دنیای شگفت انگیز محاسبات با Matlab

نرم افزار متلب (MATLAB) یکی از مهمترین ابزارهای محاسباتی مهندسان و پژوهشگران رشته‌های مختلف است و امروز در همه دانشگاه‌ها و به تقریب در همه رشته‌ها از آن استفاده می‌شود. برخلاف چیزی که ممکن است در ابتدا به نظر برسد، یادگیری و بکار بستن متلب کار سختی نیست. دوره مقدماتی متلب (MATLAB) شما را با مفاهیم اولیه این نرم افزار آشنا می‌کند و در پایان این دوره شما قادر خواهید بود:

از این نرم افزار برای حل مسایل ریاضی یا رسم نمودار توابع و جداول داده‌ها استفاده کنید.
برنامه‌های ساده‌ای برای تحلیل داده‌های بدست آمده از یک آمار گیری یا آزمایش بنویسید.
و به راحتی راه خود را برای حل مسایل جدید با استفاده از منابع کمکی این نرم افزار پیدا کنید.

سطح اطلاعات ارائه شده در این دوره در حدی است که برای همگان قابل استفاده باشد ولی با این حال اگر دانش و تجربه‌ای هر چند اندک، و حتی در حد آشنایی، با زبان‌های برنامه نویسی داشته باشید مفاهیم بخش‌هایی از این دوره برای شما ملموس‌تر و درک آنها ساده تر خواهد بود.

مقدمه
این نکته را نباید فراموش کرد که اساس تفکری که منجر به ساخته شدن و پیشرفت رایانه‌ها شد، نیاز بشر به حل مسایل ریاضی پیچیده و تحلیل ریاضی داده‌های آماری و علمی بود. هرچه دانش بشری زیادتر شود نیاز او به حل مسایل پیچیده ریاضی نیز افزایش پیدا می‌کند. امروز حل مسایل پیچیده‌ای مانند پیش بینی وضعیت آب و هوا با متغیرها و پارامترهای گوناگون، بدون یاری رایانه‌های پیشرفته و نرم افزارهایی که قادر به حل مسایل پیچیده ریاضی باشند، غیر ممکن است.

در حال حاضر تعداد زیادی نرم افزار برای حل مسایل ریاضی یا شبیه سازی‌های پدیده‌های فیزیکی بوسیله مدل سازی ریاضی وجود دارند که متخصصان بسته به نیاز و شرایط کار از برخی از آنها به تنهایی یا بطور ترکیبی با دیگر نرم افزارها بهره می‌برند. از نرم افزارهای منبع باز رایگان تا برنامه‌های خاص چند ده هزار دلاری.

نرم افزارهای محاسبات ریاضی
با جستجوی عبارت نرم افزارهای محاسبات ریاضی (Numerical Analysis Software) فهرستی از نرم افزارهای مختلفی را مشاهده خواهید کرد که نام برخی از آنها برای داشجویان یا علاقمندان برنامه نویسی آشناست و بسیاری از آنها ناشناخته. هریک از این نرم افزارها برای هدف خاصی طراحی شده‌اند و گاهی نیز دو یا چند نرم افزار هستند که هدف از طراحی آنها یکی است و حتی شباهت‌های زیادی در محیط کاری و چگونگی کار با هم دارند و فقط سیستم عاملی که تحت آن کار می‌کنند یا چگونگی تعامل با محیط‌ها و نرم افزارهای دیگر در آنها با هم متفاوت است. برخی از شناخته شده ترین این نرم افزارها عبارتند از: متمتیکا (Mathematica)، مت کد (Mathcad)، مپل (Maple)، اوکتاو (Octave)، و متلب (Matlab).

متلب چیست؟
نرم افزار متلب، یک محیط نرم افزاری و یک زبان برنامه نویسی در یک مجموعه به هم پیوسته و منسجم برای محاسبات ریاضی است. این نرم افزار ضمن ارائه امکانات مختلف برای حل مسایل ریاضی و تحلیل داده‌ها ابزارها و راهکارهای مختلفی برای نمایش و به تصویر درآوردن اطلاعات عددی در اختیار می‌گذارد. همه این امکانات به ساده ترین راه در اختیار استفاده کننده از نرم افزار قرار گرفته است بطوریکه یادگیری این نرم افزار و کار کردن با آن بسیار ساده‌تر از آنی است که در نگاه اول به نظر می‌رسد.

زبان برنامه نویسی متلب نیز برنامه نویسی برای حل مسایل ریاضی را بطور باور نکردنی ساده کرده است. برای مثال جمع دو ماتریس 10 در 10 در زبان برنامه نویسی فرترن حداقل به شش سطر دستور نیاز دارد:

				
					real * 8 A(10,10), B(10,10), C(10,10)
   do i=1,10     
       do j=1,10    
            C(i,j) = A(i,j) + B(i,j)
       continue
  continue

در حالی که در متلب این فرامین تبدیل می‌شوند فقط به یک فرمان:

				
					C = A + B

اگرچه محیط متلب محیطی دوستانه و محاوره‌ای است ولی همچنین بسادگی می‌توان با آن برنامه‌هایی برای کارهایی خاص نوشت و برای آن برنامه یک محیط رابط گرافیکی طراحی کرد یا آن برنامه‌ها را به عنوان یک ابزار برای حل مسایل پیچیده‌تر به مجموعه غنی ابزارها و ابزارک‌های متلب افزود.

بطور خلاصه می‌توان گفت که متلب نرم افزاری است برای:

عملیات ساده و پیچیده ریاضی
شناسایی، تبدیل، و تحلیل داده‌ها و نمایش آنها به روش‌های متنوع
مدل سازی و شبیه سازی پدیده‌های مختلف
کنترل سیستم‌های پیچیده بر اساس متغیرها و پارامترهای گوناگون

نرم افزار متلب برای همه سیستم‌های عامل (به تقریب) در دسترس است و امروزه حتی نمونه ساده شده‌ای از آن را می‌توان بر روی گوشی‌های موبایل هوشمند با سیستم عامل آندروئید یا آی او اس اپل نصب کرد.

با متلب چه کارهایی می‌توان کرد و چه کارهایی از متلب بر نمی‌آید؟
علاوه بر نکاتی که در زمان معرفی نرم افزار مطرح شد، متلب نرم افزاری خوب برای طراحی و نمونه سازی سیستم‌های محاسباتی و کنترل است. چون:

یادگیری آن ساده است و مستندات نرم افزار کامل و در دسترس است.
پیدا کردن نمونه‌های اجرا شده با آن برای پروژه‌های مختلف به دلیل گستردگی استفاده در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی و صنعت به سادگی امکان پذیر است.
مجموعه‌ای بزرگ از کتابخانه‌ها و ابزارها برای اهداف مختلفی مانند تحلیل تصویر یا سیگنال را به همراه دارد.
امکان نوشتن ابزارها و کتابخانه‌هایی به زبان‌های دیگر مانند C و FORTRAN و نصب و فراخوانی آنها در برنامه اصلی به سادگی امکان پذیر است.
قابلیت خوبی در به نمایش درآوردن داده‌ها به صورت نمودارهای دو بعدی یا سه بعدی ثابت یا متحرک (انیمیشن) دارد.

همین الان یادگیری متلب رو شروع کن!

آشنایی با محیط نرم افزار
آشنایی با محاسبات، ترسیمات آماری و هندسی برای پایان نامه
برنامه نویسی در متلب

کد تخفیف 25% : ProMat_25

برخلاف زبان‌های برنامه نویسی متداولی مانند جاوا یا سی، زبان برنامه نویسی متلب زبانی است که به سادگی و مستقیم نمی‌توان آن را به زبان ماشین ترجمه کرد. به بیان دیگر زبانی است که برای اجرا به مفسر احتیاج دارد و به همین دلیل بدون هسته اصلی متلب غیر قابل اجرا است. البته راه‌هایی برای اجرایی کردن و مستقل کردن برنامه‌ها از هسته محاسباتی متلب وجود دارد ولی در حالت کلی باید این نکته را همیشه در نظر داشت. نیاز برنامه‌های نوشته شده در متلب به هسته اصلی نرم افزار موجب می‌شود که نتوان از این برنامه‌ها در محیط‌های مختلف استفاده کرد. برای مثال نمی‌توان آنها را تحت وب بکار برد.

علاوه بر این باید دانست که متلب برای کار با مجموعه داده‌های متعارف طراحی شده است نه مجموعه‌های بسیار بزرگی از اطلاعات. اگرچه می‌توان چنین کارهایی را نیز به این نرم افزار سپرد ولی باید از ابتدا دانست که در این حالت نباید انتظار پاسخی سریع از سیستم باشیم. برای مثال اگر قرار است که با تحلیل تصاویر حاصل از یک دوربین کنترل همزمان سیستمی را بدست بگیریم، بهتر است که بجای متلب از نرم افزارهای خاص این کار بهره ببریم.

منابع کمکی و دستور HELP
یکی از شاخصه‌های متمایز کننده متلب از دیگر نرم افزارهای مشابه، گستردگی و فراوانی منابع کمکی و مستندات و مثال‌های فراوانی است که هم بوسیله شرکت توسعه دهنده و هم بوسیله کاربران در دسترس علاقمندان قرار گرفته است. ساده‌ترین و در دسترس‌ترین این منابع دستور “کمک” یا HELP نرم افزار است که به روش‌های گوناگون قابل دسترسی است و به تقریب همه نیازهای اطلاعاتی اولیه کاربر را برآورده می‌کند.

دستور HELP به دو روش اصلی در دسترس قرار می‌گیرد؛ رجوع به منوی برنامه یا نوشتن آن در خط فرمان (Command Prompt) برنامه. با استفاده از منوی HELP و جستجوی دستور یا تابعی که درباره آن سوال دارید در بخش جستجو، می‌توان به فهرستی دست یافت که شامل نتایج جستجو در همه بخش‌ها و توابع و ابزارهای متلب است. هرکدام از نتایج شامل شرح دستور، چگونگی کارکرد، حالت‌های مختلف استفاده، و چند مثال است و گاهی برای برخی از فرامین، قطعات چند رسانه‌ای و محاوره‌ای نیز برای تفهیم بهتر موضوع اضافه شده است.

راه دوم دسترسی به دستور HELP نوشتن آن در خط فرمان پنجره فرمان است. در این حالت فقط کافی است دستور یا تابعی که اطلاعاتی درباره آن می‌خواهیم در جلوی دستور HELP بنویسیم. برای مثال HELP Random.

این دو روش تفاوت چندانی با هم ندارند و هر دو نیاز کاربر را پاسخگو هستند ولی زمانی که از منوی HELP استفاده می‌شود اطلاعات بیشتر و مثال‌های کاربردی نیز در دسترس اند. در حالی که در خط فرمان یافتن پاسخ سریعتر خواهد بود.

علاوه بر نرم افزار، بر روی محیط وب نیز می‌توان به منابع مختلف اطلاعاتی در این زمینه دست یافت. از جزوه‌ها و دوره‌های آموزشی که بوسیله شرکت توسعه دهنده نرم افزار تهیه شده‌اند گرفته تا نمونه برنامه‌ها و توابع کاربردی که بوسیله دیگران نوشته و بر روی وب به اشتراک گذاشته شده‌اند.