متلب چیست و مهمترین کاربردهای آن کدام است؟

یک روز که در فضای اینترنت در حال گشتن بودم، به جمله‌ای برخورد کردم که نوشته بود:"متلب چیست؟"

شاید با خود بگویید که این نوشته اشتباه است یا اصلا معنی و مفهومی ندارد، اما اینطور نیست چرا که این "متلب" با کلمه‌ای که در ذهن شما نقشه بسته، کاملا تفاوت دارد. اگر کنجکاوی شما هم گل کرده که بدانید قضیه از چه قرار است، با من همراه شوید.

تاریخچه متلب چیست:

حتما میگید مگر تاریخچه هم دارد؟ بله، بزارید قضیه را از اول برایتان شروع کنم.

در اواخر دهه 1970 روزی آقای Cleve Moler، رئیس بخش علوم کامپیوتر در دانشگاه نیو مکزیکو میخواست برنامه‌ای طراحی کند تا دانش‌آموزان به LINPACK و EISPACK دسترسی داشته باشند، آن هم بدون نیاز به یادگیری زبان Fortran؛ پس دست به کار شد و برنامه متلب (MATLAB) را طراحی کرد. این موضوع خیلی سریع به سایر دانشگاه‌ها گسترش یافت و مخاطبان خاص خود را در جامعه ریاضی کاربردی پیدا کرد. مهندس جک لیتل بعد از دیدار با Moler از دانشگاه استنفورد در سال ۱۹۸۳ و آشنا شدن با متلب، تصمیم گرفت با ایشان همکاری کند. بالاخره آنها در سال ۱۹۸۴، MATLAB را منتشر و MathWorks را تأسیس کردند. 

اولین برنامه‌ای که وی با متلب نوشت، یک محاسبه‌گر ماتریس بود. سپس در سال 2000 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 چیست:

حتما با خواندن این مطالب، تقریبا متوجه شدید که قرار است از چه صحبت کنیم. بیشتر از این شما را منتظر نگه نمیدارم و میگویم که متلب یک محیط نرم‌افزاری برای انجام محاسبات عددی و یک زبان برنامه‌نویسی نسل چهارم است. متلب از ترکیب دو واژهٔ MATrix (ماتریس) و LABoratory (آزمایشگاه) ایجاد شده‌ و این نام نشان‌دهنده داشتن رویکردی ماتریس-محور است که در آن حتی اعداد منفرد هم به عنوان ماتریس در نظر گرفته می‌شوند.

 

 

کار کردن با ماتریس‌ها در متلب بسیار ساده است و همان طور که گفتیم داده‌ها به صورت یک ماتریس ذخیره میشوند. برای مثال یک رشته مانند «Whale is the biggest animal» به شکل ماتریسی با یک سطر و چندین ستون (که تعداد ستون‌ها به تعداد کاراکترهاست) ذخیره می‌شود. حتی یک تصویر هم در متلب به شکل یک ماتریس سه بعدی ذخیره می‌گردد که بُعد اول و دوم نشان‌دهنده تعیین مختصات نقاط و بُعد سوم آن برای تعیین رنگ استفاده می‌شود. فایل‌های صوتی نیز در متلب به شکل ماتریس‌های تک ستون (بردارهای ستونی) ذخیره می‌شوند؛ بنابراین جای تعجب نیست که متلب مخفف عبارت آزمایشگاه ماتریس باشد.

هسته این زبان و محیط برنامه‌نویسی با زبان سی نوشته شده است ولی رابط گرافیکی آن با جاوا پیاده‌سازی شده است. این هم به خاطر بسپارید که متلب یک زبان مفسری است نه کامپایلری و اکثر برنامه‌های آن نیز متن-باز هستند. اگر میخواهید بیشتر درباره اپن سورس (Open Source) چیست، بدانید به مقاله ما که در اینباره نوشته شده، سر بزنید.

بیایید این زبان را بیشتر بشناسیم.

متلب در مقایسه با رقبایش از جمله Fusion، Mathematica و... فضای رم بیش‌تری مصرف می‌کند.

با متلب میتوانید به صورت C و ++C خروجی بگیرید، همچنین گرفتن خروجی گرافیکی به صورت نمودار و منحنی را فراهم کرده است. اگر به دنبال آموزش سی پلاس پلاس هستید ما شما را به دوره رایگان آموزشی درسمن در اینباره دعوت میکنیم تا تجربه ای متفاوت از یادگیری را داشته باشید.

کدهای متلب با کمک API به راحتی با زبان‌های دیگر مثل جاوا و سی ادغام می‌شوند و می‌توان از آن‌ها در هر بستری استفاده کرد. شما می‌توانید زبان متلب را تنها در نرم‌افزار متلب نوشته و اجرا کنید و اجرای آن در سایر محیط‌های توسعه‌ی برنامه‌نویسی امکان‌پذیر نیست.

اما ویژگی‌های متلب چیست؟

• زبان سطح بالا برای محاسبات فنی

• محیط توسعه برای مدیریت کد، فایل‌ها و داده‌ها

• توابع ریاضی برای جبر خطی، آمار، تجزیه و تحلیل فوریه، فیلتر کردن، بهینه‌سازی و یکپارچه‌سازی عددی

• توابع گرافیکی دو بعدی و سه بعدی برای تجسم اطلاعات

• توابعی برای یکپارچه‌سازی الگوریتم‌های مبتنی بر MATLAB با برنامه‌های خارجی و زبان‌هایی مانند C، C++، فرترن، جاوا و مایکروسافت اکسل

با قابلیت‌های بیشتر متلب آشنا شوید:

• انجام پیشرفته محاسبات عددی و توسعه و تجسم اپلیکیشن‌های مختلف

• این برنامه یک محیط تعاملی برای فعالیت‌های تکراری ایجاد می‌کند که در زمینه حل مشکلات و طراحی، کاربردی است.

• متلب از یک کتابخانه ریاضی بهره می‌برد که در زمینه جبر خطی، آمار، یکپارچه سازی عددی و حل معادلات دیفرانسیل معمولی می‌تواند کاربران را یاری کند.

• متلب برخی ابزار‌های پیشرفته را در اختیار برنامه‌نویسان قرار می‌دهد که از طریق آن می‌توانند کارایی کد‌های خود را افزایش دهند.

• کاربران از طریق این برنامه قادر به ساخت اپلیکیشن‌هایی با رابط کاربری شخصی هستند یعنی امکان شخصی‌سازی در این برنامه وجود دارد.

از کاربردهای این زبان نسل چهارم غافل نشوید:

کاربردهای گسترده‌ای در رشته‌های مهندسی، فیزیک، ریاضی و شیمی دارد. برخی از کاربردهای ساخت برنامه ها با استفاده از متلب عبارت‌اند از:

• پردازش سیگنال و مخابرات

• پردازش فیلم و تصویر

• سیستم‌های کنترل خودکار

• تست و اندازه‌گیری

• امور مالی محاسباتی

• زیست‌شناسی محاسباتی

میتوان گفت که متلب در تمام زمینه‌های محاسباتی مورد استفاده قرار میگیرد که از این بین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• انجام اقداماتی بر روی ماتریس و آرایه‌ها

• ایجاد ساختار‌های دو بعدی و سه بعدی

• جبر خطی

• معادلات جبری

• توابع غیرخطی

• آمار

• تحلیل و پردازش داده‌ها

• محاسبه معادلات دیفرانسیلی

• محاسبات عددی

• ادغام اطلاعات

• تبدیل داده‌ها

• ساخت منحنی

• سایر توابع خاص

آیا متلب هم نقاط ضعف و قوت دارد؟

همان‌طور که میدانید هیچ چیزی بی عیب و نقص نیست؛ زبان و محیط متلب هم از این قاعده مستثنی نمیباشد که در ادامه به بیان آنها خواهیم پرداخت.

نقاط قوت متلب

• همان‌طور که اشاره کردیم 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. 

• 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 است.

• تمامی کتابخانه‌ها، توابع و دستورات به صورت کاملا دقیق و اغلب با کدِ نمونه در بخش مستندات برای شما تعبیه شده‌اند و میتوان گفت اغلب نیازی به حضرت Google و Stackoverflow نیست.

نقاط ضعف متلب

• هزینه‌ی matlab در صورتی ک بخواهید لایسنس کامل را خریداری کنید بسیار بالاست.

• 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.

کلام آخر:

خب دوستان امیدوارم زبان و محیط برنامه‌نویسی متلب چیست را برای شما عزیزان به خوبی بیان کرده باشم. به عنوان کلام آخر شاید جالب باشد بدانید چه نوع شرکت‌هایی از متلب استفاده میکنند. 

بسیاری از صنایع به خصوص صنایع هوافضا و دفاعی به آن نیاز دارند. این شرکت‌ها از متلب در نمونه‌گیری اولیه و تست و آزمایشات خود استفاده می‌کنند. در صنعت تولید خودرو نیز از متلب در توسعه سیستم‌های کنترل و مصرف سوخت استفاده می‌شود. صنعت دیگری که استفاده گسترده‌ای از آن دارد، صنعت روباتیک است زیرا کمپانی Mathworks از سخت‌افزارهای بسیاری پشتیبانی می‌کند که این موضوع ساخت ربات‌هایی با قابلیت‌های بسیار پیشرفته را نسبت به گذشته تا حد زیادی آسان‌تر کرده است.

منتظر تجربیات و نظرات شما در اینباره هستیم.