شروع آموزش هوش مصنوعی با برنامه نویسی پایتون

شروع آموزش هوش مصنوعی با برنامه نویسی پایتون

در این درس از مجموعه آموزش برنامه نویسی سایت سورس باران، ما یاد خواهیم گرفت که چگونه با هوش مصنوعی را با برنامه نویسی پایتون شروع کنیم. ما همچنین خواهیم فهمید که پایتون چگونه به هوش مصنوعی کمک می کند.

پیشنهاد ویژه : پکیج آموزش پایتون

چرا پایتون برای هوش مصنوعی مناسب است

هوش مصنوعی به عنوان فناوری پرطرفدار آینده تلقی می شود. در حال حاضر تعدادی برنامه روی آن ساخته شده است. به همین دلیل، بسیاری از شرکت ها و محققان به آن علاقه مند هستند. اما سوال اصلی که در اینجا مطرح می شود این است که در چه زبان برنامه نویسی می توان این برنامه های کاربردی هوش مصنوعی را توسعه داد؟ زبان های برنامه نویسی مختلفی مانند Lisp ،Prolog ،C ++ ،Java و Python وجود دارد که می توانند برای توسعه برنامه های AI استفاده شوند. در میان آنها، زبان برنامه نویسی پایتون محبوبیت زیادی پیدا می کند و دلایل آن به شرح زیر است –

نحو ساده و کدگذاری کمتر

پایتون شامل کدگذاری بسیار کمتر و نحو ساده در میان سایر زبانهای برنامه نویسی است که می تواند برای توسعه برنامه های هوش مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به این ویژگی، تست می تواند راحت تر باشد و ما می توانیم بیشتر روی برنامه نویسی تمرکز کنیم.

کتابخانه های داخلی برای پروژه های هوش مصنوعی

یک مزیت عمده برای استفاده از پایتون برای هوش مصنوعی این است که همراه با کتابخانه های داخلی است. پایتون تقریباً برای همه انواع پروژه های هوش مصنوعی کتابخانه دارد. به عنوان مثال ، NumPy ،SciPy ،matplotlib ،nltk ،SimpleAI برخی از کتابخانه های داخلی داخلی مهم پایتون هستند.

• منبع باز- پایتون یک زبان برنامه نویسی منبع باز است. همین امر باعث محبوبیت گسترده آن در جامعه می شود.
• می تواند برای طیف گسترده ای از برنامه نویسی استفاده شود – پایتون می تواند برای طیف گسترده ای از برنامه نویسی مانند اسکریپت پوسته کوچک برای برنامه های وب سازمانی استفاده شود. این دلیل دیگری است که پایتون برای پروژه های هوش مصنوعی مناسب است.

ویژگی های پایتون

پایتون یک زبان برنامه نویسی سطح بالا، تفسیر شده، تعاملی و شی گرا است. پایتون طوری طراحی شده است که بسیار خوانا باشد. از کلمات کلیدی انگلیسی به طور مکرر در جایی که سایر زبانها از علائم نگارشی استفاده می کنند استفاده می کند و ساختارهای کمتری نسبت به زبانهای دیگر دارد. ویژگی های پایتون شامل موارد زیر است –

• آسان برای یادگیری – پایتون دارای چند کلمه کلیدی، ساختار ساده و یک نحو کاملاً مشخص است. این به دانش آموز اجازه می دهد تا زبان را به سرعت انتخاب کند.
• آسان خوانده می شود – کد پایتون با وضوح بیشتری تعریف شده و برای چشم قابل مشاهده است.
• آسان برای نگهداری – نگهداری کد منبع پایتون نسبتاً آسان است.
• یک کتابخانه استاندارد گسترده – قسمت عمده کتابخانه پایتون بسیار قابل حمل و سازگار با کراس پلتفرم در یونیکس، ویندوز و مکینتاش است.
• حالت تعاملی – پایتون از یک حالت تعاملی پشتیبانی می کند که امکان آزمایش تعاملی و اشکال زدایی از قطعه کد را فراهم می کند.
• قابل حمل – پایتون می تواند در طیف گسترده ای از سیستم عامل های سخت افزاری اجرا شود و از رابط یکسان در همه سیستم عامل ها برخوردار باشد.
• قابل تمدید – ما می توانیم ماژول های سطح پایین را به مفسر پایتون اضافه کنیم. این ماژول ها برنامه نویسان را قادر می سازند تا ابزارهای خود را برای کارآیی بیشتر به آنها اضافه یا تنظیم کنند.
• بانک های اطلاعاتی – پایتون واسط هایی را برای تمام پایگاه های تجاری بزرگ فراهم می کند.
• برنامه نویسی رابط کاربری گرافیکی – پایتون از برنامه های رابط گرافیکی پشتیبانی می کند که می توانند در بسیاری از تماس های سیستمی، کتابخانه ها و سیستم های ویندوز مانند Windows MFC ، Macintosh و سیستم X Window یونیکس ایجاد و به سیستم انتقال داده شوند.
• مقیاس پذیر – پایتون برای برنامه های بزرگ ساختار و پشتیبانی بهتری نسبت به اسکریپت نویسی پوسته فراهم می کند.

ویژگی های مهم پایتون

ویژگی های مهم زیر را برای پایتون در نظر می گیریم:

• از روش های برنامه نویسی کاربردی و ساختاریافته و همچنین OOP پشتیبانی می کند.
• می تواند به عنوان یک زبان اسکریپت نویسی مورد استفاده قرار گیرد و یا می تواند برای ایجاد برنامه های بزرگ به کد بایت وارد شود.
• انواع داده های پویا بسیار سطح بالا را فراهم می کند و از بررسی نوع پویا پشتیبانی می کند.
• از جمع آوری خودکار زباله پشتیبانی می کند.
• می توان آن را به راحتی با C ،C ++ ،COM ،ActiveX ،CORBA و Java ادغام کرد.

نصب پایتون

پایتون برای تعداد زیادی سیستم عامل در دسترس است. شما فقط باید کد باینری مربوط به سیستم عامل خود را دانلود کنید و پایتون را نصب کنید.

اگر کد باینری سیستم عامل شما در دسترس نیست، برای کامپایل دستی کد منبع به یک کامپایلر C نیاز دارید. کامپایل کد منبع از نظر انتخاب ویژگی هایی که در نصب خود نیاز دارید، انعطاف پذیری بیشتری دارد.

در اینجا یک مرور کلی از نصب پایتون در سیستم عامل های مختلف وجود دارد.

نصب پایتون در یونیکس و لینوکس

برای نصب پایتون روی دستگاه یونیکس / لینوکس این مراحل را دنبال کنید.

• یک مرورگر وب را باز کنید و به https://www.python.org/downloads بروید
• برای دانلود کد فایل فشرده موجود برای یونیکس / لینوکس ، پیوند را دنبال کنید.
• فایل ها را دانلود و استخراج کنید.
• اگر می خواهید برخی از گزینه ها را سفارشی کنید، فایل Modules / Setup را ویرایش کنید.
• اجرای اسکریپت ./ پیکربندی
• نصب

پایتون را در مکان استاندارد / usr / local / bin و کتابخانه های آن را در / usr / local / lib / pythonXX نصب می کند که XX نسخه پایتون است.

نصب پایتون در ویندوز

برای نصب پایتون روی دستگاه ویندوز این مراحل را دنبال کنید.

• یک مرورگر وب را باز کنید و به https://www.python.org/downloads بروید
• لینک مربوط به فایل نصب کننده ویندوز python-XYZ.msi را که XYZ نسخه مورد نیاز برای نصب آن است، دنبال کنید.
• برای استفاده از این برنامه نصب python-XYZ.msi ، سیستم ویندوز باید از Microsoft Installer 2.0 پشتیبانی کند. فایل نصب را در دستگاه محلی خود ذخیره کرده و سپس آن را اجرا کنید تا ببینید آیا دستگاه شما از MSI پشتیبانی می کند.
• فایل دانلود شده را اجرا کنید.  فقط تنظیمات پیش فرض را بپذیرید و منتظر بمانید تا نصب به پایان برسد.

نصب پایتون در مکینتاش

اگر از سیستم عامل Mac OS X استفاده می کنید، توصیه می شود برای نصب پایتون ۳ از Homebrew استفاده کنید. این یک نصب کننده پکیج عالی برای Mac OS X است و استفاده از آن بسیار آسان است. اگر Homebrew ندارید ، می توانید آن را با استفاده از دستور زیر نصب کنید –

$ ruby -e "$(curl -fsSL
https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

ما می توانیم مدیر پکیج را با دستور زیر به روز کنیم:

$ brew update

اکنون دستور زیر را برای نصب Python3 بر روی سیستم خود اجرا کنید

$ brew install python3

راه اندازی مسیر

برنامه ها و سایر پرونده های اجرایی می توانند در بسیاری از دایرکتوری ها وجود داشته باشند، بنابراین سیستم عامل ها یک مسیر جستجو را ارائه می دهند که فهرست هایی را لیست می کند که سیستم عامل به دنبال موارد اجرایی می گردد.

مسیر در یک متغیر محیطی ذخیره می شود، که یک رشته نامگذاری شده است که توسط سیستم عامل حفظ می شود. این متغیر شامل اطلاعات موجود در پوسته فرمان و سایر برنامه ها است.

متغیر path در یونیکس به عنوان PATH یا در ویندوز Path نامگذاری شده است (یونیکس به حروف کوچک و بزرگ حساس است؛ ویندوز چنین نیست).

در سیستم عامل Mac ، نصب کننده جزئیات مسیر را کنترل می کند. برای فراخوانی مفسر Python از هر فهرست خاص، باید فهرست Python را به مسیر خود اضافه کنید.

تنظیم مسیر در یونیکس / لینوکس

برای افزودن فهرست پایتون به مسیر یک جلسه خاص در یونیکس –

• در پوسته csh
• setenv PATH “$ PATH: / usr / local / bin / python” را تایپ کنید و Enter را فشار دهید.
• در پوسته (bash (Linux
•  export ATH = “$PATH:/usr/local/bin/python”  را تایپ کنید و Enter را فشار دهید.
• در پوسته sh یا ksh
• PATH = “$ PATH: / usr / local / bin / python” را تایپ کنید و Enter را فشار دهید.

توجه – / usr / local / bin / python مسیر دایرکتوری پایتون است.

تنظیم مسیر در ویندوز

برای افزودن دایرکتوری پایتون به مسیر یک جلسه خاص در ویندوز –

در خط فرمان نوع path٪ path٪؛ type: C: \ Python را تایپ کرده و Enter را فشار دهید.

توجه – C: \ Python مسیر دایرکتوری پایتون است.

اجرای پایتون

اکنون اجازه دهید روشهای مختلف اجرای پایتون را مشاهده کنیم. روش ها در زیر شرح داده شده است –

مفسر تعاملی

ما می توانیم پایتون را از یونیکس، DOS یا هر سیستم دیگری که یک مفسر خط فرمان یا پنجره پوسته را برای شما فراهم می کند، شروع کنیم.

در خط فرمان پایتون را وارد کنید.

بلافاصله کد را در مفسر تعاملی شروع کنید.

$python # Unix/Linux

یا

python% # Unix/Linux

یا

C:> python # Windows/DOS

در اینجا لیستی از تمام گزینه های موجود در خط فرمان وجود دارد:

• d-

خروجی اشکال زدایی را فراهم می کند.

• o-

این کد بایت بهینه سازی شده را ایجاد می کند (در نتیجه فایل های .pyo ایجاد می شود).

• S-

برای جستجوی مسیرهای پایتون در هنگام راه اندازی سایت import را اجرا نکنید.

• v-

خروجی کلام (ردیابی دقیق در دستورهای import).

• x-

استثناهای داخلی مبتنی بر کلاس را غیرفعال می کند (فقط از رشته ها استفاده کنید).

• c cmd-

اسکریپت پایتون را که به صورت رشته cmd ارسال شده است اجرا می کند.

• File

اسکریپت پایتون را از فایل داده شده اجرا کنید.

اسکریپت از خط فرمان

یک اسکریپت پایتون می تواند در خط فرمان با فراخوانی مفسر در برنامه شما مانند موارد زیر اجرا شود:

$python script.py # Unix/Linux

یا

python% script.py # Unix/Linux

یا

C:> python script.py # Windows/DOS

توجه – مطمئن شوید که حالت اجازه پرونده اجازه اجرا را می دهد.

محیط توسعه یکپارچه

اگر یک برنامه GUI در سیستم خود دارید که از پایتون پشتیبانی می کند، می توانید پایتون را از یک محیط رابط کاربری گرافیکی (GUI) نیز اجرا کنید.

• Unix – IDLE اولین یونیکس IDE برای پایتون است.
• PythonWin –  اولین رابط ویندوز برای پایتون است و یک IDE با رابط کاربری گرافیکی است.
• Macintosh – نسخه Macintosh پایتون همراه با IDLE IDE از وب سایت اصلی در دسترس است که به صورت پرونده های MacBinary یا BinHex’d قابل دانلود است.

اگر قادر به تنظیم صحیح محیط نیستید، می توانید از مدیر سیستم خود کمک بگیرید. اطمینان حاصل کنید که محیط پایتون به درستی تنظیم شده و کاملاً خوب کار می کند.

همچنین می توانیم از پلتفرم پایتون دیگری به نام Anaconda استفاده کنیم. این شامل صدها بسته محبوب علوم داده و بسته conda و مدیر محیط مجازی برای ویندوز ، لینوکس و MacOS است. می توانید آن را مطابق سیستم عامل خود از لینک https://www.anaconda.com/download/ دانلود کنید.

برای این آموزش ما از نسخه Python 3.6.3 در MS Windows استفاده می کنیم

منبع.

لیست جلسات قبل آموزش هوش مصنوعی با برنامه نویسی پایتون

1. آموزش هوش مصنوعی با برنامه نویسی پایتون – مفهوم کلی