IA con Python: introducción

En este capítulo, aprenderemos cómo empezar con Python. También entenderemos cómo Python ayuda a la inteligencia artificial.

Por qué Python para IA

La inteligencia artificial se considera la tecnología de tendencia del futuro. Ya hay una serie de aplicaciones realizadas en él. Debido a esto, muchas empresas e investigadores se están interesando en él. Pero la pregunta principal que surge aquí es ¿en qué lenguaje de programación se pueden desarrollar estas aplicaciones de IA? Existen varios lenguajes de programación como Lisp, Prolog, C ++, Java y Python, que se pueden utilizar para desarrollar aplicaciones de IA. Entre ellos, el lenguaje de programación Python gana una gran popularidad y las razones son las siguientes:

Sintaxis simple y menos codificación

Python implica muy menos codificación y una sintaxis simple entre otros lenguajes de programación que se pueden utilizar para desarrollar aplicaciones de IA. Debido a esta característica, las pruebas pueden ser más fáciles y podemos centrarnos más en la programación.

Bibliotecas integradas para proyectos de IA

Una gran ventaja de usar Python para IA es que viene con bibliotecas incorporadas. Python tiene bibliotecas para casi todo tipo de proyectos de IA. Por ejemplo,NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI son algunas de las bibliotecas incorporadas importantes de Python.

• Open source- Python es un lenguaje de programación de código abierto. Esto lo hace muy popular en la comunidad.

• Can be used for broad range of programming- Python se puede utilizar para una amplia gama de tareas de programación, como pequeños scripts de shell para aplicaciones web empresariales. Esta es otra razón por la que Python es adecuado para proyectos de IA.

Características de Python

Python es un lenguaje de scripting de alto nivel, interpretado, interactivo y orientado a objetos. Python está diseñado para ser muy legible. Utiliza palabras clave en inglés con frecuencia, mientras que otros idiomas usan puntuación, y tiene menos construcciones sintácticas que otros idiomas. Las características de Python incluyen lo siguiente:

• Easy-to-learn- Python tiene pocas palabras clave, estructura simple y una sintaxis claramente definida. Esto permite que el estudiante aprenda el idioma rápidamente.

• Easy-to-read - El código Python está más claramente definido y visible a los ojos.

• Easy-to-maintain - El código fuente de Python es bastante fácil de mantener.

• A broad standard library - La mayor parte de la biblioteca de Python es muy portátil y compatible con varias plataformas en UNIX, Windows y Macintosh.

• Interactive Mode - Python tiene soporte para un modo interactivo que permite pruebas interactivas y depuración de fragmentos de código.

• Portable - Python puede ejecutarse en una amplia variedad de plataformas de hardware y tiene la misma interfaz en todas las plataformas.

• Extendable- Podemos agregar módulos de bajo nivel al intérprete de Python. Estos módulos permiten a los programadores agregar o personalizar sus herramientas para que sean más eficientes.

• Databases - Python proporciona interfaces a las principales bases de datos comerciales.

• GUI Programming - Python admite aplicaciones GUI que se pueden crear y portar a muchas llamadas al sistema, bibliotecas y sistemas Windows, como Windows MFC, Macintosh y el sistema X Window de Unix.

• Scalable - Python proporciona una mejor estructura y soporte para programas grandes que los scripts de shell.

Características importantes de Python

Consideremos ahora las siguientes características importantes de Python:

• Admite métodos de programación funcionales y estructurados, así como POO.

• Se puede utilizar como lenguaje de programación o se puede compilar en código de bytes para crear aplicaciones grandes.

• Proporciona tipos de datos dinámicos de muy alto nivel y admite la verificación dinámica de tipos.

• Es compatible con la recolección automática de basura.

• Se puede integrar fácilmente con C, C ++, COM, ActiveX, CORBA y Java.

Instalación de Python

La distribución de Python está disponible para una gran cantidad de plataformas. Necesita descargar solo el código binario aplicable para su plataforma e instalar Python.

Si el código binario para su plataforma no está disponible, necesita un compilador C para compilar el código fuente manualmente. La compilación del código fuente ofrece más flexibilidad en cuanto a la elección de las funciones que necesita en su instalación.

Aquí hay una descripción general rápida de la instalación de Python en varias plataformas:

Instalación de Unix y Linux

Siga estos pasos para instalar Python en una máquina Unix / Linux.

• Abra un navegador web y vaya a https://www.python.org/downloads

• Siga el enlace para descargar el código fuente comprimido disponible para Unix / Linux.

• Descarga y extrae archivos.

• Editando el archivo Módulos / Configuración si desea personalizar algunas opciones.

• ejecutar ./configure script

• make

• hacer instalar

Esto instala Python en la ubicación estándar / usr / local / bin y sus bibliotecas en / usr / local / lib / pythonXX donde XX es la versión de Python.

Instalación de Windows

Siga estos pasos para instalar Python en una máquina con Windows.

• Abra un navegador web y vaya a https://www.python.org/downloads

• Siga el enlace del archivo .msi del instalador de Windows python-XYZ , donde XYZ es la versión que necesita instalar.

• Para utilizar este instalador python-XYZ .msi, el sistema Windows debe ser compatible con Microsoft Installer 2.0. Guarde el archivo de instalación en su máquina local y luego ejecútelo para averiguar si su máquina es compatible con MSI.

• Ejecute el archivo descargado. Esto abre el asistente de instalación de Python, que es realmente fácil de usar. Simplemente acepte la configuración predeterminada y espere hasta que finalice la instalación.

Instalación en Macintosh

Si está en Mac OS X, se recomienda que utilice Homebrew para instalar Python 3. Es un gran instalador de paquetes para Mac OS X y es realmente fácil de usar. Si no tiene Homebrew, puede instalarlo usando el siguiente comando:

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

Podemos actualizar el administrador de paquetes con el siguiente comando:

$ brew update

Ahora ejecute el siguiente comando para instalar Python3 en su sistema:

$ brew install python3

Configurando PATH

Los programas y otros archivos ejecutables pueden estar en muchos directorios, por lo que los sistemas operativos proporcionan una ruta de búsqueda que enumera los directorios en los que el sistema operativo busca ejecutables.

La ruta se almacena en una variable de entorno, que es una cadena con nombre mantenida por el sistema operativo. Esta variable contiene información disponible para el shell de comandos y otros programas.

La variable de ruta se denomina PATH en Unix o Path en Windows (Unix distingue entre mayúsculas y minúsculas; Windows no).

En Mac OS, el instalador maneja los detalles de la ruta. Para invocar al intérprete de Python desde cualquier directorio en particular, debe agregar el directorio de Python a su ruta.

Configuración de ruta en Unix / Linux

Para agregar el directorio de Python a la ruta de una sesión en particular en Unix:

• En el shell de csh

  Tipo setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" y presione Enter.

• En el shell bash (Linux)

  Tipo export ATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" y presione Enter.

• En el caparazón sh o ksh

  Tipo PATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" y presione Enter.

Note - / usr / local / bin / python es la ruta del directorio de Python.

Establecer ruta en Windows

Para agregar el directorio de Python a la ruta de una sesión en particular en Windows:

• At the command prompt - tipo path %path%;C:\Python y presione Enter.

Note - C: \ Python es la ruta del directorio de Python.

Ejecutando Python

Veamos ahora las diferentes formas de ejecutar Python. Las formas se describen a continuación:

Intérprete interactivo

Podemos iniciar Python desde Unix, DOS o cualquier otro sistema que le proporcione un intérprete de línea de comandos o una ventana de shell.

• Entrar python en la línea de comando.

• Comience a codificar de inmediato en el intérprete interactivo.

$python # Unix/Linux

o

python% # Unix/Linux

o

C:> python # Windows/DOS

Aquí está la lista de todas las opciones de línea de comando disponibles:

S.No.	Opción y descripción
1	-d Proporciona salida de depuración.
2	-o Genera código de bytes optimizado (lo que da como resultado archivos .pyo).
3	-S No ejecute el sitio de importación para buscar rutas de Python al inicio.
4	-v Salida detallada (seguimiento detallado de declaraciones de importación).
5	-x Deshabilita las excepciones integradas basadas en clases (solo use cadenas); obsoleto a partir de la versión 1.6.
6	-c cmd Ejecuta el script de Python enviado como cadena cmd.
7	File Ejecute el script de Python desde el archivo dado.

Script de la línea de comandos

Una secuencia de comandos de Python se puede ejecutar en la línea de comandos invocando al intérprete en su aplicación, como se muestra a continuación:

$python script.py # Unix/Linux

o,

python% script.py # Unix/Linux

o,

C:> python script.py # Windows/DOS

Note - Asegúrese de que el modo de permiso de archivo permita la ejecución.

Entorno de desarrollo integrado

También puede ejecutar Python desde un entorno de interfaz gráfica de usuario (GUI), si tiene una aplicación GUI en su sistema que admita Python.

• Unix - IDLE es el primer IDE de Unix para Python.

• Windows - PythonWin es la primera interfaz de Windows para Python y es un IDE con una GUI.

• Macintosh - La versión Macintosh de Python junto con IDLE IDE está disponible en el sitio web principal, descargable como archivos MacBinary o BinHex'd.

Si no puede configurar el entorno correctamente, puede pedir ayuda al administrador del sistema. Asegúrese de que el entorno Python esté configurado correctamente y funcione perfectamente.

También podemos usar otra plataforma Python llamada Anaconda. Incluye cientos de paquetes de ciencia de datos populares y el paquete conda y el administrador de entorno virtual para Windows, Linux y MacOS. Puede descargarlo según su sistema operativo desde el enlacehttps://www.anaconda.com/download/.

Para este tutorial usamos la versión Python 3.6.3 en MS Windows.