물리학

물리학을 위한 MATLAB 및 Simulink

실험을 통제하고 데이터를 획득하고 분석하며 시뮬레이션과 비교할 수 있습니다.

전 세계의 물리학자들은 탐색적이며 계산 집약적인 시뮬레이션에 MATLAB® 및 Simulink®를 이용하고 있습니다. MATLAB은 행렬 지향적인 계산 환경을 제공하므로 새로운 물리학을 탐색하고 산업계와 협업할 때 신속한 코드 생성을 위해 자연스럽게 선택하게 되는 도구입니다. 또한 MATLAB 및 Simulink는 하드웨어 코드 생성, 데이터 수집, 실시간 시뮬레이션 및 테스팅, 데이터 분석, 확장성 있는 계산을 위한 통합된 환경을 제공합니다.

물리학자들은 MATLAB 및 Simulink를 사용하여 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

  • AI 기법과 워크플로를 통합하여 데이터 분석 및 시각화
  • 입자 가속기 실행
  • 전파 망원경 및 중력파 탐지기에서 받은 신호 처리
  • 다양한 '소형 실험실' 하드웨어 제어
  • 시뮬레이션과 실험 데이터 비교
  • 물리학 수업 강의 및 다른 물리학자와의 연구 공유

"LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)에서는 MATLAB을 사용해 중력파 탐지기 성능을 제한하는 배경 잡음을 분석하고 간섭계의 광학적 응답을 계산하고 전체 제어 체인을 검증했습니다..."

Matthew Evans, MIT

물리학에 MATLAB 및 Simulink 활용하기

"소형 실험실"에서의 물리학을 위한 MATLAB 및 Simulink

물리학자들은 MATLAB 및 Simulink를 활용하여 사용자 지정 현미경 등의 실험실 하드웨어를 연결하고 제어하며, 다양한 분광 분석을 수행하고 AI 기반 센서를 개발하며 데이터를 분석합니다.

고도로 최적화된 조밀 행렬 및 희소 행렬에 대한 연산을 통해 편리하고 신속하게 코드를 개발하여 고전적, 양자역학적 다체 시스템을 시뮬레이션할 수 있습니다. 기호 수학을 이용하면 어떠한 정밀도로도 계산할 수 있습니다.

물리학자는 MATLAB 및 Simulink를 사용하여 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

  • 하드웨어 연결을 위해 HDL 및 C/C/C++ 코드 자동 생성 및 MATLAB에서 C/C++ 코드 사용
  • 하드웨어와 계측기로부터 실시간으로 데이터 수집 및 제어
  • 빅데이터 또는 집약적 계산을 위해 클러스터에 계산 배포
  • 직관적인 라이브 스크립트 및 GUI를 사용한 코드 공유
  • GPU에서 AI 및 기타 계산 집약적 분석 속도 가속화
  • MATLAB Parallel Server™를 사용하여 클러스터와 클라우드로 연산 확장
  • 대화형 교육과정 커리큘럼을 사용한 물리학 수업 강의

"대형 실험실"에서의 물리학을 위한 MATLAB 및 Simulink

MATLAB 및 Simulink를 사용하면 LIGO와 같은 대규모 실험을 위한 실시간 제어 시스템의 신속 프로토타이핑 및 모델링이 가능합니다. 대규모 장기 협업에 있어 MATLAB 코드의 가독성 및 이전 버전과의 호환성은 특히 매력적인 특징입니다.

가속기 물리학자들은 MATLAB을 사용하여 전 세계의 싱크로트론과 선형 가속기를 제어하고 있습니다. MATLAB으로 입자 빔을 모니터링하고 빔 거동과 시뮬레이션된 버전들을 비교할 수도 있습니다. MATLAB 및 가속기 물리학자들이 개발한 커뮤니티 툴박스들은 신속 프로토타이핑 및 전 세계에서 많은 시험을 거친 배포 시스템을 제공합니다.

물리학자들과 엔지니어들은 MATLAB 및 Simulink로 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 잡음 억제와 신호 처리를 위해 AI 기반 필터 모듈 설계
  • 예정에 없는 '대형 기계'의 가동 중단 방지
  • 직관적인 스트립팅 및 GUI 환경을 사용한 하드웨어와의 상호 작용
  • PLC, FPGA, ASIC을 위한 코드 생성 사용
  • 제어 시스템 설계
  • Simulink Real-Time™과 Speedgoat를 통한 데스크톱 시뮬레이션에서 실시간 테스팅으로의 매끄러운 전환

의학 물리학을 위한 MATLAB

의학 물리학자들은 치료 계획을 위한 통합 플랫폼으로서 MATLAB을 활용하고 있으며, 이런 플랫폼은 특히 교육과 연구에 편리합니다.  MATLAB을 통해 방사선 치료사는 영상 유도 방사선 치료와 같은 응용 분야의 워크플로에 손쉽게 AI 기법을 통합할 수 있게 해 주는 반자동 레이블 지정 툴을 활용할 수 있습니다.

MATLAB과 커뮤니티 툴박스를 이용하여 의학 물리학자들은 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

  • 임상학적으로 정확한 치료 계획 수립
  • 여러 모달리티에 대한 세기 조절 방사선 치료 계획
  • DICOM 또는 기타 파일 형식으로 시작해 데이터를 전처리하고 내보내어 딥러닝 자동 분할 모델 훈련
  • 다양한 변환 및 영상 채널 채움 방법을 통해 다중채널 영상을 이용하여 딥러닝 모델 훈련
  • 복잡하고 조직 단위까지 자세한 미디어에서 시간 영역 음향 및 초음파 시뮬레이션 수행