toolbox e Spreadsheet Link non sono disponibili su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Testato su Ubuntu 20.04, 22.04 e 24.04, Debian 12 e 13 e RHEL 9 dalla versione 9.2. Altre distribuzioni con kernel 4.18 o successivo e glibc 2.28 o successivo probabilmente lo eseguiranno, con supporto limitato. Richiede un minimo di 8 GB di RAM, 16 GB consigliati, e un'unità SSD è fortemente raccomandata. Una versione futura richiederà un processore con AVX2. Alternativa Linux a Mathcad, OriginPro o persino Microsoft Excel per la modellazione numerica. |
Wolfram Mathematica Wolfram Mathematica è un sistema di calcolo tecnico basato sul Wolfram Language, un linguaggio simbolico in cui algebra, calcolo, grafica, importazione dati e funzioni di apprendimento automatico condividono un'unica sintassi. Gli utenti lavorano in notebook che combinano codice, formule, grafici e testo. Fisici, matematici, ingegneri e analisti quantitativi lo utilizzano per ricavare risultati precisi, testare modelli e pubblicare documenti interattivi. È noto per il suo motore simbolico e per l'ampiezza delle sue conoscenze integrate, inclusi dati curati su chimica, geografia e fisica. Stephen Wolfram ha rilasciato la prima versione nel giugno del 1988 e da allora Wolfram Research lo ha sviluppato. Mathematica è un software commerciale a pagamento, con licenze accademiche e per singoli istituti disponibili. Esiste un'edizione nativa per Linux, quindi i notebook possono essere utilizzati sia su Linux che su altri sistemi senza bisogno di conversione. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Wolfram 15.0 è stato completamente testato su Ubuntu 22.04, 24.04 e 26.04, RHEL da 8 a 10, AlmaLinux da 8 a 10, Debian da 11 a 13, Fedora 43 e 44, openSUSE Leap 16 e SUSE Linux Enterprise Server 15 e 16 (x86-64). Altre distribuzioni con kernel 4.18 o successivo e glibc 2.28 o successivo probabilmente funzioneranno, mentre le distribuzioni più recenti potrebbero richiedere librerie di compatibilità aggiuntive. Si consigliano circa 23 GB di spazio su disco con la documentazione locale (10 GB senza) e 4 GB di RAM o più. Alternativa Linux a Mathcad, o a Maple su Windows. |
|
Acero Maple è un sistema di algebra computazionale e un ambiente numerico per la matematica simbolica, l'aritmetica esatta, le equazioni differenziali, l'ottimizzazione e la documentazione tecnica. La sua interfaccia a foglio di lavoro combina testo, equazioni, codice e grafici, e un componente aggiuntivo chiamato MapleSim permette di costruire modelli fisici. È ampiamente utilizzato da studenti e docenti di ingegneria, e gli ingegneri si affidano ad esso per derivare formule, come leggi di controllo o catene cinematiche, prima di trasformarle in codice. Maple è noto per i suoi potenti risolutori simbolici e i suoi strumenti didattici. La ricerca su Maple è iniziata nel 1980 presso l'Università di Waterloo in Canada, e ora è sviluppato e commercializzato da Maplesoft. Si tratta di un software commerciale a pagamento, ed è disponibile un'edizione per Linux per workstation e server. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Maple 2026 per Linux x64 elenca Red Hat Enterprise Linux 8 e 9 e SUSE Linux Enterprise Desktop 15, con 8 GB di RAM e 10 GB di spazio su disco consigliati. Il gestore licenze Maplesoft richiede la compatibilità LSB su Linux, quindi installa il pacchetto lsb se l'attivazione segnala un errore di ID host. Alternativa Linux a Mathcad o SMath Studio. |
GNU Octave GNU Octave è un linguaggio e un ambiente di calcolo numerico libero e open-source, rilasciato sotto la licenza GNU General Public License. La sua sintassi è molto simile a quella di MATLAB, quindi molti script funzionano con piccole modifiche. Copre algebra lineare, equazioni differenziali, ottimizzazione, elaborazione del segnale e creazione di grafici, ed è in grado di richiamare codice C, C++ e Fortran. Studenti, ricercatori e ingegneri lo utilizzano laddove non dispongono di una licenza MATLAB, ad esempio su nodi di cluster condivisi o nei laboratori didattici. Octave è noto per essere l'opzione gratuita più compatibile con MATLAB. John W. Eaton iniziò a svilupparlo intorno al 1988 come software di supporto per un corso di progettazione di reattori chimici, e la prima versione pubblica fu rilasciata nel 1993. È un progetto GNU e Linux è una delle sue piattaforme principali. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Octave è incluso nelle principali distribuzioni. Alternativa Linux a MATLAB su Windows o a Mathcad. |
|
Scilab Scilab è una piattaforma gratuita e open-source per il calcolo numerico, dotata di un proprio linguaggio di scripting, funzionalità per operazioni matriciali, ottimizzazione, elaborazione del segnale e grafica 2D e 3D. Il suo editor Xcos permette di creare diagrammi a blocchi di sistemi dinamici, svolgendo un ruolo simile a quello di Simulink nella famiglia MATLAB. Ingegneri del controllo, docenti e utenti industriali lo scelgono quando il costo della licenza è un fattore determinante o quando è necessario un codice sorgente aperto. Scilab è noto per Xcos e per le sue origini francesi: è stato creato negli anni '90 da ricercatori dell'INRIA, l'Istituto nazionale francese di informatica. È compatibile con Linux, Windows e macOS. Prima di convertire un progetto MATLAB di grandi dimensioni, è consigliabile verificare la presenza dei toolbox necessari, poiché il catalogo delle librerie è limitato. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito particolare. Sono disponibili pacchetti per le principali distribuzioni. Alternativa Linux a MATLAB e Simulink su Windows, o a Mathcad. |
SageMath SageMath è un sistema matematico gratuito e open-source che integra numerose librerie esistenti, come quelle per l'algebra, la teoria dei numeri, la teoria dei grafi e l'analisi numerica, in un'unica interfaccia basata su Python. Gli utenti possono scrivere comandi in notebook o script e richiamare motori specializzati senza doverli imparare uno per uno. Viene utilizzato da matematici, ricercatori nel campo della crittografia, insegnanti e ingegneri quando necessitano di eseguire calcoli simbolici in parallelo con Python. È noto per il suo obiettivo dichiarato di essere una valida alternativa open-source a Magma, Maple, Mathematica e MATLAB. Il progetto è stato avviato da William Stein nel 2005. SageMath funziona nativamente su Linux e l'installazione è semplificata grazie ai pacchetti di distribuzione o ai container. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Non sono richiesti particolari requisiti di distribuzione. L'installazione avviene solitamente tramite pacchetti di distribuzione, conda o un container, e l'insieme delle dipendenze è ampio. Alternativa Linux a Maple e Mathematica su Windows. |
|
Giulia Julia è un linguaggio di programmazione libero e open-source per il calcolo numerico e scientifico. Viene compilato just-in-time tramite LLVM, quindi cicli e codice con array raggiungono velocità simili a quelle del C, mentre la sintassi rimane vicina a quella di MATLAB e Python. Le sue funzioni principali includono il dispatch multiplo, un gestore di pacchetti, il parallelismo integrato e le chiamate alle librerie C, Fortran e Python. I ricercatori lo utilizzano per equazioni differenziali, ottimizzazione, modelli climatici e quantitativi, mentre gli ingegneri lo usano per prototipi veloci che non necessitano di riscrittura. Julia è noto per aver risolto il problema dei due linguaggi. Jeff Bezanson, Stefan Karpinski, Viral Shah e Alan Edelman lo hanno iniziato al MIT e annunciato nel 2012, e la versione 1.0 è stata rilasciata nell'agosto 2018. Sono disponibili binari ufficiali per Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. I binari ufficiali per Linux sono disponibili per il download. Alternativa Linux a MATLAB su Windows o a Mathcad. |
R R è un linguaggio e un ambiente open-source gratuito per il calcolo statistico e la grafica. Offre data frame, modellazione lineare e non lineare, serie temporali, test di ipotesi, clustering e un sistema grafico, e migliaia di pacchetti contribuiti su CRAN ne estendono le funzionalità a quasi tutti i campi. Statistici, biologi, sociologi e ingegneri lo utilizzano per progettare esperimenti, analizzare misurazioni e scrivere report riproducibili. R è noto per il suo archivio di pacchetti e per il pacchetto grafico ggplot2. Ross Ihaka e Robert Gentleman lo crearono all'Università di Auckland all'inizio degli anni '90, ispirandosi al linguaggio S, e divenne un progetto GNU con la versione 1.0 nel 2000. Su Linux si installa dai pacchetti della distribuzione e Rscript esegue le analisi in modalità automatica, il che lo rende adatto ai carichi di lavoro su cluster. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito per il sistema di base. I pacchetti che vengono compilati dal codice sorgente necessitano di un compilatore C, C++ o Fortran e delle relative librerie di sviluppo. Alternativa Linux a Minitab (parzialmente), JMP o IBM SPSS Statistics. |
2. Progettazione CAD e CAM meccanica
Il CAD trasforma un'idea in geometria utilizzabile da un'officina o da un software di calcolo, mentre il CAM trasforma tale geometria in percorsi utensile. La modellazione parametrica, in cui le dimensioni determinano la forma, e i formati di scambio come STEP sono i concetti centrali. Il CAD interattivo commerciale è stato un punto debole su Linux: SolidWorks non ha una versione per Linux e Siemens ha ritirato NX interattivo da questo sistema operativo. La piattaforma risponde a questa esigenza in tre modi. I modellatori open source coprono la progettazione tradizionale, gli strumenti basati su codice trattano un componente come un programma e un servizio basato su browser non richiede installazione locale. Il controllo delle macchine è l'area in cui Linux eccelle, perché i kernel in tempo reale possono gestire direttamente una fresatrice.
Il nostro punto di vista: Sebbene promettente (OnShape) in questo ambito, le alternative Linux non sono ancora al livello delle soluzioni Windows.
|
FreeCAD FreeCAD è un modellatore 3D parametrico gratuito e open-source. I suoi ambienti di lavoro coprono la progettazione di parti, la creazione di schizzi, gli assiemi, il disegno 2D, l'architettura, l'analisi agli elementi finiti, i percorsi CAM e altro ancora, e quasi ogni funzione è accessibile tramite scripting Python. Progettisti meccanici, maker, architetti e ricercatori lo utilizzano per creare modelli modificabili e per scambiare file STEP o STL. È noto per la sua architettura modulare e per essere il modellatore parametrico gratuito più completo. Jürgen Riegel, Werner Mayer e Yorik van Havre lo hanno avviato intorno al 2002 e la versione 1.0 è stata rilasciata nel novembre 2024. La versione 1.1 è seguita il 25 marzo 2026, poi la 1.1.1. FreeCAD funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. È necessario un driver grafico con OpenGL funzionante. Installazione da pacchetti di distribuzione o Flatpak. Alternativa Linux a SolidWorks, Autodesk Inventor o Autodesk Fusion. |
 |
|
OpenSCAD OpenSCAD è un modellatore solido gratuito e open-source in cui si scrive codice per descrivere un componente, anziché disegnarlo. Primitive, operazioni booleane, cicli e variabili generano la geometria e il programma esporta in formato STL e altri formati. Viene utilizzato da progettisti di attrezzature, contenitori, kit meccanici e famiglie di componenti parametrici, in particolare quando le dimensioni devono essere modificate tramite la modifica di un valore numerico e il progetto deve essere gestito tramite un sistema di controllo versione. È noto per il suo approccio "text-first" e per l'ampia comunità di progetti condivisi. Clifford Wolf lo ha avviato intorno al 2009 e Marius Kintel lo ha mantenuto per molti anni. Non dispone di funzionalità di modellazione di superfici a forma libera, quindi per le forme organiche è preferibile utilizzare altri software. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Disponibile nelle principali distribuzioni. Alternativa Linux a SolidWorks, Autodesk Fusion per la progettazione di parti parametriche semplici. |
CadQuery CadQuery è una libreria Python gratuita e open-source per il CAD parametrico, basata sul kernel di geometria OpenCascade. Un modello è uno script che concatena schizzi, estrusioni, raccordi e operazioni booleane, e il risultato viene esportato in STEP, STL e altri formati. Gli ingegneri che desiderano integrare il CAD in un flusso di lavoro automatizzato lo utilizzano, ad esempio, per generare famiglie di parti, eseguire cicli di ottimizzazione o testare i progetti nell'integrazione continua. È nota per la sua interfaccia fluida e leggibile e per il modo in cui tratta un progetto come codice. Il progetto è iniziato negli anni 2010 ed è mantenuto da una comunità attiva. Per un'installazione su Linux sono necessari solo Python e il relativo pacchetto. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Non è richiesto altro che un'installazione di Python supportata. Alternativa Linux a SolidWorks e Autodesk Inventor, con le loro interfacce basate su macro o regole. |
|
SolveSpace SolveSpace è un programma CAD parametrico gratuito e open-source con un risolutore di vincoli per schizzi 2D e assiemi 3D. Supporta estrusioni, rotazioni, operazioni booleane, parti collegate ed esportazione di disegni 2D e formati 3D. Progettisti di meccanismi, costruttori e ingegneri lo utilizzano per layout cinematici e piccole parti, dove uno strumento rapido e leggero è preferibile a una suite più complessa. È noto per le sue dimensioni ridotte, l'avvio rapido e l'affidabilità nella risoluzione dei vincoli. È stato creato e rilasciato da Jonathan Westhues intorno al 2008 e da allora è mantenuto da una comunità. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Sono disponibili pacchetti per le principali distribuzioni. Alternativa Linux a: Autodesk Fusion, SolidWorks per piccoli meccanismi. |
BRL-CAD BRL-CAD è un sistema di modellazione solida gratuito e open-source basato sulla geometria solida costruttiva, con un'interfaccia orientata ai comandi, convertitori di geometria, un ray tracer e strumenti di analisi. Modella i solidi combinando primitive con operazioni booleane ed è in grado di calcolare il percorso di raggi o proiettili attraverso un modello. Viene utilizzato da ricercatori nel campo della difesa, analisti di vulnerabilità e ingegneri che necessitano di una geometria solida precisa. È noto per la sua longevità e per il suo motore di ray tracing. Lo sviluppo è iniziato nel 1979 presso il Laboratorio di Ricerca Balistica dell'Esercito degli Stati Uniti, sotto la guida di Mike Muuss, e il codice è stato rilasciato come open source nel 2004. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Compila dai sorgenti e sono disponibili pacchetti per diverse distribuzioni. Alternativa Linux a: Rhinoceros e SolidWorks sono utilizzati per le attività di modellazione solida. |
|
Onshape Onshape è un sistema CAD parametrico professionale e di gestione dati che funziona interamente tramite browser web, quindi non è necessario installare nulla su una macchina Linux oltre al browser stesso. Copre parti, assiemi, disegni, lamiera, superfici e configurazioni, con controllo delle versioni e modifica multiutente in tempo reale integrati. Viene utilizzato da team di progettazione, startup, scuole e gruppi di ingegneri distribuiti. È noto per essere il primo sistema CAD 3D completamente basato sul cloud. Ex dirigenti di SolidWorks, tra cui Jon Hirschtick, hanno fondato l'azienda nel 2012, lanciato il prodotto nel 2015 e acquisito da PTC nel 2019. Onshape è venduto in abbonamento, con un piano gratuito per uso non commerciale in cui tutti i documenti sono pubblici. È necessaria una connessione a Internet. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: È sufficiente un browser web funzionante e una connessione a Internet. Non è necessario installare nulla in locale. Alternativa Linux a SolidWorks, Autodesk Inventor o PTC Creo. |
LinuxCNC LinuxCNC è un controllore di macchine utensili gratuito e open-source che permette di controllare fresatrici, torni, router, macchine per il taglio al plasma, robot e altri sistemi di movimentazione da un PC. Interpreta il codice G, pianifica il movimento coordinato, esegue un livello in tempo reale per una temporizzazione precisa e offre interfacce operatore configurabili e un livello di astrazione hardware. Officine, università e costruttori di macchine personalizzate lo utilizzano per evitare l'impiego di un controllore proprietario. È noto per funzionare su hardware PC standard con un kernel in tempo reale. Il progetto deriva dall'Enhanced Machine Controller sviluppato presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti negli anni '90 e ha assunto il nome di LinuxCNC nel 2011. Come suggerisce il nome, funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Per eseguire le macchine è necessario un kernel in tempo reale: PREEMPT-RT, RTAI o Xenomai. Il progetto fornisce immagini ISO installabili basate su Debian 13 Trixie e Debian 12 Bookworm con un kernel PREEMPT-RT, e LinuxCNC 2.9 non è supportato su Debian 9 o versioni precedenti. Su un kernel standard, funziona solo in modalità simulazione. Alternativa Linux a Mach3 e Mach4. |
3. Elementi finiti e multifisica: software di simulazione Linux per strutture
L'analisi agli elementi finiti suddivide una struttura in piccoli elementi e risolve le equazioni di equilibrio sulla mesh risultante, prevedendo stress, deformazioni, vibrazioni, flusso di calore e cedimenti prima ancora che venga costruito qualcosa. I solutori si differenziano per le loro caratteristiche principali: codici impliciti per carichi lenti e uniformi, codici espliciti per urti e impatti, e strumenti multifisici per effetti accoppiati.
Il software di simulazione Linux domina il settore delle simulazioni più complesse, poiché i modelli di grandi dimensioni richiedono molti core, uno scheduler e un flusso di lavoro batch. I fornitori commerciali certificano distribuzioni specifiche e versioni minori, mentre i solutori open source possono essere compilati praticamente ovunque. Una configurazione comune prevede una workstation Windows per la preparazione e nodi Linux per la risoluzione.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le alternative Linux eguagliano o addirittura superano le altre soluzioni su Windows!
|
Ansys Mechanical Ansys Mechanical è la famiglia di software per l'analisi strutturale della suite di simulazione Ansys, offerta tramite il solutore a riga di comando Mechanical APDL e l'interfaccia grafica Workbench. Copre analisi statiche, modali, armoniche, transitorie, termiche, di contatto e non lineari, con collegamenti all'ottimizzazione e ad altri aspetti della fisica. È utilizzato da ingegneri e analisti nei settori aerospaziale, automobilistico, energetico ed elettronico, e i modelli di grandi dimensioni vengono eseguiti su cluster. È noto per la sua lunga storia e per l'ampiezza della sua libreria di elementi. John Swanson fondò Swanson Analysis Systems nel 1970, e l'azienda divenne in seguito Ansys. Si tratta di un software commerciale a pagamento. La versione 2026 R1 è supportata su RHEL 8.8, 8.10, 9.4 e 9.6, SLES 15 SP5-SP7, Ubuntu 22.04 e 24.04 e Rocky Linux 8.10, 9.4 e 9.6. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La release 2026 R1 elenca RHEL 8.8, 8.10, 9.4 e 9.6, SLES 15 SP5-SP7, Ubuntu 22.04 e 24.04 e Rocky Linux 8.10, 9.4 e 9.6. Non tutti i prodotti sono disponibili su tutte le piattaforme Linux. Alternativa Linux a SolidWorks Simulation o Autodesk Inventor Nastran. |
Abaqus Abaqus è una suite di elementi finiti di Dassault Systèmes SIMULIA, con Abaqus/Standard per l'analisi implicita e Abaqus/Explicit per eventi rapidi e altamente non lineari. Gestisce contatto, grandi deformazioni, plasticità, gomma e materiali compositi, e accoppia effetti strutturali, termici e di altro tipo. Viene utilizzato da ingegneri del settore automobilistico, aerospaziale, biomedico e dei materiali per problemi di collisione, formatura, tenuta e frattura. È noto per la sua affidabile convergenza non lineare e per le subroutine utente che estendono il comportamento dei materiali. David Hibbitt, Bengt Karlsson e Paul Sorensen fondarono l'azienda nel 1978 e Dassault Systèmes la acquisì nel 2005. Abaqus è un software commerciale a pagamento. Il Centro di Supercalcolo Leibniz utilizza Abaqus 2026 sui suoi cluster Linux con Slurm. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Il fornitore pubblica una matrice di compatibilità per ogni versione. Presso il Centro di supercalcolo Leibniz, la versione 2026 funziona su SLES 15 SP4 o versioni successive. Alternativa Linux a SolidWorks Simulation o Autodesk Inventor Nastran. |
|
COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics è un ambiente agli elementi finiti progettato per accoppiare effetti fisici all'interno di un unico modello, ad esempio calore, strutture, fluidi, elettromagnetismo, acustica e trasporto chimico. Un generatore di modelli, un generatore di applicazioni e moduli aggiuntivi per campi specifici guidano il lavoro, e i modelli possono essere trasformati in applicazioni. Ricercatori, sviluppatori di prodotti e docenti lo utilizzano, soprattutto quando interagiscono diverse discipline fisiche. È noto per la sua flessibilità basata su equazioni e per la facilità di accoppiamento. COMSOL è stato fondato a Stoccolma nel 1986, inizialmente con il nome di Femlab, e ha assunto la denominazione attuale nel 2005. È un software commerciale a pagamento. COMSOL supporta le versioni LTS (Long Term Support) di Ubuntu, Debian e RHEL e non estende il supporto alle distribuzioni oltre il loro periodo LTS iniziale. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Vengono mantenute le versioni LTS (Long Term Support) di Ubuntu, Debian e RHEL. Non viene esteso il supporto alle distribuzioni oltre il periodo LTS iniziale. Alternativa Linux a SolidWorks Simulation e Autodesk CFD. |
Simcenter Nastran Simcenter Nastran è il solutore Siemens della famiglia Nastran. Gestisce analisi statiche lineari e non lineari, dinamica, acustica, rotodinamica, aeroelasticità, analisi termica e ottimizzazione, e può essere eseguito in modalità standalone o integrato in Simcenter 3D. Viene utilizzato da ingegneri aerospaziali, automobilistici, elettronici e di macchinari pesanti per la realizzazione di modelli strutturali di grandi dimensioni. Nastran è noto per le sue origini in un progetto finanziato dalla NASA negli anni '60 sull'analisi strutturale di veicoli aerospaziali, a seguito del quale diverse aziende hanno sviluppato versioni commerciali. La versione Siemens deriva da NX Nastran. Si tratta di un software commerciale a pagamento. La famiglia Nastran è compatibile con Windows e Linux, il che lo rende ideale per l'esecuzione di elaborazioni batch su server di calcolo, mentre i modelli vengono preparati su workstation. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Non è stato possibile trovare un elenco pubblico delle piattaforme Siemens per il solutore standalone. La famiglia Nastran funziona su Windows e Linux e Siemens fornisce ai clienti l'elenco preciso delle distribuzioni per ogni versione, quindi si consiglia di richiedere la matrice per la propria versione prima dell'installazione. Alternativa Linux ad Autodesk Inventor Nastran e SolidWorks Simulation. |
|
LS-DYNA LS-DYNA è un codice agli elementi finiti transitorio di uso generale con un potente solutore esplicito e uno implicito. Simula test di resistenza agli urti, formatura dei metalli, impatto, esplosione, caduta e risposta ai terremoti, con numerosi modelli di materiale e di contatto. Viene utilizzato da team di crash test automobilistici, ingegneri aerospaziali, analisti della difesa e ricercatori, ed è scalabile su nodi cluster. È noto per la simulazione di crash di veicoli completi. John Hallquist iniziò a lavorare al Lawrence Livermore National Laboratory nel 1976 con DYNA3D, fondò la Livermore Software Technology Corporation nel 1987 e Ansys acquisì l'azienda nel 2019. LS-DYNA è un software commerciale a pagamento. Su Linux il solutore viene eseguito in modalità condivisa e distribuita. Il personale di Ansys ha affermato che l'interfaccia Workbench su Linux non era completamente supportata nella versione 2022 R2, quindi i team spesso eseguono i file di input dalla riga di comando. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Ansys dichiara che i suoi solutori sono supportati su RHEL 9.4. Un dipendente Ansys ha affermato nel 2023 che Rocky Linux non era supportato. Consultare la matrice delle piattaforme Ansys aggiornata. Alternativa per Linux ad Abaqus Explicit e Altair Radioss su Windows. |
Code_Aster Code_Aster è un solutore agli elementi finiti gratuito e open-source per l'analisi strutturale e termomeccanica, pubblicato dalla società francese EDF sotto licenza GPL. Copre meccanica non lineare, fatica, frattura, contatto, dinamica e problemi termomeccanici accoppiati, con un linguaggio di comando che permette di automatizzare ogni studio. È utilizzato da ingegneri nucleari, civili e meccanici, spesso tramite la piattaforma Salome-Meca. È noto per la sua ampia copertura di fenomeni fisici e per la sua lunga esperienza negli studi sugli impianti nucleari. EDF ha iniziato lo sviluppo nel 1989 e lo ha rilasciato come open source nel 2001. La curva di apprendimento è ripida e parte della documentazione è in francese. Funziona su Linux, dove le distribuzioni e i container sono la via più comune per l'installazione. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito particolare. Di solito si utilizzano i servizi di distribuzione e i container di Salome-Meca. Alternativa Linux ad Abaqus o ad Ansys Mechanical su Windows. |
|
CalculiX CalculiX è un programma gratuito e open-source per l'analisi agli elementi finiti, dotato di un solutore, chiamato CCX, e di un pre- e post-processore grafico, chiamato CGX. Il solutore legge un formato di input simile a quello di Abaqus e gestisce analisi statiche lineari e non lineari, dinamiche, di trasferimento di calore, di contatto e alcune analisi accoppiate. Studenti, piccole aziende di ingegneria e ricercatori lo utilizzano per modelli di piccole e medie dimensioni senza costi di licenza. È noto per la sua sintassi simile a quella di Abaqus, che ne facilita l'utilizzo per gli utenti di quest'ultimo software. Guido Dhondt ha scritto il solutore e Klaus Wittig il pre-processore, a partire dalla fine degli anni '90. Molti utenti lo utilizzano in combinazione con Gmsh o SALOME per la generazione della mesh. È disponibile per Linux tramite pacchetti di distribuzione e compilazioni da sorgente. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. I pacchetti sono già presenti nelle distribuzioni principali. Alternativa Linux a SolidWorks Simulation, Autodesk Inventor Nastran o Abaqus su Windows. |
Elmer FEM Elmer è un pacchetto software open-source gratuito per il metodo degli elementi finiti multifisici, sviluppato da CSC, il Centro finlandese per l'informatica scientifica. I suoi solutori coprono il trasferimento di calore, la fluidodinamica, la meccanica strutturale, l'elettromagnetismo, l'acustica e altro ancora, accoppiandoli in parallelo in un'unica esecuzione tramite MPI. È utilizzato da ricercatori e ingegneri che necessitano di accoppiamenti fisici complessi o che desiderano modificare un solutore tramite codice utente. Elmer è noto per la sua flessibilità nell'accoppiamento dei parametri e per il suo impiego nella ricerca sui ghiacciai e sui microsistemi. Lo sviluppo è iniziato nel 1995 in collaborazione con università, istituti di ricerca e industrie finlandesi, e CSC ha rilasciato il codice sorgente open-source nel 2005. Funziona su Linux e ElmerGUI offre un'interfaccia grafica. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. L'utilizzo in parallelo richiede una libreria MPI. Alternativa Linux a COMSOL Multiphysics e ad Ansys Workbench su Windows. |
|
FEniCSx FEniCSx è una piattaforma open-source gratuita per la risoluzione di equazioni differenziali parziali con il metodo degli elementi finiti. Gli utenti scrivono la forma variazionale di un problema in Python e il sistema genera un codice di basso livello efficiente, lo assembla e lo risolve in parallelo, utilizzando DOLFINx come libreria principale. Ricercatori in matematica applicata, meccanica e geofisica lo utilizzano per nuovi modelli e discretizzazioni. È noto per consentire di scrivere le equazioni in modo molto simile alla loro forma matematica. Il progetto FEniCS è nato nel 2003 grazie al lavoro svolto presso l'Università di Chicago e la Chalmers University of Technology, e FEniCSx ne rappresenta la generazione più recente. È sviluppato principalmente su Linux e l'installazione avviene tramite conda, Docker o pacchetti di distribuzione. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Installazione tramite conda, Docker o pacchetti di distribuzione, con MPI per esecuzioni parallele. Alternativa Linux a COMSOL Multiphysics e MATLAB PDE Toolbox. |
4. Creazione della mesh, visualizzazione e post-elaborazione
Un solutore vede solo numeri. Gli strumenti di meshing descrivono la geometria come celle su cui possono eseguire i calcoli, e gli strumenti di visualizzazione trasformano i file risultanti in immagini che un ingegnere può interpretare. Questa coppia raramente riceve l'attenzione che merita negli elenchi di strumenti, eppure mesh errate e grafici interpretati male causano più conclusioni sbagliate di quanto non facciano i solutori scadenti. La principale particolarità è il volume dei dati, poiché una singola simulazione CFD può generare terabyte di dati. Linux aggiunge il lavoro da remoto come punto di forza. I visualizzatori possono essere eseguiti in modalità client-server con rendering sui nodi del cluster e gli script batch possono produrre figure durante la notte senza bisogno di un display.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le alternative Linux sono tecnicamente pari o superiori alle altre soluzioni su Windows, a patto che ci si abitui all'interfaccia grafica (o alla sua assenza) o che si riesca a reinserire/rielaborare i risultati in altre soluzioni.
|
Gmsh Gmsh è un generatore di mesh gratuito e open-source con un motore CAD integrato, un linguaggio di geometria programmabile, un'interfaccia Python e C++ e un post-processore. Crea mesh a elementi finiti monodimensionali, bidimensionali e tridimensionali, con campi di dimensione per controllare la densità degli elementi, e scrive formati per molti solutori. Ingegneri e ricercatori lo utilizzano come solutore per software come CalculiX, Elmer e FEniCSx, e come generatore di mesh da riga di comando in pipeline automatizzate. È noto per la qualità dei suoi algoritmi di meshing, per le sue dimensioni ridotte e per la sua programmabilità. È stato sviluppato da Christophe Geuzaine e Jean-François Remacle, che ne hanno rilasciato la prima versione nel 1996. È distribuito sotto licenza GPL e funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. La modalità grafica richiede OpenGL. Alternativa Linux ad Altair HyperMesh, Ansys Meshing o Pointwise. |
 |
|
SALOMONE SALOME è una piattaforma open-source gratuita per la pre- e post-elaborazione di simulazioni numeriche. I suoi moduli coprono la creazione e la riparazione della geometria, la generazione di mesh, la visualizzazione e l'integrazione con i solutori, e un'interfaccia Python a riga di comando gestisce l'intera catena. Gli ingegneri che utilizzano Code_Aster, Code_Saturne o altri solutori open-source lavorano con SALOME, e la distribuzione Salome-Meca lo include in un pacchetto con Code_Aster. È nota per combinare il kernel geometrico di OPEN CASCADE con un flusso di lavoro di studio integrato. È stata sviluppata da CEA, EDF e OPEN CASCADE a partire dal 2000 circa. È rilasciata sotto licenza LGPL e Linux è la sua piattaforma principale. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Il progetto pubblica i binari per specifiche distribuzioni, ad esempio le versioni LTS di Debian, CentOS, Fedora e Ubuntu nei download 9.x, oltre a un binario universale per Linux con un requisito minimo di glibc. I binari potrebbero funzionare anche su altre distribuzioni come RHEL, ma non è garantito. Consultare la pagina dei download per l'elenco aggiornato. Alternativa Linux ad Ansys SpaceClaim, Altair HyperMesh e Siemens Femap. |
ParaView ParaView è un'applicazione gratuita e open-source per la visualizzazione di grandi insiemi di dati scientifici. Si basa sulla libreria VTK e offre sezioni, contorni, linee di flusso, rendering volumetrico, animazioni e un'interfaccia di scripting Python. La sua modalità client-server mantiene l'elaborazione più complessa sui nodi del cluster mentre l'utente lavora su un laptop. Ingegneri di simulazione, fisici e climatologi la utilizzano per esaminare i risultati ed è il visualizzatore standard per i casi OpenFOAM. È nota per la sua capacità di gestire insiemi di dati troppo grandi per una singola macchina. È stata sviluppata da Kitware in collaborazione con il Los Alamos National Laboratory e con il finanziamento del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti; la prima versione è stata rilasciata nel 2002. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. I server headless utilizzano build di rendering off-screen. Alternativa Linux a Tecplot 360, Ansys CFD-Post o Altair HyperView. |
|
Visita VisIt è uno strumento gratuito e open-source per la visualizzazione e l'analisi parallela. Offre grafici, sezioni, query, espressioni e scripting, ed è progettato per elaborare grandi quantità di dati basati su mesh su sistemi distribuiti. Fisici, ingegneri e informatici di laboratori nazionali e università lo utilizzano per analizzare risultati che non possono essere trasferiti su un laptop. È noto per le sue origini nel programma Advanced Simulation and Computing (ASC) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Il Lawrence Livermore National Laboratory ha avviato il progetto intorno al 2000. Linux è la piattaforma su cui viene solitamente eseguito in cluster. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Solitamente viene installato dai file binari del progetto sui cluster. Alternativa Linux a Tecplot 360 o EnSight. |
Tecplot 360 Tecplot 360 è un pacchetto software commerciale per la creazione e la visualizzazione di grafici per dati CFD e di test. Offre grafici XY, 2D e 3D, curve di livello, linee di flusso, animazioni e un linguaggio macro, mentre la sua interfaccia Python, PyTecplot, automatizza la generazione di report. Gli ingegneri aerospaziali, delle turbomacchine e automobilistici lo utilizzano per ottenere grafici di alta qualità e per confrontare simulazioni e misurazioni. È noto per il suo flusso di lavoro CFD dedicato e per il formato di file SZL. Tecplot, Inc. lo sviluppa dagli anni '80. Tecplot 360 è un software a pagamento. Il fornitore elenca RHEL 8 e 9, Rocky Linux 8 e 9, Ubuntu 22.04 e 24.04 LTS e SUSE Linux Enterprise Desktop 15 su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: RHEL 8 e 9, Rocky Linux 8 e 9, Ubuntu 22.04 e 24.04 LTS, SUSE Linux Enterprise Desktop 15. Alternativa Linux ad Ansys CFD-Post e OriginPro. |
5. Dinamica computazionale dei fluidi
La fluidodinamica computazionale (CFD) risolve le equazioni del moto dei fluidi, solitamente le equazioni di Navier-Stokes, su una griglia per prevedere flusso, pressione, trasferimento di calore e reazioni chimiche. Aerei, motori, edifici, navi e pompe ne fanno uso. La modellazione della turbolenza, la qualità della griglia e le condizioni al contorno determinano l'attendibilità dei risultati. La CFD è tra le discipline che consumano più tempo di calcolo, pertanto il settore si affida a Linux più di altri. I software commerciali pubblicano elenchi di distribuzione certificati e forniscono strumenti di avvio per i cluster, mentre i codici open source come OpenFOAM vengono sviluppati inizialmente su Linux. È quindi necessario adattare la libreria MPI e il compilatore alle specifiche del software di calcolo.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le alternative Linux spesso superano le altre soluzioni su Windows!
 |
Ansys Fluent Ansys Fluent è un software CFD commerciale di uso generale. Gestisce flussi incomprimibili e comprimibili, turbolenza, trasferimento di calore, combustione, flussi multifase e molti altri modelli, e include strumenti di meshing come Fluent Meshing. Gli ingegneri dei settori aerospaziale, automobilistico, energetico, di processo ed elettronico lo utilizzano per studi di progettazione e risoluzione di problemi. È noto per l'ampiezza dei suoi modelli fisici e per la sua vasta base di utenti. Fluent Inc. è stata fondata nel 1983 negli Stati Uniti e Ansys ha acquisito l'azienda nel 2006. Fluent è un software commerciale a pagamento. Su Linux, i lavori di grandi dimensioni vengono generalmente eseguiti su cluster e la guida di Ansys 2026 R1 per Linux elenca Fluent Meshing tra i componenti di Workbench. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Lo stesso elenco di piattaforme di Ansys 2026 R1: le versioni di RHEL, SLES 15, Ubuntu LTS e Rocky Linux indicate da Ansys. Alternativa Linux a SOLIDWORKS Flow Simulation e Autodesk CFD. |
|
Simcenter STAR-CCM+ Simcenter STAR-CCM+ è un codice CFD multifisico di Siemens che unisce geometria, generazione di mesh, risoluzione e post-elaborazione in un unico client. Copre fluidodinamica, trasferimento di calore, flusso multifase, combustione e interazione fluido-struttura e offre strumenti di esplorazione progettuale che consentono di creare numerose varianti di un modello. Viene utilizzato da ingegneri del settore automobilistico, aerospaziale, navale ed energetico. È noto per la generazione automatica di mesh poliedriche e per il flusso di lavoro in un unico ambiente. CD-adapco ha introdotto STAR-CCM+ nel 2004 e Siemens ha acquisito CD-adapco nel 2016. Si tratta di un software commerciale a pagamento. Dalla versione 2021.1, un client CAD basato su Linux lo collega a NX e Simcenter 3D, con NX in esecuzione in modalità batch su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Siemens pubblica l'elenco delle distribuzioni supportate per ogni versione. La scheda informativa della versione 2021.1 elencava RHEL, CentOS, SLES e openSUSE Leap, e l'elenco cambia a ogni nuova versione. Un utente di CFD-Online segnala che Rocky Linux è ufficialmente supportato. Il Viewer richiede glibc 2.17 o versioni successive, oltre alle librerie xkbcommon. Alternativa Linux a SOLIDWORKS Flow Simulation e Autodesk CFD. |
OpenFOAM OpenFOAM è una suite di strumenti open-source e gratuita composta da solutori e utility in C++ per la meccanica del continuo, principalmente CFD. Un caso è una cartella di file di testo, quindi gli studi vengono scriptati, versionati ed eseguiti in modalità automatica su cluster. I solutori coprono flussi incomprimibili e comprimibili, turbolenza, flussi multifase, combustione e trasferimento di calore, e gli utenti possono scriverne di nuovi in C++. Ricercatori, consulenti e ingegneri lo utilizzano laddove un server di licenze o un'interfaccia fissa rappresenterebbero un ostacolo. È noto per la sua flessibilità e per l'assenza di costi di licenza per core. È nato da un lavoro svolto all'Imperial College di Londra negli anni '90 ed è diventato open source nel 2004. Esistono due distribuzioni principali, una della OpenFOAM Foundation e una di ESI. Non ha un'interfaccia grafica integrata e viene eseguito nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Richiede un compilatore C++ per la compilazione del codice sorgente e una libreria MPI per l'esecuzione parallela. Sono disponibili repository di pacchetti per Ubuntu, Debian e sistemi basati su RPM. Alternativa Linux a SOLIDWORKS Flow Simulation, Autodesk CFD o Ansys Fluent per Windows. |
|
SU2 SU2 è una suite gratuita e open-source per la simulazione multifisica e l'ottimizzazione del design su mesh non strutturate. Risolve flussi comprimibili e incomprimibili ed è nota per l'ottimizzazione della forma basata sul metodo aggiunto, che fornisce gradienti rispetto a molte variabili di progetto da una singola risoluzione aggiuntiva. Viene utilizzata da progettisti aerodinamici, ricercatori e studenti. Il Laboratorio di Progettazione Aerospaziale dell'Università di Stanford, diretto da Juan Alonso, l'ha rilasciata nel 2012 e ora è sviluppata da una comunità di utenti. È scritta in C++ con driver Python e funziona su workstation e cluster Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Per la compilazione sono necessari un compilatore C++, Python e una libreria MPI. Alternativa Linux ad Ansys Fluent su Windows o ad Autodesk CFD. |
Codice_Saturno Code_Saturne è un solutore CFD gratuito e open-source sviluppato da EDF per flussi incomprimibili e debolmente comprimibili. Le sue funzionalità includono modelli di turbolenza, trasferimento di calore, combustione, flussi atmosferici e tracciamento di particelle, ed è scalabile a un elevato numero di core. Gli ingegneri nucleari ed energetici lo utilizzano per studi su impianti e componenti, mentre i gruppi di ricerca lo impiegano per testare la modellazione della turbolenza. È noto per essere un codice industriale di lunga data rilasciato come open source. EDF ha avviato lo sviluppo nel 1997 e ha pubblicato il codice sorgente sotto licenza GPL nel 2007. Si integra con SALOME per la geometria e la generazione della mesh e funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Richiede un compilatore e una libreria MPI per la compilazione. Alternativa Linux ad Ansys Fluent su Windows e a SOLIDWORKS Flow Simulation. |
|
CONVERGERE CONVERGE è un solutore CFD commerciale noto per la generazione automatica della mesh, che costruisce e perfeziona la griglia computazionale durante l'esecuzione, eliminando la necessità di disegnare la mesh da parte dell'utente. Il suo punto di forza è il motore a combustione interna, con chimica dettagliata e contorni mobili, ma gestisce anche flussi reattivi, turbomacchine e post-trattamento. Viene utilizzato da sviluppatori di motori, ricercatori nel settore dei carburanti e fornitori del settore automobilistico. È sviluppato da Convergent Science, con sede a Madison, Wisconsin. CONVERGE è un software commerciale a pagamento. Il fornitore documenta l'installazione su Linux con HPC-X, Intel MPI, MPICH o Open MPI ed elenca distribuzioni Linux come RHEL e Ubuntu. CONVERGE 5 richiede glibc 2.28 o versioni successive su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: CONVERGE 5 richiede glibc 2.28 o versioni successive. Le guide precedenti elencano RHEL, CentOS, SLED e Ubuntu. Le opzioni MPI sono HPC-X, Intel MPI, MPICH o Open MPI. Alternativa Linux ad Ansys Forte o GT-SUITE su Windows. |
FLOW-3D FLOW-3D è un pacchetto CFD commerciale specializzato in flussi a superficie libera, con modelli per fusione, idraulica, rivestimento e produzione additiva. Traccia la superficie del liquido in movimento con un metodo volume-of-fluid e offre modelli di solidificazione, tensione superficiale e relazione fluido-struttura. Viene utilizzato da ingegneri di fonderia, ingegneri idraulici e sviluppatori di processi. È noto per la sua precisione nei problemi di riempimento e di spruzzo. Il metodo risale al lavoro di C.W. Hirt e Flow Science di Santa Fe, nel Nuovo Messico, ha rilasciato la prima versione di FLOW-3D nel 1985. Si tratta di un software commerciale a pagamento. Il fornitore distribuisce versioni per Windows e Linux e il supporto Linux documentato copre RHEL e SUSE. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La documentazione più datata dei fornitori elenca RHEL 6 o versioni successive e SUSE Linux Enterprise 12 o versioni successive, e dichiara che altre distribuzioni non sono supportate. I renderer OpenGL basati su Mesa non sono consigliati. Consultare la pagina relativa alla piattaforma corrente. Alternativa Linux a SOLIDWORKS Flow Simulation o Autodesk CFD. |
6. Elettromagnetismo, radiofrequenza e fotonica
La simulazione elettromagnetica calcola come i campi si propagano attraverso antenne, cavi, circuiti stampati, guide d'onda e componenti ottici. I metodi si dividono in tre gruppi: elementi finiti nel dominio della frequenza, differenze finite nel dominio del tempo ed equazioni integrali. Ciascuno è adatto a un problema diverso, come strutture risonanti, impulsi a banda larga o oggetti radianti di grandi dimensioni. La fotonica aggiunge caratteristiche su scala nanometrica e lunghezze d'onda visibili. Linux svolge un duplice ruolo: workstation completa per alcuni strumenti e piattaforma di sola risoluzione per altri. Diverse suite commerciali mantengono delle eccezioni per Linux, e un'interfaccia Windows che invia i processi a server Linux è una configurazione legittima. Leggere le note di ciascun fornitore prima di pianificare.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le alternative Linux possono eguagliare le altre soluzioni su Windows.
|
Ansys HFSS Ansys HFSS, High Frequency Structure Simulator, è un solutore elettromagnetico tridimensionale a onda intera basato sul metodo degli elementi finiti. Calcola parametri S, campi e radiazioni per antenne, filtri, connettori, package, circuiti stampati e interconnessioni ad alta velocità. Viene utilizzato da ingegneri RF, a microonde e di integrità del segnale, dalle antenne per telefoni cellulari ai radar. È noto per la sua precisione nel calcolo di strutture 3D complesse. Ansoft ha rilasciato HFSS per la prima volta intorno al 1990 e Ansys ha acquisito Ansoft nel 2008. HFSS è un software commerciale a pagamento. La maggior parte della suite Ansys Electromagnetics funziona su piattaforme Linux supportate. Alcune parti, come Twin Builder, il tipo di progetto Simplorer e l'estensione HFSS Antenna Toolkit, non sono disponibili su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Le piattaforme Linux supportate sono elencate da Ansys, ma alcune applicazioni non sono disponibili su Linux, come Twin Builder, Simplorer e l'estensione HFSS Antenna Toolkit. Intel MPI è l'MPI supportato presso il Centro di Supercalcolo Leibniz. Alternativa Linux a CST Studio Suite, Altair Feko o Keysight EMPro. |
Suite Studio CST CST Studio Suite è una suite di solutori elettromagnetici per antenne, componenti a microonde, compatibilità elettromagnetica (EMC) e interferenze elettromagnetiche (EMI), dispositivi a bassa frequenza e sistemi a particelle cariche. I solutori nel dominio del tempo, nel dominio della frequenza, a equazioni integrali e asintotici condividono un unico ambiente di modellazione, mentre le opzioni di calcolo ad alte prestazioni distribuiscono le simulazioni su più macchine. Viene utilizzato da progettisti di antenne, ingegneri EMC del settore automobilistico e aerospaziale e fisici degli acceleratori. È noto per la sua tecnica di integrazione finita e per il suo solutore nel dominio del tempo. Computer Simulation Technology è stata fondata in Germania nel 1992 e acquisita da Dassault Systèmes nel 2016. CST è un software commerciale a pagamento. Il supporto per Linux copre le distribuzioni enterprise come SUSE Linux Enterprise 15, sebbene non tutte le importazioni CAD funzionino su Linux. Un'interfaccia Windows può controllare i server dei solutori Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La tabella dei fornitori elenca SUSE Linux Enterprise 15.x, solo a 64 bit. Non tutte le importazioni CAD funzionano su Linux. Un'interfaccia Windows può controllare i server di solutori Linux. Alternativa Linux a Keysight EMPro, Sonnet Suites e AWR Microwave Office. |
|
Ansys Luminical Ansys Lumerical è una famiglia di strumenti di simulazione fotonica. FDTD e RCWA risolvono le equazioni di Maxwell per le nanostrutture fotoniche, MODE gestisce le guide d'onda e la risoluzione dei modi, CHARGE e HEAT trattano i portatori di carica e il calore, e INTERCONNECT simula i circuiti fotonici. Ingegneri fotonici, progettisti di sensori e ricercatori nel campo delle metasuperfici lo utilizzano per l'ottica integrata, i sensori di immagine e i laser. È noto per FDTD Solutions, il suo prodotto originale, e per la possibilità di utilizzare il proprio linguaggio di scripting e Python. Lumerical Solutions è stata fondata a Vancouver, in Canada, nel 2003 e acquisita da Ansys nel 2020. Si tratta di un software commerciale a pagamento. Su Linux esegue sia gli strumenti grafici che i motori batch tramite Open MPI o Intel MPI, e la versione 2025 R1 elenca Rocky Linux 8 e versioni successive e RHEL 9 e versioni successive. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La versione 2025 R1 supporta Rocky Linux 8 e versioni successive e RHEL 9 e versioni successive. L'installazione predefinita richiede i permessi di root. Sui sistemi senza sessione grafica, i file di simulazione vengono eseguiti, ma i file di script no. Alternativa Linux a Synopsys RSoft e Optiwave OptiFDTD. |
openEMS openEMS è un risolutore di campi elettromagnetici gratuito e open-source che utilizza il metodo delle differenze finite nel dominio del tempo con una formulazione a circuito equivalente. I modelli vengono definiti tramite script Octave, MATLAB o Python, il che semplifica l'automazione delle analisi dei parametri e dell'ottimizzazione. Gli ingegneri RF e delle microonde lo utilizzano per antenne, linee a microstriscia, filtri e studi di compatibilità elettromagnetica (EMC), mentre i ricercatori lo impiegano per testare metodi. È noto per essere un'alternativa programmabile ai risolutori di campi commerciali. Thorsten Liebig lo ha avviato presso l'Università di Duisburg-Essen intorno al 2010. Non dispone di un'interfaccia grafica intuitiva e funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Le build da sorgente richiedono un compilatore e librerie come HDF5 e VTK. Alternativa Linux a CST Studio Suite, Sonnet Suites o Keysight EMPro. |
|
Meep Meep è un pacchetto FDTD gratuito e open-source per la simulazione elettromagnetica, in particolare per la fotonica. Il suo nome è l'acronimo di MIT Electromagnetic Equation Propagation. Modella materiali dispersivi e non lineari, calcola la trasmissione, i modi risonanti e le strutture a bande e funziona in parallelo con MPI. I ricercatori nel campo dei cristalli fotonici, delle guide d'onda, dei risonatori e dei metamateriali lo utilizzano, controllandolo tramite script Python o Scheme. È noto per la sua capacità di essere programmabile tramite script e per il supporto all'ottimizzazione aggiunta. È stato sviluppato dal gruppo di Steven G. Johnson al MIT, con le prime versioni rilasciate negli anni 2000. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Installa da pacchetti di distribuzione, conda o dal codice sorgente. Alternativa Linux a Lumerical FDTD, Optiwave OptiFDTD o Synopsys RSoft. |
GNU Radio GNU Radio è un toolkit gratuito e open-source per la creazione di sistemi radio software-defined a partire da blocchi di elaborazione del segnale scritti in C++ o Python. I blocchi coprono filtri, modulazione, sincronizzazione e codifica, e un editor grafico, GNU Radio Companion, li collega in diagrammi di flusso. Ingegneri radio, studenti e ricercatori lo utilizzano con hardware come i dispositivi USRP, o con segnali registrati, per collegamenti di comunicazione, monitoraggio dello spettro e prototipi radar. È noto per il suo ruolo nell'insegnamento e nella prototipazione di sistemi wireless. Eric Blossom lo avviò alla fine degli anni '90 e divenne un progetto GNU nel 2001. È sviluppato principalmente per Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. L'hardware radio necessita dei suoi pacchetti di driver. Un'alternativa Linux a SDR# e HDSDR per la ricezione, o persino a LabVIEW per la prototipazione. |
7. Progettazione di PCB e circuiti: software CAD e EDA per l'elettronica basato su Linux
L'automazione della progettazione elettronica a livello di scheda comprende l'acquisizione dello schema, le librerie di componenti, il layout, la verifica delle regole di progettazione e i file necessari al produttore. La simulazione dei circuiti si affianca a questa fase e prevede tensioni e correnti prima ancora che esista un prototipo. Questo capitolo rappresenta il punto di partenza più accessibile per il software CAD ed EDA su Linux, poiché gli strumenti principali sono open source e non richiedono un server di licenze. La scelta è solitamente dettata dalle librerie piuttosto che dalle funzionalità, poiché impronte e simboli affidabili consentono di risparmiare settimane di lavoro. Gli utenti Linux possono inoltre usufruire di formati di testo scriptabili compatibili con il controllo di versione e di simulatori eseguibili in modalità batch per studi di caso e simulazioni Monte Carlo.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le alternative Linux non sono ancora disponibili (e alcune di queste soluzioni esistono già su Windows).
|
KiCad KiCad è una suite gratuita e open-source per l'automazione della progettazione elettronica. Combina la creazione di schemi elettrici, il layout di PCB, un visualizzatore 3D, un verificatore di regole di progettazione e librerie di simboli, footprint e modelli 3D, e integra il simulatore ngspice. Ingegneri hardware, startup, ricercatori e docenti lo utilizzano per realizzare schede, dai semplici prototipi ai complessi progetti multistrato. È noto per essere il principale strumento open-source per la progettazione di PCB e per il supporto del CERN. Jean-Pierre Charras lo ha avviato nel 1992 e il CERN si è unito allo sviluppo nel 2013. La versione 10, rilasciata a marzo 2026, ha aggiunto varianti di progettazione, un editor grafico di regole di progettazione e importatori per progetti Allegro, PADS e gEDA. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. I pacchetti di distribuzione potrebbero essere lenti, quindi molti utenti aggiungono il repository del progetto o utilizzano Flatpak. Alternativa Linux ad Altium Designer, OrCAD o persino PADS. |
 |
|
LibrePCB LibrePCB è uno strumento gratuito e open-source per la progettazione di PCB, basato su una libreria gestita di componenti e una struttura di progetto coerente. Offre funzionalità di acquisizione schematica, layout del circuito stampato, verifica delle regole di progettazione e generazione di output, mantenendo sincronizzati i dati relativi a schema, circuito stampato e libreria. È utilizzato da maker, piccoli team e studenti che desiderano un flusso di lavoro pulito, e offre un set di funzionalità più limitato rispetto a KiCad. È noto per il suo approccio rigoroso basato su librerie e per la progettazione multipiattaforma. Urban Bruhin ha avviato il progetto intorno al 2013. Funziona nativamente su Linux e sono disponibili pacchetti per le principali distribuzioni. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Disponibile come AppImage e in pacchetti di distribuzione. Alternativa Linux ad Altium CircuitMaker o DipTrace. |
Lepton EDA Lepton EDA è una suite di strumenti open-source e gratuita per la creazione di schemi elettrici, la generazione di netlist, la gestione dei simboli e le interfacce di simulazione di circuiti. È un fork del progetto gEDA, avviato da Ales Hvezda alla fine degli anni '90, e ne mantiene l'approccio Unix, basato su piccoli programmi che lavorano su file di testo semplice. Viene utilizzato da ingegneri che apprezzano i flussi di lavoro basati su script, l'estensibilità di Scheme e i formati di file stabili. È noto per il suo design modulare. Un gruppo guidato da Vladimir Zhbanov ha avviato il fork nel 2017. Funziona su Linux e altri sistemi Unix-like. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Richiede le librerie GTK. Pacchettizzato per distribuzioni della famiglia Debian e compilabile su altri sistemi Unix-like. Alternativa per Linux a OrCAD Capture, l'editor di schemi di Altium Designer. |
 |
ngspice ngspice è un simulatore di circuiti a livelli misti, gratuito e open-source. Esegue analisi in corrente continua, alternata, transitorie, di rumore e di altro tipo, accetta modelli di dispositivi e netlist standard e può essere integrato in altri programmi o eseguito in modalità batch per studi Monte Carlo e analisi di condizioni limite. Viene utilizzato da progettisti di circuiti analogici e a segnale misto, studenti e sviluppatori di strumenti EDA, ed è incluso in KiCad per le simulazioni. È noto per aver continuato la tradizione SPICE. SPICE è stato creato all'Università della California, Berkeley, all'inizio degli anni '70, e ngspice si basa su SPICE3f5 di Berkeley, con un proprio progetto avviato intorno al 2000. Funziona su Linux ed è incluso in tutte le principali distribuzioni. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Incluso in tutte le principali distribuzioni. Alternativa Linux a LTspice, PSpice e NI Multisim. |
|
Quics-S Qucs-S è un'interfaccia grafica gratuita e open-source che gestisce motori di simulazione di circuiti come ngspice e Xyce. Gli utenti disegnano uno schema, selezionano un'analisi e visualizzano i grafici nella stessa finestra, con il simulatore in esecuzione in background. Viene utilizzato da ingegneri elettronici, studenti e radioamatori per la simulazione di filtri, amplificatori e circuiti RF. È noto per aver fornito ai simulatori open-source un flusso di lavoro visivo moderno. Deriva da Qucs, il Quite Universal Circuit Simulator, avviato da Michael Margraf nel 2003, e la versione derivata Qucs-S è stata lanciata da Vadim Kuznetsov intorno al 2015. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Richiede l'installazione di ngspice o Xyce. Utilizza le librerie Qt. Alternativa Linux a LTspice, PSpice o NI Multisim. |
Xyce Xyce è un simulatore di circuiti paralleli gratuito e open-source sviluppato dai Sandia National Laboratories. È in grado di leggere netlist in stile SPICE e di risolvere circuiti di grandi dimensioni su più processori, includendo modelli per effetti come le radiazioni e per dispositivi specializzati. Viene utilizzato da ingegneri che simulano grandi circuiti integrati e da ricercatori nel campo dell'elettronica resistente alle radiazioni. È noto per la sua scalabilità, superiore a quella dei programmi SPICE seriali. Sviluppato da Sandia a partire dalla fine degli anni '90 per le proprie attività nel settore dell'elettronica, è stato rilasciato come open source nel 2013. È compatibile con Qucs-S e funziona su workstation e cluster Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La compilazione dai sorgenti richiede un compilatore C++ con supporto C++11, una build di Trilinos realizzata con le opzioni documentate da Xyce e una libreria MPI come Open MPI o MPICH per la versione parallela. Si sconsiglia l'utilizzo di pacchetti Trilinos distribuiti. Sandia fornisce programmi di installazione binari per Red Hat Linux con ogni nuova versione. Alternativa Linux a PSpice e LTspice. |
8. FPGA e progettazione digitale
La progettazione digitale inizia da un linguaggio di descrizione hardware come Verilog, SystemVerilog o VHDL e termina con un bitstream per un FPGA o un layout per un chip. Simulazione, sintesi, posizionamento e instradamento e analisi dei tempi si collocano nel mezzo. Qui si incontrano due mondi. Le suite dei fornitori di FPGA sono gratuite o economiche, mentre i simulatori e i sintetizzatori a livello di chip hanno prezzi elevati e funzionano su server Linux, a volte solo su di essi. Un flusso di lavoro open source, assemblato da Yosys, Verilator e OpenROAD, è maturato rapidamente. I requisiti Linux tendono ad essere rigidi, con distribuzioni enterprise specifiche e librerie dedicate, quindi è consigliabile leggere la guida del fornitore prima dell'installazione.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le "alternative" a Linux potrebbero talvolta essere addirittura l'unica scelta!
|
AMD Vivado Vivado è la suite di progettazione per FPGA e SoC adattivi di AMD. Copre la sintesi di alto livello, la sintesi RTL, l'implementazione, la chiusura dei tempi, la simulazione, un analizzatore logico per il debug e l'integrazione IP. Viene utilizzato da progettisti digitali, ingegneri embedded e ricercatori che sviluppano sistemi FPGA. È noto per il suo integratore IP e per il suo ruolo nella tradizione degli strumenti Xilinx. Xilinx ha introdotto Vivado nel 2012 come successore di ISE e AMD ha acquisito Xilinx nel 2022. Vivado è offerto a livelli, tra cui un livello Basic gratuito e livelli a pagamento. A maggio 2026, alcune indiscrezioni riportavano che il livello gratuito avrebbe abbandonato il supporto per Linux, ma la guida AMD 2026.1 documenta il supporto per Linux in tutti i livelli. La versione 2026.1 elenca AlmaLinux, Rocky Linux e Ubuntu LTS. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La release 2026.1 elenca AlmaLinux 8.10, 9.4-9.7, 10.0 e 10.1; Rocky Linux 8.10, 9.6, 9.7, 10.0 e 10.1; e Ubuntu 22.04.3-22.04.5 e 24.04-24.04.3. Ubuntu richiede la libreria libtinfo.so.5. Alternativa Linux a Lattice Radiant e al SoC Libero di Microchip. |
Intel Turtus Prime Quartus Prime è il software di progettazione per FPGA Intel. Offre funzionalità di sintesi, posizionamento e instradamento, analisi dei tempi, stima del consumo energetico e debug in-system, e si connette a simulatori di terze parti. Viene utilizzato da progettisti di FPGA e sistemi embedded, e i server di compilazione lo eseguono su Linux. È noto per la sua edizione Lite, gratuita per dispositivi di dimensioni ridotte, oltre alle edizioni a pagamento Standard e Pro. Altera ha introdotto gli strumenti Quartus all'inizio degli anni 2000, Intel ha acquisito Altera nel 2015 e il nome Quartus Prime risale a quel periodo. La documentazione Intel elenca Cadence Xcelium e Synopsys VCS come simulatori compatibili solo con Linux nelle sue tabelle di interfaccia. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Quartus Prime Standard e Lite 25.1std hanno aggiunto RHEL 8.10, 9.4 e 9.6, SLES 15 SP5 e Ubuntu 24.04, e rimosso RHEL 8.6, 8.7 e 9.1 a 9.3, Ubuntu 18.04 e SLES 12 SP5 e 15 SP3. Pro 25.1 ha aggiunto SLES 15 SP5 e Ubuntu 24.04. Questa Intel FPGA Edition 2025.2 funziona solo su RHEL 8 e 9. Xcelium e VCS funzionano solo su Linux. Alternativa Linux a Lattice Radiant o al SoC Libero di Microchip. |
 |
Cadence Xcelium Xcelium è un simulatore logico Cadence per progetti digitali scritti in Verilog, SystemVerilog e VHDL. Utilizza la simulazione parallela per velocizzare le regressioni di grandi dimensioni e supporta flussi di copertura, debug e segnali misti. Gli ingegneri di verifica delle aziende produttrici di chip e FPGA eseguono suite di migliaia di test su server farm. È noto come il successore dei simulatori Cadence Incisive e NC-Verilog, introdotti nel 2017. Si tratta di un software commerciale a pagamento. La documentazione di Intel Quartus lo indica come compatibile solo con Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Solo Linux. Le roadmap di Cadence elencano RHEL 8.6 e versioni successive, RHEL 9 e RHEL 10 per le release 2026.x su x86_64, con Rocky Linux e AlmaLinux con supporto limitato. Non tutti i prodotti supportano tutte le combinazioni. Alternativa Linux ad Aldec Riviera-PRO o Aldec Active-HDL. |
|
Synopsys VCS VCS è un simulatore Synopsys per Verilog e SystemVerilog, utilizzato per la verifica di ASIC e FPGA. Essendo un simulatore di codice compilato, traduce il progetto in codice nativo prima di eseguirlo. Supporta asserzioni, copertura, test casuali vincolati e debug tramite lo strumento Verdi. I team di verifica lo utilizzano in ambienti di test di regressione. Il nome sta per Verilog Compiled Simulator. È nato all'inizio degli anni '90 presso Chronologic Simulation e successivamente Synopsys ha acquisito la tecnologia. Si tratta di un software commerciale a pagamento. La documentazione FPGA di Intel indica VCS come compatibile solo con Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Solo Linux. Per le versioni da marzo 2026 a settembre 2026, Synopsys elenca RHEL 8.4 e versioni successive e 9.x, Rocky Linux 8.4 e versioni successive e 9.x, e AlmaLinux 8.4 e versioni successive e 9.1 e versioni successive, mentre CentOS Linux e RHEL 7 sono stati rimossi. Il processore deve supportare AVX2, ovvero Intel Haswell o versioni successive oppure AMD Excavator o versioni successive. Il centro download di SolvNetPlus mostra quale prodotto è disponibile per ciascuna piattaforma. Alternativa Linux ad Aldec Riviera-PRO e Aldec Active-HDL. |
Siemens Questa Questa è la piattaforma di verifica di Siemens EDA, basata su un simulatore per progetti SystemVerilog, VHDL e linguaggi misti. Offre funzionalità di verifica formale, gestione della copertura e della verifica, e supporta i test bench UVM. Viene utilizzata dagli ingegneri di verifica nei progetti ASIC e FPGA. È nota per la sua origine in ModelSim, il simulatore di Mentor Graphics incluso nei prodotti di molti produttori di FPGA. Mentor Graphics ha lanciato Questa negli anni 2000 e Siemens ha acquisito Mentor nel 2017. Si tratta di un software commerciale a pagamento, eseguibile su server e workstation Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Questa One Sim elenca RHEL 8 e 9, Rocky Linux 8 e 9 e SLES 15 SP4 su Linux x86, e RHEL 8 e 9 e Rocky Linux 8 e 9 su Linux AArch64, oltre a Windows 11. Questa Intel FPGA Edition 2025.2 è supportato solo su RHEL 8 e 9. Alternativa Linux ad Aldec Active-HDL, Aldec Riviera-PRO e ModelSim per Windows. |
|
Compilatore di progettazione Synopsys Design Compiler è uno strumento di sintesi logica sviluppato da Synopsys. Trasforma le descrizioni RTL in netlist a livello di gate mappate su una libreria tecnologica di destinazione, ottimizzando tempi, area e consumo energetico. I team di progettazione ASIC lo utilizzano nella fase iniziale dei flussi di chip, seguita da posizionamento e instradamento, analisi dei tempi e del consumo energetico. È noto per aver commercializzato la sintesi logica. Synopsys lo ha introdotto nel 1987 e rimane uno strumento di riferimento nel settore. Si tratta di un software commerciale a pagamento. Synopsys documenta RHEL come sistema operativo di base per il supporto Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Lo stesso elenco di piattaforme Synopsys di VCS per il periodo da marzo 2026 a settembre 2026: RHEL 8.4 e versioni successive e 9.x, con Rocky Linux e AlmaLinux come sistemi compatibili a livello binario e SLES 15 in programma. Il compilatore indicato per queste versioni è GCC 13.3 e sono richiesti processori AVX2. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows per la sintesi ASIC. Per i target FPGA, sono disponibili i motori di sintesi Vivado e Quartus su Windows. |
Verificatore Verilator è uno strumento gratuito e open-source che traduce Verilog e SystemVerilog in modelli C++ o SystemC ottimizzati. Il modello compilato è veloce, quindi progetti complessi come CPU e SoC possono essere simulati all'interno di banchi di prova software. Gli ingegneri hardware, sia in progetti open-source che commerciali, lo utilizzano per la verifica e per la co-simulazione con il software. È noto per la sua velocità. È apparso per la prima volta a metà degli anni '90 ed è stato mantenuto da Wilson Snyder per molti anni. La versione 5 ha aggiunto il supporto per la temporizzazione. È compilabile ed eseguibile su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Sono necessari un compilatore C++ e strumenti di compilazione standard. Alternativa Linux ad Aldec Riviera-PRO, Aldec Active-HDL o ModelSim su Windows. |
|
Yosys Yosys è un framework gratuito e open-source per la sintesi RTL. Legge il codice Verilog, ottimizza il progetto attraverso una serie di passaggi automatizzati, lo mappa su librerie di celle FPGA o ASIC e genera netlist per strumenti di posizionamento e instradamento come nextpnr. Viene utilizzato da ricercatori, sviluppatori di toolchain FPGA open source e studenti. È noto per il suo ruolo centrale nei flussi di lavoro open-source per FPGA e chip. È stato avviato nel 2012 da Claire Xenia Wolf, precedentemente Clifford Wolf. Funziona su Linux ed è incluso nelle principali distribuzioni. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Per la compilazione da sorgente sono necessari un compilatore C++, Python, Bison e Flex. Alternativa Linux ai motori di sintesi Vivado e Quartus per Windows. |
OpenROAD OpenROAD è un sistema gratuito e open-source che esegue la progettazione digitale, dal layout RTL al layout GDSII, senza intervento umano. Integra floorplanning, posizionamento, sintesi dell'albero di clock, routing e analisi dei tempi, ed è compatibile con Yosys e kit di progettazione open-process. Ricercatori, studenti e piccoli team lo utilizzano per esplorare la progettazione di chip, mentre i professionisti lo impiegano per studiare gli algoritmi di progettazione fisica. È noto per il suo obiettivo di progettazione senza intervento umano. Il progetto è iniziato nel 2018 con finanziamenti DARPA attraverso il programma IDEA, con un gruppo dell'Università della California di San Diego in un ruolo di primo piano. È compilato ed eseguito su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Si compila su Linux con CMake e diverse librerie. Le immagini container semplificano l'installazione. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows. Gli strumenti commerciali di progettazione fisica funzionano su Linux. |
9. Progettazione di circuiti integrati
La progettazione di circuiti integrati consiste nel disegnare transistor e fili per un processo di produzione, per poi dimostrare che il risultato sia funzionante e realizzabile. I progettisti utilizzano editor di schemi e layout, simulatori di circuiti, strumenti di estrazione e verificatori di conformità, tutti collegati a un kit di fonderia che descrive il processo. La base di utenti è ristretta e la posta in gioco è alta, perché un set di maschere è costoso.
Linux è la piattaforma di lavoro per questi flussi. I data center lo utilizzano e i kit vengono validati per specifiche versioni di strumenti e sistemi operativi. Il movimento open silicio aggiunge strumenti gratuiti, sebbene l'approvazione commerciale definisca ancora le pratiche di produzione.
|
Cadenza Virtuoso Virtuoso è l'ambiente Cadence per la progettazione di circuiti integrati analogici e personalizzati. Comprende la creazione di schemi, la simulazione di circuiti, la modifica del layout, l'estrazione e la verifica dei parametri parassiti, ed è collegato ai kit di progettazione dei processi di fonderia. Viene utilizzato da progettisti di circuiti analogici, RF e a segnale misto presso aziende di semiconduttori, nonché da gruppi di ricerca universitari. È noto per il suo editor di layout e per essere un punto di riferimento nel settore della progettazione analogica. Cadence ha introdotto Virtuoso all'inizio degli anni '90. Si tratta di un software commerciale a pagamento, che funziona su workstation e server Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Cadence pubblica una roadmap della piattaforma di calcolo per ogni stream di rilascio. Per le release 2026.x su x86_64, elenca RHEL 8.6 e versioni successive, RHEL 9 e RHEL 10, con Rocky Linux e AlmaLinux con supporto limitato, mentre le roadmap precedenti elencavano SLES 15 SP3 e versioni successive. Virtuoso IC 6.1.8 ha ufficialmente smesso di supportare RHEL 7. Lo strumento checkSysConf di Cadence avvisa quando un sistema operativo non è supportato e non tutti i prodotti supportano ogni combinazione. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows. Tanner L-Edit è adatto a flussi di lavoro più piccoli su Windows. |
 |
|
Siemens Calibre Calibre è una suite di verifica fisica sviluppata da Siemens EDA. Esegue controlli delle regole di progettazione, confronti tra layout e schema, estrazione di parametri parassiti e verifiche orientate alla produzione su layout di chip finiti, con il lavoro suddiviso su più core. Gli ingegneri di verifica fisica la utilizzano come strumento di sign-off nelle aziende di semiconduttori e le fonderie distribuiscono i set di regole di Calibre per i propri processi. È nota per il suo ruolo nella verifica di sign-off. Sviluppata da Mentor Graphics negli anni '90, Mentor è stata acquisita da Siemens nel 2017. Si tratta di un software commerciale a pagamento, eseguibile su server e farm Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La documentazione di supporto della piattaforma Siemens (edizioni 2022 e 2024) elenca Red Hat Enterprise Linux, CentOS e SUSE Linux Enterprise Server. Le build per RHEL 8 e SLES 15 richiedono un processore con AVX2. Fedora e CentOS Stream non sono supportati e Siemens non fornisce supporto per i sistemi operativi. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows per la validazione completa del chip. Gli strumenti Tanner coprono progetti di piccole dimensioni su Windows. |
KLayout KLayout è un visualizzatore ed editor gratuito e open-source per file di layout GDS e OASIS. Offre gestione dei layer, un verificatore di regole di progettazione, confronto tra layout e schema, un motore di scripting in Python e Ruby e macro per la generazione automatica di layout. Progettisti di chip, ingegneri di circuiti MEMS e fotonici e studenti lo utilizzano per ispezionare i layout, scrivere check personalizzati e creare celle parametriche. È noto per la sua velocità con layout di grandi dimensioni e per il suo utilizzo nei flussi di silicio aperti. È stato sviluppato da Matthias Köfferlein intorno al 2006. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Sono disponibili pacchetti di distribuzione e file binari del progetto. Alternativa Linux a Tanner L-Edit. |
10. Sistemi embedded e robotica
L'ingegneria embedded sviluppa software che viene eseguito all'interno di dispositivi, da un termostato a un drone, solitamente con forti limitazioni di memoria, potenza e temporizzazione. La robotica aggiunge sensori, attuatori e capacità di percezione. La toolchain è composta da compilatori incrociati, sistemi operativi in tempo reale, emulatori, simulatori e sistemi di compilazione che producono immagini del firmware. Linux è l'ambiente ideale per tutto questo, poiché la compilazione incrociata, le console seriali, i container e l'integrazione continua vi trovano la loro collocazione ideale. Molti prodotti utilizzano Linux anche sul dispositivo di destinazione. È prevedibile una distribuzione di riferimento, spesso una versione LTS di Ubuntu, e versioni della toolchain specifiche per il progetto.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, alcune versioni di Linux sono all'avanguardia, non le alternative.
|
ROS 2 ROS 2 è un insieme di librerie e strumenti open-source e gratuiti per la creazione di software robotico a partire da nodi comunicanti. Fornisce funzionalità di messaggistica, driver di dispositivo, navigazione, manipolazione, percezione, collegamenti di simulazione e strumenti per la registrazione, la riproduzione e la visualizzazione dei dati. Viene utilizzato da ingegneri robotici, ricercatori e aziende che sviluppano robot mobili, droni e bracci robotici. È considerato il successore del Robot Operating System originale, nato presso Willow Garage e Stanford alla fine degli anni 2000. ROS 2 ha raggiunto la sua prima release nel 2017 ed è gestito da Open Robotics. Ubuntu 24.04 è la piattaforma Linux di livello 1 per le release Jazzy e Kilted, mentre RHEL 9 è di livello 2 per Kilted. Jazzy sarà supportato fino a maggio 2029. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Ubuntu 24.04, amd64 e arm64, è di livello 1 per Jazzy e Kilted. Kilted elenca RHEL 9 amd64 al livello 2 e Debian Bookworm al livello 3. Alternativa Linux a MATLAB Robotics System Toolbox o LabVIEW Robotics. |
Gazebo Gazebo è un simulatore di robotica gratuito e open-source con motore fisico, modelli di sensori, rendering 3D e plugin. Gli utenti caricano modelli di robot in formati standard, aggiungono sensori virtuali e testano il codice di navigazione, controllo e percezione in ambienti simulati. Robotici e studenti lo utilizzano per i test prima di eseguire l'hardware, spesso insieme a ROS 2. È noto per la sua lunga esperienza nelle competizioni e nella ricerca nel campo della robotica. Nate Koenig e Andrew Howard lo hanno avviato nel 2002 presso l'Università della California del Sud, e ora è gestito da Open Robotics. ROS 2 Kilted raccomanda la versione Ionic, che il progetto Gazebo indica come in fase di fine ciclo di vita a settembre 2026. I nuovi progetti possono utilizzare Jetty o la versione LTS di Harmonic. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Sono disponibili pacchetti binari per Ubuntu 24.04 (Noble) su amd64, mentre per altre piattaforme si sta facendo del proprio meglio. La documentazione di Gazebo indica Ionic come fine del ciclo di vita a settembre 2026, raccomanda Jetty per Ubuntu 24.04 e indica Harmonic come versione LTS (Long Term Support) fino a settembre 2028. Alternativa per Linux a Webots o CoppeliaSim su Windows. |
 |
PX4 PX4 è uno stack software di controllo di volo gratuito e open-source per droni e altri veicoli senza pilota. Include funzionalità di stima, controllo, gestione della missione e driver per i sensori, e supporta la simulazione software-in-the-loop e hardware-in-the-loop. Viene utilizzato da produttori di droni, ricercatori e università, con schede di controllo di volo installate sui velivoli e computer Linux per lo sviluppo. È noto per la sua licenza permissiva e per la sua governance sotto la Dronecode Foundation. Il progetto è nato presso il Politecnico di Zurigo (ETH) intorno al 2009 e la Linux Foundation ospita Dronecode dal 2014. Lo sviluppo e la simulazione vengono eseguiti su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: L'ambiente di sviluppo supporta Ubuntu 24.04 e 22.04 LTS. Le build di CI e di rilascio sono destinate alla versione 24.04, con test di build sulla versione 22.04; Ubuntu 26.04 non è ancora supportato. Lo script di installazione è pensato per installazioni pulite. Altri sistemi basati su Debian potrebbero funzionare, ma non sono supportati. Alternativa Linux a Simulink, MATLAB UAV Toolbox. |
|
ArduPilot ArduPilot è un autopilota gratuito e open-source per aerei, multicotteri, rover, sottomarini e imbarcazioni. Offre numerose modalità di volo, driver per sensori, pianificazione delle missioni tramite software di controllo a terra e un simulatore software, SITL, che funziona su Linux. Appassionati, ricercatori e operatori di droni commerciali lo utilizzano per rilievi, ispezioni e mappatura. È noto per l'ampia gamma di tipologie di veicoli che supporta. È nato dal lavoro sugli autopiloti basati su Arduino della comunità DIY Drones intorno al 2009. Gli strumenti di sviluppo funzionano su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Non sono richiesti requisiti di distribuzione per il simulatore. Ubuntu è la piattaforma di sviluppo documentata. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows. La soluzione più simile è rappresentata dalle suite di pilota automatico proprietarie dei produttori di droni. |
Zefiro Zephyr è un sistema operativo in tempo reale gratuito e open-source per microcontrollori, ospitato dalla Linux Foundation. Offre uno scheduler, driver, stack di rete e Bluetooth, un device tree e un sistema di compilazione basato su CMake e lo strumento west. Gli ingegneri del firmware che sviluppano dispositivi connessi lo utilizzano su numerose schede. È noto per l'ampio supporto hardware e per un processo orientato alla sicurezza. È stato annunciato nel 2016 e si basa sul Rocket RTOS di Wind River. Gli sviluppatori Linux possono compilare, programmare ed eseguire il debug con Zephyr, e QEMU può eseguire test senza hardware. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La guida introduttiva copre Ubuntu 24.04 LTS e versioni successive; le altre distribuzioni sono trattate in una pagina separata relativa alle dipendenze dell'host. Le versioni minime degli strumenti indicate nella guida attuale sono CMake 3.20.5, Python 3.12 e il compilatore device tree 1.4.6. L'SDK di Zephyr fornisce le toolchain e il flashing potrebbe richiedere regole udev. Alternativa Linux a Keil MDK o IAR Embedded Workbench. |
|
Progetto Yocto Il progetto Yocto è una collaborazione open-source e gratuita per la creazione di distribuzioni Linux embedded personalizzate. Le "ricette" descrivono ciascun pacchetto e lo strumento di compilazione BitBake produce un'immagine completa per una scheda, insieme a una toolchain e un SDK. Gli ingegneri embedded dei produttori di dispositivi lo utilizzano per creare firmware riproducibili per i prodotti che eseguono Linux. È noto per i suoi livelli, che consentono ai fornitori di aggiungere il supporto per le schede senza dover creare un fork del core. La Linux Foundation ha annunciato il progetto nel 2010, basandosi su OpenEmbedded. Funziona come host di compilazione su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Il progetto testa ogni release su distribuzioni stabili. La documentazione attuale elenca Debian dalla 11 alla 13, Fedora dalla 42 alla 44, openSUSE Leap 15.6 e 16.0, Rocky Linux dalla 8 alla 10 e Ubuntu 22.04 e 24.04, con altre distribuzioni come AlmaLinux presenti in elenchi precedenti. Non supporta distribuzioni rolling release o di sviluppo. Altri host possono utilizzare i tarball di buildtools e WSL 2 funziona ma non è validato. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows. Windows non può fungere da host di compilazione per Yocto. |
QEMU QEMU è un emulatore e virtualizzatore di macchine gratuito e open-source. Esegue sistemi operativi guest e firmware per numerose architetture di processore e, con KVM su Linux, virtualizza a velocità quasi native. I team che si occupano di sistemi embedded lo utilizzano per testare firmware, kernel e flussi di avvio prima che l'hardware sia disponibile, gli sviluppatori di kernel lo usano per il debug e i sistemi di integrazione continua lo utilizzano per i test tra architetture diverse. È noto per la sua ampia copertura architetturale. È stato creato da Fabrice Bellard nel 2003 ed è sviluppato principalmente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: L'accelerazione KVM richiede un kernel Linux con KVM e virtualizzazione hardware. L'emulazione di altre architetture non è un requisito. Alternativa Linux a VMware Workstation, VirtualBox e Hyper-V. |
11. Modellazione di sistemi e simulazione multidominio
La modellazione di sistemi collega in un unico modello componenti provenienti da diversi ambiti fisici, come un motore, un cambio, una pompa idraulica e un sistema di controllo. Invece di derivare manualmente le equazioni di ciascun componente, gli ingegneri assemblano componenti riutilizzabili e lasciano che lo strumento derivi e risolva il sistema. Due approcci si incontrano: la modellazione basata su equazioni con il linguaggio Modelica e gli strumenti basati su diagrammi a blocchi o grafi di legame.
I risultati alimentano la progettazione del controllo e i test hardware-in-the-loop. Su Linux, questi strumenti vengono eseguiti principalmente come risolutori batch o compilano i modelli in codice per una specifica piattaforma, quindi un compilatore come GCC è spesso un requisito implicito.
Mancia: In questo ambito, la scelta dipenderà in larga misura dagli altri pacchetti e soluzioni.
|
OpenModelica OpenModelica è un ambiente gratuito e open-source per il linguaggio di modellazione Modelica. Fornisce un editor grafico per modelli fisici, un compilatore, interfacce per la simulazione, la creazione di grafici e lo scripting, oltre al supporto per lo scambio di modelli FMI. Ingegneri e studenti lo utilizzano per modellare sistemi meccanici, elettrici, termici, idraulici e di controllo. È noto come la principale implementazione open-source di Modelica. Il progetto è nato dal gruppo di Peter Fritzson presso l'Università di Linköping ed è ora gestito dall'Open Source Modelica Consortium, fondato nel 2007. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Esistono pacchetti ufficiali per Debian e Ubuntu: le versioni LTS di entrambe e l'ultima versione non LTS di Ubuntu, per architetture x86, amd64 e armv7. Altre distribuzioni utilizzano pacchetti sorgente o una compilazione da sorgente, e Linux Mint segue la sua base Ubuntu. Alternativa Linux a Dymola, Wolfram SystemModeler o MapleSim su Windows. |
Dymola Dymola è un ambiente commerciale di modellazione e simulazione per Modelica. Offre un editor grafico, un processore di equazioni simboliche, librerie di modelli per meccanica, sistemi termici, sistemi di potenza e altro ancora, e l'esportazione in formato FMI. Gli ingegneri dei settori automobilistico, aerospaziale, energetico e della robotica lo utilizzano per creare modelli di sistemi multidominio dettagliati. È noto per essere lo strumento da cui Modelica si è evoluto, basandosi sul lavoro di Hilding Elmqvist. Dynasim AB è stata fondata in Svezia nel 1992 e Dassault Systèmes l'ha acquisita nel 2006. Dymola è un software a pagamento. Dassault documenta Linux come piattaforma supportata con un'applicazione a 64 bit e GCC traduce i modelli in codice. Si consiglia di consultare prima il breve elenco delle distribuzioni supportate. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Solo a 64 bit, distribuito come pacchetto RPM, con necessità di conversione sui sistemi della famiglia Debian. GCC si occupa della traduzione dei modelli. Sono supportate solo alcune distribuzioni. La libreria UserInteraction non è supportata su Linux. Alternativa Linux a MapleSim, Simcenter Amesim o Simulink Simscape. |
|
Simcenter Amesim Simcenter Amesim è una piattaforma di simulazione di sistemi meccatronici, con librerie per componenti oleodinamici, termici, elettrici, meccanici e di controllo. Gli ingegneri disegnano uno schema del sistema, impostano i parametri ed eseguono studi in regime stazionario e transitorio, con collegamenti a MATLAB e Simulink. Gli ingegneri del settore automobilistico, aerospaziale e meccanico lo utilizzano per dimensionare sistemi idraulici, motori, sistemi di batterie e trasmissioni. È noto per le sue librerie di componenti e per la sua architettura basata sui grafi di legame. L'azienda francese Imagine ha rilasciato AMESim nel 1995, LMS International ha acquisito Imagine nel 2007 e Siemens ha acquistato LMS nel 2012. È un software a pagamento e funziona su Linux e Windows. Dalla versione 2210, Siemens fornisce un compilatore incrociato che esporta le FMU con binari Linux a 64 bit da Windows. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Funziona su Linux e Windows. Consultare le note di rilascio di Siemens per informazioni sulle distribuzioni e sui target Linux in tempo reale. Alternativa Linux a MapleSim e Simulink Simscape Fluids. |
Progetto Crono Project Chrono è un motore fisico gratuito e open-source per la simulazione di dinamica multicorpo, contatto, corpi flessibili, materiali granulari e veicoli. Gli utenti possono programmare i modelli in C++ o Python, e i moduli aggiungono interazione fluido-solido, sensori e supporto per la robotica. Viene utilizzato da ricercatori nel campo della dinamica dei veicoli, gruppi di robotica e ingegneri che necessitano di simulazioni multicorpo. È noto per i suoi modelli di terreno e veicoli, distribuiti con una licenza BSD permissiva. È stato sviluppato presso l'Università del Wisconsin-Madison e l'Università di Parma. Funziona su workstation Linux e nodi GPU. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Compila con CMake e i moduli GPU richiedono CUDA. Alternativa Linux a MSC Adams, SolidWorks Motion o Simcenter 3D Motion. |
12. Chimica molecolare, dei materiali e quantistica: software scientifico per Linux
La chimica computazionale e la scienza dei materiali prevedono il comportamento di atomi e molecole, risolvendo equazioni di meccanica quantistica o integrando equazioni del moto classiche. I metodi spaziano dalla teoria del funzionale della densità per gli elettroni alla dinamica molecolare per milioni di atomi. Questi programmi sono solitamente scritti in Fortran o C++, parallelizzati con MPI e ottimizzati per le GPU. Rappresentano un chiaro esempio di software scientifico per Linux, dove cluster, scheduler e sistemi di moduli sono la norma. La licenza è importante quanto l'installazione. NAMD e ORCA sono gratuiti solo per uso accademico o non commerciale, mentre VASP e Gaussian richiedono una licenza a pagamento.
Il nostro punto di vista: In questo ambito, le versioni di Linux sono spesso all'avanguardia.
|
GROMACS GROMACS è un pacchetto software gratuito e open-source per la simulazione di dinamica molecolare, rilasciato sotto licenza LGPL. Simula proteine, lipidi, acidi nucleici e altri sistemi molecolari e include strumenti per la configurazione e l'analisi del sistema, metodi di energia libera e offre elevate prestazioni su CPU e GPU su diverse piattaforme. Biofisici, biochimici e chimici computazionali lo utilizzano per studi su membrane, legame di farmaci e campi di forza. È noto per la sua velocità. Il nome deriva da Groningen Machine for Chemical Simulations (Macchina di Groningen per le simulazioni chimiche). È stato sviluppato presso l'Università di Groningen negli anni '90 e oggi è gestito da team del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma e di altri centri. Funziona su Linux, dove si concentra la maggior parte del lavoro di produzione. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Compila con CMake e un compilatore C++17. L'utilizzo della GPU richiede i driver CUDA, OpenCL o SYCL. Nessun requisito di distribuzione. Alternativa Linux a BIOVIA Materials Studio o BIOVIA Discovery Studio. |
LAMMPS LAMMPS, Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator, è un codice di dinamica molecolare gratuito e open-source rilasciato sotto licenza GPL. Modella metalli, polimeri, semiconduttori, materia soffice e sistemi granulari con un ampio set di potenziali interatomici e funziona in parallelo con MPI e su GPU. Scienziati dei materiali e fisici lo utilizzano per studiare le proprietà meccaniche, la diffusione e la frattura. È noto per il suo sistema di pacchetti estensibile e per gli script di input testuale che automatizzano studi di grandi dimensioni. È stato sviluppato dai Sandia National Laboratories a partire dalla metà degli anni '90, con Steve Plimpton come autore principale. Funziona su cluster Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Compila con CMake e una libreria MPI. Alternativa Linux a BIOVIA Materials Studio e Synopsys QuantumATK. |
 |
NAMD NAMD è un programma di dinamica molecolare progettato per sistemi biomolecolari di grandi dimensioni su macchine parallele. Simula proteine, membrane e capsidi virali con campi di forza compatibili con CHARMM e interagisce strettamente con il programma di visualizzazione VMD. Biologi strutturali e biofisici lo utilizzano per sistemi con milioni di atomi. È noto per il suo runtime parallelo Charm++ e per il suo utilizzo nelle simulazioni di grandi assemblaggi molecolari. È stato sviluppato a partire dagli anni '90 dal Theoretical and Computational Biophysics Group dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, guidato da Klaus Schulten. È gratuito per uso accademico e non commerciale, secondo la sua licenza, che non consente l'uso commerciale. Funziona su cluster Linux e nodi GPU. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun obbligo di distribuzione. L'utilizzo è limitato dalla licenza non commerciale. Alternativa Linux a BIOVIA Discovery Studio o Schrodinger Maestro. |
|
OpenMM OpenMM è una libreria open-source gratuita per la simulazione molecolare con un'interfaccia Python e prestazioni GPU elevate. I ricercatori scrivono simulazioni e forze personalizzate in Python, le eseguono su piattaforme CUDA, OpenCL o CPU e le utilizzano per metodi di energia libera, campionamento avanzato e potenzialità di apprendimento automatico. Viene utilizzata da chimici computazionali e sviluppatori di metodi. È nota per la sua flessibilità nella definizione di nuove forze. È stata sviluppata presso l'Università di Stanford, nel gruppo di Vijay Pande, e si collega al progetto Folding@home. Funziona su Linux, inclusi server GPU. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. L'utilizzo della GPU richiede driver NVIDIA o OpenCL compatibili. Alternativa Linux a BIOVIA Discovery Studio o Schrodinger Maestro. |
CP2K CP2K è un programma gratuito e open-source per la simulazione atomistica di solidi, liquidi, molecole e interfacce, rilasciato sotto licenza GPL. Combina la teoria del funzionale della densità con la dinamica molecolare e il suo modulo Quickstep utilizza un metodo misto gaussiano e a onde piane che si adatta a sistemi di grandi dimensioni su computer paralleli. È utilizzato da scienziati dei materiali, chimici delle superfici ed elettrochimici per la dinamica ab initio. È noto per la sua efficienza su grandi sistemi periodici. Il progetto è iniziato intorno al 2000 ed è sviluppato da una comunità internazionale, con gruppi attivi in Svizzera. Funziona su cluster Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. La compilazione richiede librerie Fortran, MPI e numeriche, e gli script della toolchain sono d'aiuto. Alternativa Linux a BIOVIA Materials Studio o Synopsys QuantumATK. |
|
Quantum ESPRESSO Quantum ESPRESSO è una suite open-source gratuita per calcoli di struttura elettronica che utilizza la teoria del funzionale della densità, onde piane e pseudopotenziali, rilasciata sotto licenza GPL. Calcola stati fondamentali, rilassamento strutturale, fononi, spettroscopia e proprietà di trasporto di cristalli e superfici. Viene utilizzata da fisici della materia condensata e scienziati dei materiali. Il nome è l'acronimo di opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization (Pacchetto open-source per la ricerca sulla struttura elettronica, la simulazione e l'ottimizzazione). Si è sviluppata negli anni 2000 a partire da codici sviluppati presso il centro DEMOCRITOS di Trieste, in Italia, e Paolo Giannozzi è tra i suoi autori principali. Funziona su cluster tramite MPI ed esistono versioni con supporto GPU. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Richiede le librerie Fortran, MPI e FFT. Alternativa Linux a BIOVIA Materials Studio o Synopsys QuantumATK. |
VASP VASP, Vienna Ab initio Simulation Package, è un codice di simulazione ab initio a onde piane per sistemi periodici. Esegue calcoli di teoria del funzionale della densità, funzionali ibridi, dinamica molecolare e calcoli a molti corpi, con pseudopotenziali a onde aumentate proiettate. Fisici dello stato solido e progettisti di materiali lo utilizzano per cristalli, superfici e difetti, nonché per lo screening di nuovi materiali. È noto per essere ampiamente citato nella ricerca sui materiali. Georg Kresse e colleghi lo hanno sviluppato a Vienna a partire dai primi anni '90. VASP è un software a pagamento, con licenza per gruppo di ricerca, e gli utenti devono essere registrati presso gli sviluppatori per potervi accedere. Le simulazioni in produzione vengono normalmente eseguite su cluster Linux con uno scheduler. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: La licenza è specifica per gruppo di ricerca e l'accesso richiede la registrazione presso gli sviluppatori. Il titolare della licenza compila il programma utilizzando un compilatore Fortran e MPI. Alternativa Linux a BIOVIA Materials Studio o Synopsys QuantumATK. |
|
ORCA ORCA è un programma di chimica quantistica per molecole. Copre la teoria del funzionale della densità, il metodo coupled-cluster e altri metodi di funzione d'onda correlata, nonché calcoli spettroscopici, con un formato di input efficiente ed esecuzioni parallele tramite MPI. I chimici lo utilizzano per studiare meccanismi di reazione, spettri e composti di metalli di transizione. È noto per i suoi metodi di correlazione locale veloci e per l'accesso gratuito in ambito accademico. È stato sviluppato dal gruppo di Frank Neese presso il Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion di Mülheim e ora è supportato dall'azienda FACCTs. ORCA è gratuito per gli utenti accademici che si registrano, mentre l'uso commerciale richiede una licenza. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Le esecuzioni parallele utilizzano MPI. Per il download a scopo accademico è necessaria la registrazione. Alternativa Linux a Spartan o Gaussian per Windows. |
Gaussiano Gaussian è un pacchetto software commerciale per il calcolo della struttura elettronica. Offre metodi basati sulla teoria del funzionale della densità, Hartree-Fock, coupled-cluster e altri, con ottimizzazione della geometria, calcolo di frequenze e spettri e l'interfaccia grafica GaussView. Chimici e ingegneri chimici lo utilizzano per studi di reazioni organiche e inorganiche e per la previsione delle proprietà. È noto per il suo ruolo nello sviluppo della chimica computazionale. John Pople e il suo gruppo rilasciarono la prima versione, Gaussian 70, nel 1970, Gaussian, Inc. fu fondata nel 1987 e Pople condivise il Premio Nobel per la Chimica nel 1998. Si tratta di un software a pagamento con rigide condizioni di licenza. Gaussian 16 è disponibile per Linux e altre piattaforme, e i cluster spesso integrano TCP Linda per le esecuzioni multi-nodo. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Gaussian 16 distribuisce binari Linux separati per processori x86-64 legacy, SSE4.2, AVX e AVX2, con un'unica licenza. Il documento della piattaforma del fornitore, aggiornato l'ultima volta nell'aprile 2023, elenca le versioni per Red Hat e SUSE per le revisioni C.01 e C.02, e la C.02 aggiunge il supporto per la GPU NVIDIA A100. Le esecuzioni multi-nodo aggiungono TCP Linda. Alternativa Linux a Spartan o Gaussian per Windows. |
13. Geoscienze, clima e GIS: software Linux per scienziati
Il software per le geoscienze gestisce dati relativi alla Terra: mappe, immagini satellitari, modelli di elevazione, dati meteorologici e climatici. Coesistono due gruppi di strumenti: i sistemi informativi geografici (GIS) per l'analisi spaziale e i modelli numerici, con utility di elaborazione per i dati atmosferici e oceanici. Formati di file come GeoTIFF, NetCDF e GRIB caratterizzano il lavoro quotidiano. Questi strumenti dimostrano la validità del software Linux per gli scienziati. La maggior parte è sviluppata su Linux, i grandi set di dati vengono elaborati in batch e un server GIS o un modello meteorologico funzionano senza problemi in modalità headless su un cluster.
Il nostro punto di vista: Anche in questo caso, la versione Linux spesso è all'avanguardia e può soppiantare le applicazioni Windows.
|
QGIS QGIS è un sistema informativo geografico gratuito e open source. Permette di visualizzare, modificare e analizzare dati vettoriali e raster, offre una suite di strumenti di elaborazione con centinaia di algoritmi, supporta plugin e script Python e consente di creare mappe per la stampa e il web. Viene utilizzato da topografi, scienziati ambientali, ingegneri e urbanisti. È noto per essere la principale alternativa gratuita ai GIS commerciali. È stato avviato da Gary Sherman nel 2002 con il nome di Quantum GIS ed è un progetto della Open Source Geospatial Foundation. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Sono disponibili i pacchetti di distribuzione, Flatpak e i repository del progetto. Alternativa Linux ad ArcGIS Pro, MapInfo Pro o Global Mapper. |
 |
|
GIS ERBA GRASS GIS è un sistema informativo geografico gratuito e open-source per l'analisi di dati raster, vettoriali, immagini e serie temporali. I suoi moduli modellano il terreno, l'idrologia, i processi del paesaggio e i dati di telerilevamento e vengono eseguiti in modalità batch su server. È utilizzato da ricercatori in idrologia, ecologia e geomorfologia, spesso con QGIS come interfaccia di visualizzazione. È noto per la sua longevità e la sua profondità analitica. È stato avviato nel 1982 dai laboratori di ricerca di ingegneria edile dell'esercito statunitense ed è ora un progetto OSGeo. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Alternativa Linux ad ArcGIS Pro, ERDAS IMAGINE o Global Mapper. |
GDA GDAL è una libreria open-source gratuita e un insieme di strumenti da riga di comando per la lettura, la scrittura e la conversione di dati geospaziali raster e vettoriali. Supporta un numero molto elevato di formati, la riproiezione, la creazione di mosaici e la deformazione, ed esistono binding per Python e altri linguaggi. Quasi tutte le applicazioni GIS ne dipendono e gli scienziati lo utilizzano in script batch per grandi set di dati. È noto come il fondamento nascosto del GIS aperto. È stato avviato da Frank Warmerdam nel 1998 ed è un progetto OSGeo. Gli script basati su strumenti come gdalwarp o ogr2ogr vengono eseguiti su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Alternativa Linux a FME, Global Mapper o agli strumenti di analisi dati di ArcGIS Pro. |
|
WRF Il modello Weather Research and Forecasting (WRF) è un sistema di simulazione atmosferica gratuito e open-source. Supporta previsioni basate su dati reali e studi idealizzati, con domini annidati, una scelta di schemi fisici e opzioni di assimilazione dei dati, e funziona in parallelo con MPI. Scienziati dell'atmosfera, previsori regionali e ricercatori climatici lo utilizzano per il downscaling e gli studi di caso. È noto come uno dei modelli meteorologici comunitari più utilizzati. Il suo sviluppo è stato guidato dal National Center for Atmospheric Research (NCAR) in collaborazione con la NOAA e altri partner, a partire dalla fine degli anni '90. La configurazione dei domini e della fisica richiede esperienza. Funziona su cluster Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Richiede un compilatore Fortran e le librerie MPI e NetCDF. Nessun requisito di distribuzione. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows. |
CDO CDO, Climate Data Operators, è una raccolta gratuita e open-source di operatori da riga di comando per l'elaborazione di dati climatici e di modelli numerici, principalmente in formato NetCDF, GRIB e formati correlati. I suoi operatori eseguono operazioni statistiche, di interpolazione, di ricampionamento, di aritmetica dei file e di serie temporali su lunghi set di dati. Gli scienziati del clima e gli ingegneri dei dati li concatenano in pipeline. È noto per la sua velocità e la possibilità di essere programmato. È stato sviluppato dal Max Planck Institute for Meteorology di Amburgo, con Uwe Schulzweida come autore principale. Funziona su Linux e macOS. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Alternativa Linux a: Non esiste un equivalente diretto per Windows. Le alternative più simili sono gli script MATLAB o Python. |
14. Calcolo ad alte prestazioni (HPC), programmazione parallela e compilatori
Il software per il calcolo ad alte prestazioni consente a una simulazione di utilizzare centinaia o migliaia di core. Include gestori di processi, librerie di scambio di messaggi, compilatori, librerie numeriche, sistemi di container e gestori di pacchetti. Gli utenti raramente vedono questi strumenti, eppure ogni problema di prestazioni e ogni errore di riproducibilità è riconducibile ad essi. Linux non è semplicemente consentito in questo contesto, ma è il presupposto. I centri di supercalcolo utilizzano distribuzioni Linux e i fornitori sviluppano i loro solutori per specifiche versioni di compilatori e librerie.
La competenza pratica consiste nell'abbinare le versioni, ed è per questo che esistono i sistemi modulari e Spack.
Il nostro punto di vista (più che altro un suggerimento): in questo dominio, se non sei anche su Linux, è improbabile che tu sia in questo dominio.
|
Slurm Slurm è un gestore di carichi di lavoro gratuito e open-source per cluster di calcolo. Alloca nodi, mette in coda i processi, impone priorità e limiti, esegue array di processi e registra i dati di contabilità, con gli utenti che inviano script batch per richiedere core, memoria e tempo. Viene utilizzato dagli amministratori di cluster e dai ricercatori che eseguono simulazioni. È noto per gestire i sistemi batch di molti grandi centri di supercalcolo. Il nome originariamente era l'acronimo di Simple Linux Utility for Resource Management (Utilità Linux semplice per la gestione delle risorse). Il Lawrence Livermore National Laboratory lo ha avviato nel 2002 e in seguito SchedMD ne ha assunto lo sviluppo. Il Leibniz Supercomputing Centre utilizza Slurm per i suoi cluster Linux e per SuperMUC-NG. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito di distribuzione. Sono necessarie versioni identiche su tutti i nodi e una configurazione condivisa. Alternativa Linux a Microsoft HPC Pack o IBM Spectrum LSF. |
Open MPI Open MPI è un'implementazione gratuita e open-source dello standard Message Passing Interface per programmi eseguiti su più processi e nodi. Supporta numerose architetture di rete, gestori di processi e scheduler, ed è offerto come opzione da diversi software di simulazione commerciali. Lumerical, ad esempio, documenta l'esecuzione di simulazioni con Open MPI o Intel MPI. Viene utilizzato da sviluppatori di sistemi HPC e operatori di cluster. È noto per aver unificato, nel 2004, quattro progetti precedenti: FT-MPI, LA-MPI, LAM/MPI e PACX-MPI. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Abbina le versioni con i risolutori che includono il proprio. Alternativa Linux a Microsoft MPI o Intel MPI su Windows. |
|
Spack Spack è un gestore di pacchetti gratuito e open-source per il calcolo ad alte prestazioni (HPC). Permette di compilare software scientifico dal codice sorgente, con diverse versioni e varianti affiancate, e le "ricette" descrivono compilatori, librerie MPI e dipendenze. Gli amministratori di cluster e gli ingegneri del software di ricerca lo utilizzano per mantenere ambienti riproducibili su diverse macchine. È noto per il concetto di "specifiche", che descrivono una build in una sola riga. È stato ideato da Todd Gamblin presso il Lawrence Livermore National Laboratory nel 2013. Funziona su Linux e macOS. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Richiede Python e un compilatore. Nessun requisito di distribuzione. Alternativa Linux a vcpkg o Conda su Windows. |
Contenitore Apptainer è un sistema di container gratuito e open-source progettato per sistemi HPC condivisi. Esegue immagini senza concedere agli utenti l'accesso root all'host, impacchetta un'applicazione e le sue librerie in un singolo file che può essere trasferito tra le macchine e si integra con MPI e GPU. Ricercatori e operatori di cluster lo utilizzano per eseguire lo stesso software su laptop e supercomputer. È noto per la sua eredità legata a Singularity. Gregory Kurtzer ha creato Singularity presso il Lawrence Berkeley National Laboratory nel 2015 e il progetto è entrato a far parte della Linux Foundation come Apptainer nel 2021. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: L'utilizzo senza privilegi di root richiede namespace utente non privilegiati, con kernel 3.8 come minimo e 4.18 o versioni successive consigliate. La piena funzionalità richiede anche il supporto di FUSE e OverlayFS. La modalità setuid è l'alternativa e richiede le librerie fuse3 3.3.0 o versioni successive su Enterprise Linux. Le distribuzioni la includono nei pacchetti apptainer e apptainer-suid. Alternativa Linux a Docker Desktop o Podman Desktop. |
|
GCC La GNU Compiler Collection è una suite di compilatori open source e gratuita per C, C++, Fortran e altri linguaggi. Esegue ottimizzazioni, supporta OpenMP e numerose architetture di processore e fornisce la toolchain predefinita per la maggior parte delle distribuzioni Linux. I programmatori scientifici la utilizzano per i codici Fortran, C++ e C, dai programmi di simulazione legacy alle nuove librerie. È nota per essere il fondamento della toolchain del software libero. Richard Stallman ha rilasciato la prima versione nel 1987. Le versioni predefinite variano a seconda della distribuzione, ad esempio GCC 16 su Fedora 44, e i fornitori elencano i requisiti del compilatore, quindi è consigliabile verificarli. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. I fornitori specificano le versioni supportate. Alternativa Linux a Microsoft Visual C++ o al vecchio Intel Fortran su Windows. |
LLVM e Clang LLVM è un'infrastruttura di compilazione open-source e gratuita, e Clang ne è l'interfaccia per C, C++ e linguaggi correlati. Offre compilazione veloce, diagnostica chiara, analisi statica, strumenti di sanificazione che rilevano errori di memoria e comportamenti indefiniti, e un framework utilizzato da numerose toolchain per linguaggi e GPU. È utilizzato da sviluppatori di software scientifico e creatori di strumenti. È noto per il suo design modulare. Chris Lattner ha avviato LLVM presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign intorno al 2000, e Clang è seguito in seguito. NVIDIA elenca Clang tra i compilatori host supportati per CUDA. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Alternativa Linux a Microsoft Visual C++ o ad alcuni compilatori Intel oneAPI su Windows. |
|
PETSc PETSc, Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation, è una libreria open-source gratuita sviluppata dall'Argonne National Laboratory. Fornisce solutori paralleli per sistemi lineari e non lineari, integratori temporali, strutture dati per l'ottimizzazione e la generazione di mesh, ed è compatibile con MPI e GPU. Gli sviluppatori di codici per l'analisi agli elementi finiti, la fluidodinamica computazionale (CFD) e la geofisica si basano su di essa, e i ricercatori la utilizzano per testare le strategie di risoluzione. È nota per le opzioni di risoluzione che possono essere selezionate in fase di esecuzione. Il progetto è iniziato nei primi anni '90 presso l'Argonne National Laboratory. Funziona su cluster Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Richiede MPI, BLAS, LAPACK e compilatori. Nessun requisito di distribuzione. Alternativa Linux ai risolutori Intel oneMKL o ai risolutori per funzioni sparse di MATLAB. |
NVIDIA CUDA Toolkit Il CUDA Toolkit è l'ambiente di sviluppo NVIDIA per il calcolo su GPU. Contiene il compilatore nvcc, un ambiente di runtime, librerie matematiche come cuBLAS e cuFFT, profiler e debugger. Viene utilizzato dagli sviluppatori di codici di simulazione, framework di machine learning e software di elaborazione del segnale, e molti software commerciali lo utilizzano per l'accelerazione GPU. È noto per aver reso il calcolo su GPU di uso generale una pratica diffusa. NVIDIA ha introdotto CUDA tra il 2006 e il 2007. Il toolkit è gratuito ma proprietario. Il supporto ufficiale per Linux copre RHEL dalla versione 8 alla 10, Ubuntu LTS, Debian, SLES e Fedora e, a partire da CUDA 13.2 (rilasciato a marzo 2026), anche le ricostruzioni di RHEL come AlmaLinux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: RHEL da 8 a 10, Ubuntu 22.04, 24.04 e 26.04, Debian 12 e 13, SLES 15 e 16, Fedora 44 e ricompilazioni di RHEL a partire da CUDA 13.2. NVIDIA specifica le versioni del kernel e di GCC per ciascuna distribuzione. Alternativa Linux a DirectCompute, OpenCL o ai vari toolkit disponibili su Windows. |
15. Scienza dei dati e apprendimento automatico
Gli strumenti di data science e machine learning trasformano le misurazioni in modelli. Puliscono i dati, adattano modelli statistici o neurali e li testano. In ingegneria, gli usi tipici includono modelli surrogati di simulazioni costose, rilevamento di anomalie su flussi di dati provenienti da sensori e analisi di immagini in laboratori di prova. Il settore si è orientato verso Python e una manciata di librerie, quindi gli ambienti risultano identici su un laptop e su un server. Linux offre due vantaggi: i driver GPU e CUDA sono documentati per molte distribuzioni e i gestori di pacchetti come conda possono ricreare un ambiente in modo preciso. Il rischio principale è rappresentato dalla discrepanza tra le dipendenze in un notebook e in un ambiente di produzione.
Il nostro punto di vista: Come nella sezione precedente, Linux è indispensabile in questo ambito.
|
Python con NumPy e SciPy Python è un linguaggio di programmazione generico, e NumPy e SciPy lo trasformano in una piattaforma per il calcolo scientifico. NumPy offre array multidimensionali veloci e algebra lineare, mentre SciPy aggiunge ottimizzazione, integrazione, interpolazione, elaborazione del segnale, matrici sparse e statistica. Ingegneri e scienziati di quasi tutti i settori li utilizzano come base per l'analisi dei dati, gli script di simulazione e la creazione di grafici con Matplotlib. Sono noti per la vasta collezione di librerie sviluppate attorno ad essi. Guido van Rossum ha rilasciato Python nel 1991, SciPy ha iniziato a svilupparsi intorno al 2001 e Travis Oliphant ha creato NumPy nel 2006. Conda, o ambienti virtuali, garantisce la riproducibilità delle versioni dei pacchetti tra workstation e cluster. Il tutto funziona nativamente su Linux ed è completamente gratuito. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Un'alternativa Linux a MATLAB, OriginPro o persino Microsoft Excel. |
JupyterLab JupyterLab è un ambiente gratuito, open-source e basato su browser per notebook, editor di testo e terminali. Un notebook combina codice, risultati, grafici e testo esplicativo e supporta Python, Julia, R e altri linguaggi tramite kernel. Scienziati e ingegneri lo utilizzano per l'esplorazione, l'insegnamento e la condivisione di analisi. È nato da IPython, avviato da Fernando Pérez nel 2001, passando per Project Jupyter nel 2014, e l'interfaccia JupyterLab ha raggiunto una versione stabile nel 2018. Su Linux viene spesso eseguito su un server o un nodo di cluster e vi si accede tramite un tunnel, che mantiene l'analisi in prossimità dei dati. Le lunghe esecuzioni in produzione sono più adatte agli script che ai notebook. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. L'utilizzo da remoto richiede un tunnel SSH o un hub. Alternativa Linux a MATLAB Live Editor o ai notebook di Mathematica. |
|
PyTorch PyTorch è un framework di machine learning gratuito e open-source con tensori, differenziazione automatica, moduli per reti neurali e accelerazione GPU. Gli scienziati lo utilizzano per modelli surrogati, reti basate sulla fisica e analisi delle immagini, mentre gli ingegneri lo impiegano per il controllo basato sull'apprendimento e l'elaborazione del segnale. È noto per il suo stile "define-by-run", che semplifica il debug dei modelli. Il gruppo di ricerca sull'IA di Meta lo ha rilasciato tra il 2016 e il 2017, basandosi sulla precedente libreria Torch, e nel 2022 è passato alla PyTorch Foundation, sotto l'egida della Linux Foundation. L'addestramento su GPU si basa sullo stack NVIDIA CUDA, documentato da NVIDIA per numerose distribuzioni Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: L'utilizzo della GPU dipende dai driver NVIDIA e dalle versioni di CUDA. Non sono previsti requisiti di distribuzione per l'utilizzo della CPU. Alternativa per Linux a MATLAB Deep Learning Toolbox o Windows ML. |
scikit-learn scikit-learn è una libreria Python gratuita e open-source per l'apprendimento automatico classico. Offre funzionalità di regressione, classificazione, clustering, riduzione della dimensionalità, selezione del modello e preelaborazione, il tutto tramite un'interfaccia coerente con le pipeline. Ingegneri e scienziati la utilizzano su dati provenienti da sensori, risultati di test e monitoraggio dei processi, dove modelli piccoli e facilmente interpretabili sono spesso più efficaci delle reti neurali profonde. È nota per la sua documentazione e il suo design uniforme. David Cournapeau l'ha avviata nel 2007 come progetto Google Summer of Code e un team dell'INRIA ha pubblicato la prima versione pubblica nel 2010. Funziona nativamente su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Alternativa Linux a Minitab, JMP o IBM SPSS Modeler. |
16. Flusso di lavoro della ricerca e riproducibilità
Gli strumenti per la gestione dei flussi di lavoro nella ricerca non eseguono alcun calcolo in prima persona. Registrano ciò che è stato fatto, con quali file, versioni e parametri, in modo che un collega, o la stessa persona un anno dopo, possa replicarlo. Il controllo di versione, la preparazione della documentazione e i motori di workflow costituiscono il nucleo di questo capitolo. La riproducibilità è il concetto unificante, ed è importante nell'ingegneria regolamentata tanto quanto nella scienza accademica. Linux è l'ambiente in cui questi strumenti si inseriscono. Git è stato scritto per il progetto del kernel, TeX Live si installa tramite qualsiasi gestore di pacchetti e i motori di workflow delegano i passaggi a scheduler come Slurm. I loro requisiti sono minimi, ma la disciplina che richiedono non lo è.
Il nostro punto di vista: Quelli sopra elencati sono indispensabili, ma l'offerta in questo ambito è comunque limitata o non molto specializzata.
 |
Get Git è un sistema di controllo di versione distribuito, gratuito e open-source. Registra ogni modifica al codice, ai file di input, agli script e ai documenti, supporta branch e tag e permette a più persone di lavorare sugli stessi file. Ingegneri e scienziati lo utilizzano per tracciare gli input dei solutori e gli script di analisi, conferendo a ogni risultato un'origine tracciabile. È noto per la sua velocità e per essere integrato nel kernel Linux. Linus Torvalds lo ha scritto nell'aprile del 2005, dopo che il progetto del kernel perse l'accesso allo strumento BitKeeper. Git proviene dal mondo Linux ed è incluso in ogni principale distribuzione. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Alternativa Linux a TortoiseSVN e Team Foundation Version Control. |
|
TeX Live TeX Live è una distribuzione gratuita e open-source del sistema di composizione tipografica TeX, che include LaTeX, BibTeX e Biber, font e migliaia di pacchetti. Permette di produrre documenti di alta qualità con equazioni, riferimenti incrociati, bibliografie e figure. Scienziati e ingegneri lo utilizzano per articoli, tesi, relazioni e specifiche. È noto per la qualità della sua composizione matematica. Donald Knuth ha creato TeX nel 1978, Leslie Lamport ha sviluppato LaTeX all'inizio degli anni '80 e i gruppi di utenti TeX si occupano della manutenzione di TeX Live dalla fine degli anni '90. È disponibile presso tutte le principali distribuzioni Linux tramite il proprio gestore di pacchetti. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Nessun requisito. Un'installazione completa è complessa. Alternativa Linux a Microsoft Word con il suo editor di equazioni, MiKTeX, o Scientific WorkPlace. |
Snakemake Snakemake è un sistema di gestione del flusso di lavoro gratuito e open-source. Si scrivono regole che descrivono come i file di output derivano dai file di input, e Snakemake calcola quali passaggi eseguire, li esegue in parallelo in modo indipendente e può inviarli a uno scheduler come Slurm o al cloud. Bioinformatici, climatologi e ingegneri lo utilizzano per rendere ripetibili analisi a più fasi. È noto per la sua sintassi basata su Python e per il supporto a conda e ai container. È stato avviato da Johannes Köster intorno al 2012. Funziona su Linux. Particolarità del progetto
Requisiti Linux: Richiede Python. Nessun requisito di distribuzione. Alternativa Linux ad Alteryx Designer o KNIME. |
Bonus: i nostri consigli per la scelta
- Iniziate dall'elenco di supporto del fornitore. Per gli strumenti commerciali, individua la distribuzione esatta e la versione secondaria, i nomi dei fornitori e scegli il sistema operativo compatibile con l'intero pacchetto.
- Preferisci gli strumenti che funzionano in modalità batch. Un risolutore che si avvia da riga di comando e da un file di testo di input può essere messo in coda, ripetuto e sottoposto a verifica.
- Convalidare su un caso noto. Ripeti uno studio archiviato e confronta i risultati con la tua tolleranza prima di affidarti a una nuova combinazione di strumenti.
- Integra strumenti open source e commerciali. Gmsh con CalculiX, o SALOME con Code_Aster, dimostrano che una catena di algoritmi gratuita può coprire un intero studio e che un solutore commerciale può essere inserito al centro di una catena aperta.
- Pianifica la parte relativa alle licenze. I pacchetti commerciali richiedono un server di licenze e, per alcuni, componenti specifici che potrebbero mancare su Linux. Prima di procedere, verifica le esclusioni, come quelle elencate per HFSS e CST.
Conclusioni sul miglior software Linux per ingegneri e scienziati
Il miglior software Linux per ingegneri e scienziati non è un singolo prodotto, bensì una suite di strumenti. Un ambiente di calcolo numerico, uno strumento CAD o EDA, un solutore, un visualizzatore, uno scheduler e un sistema per registrare il lavoro sono elementi essenziali per la maggior parte dei progetti, e Linux li ospita tutti.
Utilizza i 16 capitoli per costruire la tua catena di esecuzione. Inizia con gli elenchi di supporto dei fornitori, esegui dei test su un caso noto e mantieni ogni esecuzione sotto forma di script. Il software Linux per scienziati e il software CAD e EDA per Linux sono sufficientemente maturi per supportare il lavoro in produzione nel 2026, con alcune chiare eccezioni che ogni voce segnala.
Domande frequenti
Come faccio a scegliere una distribuzione e una versione secondaria per i solutori commerciali su Linux?
Partite dalla matrice dei fornitori, non dalle preferenze, e scegliete il set più ampio di release elencate da tutti i vostri fornitori. Ansys 2026 R1 include RHEL 8.8, 8.10, 9.4 e 9.6 e Rocky Linux 8.10, 9.4 e 9.6, quindi bloccate la versione secondaria sui nodi del solutore e aggiornate solo dopo che il fornitore ha aggiunto la versione successiva. Ricompilare sistemi come Rocky o AlmaLinux funziona nella pratica, ma un fornitore potrebbe rifiutare un caso che non riesce a riprodurre su RHEL, quindi tenete una macchina RHEL sottoscritta per la riproduzione dei guasti.
Come devo gestire le licenze e l'installazione su Linux?
Considera il server di licenze come un sistema separato e pianifica la sua installazione prima del solutore. Ansys richiede l'installazione di diverse versioni in ordine cronologico, altrimenti la licenza potrebbe non essere valida per tutte. Alcuni programmi di installazione richiedono l'accesso root, come Lumerical per impostazione predefinita, e l'attivazione di Maple potrebbe richiedere il pacchetto lsb. I codici accademici aggiungono condizioni legali: VASP è concesso in licenza per gruppo di ricerca, NAMD e ORCA sono gratuiti solo per uso accademico o non commerciale, e Gaussian bars è utilizzabile da chiunque sia in concorrenza con il fornitore.
Quali sono i fattori rilevanti per il calcolo GPU su Linux?
Il driver, il kernel, il compilatore e il toolkit devono essere compatibili tra loro. NVIDIA specifica una versione validata del kernel e di GCC per ogni distribuzione, e il compilatore CUDA rifiuta i compilatori host la cui versione principale non rientra nel suo intervallo, aspetto importante su sistemi in rapida evoluzione come Fedora 44 con GCC 16. Dalla versione 13.2 di CUDA, le ricompilazioni di RHEL come AlmaLinux sono ufficialmente supportate. Verificate anche le capacità di calcolo, poiché le funzioni GPU di MATLAB e le build GPU di Gaussian accettano solo schede specifiche.
Come posso eseguire questi strumenti in modalità headless su server e workstation remote?
È preferibile utilizzare la modalità batch e testare la parte grafica separatamente. Lumerical su un sistema Linux senza sessione grafica esegue i file di simulazione ma non i relativi script, LS-DYNA viene solitamente gestito da riga di comando e ParaView e VisIt possono eseguire il rendering sui nodi del cluster tramite modalità client-server. Per OpenGL remoto, CST consiglia VirtualGL o una soluzione simile, FLOW-3D non raccomanda i renderer Mesa e Ubuntu 26.04 supporta solo Wayland, quindi è consigliabile testare la visualizzazione remota e l'acquisizione dello schermo prima dell'implementazione.
Come posso integrare i solver commerciali e open-source con Slurm, MPI e i container?
È fondamentale che ogni nodo sia identico per sistema operativo, MPI e versioni delle librerie. CST richiede nodi di calcolo omogenei, Calibre richiede lo stesso identificatore di piattaforma su host master e remoti, un centro documentato supporta solo Intel MPI per HFSS e CONVERGE elenca HPC-X, Intel MPI, MPICH o Open MPI. I moduli di ambiente o Spack mantengono diverse versioni del solutore affiancate. Apptainer richiede namespace utente non privilegiati, con kernel 4.18 o versioni successive consigliate, oppure un'installazione setuid.
Come posso rendere i risultati riproducibili su diverse workstation, cluster e nel corso degli anni?
Registra la versione del solutore, il compilatore, il file MPI, i file di input e il registro delle licenze ad ogni esecuzione e ricostruisci gli ambienti a partire dalle definizioni anziché manualmente. Conda o gli ambienti virtuali bloccano gli stack Python, Spack descrive le varianti del compilatore e delle librerie e i container congelano il resto. Le versioni del compilatore variano a seconda della distribuzione e alcuni strumenti dipendono da esse, poiché Dymola traduce i modelli con GCC e Synopsys indica GCC 13.3 per le sue versioni del 2026. Git e un motore di workflow come Snakemake collegano ogni risultato ai suoi input.
Cosa devo fare con gli strumenti che non hanno una versione per Linux o ne hanno una ridotta?
Prima di migrare, è necessario mappare le esclusioni e definire un piano di riserva. Altium Designer e SolidWorks sono disponibili solo per Windows, Siemens ha interrotto la versione interattiva di NX su Linux, MATLAB non dispone di Data Acquisition Toolbox e Spreadsheet Link su Linux e Ansys elenca BladeGen e gli strumenti per Vista come non supportati. Una soluzione comune è utilizzare una postazione Windows per la preparazione e Linux per la risoluzione, ad esempio con un'interfaccia CST che gestisce server di risoluzione Linux. Le macchine virtuali non sono validate da Altium e WSL non sostituisce un'installazione nativa certificata.
Come posso pianificare i cicli di vita dei sistemi operativi, gli aggiornamenti di sicurezza e le specifiche hardware di base?
Inserite ogni data di fine supporto nel calendario del progetto con un anno di anticipo. Fedora 43 terminerà il 9 dicembre 2026, Ubuntu 26.04 LTS avrà la manutenzione standard fino al 2031, la manutenzione di RHEL 10 fino a maggio 2035 e Debian 13 LTS terminerà il 30 giugno 2030. CentOS 7 e Scientific Linux 7 hanno terminato il supporto a giugno 2024, costringendo i laboratori alla migrazione. Verificate anche i processori, poiché RHEL 10 ha abbandonato il supporto per x86-64-v2, le build di Synopsys e Calibre richiedono AVX2 e MATLAB ha annunciato un futuro requisito AVX2.
