MATLABは、米国のMathWorks社が開発した商用数学ソフトウェアです。アルゴリズム開発、データの可視化、データ分析、数値計算に使用される高水準の技術計算言語および対話型環境であり、主にMATLABとSimulinkの2つの部分で構成されています。

MATLABは「マトリックス」と「ラボ」を組み合わせた造語で、MathWorks社がリリースしたハイテクコンピューティング環境であり、主に科学計算、可視化、インタラクティブプログラミングに重点を置いています。数値解析、行列計算、科学データの可視化、非線形動的システムのモデリングとシミュレーションといった強力な機能を、使いやすいグラフィカル環境に統合しています。科学研究​​、エンジニアリング設計、そして効果的な数値計算を必要とする数多くの科学分野に包括的なソリューションを提供し、従来の非対話型プログラミング言語（C言語やFortran言語など）の必要性を大幅に排除し、現在の国際的な科学計算ソフトウェアの先進レベルを体現しています。

MATLABは、MathematicaやMapleと並んで、三大数学ソフトウェアパッケージの一つとされています。数学・科学技術アプリケーションソフトウェアの中でも、数値計算においては比類のない性能を誇ります。MATLABは、行列演算、関数やデータのプロット、アルゴリズムの実装、ユーザーインターフェースの作成、そして他のプログラミング言語のプログラムとの接続が可能です。主に工学計算、制御設計、信号処理・通信、画像処理、信号検出、金融モデリング・分析などの分野で利用されています。

MATLABの基本データ単位は行列であり、そのコマンド表現は数学や工学で一般的に使用されるものと非常に類似しています。そのため、MATLABで問題を解くのは、C言語やFORTRANなどの言語で同じことを行うよりもはるかに簡単です。さらに、MATLABはMapleなどのソフトウェアの利点を取り入れており、強力な数学ソフトウェアとなっています。新しいバージョンでは、C、FORTRAN、C++、Javaもサポートされています。

重要な機能

MATLAB®: MATLAB言語のユニットテストフレームワーク

MATLAB ワークスペース: Trading Toolbox™: 価格にアクセスし、注文を取引システムに送信するための新製品。 Financial Instruments Toolbox™: Hull-White、線形ガウス、および LIBOR 市場モデルのキャリブレーションおよびモンテ カルロ シミュレーション。 Image Processing Toolbox™: 有効輪郭を使用した画像セグメンテーション、10 の機能の C コード生成、および 11 の機能の GPU アクセラレーション。 Image Acquisition Toolbox™: 画像、深度マップ、およびフレーム データの取得用に Kinect® for Windows® センサーのサポートを提供します。 Statistics Toolbox™: バイナリ分類用のサポート ベクター マシン (SVM)、欠損データ用の PCA アルゴリズム、および Anderson-Darling の適合度検定。 Data Acquisition Toolbox™: Digilent Analog Discovery Design Kit のサポート パッケージを提供します。 Vehicle Network Toolbox™: CAN バス上の ECU にアクセスするための XCP サポートを提供します。

Simulink 製品ファミリの主な機能: • Simulink®: シミュレーション パフォーマンス アドバイザー、リンク ライブラリ モジュールのカプセル化、論理式による有効な変数の制御。 • Simulink: LEGO® MINDSTORMS® NXT、Arduino®、Pandaboard、Beagleboard に加えて、Raspberry Pi™ および Gumstix® Overo® ハードウェアの組み込みサポート。 • SimRF™: 高速シミュレーションおよびモデル読み込み時間を実現する回路エンベロープ ソルバー。 • SimMechanics™: CAD やその他のシステムからモデルをインポートするための XML スキーマをリリースしました。 • Simulink Design Verifier™: 配列の範囲外チェック。

MATLAB および Simulink System Toolbox: * Communications System Toolbox: 球面デコーダーおよび Constellation ブロック ダイアグラム システム オブジェクト。 * Computer Vision System Toolbox™: カメラ キャリブレーション、ステレオ ビジョン、Viola-Jones オブジェクト検出トレーニング、Freak 特徴抽出、およびその他の新しい関数。 * DSPSystem Toolbox™: スペクトル アナライザーおよびロジック解析オシロスコープ、および時間領域オシロスコープのトリガー。 * Phased Array System Toolbox™: 偏波サポート、アレイ テーパー、およびセンサー アレイ解析、波形解析、およびレーダー方程式計算のためのアプリケーション コード生成と実装。 * Simulink Coder™: Stateflow® から呼び出される Simulink 関数のデータ コピーを削減します。 * Fixed-Point Designer™: Fixed-Point Toolbox™ と Simulink Fixed Point™ の機能を結合した新製品。 * HDL Verifier™: MATLAB から HDL テストベッドを生成します。

利点と特徴

1) 効率的な数値計算および記号計算機能により、ユーザーは面倒な数学的演算や分析から解放されます。
2) 完全なグラフィック処理機能を備えており、計算結果やプログラミングの視覚化が可能です。
3) ユーザーフレンドリーなインターフェースと数式に近い自然言語により、学者は簡単に学習して習得できます。
4) 機能豊富なアプリケーション ツールボックス (信号処理ツールボックスや通信ツールボックスなど) は、ユーザーに多数の便利で実用的な処理ツールを提供します。

プログラミング環境
MATLABは一連のツールで構成されています。これらのツールは、MATLAB関数やファイルの使用を容易にします。多くのツールはグラフィカルユーザーインターフェースを採用しています。これらのツールには、MATLABデスクトップとコマンドウィンドウ、コマンド履歴ウィンドウ、エディターとデバッガー、パス検索、そしてヘルプ、ワークスペース、ファイルを参照するためのブラウザーが含まれます。MATLABの商用化と継続的なソフトウェアアップグレードにより、ユーザーインターフェースはますます洗練され、標準的なWindowsインターフェースに近づき、インタラクティブ性が向上し、操作が簡素化されています。さらに、MATLABの新しいバージョンでは、包括的なオンラインクエリとヘルプシステムが提供され、ユーザーエクスペリエンスが大幅に向上しています。シンプルなプログラミング環境は、比較的包括的なデバッグシステムを提供します。プログラムはコンパイルなしで直接実行でき、エラーはエラー解析と共に迅速に報告されます。

シンプルで使いやすい
MATLABは、制御文、関数、データ構造、入出力、オブジェクト指向プログラミング機能を備えた高水準の行列/配列言語です。ユーザーは、コマンドウィンドウで入力文とコマンド実行を同期させたり、大規模で複雑なアプリケーション（Mファイル）を最初に記述して一度に実行したりすることができます。MATLABの新しいバージョンは、人気のC++言語をベースにしているため、構文はC++に非常に似ていますが、よりシンプルで、科学技術系の技術者の数式記述スタイルに沿ったものになっています。これにより、コンピュータサイエンスの専門家以外の人でも使いやすくなっています。さらに、この言語は移植性と拡張性に優れており、これがMATLABが科学研究やエンジニアリングコンピューティングの様々な分野に浸透している主な理由です。

強力な処理
MATLABは計算アルゴリズムの集合体です。工学分野で用いられる600以上の数学関数を誇り、ユーザーは様々な計算タスクを容易に実装することができます。これらの関数に用いられるアルゴリズムは、科学技術計算における最新の研究成果を反映しており、様々な最適化やフォールトトレランス対策が施されています。多くの場合、CやC++などの低水準プログラミング言語を置き換えることができます。同じ計算要件であれば、MATLABを用いたプログラミングの作業負荷は大幅に軽減されます。MATLABの関数セットは、最も単純で基本的な関数から、行列演算、固有ベクトル、高速フーリエ変換などの複雑な関数まで多岐にわたります。これらの関数が解決できる問題は、行列演算と連立一次方程式の解、微分方程式と偏微分方程式の解、記号計算、フーリエ変換と統計データ解析、工学における最適化問題、疎行列演算、複素数に関する様々な演算、三角関数やその他の基本的な数学演算、多次元配列演算、モデリングと動的シミュレーションなど、多岐にわたります。

グラフィック処理
MATLABは誕生以来、便利なデータ可視化機能を備えており、ベクトルや行列をグラフィカルに表現し、これらのグラフに注釈を付けて印刷することができます。高度なプロット機能には、2Dおよび3D可視化、画像処理、アニメーション、数式プロットなどがあり、科学計算や工学図面に使用できます。MATLABの新しいバージョンでは、グラフィックス処理機能が大幅に改善・改良されており、一般的なデータ可視化ソフトウェアに共通する領域（2D曲線や3D曲面のプロットや処理など）がより包括的になっているだけでなく、他のソフトウェアにはない機能（照明処理、色処理、4Dデータの表現など）についても優れた処理能力を発揮しています。さらに、MATLABはグラフィカルダイアログなどの特殊な可視化要件に対応する機能を提供しており、さまざまなレベルのニーズを持つユーザーのニーズに応えます。さらに、MATLABの新しいバージョンでは、グラフィカルユーザーインターフェイス（GUI）の作成が大幅に改善され、この分野の特定の要件を持つユーザーの要求を満たしています。

モジュールツール
MATLABは、多くの専門分野向けに強力なモジュールとツールボックスのセットを開発してきました。これらは通常、特定の分野の専門家によって開発されており、ユーザーは独自のコードを記述することなく、様々な手法を直接学習、適用、評価できます。これらの分野には、データ取得、データベースインターフェース、確率と統計、スプラインフィッティング、最適化アルゴリズム、偏微分方程式の解法、ニューラルネットワーク、ウェーブレット解析、信号処理、画像処理、システム同定、制御システム設計、LMI制御、ロバスト制御、モデル予測、ファジー理論、金融分析、マッピングツール、非線形制御設計、リアルタイムラピッドプロトタイピングと半物理シミュレーション、組み込みシステム開発、固定小数点シミュレーション、DSPと通信、電力システムシミュレーションなどがあり、それぞれに専用のツールボックスが用意されています。

MATLABのプログラムインターフェースの新バージョンでは、MATLABコンパイラとC/C++の数学ライブラリおよびグラフィックスライブラリを利用して、ユーザー定義のMATLABプログラムをMATLABとは独立して実行できるCおよびC++コードに自動変換できます。これにより、ユーザーはMATLABと連携可能なCまたはC++プログラムを作成できます。さらに、MATLAB Webサービスを使用すると、ユーザー定義のMATLAB数学プログラムおよびグラフィックスプログラムをWebアプリケーションで使用できます。MATLABの重要な機能は、プログラム拡張機能システムと、ツールボックスと呼ばれる一連の専用アプリケーションサブルーチンです。ツールボックスは、MATLAB関数用のサブルーチンライブラリであり、それぞれが特定の分野とアプリケーションに合わせてカスタマイズされており、主に信号処理、制御システム、ニューラルネットワーク、ファジーロジック、ウェーブレット解析、システムシミュレーションなどのアプリケーションが含まれます。

ソフトウェア開発環境では、複数のファイルやグラフィックウィンドウをより簡単に制御できます。プログラミングの面では、ネストされた関数や条件付き割り込みをサポートします。グラフィックの面では、コメントのリンクなど、より強力なグラフィック注釈および処理機能を備えています。入出力の面では、Excel や HDF5 に直接接続できます。

アプリケーション

MATLAB 製品ファミリは、次のようなさまざまなタスクを実行するために使用できます。
● 数値解析 ● 数値および記号計算 ● 工学および科学グラフィックス ● 制御システムの設計とシミュレーション ● デジタル画像処理 ● デジタル信号処理 ● 通信システムの設計とシミュレーション ● 金融および財務工学 ● 経営およびスケジューリング最適化計算（オペレーションズ・リサーチ）
MATLABは、信号処理、画像処理、通信、制御システム設計、試験・計測、金融モデリング・分析、計算生物学など、幅広いアプリケーションに対応しています。追加のツールボックス（別途提供される専門的なMATLAB関数のセット）は、MATLAB環境を拡張し、これらのアプリケーション分野における特定の種類の問題を解決します。

公式サイト：https://ww2.mathworks.cn/

公式ダウンロード（メール登録が必要です）
https://ww2.mathworks.cn/downloads/web_downloads/?s_iid=hp_ff_t_downloads

2021年のBilibili Matlab基礎コースの最新アップデート
https://space.bilibili.com/592439086

MATLABチュートリアル - 国立台湾大学の郭延富（14レッスン）オリジナルビデオファイルが利用可能です
https://www.bilibili.com/video/BV1GJ41137UH

数学モデリングコンテストのためのMATLABチュートリアル（初級から上級まで）
https://www.bilibili.com/video/BV19J411W7Ta