آموزش متلب

آموزش متلب

نرم افزار متلب توسط شرکت مث‌ورکز «Mathworks» ساخته شده است. این برنامه یک محیط برنامه نویسی شده است که برای انجام محاسبات ریاضی، برنامه نویسی و تجسم استفاده می‌شود. متلب یک ابزار قدرتمند است که شامل زبان سطح بالا و توابعی برای انجام سریع‌تر وظایف مرتبط با ریاضی است. این نرم افزار پیچیدگی را کاهش می‌دهد و به توضیح آسان‌تر نتایج در دنیای واقعی کمک می‌کند. به همین دلیل است که که بسیاری از افراد علاقه مند به برنامه نویسی به دنبال یادگیری و آموزش متلب هستند.

متلب چیست؟

متلب ابتدا به عنوان یک زبان برنامه نویسی ماتریسی ایجاد شد که برای مهندسان و دانشمندان طراحی شده بود؛ اما هر فردی که به این برنامه علاقه دارد، امکان استفاده از آن را خواهد داشت. متلب یک زبان برنامه نویسی نسل چهارم مانند جاوا و سی پلاس است که اکنون در کاربردهای پیشرفته مانند یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و علم داده استفاده می‌شود. از سویی دیگر، آموزش نرم افزار متلب بسیار مهم است زیرا بسیاری از مهندسان در حوزه‌های مختلف کاری به انجام محاسبات ریاضی، طراحی، تجزیه و تحلیل و بهینه سازی (ساختاری و ریاضی) نیاز دارند. 

تاریخچه متلب

متلب اولین بار توسط کلو مولر (Cleve Moler)، رئیس بخش علوم کامپیوتر در دانشگاه نیومکزیکو توسعه یافت. دانش آموزان مولر در انجام محاسبات جبر خطی و تحلیل عددی مشکل داشتند. با درک این موضوع، مولر می‌خواست راهی جایگزین برای انجام این محاسبات بدون نیاز به استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن (Fortran) پیدا کند. در اواخر سال 1984، مولر با استیو بنگارت و جک لیتل، شرکت مث‌ورکز را راه اندازی کردند. مث‌ورکز اولین نسخه رسمی متلب را در سال 1984 منتشر کرد.

نحوه کار متلب

با آموزش متلب می‌توانید الگوریتم‌های مختلفی را طراحی کنید. می‌توانید داده‌ها را از منابع مختلفی مانند فایل‌ها، پایگاه‌های داده یا اینترنت در متلب آپلود و تحلیل کنید. علاوه بر این، می‌توانید داده‌ها را با گزینه‌های مختلف تجسم کنید. متلب دارای کتابخانه بسیار بزرگی از توابع ریاضی است. بنابراین، شما می‌توانید محاسبه جبر خطی و ماتریس‌ها را به عنوان یک محصول ریاضی انجام دهید.

همچنین می‌توانید مدل‌های داده، نمونه‌های اولیه و محصولاتی که با متلب طراحی یا محاسبه می‌کنید را شبیه‌ سازی نمایید. شما همچنین می‌توانید داده‌ها را بهینه سازی کرده تا از آن به طور موثر با برنامه‌های دیگر استفاده کنید. شما می‌توانید رابط‌های شخصی مختلفی را طراحی کنید.

ویژگی‌های نرم افزار Matlab

ویژگی‌ها یا توابع زیادی در محیط متلب وجود دارند که باعث شده‌اند تا این برنامه از بسیاری زبان‌های برنامه نویسی دیگر بهتر باشد. برخی از ویژگی‌هایی که در آموزش نرم افزار متلب ارائه می‌شوند، شامل موارد زیر هستند:

1- محیط متلب دارای توابع و کتابخانه‌های از پیش تعریف شده است که به برنامه نویسان کمک می‌کند تا به راحتی از آن استفاده کنند. مسائل پیچیده ریاضی مختلفی وجود دارند که ما در صنایع مختلف با آنها روبرو هستیم. این مسائل را می‌توان در متلب با یک تابع یا کد واحد اجرا کرد. به طور مشابه، متلب طیف وسیعی از ابزارها را ارائه می‌دهد که در بسیاری از زمینه‌ها مانند مهندسی هوافضا، ارتباطات و پردازش سیگنال و سایر استفاده می‌شود.

2- Matlab از پلتفرم‌های مختلفی مانند لینوکس، نسخه‌های مختلف ویندوز و سایر موارد پشتیبانی می‌کند. بنابراین، برنامه‌ها یا فایل‌هایی که در یک پلتفرم نوشته شده‌اند نیز می‌توانند بر روی پلتفرم دیگری اجرا یا خوانده شوند. این مهم باعث کارآمدتر و موثرتر شدن روند برنامه نویسی با متلب می‌شود.

3- متلب برای اجرای کد، نیازی به کامپایلر ندارد، بنابراین اگر چند خط کد بنویسیم، نتایج فوری دریافت می‌کنیم. چنین چیزی در سایر زبان‌های برنامه نویسی مانند C، C++ در دسترس نیستند. این امر تفسیر و پیاده سازی کد در متلب را آسان‌تر می‌کند. با این حال این روند کمی کند خواهد بود، بنابراین کامپایلرهای متلب در دسترس هستند که می‌توانند برای اجرای سریع‌تر برنامه‌ها استفاده شوند.

4- متلب دارای بسیاری از دستورات داخلی برای تجسم است که برای ترسیم نقشه و سایر برنامه‌ها مورد نیاز می‌باشد. آن‌ها را می‌توان از طریق هر دستگاه خروجی که به دستگاهی که متلب در آن نصب شده است، مشاهده کرد. همچنین می‌توان از آن برای پردازش آسان تصاویر و فیلم‌ها نیز استفاده نمود. این امر متلب را به یک ابزار تجسم عالی تبدیل می‌کند که ترسیم نقشه را آسان تر خواهد کرد.

5- همچنین از متلب برای انجام تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده می‌شود. منابع مختلفی وجود دارند که می‌توان آنها را ادغام کرد، خواه اکسل باشد یا پایگاه داده! پس از وارد کردن مجموعه داده‌ها به محیط نرم افزار، متلب ابزارها و کتابخانه‌های مختلفی را ارائه می‌کند تا داده‌ها را برای تجزیه و تحلیل بیشتر آماده باشند. پس از حذف اطلاعات ناخواسته، باید بسته به هدف کسب و کار، مدلی بسازیم.

Matlab از ابزار، بسته‌ها و توابعی را برای توسعه مدل مانند رگرسیون لجستیک، خوشه‌ بندی، جنگل تصادفی و مدل‌های برداری برای تجسم سازی استفاده می‌کند. بنابراین، از روش‌های اولیه تجزیه و تحلیل تا انتها، تمام توابع در متلب وجود دارند که آن را به ابزاری عالی برای تجزیه و تحلیل داده‌ها تبدیل می‌کنند.

6- کدنویس متلب به تبدیل کد در آن به هر زبان دیگری مانند  C++، JAVA  و سایر موارد کمک می‌کند. این مهم خوانایی را افزایش می‌دهد و به برنامه نویسان کمک می‌کند تا کد را به راحتی بخوانند.

7- متلب ابزارها و کتابخانه‌های Deep Learning را ارائه می‌دهد که در نسخه اخیر خود برای ایجاد نتایج مورد نظر گنجانده شده‌اند. این شامل کتابخانه‌ای مهم است که می‌تواند در بسیاری از زمینه‌های دیگری مانند سیستم کنترل، ارتباطات، پردازش تصویر و سیگنال استفاده شود.

8- متلب کتابخانه‌ها و ابزارهای از پیش تعریف شده خود را دارد که کاربران را قادر می‌سازد تا GUI (رابط گرافیکی کاربر) را برای برنامه‌های مربوطه خود بسازند. این همچنین برای کاربرانی که هیچ تجربه و دانش قبلی در متلب ندارند، کمک بزرگی است.

اهمیت آموزش متلب

امروزه زبان‌های برنامه نویسی زیادی در سراسر جهان استفاده می‌شوند. متلب در مقایسه با سایر زبان‌های نرم افزار کد نویسی، مزایای زیادی به ما ارائه می‌دهد. اما این برنامه ممکن است بسته به هدف مورد استفاده متفاوت باشد. متلب فقط می‌تواند انجام کارهای مورد نیاز را برای شما آسان‌تر کند.

متلب هر داده‌ای که می‌نویسید را به عنوان یک ماتریس درک می‌کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک عدد را وارد می‌کنید، به عنوان یک ماتریس متشکل از یک ردیف و یک ستون درک می‌شود. این شامل توابع آماده جاسازی شده برای عملیات ماتریس مانند جمع ماتریس، ضرب و بالعکس است. جعبه ابزار زیادی در این برنامه وجود دارند و به لطف آنها می‌توان عملکرد متلب را تا حد زیادی غنی کرد.

به عنوان مثال، نوار ابزار استاتیک به ما کمک می‌کند تا از داده‌های آماری سفارشی شده استفاده کنیم یا به لطف لینک به اکسل، داده‌ها به فرمتی تبدیل می‌شوند که توسط اکسل قابل خواندن باشند. متلب از عملیات برداری استفاده می‌کند. به این ترتیب حجم کدها به حداقل کاهش می‌یابد. 

شما نمی‌توانید در مورد متلب صحبت کنید و در مورد Simulink حرفی به میان نیاورید. برخی از داده‌ها در نتیجه عملیات انجام شده در متلب به دست آمده‌اند و به لطف Simulink، این داده‌ها به خروجی‌هایی تبدیل می‌شوند که می‌توانند با نمودارها تعامل داشته باشند.

بنابراین این مهم می‌تواند با سیستم گرافیکی متلب ارتباط برقرار کند و ترسیم نمودار داده‌ها را آسان‌تر نماید. همچنین این نرم افزار به شما این امکان را می‌دهد تا رنگ و اندازه را تنظیم کنید و به لطف نتیجه بصری حاصل، تفسیر مؤثرتر و دقیق‌تری انجام می‌شود.

مزایای آموزش متلب

این روزها تقاضای زیادی برای برنامه نویسان و توسعه دهندگان ماهر در حوزه نرم افزار متلب وجود دارند. دوره‌های آموزشی متلب بر نقش و کاربرد آن در زمینه‌های مختلف مهندسی تمرکز دارد. دانش آموختگان می‌توانند پس از پایان دوره خود، به عنوان یک برنامه نویس حرفه‌ای وارد بازار کار شوند و درآمد خوبی کسب کنند.

متلب به طور خاص برای زمینه‌های علمی و ریاضی طراحی شده است و پایگاه داده وسیعی از الگوریتم های داخلی را ارائه می‌دهد و در زمان توسعه صرفه جویی می‌کند. جعبه ابزار این نرم افزار همچنین عملکرد متلب را با الگوریتم‌هایی برای حوزه‌های خاص مانند یادگیری عمیق، امور مالی، تجزیه و تحلیل متن و موارد دیگر گسترش می‌دهد.

البته، متلب می‌تواند کتابخانه‌های خارجی مانند OpenCV را فراخوانی کند تا عملکرد خود را حتی بیشتر گسترش دهد. پلت فرم متلب همچنین پیاده سازی، آزمایش و اشکال زدایی الگوریتم های خود را بدون کامپایل مجدد کد در یک محیط تعاملی برای شما آسان می‌کند. شما همچنین می‌توانید از متلب برای پردازش تصاویر ثابت و ویدئو در انواع فرمت‌های استاندارد استفاده کنید.

متلب به ساده کردن محاسبات توابع انتقال مدارها، یافتن، رسم قطب‌ها و صفرها، ارزیابی پاسخ زمانی سیستم‌ها و حل معادلات دیفرانسیل مربوط به آن‌ها کمک می‌کند. در ترکیب با  Simulink، متلب توانایی دریافت و شبیه سازی کدهای HDL برای سبک‌های FPGA و ASIC را دارد. اخیراً یک رابط AN برای PSpice نیز وجود دارد. طراحی سیستم تعبیه شده، تعهد به وظایفی از قبیل دریافت و پردازش تصویر و صدا، رابط‌های کاربری و سایر موارد را نیز دارد.

کاربردهای متلب

Matlab به ویژه در برنامه‌های مهندسی و اغلب در تجزیه و تحلیل سیستم‌ها و محاسبات ریاضی و تجسم آنها استفاده خواهد شد. کاربردهای اصلی متلب عبارتند از:

• محاسبات جبر خطی عددی
•  فراگیری ماشین
• یادگیری عمیق
• علم داده
•  شبیه سازی
•  ایجاد نمودار برای داده‌های بزرگ
•  تجزیه و تحلیل داده‌ها و تجسم
•  توسعه الگوریتم
•   ایجاد یک رابط کاربری گرافیکی و رابط برنامه نویسی کاربردی

چگونه متلب را یاد بگیریم؟

متلب یک زبان برنامه نویسی شی‌گرا است. به همین دلیل، بهتر است قبل از شروع یادگیری متلب، اصول اولیه زبان برنامه نویسی شی‌گرا را بیاموزید. همچنین دانستن اینکه متلب چگونه توالی کد نویسی و الگوریتم‌ها را توسعه می‌دهد، مفید است. یادگیری این برنامه دشوار نیست، اگر علاقه و تلاش در خود داشته باشید؛ اما شما باید اصول ریاضیات پیشرفته را یاد بگیرید زیرا اگر ریاضی را به خوبی بدانید، عملیات موجود در کتابخانه متلب برای شما راحت‌تر خواهد شد. شما باید بدانید که از کدام فرآیند برای چه چیزی استفاده خواهید کرد.

کلام آخر

متلب یکی از بهترین برنامه‌هایی است که برای حل عملیات ریاضی مانند ماتریس و جبر خطی استفاده می‌شود. این نرم افزار طراحی الگوریتم را سریع‌تر و بهتر می‌کند. همچنین از الگوریتم Tesi پشتیبانی می‌کند. این برنامه آنالیز داده‌ها را با انواع مختلف الگوریتم‌هایی که دارد، انجام می‌دهد. متلب به شما این امکان را می‌دهد تا راحت‌تر روی تغییرات ایجاد شده کار کنید و در نهایت، در طراحی رابط راحتی بیشتری داشته باشد.

مزایای زیاد وجود دارند که متلب را به یک ابزار عالی برای همۀ افراد علاقه مند تبدیل می‌کند. برای امور مربوط به مهندسی، انتخاب متلب به جای هر ابزار دیگری تقریباً در هر زمینه‌ای گزینه مناسبی است زیرا کارکردهای زیادی را ارائه می‌دهد.