חלופות חינמיות ל-MATLAB — Octave, Python, Scilab ומתי כל אחת נכונה
MATLAB הוא הכלי שרוב המהנדסים למדו עליו באוניברסיטה, ורישיון פרטי שלו הוא הוצאה שקשה להצדיק אחרי התואר. השאלה איננה "מה הכי דומה ל-MATLAB" אלא מה בדיוק עשיתם בו: הרצת קוד ישן של מישהו אחר, חישוב נומרי חדש, אלגברה סימבולית, או גרפים למאמר. לכל אחד מאלה יש תשובה חינמית אחרת.
אם יש לכם קוד MATLAB שצריך פשוט לרוץ
1. GNU Octave
זו התשובה הישירה. Octave נבנה כדי להיות תואם לתחביר של MATLAB, כך שסקריפטים קיימים לרוב רצים כמעט בלי שינוי — אותם מטריצות, אותה אינדקסציה מ-1, אותן פונקציות בסיס. יש ממשק גרפי, חלון פקודות וגרפים.
מה שחסר: Simulink אין ואין לו תחליף אמיתי, וה-toolboxes המסחריים אינם נתמכים. קוד שנשען על toolbox ספציפי לא יעבור. גם הביצועים על לולאות כבדות נחותים.
2. Scilab
סביבה נומרית עצמאית עם שפה משלה (לא תואמת MATLAB), אבל עם יתרון אחד גדול: Xcos, סביבת מידול בלוקים שהיא המקבילה הפתוחה הקרובה ביותר ל-Simulink. אם מה שהחזיק אתכם ב-MATLAB הוא דיאגרמות בלוקים של בקרה — כאן תסתכלו קודם.
GNU Octave
GNU Project
חישוב נומרי בתחביר תואם MATLAB — מטריצות, משוואות, עיבוד אותות וגרפים.
להורדה מאתר היצרן
Scilab
Dassault Systèmes / Scilab Enterprises
חישוב נומרי עם Xcos — סימולציית מערכות דינמיות בתרשים בלוקים, לצד סקריפטים.
להורדה מאתר היצרןאם אתם כותבים קוד חדש — אל תחקו את MATLAB
3. Python עם NumPy, SciPy ו-Matplotlib
זו ההמלצה האמיתית לטווח ארוך. NumPy נותן מערכים מהירים, SciPy נותן אינטגרציה, אופטימיזציה, אלגברה לינארית, עיבוד אותות וסטטיסטיקה, ו-Matplotlib נותן גרפים ברמת פרסום. מעליהם יושב כל השאר: pandas לנתונים, SymPy לסימבולי, ורוב הכלים ההנדסיים שבמדריך הזה ניתנים להרצה מתוך Python.
מה שחסר: אין "קופסה אחת" — צריך להרכיב סביבה. ומעבר מ-MATLAB דורש להתרגל לאינדקסציה מ-0 ולחשיבה וקטורית מעט אחרת.
4. Pyzo
אם ההרכבה הזאת נשמעת מרתיעה: Pyzo היא סביבת עבודה קלה שמחברת עורך ומעטפת אינטראקטיבית בסגנון MATLAB, בלי המשקל של IDE מלא. עובדת עם כל התקנת Python קיימת.
Python
Python Software Foundation
שפת החישוב המרכזית בהנדסה, עם NumPy, SciPy, pandas ו-Matplotlib סביבה.
להורדה מאתר היצרן
Pyzo
Pyzo Project
סביבת פיתוח קלה ל-Python מדעי — עורך, מסוף ומרחב משתנים בחלון אחד.
להורדה מאתר היצרןאלגברה סימבולית
5. Maxima
המקבילה ל-Symbolic Math Toolbox: גזירה ואינטגרציה אנליטית, פתרון משוואות ומערכות, טורים, טרנספורמים ומטריצות סימבוליות. ותיק, יציב, ומדויק. אם צריך לפתח ביטוי סגור לפני שמזינים מספרים — זה הכלי.
Maxima
Maxima Project
אלגברה סימבולית — פתרון אנליטי, גזירה ואינטגרציה, פישוט ביטויים ומטריצות.
להורדה מאתר היצרןגרפים לדוח ולמאמר
6. gnuplot
כשהגרף צריך להיווצר אוטומטית מפלט של פותר או ממערכת מדידה, gnuplot הוא הבחירה: כמה שורות סקריפט, ייצוא ל-PDF, SVG, PNG ולפורמטים ידידותיים ל-LaTeX, ואותה תוצאה בדיוק בכל הרצה.
ל-ויזואליזציה של תוצאות תלת-ממדיות מפותרים — שדות, חתכים, איזו-משטחים — הכלי הנכון הוא ParaView, לא MATLAB ולא gnuplot.
gnuplot
gnuplot Project
שרטוט גרפים באיכות פרסום מקובצי נתונים ומפונקציות, בשליטת סקריפט.
להורדה מאתר היצרן
ParaView
Kitware / Sandia / Los Alamos
הדמיה ועיבוד תוצאות סימולציה בקנה מידה גדול — חתכים, קווי זרימה ואנימציה.
להורדה מאתר היצרןספריות מיוחדות שמחליפות toolbox שלם
חלק ממה שאנשים משלמים עליו ב-MATLAB הוא נתונים, לא קוד:
- CoolProp — תכונות תרמופיזיקליות למאות נוזלים וקררים, נקרא מ-Python, MATLAB או Excel. מחליף טבלאות ותרשימים.
- Cantera — קינטיקה כימית, שיווי משקל ותכונות הובלה, למי שעוסק בבעירה ובאלקטרוכימיה.
- OpenModelica — מידול מערכות פיזיקליות מרובות תחומים עם עורך גרפי; חלופה רצינית ל-Simulink בעולם המכני-הידראולי-תרמי.
CoolProp
CoolProp Project
תכונות תרמופיזיות למאות זורמים, מ-Python או מ-Excel — תחליף לטבלאות הקיטור.
להורדה מאתר היצרן
Cantera
Cantera Developers
תרמודינמיקה, קינטיקה כימית ובעירה — הסטנדרט הפתוח לחישובי תגובות ולהבות.
להורדה מאתר היצרן
OpenModelica
Open Source Modelica Consortium
מידול וסימולציה של מערכות רב-תחומיות בשפת Modelica — מכני, חשמלי, הידראולי ותרמי יחד.
להורדה מאתר היצרןמה לבחור
יש לכם קוד ישן שחייב לרוץ מחר — Octave. אתם בונים משהו חדש שילווה אתכם עשור — Python. הייתם ב-MATLAB בשביל Simulink — Scilab/Xcos או OpenModelica. צריך ביטוי אנליטי — Maxima.
הטעות הנפוצה היא לחפש שכפול מדויק של MATLAB. Octave הוא הכי קרוב, אבל דווקא המעבר ל-Python הוא זה שמשתלם בטווח ארוך, כי הוא פותח גם את כל שאר הכלים במדריך הזה.
כל הכלים הנומריים באתר: חישוב נומרי ותכנות.