اگر در حال تحصیل در یکی از رشتههای فنی و مهندسی یا علوم پایه هستید و یا به برنامه نویسی علاقمندید، احتمالا اسم نرم افزار متلب به گوشتان خورده است. متلب یکی از پرکاربردترین نرمافزارهای تخصصی و برنامه نویسی برای دانشجویان و محققان در حوزههای علمی مختلف است. در این مقاله توضیح خواهیم داد که متلب چیست؟ و چه کاربردهایی دارد، نقاط ضعف و قوت متلب را بررسی خواهیم کرد و مثالهایی از کاربردهای گسترده نرم افزار متلب را مرور خواهیم کرد. تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
فهرست مطالب
متلب (MATLAB) یک زبان برنامه نویسی سطح بالای نسل چهارم و یک محیط تعاملی برای محاسبات عددی، تجسم و برنامهنویسی میباشد که از ترکیب دو واژه MATrix (ماتریس) و LABoratory (آزمایشگاه) ایجادشده است. این نام حاکی از رویکرد ماتریس محور برنامه است که در آن حتی اعداد منفرد نیز به صورت یک ماتریس با ابعاد ۱*۱ در نظر گرفته میشود.
نرم افزار متلب دارای یک محیط توسعه یافته کدنویسی است. محیطی که به شما کمک می کند تا بر خلاف یک ویرایشگر متن مانند Notepad، قادر به ردیابی خطاهای کدنویسی و تکمیل دستورات باشید، همچنین پیشنهادات عملکردی را در هر لحظه به شما اعلام می کند.
به زبان دیگر متلب یک ماشین حساب فوق پیشرفته است که میتوانید از آن برای انجام محاسبات خود استفاده کنید. همچنین به کمک زبان برنامه نویسی متلب میتوانید توابع و برنامه هایی برای انجام عملیاتهای تکراری بنویسید. راهنمای متلب (با زدن دکمه F1) برای افرادی که به تازگی با این نرم افزار آشنا شده اند بسیار راهگشا خواهد بود.
بر خلاف جاوا، توسعه الگوریتمها در متلب سریعتر صورت میگیرد. متلب به شما امکان استفاده از دادهها در منابع مختلف موجود در فایل، دیتابیس و اینترنت و به تصویر کشیدن آنها را فراهم میکند. نرم افزار متلب همچنین به شما امکان رسم انواع نمودار برای دادههایتان را فراهم میکند.
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 که برای دسترسی آسانتر دانشجویان دانشگاه نیومکزیکو به LINPACK و EISPACK 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.
متلب یک زبان سطح بالای ماتریس- آرایهای است و ویژگیهای برنامهنویسی شی گرا را شامل میشود که میتوان با کمک آن برنامههای ساده و پیچیده را ایجاد کرد. زبان برنامه نویسی متلب از بسیاری از زبانهای برنامه نویسی ساده تر است و یادگیری آن راحتتر است. زبان برنامه نویسی متلب به دلیل نزدیکی به زبان انسان یک زبان سطح بالا محسوب میشود.
برخی از تفاوتهای زبان برنامه نویسی متلب با سایر زبانهای برنامه نویسی در زیر ارائه شده است:
مجموعهای از ابزار و امکانات است که شما بهعنوان کاربر متلب یا برنامهنویس متلب با آنها تعامل دارید. این محیط شامل امکاناتی برای مدیریت متغیرها در فضای کاری و صفحه فرمان برای نوشتن دستورات جهت توسعه، مدیریت فایلها، پنجره رفع خطا و ایجاد M فایلها در برنامههای متلب میباشد. ام فایلها در واقع همان فایلهای برنامه شما هستند که با پسوند m. ذخیره شدهاند.
پنجره فرمان یا Command Window را میتوانید همانند یک ماشین حساب مهندسی خیلی سطح بالا در نظر بگیرید. در تصویر زیر مشاهده میکنید که با وارد کردن عبارت 2+2 و زدن اینتر نتیجه روی صفحه ظاهر شده است. پس از نصب نرمافزار Matlab با محیطی شبیه به تصویر زیر رو به رو میشوید. صفحه command window جاییست که کدهای شما در آن نوشته میشوند. پنجره Current Folder، فایلها و پوشههای مرتبط با پروژه شما را نشان میدهد و پنجره Workspace فضای کاری شماست که دادههای برنامه در آن نمایش داده میشود.
پس از نصب نرمافزار Matlab و بار کردن متلب برای اولین بار با محیطی شبیه به تصویر زیر رو به رو میشوید. صفحه Command Window جاییست که کدهای شما در آن نوشته میشوند. پنجره Current Folder، فایلها و پوشههای مرتبط با پروژه شما را نشان میدهد و پنجره Workspace فضای کاری شماست که دادههای برنامه در آن نمایش داده میشود. به عنوان مثال با وارد کردن عبارت ۲+۲ و زدن اینتر نتیجه روی صفحه مشاهده می شود.
کنترل گرافیک: همان سیستم گرافیکی متلب 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.
متلب در زمینههای مختلف از جمله مهندسی کنترل و هوافضا، مهندسی مکانیک، پردازش سیگنال، حوزههای مختلف هوش مصنوعی نظیر شبکههای عصبی و یادگیریماشین، حل معادلات دیفرانسیل و فوریه و… دارای کتابخانههای کاربردی فراوان است و امکان ایجاد و افزودن کتابخانههای مجزا را دارد. همچنین برای محاسبات جبری 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. برخی از محاسبات ریاضی رایج با متلب عبارتند از:
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 متلب بهعنوان یک موتور محاسباتی و خواندن و نوشتن به فایلهای mat است.
«سیمولینک» (Simulink) یکی از بستههای نرمافزاری بسیار پرکاربرد برای شبیهسازی مهندسی است که در دانشگاه و صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. سیمولینک با نرمافزار متلب (MATLAB) ادغام شده و برای مدلسازی، شبیهسازی و تحلیلی سیستمهای دینامیکی به کار میرود. این بسته نرمافزاری، یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) دارد که با استفاده از بلوکهای آن میتوان مانند آنچه با خودکار روی کاغذ رسم میکنیم، سیستم را تشکیل دهیم.
اغلب محققین جهت تجزیه و تحلیل دادهها و حل مسائل خود نیازمند یادگیری یک زبان برنامه نویسی میباشند 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 خود را حل کنند و نتایج دادهها را به نمایش بگذارند.
بنابراین می بایست زبان صحبت کردن با کامپیوتر را فراگرفت. یکی از این زبان ها، برنامه نویسی با نرم افزار متلب است. متلب دارای تولباکسهای مختلفی میباشد که در حوزههای مختلف مهندسی نظیر برق، مکانیک، عمران، مهندسی کامپیوتر و سایر علوم مورد استفاده قرار میگیرد. بطور کلی از متلب برای اهداف زیر استفاده میشود:
متلب در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد و اساساً می تواند در هر شغلی که تجزیه و تحلیل داده ها یک مهارت مطلوب باشد، مورد استفاده قرار گیرد. اگر قصد دارید در حرفه خود مقداری تحقیق یا تجزیه و تحلیل داده انجام دهید، یادگیری متلب برای شما بسیار ارزشمند خواهد بود. شما قادر خواهید بود ایده های جدید را به سرعت و به راحتی نمونه سازی کنید.
اگر بیشتر تمایل دارید که یک مهندس نرم افزار باشید، احتمالا متلب بهترین ابزار برای شما نباشد. از آنجا که متلب در واقع بیشتر برای محاسبات علمی در نظر گرفته شده است. اگر می خواهید برنامه های کاربردی موبایل یا وب را توسعه دهید ، ممکن است یادگیری پایتون یا جاوا برای شما بهتر باشد. به طور کلی، دانستن اطلاعات حداقلی در مورد محیط متلب و برنامه نویسی با متلب برای شما مفید خواهد بود. اگر فهمیدید که مسیر شغلی شما متلب را شامل می شود، یک نقطه شروع خوب خواهید داشت.
اگر بین یادگیری متلب یا پایتون دچار تردید هستید، از شما دعوت می کنم که پست دیگر ما در مورد تفاوت متلب و پایتون مطالعه کنید.
متلب در کنار پایتون یکی از پر طرفدارترین زبانهای برنامه نویسی حال حاضر میباشد. با توجه به اینکه در دنیای مدرن دیتا و اطلاعات جزء مهمترین و راهبردیترین ارکان تصمیم گیری میباشد یادگیری استفاده از نرم افزار متلب و انجام پروژه با متلب بسیار مهم است.
تحلیل داده و انجام محاسبات ریاضی و آماری با نرم افزار متلب از اهمیت چشمگیری برخوردار است و این برای شما بسیار مفید خواهد بود اگر بتوانید به سرعت و به راحتی دیتای خود را تحلیل نمایید. اگر دانشجوی فنی مهندسی یا علوم پایه هستید بهتر است هرچه زودتر زمانی را برای یادگیری متلب اختصاص دهید زیرا در طول دوره تحصیلتان در دروس مختلف میتوانید از امکانات نرم افزار متلب استفاده کنید.
کتابخانههای نرم افزار متلب در همه حوزهها و رشتهها کاربرد دارد. یادگیری متلب در طول تحصیل به شما کمک میکند تا پروژههای شبیه سازی و یا تحقیقاتی خود را بهتر و سریعتر انجام دهید، با بهره گیری از کتابخانههای تخصصی محاسبات دستی خود را اعتبارسنجی کنید و بطور کلی فرایند یادگیری و آموزش خود را متحول کنید.
در زیر به برخی از مزایا نرم افزار متلب اشاره کرده ایم:
معایب نرم افزار متلب چیست؟ متلب چند عیب اساسی دارد:
متلب یک نرم افزار است
میتوان گفت متلب برای استفاد در کاربردهای مختلف مهندسی و محاسبات ریاضی مناسب است اما به دلیل مصرف بالای منابع سخت افزاری برای استفادههایی مانند طراحی و توسعهی وب مناسب نیست. Matlab زبانی مفسری است و در هر بار اجرا، کدها تفسیر میشوند به همین دلیل سرعت زبانهای مفسری نسبت به زبانهای کامپایلری پایینتر است اما مزایایی همچون راحتی استفاده و یادگیری، کتابخانههای کاربردی فراوان و پشتیبانی توسط سیستمهای عامل محبوب Windows، Linux و Mac موجب علاقهمندی بسیاری از برنامهنویسان و مهندسان به این زبان برنامه نویسی شده است.
امروزه میلیونها برنامهنویس و دانشمند در سراسر جهان از متلب برای آنالیز و طراحی سیستمهایی که نیاز به انجام محاسبات پیچیده ریاضی در مقیاس بزرگ دارند، استفاده میکنند. تجربه شما از برنامهنویسی با زبان متلب چیست؟ در چه زمینههایی از متلب استفاده کردهاید؟ تجربیات خود را در قسمت نظرات برای ما بنویسید.
چند ضلعی ارائه دهنده خدمات انجام پروژه های صنعتی، انجام پروژه های تخصصی
بروزرسانی در تاریخ 3 خرداد 1401 توسط چند ضلعی