Почему вы должны использовать MATLAB в своем следующем проекте автоматизации

Почему вы должны использовать MATLAB в своем следующем проекте автоматизации

MATLAB — это полная платформа программирования, включающая язык, интегрированную среду разработки и библиотеки. MATLAB расшифровывается как «Матричная лаборатория» и метко назван в честь своей способности работать с матричными операциями, которые составляют основу большей части научных вычислений. В терминологии MATLAB библиотеки известны как наборы инструментов, и доступно множество различных наборов инструментов, отвечающих конкретным требованиям пользователя. Мы собираемся взглянуть на этот ценный инструмент научного программирования и посмотреть, кто его использует и почему они находят его привлекательным решением.

Краткая история MATLAB

Истоки MATLAB выросли из математических исследований, проведенных в конце 1960-х — 1970-х годах Дж. Х. Уилкинсоном и его коллегами. Кульминацией их работы стали алгоритмы для языка программирования Algol 60, основанные на решении задач на собственные значения и матричных линейных уравнений. Инициативы, основанные на этой работе, привели к разработке высококачественного математического программного обеспечения при поддержке Национального научного фонда США (NSF), который. дебютировал в 1971 году как EISPACK (Matrix Eigensystem Package). За этим последовало в 1975 году создание пакета Linear Equation, известного как LINPACK.

Фото Антуана Дотри на Unplash

Первым MATLAB был интерактивный матричный калькулятор, разработанный Кливом Молером как упражнение по программированию. Он был разработан, чтобы обеспечить более легкий доступ к инструментам LINPACK и EISPACK, чем при пакетном программировании на мейнфрейме. Из этих скромных начинаний эту концепцию подхватили Джек Литтл и Стив Бангерт, что привело к созданию PC-MATLAB, представленного в 1984 году. Он был разработан для работы на новых персональных компьютерах, произведенных IBM, а в 1985 году за ним последовал Pro-MATLAB. , который работал на рабочих станциях Unix.

MATLAB продолжает развиваться, чтобы удовлетворить требования ученых и инженеров. Вот некоторые из основных компонентов современного воплощения продукта.

Предоставление численных решений обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) занимает центральное место в функциональности MATLAB и его сопутствующего продукта для моделирования Simulink. Исходное приложение предлагало только один тип данных. Все числа были представлены в формате с плавающей запятой двойной точности стандарта IEEE 754 и хранились в 64-битной памяти. Различные типы данных, предназначенные для обеспечения большей гибкости для пользователей MATLAB, были добавлены в продукт на протяжении многих лет, что привело к созданию надежной среды для математических вычислений.

• Числа с плавающей запятой одинарной точности и целые числа были добавлены в начале 2000-х годов и позволяют вдвое сократить требования к хранению больших массивов за счет использования 32-битной памяти.
• В 1992 году были добавлены разреженные матрицы, которые представляют матрицы с эффективным использованием памяти. Они хранят только ненулевые значения с указателями на строки и столбцы.
• Массивы и структуры ячеек были реализованы в 1996 году и добавили инструменту расширенные функциональные возможности.
• В 2008 году в MATLAB были расширены объектно-ориентированные возможности для упрощения задач программирования, связанных со специализированными структурами данных или функциями, которые взаимодействуют с определенными типами данных. Это основа графической системы MATLAB.

В 2000 году MATLAB превратился из простого терминального приложения в настольное решение. Совсем недавно, в 2016 году, был добавлен Live Editor. Эта функция позволяет пользователям экспортировать ввод, вывод и графику MATLAB в виде интерактивного документа.

Наборы инструментов, известные как библиотеки на других языках программирования, постоянно разрабатываются и в настоящее время насчитывают более 60 вариантов, которые касаются многих аспектов математических вычислений. Вы можете получить наборы инструментов для таких специализированных приложений, как параллельные вычисления, вычислительные финансы и генерация кода.

Результатом этих инноваций и постоянного совершенствования является полнофункциональная платформа математического программирования, которая широко используется в университетах, промышленности и научном сообществе.

Как используется MATLAB?

Итак, теперь, когда у вас есть общее представление о том, что такое MATLAB, вам может быть интересно, как его использовать. Простой ответ заключается в том, что он имеет множество применений в академических кругах и в самых разных отраслях. Вот некоторые из наиболее распространенных способов использования MATLAB сегодня.

Более 6500 университетов по всему миру используют MATLAB и Simulink в качестве инструментов обучения. Компания предлагает лицензии для всего кампуса, а также наборы продуктов, разработанные специально для студентов. Они также предоставляют учебные материалы и учебные материалы, которые облегчают их использование. Студенты изучают вычислительные навыки, которые готовят их к карьере в различных компьютерных дисциплинах, таких как Интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект (ИИ). Широкое использование этого инструмента в образовании ежегодно приводит к появлению тысяч новых выпускников, которые хорошо разбираются в его применении и могут сразу приступить к работе, требующей его использования на профессиональном уровне.

Фото jeshoots.com на Unsplash

Существует невероятное разнообразие способов использования MATLAB в науке и промышленности. Далее следует лишь небольшой пример того, как этот инструмент используется учеными и инженерами по всему миру.

Моделирование в реальном времени и быстрое прототипирование — это методы, которые обеспечивают быстрый и недорогой метод проверки и оценки проектов для инженеров по управлению и обработке сигналов. Новые конструкции можно тестировать на оборудовании в режиме реального времени, а модификации можно вносить за минуты, а не дни.

Математическое моделирование сложных систем — еще одна область, в которой MATLAB предоставляет своим пользователям расширенные возможности. Он поддерживает численное и символьное моделирование и в сочетании с Simulink создает платформу для эффективной разработки встраиваемых систем.

Физическое моделирование с дополнительным продуктом Simscape от Mathworks позволяет выполнять физическое моделирование, которое можно использовать на протяжении всего процесса разработки. Объединение возможностей MATLAB и Simulink позволяет включить в ваши модели глубокое обучение и профилактическое обслуживание.

Использование возможностей параллельных вычислений MATLAB ускоряет моделирование и обработку данных, требующих больших объемов данных. В полной мере используйте многоядерные процессоры, графические процессоры и облачные ресурсы, не внося существенных изменений в свои рабочие процессы.

Это всего лишь пример того, как MATLAB можно использовать для решения задач, требующих обработки сложных математических уравнений.

Примеры MATLAB в действии

Несколько конкретных примеров использования MATLAB в действии дают больше информации о том, какую пользу этот инструмент может принести предприятиям в различных секторах рынка.

Коммунальная и энергетическая отрасли широко используют моделирование для обеспечения надежного энергоснабжения своих клиентов. MATLAB и Simulink использовались для создания модели предложения и спроса на электроэнергию в Европе для минимизации затрат и поддержания оптимальной мощности в разных странах. Код можно напрямую внедрить с платформы разработки во встроенные системы, что значительно повысит производительность.

Фото Тайлера Кейси на Unsplash

Аэрокосмический гигант Airbus использовал Simulink для разработки системы управления подачей топлива на своем Airbus A380. Сложная система определяет режимы работы на земле и в полете и включает в себя несколько тысяч состояний и переходов. Компания сэкономила месяцы времени на разработку и смогла справиться с дополнительной сложностью без необходимости увеличения штата сотрудников.

Автомобильная промышленность — еще одна область, в которой MATLAB ускоряет разработку новых технологий, таких как автоматизированное вождение и усовершенствованные системы помощи при вождении (ADAS). Такие функции, как контроль, планирование и восприятие, можно моделировать для целей тестирования, настройки и интеграции без необходимости в дорогостоящих прототипах транспортных средств.

Почему вы должны использовать MATLAB?

Как видно из набора деловых и научных дисциплин, использующих MATLAB, он обеспечивает обширные преимущества, выходящие далеко за пределы классной комнаты. Так почему же вы должны рассматривать MATLAB как инструмент для математического моделирования и программирования? Вот несколько причин добавить MATLAB в вашу вычислительную среду.

Большая пользовательская база и обширная документация облегчают запуск и работу с MATLAB. Его почти универсальное использование в образовании приводит к тому, что выпускники хорошо разбираются в использовании функций инструментов для решения реальных проблем. Компаниям рекомендуется нанимать молодых инженеров с таким набором навыков, чтобы использовать возможности MATLAB для своего бизнеса.

Разработка кода упрощается наборами инструментов, доступными для пользователей MATLAB. Функциональность, обеспечиваемая наборами инструментов, избавляет от необходимости писать подпрограммы с нуля и позволяет разработчикам быстро и легко опробовать идеи.

Код MATLAB краток: две строки кода эквивалентны примерно 20 строкам, написанным на C++. Это значительно упрощает понимание логики кода, написанного другими программистами, и упрощает обмен кодом между членами команды.

MATLAB — это зрелая платформа программирования, которая продолжает добавлять функции и расширять свою функциональность в промышленном, академическом и научном мире. Возможно, сейчас самое подходящее время, чтобы увидеть, как его можно использовать для решения сложных математических задач, преследующих вашу компанию.

Опубликовано Закари Стэнк

Первоначально опубликовано на https://linkedin.com.