R2013a מחכה לכם !

בחודש מרץ שוחררה גרסה חדשה של כלי MathWorks, ראשונה מאז השקת MATLAB 8 ו-Simulink 8, והיא כוללת עדכונים ל-MATLAB  ו-Simulink, שני כלים חדשים, ושדרוגים + תיקוני באגים ל-82 כלים אחרים.

בין היכולות החדשות במשפחת מוצרי MATLAB:

* MATLAB – קל יותר לכתוב ולהריץ unit tests כדי לפתח קוד רובסטי יותר (קישור לסרטון, קישור לתיעוד); שיפורי ביצועים לפונקציות fft ו-permute; פונקציות חדשות לפיצול ואיחוד סטרינגים (strsplit, strjoin); מירקור מילות חיפוש בעמודי התיעוד שמוצגים כתוצאה מהחיפוש (ניתן לבטל את המירקור על ידי לחיצה על Esc); אפשרות לבצע פעולות כמו Zoom in ושמירה לתוך קובץ מתוך עמודי תיעוד (באמצעות הלחצן הימני של העכבר); טבלת תוכן עניינים המקלה על הניווט בעמודי התיעוד (פתיחה על ידי לחיצה על Contents בפינה השמאלית העליונה).

* Image Processing Toolbox – אפשרות להמרה אוטומטית של 10 פונקציות נוספות על ידי ה-MATLAB Coder לקוד C  עבור PC; יכולת האצה של 11 פונקציות באמצעות כרטיס המסך (GPU) על ידי ה-Parallel Computing Toolbox; ביצוע סגמנטציה תוך שימוש ב-Active Contours.

* Parallel Computing Toolbox – האצה של 11 פונקציות מעולם עיבוד התמונה באמצעות כרטיס המסך (GPU); תוספת פונקציות אחרות הניתנות להאצה באמצעות ה-GPU; יכולת להפעיל קוד CUDA  מתוך פונקציות MEX במערכות הפעלה מסוג  64 ביט.

* Image Acquisition Toolbox – בכלי המאפשר הזרמת וידאו ותמונות ממגוון התקנים ישירות לתוך MATLAB ו-Simulink  נוספה תמיכה ברכישת תמונות ממערכת חישת-התנועה Kinect בסביבת Windows (קישור למידע נוסף, קישור לפוסט ישן יותר הקשור לנושא).

* Statistics Toolbox – כולל כעת את פקודות ה-SVM לסיווג בינארי (svmclassify ו- svmtrain, אשר בעבר היו חלק מה-Bioinformatics Toolbox).

* Trading Toolbox – כלי חדש המאפשר גישה לשערים של מכשירים פיננסים ושליחה אוטומטית של פקודות למערכות מסחר בזמן אמת (קישור לעמוד הכלי).

* MATLAB Distributed Computing Server – בכלי המאפשר להאיץ ביצועים של תוכניות MATLAB ומודלי Simulink על ידי אשכול מחשבים (Cluster), ענן (Cloud) או מחשוב שריגי (Grid) – התווספו workers לבעלי רישיונות לכלי (ללא תשלום נוסף). לקוחות חדשים יוכלו להינות ממחירים מוזלים על חבילות ה-workers השונות.

בין היכולות החדשות במשפחת מוצרי Simulink:

* Simulink – שדרוג יועץ הביצועים (Performance Advisor) המראה כיצד ניתן לשפר את מהירות הסימולציה; ביצועי סימולציה משופרים למקרה בו בוחרים באפשרות לחזור אחורה בזמן הסימולציה; אפשרות להחלפת סדר ה-Tab-ים בחלון המודל (ע"י גרירת Tab-ים למיקומים הרצויים); אפשרות לבצע masking לבלוק ה-MATLAB Function בצורה ישירה (אין עוד צורך להכניסו לתוך תת-מערכת); תמיכה built-in בחומרותRaspberry Pi  ו- Gumstix Overo (בנוסף לתמיכה שהיתה קיימת ב-Lego Mindstorm NXT, Beagleboard, Arduino ו-PandaBoard, חפשו כאן את החומרה שעל התמיכה בה תרצו לקרוא עוד).

* SimRF – בכלי המאפשר מידול וסימולציה של מקלטים-משדרים אלחוטיים במערכות תקשורת ומערכות מכ"מ, מתאפשרות כעת טעינה וסימולציה מהירות יותר של מודלים המכילים בלוקים מספרית Circuit Envelope, הודות לפותרן חדש.

בין היכולות החדשות במשפחת ה-System Toolboxes:

* Communications System Toolbox – לכלי המקל על תכנון, סימולציה וניתוח של מערכות תקשורת ב-MATLAB ו-Simulink נוספו System Objects חדשים: Sphere Decoder ו- Constellation Diagram.

* Computer Vision System Toolbox – לכלי המשמש לעיבוד וידאו, עיבוד תמונה וראיה ממוחשבת בסביבות MATLAB ו-Simulink נוסף אלגוריתם חילוץ הפיצ'רים FREAK, המבוסס על מערכת הראיה האנושית ואשר נמצא כמהיר יותר, חסכוני יותר בזיכרון ורובסטי יותר מ-SIFT ו-SURF; ניתן כעת לאמן את ה-Cascade Object Detector לקבלת גלאי המסוגל לאתר אובייקטים שונים בתמונה, מעבר לאובייקטים כמו פנים, אף, עיניים, פה ופלג גוף עליון (קישור לתיעוד, קישור ל-GUI בנושא); נוספו פונקציות חדשות המבצעות פעולות שבעבר בוצעו רק על ידי System Objects (גילוי פינות, שערוך התמרה גיאומטרית, טקסט וגרפיקה).

* DSP System Toolbox – לכלי המקל על תכנון וסימולציה של מערכות עיבוד אות נוספו מגוון System Objects, וביניהם שניים עבור סינון אדפטיבי.

* Phased Array System Toolbox – הכלי המשמש לתכנון, סימולציה וניתוח של מערכות מכ"מ, מערכות Ultrasound ומערכות תקשורת מרובות-אנטנות עבר שדרוג משמעותי (קישור לפרטים המלאים), והוא מאפשר כעת למדל מערכת phased-array קצה-לקצה ולעבד מידע מכ"מ נרכש תוך שימוש בשיטות חדשות, וכן הוא מספק Apps חדשים.

בין היכולות החדשות בתחום ה-Code Generation:

* MATLAB Coder – הכלי המאפשר יצירת קוד C/C++ בצורה אוטומטית מתוך קוד MATLAB תומך כעת בעוד מגוון פונקציות, וביניהן, כמפורט למעלה, 10 פונקציות מתוך ה-Image Processing Toolbox.

* Fixed-Point Designer – כלי חדש, המשלב את יכולות ה-Fixed-Point Toolbox וה-Simulink Fixed Point, ומקל על פיתוח אלגוריתמי Fixed-Point ב-MATLAB ו-Simulink. בין היתר, הכלי מאפשר המרה אוטומטית ומהירה של קוד MATLAB ב-Floating Point לקוד C ב-Fixed-Point (יש צורך ברישיון גם ל-MATLAB Coder).

היכולות לעיל הן רק חלק מאלה שנוספו בגרסה החדשה. למידע מלא על R2013a, בקרו בעמוד הגרסה באתר MathWorks.

מה דעתכם על הגרסה החדשה? מאיזה פיצ'ר התלהבתם במיוחד? האם יש חידוש משמעותי עבורכם שלא צויין למעלה?

אז מה היה לנו ?

הבלוג MATLAB with Fun יחגוג בחודש הבא 3 שנים להיווסדו, וזה זמן טוב לעשות כמה סיכומים.

כפי ששמתם לב, בשנה האחרונה הוכפלה תדירות פרסום הפוסטים, ונעשה מאמץ לשחרר אותם במועדים קבועים (תחילת חודש ואמצע חודש). על מנת לייצר כמות כה גדולה של תכנים מקצועיים מעניינים ומגוונים במועדים הקבועים, נעזרתי לא מעט במהנדסי אפליקציה העובדים לצידי, ואני חייב לציין שלמדתי הרבה מהתכנים שהם העבירו לי, ואני מקווה שגם אתם הפקתם מכך תועלת.

בין היתר, יכלתם לקרוא ב-2012 על החידושים בכלי MATLAB ו-Simulink בשתי הגרסאות שיצאו במהלכה (R2012a, R2012b), על יכולות של כלים שונים (כלי אופטימיזציה, כלים לשוק הפיננסי, Wavelet ,SimEvents וכו'...) ועל דרכים ליעל את שיטות העבודה, הקוד והסימולציות שלכם
(System Objects, Simulation Data Inspector, Model Referencing, האצת ביצועים באמצעות FPGA וכו'...). ואפילו יכלתם להוריד קוד MATLAB המסמלץ את פעולת מערכת כיפת ברזל !

העלאת מספר הפוסטים בחודש הביאה לעלייה מרשימה בנתוני הגלישה בבלוג, על פי אתר Google Analytics. בהשוואה ל-2011, חלה ב-2012 עליה במספר הביקורים
בבלוג (31%), במספר המבקרים הייחודיים בו (37%), במספר הדפים הנצפים
בו (33%), בזמן הביקור הממוצע באתר (17%) ובמספר התגובות (88%, הפוסט הכי מטוקבק, אגב, הוא "גילוי פנים בעזרת MATLAB" – קיבל 11 תגובות בחצי שנה).

לפני כשלושה חודשים, הבלוג אפילו הוזכר במסגרת הבלוג "MATLAB Spoken Here" של חברת MathWorks, בפוסט שעסק בקהילות MATLAB ברחבי העולם !

לסיום, הנה רשימת חמשת הפוסטים הנקראים ביותר מאז השקת הבלוג, מהפופולרי ביותר והלאה, אתם מוזמנים לקרוא את אלה שפספסתם:

1. כנגד ארבעה System Toolboxes דיברה תורה (פורסם לפני 20 חודשים)

2. כל המוסיף גורע מזמן הריצה (פורסם לפני 18 חודשים)

3. כיפת ברזל (פוסט של אריאל רובננקו שפורסם לפני 12 חודשים)

4. מה חדש ב-MATLAB ו-Simulink בגרסת R2012a ? (פורסם לפני 10 חודשים)

5. MATLAB 8 ו-Simulink 8 כבר כאן ! (פורסם רק לפני 4 חודשים וכבר במקום החמישי, מסתמן כלהיט היסטרי...)

אשמח לקבל למטה פידבקים על הבלוג, ובכל מקרה - שתהיה לכולנו שנה אזרחית חדשה לא פחות מעניינת מקודמתה, בגזרת ה-MATLAB כמובן...

שובם של ה-System Objects

בשלוש שנות קיומו של הבלוג הזה, השתדלתי כמה שפחות למחזר פוסטים. אבל בפוסט הנוכחי אחרוג ממנהגי, מכמה סיבות:
1. חלפו שנתיים וחצי מאז הפוסט האחרון בנושא שבו ארצה לדון
2. בתקופה הזו הנושא התפתח מאוד
3. חברת MathWorks רואה בנושא הזה מרכיב חשוב בתוכניותה לעתיד
4. מעט מאוד אנשים נחשפו לנושא הזה עד כה (בכל פעם שאני שואל את הקהל שאני ניצב מולו האם אנשים מכירים את הנושא, בודדים, אם בכלל, משיבים "כן").

הנושא הינו System Objects, אלגוריתמים העומדים מאחורי אובייקטים הקיימים בסביבת MATLAB כבר 6 גרסאות (מאז גרסת R2010a). כשכתבתי על כך לפני שנתיים וחצי, היו קיימים רק כ-140 אובייקטי מערכת, ורק בתחומים עיבוד אות, עיבוד וידאו, עיבוד תמונה וראיה ממוחשבת. כיום, קיימים כבר כ-330 אובייקטי מערכת, המשמשים ל:
1. עיבוד אות - מעל 95 אובייקטי מערכת ב-DSP System Toolbox
2. עיבוד וידאו, עיבוד תמונה וראיה ממוחשבת - מעל 60 אובייקטי מערכת ב-Computer Vision System Toolbox
3. פיתוח השכבה הפיזית של מערכות תקשורת - מעל 105 אובייקטי מערכת ב-Communications System Toolbox
4. תכנון, סימולציה וניתוח של מערכות מכ"מ, מערכות Ultrasound ומערכות תקשורת מרובות-אנטנות - מעל 60 אובייקטי מערכת ב-Phased Array System Toolbox

לאלה מכם המכירים Simulink, ה-System Objects מאפשרים גישה לחלק משמעותי מאלגוריתמים אשר בעבר היה ניתן להפעיל רק באמצעות Simulink, כך שבגישת אובייקטי המערכת ניתן כיום להשתמש באותם אלגוריתמים ללא צורך בידע ב-Simulink או ברישיון לכלי. בהקשר הזה יודגש כי קיימים גם אובייקטי מערכת אשר אין להם בלוק תואם בסביבת Simulink (למשל, אובייקט המערכת המאפשר גילוי פנים בתמונה, אשר נידון בעבר בבלוג זה). כלומר, שימוש ב-System Objects מאפשר לכם להשתמש באלגוריתמים רבים אשר לא זמינים עבורכם בדרכים אחרות !

להבדיל מפונקציות MATLAB, אשר הינן מסוג "y שווה לפונקציה של x", ה-System Objects מסוגלים לעבוד עם קלט משתנה (Streams) וכן מסוגלים לספק מידע על המצבים הפנימיים של הפונקציה. בכך הם מרחיבים את שפת MATLAB באופן המאפשר למדל מערכות דינמיות באמצעות שפה טקסטואלית, ומהווים מעין "גשר" המקשר בין MATLAB ל-Simulink. כמובן שאם כתבתם אלגוריתם ב-MATLAB העושה שימוש ב-System Objects, אתם מוזמנים לנסות להכניס אותו לתוך בלוק ה-MATLAB Function ב-Simulink על מנת לשלבו כחלק ממודל בסביבה הזו.

מבחינת ביצועים – נניח ואתם מעוניינים לבצע Edge Detection לפריימים השונים בסרטון וידאו. בעוד ששימוש בפונקציית edge בתוך לולאה העוברת בין הפריימים השונים יהיה כרוך בקריאה לאותה פונקציה בכל פעם מחדש (דבר אשר כרוך באיתחולים חוזרים ונישנים), עבודה עם אובייקט המערכת vision.EdgeDetector ומתודת step אמורה להיות יעילה יותר. בנוסף, כמה System Objects המשתייכים ל-Communications System Toolbox ול-Phased Array System Toolbox ניתנים להאצה על ידי שימוש ב-GPU (הכרטיס הגרפי של המחשב), תוך שינוי מזערי של הקוד הכתוב.  אם כך, System Objects אמורים להביא לקיצור זמני הריצה של אלגוריתמים ! 

System Objects עשויים להקל על אלה מכם המנסים לבצע סימולציות Fixed-Point בסביבת MATLAB, וכן על מי שמנסה להמיר בקלות קוד MATLAB לקוד C או HDL. כבר כיום יש תמיכה ביצירת קוד C/HDL מתוך מגוון System Objects - למשל, כל
ה-System Objects שבגרסת R2012b של ה-Communications System Toolbox נתמכים ליצירה אוטומטית של קוד C. בהקשר זה, חשוב לציין כי החל מגרסת R2011b יכול כל אחד לפתח System Objects משלו, אשר יוכלו להתממשק אל אלה שפיתחה MathWorks, והחל מגרסת R2012a ניתן להמיר לקוד C כאלה אובייקטי מערכת שהמשתמש פיתח.

System Objects הוא נושא שאני ממליץ לכל אחד להתחיל ללמוד אותו וליישם אותו, שכן כבר היום הם נכללים בחלק גדול מכלי MathWorks - פרט להיותם חלק ממשפחת ה-System Toolboxes (אותם ארבעה כלים שהוזכרו לעיל ואשר קיימים מגרסת R2011a), יש כיום אובייקטי מערכת גם בכלים Image Acquisition Toolbox (אובייקט המאפשר רכישת תמונה הנתמך ליצירה אוטומטית של קוד C) ו-HDL Verifier (אובייקט המאפשר לבצע סימולציות FPGA-in-the-loop תוך שימוש ב-MATLAB ו-FPGA בלבד). וכפי שנכתב קודם, MathWorks מתכוונת להמשיך לפתח את הנושא הזה בשנים הבאות.

לרשימת ה-System Objects בארבעת ה-System Toolboxes המוזכרים לעיל, לחצו על הקישורים הבאים:
DSP
Computer Vision
Communications
Phased Array

המפקח על הסימולציות לעזרתכם | שימוש ב-Simulation Data Inspector לבחינת אלגוריתם והפרמטרים שלו

"הרשו לי לפנות את הבמה בפוסט הזה פעם נוספת לטובת רוני פאר, אשר עובד יחד עמי בחברת סיסטמטיקס והתארח בבלוג הזה מספר פעמים, האחרונה שבהן – לפני חודש".


לאחרונה הזדמן לי לשוחח עם מספר מהנדסים שביצעו את הפעולות הבאות בסביבת סימולינק:

• להריץ סימולציה
• לשנות סט של פרמטרים חשובים (למשל מקדמי בקר או מסנן, תגובת הזמן של אחת מפונקציות התמסורת, או פרמטר "אנושי" כמו מסה)
• להריץ שוב את הסימולציה (עם הפרמטרים המעודכנים) ולהשוות בין תוצאותיה לתוצאות הסימולציה המקורית

תהליך העבודה של אותם האנשים היה לכתוב GUI בסביבת MATLAB שמרכז את כל תוצרי הסימולציה, מריץ את המודל, מבצע Logging לכל הנתונים ולבסוף מציג אותם בעזרת Figures. הבעיה בשיטה הזו היא שכאשר אותם מהנדסים רצו להוסיף עוד אותות או פרמטרים, הם היו חייבים לשנות בצורה משמעותית את הקוד ואת ה-GUI. שיטת עבודה עדיפה היתה שימוש ב-Simulation Data Inspector, אשר קיים עוד מגרסת R2010b של כלי MathWorks (לחצו לסרטון ישן בנושא).

למי שהצליח לא לשים לב ל-Simulation Data Inspector, החל מגרסת R2012b של תוכנת Simulink, שיצאה לפני כחודשיים – אי אפשר להתחמק מכפתור ההקלטה האדום שנמצא במרכז החלק העליון של ה-Editor החדש. ולאלה מכם שמעוניינים להשתמש בו – להלן הדרך המקובלת.

ראשית, יש לבחור את האותות אשר רוצים להשוות בין ערכיהם בסימולציות השונות. קליק-ימני של העכבר על האות, ואז Properties, נותן את האפשרות לבצע "Log Signal Data". בחירה באופציה הזו תביא להופעת Badge כחול שנראה כמו אנטנה משדרת. ניתן לראות בתמונה למטה את החלון שנפתח לאחר הבחירה ב-Properties, וכן מספר Badges כחולים (לחצו על התמונה כדי להגדיל אותה במקצת).

לאחר שהגדרנו את האותות, יש לבחור בכפתור ההקלטה האדום, ה-"Record and Inspect Simulation Output". בלחיצה על כפתור זה, כל סימולציה עתידית שתופעל תישמר לתוך פרמטר מתאים ב-Workspace. אגב, בתמונה למטה ניתן לשים לב לכך שמימין לכפתור האדום ישנו חץ הרחבה המאפשר לפתוח את ה-Configure Data Logging שבעזרתו ניתן לשלוט בפירוט רב יותר על האותות שייאגרו והפורמט שבו יישמר המידע, וכן לבצע Override (או הפעלה וכיבוי) לאותות שברצוננו לשמור בכל סימולציה.

נריץ את הסימולציה עבור סט מסויים של פרמטרים, והתוצאות יישמרו בצורה אוטומטית. לאחר מכן, נשנה את הפרמטר Ta, השולט על זמן התגובה של המערכת, כך שיהיה ארוך יותר, ונריץ שוב את הסימולציה.

בכדי להשוות בין תוצאות שתי הסימולציות, כל שיש לעשות הוא ללחוץ על הקישור שמופיע בחלקו העליון של המודל:

בחלון ה-Simulation Data Inspector שנפתח כל ריצה מסומנת ב-RUN עם אינדקס מתאים, וניתן לראות שלוש לשוניות (Tabs) ברורות: הצגת המידע, השוואה בין האותות השונים, והשוואה בין הריצות השונות.

הלשונית הראשונה מאפשרת להציג כל אות או מספר אותות על אותה מערכת צירים. פשוט מסמנים ב-V את כל האותות המעניינים אותנו, והכלי כבר ידאג לכל השאר.

כפי שנכתב למעלה, הלשוניות השניה והשלישית מאפשרות להשוות בין שני אותות או בין שתי ריצות שונות, דוגמה לתוצאת ההשוואה בין שתי הסימולציות מובאת להלן, ומאחר ושינינו פרמטר השולט על זמן התגובה של המערכת, ניתן לראות הבדל משמעותי בין שתי הריצות, המתבטא ב"Difference" גבוה בין 2 האותות.

מעבר להצגת המידע וביצוע ההשוואות, ניתן לייצר דו"ח המרכז את כל התוצרים, ישירות מתוך ה-Simulation Data Inspector. כדי לבצע זאת, יש לגשת לתפריט File, ולבחור ב-Generate Report. אפשרות זו, אגב, היא אשר שכנעה סופית את בני שיחי לעבור לשימוש ב-Simulation Data Inspector, שכן הם הבינו שהיא תחסוך להם זמן רב של ביצוע Copy & Paste.

האם הכרתם את ה-Simulation Data Inspector לפני הפוסט הזה? אם לא, האם נראה לכם שתתחילו להשתמש בו מעתה?

הבחירות כבר כאן | אפשר לבחור בין שתי טכנולוגיות של SimMechanics

"הרשו לי לפנות את הבמה בפוסט הזה פעם נוספת לטובת רוני פאר, אשר עובד יחד עמי בחברת סיסטמטיקס והתארח בבלוג הזה מספר פעמים, האחרונה שבהן – לפני חודש וחצי".

אם אתם משלבים מערכות מכניות/אלקטרוניקה/בקרה או עובדים בתחום המכשור התעשייתי, בתעשייה הבטחונית, בתעשיית הרכב, בתחום המכשור הרפואי או בעולם הרובוטיקה - כדאי לכם להמשיך לקרוא. בגרסת R2012a בוצע עדכון משמעותי למוצר SimMechanics, ונוספה לו טכנולוגיה המהווה למעשה תחליף מלא לטכנולוגיה הישנה של המוצר הזה. כיום, מוצר זה כולל את שתי הטכנולוגיות, תחת שתי ספריות שונות, והמשתמשים יכולים לבחור באיזו גרסה לעבוד (השמות שלהן הם 1G עבור הטכנולוגיה הישנה ו-2G עבור החדשה). פוסט זה יעסוק בעיקר בטכנולוגיה החדשה.

רק רגע, מה זה בכלל ה-SimMechanics הזה?

SimMechanics הוא חלק מכלי המידול הפיסי של MathWorks, ואחד מהכלים הותיקים שלה (משנת 1996 לערך). מטרת המוצר הזה היא להקל על מידול וסימולציה של מערכות מכניות קשיחות תלת-מימדיות. הדוגמה הפשוטה ביותר היא זרוע רובוטית – כלומר מספר חלקים מכניים המחוברים ביניהם במפרקים סיבוביים – היכולה לנוע במרחב התלת-מימדי. SimMechanics מאפשר לאפיין את החלקים השונים (מסה, אינרציה ותכונות מכניות אחרות), את צירי החופש והתנועה (סיבוב, תנועה קווית, בורג וכו'), את הסביבה (גרביטציה למשל) ואת האינטראקציה עם הסביבה (כוחות המופעלים על החלקים, חיכוך/שיכוך ועוד). והיתרון הגדול ביותר של SimMechanics הוא שהכלי מאפשר למתכנן להתמקד ב"בעיה" ולא ב"מתמטיקה". כלומר במקום לכתוב הרבה נוסחאות – פשוט גוררים בלוקים, מחברים אותם ולבסוף מריצים את הסימולציה, וכל המשוואות נפתרות בעזרת המנוע של SimMechanics "מאחורי הקלעים".

למה MathWorks הוסיפה טכנולוגיה חדשה לכלי?

הטכנולוגיה הישנה פותחה בצורה מאד בעייתית, שהקשתה על הוספת יכולות ומודולים חדשים שביקשו המשתמשים בכלי (ויזואליזציה טובה יותר, יכולות של שילוב גופים גמישים, הוספת מתמטיקה של "התנגשויות" בין חלקים וכו'). לאנשי הפיתוח של MathWorks לקח הרבה זמן לעשות אפילו שדרוג קטן במוצר, ולכן במקום להמשיך ולהשקיע את הזמן הזה, הוחלט לעשות "cut" ולהחליף את כל המנוע המתמטי במנוע חדש, אשר נעזר בטכנולוגיה של Simscape – התשתית לכל כלי המידול הפיסי של MathWorks.

מה החידושים בטכנולוגיה החדשה?

• הגדרה פשוטה ונוחה יותר של גופים - יש מגוון של גופים מוכנים (גליל, אליפסה, כדור וכו').

• חישוב מסה ואינרציה בצורה אוטומטית ופשוטה.

• המערכת רצה חלק ומהר יותר.

• הגדרה של צירים ותנועה יכולה להיעשות ישירות באמצעות MATLAB – לרבות שילוב של "קדחים" בגוף. הדבר מאפשר יכולות הקיימות בתוכנות תיב"מ (במידה ואין אחת זמינה).

• חיבור גופים בסיסיים ליצירת אחד חדש, ללא שימוש ב"ריתוך" ביניהם. אין צורך להגדיר משוואות.

• אנימציה משופרת באמצעות ה-Mechanics Explorer, אשר בין יתרונותיה:
.     o מספר Views שונים בו-זמנית.
.     o האנימציה נשמרת ללא צורך בהרצה חוזרת של המודל.
.     o אפשר לשלוט על מהירות העדכון של האנימציה, אפשר לעשות Rewind, להריץ צעד-צעד וכו'.
.     o שמירה של סרטונים.
.     o "עץ גרפי" של חיבור החלקים וכיצד הם משוייכים אחד לשני, המזכיר את ה-Browser של Windows.

• שמירה אוטומטית (Logging) של כל הנתונים של ריצת הסימולציה, ללא חיבור חיישנים וסנסורים!

• דרגות החופש (ה-Joints) מכילות כבר בתוכן את החיישנים, ולכן אין צורך בהרבה בלוקים חיצוניים.

• ניתן לחבר בין בלוקים של הגרסה הישנה לבלוקים של הגרסה החדשה – עם כמה מגבלות.

מה המגבלות בהשוואה לגרסה הקודמת?

נכון לגרסה השניה של הטכנולוגיה החדשה (זו שנכללת בגרסת R2012b של כלי MathWorks) מרבית היכולות הקיימות בטכנולוגיה הישנה קיימות גם בחדשה. בגרסה השניה, למשל, ניתן כבר לייצר קוד C מתוך המודלים (באמצעות ה-Simulink Coder) ואף ניתן לייבא מודלים מתוך תוכנת תיב"מ (כמו SolidWorks).

עם זאת עדיין יש מספר חוסרים:
1. מגוון נמוך יותר של Joints (דרגות חופש).
2. לא ניתן להגדיר תנועה, ואז לפתור את הבעיה ההופכית, אלא רק להפעיל באמצעות כוחות.
3. אין שיטה אוטומטית לשדרוג מודלים מהטכנולוגיה הקודמת לחדשה, אך אנשי הפיתוח עובדים על כך.

 לסיכום, יותר מאי פעם, השימוש ב-SimMechanics מאפשר כעת:

• חסכון אדיר בזמן – במקום לכתוב משוואות ניתן פשוט לחבר חלקים.

• יבוא מודלים קיימים מתוכנת תיב"מ, לשם יצירת מודל מערכתי רחב יותר, הכולל גם מערכות אלקטרוניות ומערכות בקרה.

• שימוש חוזר במודלים שפותחו בעזרת כלי זה.

• ויזואליזציה מדהימה המאפשרת לראות בדיוק מה קורה בכל שלב נתון.

• בחירה בין שתי טכנולוגיות שונות.

• חיבור פשוט ל-MATLAB, Simulink ו-Simscape.

• אפשרות למקבל סימולציות, להשתמש בסקריפט לשינוי פרמטרים ולייצר קוד C מתוך המודלים.


האם אתם משתמשים ב-SimMechanics ? אם כן, האם כבר עברתם לטכנולוגיה החדשה ?

MATLAB 8 ו-Simulink 8 כבר כאן !

כידוע, מזה מספר שנים חברת MathWorks משחררת גרסת מוצרים חדשה פעמיים בשנה במועדים קבועים, ובשבוע שעבר שוחררה אחת מהגרסאות המשמעותיות ביותר של MATLAB ו-Simulink. אחרי 14 גרסאות לפלטפורמת MATLAB 7 ו-9 גרסאות לפלטפורמת Simulink 7, שתי הסביבות קיבלו בגרסת R2012b ממשק מודרני הצפוי לייעל את תהליכי העבודה של כל משתמש ומשתמשת. ופרט ל-MATLAB 8
ו-Simulink 8, נוספו יכולות חדשות למגוון הכלים האחרים של MathWorks.

בין היכולות החדשות במשפחת מוצרי MATLAB:

• MATLAB - שולחן עבודה (Desktop) חדש, אשר בחלקו העליון toolstrip הכולל לשוניות (Tabs) אשר נמצאות בו תמיד (גלובליות) או נפתחות רק כתוצאה מביצוע פעולה מסוימת (המטרה הינה לפתוח אופציות נוספות רק כאשר הן באמת רלוונטיות). בתוך כל לשונית יש sections שונים, ובתוכם לחצנים (controls) אשר ניתן להוסיפם ל-Quick access toolbar המופיע מעל ה-toolstrip (וכך לבצע פעולות נפוצות באמצעות קליק אחד של עכבר). לחצו לסרטון קצר בנושא ה-Desktop החדש, או קראו פוסטים באנגלית בנושא (קישור 1, קישור 2)
  אחת מהלשוניות המעניינות הינה גלריית ה-Apps, אשר כוללת אפליקציות אינטראקטיביות המגיעות כחלק מהכלים השונים של MathWorks, מאתר שיתוף הקבצים או מקולגות, ואשר מאפשרת אריזת אפליקציות אותן המשתמש בונה והעברתן בקלות למשתמשים אחרים. לחצו לסרטון בנושא התקנת ואריזת אפליקציות, או קראו פוסט באנגלית בנושא.
  ה-Help המעולה של MathWorks עבר שינוי גדול כדי לשפר עוד יותר את חווית המשתמש. הממשק שלו מזכיר כעת דפדפן אינטרנט, והוא מקל על ביצוע שאילתות ומאפשר הצגה של מספר עמודי תיעוד בלשוניות נפרדות. שימו לב שניתן לבצע חיפוש בתיעוד גם באמצעות חלון החיפוש הנמצא ליד ה-Quick access toolbar. לחצו לסרטון בנושא ה-Help החדש.
  ולסיום, נוספה ל-MATLAB יכולת להציע תיקונים לטעויות הקלדה של שמות פונקציות ומשתנים ב-Command Window. לחצו לסרטון בנושא, או צפו בתיקונים לשם הפונקציה ושם המשתנה בדוגמה למטה, בה ניתן להתרשם גם מה-Desktop החדש (ה-Quick access toolbar מוקף באליפסה).

• MATLAB Coder - לכלי המאפשר יצירה אוטומטית של קוד C מתוך MATLAB נוספה יכולת להעריך עד כמה יהיה קל להמיר באמצעותו קוד MATLAB מסויים לקוד C. לחצו לתיעוד בנושא הפקודה הרלוונטית.
  הכלי תומך כעת בפונקציית parfor לצורך ייצור קבצי MEX המסוגלים להשתמש במספר ליבות.
  ולסיום, רשימת הפונקציות וה-System Objects הנתמכות על ידי הכלי הורחבה, ונוספו כאלה מהכלים Image Processing Toolbox
  Computer Vision System Toolbox, DSP System Toolbox ו- Communications System Toolbox (כל ה-System Objects שבו נתמכים כעת).
• Computer Vision System Toolbox - לכלי המקל על פיתוח מערכות ראיה ממוחשבת ועיבוד וידאו ותמונה נוספו אלגוריתמים לעקיבה אחר מספר אובייקטים ומתן הסבר (Annotation) לגבי האובייקטים המאותרים.
  בנוסף, הכלי כולל כעת את אלגוריתם KLT לעקיבה אחר פיצ'רים ותומך בגילוי אנשים מבוסס HOG.
• Image Processing Toolbox - הביצועים של מספר פונקציות בכלי שופרו, והוא גם כולל כעת פונקציות חדשות לחישובי גרדיאנט בתמונה והתאמת היסטוגרמות. בנוסף, לפונקציה imregister, שהתווספה לכלי בגרסה הקודמת, נוספה תמיכה ברגיסטרציה מבוססת-עוצמה בתלת-מימד (RGB).
• DSP System Toolbox - לכלי המקל על תכנון וסימולציה של מערכות עיבוד אות נוסף System Object המאפשר לצפות בספקטרום ההספק או בצפיפות ההספק הספקטרלי.
• Parallel Computing Toolbox - מזה שנתיים ניתן להאיץ את ביצועי MATLAB על ידי שימוש בכרטיס הגרפי (GPU) של המחשב. בגרסה החדשה התווספו עוד פונקציות המסוגלות לרוץ על ה-GPU, ושופרו הביצועים של חלק מאלה שכבר יכלו לעשות זאת. בין היתר, מספר פונקציות / System Objects מהכלים
  Neural Network Toolbox, Phased Array System Toolbox
  ו-Signal Processing Toolbox ניתנות כעת להאצה באמצעות ה-GPU, וזאת בנוסף לאלה שכבר נתמכו מתוך ה-Communications System Toolbox.
• HDL Coder - לכלי המאפשר המרה אוטומטית של קוד MATLAB ומודלי Simulink ל-HDL נוספה תמיכה ביצירת קוד HDL ממגוון System Objects מתוך ה-Communications System Toolbox.
• HDL Verifier - הכלי המשמש לוריפיקציה של קוד HDL מכיל כעת System Object המאפשר לבצע סימולציות FPGA-in-the-loop תוך שימוש ב-MATLAB ו-FPGA בלבד.
• כלים חדשים - למשפחת כלי MathWorks נוספו שני כלים חדשים. ה-Financial Instuments Toolbox הינו כלי המאגד את יכולות ה-
  Fixed-Income Toolbox וה-Financial Derivatives Toolbox.  ה-MATLAB Production Server הינו כלי להרצת תוכניות MATLAB כחלק מישומי אנטרפרייז, מאגרי מידע ורשת.

בין היכולות החדשות במשפחת מוצרי Simulink:

• Simulink - התוכנה כוללת כעת עורך (Editor) חדש המקל על צפיה במודלים, ניווט ועריכה. התפריטים בעורך החדש מסודרים בהתאם לפרדיגמת Model-Based Desgin (דבר אשר שם סוף למצב בו תפריט tools מכיל כמעט את כל האפשרויות...). ניתן כעת לסמלץ מודל צעד-אחר-צעד, לחזור אחורה בזמן הסימולציה ולהוסיף breakpoints התלויים בערכו של סיגנל. פיצ'ר חדש מאפשר חיבור חכם בין בלוקים המוצא את הנתיב הפשוט ביותר ביניהם שאינו כרוך בהסתרות של בלוקים אחרים או טקסט כלשהו. פיצ'ר נוסף הינו תגים (Badges) המספקים אינדיקציות גרפיות לגבי בלוקים וסיגנלים. ניתן כעת להציג בלשוניות (Tabs) שונות באותו חלון מספר תת-מערכות או מבטים שונים על אותו מודל (למשל, ברמות zoom שונות). העורך כולל Explorer bar המקל על ניווט ברמות היררכיה שונות במודל (לחצו לסרטון בנושאים Tabs ו-Explorer bar). ניתן כעת להתעלם מבלוק מסויים בזמן הסימולציה (מאפשר לבחון וריאציות שונות של אותו מודל או להאיץ את הסימולציות על ידי כיבוי של בלוקי תצוגה). מגרסה זו של הכלי ניתן גם לשנות את גודלו של בלוק תוך שמירה על הפרופורציה בין גובהו ורוחבו (על ידי לחיצה על Shift) וכן ניתן לשנות את גודלו של בלוק סביב מרכז הבלוק (לחיצה על Ctrl), לחצו לפוסט באנגלית בנושא.
  הכלי כולל כעת שני Advisors - יועץ המנתח את המודל ומספק עצות לשיפור ביצועי הסימולציה, ויועץ המסייע לשדרג מודלים ישנים לעבודה בגרסה העדכנית.
  ולסיום, פורמט ברירת המחדל לשמירת קבצים הינו slx (להבדיל מ-mdl, אשר עדיין קיים), אשר חוסך מקום בזיכרון, מספק מידע רב למערכות הצגת קבצים וחוסך בזמן בישומים מסוימים (הפורמט הושק בגרסה הקודמת, אולם לא היה ברירת המחדל). שימו לב גם שאופציות ה-zoom וה-panning מתאפשרות החל מגרסה זו בדרכים אחרות מבעבר (zoom על ידי גלגול גלגלת העכבר קדימה או אחורה, או על ידי
  ++Ctrl או -+Ctrl; הצגת המודל כולו באמצעות 1+Alt או מקש הרווח (כבעבר); ניתן לבצע את שתי הפעולות האחרונות גם באמצעות הלוחית האנכית (בצד שמאל של חלון המודל); panning על ידי לחיצה על גלגלת העכבר והזזת העכבר או על ידי מקש הרווח + לחצן שמאלי בעכבר (והזזת העכבר). לחצו לקריאת פוסט באנגלית בנושא או לקריאת עמוד תיעוד בנושא).
  בדוגמה למטה ניתן להתרשם מהעורך החדש - הן מסידור התפריטים, והן מהלחצנים המאפשר לחזור אחורה בזמן הסימולציה או לסמלץ את המודל צעד-אחר-צעד (מוקפים בעיגולים העליונים), מה-Explorer bar (עיגול אמצעי, ומשמאלו - לוחית ה-zoom) ומ-badge לדוגמה (עיגול תחתון).
  

• Stateflow - העורך של הכלי למידול וסימולציה של לוגיקה משולב כעת כחלק אינטגרלי מהעורך של Simulink. ניתן כעת להשתמש בשפת MATLAB על מנת להגדיר תנאים ופעולות ב-Stateflow (המערכת תשנה את הסינטקס לזה המקובל). ולסיום, נוספה היכולת לבנות Structured Logic באמצעות State Transition Tables.
• SimMechamics - לכלי המקל על מידול וסימולציה של מערכות מכאניות הצטרפה בגרסה הקודמת טכנולוגיית דור 2. לטכנולוגית דור 2 זו הצטרפה בגרסה החדשה תמיכה ליצירה אוטומטית של קוד C (באמצעות ה-Simulink Coder) וליבוא של מודלי CAD (למשל מתוכנת SolidWorks).

היכולות שהוצגו לעיל הן רק חלק מאלה שנוספו בגרסה החדשה. למידע מלא על הגרסה החדשה, בקרו בעמוד גרסת R2012b באתר MathWorks.

מה דעתכם על הגרסה החדשה? כמה זמן לקח לכם להתרגל אליה? האם היא חוסכת לכם זמן? מאיזה פיצ'ר התלהבתם במיוחד?