2. diel - Neurónové siete v Pythone - Prostredie Jupyter

V minulej lekcii, Úvod a motivácia do programovania neurónových sietí v Pythone , sme si urobili úvod do neurónových sietí a deep learningu. Vitajte u ďalšej lekcie, kde sa zoznámime s prostredím, v ktorom budeme väčšinu času pracovať. Týmto prostredím je Jupyter (IPython) notebook. Prostredie najskôr nainštalujeme, ukážeme si ako sa s ním pracuje a nakoniec spustíme pár riadkov Pythone s grafikou.

Jupyter notebook

Možno sa pýtate, prečo nebudeme neurónové siete programovať tak, ako sme písali aplikácie doteraz. Odpoveďou je, že teraz sa jedná najmä o simulácie, do ktorých je často potrebné pridávať dodatočné informácie alebo grafy. A simulácií budeme robiť viac. Jupyter notebook nám umožňuje vytvoriť zošit a doň vkladať nezávislej bunky kódu a medzi ne formátovaný text alebo vzorce. Výhody, ktoré nám prostredie Jupyter notebook prináša, sú nasledujúce:

• Všetky premenné sú uložené v relácii, kým sa proces prostredie nevypne (v termináli)
• Prehľadný výpis pod bunku s kódom, Jupyter podporuje grafy (matplotlib) a tabuľky (Pandas)
• Formátovanie pomocou Markdown buniek ( LaTeX)
• Bunky kódu na sebe nie sú závislé

Inštalácia

Prostredie je naozaj jednoduché nainštalovať, stačí použiť nástroj pip, ktorý je súčasťou každej Python distribúcie:

pip install jupyter

Ak vám príkaz nezafunguje, upravte si ho pre vašu distribúciu Pythone tak, ako sme si ukazovali minule.

Sprievodca prostredím

Po úspešnej inštalácii pomocou nástroja pip prostredie spustíme nasledovne:

jupyter notebook

Kým neukončíme tento proces, prostredie stále pobeží. Chvíľku na to by sa nám malo otvoriť nové okno prehliadača, ktoré vyzerá nasledovne (záleží, kde ste príkaz spustili - pravdepodobne ste ho tentoraz spustili v C:/Users/vase_jmeno/).

Vytvorenie zošita

Teraz sa dostaňte do zložky, alebo ju vytvorte pomocou možnosti New -> Folder v ponuke vpravo hore, kde chcete mať zošit uložený. Bude sa jednať o súbor .ipynb (IPython / Jupyter) notebook. Python notebook vytvoríte pomocou New -> Python 3, ten sa automaticky otvorí v ďalšej záložke a bude vyzerať nasledovne:

Ak sa vrátime do predchádzajúcej záložky v prehliadači, môžeme vidieť v priečinku nový notebook so zelenou ikonkou, ktorá značí bežiaci Python kernel. Súbor / notebook si môžeme pomenovať po kliknutí na text "Untitled" vedľa Jupyter loga, tým sa zmení ako názov notebooku tak i súboru.

Módy

Prostredie Jupyter notebook má 2 základné módy:

• Command - Mód slúžia v prostredí pre operácie, ktoré sú pre prostredie a prácu s bunkami špecifické, ako je napríklad vytvorenie bunky, zmazanie, posunutie bunky a zmena módu bunky.
• Edit - Mód slúži ako klasické (múdrejší) vývojové prostredie pre Python, pre zobrazenie ponuky pre dokončenie kódu sa používa klávesa Tab.

Bunky, s ktorými prostredie pracuje, majú tiež 2 módy (čo nás zaujímajú):

• Code - Ak je bunka v Code módu a je spustená, spustí sa Python kód, ktorý bunka obsahuje.
• Markdown - Naopak v Markdown móde sa obsah bunky naformátuje ako text, vzorček a ďalšie.

Keď vytvoríte nový notebook, ste automaticky v Edit móde prvej bunky. Do Command módu sa dostanete klávesom Esc a do Edit módu pre vybranú bunku klávesou Enter. Medzi bunkami sa prepína Šípkami v Command módu a v Edit móde po stlačení šípok (Hore / Dole), ak ste na vrchnom alebo spodnom riadku.

• Nová bunka sa vytvorí v Command móde klávesom A (nad aktuálnou bunkou ako "Above") a B (pod aktuálnou bunkou ako "Below").
• Vybraná bunka (prúžok, v Command móde je modrý) sa zmaže pomocou stlačenia sekvencie D, D.
• Vybraná bunka sa spustí klávesovou skratkou Shift + Enter (spustí a posunie o bunku nižšie, ak neexistuje, vytvorí sa). Môžeme tiež pou skratku Ctrl + Enter (spustí sa a bunka zostáva stále vybraná) alebo bunku spustiť kliknutím na tlačidlo Run (v hornom paneli) alebo kliknutím na ikonu Šipka s čárou - Spustit stop naľavo od obsahu bunky.
• Stlačením tlačidla H v Command móde alebo kliknutím na tlačidlo Help -> Keyboard Shortcuts v hornom paneli sa zobrazí zoznam klávesových skratiek.
• Ak sa s prostredím chcete zoznámiť viac než je aktuálne potrebné, môžete spustiť sprievodcu prostredia v hornom paneli pomocou možnosti Help -> User Interface Tour.

Praktická časť

S týmito znalosťami sme schopní vytvoriť si našu Hello World bunku a vykresliť prvý grafiky v novom prostredí pomocou knižnice matplotlib. Do vopred vytvorené bunky vložíme nasledujúci kód a bunku spustíme:

print("Ahoj světe!")

výsledok:

Ahoj světe

Ako ste si iste všimli, tak sa hláška zobrazila hneď pod bunkou. Takto to budeme reprezentovať tu v článkoch.

Graf

Skúsme niečo pokročilejšieho. Importujeme si teda knižnicu matplotlib:

import matplotlib.pyplot as plt

Vytvoríme si jednoduchý graf pomocou funkcie plt.plot().

plt.plot([1,2,3,8])

výsledok:

Ako spustiť stiahnuté Jupyter notebook

Celý tento článok napísaný v Jupyter notebooku nájdete na stiahnutie nižšie. Skúste si ho otvoriť a to nasledujúcim spôsobom:

• Ak máte spustený Jupyter proces v zložke C:/Users/vase_jmeno/ a stiahnutý notebook je v zložke C:/Users/vase_jmeno/Downloads/, stačí sa na stránke so súbormi / priečinkami preklikať do zložky s .ipynb súborom s spustiť ho kliknutím na neho (na jeho názov).
• Ak nemáte spustený Jupyter proces, spustite ho v zložke s .ipynb súborom alebo v nejakej rodičovskej zložke. Napríklad keď je súbor uložený v C:/Users/Tonda/Downloads/moje_super_slozka/novy_notebook.ipynb, tak môžete spustiť Jupyter proces v zložke C:/Users/Tonda/Downloads/moje_super_slozka/ alebo v zložke C:/Users/Tonda/Downloads/.

Ak niekto zabudol, ako sa spúšťa Jupyter proces, je to príkazom jupyter notebook (ak nemáte Conda - Python / Python pridaný vo Windows PATH, spustite príkaz v Anaconda Prompt). Medzi zložkami sa dá pohybovať príkazom cd.

V budúcej lekcii, Predpoveď ceny zlata pomocou lineárnej regresie v Pythone , na nás čaká predstavenie lineárna regresia.

 

Mal si s čímkoľvek problém? Stiahni si vzorovú aplikáciu nižšie a porovnaj ju so svojím projektom, chybu tak ľahko nájdeš.