近年来，随着计算技术的飞速发展，数学软件不仅在学术研究中占据着举足轻重的位置，也越来越多地应用于教育、工程和科学计算等多个领域。作为开源数学软件的代表，SageMath自2005年由William Stein创立以来，广受全球数学家、科研人员和教育工作者的欢迎。然而，随着软件功能的不断扩展和使用范围的加广，SageMath也面临着一系列挑战。严格的依赖体系和复杂的代码结构限制了其生态系统的发展和与其他科学计算工具的融合。为了解决这些问题，来自加州大学戴维斯分校的数学教授Matthias Köppe发起了Passagemath项目，标志着开源数学软件进入了一个全新的新时代。Passagemath项目核心目标是将庞大复杂的SageMath库进行模块化改造，使其组成为一系列可以独立安装、开发和测试的pip包。
通过这种设计，Passagemath打破了传统的软件耦合，降低了模块间的依赖，实现了更灵活、更易维护的软件架构。改造后的模块如passagemath-gap和passagemath-singular不仅保留了原有SageMath的功能优势，同时在保留与上游依赖关系的基础上，更加注重与外部项目的合作与联动，极大增强了开源社区协作的可能性。SageMath作为一个集成了数千个一线Python与Cython模块的系统，内部融合了广泛的第三方包，涵盖众多编程语言和领域特定语言。过去，由于代码结构紧耦合，导致开发人员在维护和扩展时遇到诸多困难。通过Passagemath的模块化设计，项目大幅提升了可扩展性和灵活性，使得研究者能够针对不同数学领域选择性地使用或开发特定模块，极大提高了工作效率和研究深度。此外，Passagemath工程不仅仅是技术上的升级，更是一场文化上的变革。
它倡导开放协作精神，推动更广泛的Python科学计算社区共同参与其中。由于Python现已成为全球最广泛使用的编程语言，Passagemath的成功迁移和现代化改造极大拓宽了数学软件的受众面及应用场景。自2020年以来，Passagemath项目经历了多个重要的技术里程碑，包括完成Python 3的全面迁移，弃用早期不再适应时代需求的Sage Notebook，转而采用业界主流的Jupyter Notebook和JupyterLab环境，符合现代Python软件的发布和维护标准。2023年，项目将开发流程全面迁入GitHub平台，打造了一个支持持续集成的开发系统，实现了对上游依赖的高效协同管理。这不仅保证了代码质量，也提升了整个生态系统的稳定性和响应速度。Passagemath的发布标志着SageMath演进史上的重要节点。
它缓解了依赖体系僵化带来的生态孤岛效果，推动了数学软件与科学Python其他重要项目的融合。通过允许模块化的软件包在更广泛的环境中独立运行，Passagemath为数学软件的创新、教学工具的多样化以及跨学科科研提供了坚实基础。值得一提的是，Passagemath项目不仅在技术层面带来了革新，同时也获得了学术界的高度关注。Matthias Köppe教授受邀在2024年7月于英国Durham举行的国际数学软件大会上作了专题报告，分享了他对软件模块化设计的深刻见解和未来展望。Passagemath项目的成功，代表了开源数学软件适应新时代需求，拥抱开源协作与现代软件工程的典范。展望未来，随着科学计算需求的日益多样化，数学软件必须具备更强的扩展能力和灵活性。
Passagemath通过重塑SageMath的架构，不仅提升了代码的模块化和复用性，也促进了更多科研人员、教师和开发者共同参与开源项目的热情和动力。总而言之，Passagemath项目为开源数学软件行业树立了新的标杆。从技术架构、社区协作到产品应用，都体现出现代软件发展的核心理念。它将推动数学软件更好地服务于全球科研与教育事业，促进跨学科融合创新，并助力Python生态系统的繁荣发展。未来，Passagemath或将成为数学软件领域的新标准，为科学计算和教育带来更多可能性。随着项目的不断完善及更多贡献者的加入，开源数学软件迎来了全新的发展机遇，也为全球数学研究者提供了更为强大、开放的计算平台。
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