متلب چیست

به‌نام خدا، سلام… در جلسه صفر دوره آموزش متلب رایگان هستیم. در این جلسه می‌خواهیم به سه سوال پاسخ دهیم: متلب چیست  ، چرا متلب یاد بگیریم؟ و چگونه نرم افزار متلب را یاد بگیریم؟ خلاصه، در این جلسه هدف‌مان این است که شما را با نرم افزار متلب و قابلیت‌هایش آشنا کنیم. برای ما این جلسه جذاب و خواندنی است. با هوسم همراه باشید…

متلب چیست ؟

®MATLAB یک پلتفرم برنامه‌نویسی[1] است که مخصوص مهندسین و دانشمندان طراحی شده است. قلب پلتفرم متلب زبان برنامه نویسی متلب است. زبانی مبتنی‌بر ماتریس که امکان اجرای عملیات ریاضیات و محاسباتی را به ساده‌ترین شکل ممکن برای شما فراهم کرده است. MATLAB مخفف عبارت “MATrix LABratory” به‌معنی “آزمایشگاه ماتریس” است. از نام نرم افزار متلب پیداست که شما با یک نرم‌افزار برپایه ماتریس سروکار دارید. طبیعتا، این را هم می‌توان حدس زد که این یک نرم‌افزار برای انجام کارهای ریاضی است. همچنین، لوگوی نرم افزار متلب (شکل 1) خود نشان‌دهنده سروکار داشتن با یک نر‌افزار مهندسی است.

[1] در پاراگراف بالا، گفتیم متلب یک پلتفرم برنامه‌نویسی است. منظورمان این است که متلب خودش یک نرم‌افزار جامع و کامل است. بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی از خودشان محیط یا نرم‌افزاری ندارند. 

تاریخچه متلب

Cleve Moler، رئیس گروه علوم کامپیوتر در دانشگاه نیومکزیکو، ساخت و توسعه MATLAB را در اواخر دهه 1970 آغاز کرد. او این نرم‌افزار را برای دانشجویان خود طراحی کرده بود. دانشجویان نیاز به محاسبات ریاضی و جبرخطی داشتند و مجبور بودند با زبان مشکل Fortran کار کنند. با متلب دیگر برای کارهای جبرخطی نیازی به یادگیری زبان مشکل Fortran نبود.

نرم افزار متلب خیلی سریع در دانشگاه‌های دیگر گسترش یافت. و به‌خاطر قدرتش در جبر خطی و ریاضیات در جامعه ریاضی کاربردی بسیار محبوب شد. Jack Little، در دیدارش با Moler در دانشگاه استنفورد در سال 1983، با نرم افزار متلب آشنا شد. او متلب را یک نرم‎افزار با پتانسیل تجاری دید. و به Moler و Steve Bangert برای ساخت متلب تجاری پیوست. آنها متلب را در C بازنویسی کردند و در سال 1984 MathWorks را برای ادامه توسعه نرم افزار متلب تأسیس کردند. در سال 2000، نرم افزار متلب بازنویسی شد تا از مجموعه جدیدتری از کتابخانه‌ها (کتابخانه [2]LAPACK) برای جبرخطی و کار با ماتریس استفاده کند.

متلب اولین بار توسط محققان و دست‌اندرکاران مهندسی کنترل توسعه یافت. اما به سرعت در بسیاری از حوزه‌های دیگر مانند مهندسی مکانیک، عمران، کامپیوتر، ریاضی و غیره گسترش یافت. حتی از این نرم‌افزار برای آموزش جبرخطی استفاده می‌شود. درمورد میزان اثرگذاری نرم افزار متلب در دنیای علم، هرچه گفته شود کم است.

[2] کتابخانه LAPACK، مخفف عبارت Linear Algebra PACKage است که مخصوص کارهای جبر خطی است. این کتابخانه توسط شرکت اینتل توسعه یافته است. امروزه، برای کتابخانه‌ها و نرم‌افزارهای مهندسی برپایه کتابخانه‌های جبرخطی اینتل توسعه یافته‌اند. 

پس از متلب چیست می‌خواهیم به سوال چرا متلب پاسخ دهیم. مثال‌هایی که زده‌ایم خواندنی است. پیشنهاد می‌کنیم از دست ندهید…

چرا متلب را یاد بگیریم؟

در این بخش از جلسه «متلب چیست»، می‌خواهیم لزوم یاد گرفتن برنامه‌نویسی متلب را بررسی کنیم. عزیزان دقت کنید، نرم افزار متلب مناسب یک برنامه‌نویس نیست. این نرم‌افزار برای مهندسان و دانشمندان طراحی شده است. یک مثال برای شما درنظر گرفتیم تا مسائل برای شما شفاف‌تر شود.

پروتوتایپ چیست؟

تصور کنید شما تیم طراحی و ساخت اپلیکشن موبایلی دارید. آکادمی هوسم از شما خواسته است یک اپ موبایلی برایش طراحی کنید. آکادمی هوسم کلیات کار را گفته و جزئیات اپ را برعهده تیم شما سپرده است. قطعا آکادمی هوسم نمی‌خواهد شش ماه بعد شما بیایید و بگویید بفرمایید اپ آماده شد، پول‌مان را بدهید برویم! یک تیم حرفه‌ای ابتدا پروتوتایپ (نمونه اولیه) می‌سازد. یعنی چه؟

یعنی یک نمونه اولیه، ناقص و سریع می‌سازد که کارفرما اول تایید کند و بعد کار اصلی را آغاز کنند. اگر هم کارفرما گفت این قسمت‌ها را تغییر بدهید، چون پروتوتایپ است به‌راحتی تغییر می‌دهند. نگران میزان اتلاف زمان و انرژی هم نیستند. وقتی کارفرما تایید کرد، کار طراحی اصلی شروع می‌شود. حالا در طراحی اپ موبایلی چگونه پروتوتایپ می‌سازند؟ به تصویر زیر دقت کنید. بسیاری از کاغذ و ماژیک‌ها رنگی استفاده می‌کنند که یک پروتوتایپ بسازند. البته، امروزه نرم‌افزارهایی برای کشیدن پروتوتایپ اپ موبایل و سایت آمده که از بحث درباره آنها خودداری می‌کنیم. اما، با این کار کارفرما همه چیز را خیلی ساده می‌بیند و مدیر تیم توسعه اپ هم به توضیح آن می‌پردازد.

البته باز هم مثال وجود دارد. مثلا کارخانه‌های بزرگ خودروسازی، برای ساخت یک خودروی جدید به‌یکباره تصمیم به ساخت یک خودرو با بدنه جدید نمی‌گیرند. ابتدا با نرم‌افزار، بدنه را طراحی می‌کنند و سپس می‌روند یک نمونه اولیه می‌سازند. آزمایش‌هایشان را انجام می‌دهند. تا اینکه درنهایت به مرحله تولید اصلی برسند. مثال‌ها برای اهمیت پروتوتایپ زیاد است. برویم سراغ اصل مطلب…

چرا یک مهندس باید از نرم افزار متلب استفاده کند؟

برای یک مهندس و دانشمند که با ریاضیات سروکار دارد هم اوضاع به همین شکل است. او می‌خواهد به‌ساده‌ترین شکل ممکن الگوریتم یا ایده‌اش را پیاده کند. شاید حتی نوشتن روی کاغذ برایش از کدنویسی متلب هم ساده‌تر باشد! اما چرا از متلب معمولا استفاده می‌شود؟ چون متلب برای یک مهندس و دانشمند شبیه به ماشین‌حساب است. بجای اینکه همه مسائل را بخواهد روی کاغذ خودش حل کند که زمان‌بر است. در متلب آنرا می‌نویسد و طبیعتا کارش آسان‌تر می‌شود. پس نوشتن برنامه و ایده در متلب می‌شود همان پروتوتایپ! حال برنامه‌نویسان حرفه‌ای می‌توانند این پروتوتایپ را در زبانی مانند++C پیاده سازی کنند تا تبدیل به یک محصول تجاری شود.

این توضیحات را به این دلیل لازم می‌دانیم که در گذشته خودمان چالش‌هایی با افراد مختلف داشتیم که چرا پروژه‌تان را در نرم افزار متلب پیاده می‌کنید و بعد می‌روید در ++C یا جاوا پیاده می‌کنید؟ خب از همان اول در ++C یا جاوا بنویسید! امیدواریم شما جوابش را اکنون بدانید. ما می‌خواهیم به سریع‌ترین زمان ممکن ایده‌مان را پیاده کنیم.

خب اشکالی ندارد طول بکشد! مگر چه می‌شود؟ بازهم جوابش این است که مگر ما می‌دانیم که این ایده آیا به جواب ختم می‌شود؟ مثلا برای یک کاری ممکن است ما پنج ایده داشته باشیم و ایده چهارم به جواب برسد. آیا بهتر نیست که موفقیت یا شکست یک ایده هرچه زودتر مشخص شود؟ تا درصورت شکست خوردن حسرت زمان ازدست‌رفته را نخوریم و خوشحال باشیم از اینکه زود فهمیده‌ایم.

ویژگی های متلب برای مهندسان و دانشمندان

در این بخش از جلسه «متلب چیست» می‌خواهیم به شما ویژگی‌هایی از متلب را نشان دهیم که ببینید چرا یادگیری متلب ارزشمند است. درادامه شش دلیل از مناسب بودن متلب برای مهندسان و دانشمندان آورده‌ایم.

زبان متلب ریاضی است

مهندسان و دانشمندان به یک زبان برنامه نویسی نیاز دارند که به‌راحتی عملیات ریاضی انجام دهند. جبر خطی در متلب به‌راحتی قابل استفاده است. البته این سادگی در پیاده‌سازی ایده‌ها در بسیاری از زمینه‌ها مانند تجزیه و تحلیل داده‌ها، پردازش سیگنال و تصویر، طراحی کنترل نیز صادق است. به همین دلیل است که بیش از 1500 کتاب درسی مرجع مانند کتاب پردازش تصویر گونزالز استفاده از متلب را آموزش می‌دهند.

نرم افزار متلب برای مهندسان و دانشمندان

در متلب همه‌چیز مخصوص مهندسان و دانشمندان طراحی شده است. نام توابع در متلب به‌گونه‌ای انتخاب شده که به‌راحتی در ذهن افراد باقی بماند. نام توابع در متلب بسیار به نام آنها در ریاضی نزدیک است. متلب برای مهندسان و دانشمندان طراحی شده است، نه برنامه‌نویس‌ها… پس اگر برنامه‌نویس‌ها متلب بلد نیستند، دلیل بر بد بودن متلب نیست. بلکه این نرم‌افزار برای مهندسان و دانشمندان است.

جعبه ابزار متلب

متلب شامل مجموعه زیادی جعبه ابزار (MATLAB Toolbox) است. هر جعبه ابزار کاربرد به‌خصوص خود را دارد. به‌عنوان مثال، اگر شما مهندس عمران، برق و مکانیک هستید، می‌توانید از جعبه ابزار اختصاصی متلب برای عمران، برق و کامپیوتر استفاده کنید. جعبه ابزارهای متلب بسیار زیاد است و شامل بسیاری از رشته‌های علمی می‌شود. (برای آشنایی با جعبه ابزارهای متلب اینجا کلیک کنید.)

متلب سریع است

نرم‌ افزار با تکنیک‌های پیشرفته‌ای پیاده‌سازی شده است. این ویژگی باعث شده محاسبات در ریاضی را برپایه ماتریس‌ها به‌سرعت انجام دهد. 

متلب مطئمن است

متلب یک نرم‌افزار پولی است. تیم بزرگی پشت متلب به‌صورت مداوم درحال کار هستند. این باعث می‌شود اطمینان به متلب نسبت به نرم افزارهای سورس-باز بسیار بیشتر باشد.

سرعت پیاده سازی در متلب

شما به‌عنوان یک مهندس یا دانشمند، هر ایده‌‌ای در کارتان را به‌سادگی می‌توانید در متلب پیاده‌سازی کنید. تصور کنید، بخواهید در جاوا ایده‌تان را پیاده کنید. قطعا در جاوا زمان بسیار بیشتری باید صرف کنید.

چگونه متلب را یاد بگیریم؟

دوره آموزش متلب رایگان هوسم، با هدف آموزش متلب به هرکسی که هیج آشنایی با متلب یا برنامه‌نویسی ندارد آماده شده است. پس چگونه متلب یاد بگیریم؟ جواب ما این است، کافی است آموزش متلب رایگان هوسم را دنبال کنید. به دقت هر جلسه را بخوانید و حسابی تمرین کنید.

بسیار خب به پایان جلسه اول با عنوان متلب چیست رسیدیم. از جلسه بعدی کار با خود متلب را آغاز می‌کنیم. از توضیحات عمومی مانند این جلسه فاصله می‌گیریم. و آموزش کاملی از متلب را به شما ارائه خواهیم داد. نظرها و پیشنهادهای شما می‌تواند در بهتر کردن این دوره موثر باشد. جلسات بعدی را از دست ندهید و با هوسم همراه باشید…