معرفی نرم‌افزار Matlab
در اواخر دهه ۷۰ میلادی، متلب توسط Cleve Moler -یکی از موسسان کمپانی خصوصی Mathworks واقع شده در ایالت ماساچوست آمریکا- توسعه و عرضه شد. او که یک استاد ریاضی بود، به منظور دسترسی آسان‌تر دانشجویان دانشگاه نیومکزیکو به LINPACK و EISPACK، بدون نیاز به یادگیری زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر مانند فرترن، متلب را ایجاد کرد. اولین برنامه‌ای که وی با متلب نوشت، یک محاسبه‌گر ماتریس بود. در سال ۲۰۰۰ متلب بازنویسی شد و با اضافه‌شدن کتابخانه‌های کاربردی فراوان، در حوزه‌های مختلف صنعت، کنترل، مخابرات، پزشکی، فضانوردی و… مورد توجه و استفاده متخصصان قرار گرفت.
در واقع می‌توان گفت که متلب برای استفاده مهندسان و دانشمندان طراحی شده است. آنها با کمک متلب می‌توانند به راحتی ماتریس‌ها و آرایه‌های ریاضی را به طور مستقیم در برنامه‌ها استفاده کنند. این موضوع در مورد تجزیه و تحلیل داده‌ها، پردازش سیگنال و تصویر، جبر خطی و طراحی کنترل نیز صادق است. Matlab به برنامه‌نویسان کمک میکند تا مسائل پیچیده ریاضی را به زبان کامپیوتر ترجمه کرده و با سرعت بالا آنها را حل کنند.
MATLAB یک زبان برنامه نویسی با امکانات بالا برای انجام محاسبات فنی است و یکی از پیشرفته ترین و دقیق ترین نرم افزار های مهندسی به شمار می رود که دارای ویزگی های بیشماری برای رسم اشکال هندسی، مدلسازی نرم افزار های مهندسی، پردازش تصویر و سیگنال، ترسیم داده ها، برنامه نویسی و انجام محاسبات مهندسی و پژوهشی میباشد. نام ا MATLAB که بسیار پرکاربرد است از دو قسمت Matrix و Laboratory به معنی آزمایشگاه ماتریسی ساخته شده است. اولین گام برای این اثر پیشرفته و و پر کاربرد از سال ۱۹۷۰ در دانشگاه نیومکزیکو و استنفورد تشکیل شد و برای حل مسائل تئوری ماتریس ها، جبر خطی و آنالیز عددی ایجاد شد . در واقع متلب یک سیستم است که به کمک ماتریس برای محاسبات ریاضی و مهندسی کمک میگیرد . تمام مقادیر اعم از اعداد، بردارهای، نوشته ها و… به شکل ماتریس تعریف و حل می شود
ماتریس ها، معادلات دیفرانسیل، رشته های عددی، اطلاعات، ترسیمات و گرافها که از ابزارهای مهم در ریاضیات به حساب می‌آیند، همه و همه در متلب به آسانی در دسترس کاربر قرار دارد. برتری این نرم افزار یا بهتر بگوییم این زبان برنامه نویسی از همتایان خود همچون C و پاسکال، زبان ساده تر و کتابخانه ها و ابزار های از پیش تعریف شده برای گستره ی وسیعی از علوم مهندسی می باشد که کار با این نرم افزار را بسیار ساده میکند.
برخی از کاربرد های نرم افزار متلب عبارتند از:
پردازش سیگنال و ارتباطات
پردازش تصویر و ویدئو
سیستم‌های کنترل
تست و اندازه‌گیری
مهندسی مالی
محاسبات زیستی
که موجب شده است هر کاربری از آن در تجزیه و تحلیل داده های خود استفاده کند.
نرم افزار متلب همچنین دارای جعبه ابزار های متنوعی برای انجام محاسبات مختلف است. که از جمله آنها می توان به جعبه ابزارهای پردازش سیگنال (Signal Processing)، پردازش های آماری (Statistics)، شبکه های عصبی (Neural Network)، دریافت تصویر (Image Acquisition)، سیستم های کنترلی (Control Systems)، طراحی فیلتر (Filter Design)، منطق فازی (Fuzzy logic)، الگوریتم های ژنتیک (Genetic Algorithms)، ابزار حل معادلات دیفرانسیل (PDE Tools) و غیره اشاره نمود.
چرا متلب ترجیح داده می شود؟
زبان سطح بالا – متلب یک زبان برنامه نویسی سطح بالا است، صرف نظر از اینکه منحنی یادگیری آن بسیار شیب دار است و تسلط بر آن کمی دشوار است. با این حال، اگر در مورد زبان برنامه نویسی سطح بالا مانند جاوا یا پایتون دانش خاصی داشته باشید، یادگیری آن آسان و قابل تکرار است. متلب کلیه اجزای مشترک مانند ساختار داده ها، عبارات کنترل جریان، ویژگی های شی گرا، توابع و .. را دارد. علاوه بر این، یک زبان برنامه نویسی مقیاس پذیر است که امکان ایجاد برنامه های کوچک و همچنین برنامه های تجاری در مقیاس بزرگ را فراهم می کند.
محیط – محیط کار برای هر زبان برنامه نویسی مهم است. متلب مجموعه ای از ابزارها را دارد که همه کاره بودن آن را افزایش می دهد. علاوه بر این، یک بستر قوی برای مدیریت متغیرها و واردات و صادرات داده ها فراهم می کند. ابزارهایی برای توسعه، اشکال زدایی و پروفایل کردن وجود دارد. جدا از آن، ابزارهای مختلف مصور سازی برای پردازش تصویر، انیمیشن و ارائه داده های گرافیکی در دسترس است. شما می توانید گرافیک را شخصی سازی کنید و همچنین رابط کاربری گرافیکی خود را بر اساس نیاز خود ایجاد کنید.
قدرت محاسبات ریاضی Matlab
MATLAB برای استفاده در فرآیندهای پیچیده ریاضیاتی مناسب است و کتابخانه‌های فراوانی برای انجام عملیات ریاضی در دسترس برنامه‌نویسان قرار می‌دهد. برخی از محاسبات ریاضی رایج با متلب عبارتند از:
- رسم و گرافیک ۲ و ۳ بعدی
- جبر خطی
- معادلات جبری
- توابع غیر خطی
- آمار
- تحلیل داده‌ها
- حساب و معادلات دیفرانسیل
- محاسبات عددی
- ادغام
- تبدیل
- ایجاد منحنی
- و بسیاری توابع خاص دیگر
کتابخانه‌های Matlab
متلب در زمینه‌های مختلف از جمله پردازش سیگنال، هوش مصنوعی، شبکه‌های عصبی، یادگیری‌ماشین، حل معادلات دیفرانسیل و فوریه و… دارای کتابخانه‌های کاربردی فراوان است و امکان ایجاد و افزودن کتابخانه‌های مجزا نیز وجود دارد. علاوه بر این می‌توان از پلاگین‌هایی با عنوان Add-ones نیز استفاده کرد. توابع و دستورات استفاده از کتابخانه‌ها در بخش Documetation این زبان به صورت کامل موجود هستند و شما به منبع دیگری برای یادگیری نیاز نخواهید داشت
