متلب چیست و کاربرد آن چیست؟
زمان تخمینی مطالعه: 6 دقیقه
متلب (به انگلیسی: MATLAB) یک محیط نرم‌افزاری برای انجام محاسبات عددی و یک زبان برنامه‌نویسی نسل چهارم است. واژهٔ متلب هم به معنی محیط محاسبات رقمی و هم به معنی خود زبان برنامه‌نویسی مربوطه است که از ترکیب دو واژهٔ Matrix (ماتریس) و Laboratory (آزمایشگاه) ایجاد شده‌است. این نام حاکی از رویکردماتریس محور برنامه است، که در آن حتی اعداد منفرد هم به عنوان ماتریس در نظر گرفته می‌شوند. متلب دارای یک محیط برنامه نویسی کامل با زبان برنامه نویسی خاص خود و کتابخانه ای غنی با toolbox های فراوان است.
نرم افزار matlab دارای یک محیط توسعه یافته کدنویسی است. محیطی که به شما کمک می کند تا بر خلاف یک ویرایشگر متن مانند Notepad، شما قادر به ردیابی خطاهای کدنویسی، تکمیل دستورات می باشید، همچنین پیشنهادات عملکردی را در هر لحظه به شما اعلام می کند.
تاریخچه:
Cleve Moler، رئیس بخش علوم کامپیوتر در دانشگاه نیو مکزیکو، در اواخر دهه ۱۹۷۰ شروع به توسعه MATLAB کرد. او این برنامه را طراحی کرد تا به دانش آموزانش اجازه دسترسی به LINPACK و EISPACK بدون نیاز به یادگیری Fortran را بدهد. این موضوع به زودی به سایر دانشگاه‌ها گسترش یافت و مخاطبان علاقه‌مندی در جامعه ریاضی کاربردی پیدا کرد. مهندس جک لیتل، در طی دیدار با Moler از دانشگاه استنفورد در سال ۱۹۸۳ با متلب آشنا شد. او با تشخیص پتانسیل تجاری متلب، تصمیم به همکاری با Moler گرفت. آن‌ها در سال ۱۹۸۴ MATLAB را منتشر کردند و MathWorks را در سال ۱۹۸۴ تأسیس کردند. در سال ۲۰۰۰، MATLAB بازنویسی شد تا از مجموعه جدیدتر کتابخانه برای دستکاری ماتریس، استفاده شود.
متلب برای اولین بار توسط محققان و شاغلان در مهندسی کنترل، تخصص Little’s، استفاده می‌شد، اما به سرعت در بسیاری از حوزه‌ها گسترش یافت. هم چنین در آموزش به ویژه آموزش جبر خطی، تحلیل عددی و در پردازش تصویر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
چرا نرم افزار متلب مهارت خوبی است؟
نرم افزار matlab در بسیاری از صنایع استفاده می شود و اساساً در هر شغل و حرفه ای که نیازمند تجزیه و تحلیل داده ها است کاربرد وسیع دارد. با توجه به اینکه در عصر حاضر دیتا و اطلاعات جزء مهم ترین و راهبردی ترین ارکان یک سازمان می باشد، بنابراین تحلیل داده ها و انجام محاسبات ریاضی و آماری با این نرم افزار از اهمیت چشمگیری برخوردار است و این برای شما بسیار ارزشمند است که قادر هستید به سرعت و به راحتی دیتا های خود را تحلیل نمایید.
کاربرد نرم افزار متلب
اغلب محققین جهت تجزیه و تحلیل داده ها و حل مسائل خود به ناچار نیازمند یادگیری یک زبان برنامه نویسی می باشند تا بتوانند به کمک سرعت بالای کامپیوتر مسائل خود را به زبان کامپیوتر ترجمه نمایند و به جای اینکه خودشان آن ها را حل کنند این زحمت را به کامپیوترها دهند تا با سرعت بالا و دقت فوق العاده مسائل را حل کنند. بنابراین می بایست زبان صحبت کردن با کامپیوتر را فراگرفت. یکی از این زبان ها، برنامه نویسی با نرم افزار matlab است.
نرم افزار matlab از چه قسمت هایی تشکیل شده است؟
زبان متلب:
متلب یک زبان سطح بالای ماتریس- آرایه‌ای است ویژگی‌های برنامه‌نویسی شی گرا را شامل می‌شود که می‌توان با کمک آن برنامه‌های ساده و پیچیده را ایجاد کرد.
- محیط کاری matlab:
مجموعه‌ای از ابزار و امکانات است که شما به‌عنوان کاربر یا برنامه‌نویس با آن‌ها تعامل دارید. این محیط شامل امکاناتی برای مدیریت متغیرها در فضای کاری و ابزاری جهت توسعه، مدیریت، رفع خطا و ایجاد M فایل‌ها در برنامه‌های matlab می‌باشد.
کنترل گرافیک: همان سیستم گرافیکی است که شامل دستورات سطح بالا برای تجسم داده‌های دوبعدی و سه‌بعدی، پردازش تصویر، انیمیشن و گرافیک است. همچنین شامل دستورات سطح پایین است که به شما اجازه می‌دهد که ظاهر گرافیکی برنامه‌های خود را به‌صورت سفارشی طراحی کنید.
- کتابخانه توابع ریاضی متلب:
مجموعه گسترده‌ای از الگوریتم‌های محاسباتی اعم از توابع ابتدایی مانند سینوس، کسینوس تا توابع پیچیده مانند ماتریس معکوس، مقادیر ویژه ماتریس و تبدیل فوریه سریع را شامل می‌شود.
رابط برنامه‌های کاربردی متلب (API):
کتابخانه‌ای است که امکان نوشتن برنامه‌های فرترن و C که با متلب در تعامل باشند را فراهم می‌کند. این رابط شامل امکاناتی نظیر فراخوانی روال از متلب (اتصال پویا)، فراخوانی matlab به‌عنوان یک موتور محاسباتی و خواندن و نوشتن به فایل‌های mat است.
کتاب‌خانه‌های گوناگون
matlab کتاب‌خانه‌های بسیاری در موضوعات مختلف دارد. برای مثال برای هوش مصنوعی (یادگیری ماشینی)، پردازش تصویر، پردازش سیگنال، مخابرات، حل دستگاه معادلات، حل معادلات دیفرانسیل جزئی، کنترل و بسیاری از علوم دیگر کتابخانه مخصوص خود را دارد. شما می‌توانید علاوه‌بر این کتاب‌خانه‌ها ( APP ) ، افزونه‌هایی تحت عنوان Add-ones را هم نصب کنید. همچنین می‌توانید با نصب Hardware Support Package، با استفاده از این نرم افزار برای ابزار‌هایی مانند Arduino یا Raspberry Pi برنامه بنویسید.
از سوی دیگر، این نرم‌افزار بخشی تحت عنوان Simulink دارد که کار مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم‌های مختلف (در زمینه‌های مختلف، مانند کنترل، الکترونیک، هوافضا و…) را انجام می‌دهد.
نکته ای درباره متلب :
تصور عمومی و اشتباهی که از matlab وجود دارد، این است که صرفن یک ماشین حساب خیلی بزرگ است و برای محاسبات خیلی پیچیده از آن استفاده می‌شود. این نرم افزار صرفا یک ماشین حساب نیست، بلکه یک محیط برنامه‌نویسی است. matlab با C و C++ نوشته شده ولی این بدان معنا نیست که برای کار کردن با آن باید این زبان‌ها را بلد باشید، matlab زبان برنامه‌نویسی مخصوص خودش را دارد. زبان متلب سطح بالا است بدان معنا که به زبان انسان نزدیک‌تر است و خیلی راحت‌تر می‌توانید آن را یاد گرفته و به کار ببرید. شما تنها در محیط برنامه(IDE) ی متلب می‌توانید به زبان خودش کد بنویسید و نمی‌توان از آن در سایر محیط‌ها مثل VS CODE یا Atom استفاده کرد.
متلب (بر خلاف پایتون) آزاد (Open Source) نیست و برای تهیه‌ی آن باید هزینه‌ی نسبتن سنگینی بپردازید. با این حال به صورت بسیار گسترده در دانشگاه‌ها و محافل علمی و حتی در شرکت‌های بزرگ (مانند سامسونگ و اپل) استفاده می‌شود و پایدار ترند.
نکات قوت متلب
- همان‌طور که در بالا اشاره شد، زبان برنامه‌نویسی متلب سطح بالا بوده و به زبان انسان نزدیک است، بدین جهت برای اجرای سریع ایده‌ها و تولید نمونه اولیه بسیار مناسب است. معمولن زبان‌هایی که سطح بالا هستند در اجرا بهینه نیستند، بدین معنا که در مصرف منابع بهینه نیستند. این مشکل برای متلب هم صدق می‌کند ولی با این حال کاربرد گسترده‌ای در صنعت دارد. برای مثال برنامه دستگاه‌های MRI با متلب نوشته می‌شود. جالب است بدانید که می‌توانید از کد متلب خروجی C و C++ بگیرید!
- بدون شک محیط برنامه‌نویسی متلب یکی از پیشرفته‌ترین محیط‌های برنامه‌نویسی است. امکانات کاربردی زیادی در اجرای کد و دیباگ کردن و همچنین ترسیم نمودار و … در نرم‌افزار متلب تعبیه شده.
- تمامی کتاب‌خانه‌ها، توابع و دستورات به صورت کاملن دقیق و اغلب با کدِ نمونه در بخش مستندات برای شما تعبیه شده‌اند و شما اغلب اوقات واقعن نیازی به حضرت Google و Stackoverflow ندارید!
نکات ضعف متلب
- هزینه‌ی matlab در صورتی ک بخواهید لایسنس کامل را خریداری کنید باید رقمی در حدود 50.000 دلار هزینه کنید!
- متلب رم زیادی را نسبت به رقبا مصرف می‌کند.
- متلب برای کاربرد‌های علمی و مهندسی فوق‌العاده است ولی برای کار‌هایی مانند توسعه‌ی وب مناسب نیست.
