نرم افزار متلب چیست؟

بهترین توضیح در وصف نرم‌ افزار متلب این است که این پلتفرم کار مهندسان و دانشمندانی که به خوبی از عهده کد نویسی بر نمی‌آیند را آسان کرده است.

برای شناخت دقیق نرم افزار متلب و ویژگی‌های آن با ما همراه باشید. در انتها مزایای ویژه‌ ابر فردوسی برای کاربران متلب را معرفی خواهیم نمود:

فهرست مطالب

• نرم افزار متلب چیست؟
• تعریف متلب از زبان خودش
• تاریخچه نرم افزار متلب چیست؟
• سایر ویژگی‌های نرم افزار متلب چیست؟
• مزیت‌های نرم افزار متلب چیست؟
• معایب نرم افزار متلب چیست؟
• لیست محصولات متلب
• همه جعبه ابزارهای نرم افزار متلب
• جعبه ابزار محاسبات موازی متلب چیست؟
• کاربرد‎‌های نرم افزار متلب چیست؟
• نحوه نصب و استفاده از نرم افزار متلب آنلاین

نرم افزار متلب چیست؟

متلب “MATLAB” یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و نسل چهارم است. زبان متلب به زبان انسان نزدیک‌تر و یادگیری آن آسان‌تر است.

بهترین پلتفرم برای اجرای زبان متلب، محیط نرم‌افزار متلب است. با این حال در مجموعه زبان‌های پلتفرم ژوپیتر نوت بوک نیز وجود دارد و قابل اجراست.

محیط نرم افزار متلب یک محیط تعاملی پیشرفته برای محاسبات عددی، تحلیل داده‌ها و برنامه نویسی به شمار می‌آید. متلب داده‌ها را تجسم‌سازی می‌کند و شکل آن‌ها را می‌کشد.

در سایت رسمی متلب، این نرم‌افزار پلتفرمی مخصوص مهندسان و دانشمندان معرفی شده است. همین طور هم هست. متلب بهترین مکان برای تجزیه و تحلیل و داده‌کاوی‌شان است.

متلب بهشت آن دسته از مهندسان و دانشمندانی است که به خوبی با اصول کدنویسی آشنایی ندارند. زیرا اینجا قرار نیست ساعت‌ها وقت‌شان را صرف کدنویسی و خطایابی کنند.

به همین دلیل نیز کارشناسان عمران، برق، ریاضیات، زیست‌شناسی، هوافضا و سایر رشته‌های غیر کامپیوتری، کاربران پر و پا قرص‌ زبان برنامه نویسی متلب هستند.

تعریف متلب از زبان خودش

MATLAB یک پلتفرم برنامه‌نویسی و محاسبات عددی است که به طور خاص برای مهندسان و دانشمندان طراحی شده است (البته زیاد به درد یک مهندس کامپیوتر نمی‌خوره).

هدف متلب این است که فضایی در دسترس پژوهشگران قرار دهد تا به دور از دغدغه‌های کدنویسی، سیستم‌ها و محصولات بهتری برای متحول شدن دنیای ما طراحی کنند.

قلب متلب، زبان متلب است. زبان متلب بر پایه ماتریس بنا نهاده شد تا امکان بیان طبیعی‌ترین پدیده‌های جهان را بر مبنای ریاضیات محاسباتی فراهم کند.

امروزه کارهایی از قبیل تحلیل داده‌ها، توسعه الگوریتم‌ها و ایجاد مدل‌ها و برنامه‌های کاربردی از جمله مهم‌ترین کاربردهای متلب به شمار می‌آیند.

در سایت کمپانی MathWorks، آمده است که با استقرار متلب و ادغام آن با Simulink، ایده‌های خود را از مرحله تحقیق به تولید برسانید.

متلب یک محیط دسکتاپی که برای تجزیه و تحلیل‌های تکراری و فرآیندهای طراحی تنظیم شده است را با یک زبان برنامه نویسی ترکیب می‌کند.

این ترکیب به طور مستقیم ریاضیات ماتریس و آرایه‌ها را بیان می‌کند و شامل ویرایشگر زنده برای ایجاد اسکریپت‌ها در یک نوت بوک نیز می‌باشند.

در این سایت 7 دلیل که ثابت می‌کند چرا متلب ساده‌ترین و پربازده‌ترین محیط برای مهندسان و دانشمندان است، ارائه شده است که آن‌ها را باهم مرور می‌کنیم:

1. متلب ریاضی صحبت می‌کند:

مهندسان و دانشمندان به یک زبان برنامه نویسی نیاز دارند که به آن‌ها اجازه دهد ریاضیات ماتریس و آرایه را مستقیماً بیان کنند. جبر خطی در متلب بصری و مختصر است.

همین امر برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، پردازش سیگنال و تصویر، طراحی کنترل و سایر برنامه‌ها صادق است. به همین دلیل است که بیش از 1500 کتاب درسی با استفاده از متلب تدریس می‌کنند.

2. متلب برای مهندسان و دانشمندان طراحی شده است:

همه چیز در مورد MATLAB به طور خاص برای مهندسان و دانشمندان طراحی شده است:

• نام و امضای کارکردها آشنا و به یاد ماندنی هستند.
• محیط دسکتاپ برای مهندسی تکراری و گردش کار علمی تنظیم شده است.
• مستندات برای مهندسان و دانشمندان نوشته شده است، نه دانشمندان کامپیوتر.

3. جعبه ابزار MATLAB فورا کار می‌کند:

متلب برای طیف وسیعی از کاربردهای علمی و مهندسی، جعبه ابزار مخصوص دارد. این جعبه ابزارها کاملا توسعه‌یافته، آزمایش شده، قابل اعتماد و مستند هستند.

آن‌ها برای کار با هم طراحی شده‌اند و می‌توانند با محیط‌های محاسباتی موازی، پردازنده‌های گرافیکی و تولید کد C ادغام شوند. بوریسلاو ساوکویچ، دانشمند ارشد داده، BuildingIQ می‌گوید:

توسعه الگوریتم‌ها در متلب 10 برابر سریع‌تر و قوی‌تر از توسعه در جاوا است. ما باید داده‌هایمان را فیلتر کنیم، به قطب‌ها و صفرها نگاه کنیم، بهینه‌سازی‌های غیرخطی را اجرا کنیم و کارهای متعدد دیگری را انجام دهیم. اما در MATLAB، این قابلیت ها همه یکپارچه، قوی و دارای اعتبار تجاری هستند.

4. متلب دارای اپلیکیشن (کتابخانه) است:

از برنامه‌ های متلب برای تکمیل کارهای رایج در حوزه‌های علمی، مهندسی و تحقیقاتی بدون نیاز به نوشتن کد استفاده کنید. زیرا کدها را خودکار اجرا می‌کنند.

با استفاده از تولید کد خودکار در برنامه، کار خود را تسریع و تکثیر کرده و با دیگران به اشتراک بگذارید.

برنامه های متلب برنامه‌های تعاملی هستند که دسترسی مستقیم به مجموعه‌های بزرگی از الگوریتم‌ها را با بازخورد بصری فوری ترکیب می‌کنند.

شما می‌توانید فوراً ببینید که چگونه الگوریتم‌های مختلف با داده‌های شما کار می‌کنند.

آنقدر تکرار کنید تا به نتایجی که می‌خواهید برسید. سپس به‌طور خودکار یک برنامه متلب برای بازتولید یا خودکارسازی کارتان ایجاد کنید.

5. MATLAB گردش کار را یکپارچه می‌کند:

برای رفع چالش‌های متعددی که در سر راه امورات علمی و مهندسی وجود دارند، نیاز است که هماهنگی گسترده‌ای میان تیم‌ها به وجود آید تا ایده‌ها را به سرعت اشتراک‌گذاری و اجرا کنند.

MATLAB به خوبی از پس این کار بر می‌آید و به خودکارسازی کل مسیر از مرحله تحقیق تا تولید کمک می‌کند. در ادامه با برخی از ویژگی‌ های متلب در این حوزه آشنا خواهیم شد:

• اتصال: از متلب در بیش از 1000 نوع دستگاه سخت‌افزاری رایج استفاده کنید.
• تجزیه و تحلیل: MATLAB را در برنامه های تجزیه و تحلیل تولید خود ادغام کنید.
• مقیاس: الگوریتم‌ها را سریع‌تر و با داده‌های بزرگ، با مقیاس‌پذیری در کلاسترها، ابر و پردازنده‌های گرافیکی اجرا کنید.
• شبیه سازی: برای شبیه سازی و طراحی مبتنی بر مدل، به Simulink و Stateflow وصل شوید.
• جاسازی: کد متلب را به کد C و HDL قابل جاسازی تبدیل کنید.

6. متلب سریع است:

متلب کار سخت ساخت کد را سریع انجام می‌دهد. عملیات ریاضی در هسته‌های رایانه شما توزیع می‌شود، تماس‌های کتابخانه به‌شدت بهینه‌سازی شده‌اند و همه کدها به‌موقع کامپایل می‌شوند.

شما می‌توانید الگوریتم‌های خود را به صورت موازی با تغییر حلقه‌های for به حلقه‌های موازی یا با تغییر آرایه‌های استاندارد به آرایه‌های GPU اجرا کنید.

7. متلب مورد اعتماد است:

مهندسان و دانشمندان به MATLAB برای انجام کارهای مختلف اعتماد دارند.

طیف این کارها می‌تواند از ارسال یک فضاپیما به پلوتو تا تطبیق بیماران پیوند با اهداکنندگان عضو یا فقط برای تهیه یک گزارش مدیریتی گسترده باشد.

این اعتماد بر اساس اعداد بی‌عیب و نقص ناشی از ریشه‌های قوی متلب، در جامعه تحقیقاتی تحلیل عددی ساخته شده است.

تیمی از مهندسان MathWorks همه روزه و به طور مداوم کیفیت نرم افزار را با اجرای میلیون‌ها تست بر روی پایه کد متلب تأیید می‌کنند.

تاریخچه نرم افزار متلب چیست؟

نسخه اولیه متلب با نام LINPACK در سال 1970 توسط Cleve Moler توسعه یافت. مولر استاد رشته علوم کامپیوتر در دانشگاه نیومکزیکو بود.

هدف وی توسعه یک ابزار کاربردی، جهت تسهیل انجام محاسبات پیچیده ریاضی برای دانش آموزانش بود. ابزار وی می‌توانست معادلات خطی را حل نماید.

در سال 1984 مولر و همکارانش نسخه رسمی متلب را منتشر نمودند. این نسخه تکامل یافته، شامل محاسبات پیچیده‌تری بود و به سرعت در سراسر جهان محبوب شد.

آن‌ها متلب را بر مبنای زبان‌ C بازنویسی و شرکت MathWorks را برای ادامه روند توسعه آن تاسیس نمودند. در تکامل‌های بعدی آن زبان‌های HPF و ++C نیز به کار رفته‌اند.

HPF یا Fortran Performance High یک افزونه زبان برنامه‌نویسی FORTRAN است که امکان انجام محاسبات موازی (HPC) را به متلب افزود.

نام MATLAB برگرفته از حروف آغازین کلمات Matrix Laboratory به معنای آزمایشگاه ماتریس می‌باشد. بنابراین عملیات ماتریس، مهم‌ترین عمل این آزمایشگاه است.

همه ساله دو نسخه آلفا و بتا در شش ماه اول و دوم سال از متلب منتشر می‌گردد. همچنین محیط شبیه‌سازی سیمولینک نیز در سایت شرکت MathWorks موجود است.

سایر ویژگی‌های نرم افزار متلب چیست؟

• در متلب حتی اعداد منفرد نیز به شکل یک ماتریس مثلا 1×1 ذخیره می‌شوند.
• تصاویر در متلب به شکل یک ماتریس سه بعدی ذخیره می‌شوند که دو بعد آن مختصات پیکسل‌ها و بعد سوم رنگ آن‌هاست.
• متلب چندسکویی (مفسری) است. یعنی در سیستم عامل‌های ویندوز، مکینتاش، گنو یا لینوکس و… قابل اجراست.
• جعبه‌ابزارهای متلب به صورت پیش فرض و بدون نیاز به نصب جداگانه در متلب وجود دارند.
• می‌توان برنامه‌ها یا همان کتابخانه های متلب را از طریق نصب افزونه‌های Add-ones افزایش داد. این افزونه‌ها را علاقه‌مندان به متلب توسعه می‌دهند.
• بخشی به نام مستندات یا Documents در نوار ابزار قرار دارد که پاسخ هر سوال سخت کدنویسی یا توابع پیچیده را می‌توان در آن یافت.
• امکان تعامل متلب با سایر زبان‌های برنامه‌نویسی و افزایش سرعت دستیابی به نتیجه وجود دارد.
• علی‌رقم وجود رقیبانی مانند Maple و Mathematica، متلب حتی در میان جامعه ریاضی‌دانان نیز محبوب است.

مزیت‌های MATLAB / نرم افزار متلب چیست؟

• متلب ماتریس محور است و این باعث می‌شود که بتواند طبیعی‌ترین پدیده‌های جهان را بر حسب زبان محاسباتی بیان کند.
• با نرم‌ افزار متلب می‌توان هر تخیل و داده‌ای را تبدیل به تصویر، نمودار دو بعدی و سه بعدی، هیستوگرام، نمودارهای پراکنده و… کرد.
• کار با متلب راحت است، همواره در دسترس است و محیط آن انعطاف‌پذیری بالایی دارد.
• این قابلیت که می‌توان نتیجه هر کد و دستوری را بلافاصله در همان صفحه دید نیز یک مزیت بزرگ است.
• جعبه‌ابزارهای پردازش تصویر، پردازش سیگنال، طراحی سیستم‌های کنترل، الگوریتم‌های بهینه‌ساز و… آن بسیار محبوب هستند.
• از قدرت متلب برای طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های ارتباطی پیچیده نیز استفاده می‌شود.
• اگرچه زبان پشتیبان آن C است. اما می‌تواند با C++، جاوا، پایتون و… نیز یکپارچه شود تا تیم‌های دیگر با سایر زبان‌ها هم بتوانند به یک پروژه بپیوندند.
• امکان دیباگ کردن و رفع خطاها در متلب آسان است.
• محیط کاربر پسند متلب، روز به روز به کاربران متلب می‌افزاید و در نتیجه افزایش جامعه کاربری، آموزش‌ها و تعاملات کاربران نیز بیشتر می‌شوند.
• متلب در میان مبتدیان طرفداران زیادی دارد و محیط آسان و مناسبی برای یادگیری به شمار می‌آید.
• امکان انجام محاسبات موازی در متلب وجود دارد. یعنی می‌توان چند محاسبه را به صورت همزمان پیش برد و زمان محاسبات را کاهش داد.
• وجود توابع آماده و از قبل پیاده‎ سازی شده که در صورت نیاز و در جای درست فراخوانی می‌شوند.

معایب MATLAB / نرم افزار متلب چیست؟

• برخلاف ژوپیتر نوت بوک، متلب یک پلتفرم متن باز نیست.
• هزینه استفاده از متلب سرسام آور است. مخصوصا برای استفاده‌های فردی و یا مشاغل کوچک. لایسنس کامل این نرم افزار، قیمتی حدود 50,000 دلار دارد.
• کاربران قادر به استفاده از کد‌های این برنامه در بخش‌های دیگر نیستند.
• معمولا فقط با ماتریس عملکرد خوبی دارد و با ساختارهای دیگر کمی کند است.
• منحنی یادگیری آن شیب جهشی دارد. زیرا یادگیری کارهای اولیه آن آسان است. اما کار با برنامه‌های شی گرا، محاسبات موازی و… آن دشوار است.
• برای برخی از عملکردها نظیر سفارشی کردن الگوریتم، ایجاد توابع جدید و… محدود است و نیاز به استفاده از نرم‌افزارهای تکمیلی احساس می‌شود.
• این نرم افزار میزان RAM زیادی را مصرف می­‌کند و برای کارهایی نظیر وب مناسب نیست.
• سازگاری کمتر با برخی از سیستم‌عامل‌ها، عدم وجود یک پشتیبان رسمی برای کمک در مسائل فنی و… از دیگر معایب متلب هستند.

لیست محصولات متلب

همانگونه که در سایت متلب آورده شده است خانواده محصولات متلب از قرار زیر هستند. البته لیست خانواده محصولات سیمولیک در این جدول نیست که می‌توانید آن‌ها در اینجا ببنید:

نوع عملیات	محصولات
پردازش موازی	1. جعبه ابزار محاسبات موازی 2. سرور موازی متلب
هوش مصنوعی، علم داده و آمار	1. جعبه ابزار یادگیری عمیق 2. جعبه ابزار آمار و یادگیری ماشین 3. جعبه ابزار منحنی 4. جعبه ابزار تجزیه و تحلیل متن
ریاضی و بهینه‌سازی	1. جعبه ابزار بهینه سازی 2. جعبه ابزار بهینه سازی جهانی 3. جعبه ابزار ریاضی نمادین 4. جعبه ابزار نقشه برداری 5. جعبه ابزار معادلات دیفرانسیل جزئی
گزارش و دسترسی به پایگاه داده	1. جعبه ابزار پایگاه داده 2. تولیدکننده گزارش متلب
تولید کد	1.کد نویس متلب 2. کدگذار تعبیه شده 3. کدگذار HDL 4. تایید کننده HDL 5. طراحی فیلتر کد کننده HDL 6. طراح نقطه ثابت 7. رمزگذار GPU
استقرار برنامه	1. کامپایلر متلب 2. SDK کامپایلر متلب 3. سرور تولید متلب 4. سرور برنامه وب متلب
تأیید، اعتبارسنجی و آزمایش	1. جعبه ابزار مورد نیاز 2. آزمون متلب

همه جعبه ابزارهای نرم افزار متلب

• – ابزار سیمیولینک برای شبیه‌سازی
• – جعبه‌ابزار مخابرات برای توابع و ابزارهای محاسبات مهندسی مخابرات
• – جعبه‌ابزار کنترل برای توابع و ابزارهای محاسبات مهندسی کنترل
• – جعبه‌ابزار قدرت برای توابع و ابزارهای محاسبات مهندسی قدرت
• – جعبه‌ابزار پردازش تصویر برای توابع و ابزارهای محاسبات پردازش تصویر
• – جعبه‌ابزار آمار برای توابع و ابزارهای محاسبات آمار
• – جعبه‌ابزار تخمین برای توابع و ابزارهای محاسبات مبحث تخمین سیستم در مهندسی کنترل
• – جعبه‌ابزار شبکه عصبی برای توابع و ابزارهای محاسبات شبکه عصبی
• – جعبه‌ابزار پردازش صوت برای توابع و ابزارهای محاسبات پردازش صوت
• – جعبه‌ابزار محاسبات برای توابع و ابزارهای محاسبات عددی
• – جعبه‌ابزار فازی برای توابع و ابزارهای محاسبات فازی
• – جعبه‌ابزار جمع‌آوری داده برای توابع و ابزارهای جمع‌آوری داده
• – جعبه‌ابزار احتمالات برای بررسی احتمال
• – جعبه‌ابزار کارگاه بی‌درنگ برای توابع و ابزارهای محاسبات سامانه‌های بی‌درنگ
• – جعبه‌ابزار محاسبات سیمبولیک برای نمادها

جعبه ابزار محاسبات موازی متلب چیست؟

جعبه‌ابزار پردازش‌های موازی متلب می‌تواند برنامه‌های فشرده و سنگین متلب و سیمولینک را در کلاسترها و فضای ابری مقیاس‌بندی کند تا حجم کار میان چندین پردازنده تقسیم شود.

اینک می‌توان از تمام منابع محاسباتی استفاده کرد، برنامه‌ها را هماهنگ کرد و چندین شبیه‌سازی را به صورت موازی پیش برد. دیگلیو سیمونی از بخش RTI در این باره می‌گوید:

با استفاده از جعبه ابزار محاسبات موازی، ما چهار خط کد اضافه کردیم و چند اسکریپت مدیریت کار ساده نوشتیم. شبیه‌سازی‌هایی که ماه‌ها به طول می‌انجامید، اکنون در چند روز اجرا می‌شوند.

این قابلیت باعث می‌شود که کارمندان یک شرکت که به صورت دورکاری یا محلی در یک پروژه مشارکت می‌کنند بدون نگرانی درمورد تفاوت سیستم‌عامل یا سخت افزار با یکدیگر همکاری کنند.

زیرا متلب می‌تواند منابع سخت افزارها را با یکدیگر به اشتراک بگذارد و زمان پردازش را کاهش و قدرت آن را افزایش دهد. جیمز مان، مدیریت دارایی آبردین در این باره می‌‎گوید:

با شروع اجرا جعبه ابزارهای موازی متلب بر روی ابر مایکروسافت اژور، زمان‌های پردازش ما از 24 ساعت به 3 رسیده است.

کاربرد‎‌های نرم افزار متلب چیست؟

• تجزیه و تحلیل داده‌ها
• · طراحی و توسعه الگورتیم‌های بهینه
• · ساخت مدل و اپلیکیشن
• . توسعه و استقرار نرم افزار نظارت، نگهداری و پیش‌بینی خرابی
• . طراحی، شبیه‌سازی و آزمایش سیستم‌های رانندگی خودکار
• · پردازش و بررسی ارتباط سیگنال‌ها
• · پردازش تصویر و ویدیو
• · طراحی و پیاده سازی سیستم‌های کنترلی
• · شبیه‌سازی سیستم‌های انرژی
• · اینترنت اشیاء
• · یادگیری ماشین
• · رباتیک
• · مکاترونیک
• · آزمایش و اندازه گیری اطلاعات
• · محاسبات مالی
• · زیست شناسی محاسباتی و مدل‌سازی بیولوژیکی
• · ایجاد ساختار‌های 2 بعدی و 3 بعدی
• . تجسم داده‌ها
• · جبر خطی
• · معادلات جبری
• · توابع غیرخطی
• . برق رسانی و توسعه فناوری‌های الکتریکی
• · آمار و احتمال
• · محاسبه معادلات دیفرانسیلی
• . طراحی، کدگذاری و تایید سیستم‌های تعبیه شده
• · ترکیب اطلاعات
• · تبدیل داده‌ها
• · ساخت منحنی
• . طراحی و کدگذاری fpga
• . توسعه FPGA، ASIC و SoC
• . تحقیقات پزشکی
• . ایجاد، طراحی، آزمایش و تأیید سیستم‌های ارتباطی بی سیم

نحوه نصب و استفاده از نرم افزار متلب آنلاین

همان‌گونه که قبل‌تر نیز اشاره شد، استفاده از متلب آسان است. اما عواملی مانند درگیر کردن میزان RAM زیاد و قیمت بالای آن گاها بازدارنده هستند.

اما محیط محاسبات سنگین ابر فردوسی تمام این موانع را برطرف کرده است. با کمک این فناوری از رایانش ابری با خیال راحت از نرم افزار متلب استفاده کنید.

با استفاده از این فضا دیگر نیازی به خرید و نگهداری از سخت‌افزار و نرم‌افزارهای گران‌قیمت نیست. بلکه صرفا با یک کلیک به محیط متلب دسترسی دارید.

تمام هزینه‌ها در ابر فردوسی به صورت Pay As You Go یا همان پرداخت به میزان مصرف محاسبه می‌گردد و تیم پشتیبانی آن راهنمای شما در دنیای ابرها هستند.