آموزش کاربردی MATLAB در علوم شناختی

كتاب آموزش کاربردی MATLAB در علوم شناختی

كتاب آموزش کاربردی MATLAB در علوم شناختی جهت آشنایی محققین حوزه علوم شناختی با نرم افزار و محیط برنامه برنامه نویسی متلب تألیف شده است. این کتاب به زبانی ساده سعی در آموزش مفاهیم مورد نیاز جهت استفاده از محیط برنامه نویسی در حوزه علوم شناختی دارد. این کتاب بر مبنای تکرار مفاهیم ابتدایی تألیف خواهد شد. تا تکنیک و نکات مورد نیاز را به مرور زمان ملکه ذهن کاربر نماید.

متلب چیست ؟

نرم افزاری که در این کتاب به معرفی آن خواهیم پرداخت با نام متلب شناخته می‌شود. عنوان متلب از کلمات آغازین دو واژه ماتریس و آزمایشگاه اقتباس شده است. به عبارت دیگر این نرم افزار یک آزمایشگاه ماتریس است و همانطور که در ادامه این کتاب خواهید دید ماتریس‌ها نقش کلیدی را در نرم افزار متلب ایفا خواهند کرد.

متلب محصولی از کمپانی آمریکایی math work است که تخصص اصلی آن ایجاد و توسعه‌ی نرم افزارهایی است که در حوزه محاسبات عددی به کار برده می‌شوند. با استفاده از متلب می‌توان بر روی داده‌ها طیف وسیعی از عملیات‌ها را انجام داد، توابع و داده‌ها را رسم کرد، واسط‌های کاربری بسیار حرفه‌ای ایجاد نمود تا حتی کاربرانی که فاقد اطلاعات درمورد متلب هستند بتوانند از برنامه‌های نوشته شده استفاده نمایند و حتی کاربرانی که فاقد اطلاعات در مورد متلب هستند بتوانند از برنامه‌های نوشته شده استفاده نمایند و حتی برنامه‌های نوشته بوسیله‌ی دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی نظیر C,C++، جاوا، فورترن و یا پایتون را فراخوانی کنند.

اغلب نرم افزارهایی که تاکنون ایجاد شده‌اند و یا در حال ایجاد می‌باشند این در حال ایجاد می‌باشند عمدتا تک منظوره هستند به این معنی که تنها توسط طیف خاصی از متخصصین قابل استفاده می‌باشند این در حالی است که متلب به واسطه‌ی کاربردها و انعطاف پذیری‌های منحصر به فردی که دارد به نرم افزاری کاربردی در بسیاری از حوزه‌های علمی تبدیل شده است.

شما چه مهندس باشید، چه یک روانشناس و یا یک پزشک و چه اینکه فردی باشید که در حوزه‌های علوم انسانی فعالیت می‌کنید قطع به یقین در امور پژوهشی خود با داده‌ها و پردازش آنها سروکار خواهید داشت بنابراین می‌توانید به نرم افزار متلب به عنوان یک ابزار قدرتمند در مدیریت داده های خود نگاه کنید.

پیش‌نیاز برنامه نویسی متلب

حال فرض کنید که به عنوان مثال می‌خواهید شروع به نوشتن یک برنامه در نرم افزار متلب کنید. پیش‌ نیازهای انجام این برنامه نویسی چه خواهد بود؟ قطع به یقین نخستین گام جهت نوشتن برنامه، آشنایی با چگونگی نوشتن برنامه در محیط متلب است به عبارت دیگر برنامه باید بداند یک عبارت شرطی و یا یک عمل تکرارشونده چگونه در نرم افزار متلب نوشته می‌شوند. به مجموعه قواعد نوشتاری اصطلاحا SYNTAX گفته می‌شود. بخش مهمی از هدف این کتاب آموزش قواعد نوشتاری در نرم افزار متلب است.

توجه داشته باشید که هر نرم افزار برنامه نویسی دارای قواعد نوشتاری مخصوص خودش است بنابراین اگر شما طریقه برنامه نویسی در متلب را آموختید برای نوشتن برنامه در محیطی دیگر، برای مثال در ویژوال C، لازم است که قواعد نوشتاری آن محیط را هم یاد بگیرید هرچند که معمولا نقاط اشتراک بسیار زیادی بین آنها وجود خواهد داشت. پس از یادگیری قواعد نوشتاری و پیش از نوشتن برنامه در محیط متلب باید مراحل نوشتن برنامه خود را از طریق کشیدن فلوچارت تعیین کنید. لازم به ذکر است که برنامه‌ها در متلب به صورت خط به خط اجرا می‌شوند بنابراین هر خط از برنامه یک عمل خاص را انجام می‌دهد.

هنگامی که فردی با قواعد نوشتاری و چگونگی تعیین روال اجرای برنامه از طریق کشیدن یک فلوچارت آشنا باشد به راحتی می‌تواند اقدام به نوشتن برنامه مورد نظر خود در متلب کند.

فهرست مطالب كتاب آموزش کاربردی MATLAB در علوم شناختی

فصل اول: شروع کار با متلب

۱-۱. مقدمه‌ای در مورد برنامه‌نویسی

۱-۲.پیش نیاز برنامه‌نویسی در متلب

۱-۳.شروع کار با نرم‌افزار متلب

۱-۳-۱. متلب چیست؟

۱-۳-۲. تاریخچه توسعه نرم‌افزار متلب

۱-۳-۳. اجزا و قسمت‌های نرم‌افزار متلب

۱-۳-۴. نگاهی جزئی‌تر به نوار ابزار متلب

فصل دوم: متغیرها در متلب

۲-۱. تعریف متغیرها در متلب

۲-۲. قواعد تعریف نام متغیر در متلب

۲-۳. انواع متغیرها

۲-۳-۱. متغیر عددی

۲-۳-۲. متغیر منطقی

۲-۳-۳. متغیر رشته‌ای

۲-۳-۴. متغیر سمبولیک

۲-۴. ماتریس

۲-۴-۱. دستورهای پرکاربرد برای ماتریس‌ها

۲-۴-۲. انجام عملیات روی ماتریس‌ها

۲-۵. داده‌های ساختاری در متلب

۲-۶. داده‌ی سلولی در متلب

۲-۶-۱. دستورهای مرتبط با داده‌ی سلولی در متلب

۲-۷. محیط کار در متلب

فصل سوم: ترسیم شکل‌ها و نمودارها در متلب

۳-۱. دستور plot در متلب

۳-۲. ویرایش نمایش نمودار

۳-۲-۱. برچسب‌زنی نمودار

۳-۲-۲. تفکیک پنجره‌ی نمایش به چندین بخش با دستور subplot

۳-۲-۳. برچسب‌زنی محورها

۳-۲-۴. تنظیم محدوده‌ی نمایش محورها با دستور axis

۳-۳. جلوه‌های گرافیکی در رسم نمودار

۳-۴. شبکه‌بندی پنجره‌ی نمایش با دستور grid

۳-۵. اضافه کردن علائم و اختصارات به شکل با دستور legend

۳-۶. رسم چندین شکل در یک نمودار با دستور hold on

۳-۷. اضافه نمودن خط و نوشته به نمودار

۳-۸. نمودارهای لگاریتمی

۳-۹. رسم نمودارهای میله‌ای با دستور bar

۳-۱۰. رسم نمودارهای گسسته با دستور stem

۳-۱۱. رسم هیستوگرام

۳-۱۲. رسم نمودار دایره‌ای (پای چارت)

۳-۱۳. رسم نمودارهای سه‌بعدی در متلب

۳-۱۳-۱.دستور plot3

۳-۱۳-۲. دستور mesh

فصل چهارم: کدنویسی در متلب

۴-۱. عبارتهای شرطی

۴-۱-۱. ساختار شرطیif

۴-۱-۲. ساختار شرطیswitch-case

۴-۲. حلقه‌های تکرار

۴-۲-۱. حلقه تکرار for

۴-۲-۲. حلقه تکرار while

۴-۳. دستور break

۴-۴. ایجاد توابع در متلب

۴-۵. تعریف توابع به صورت تو در تو

۴-۶. فراخوانی توابع با استفاده از مفهوم هندل تابع

فصل پنجم: تولید صوت در متلب

۵-۱. مقدمه‌ای در مورد صوت

۵-۲. شروع کار با صوت در متلب

۵-۳. پخش فایل‌های صوتی در متلب

۵-۳-۱. دستور audioinfo

۵-۳-۲. دستور audioread

۵-۳-۳. دستورwavread

۵-۳-۴. دستور sound

۵-۳-۵. دستورهایaudioplayer و play

۵-۳-۶. دستور beep

۵-۳-۷. دستور audiorecorder

۵-۴. نکاتی در مورد تولید صوت در متلب

۵-۴-۱ . بریده‌شدن داده‌ی صوتی

۵-۴-۲. همزمانی و غیر همزمانی اجرای اصوات

فصل ششم: تولید و پردازش تصاویر در متلب

۶-۱. واردسازی تصاویر به متلب

۶-۲. دستور imwrite

۶-۳. نمایش تصویر در متلب

۶-۳-۱. دستور image

۶-۳-۲. دستور imshow

۶-۴. عملیات بر روی تصاویر در متلب

۶-۴-۱. تغییر شدت پیکسلهای تصویر

۶-۵. دستور imtool

فصل هفتم: ذخیره‌سازی و بارگذاری داده‌ها در متلب

۷-۱. ذخیره‌سازی نتایج در فرمت اکسل

۷-۲. ذخیره‌سازی داده‌های محیط‌کار متلب با استفاده از دستور save

۷-۳. بارگذاری داده‌ها در متلب با استفاده از دستور load

۷-۴. خواندن فایلهای متلب بدون بارگذاری آنها

فصل هشتم: ایجاد واسط گرافیکی کاربری در متلب

۸-۱. ساختار اصلی یکGUI

۸-۲. ایجاد واسط‌های گرافیکی کاربردی

فصل نهم: خطاهای مصطلح در برنامه‌نویسی متلب

۹-۱. خطاهای مصطلح در متلب

۹-۱-۱. خطایError: Expression or statement is incorrect–possibly unbalanced (, {, or].

۹-۱-۲. خطاهایMatrix dimensions must agree

۹-۱-۳. خطای ضرب داخلی دو ماتریس:Inner matrix dimensions must agree

۹-۱-۴. خطای اندیس آرایه: Index exceeds matrix dimensions

۹-۱-۵. خطای اندیس آرایه: Subscript indices must either be real positive integers or logicals.

۹-۱-۶. خطای ??? Subscripted assignment dimension mismatch

۹-۱-۷. خطایDimensions of matrices being concatenated are not consistent.

۹-۱-۸. خطایAttempt to execute SCRIPT as a function

۹-۱-۹. خطایError: Unexpected MATLAB operator

۹-۱-۱۰. خطای??? Undefined function or method ‘x’ for input arguments of type ‘double’.

۹-۱-۱۱. خطایInvalid ‹object› property: ‹property›.

۹-۱-۱۲. خطای تعداد آرگومان‌های ورودی/خروجی

۹-۱-۱۳. خطایUndefined function or variable

فصل دهم: روش‌های آماری در متلب

۱۰-۱. اصطلاحات آماری

۱۰-۱-۱. احتمال

۱۰-۱-۲. متغیر تصادفی و تابع توزیع احتمال

۱۰-۱-۳. تابع توزیع تجمعی(CDF)

۱۰-۱-۴. جامعه و نمونه آماری

۱۰-۱-۵. فرضیه و نقیض آن در مطالعات

۱۰-۱-۶. مقدار p (p-value)

۱۰-۱-۷. سطح معناداری

۱۰-۱-۸. جدول توزیع آماری

۱۰-۱-۹. آزمون فرض آماری

۱۰-۲. آزمون فرض یک‌نمونه‌ای

۱۰-۲-۱. نحوه‌ی انتخاب نوع توزیع در آزمون‌هاییک نمونه‌ای

۱۰-۳. آزمون t-testیک نمونه‌ای

۱۰-۴. آزمون‌های دو نمونه‌ای(Two-sample)

۱۰-۴-۱. آزمون فرض برای میانگین دو جامعه با اندازه نمونه بزرگ

۱۰-۴-۲. آزمون فرض برای میانگین دو جامعه با اندازه نمونه کوچک

۱۰-۴-۳. آزمون فرض برای نسبت دو جامعه (اندازه‌ی نمونه بزرگ)

۱۰-۵. آزمون فرض برای نمونه‌های وابسته

۱۰-۶. آزمون‌های فرض با تکیه بر واریانس نمونه‌ها

۱۰-۶-۱. آزمون فرض برای واریانس دو جامعه

۱۰-۷. آنالیز واریانس (ANOVA)

۱۰-۸. آزمون فرض مبتنی بر مقدار میانی (مدین) Sign Test

۱۰-۹. آزمون Wilcoxon Signed-Rank

۱۰-۱۰. آزمون Wilcoxon rank-sum test

۱۰-۱۱. آزمون Kruskal-Wallis

۱۰-۱۲. واریانس، همبستگی و کوواریانس

۱۰-۱۳. رگرسیون داده‌ها

۱۰-۱۴. معرفی جعبه‌ابزار Statistics متلب

۱۰-۱۴-۱. قراردهی داده‌ها در ساختارهای جدولی

۱۰-۱۴-۲. اندازه‌گیری پخش‌شدگی در داده

۱۰-۱۴-۳. منحنی‌های نمایش توزیع‌ها

۱۰-۱۴-۴. واحدهای استاندارد یاZ-score

۱۰-۱۴-۵. مومان‌ها

۱۰-۱۴-۶. توابع توزیع پارامتریک و غیر پارامتریک

۱۰-۱۴-۷. تخمین ماکزیمم لایکلیهود

۱۰-۱۴-۸. آزمون‌های فرض در متلب

فصل یازدهم: معرفی جعبه‌ابزار Psychtoolbox(PTB)/ نمایش بصری

۱۱-۱. صفحه نمایش رایانه

۱۱-۲. الحاق Psychtoolbox به متلب

۱۱-۳. دستورهایPTB برای ایجاد تحریک‌های بصری

۱۱-۳-۱. دستور PsychDefaultSetup(featureLevel)

۱۱-۳-۲. دستور Screen

۱۱-۳-۳. دستور Flip

۱۱-۳-۴. دستور بستن پنجره نمایش

۱۱-۳-۵. دستور نوشتن متن در پنجره‌ی نمایش با استفاده از دستور DrawFormattedText

۱۱-۳-۶. رسم خط با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۷. رسم کمان با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۸. رسم کمان با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۹. ترسیم مستطیل با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۱۰. رسم چارچوب مستطیلی با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۱۱. رسم بیضی با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۱۲. رسم چارچوب بیضی‌شکل با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۱۳. دستور رسم چندضلعی توسط دستور Screen

۱۱-۳-۱۴. رسم چارچوب چندضلعی با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۱۵. دستور کپی نمودن بخشی از صفحه نمایش در یک ماتریس

۱۱-۳-۱۶. دستور انتقال اطلاعات ماتریس تصویر به صفحه نمایش

۱۱-۳-۱۷. دستور توقف رسم اشیا در صفحه نمایش

۱۱-۳-۱۸. توقف اجرای برنامه با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۱۹. گرفتن اطلاعات صفحه‌نمایش با استفاده از دستور Screen

۱۱-۳-۲۰. تخمین زمان اجرای دستور Flip

۱۱-۳-۲۱. محاسبه محدوده‌ی صفحه نمایش

۱۱-۳-۲۲. محاسبه عمق بیت پیکسل‌ها

۱۱-۳-۲۳. محاسبه طول و عرض پنجره نمایش

۱۱-۳-۲۴. محاسبه بردار زمانی اجرای توابع PTB

۱۱-۳-۲۵. دستورات دریافت اطلاعات در مورد رایانه

۱-۳-۲۶. دستورات ایجاد و نمایش تصاویر در PTB

۱۱-۴. توابع مربوط به استفاده از فیلم‌ها و آزمون‌های چندرسانه‌ای

۱۱-۴-۱. بازکردن یک فایل ویدیویی جهت نمایش

۱۱-۴-۲. بستن فایل ویدیویی

۱۱-۴-۳. تصویربرداری از فایل ویدیویی

۱۱-۴-۴. نمایش فایل ویدیویی

۱۱-۴-۵. اندیس زمانی نمایش

۱۱-۴-۶. ایجاد فایل ویدیویی جدید

۱۱-۴-۷. اضافه‌کردن داده صوتی به فیلم

۱۱-۵. ساخت انیمیشن با استفاده از تصاویر

فصل دوازدهم: استفاده از PTB در تولید صوت

۱۲-۱. استفاده از PTB برای تولید صوت

فصل سیزدهم: ارتباط با موس و صفحه‌کلید  از طـریق سـایک‌تولبـاکـس

۱۳-۱. صفحه کلید، موس و کدگذاری کاراکتر

۱۳-۲. معرفی دستورات PTB برای کار با صفحه کلید

۱۳-۲-۱. بررسی وضعیت کلیدهای صفحه‌کلید با دستور KbCheck

۱۳-۲-۲. دستور GetChar

۱۳-۲-۳. دستور تبدیل کاراکتر به کد اسکی و بالعکس

۱۳-۳. تعریف رخداد کیبورد و موس در PTB

۱۳-۴. دستور توقف کار با صفحه‌کلید

۱۳-۵. کنترل موس با استفاده از PTB

۱۳-۶. بررسی همزمان همه‌ی ابزارهای متصل به رایانه

۱۳-۷. مثالهایی از کار با دستورات PTB در متلب

فصل چهاردهم: طراحی آزمون متغیرهای توجه (Tova)

۱۴-۱. آزمون متغیرهای توجه

۱۴-۲. مراحل انجام تست Tova

فصل پانزدهم: طـراحـی آزمـون اسـتـروپ با استفاده از Psychtoolbox

۱۵-۱. آزمون استروپ چیست؟

۱۵-۲. طراحی یک نمونه از آزمون stroop با استفاده از PTB

فصل شانزدهم: طراحی آزمون جستجوی بصری (Visual Search)

فصل هفدهم: طراحی آزمون حافظه فعال

۱۷-۱. آزمون حافظه فعال چیست؟

۱۷-۲. طراحی یک آزمون نمونه برای سنجش حافظه فعال/ آزمون Corsi

منابع و مآخذ كتاب آموزش کاربردی MATLAB در علوم شناختی