4.1 MATLAB – концепция системы
MATLAB
MATLAB — это высокопроизводительный язык для технических расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и программирование в удобной среде, где задачи и решения выражаются в форме, близкой к математической. Типичное использование MATLAB — это [1]:
- математические вычисления .
- создание алгоритмов .
- моделирование.
- анализ данных, исследования и визуализация .
- научная и инженерная графика.
- разработка приложений, включая создание графического интерфейса.
MATLAB — это интерактивная система, в которой основным элементом данных является массив. Это позволяет решать различные задачи, связанные с техническими вычислениями, особенно в которых используются матрицы и вектора, в несколько раз быстрее, чем при написании программ с использованием "скалярных" языков программирования, таких как Си или Фортран.
Слово MATLAB означает матричная лаборатория (matrix laboratory). MATLAB был специально написан для обеспечения легкого доступа к LINPACK и EISPACK, которые представляют собой современные программные средства для матричных вычислений.
В МATLAB важная роль отводится специализированным группам программ, называемых toolboxes. Они очень важны для большинства пользователей MATLAB, так как позволяют изучать и применять специализированные методы. Toolboxes — это всесторонняя коллекция функций МATLAB (M-файлов), которые позволяют решать частные классы задач. Toolboxes применяются для обработки сигналов, систем контроля, нейронных сетей, нечёткой логики, вэйвлетов, моделирования и т.д.
Отличительные особенности [1]:
- Огромное количество пользователей по всему миру
- Интерфейс представляет собой командную строку
- MATLAB является отраслевым стандартом
Сайт: matlab.exponenta.ru
Структура прикладного пакета среды MATLAB:
- Интерфейс (гр. для WiNT, Linux)
- Встроенные функции ядра
- Язык программирования и компилятор
- Графическая подсистема (построение графиков)
- Пакет расширений (Tool boxes)
Возможности MATLAB:
- Суперколькулятор
- Моделирование динамических систем
- Визуализация процессов и алгоритмов
- Средство исследования алгоритмов
- Разработка контроллеров с обратной связью (система управления)
- Интеграция с СУБД (система управления базами данных)
Самая известная СУБД: Oracle – лидер отрасли, Microsoft SQL, MySQL
- Обработка сигналов (частотный анализ, фильтрация, шумоподавление)
- Связь с железом
- Подключение гис-данных (гео-информационные системы)
- Нечётная логика
- Оптимизация и генетические алгоритмы (Optimization ToolBox)
- Нейронные сети (распознавание, классификация, управление)
- Обработка звуковых файлов
- Моделирование систем, основанных на событиях (StateFlow ToolBox)
- Любая существующая задача
MATLAB – если зарегистрироваться на сайте MathWorks, то будет доступ к официальному ютуб-каналу с видео-уроками.
Особенности MATLAB 2015a [1]:
1)MATLAB Compiler автоматически преобразует алгоритмы и приложения MATLAB в автономные приложения и программные компоненты. Версия MATLAB Compiler 4 налагает значительно меньше ограничений на исходный код, чем это было ранее.
2) MATLAB Compiler SDK расширяет функциональные возможности MATLAB Compiler , позволяя создавать C / C ++ разделяемые библиотеки, сборки .NET Microsoft и классы JAVA напрямую из программ MATLAB. Эти компоненты могут быть интегрированы с пользовательскими приложениями, а затем развернуты на настольных системах, в вебе и на предприятиях.
Функции MATLAB Compiler SDK [2]:
- Упаковка ваших программ MATLAB, как C / C ++ разделяемых библиотек, сборок Microsoft.NET и классов JAVA.
- Распространение компонентов программного обеспечения без дополнительных лицензионных отчислений для пользователей, которые не нуждаются в MATLAB.
- Среда разработки и тестирования MATLAB Production Server для интеграции с веб и корпоративными системами.
- Шифрование MATLAB кода для защиты вашей интеллектуальной собственности.
Получение данных и обработка в MATLAB [1]:
- Доступ к данным из разных источников, включая сайты, базы данных (БД) и файлы: работа с большими данными.
- Контейнеры данных – различные форматы, которые позволяют структурировать данные численно.
- Визуализация и интерактивная работа с данными (обработка данных).
- Работа с событиями.
Таблица 1. Информационная иерархия MATLAB
Действие |
Приложение
|
Отчёты Приложения Интеграция в существующие системы |
Знания (об объекте исследований) Информация |
Анализ
|
Аналитика Домены Прогнозная аналитика |
Данные |
Организация (предварительная обработка данных)
|
Анализ Визуализация Обработка данных |
Физические данные |
Сбор данных
|
|
MATLAB действует на уровне организации.
Исследование:
- Анализ данных и моделирование
- Разработка алгоритмов
- Разработка программных приложений