MATLAB e Simulink per la fisica
Controllo di esperimenti, acquisizione e analisi di dati e confronto con le simulazioni
Gli esperti di fisica di tutto il mondo si affidano a MATLAB® e Simulink® per eseguire simulazioni esplorative e computazionalmente onerose. L’ambiente di calcolo orientato alle matrici rende MATLAB una scelta naturale per lo sviluppo rapido di codice, alla ricerca di una nuova fisica e di una collaborazione con l’industria. MATLAB e Simulink forniscono inoltre un approccio integrato per la generazione di codice hardware, l’acquisizione dati, la simulazione e il test in tempo reale, l’analisi dei dati e i calcoli scalabili.
Gli esperti di fisica scelgono MATLAB e Simulink per:
- Integrare i metodi IA con i workflow per l’analisi e la visualizzazione dei dati
- Eseguire acceleratori di particelle
- Elaborare i segnali ricevuti da radiotelescopi e rilevatori di onde gravitazionali
- Controllare una varietà di hardware per “piccoli laboratori”
- Confrontare le simulazioni con dati sperimentali
- Insegnare concetti di fisica e condividere il lavoro con altri esperti
“Per LIGO, abbiamo utilizzato MATLAB per analizzare i principali disturbi che limitano le prestazioni del rilevatore di onde gravitazionali, calcolare la risposta ottica dei nostri interferometri e verificare l’intera catena di controllo...”
Matthew Evans, MIT
Utilizzo di MATLAB e Simulink per la fisica
MATLAB e Simulink per la fisica in “piccoli laboratori”
Gli esperti di fisica utilizzano MATLAB e Simulink per controllare e connettersi all’hardware del laboratorio, come microscopi personalizzati, eseguire varie analisi spettroscopiche, sviluppare sensori potenziati mediante IA e analizzare dati.
Le operazioni altamente ottimizzate su matrici dense e sparse sono convenienti per un rapido sviluppo del codice per simulare sistemi classici e sistemi quantistici a più corpi. La matematica simbolica consente di effettuare calcoli con precisione arbitraria.
Con MATLAB e Simulink, gli esperti di fisica sono in grado di:
- Generare automaticamente codice HDL e C/C++ per la connettività hardware e utilizzare il codice C/C++ all’interno di MATLAB
- Controllare e acquisire dati in tempo reale da hardware e strumenti
- Implementare calcoli su cluster per big data o calcoli complessi
- Condividere i codici utilizzando live script e GUI intuitivi
- Accelerare l’IA e altre analisi computazionalmente onerose su GPU
- Scalare i calcoli su cluster e Cloud utilizzando MATLAB Parallel Server™
- Insegnare concetti di fisica utilizzando corsi interattivi
Storie di successo dei nostri clienti
MATLAB e Simulink per la fisica in “grandi laboratori”
MATLAB e Simulink consentono la prototipazione rapida e la modellazione di sistemi di controllo in tempo reale per grandi esperimenti, come LIGO. La leggibilità del codice e la compatibilità con le versioni precedenti sono caratteristiche particolarmente interessanti di MATLAB per grandi collaborazioni a lungo termine.
Gli esperti di fisica degli acceleratori utilizzano MATLAB per controllare i sincrotroni e i Linac in tutto il mondo. Con MATLAB, inoltre, monitorano i fasci di particelle e confrontano il comportamento dei fasci con le versioni simulate. MATLAB e alcuni toolbox della community, scritti dagli esperti di fisica degli acceleratori, forniscono un sistema di prototipazione e distribuzione rapida, ampiamente testato in tutto il mondo.
MATLAB e Simulink consentono a fisici e ingegneri di:
- Progettare moduli di filtro potenziati mediante IA per la soppressione del rumore e l’elaborazione di segnali
- Eliminare i tempi di fermo non programmati di “grandi macchine”
- Interagire con l’hardware utilizzando ambienti di scripting e GUI intuitivi
- Utilizzare la generazione di codice per PLC, FPGA e ASIC
- Progettare sistemi di controllo
- Passare senza problemi dalla simulazione su desktop ai test in tempo reale con Simulink Real-Time™ e Speedgoat
Toolbox della community
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MATLAB per la fisica medica
Gli esperti di fisica medica usano MATLAB come piattaforma unificata per la pianificazione del trattamento, particolarmente utile per la formazione e la ricerca. Con MATLAB, i radioterapisti sono in grado di utilizzare strumenti di etichettatura semiautomatici che facilitano l’integrazione dei metodi di IA nei workflow per applicazioni come la radioterapia guidata dalle immagini.
Con MATLAB e i toolbox della community, gli esperti di fisica medica sono in grado di:
- Realizzare programmi di trattamento clinicamente accurati
- Pianificare la radioterapia a intensità modulata per più modalità
- Pre-elaborare ed esportare i dati per addestrare modelli di auto-segmentazione di deep learning, a partire da DICOM o altri formati di file
- Addestrare modelli di deep learning utilizzando immagini multicanale attraverso varie trasformazioni e metodi di popolamento dei canali di immagine
- Eseguire simulazioni acustiche e ultrasoniche nel dominio del tempo in mezzi complessi e di modellazione realistica di tessuti
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