خمسة بدائل مفتوحة المصدر لبرنامج ماتلاب

تُشكل برمجية ماتلاب مقدمة إلى البرمجة والحوسبة العلمية بشكل عام بالنسبة للعديد من طلاب الرياضيات والعلوم الفيزيائية والهندسة والاقتصاد والمجالات التي تتطلب عمليات رياضية من العيار الثقيل.

برمجية ماتلاب برمجية تعليمية بامتياز، مع أنها (وفقًا لخبرتي) تُستخدَم من قِبل الطلاب والباحثين لإجراء حسابات لا تحتاج لجهدٍ جهيد، قد تكفي أدوات برمجية بسيطة لإجراء تلك العمليات الحسابية، ويمكنها أن تفعل ذلك مع أو دون حزمة إحصائية أو رياضية التوجّه. ولكن برمجية ماتلاب شائعة في معظم الأوساط الأكاديمية، وحولها يتشكل مجتمع كبير على دراية بلغتها البرمجية، وبالإضافات، وبقدراتها بالمجمل.

برمجية ماتلاب برمجية احتكارية. يمنعك عدم الوصول إلى شيفرتها المصدرية من أن تُلِمَّ بآلية عملها ومن أن تجري تعديلاتٍ عليها. كما أن كلفة هذه البرمجية تثقل كاهل من هم خارج الوسط الأكاديمي، فثمن الرخصة لنسخة واحدة قد يصل إلى آلاف الدولارات.

لحسن الحظ هنالك عدة بدائل مفتوحة المصدر تفي بالغرض، واعتمادًا على غايتك بالتحديد قد تجد ما يفيدك من العديد من البدائل التالية:

 

جوليا - Julia

جوليا هي لغة برمجة ديناميكية تحتوي على ماكرو مصممة بلغة ليسب، وعلى أجزاء بدائية للحوسبة الموازية، وعلى دوال لتعديل المصفوفات، وعرض مرئي للبيانات، إضافةً إلى العديد من المكونات. صُممت لتعمل كأنها لغة برمجة نصية بدلًا من أن تكون لغة برمجة شبيهة بلغة C، كما أنها تشمل طريقة تفاعلية (REPL)، ويمكن ضمها في لغات برمجة أخرى عبر واجهة برمجة التطبيقات.

مستخدمو لغة جوليا يحبون تركيبها وقدراتها للكثير من الأسباب، من أشهر الأمثلة هو ميزة البث، والتي تسمح لك بتطبيق دالة على صف في المصفوفة أو أكثر دون الحاجة لبرمجة حلقة معقدة، دالات الصفوف البسيطة فيها تسمح لك بتقليبها وقولبتها، وتحويل المصفوفات، وتطبيق الاشتقاق الآلي، وتدعم تلقائيًا الترميز الموحد، واختبار الوحدة المشتبكة، وعملية التوازي بسهولة، وبشكل عام تحتوي اللغة على تركيب يسير للجمل دون أن تفقد شيئًا من عمليتها (بل مع كفاءة مُحَسّنة للشيفرة.)

تشكل مجتمع نشط حول لغة جوليا وتطويرها واستخدامها، وأصبحت متخصصة في مجالات معينة مثل معالجة الصور (جوليا إميجز)، والأحياء (بيو جوليا)، والفيزياء الكمية (كوانتم بي أف أس)، والديناميكا غير الخطية (جوليا ديناميكس)، والاقتصاد (كوانت إيكون)، والفلك (جوليا أسترو) وغيرها من المجالات.

لغة جوليا مرخصة بترخيص MIT، ويمكن تحميلها من موقع julialang.org

 

جنو أوكتاف - GNU Octave

قد يكون جنو أوكتاف من أشهر البدائل لبرنامج ماتلاب. وهو على قيد التطوير منذ ثلاثة عقود. برنامج أوكتاف يعمل على نظام لينكس وويندوز وماك —وهو مصمم في حزمة تعمل على أغلب التوزيعات الكبرى. إن كنت تبحث عن أكثر المنتجات تشابهًا ببرنامج ماتلاب عليك بالأوكتاف، فهو يسعى لتوافق دقيق وستجد أن الكثير من مشاريعك التي طورتها على ماتلاب تعمل على أوكتاف دون الاضطرار إلى أي تعديل.

يتوفر لدى أوكتاف العديد من الخيارات للواجهة الأمامية خارج النسخة الأساسية التي تأتي مع الإصدار الرابع، بعضٌ من تلك الواجهات يشابه واجهة ماتلاب أكثر من غيرها. تعرض صفحة أوكتاف على ويكيبيديا مجموعة من تلك الخيارات.

برنامج أوكتاف مرخص برخصة جنو العمومية، وشيفرتها المصدرية متوفرة على موقع تنزيل جنو.

 

NumPy

 NumPy (نم‌پاي) هي الحزمة الأساسية للحوسبة العلمية في لغة بايثون (”پاي“ في العنوان تدل على ذلك). يمكنها أن تحسب صفوف متعددة الأبعاد، وأن تقلب المصفوفات بدرجة معقدة، وأن تحسب عمليات الجبر الخطي، وأن تجري تحويل فورييه، ويمكنها أن تعمل مع C و ++C. وقد استخدمت في مجال تطوير المؤثرات البصرية في عالمي الأفلام والألعاب الرقمية، وتعتبر هيكلية البيانات للمصفوفات الأساسية في حزمة SciPy (ساي‌پاي)، وهي بيئة مبنية بلغة بايثون تشمل الرياضيات والعلوم والهندسة. رخصة NumPy هي رخصة BSD (بي.إس.دي)، والحزم متوافرة لأنظمة تشغيل لينكس وويندوز وماك أو أس إكس.

 

سايلاب - Scilab

سايلاب خيار آخر مفتوح المصدر وله قدرات حسابية رقمية تعمل على معظم المنصات الكبرى: ويندوز، وماك، ولينكس. وقد يكون سايلاب ثاني أكثر الخيارات شهرة بعد أوكتاف، ومثل أوكتاف يتشابه في تطبيقه مع برنامج ماتلاب، مع أن التوافق التام ليس من أهداف مطوريه.

يوزَّع سايلاب بصفته برنامجًا مفتوح المصدر تحت رخصة CeCILL (سيسيل) التي تتوافق مع رخصة جنو العمومية، والشيفرة المصدرية متوفرة على موقع المنتج.

 

SageMath

SageMath (سيج ماث) برمجية رياضيات مفتوحة المصدر وقد تشكل بديلًا جيدًا لبرنامج ماتلاب. بنيت هذه البرمجية باستخدام العديد من مكتبات بايثون المشهورة للحوسبة العلمية، تشبه لغتها لغة بايثون من الناحية التركيبية. وفيها العديد من الميزات مثل واجهة سطر الأوامر، نصوص مبنية على المتصفح، وأدوات لتضمين المعادلات في ملفات نصية أخرى، وبالطبع المكتبات الرياضية.

رخصة سيج ماث هي رخصة جنو العمومية، والشيفرة المصدرة متوفرة على موقع المنتج.

 

هذه القائمة لا تكشف سوى القليل من الأدوات المتاحة للباحثين والطلاب إن هم أرادوا بديلًا مفتوح المصدر لماتلاب. R (آر)، وجوليا، وبايثون ولغات برمجة معروفة قد تكون خيارًا جيدًا لك، وفقًا لمتطلباتك الخاصة. إليك أدوات أخرى مفتوحة المصدر يمكنك أخذها بعين الاعتبار:

• أداة جينيوس الرياضية - Genius Mathematic Tool، برنامج وأداة بحث تطوّر باستمرار. برمجت بـ«لغة امتداد جينيوس» للينكس ويونكس وهو متاح تحت رخصة جنو العمومية.
• ماكسيما - Maxima هو أيضًا بديل ماتلاب ويُحسن دوريًا. يعتمد على ماكسايما، وهو ”نظام جبر حاسوبي أسطوري“ بُرمِج في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام ١٩٦٠، ويمكن استخدامه في لينكس، وماك أو أس إكس، وويندوز، ومتاح تحت النسخة الثانية من رخصة جنو العمومية.
• سيمباي - SymPy هي مكتبة بايثون أخرى للرياضيات الرمزية تحت رخصة BSD (بي.إس.دي). يمكن تحميلها على أي جهاز يعمل على بايثون. وتهدف إلى أن تكون نظامًا متكاملًا للجبر، لها مجتمع نشيط يعمل على إنتاج مستمر للإصدارات، ويمكن استخدامه في مشاريع أخرى (مثل سيج ماث المذكور أعلاه).

 

―

تمت إعادة نشر هذا المقال من موقع https://opensource.com وفقاً لرخصة المشاع الإبداعي - Creative Commons، للإطلاع على المقال الأصلي