امروزه همه چیز در جهان به سمت واگذاری به مغزهای کامپیوتری به پیش می‌رود.از این رو سواد رایانه‌ای برای هر شخصی در هر رشته و شاخه ای از علم به عنوان شرط اجتناب‌ناپذیر محسوب می‌شود و لازم است تا همه به آن آگاهی داشته باشند. شاید به عنوان اولین گام در این زمینه شما نیاز به آشنایی با سیستم عاملی (operating system) دارید که واسط شما و مغزهای کامپیوتری است، سیستم عاملی که به شکلی هوشمندانه شما را قادر میسازد که از این مغز ها استفاده کنید و آن‌ها را مدیریت کنید و برنامه‌های خود را به اجرا بگذارید تا به نتیجه برسند.

 

در کنار سیستم‌ عامل های معروفی همچون Windows و Mac OS احتمالا به اسم Linux هم برخورده اید و حتی با یکی از توزیع‌های(Distro ) این خانواده کار کرده باشید. یا شاید از آن دسته‌ آدم هایی باشید که به شکلی ناگهانی و بدون آشنایی قبلی، متوجه شده‌اید که تنها سیستم عاملی که برای کار شما کاربرد پیدا میکند لینوکس است. داستان تولد این سیستم عامل همراه می‌شود با جریان های جالبی که پیش از آن توسط ریچالد استالمن بنیان گزاری شد، و تا این لحظه همچنان ادامه دارد (جریان هایی مانند نرم‌افزار های آزاد (free software) و نرم‌افزار های متن باز (open source))، این جریان ها شروع مفهومی اخلاقی و انسانی و قانونی در دنیای IT بود، مفهومی همچون دسترسی آسان و برابر همه به علم و دانش.

 

لینوکس سیستم عامل خاصی است که با نگاهی به بازار متنوع و گسترده این سیستم عامل متوجه خاص بودن آن میشود. لینوکس سیستم عاملی انعطاف پذیری است که میتوان آن را تغیر داد و شخصی سازی (customize) کرد و بر روی بازه بزرگی از سخت‌افزار ها و با هدف‌های گوناگون به اجرا در آورد،‌ از گوشی های همراه گرفته تا ماشین لباسشویی یا دستگاه‌های حساس پزشکی و سوپر کامپیوتر ها و یا دسکتاپ ها …

 

لینوکس ، ریاضیات آمار و اقتصاد:

در ریاضیات و شاخه‌های مختلف آن نیاز به محاسبات مختلف به شکل فزاینده‌ای رو به رشد است که حجم این محاسبات بسیار سنگین است. از محاسبات مربوط به رمزنگاری و یا شکستن رمز تا محاسبات توپولوژی و یا محاسبات مبتنی بر کنترل , آنالیزهای عددی، آمار و احتمال و… همه و همه مبتی بر محاسبات سنگین هستند که ممکن است ماه‌ها روی ابررایانه‌های قوی در حال پردازش باشند. این محاسبات نیاز به یک برنامه‌نویسی حرفه‌ای و یک سیستم عامل قوی و پایدار و با تطبیق‌پذیری بالا دارد.امروزه تقریباً تمام محاسبات ریاضی از این دست در سیستم‌های مبتنی بر لینوکس(Linux) انجام ‌می‌شود.

در علم آمار، که شاخه‌ای از ریاضیات است و همچنین در تمامی رشته‌ها و گرایش‌های مختلف علمی رد پای آن دیده می‌شود و نمی‌توان شاخه‌ای از علم را پیدا کرد که در آن علم آمار حضور نداشته باشد، لینوکس و نر‌م افزار آزاد و متن باز نقش پر رنگی برای محاسبات آن ایفا می کنند.حتی در ادبیات و زبانشناسی مدرن از علم آمار برای تحلیل فراز و فرود‌های لغوی استفاده می‌شود. مفهوم داده‌های عظیم (big data) را در اینترنت جستجو کنید! خواهید دید که این مفهوم که امروزه به روزترین مفهوم مورد پژوهش در تمامی شاخه‌های علمی است مبتنی بر آمار و تحلیل اطلاعات آماری است. همچنین در داده‌کاوی (data mining) نیز که از جمله حوزه هایی است که امروزه اهمیت زیادی پیدا کرده و در تمامی علوم امروزی کاربرد دارد، لینوکس و حجم عظیم نرم‌افزارهای متن باز با انجام محاسبات مربوطه بر روی ابررایانه‌های مبتنی بر لینوکس نقش اول را ایفا میکنند. در این حوزه نرم‌افزار آزاد و متن بازی چون R ، sage ،octove ، gnuplot و زبان برنامه‌نویسی پایتون و کتابخانه‌های scipy، matplotlib، numpy، mayavi و... مورد استفاده قرار میگیرد و ابررایانه‌های لینوکسی در تحلیل این داده‌ها با استفاده از نر‌م افزار‌ها متن باز تقریباً پیش‌قراولان این عرصه هستند.از جهتی بعد از بحران اقتصادی که در دنیا شکل گرفت و لزوم کاهش هزینه‌ها که در همه بخش‌ها احساس می‌شد روی آوردن به نرم‌افزار‌های غیر تجاری و متن باز به جای نرم‌افزارهای تجاری matlab و matgmatica نیز رشد فزاینده‌ای یافت که sage و octove از این دسته اند. به علاوه گاهی سرعت پژوهش ها آنقدر زیاد است که نمی‌توان منتظر انتشار نسخه بعدی یک نرم افزار از طرف شرکت تولید کننده آن ماند و نیاز است تا اشخاص خود دست به کد شوند و از این جهت نرم‌افزار های متن باز و آزاد محبوبیت و کاربرد بیشتری هم پیدا کردند. همچنین قیمت‌های بالای لایسنسهای نرم‌افزارهای انحصاری باز هم علاقه دانش‌پژوهان را به نرم‌افزارهای متن باز و آزاد بیشتر کرد تا جایی که امروزه نر‌م‌افزارهای انحصاری برای اینکه بتوانند در بازار نقش خود را حفظ کنند اقدام به توسعه‌ و انتشار نسخه هایی از نرم‌افزار های خود برای پلتفرم های مبتنی بر لینوکس کرده اند.

در اقتصاد و بازار بورس نیز برای تحلیل داده‌ها، لینوکس نقش پر رنگی دارد. از ذخیره اطلاعات تا کنترل و امنیت سامانه‌های مختلف اقتصادی و از دستگاه‌های ATM تا مراکزداده‌ی بانک‌ها همه و همه در حال مهاجرتی عظیم به سمت نر‌افزارهای متن باز و آزاد هستند و در این‌ میان این سیستم‌ عامل لینوکس است که نقش کلیدی را ایفا می کند.چرا که در پشت صحنه تمام این کارها روی این سیستم‌عامل در حال اجراست.

لینوکس و فیزیک:

اگر در نظر داشته باشیم که تقریباً همه و یا بخش بالای ابر رایانه های دنیا تنها برای محاسبات سنگین شاخه فیزیک و ریاضیات مبتنی بر آن و همچنین زیرشاخه های منتهی به آن خلق شده‌اند و سیستم عامل این ابر رایانه ها لینوکس است! میتوانیم نتیجه بگیریم که یکی از رشته‌هایی که از دیرباز، لینوکس در آن نقش اساسی را ایفا کرده فیزیک است. از این‌ رو اگر شما به مراکز بزرگ کامپیوتری دنیا و ابررایانه‌های عظیم آن‌ها سری بزنید حتماً با پژوهشگران فعال در حوضه فیزیک هم روبه ر‌و خواهید شد.

لینوکس، اخترفیزیک و نجوم:

بگذارید خلاصه‌ کنم. اگر می‌خواهید در رصدخانه‌های بزرگ دنیا کار کنید باید لینوکس بدانید! هم برای اینکه بتوانید با دستگاه‌های آن‌ها کار کنیدو هم برای کار با نرم‌افزارهای مبتنی بر تحلیل داده‌های آن‌ها. رؤیای رفتن به ناسا نیاز به دانش بسیار زیاد برای تحقق دارد اما یکی از این علوم که لازم است برای تحقق رویاهایی از این دست بدانید دانش کار با سیستم‌عامل لینوکس است.در مقاله‌ای که در سایت astrobites در این باره آمده صراحتاً گفته است که تمامی نرم‌افزارهای این حوزه در سیستم‌های یونیکس بیس است و اصلاً ویندوز هیچ جایگاهی در این عرصه ندارد. بسته‌های نرم‌افزاری شبیه ساز مانند GADGET – 2 در این حوزه روی لینوکس نصب شده و کار می کنند. بسته‌های نرم‌افزاری مانند IRAF که برای آنالیز تصاویر استفاده می‌شود و همچنین اسکریپت‌های پایتونی که برای پردازش داده‌های تصاویر استفاده می‌شوند همه مبین لزوم یادگیری سیستم عامل لینوکس اند. همچنین GAIA و ds9 از این جمله‌اند. همه این نرم‌افزا ها در لینوکس کارایی خود را نشان می‌دهند و کار با آن‌ها نیاز به مهارتی در مورد این سیستم‌عامل دارد. پردازش داده‌های رادیوتلسکوپ‌ها نیز از حوزه‌های دیگری است که لینوکس در آن نقش ایفا می‌کند. جدا از اینکه خود این رایوتتلسکوپ‌های غول پیکر را نیز لینوکس راه‌اندازی می‌کند،تحلیل اطلاعات به دست آمده از آن‌ها با استفاده از نرم‌افزار‌های مبتنی بر لینوکس مانند AIPS و CASA صورت می پذیرد.

حتی اگر به دنبال اجرام جدید و کشف نشده در تصاویر حاصل از تلسکوپ‌های جهان هستید احتمالاً نر‌افزار شما SEXTRACTOR خواهد بود که تنها روی لینوکس می‌توان آن را نصب کرد ولاغیر .

زبان برنامه‌نویسی فرترن با کامپایلر محبوب gfortran برای برنامه‌نویسی درتمامی حوزه های فیزیک در لینوکس منتظر شماست تا با بهترین امکانات کد خود را توسعه دهید. پایتون نیز با Astropython یک حرف مطلق در برنامه‌نویسی در این حوزه است. داده‌های بزرگ و پردازش آن‌ها نیز در این حوزه از زمینه‌های علاقه‌ندی دانشمندان جهان است.

حتی منجمین آماتوری هم می‌توانند  در رصد‌هایشان از kstars و stellarium برای آموزش ، هدایت تلسکوپ‌های موتوردار و یا اصلاً لذت بردن از یک شبیه ساز آسمان شب استفاده کنند و اطلاعات زیادی در حد یک منجم حرفه‌ای به دست بیا‌ورند.

لینوکس در این حوزه حرف برای گفتن زیاد دارد و ما فقط به بخشی از آن اشاره نمودیم.

لینوکس و فیزیک ماده‌چگال(حالت جامد سابق) :

بگذارید از اینجا شروع کنم.نگاهی به لیست نرم‌افزار‌های گرایش فیزیک ماده چگال ,شیمی کوانتومی در ویکی پدیا بیندازید. همه آن‌ها بر بستر لینوکس هستند و برخی از آن‌ها فقط روی لینوکس نسخه ارائه داده‌اند. به علاوه باید بگویم این لیست تمام نرم‌افزارها را نیز بیان نکرده و فقط بخشی از آن‌ها را بیان نموده است و این تازه فقط مربوط به شاخه محاسباتی گرایش ماده چگال است.

در نمایش گرافیکی داده‌ها در لینوکس دست شما بسیار باز است.این حوزه نه تنها به گرایش ماده چگال که به تمامی گروههای علمی بسط می‌یابد. شما هر جا بخواهید داده‌های خود را در نمایش گرافیکی وارد کنید اعم از دوبعد یا سه بعدی با SCIDAVIS که معادلی قدرتمند برای نرم‌افزار تجاری origin است و یا انبوهی دیگر از نرم‌افزارها مانند qtiplot و gnuplot و یا حتی در پایتون با matplotlib و … رو به رو هستید و یک پیشنیاز اصلی برای استفاده از این نرم‌افزار ها این است که لینوکس بدانید.

حتی شیمیست‌های عزیزی که باGaussian کار می‌کنند نیز وقتی بخواهند محاسبات واقعی را روی سیستم‌های رایانه‌ای با پردازش موازی اجرا کنند لاجرم باید لینوکس بدانند.

در چند سال اخیر بسیاری از پذیرش های دانشگاه‌های معتبر در سراسر جهان دانستن لینوکس را به عنوان یک پیش‌نیاز برای مقاطع تحصیلات تکمیلی و یا دوره‌های post-doc قرارداده‌اند.پس حتی اگر می‌خواهید برای ادامه‌تحصیل در این حوزه به ورای مرزهای ایران بروید رزومه‌ی شما با دانستن لینوکس خوش آب و رنگ‌تر خواهد بود.

در گرایش ماده‌چگال نظری نیز این جریان به همین نحو است. پایتون با کتابخانه‌های محاسبات عددی خود در حوزه‌های شبکه‌های عصبی در حال حاضر یکه تاز است و به زودی با توسعه زبان julia برنامه‌نویسی در این حوزه دچار تحولات بیشتر خواهد شد . شبیه‌سازی نیز در حوزه شبکه‌های عصبی بدون لینوکس و نرم‌افزارهای مبتنی بر آن بی‌معنی است. مطالعه سیستم‌های پیچیده نیز که از حوزه‌های به روز در بزرگترین مراکز مطالعاتی دنیاست یک پیشنیاز مهم دارد و آن این است که لینوکس بدانید.

در شاخه تجربی هم دانستن لینوکس توصیه می‌شود به‌خصوص اگر به فکر ساخت یک دستگاه در این حوزه بیوفتید نیازمند برنامه‌نویسی و همچنین دانستن لینوکس خواهید شد به علاوه اینکه نرم‌افزار تحلیلی داده‌های نتایج آزمایشگاهی در لینوکس به شدت رو به رشد است.

همچنین ببینید اینجا را

فیزیک هسته‌ای و ذرات و اتمی مولکولی و لینوکس:

شاید دیدن یک لیست دیگر از نرم‌افزارهای فیزیک و به‌خصوص فیزیک ذرات بنیادی و همچنین فیزیک هسته‌ای که در اینجا آمده است خالی از لطف نباشد. در کشور ما با توجه به اینکه فیزیک هسته ای نامی گره‌خورده با امنیت ملی دارد و در دنیای رایانه‌ها، لینوکس حرف اول امنیت است لذا فراگیری لینوکس برای کسانی که می‌خواهند در این عرصه فعالیت کنند ظروری است. در طرف دیگر باید شبیه‌ساز های هسته‌ای را معرفی کرد که در بستر لینوکس فعالیت می‌کنند. یکی از مشهورترین آن‌ها mcnp است(یک بار در یکی از جلسات آموزشی که شرکت داشتم یکی از شاگردان زنده یاد دکتر شهریاری بیان داشتند که ایشان بسیاری از شبیه‌سازی های فردو را با استفاده از این شبیه‌ساز انجام داده‌اند).از این شبیه ساز به‌خصوص در پزشکی هسته ای برای شبیه سازی های مربوط به رادیو دارو هم استفاده می شود. نه تنها این شبیه ساز بلکه شبیه سازها و آنالیزگرهای داده بسیاری به‌خصوص در حوزه محاسبات مونت کارلو با به خدمت گرفتن لینوکس در حال فعالیت هستند.

در فیزیک ذرات بنیادی هم گرچه بسیاری از چیزهایی که قبلاً گفتیم مانند استفاده از فرترن و پایتون ویا استفاده از مونت‌کارلو صادق است اما یک نرم‌افزار شبیه‌ساز وجود دارد که حرف نهایی را در این حوزه می‌زند و آن geant4 است.شبیه‌ساز عظیم انرژی‌های بالا که برای شبیه سازی آزمایشهای مرکز تحقیقات سرن در سوئیس استفاده می‌شود و شما در آن قادر خواهید بود محیط آشکارسازهایی همچون اطلس و LHC را شبیه‌سازی کنید.نکته مورد توجه این است که این نرم‌افزار را فقط می‌شود در لینوکس استفاده کرد.

در فیزیک اتمی مولکولی هم روال به همین شکل است نرم‌افزاری مثل FELLA در سیستم عامل لینوکس و با زبان فرترن به پژوهشگران در این عرصه کمک می‌کند. برای شفافیت در این باره فقط کافی است به لیستی از نرم‌افزارهای فیزیک اتمی مولکولی و ذرات و هسته‌ای که در اینجا آمد است نگاه کنید و به سیستم‌عاملی که این نرم‌افرزار ها بر روی آن نصب می‌شود نیز توجه کنید آنوقت می‌فهمید که گویا لینوکس اجتناب‌ناپذیر است.

زیست‌شناسی و دنیای لینوکس:

کلمه بایو(bio) به هر چیزی می‌تواند بچسبد و یک حوزه جدید پدید بیاورد. حوزه‌های بین رشته‌ای که با این پسوند ساخته‌ می‌شوند به تعداد حوزه های علم هستند که قبل از آن بوده‌اند ابونتو یکی از توزیع‌های معروف لینوکس است. بیایید بسنده کنیم به ارائه نرم‌افزارهایی که روی سیستم‌عامل ابونتو موجود است و کاری به نرم افزارهای دیگر نداشته‌ باشیم چرا که تمام حرفهایی که در مورد حوزه های قبلی زدیم در اینجا هم صادق است. ساختارهای ژنتیکی را اصلاً نمی‌شود بدون لینوکس بررسی کرد. حوزه دینامیک ملکولی و نرم‌افزارهای آن را در اینجا می‌توان به خوبی بررسی نمود همه این‌ها با امکانی که لینوکس در اختیار ما می‌گذارد ممکن شده است.مشهورترین نرم‌افزار‌های این حوزه که همگی را در لینوکس می‌توان استفاده کرد و پژوهش‌های علمی خود را با آن‌ها انجام داد عبارت اند از:Autodock, Amber, Gromacs, QMSim, NAMD