「MATLAB（マトラボ）」は、数値計算やデータ分析、シミュレーションなどの科学技術計算に用いられる数値解析プログラミング言語の一つです。高度な数学処理能力を持つため、信号処理、画像処理、機械学習など広範な分野に対応しています。MATLABは初心者から専門家まで使われ、シンプルな記述と直感的な操作が魅力です。
本記事では、MATLABの基本的な特徴や利用方法、価格体系、Python・Simulinkとの違い、インストール手順について解説します。
MATLABとは
「MATLAB（マトラボ）」は、数値計算やデータ分析、科学技術計算を主に扱うプログラミング言語、および数値解析ソフトウェアの名称です。
高度な数学的処理と直感的なプログラミング手法により、エンジニア、研究者、学生など、幅広いユーザーに広く利用されています。また、行列演算（Matrix Laboratory）に強力な機能を有している点が特徴です。
MATLABは、信号処理、画像処理、制御システム、機械学習など、多岐にわたる分野で利用可能な豊富なツールボックスを提供しており、複雑な数学的問題を直感的かつ効率的に解決することができるでしょう。その柔軟性の高さから、プロトタイプの構築から本番環境での利用まで、さまざまな段階での活用が可能です。さらにMATLABはコミュニティやサポートも充実しており、利用者が効果的に活用できるように工夫されています。
MATLABでは何ができる？
「MATLABで何ができる？」という疑問を持っている方もいるでしょう。前述した通りMATLABでできることのひとつは、数学処理における高度な行列演算や数値計算です。例えば、微分方程式や線形代数などの数学的問題を解く際に強力なサポートを提供します。データ解析においても、統計処理や機械学習アルゴリズムを利用してデータを解釈し、パターンを発見することが可能です。
さらに、MATLABは信号処理や画像処理にも優れています。音声データや画像データを扱い、それらを解析・加工するためのツールボックスが充実しているため、制御システムの設計やシミュレーション、システムの動作解析も行うことができるでしょう。
MATLABは、プログラミング初心者からエキスパートまで利用できる直感的な開発環境を提供しているため、グラフィカルなユーザーインターフェース（GUI）の構築や独自のアプリケーションの開発も可能です。MATLABを使うことにより、独自のアイディアを実現しながら自身のニーズに合わせてカスタマイズできます。
MATLABの価格体系
MATLABの価格は、通常版が約5,000円、パッケージ版は約10,000円となっています。また、MATLAB本体はUSD 149、SimulinkおよびアドオンはそれぞれUSD 45で購入できます。ただし、プランやライセンスにより価格が変動するため、具体的なニーズに応じて最適な選択をすることが大切です。
例えば、学習や研究目的でMATLABを利用する学生には特別価格のプランが用意されており、個人利用者向けには、「アカデミックライセンス」や「ホームユーザーライセンス」などが提供されています。さらに、コンサルティングやサポートを含む企業向けプランもあるため、大規模なプロジェクトや商用利用に利用することも可能です。
MATLABはクラウドベースのライセンスもあるため、オンデマンドで必要な期間だけMATLABを利用することもできます。「プロジェクトの進捗に合わせて柔軟に対応できるソフトが良い」「コストを最適化したい」という企業にもおすすめです。
価格体系はこれらのプランやライセンスに加え、オプションや追加ツールの有無によっても変動します。研究機関、企業、個人利用者など、様々なユーザーの予算やニーズに合わせて最適なプランを選択することが大切です。
MATLABとPythonとの違い
「MATLAB」と「Python」は、どちらも広く利用されるプログラミング言語でありながら、それぞれ異なる特徴を持っています。MATLABは主に数学的な計算や科学技術計算、行列演算が得意で、信号処理、画像処理、制御システムなど、数学やエンジニアリングの分野で使用されることが多いです。
一方、Pythonは豊富なライブラリ（NumPy、SciPy、Pandasなど）が用意されている多目的なプログラミング言語で、科学計算やデータ分析、機械学習やディープラーニングなど幅広い分野で利用されています。
また、MATLABは商用ソフトウェアで、一部の高度なツールボックスは有償で提供されています。一方、Pythonは無料のオープンソースであり、開発をサポートしているのは広大なコミュニティです。このため、Pythonは導入コストが低く、様々なプロジェクトに適していると言えるかもしれません。
MATLABとSimulinkとの違い
「MATLAB」と「Simulink」は、それぞれMathWorks社が提供する2つの異なるツールであり、異なる目的に特化しています。具体的には、MATLABが数学的な処理とアルゴリズムの設計に焦点を当てていることに対し、Simulinkでは物理的なシステムのシミュレーションとモデリングに特に適しているのです。
また、MATLABは、主に数値計算や科学技術計算に特化しているプログラミング環境で、高度な数学的処理やデータ解析などに利用されるのに対し、Simulinkは主にシミュレーションとモデリングのための専用ツールとなっています。
さらに、Simulinkは「ブロックダイアグラム」を用いてシステムやプロセスをモデル化し、その挙動を可視化できます。制御システムやシグナル処理、機械系のモデリングなど、物理的なシステムを表現するのに適しているでしょう。
Simulinkの「ブロック」は、シミュレーションモデルの構築を直感的かつ効率的に行えるツールです。MATLABとSimulinkは統合されているため、MATLABのスクリプトや関数をSimulink内で使用できるようになっています。つまり、MATLABとSimulinkは組み合わせて使うことで、数学的モデリングから物理的な挙動のシミュレーションまで幅広い工程に対応できるのです。
MATLABをインストールする方法
MATLABをインストールする方法は、比較的簡単です。以下に基本的な手順を示します。
MathWorksアカウントの作成
MATLABのインストール作業をする前に、まずはMathWorksの公式ウェブサイトでアカウントを作成しましょう。ここでアカウントを作成すると、MATLABのライセンス情報などを管理することが可能になります。
MATLABのダウンロード
MathWorksのアカウントができたら、MATLABの最新バージョンをMathWorksのウェブサイトからダウンロードしましょう。ダウンロードページでは、使用するオペレーティングシステム（Windows、macOS、Linux）に合わせたバージョンを選択してください。
インストーラーの起動
OSに応じてダウンロードが完了したら、ダウンロードしたファイルを実行して「MATLABインストーラー」を起動しましょう。インストーラーが起動すると、MathWorksアカウントで使用しているライセンス情報を求められるので、適切なライセンス情報を入力します。
MATLABのインストールオプションを選択する
インストーラーの画面では、MATLABの各種ツールボックスやサポートパッケージなどを選択して、インストールするかどうかを指定できます。次に、インストールが完了したら、MATLABを起動して動作を確認しましょう。
なお、MATLABのインストールにはインターネット接続が必要になります。インストールプロセスはオペレーティングシステムによって異なることがあるので、MathWorksの公式ドキュメントを確認しながら進めることをおすすめします。
MATLABの将来性は？
科学技術計算やデータ解析の分野で広く利用されているMATLABの将来性は非常に高いと言えるでしょう。前述した通り、MATLABは直感的なプログラミング環境と豊富なツールボックスを提供し、数学的モデリングやシミュレーション、機械学習などの分野で優れた性能を発揮しています。
特に、MATLABはエンジニアリング、制御システム、信号処理、画像処理などの専門分野での需要が高く、多くの研究機関や企業でも活用されています。さらに、MATLABは教育分野でも幅広く利用され、学生や研究者が数学や工学の分野での課題にアプローチする手段として活用されているソフトです。提供を行っているMathWorks社は新しい機能やツールの開発、エコシステムの拡充に注力しており、今後もMATLABは進化し続けると考えられます。
MATLABの技術の進化と今後の期待
「MATLAB」は数十年にわたり進化し、数学処理やデータ解析の分野で革新的なソリューションを提供してきました。また、MATLABは研究から産業応用まで幅広く活用され、その柔軟性と高度な処理能力により、未来の科学技術の発展に大きな寄与をしています。今後も新たなツールや機能の追加の可能性があり、特に機械学習や人工知能の分野での発展が期待されるでしょう。
