В предыдущем материале мы познакомились с четырьмя языками программирования, с помощью которых разрабатывается большинство приложений для нейронных сетей и сами сети.
Давайте сравним их друг с другом.
По простоте синтаксиса сравнивать не будем, поскольку в этом аспекте Питон является безусловным лидером. В следующей статье покажем конкретный и наглядный пример.
Сейчас рассмотрим другие параметры.
Питон (Python), JavaScript и MATLAB являются интерпретируемыми языками, в то время как C++ и Java — компилируемыми.
Интерпретируемый язык
Код на таком языке пишется в обычном текстовом формате с соответствующим расширением. Специальная программа интерпретатор читает каждую строку по очереди. Прочитанная строка сначала превращается в последовательность команд, затем немедленно выполняется.
Система счисления
Программы оперируют ячейками памяти, называемыми байтами. Один байт может содержать целые числа без знака от 0 до 255 или числа со знаком от -128 до 127. Всего существует 256 значений: 2 в степени 8.
Приложения работают с переменными, которые хранят свои значения в байтах. Чтобы машинный код знал, сколько байтов памяти выделить под каждую переменную, необходимо явно объявить ее тип и длину.
Например, если наша переменная должна хранить не более 65536 (2 в степени 16) значений, нам потребуется два байта. Если число значений не более 2 в степени 32, то потребуется 4 байта и так далее. Для вещественных чисел требуется больше памяти.
Если мы работаем со структурами данных, такими как список или массив, память для них выделяется последовательно, одним блоком.
Компиляция
Компилятор преобразует строки кода в машинные команды и выделяет память для переменных, соответствующую их типу. При этом он проверяет, чтобы использование переменных в программе не противоречило друг другу. Иначе возникнет ошибка типов во время компиляции. Например, если функция или подпрограмма предполагает работу с целыми числами длиной два байта, а ей передается значение 100000, которое не помещается в два байта, возникает ошибка. Программа не может быть скомпилирована.
Код, успешно прошедший компиляцию, оптимизирован для эффективного использования памяти и, следовательно, выполняется быстрее. Ошибки в выполнении могут возникать только из-за слишком больших значений во входных данных.
Компилируемый код против интерпретируемого
В случае интерпретируемых языков программы создают команды для процессора налету. При этом тип переменных (кроме массивов) необязательно объявлять. Память выделяется автоматически. Ошибки могут возникнуть только при выполнении программы, когда данные содержат значение, требующее большего объема памяти, чем было выделено.
Таким образом, в компилируемых языках время тратится на компиляцию, а выполнение происходит быстро. В интерпретируемых языках код сначала переводится в машинные команды построчно и затем выполняется. Очевидно, что в последнем случае требуется больше времени.
Предпочтение интерпретируемым языкам
Создание непротиворечивого кода с правильными объявлениями типов может занимать много времени в компилируемых языках. Написание кода на интерпретируемом языке существенно быстрее. Нужно следить только за правильными входными данными. Ошибки во время выполнения явно указывают на их причину. Например, функция ожидает единственное значение, а приходит массив, или наоборот. Такие ошибки можно быстро исправить.
Код программ на интерпретируемых языках не перегружен объявлениями типов и легко читается. Логика программы легко просматривается и может быть изменена при необходимости. Сопровождение и модификация таких программ требуют меньше усилий. Это особенно важно при больших объемах кода или сложной логике, если время выполнения программы не является критическим фактором.
Отказ от компилируемых языков
Таким образом, при работе с нейронными сетями мы отказываемся от использования языков С++ и Java. Однако оставляем JavaScript. Изначально он был интерпретируемой версией Java, но сейчас развивается самостоятельно.
Остаются три кандидата с интерпретируемым кодом: Питон, JavaScript и MATLAB.
Начнем с Питона — считается, что его код самый простой, легкий для понимания и наглядный. Он не требует предварительной компиляции. И будет медленным.
Основные аспекты интерпретации Python
1. Встроенный интерпретатор Python, известный как CPython, написан на языке C, что делает его быстрым. Он является наиболее распространенной реализацией Python.
2. Интерпретация имеет ряд преимуществ, таких как быстрая отладка и разработка. Однако главной особенностью является динамическая типизация, позволяющая изменять типы переменных во время выполнения программы.
В большинстве случаев разница в производительности не является решающим фактором при выборе между компилируемыми языками и Python. Решение зависит от других аспектов, таких как сложность задачи, доступность библиотек и инструментов, опыт разработчика и другие.
3. Относительное снижение скорости в интерпретации Python частично компенсируется использованием оптимизированных библиотек, таких как NumPy и TensorFlow, написанных на языках программирования с компилируемым кодом.
Особенности JavaScript
JavaScript является языком, широко используемым в браузерах. Он способен выполнять практически любые задачи, но для создания сложных программ требуются дополнительные инструменты. Некоторые особенности JavaScript:
— Использование в интернете: для добавления анимации или изменения внешнего вида веб-страниц требуется JavaScript. Изначально он был разработан для работы с веб-сайтами, обеспечивая более простое и быстрое взаимодействие с ними.
— Связь с окружением: JavaScript взаимодействует со своим окружением, таким как HTML и CSS, и позволяет использовать различные языковые конструкции.
— Ограниченный выбор библиотек и инструментов для разработки нейронных сетей
Java и JavaScript используются примерно в 5-10% проектов в области нейронных сетей.
Очевидно, что Python является предпочтительным выбором.
Python vs MATLAB
Хотя MATLAB используется в 5-10% проектов для разработки нейронных сетей, его нельзя рассматривать как полноценного конкурента Python. Большая часть функций, характерных для MATLAB, есть в Python, включая библиотеку визуализации matplotlib.
Python имеет гораздо более широкий спектр применения, чем MATLAB, и позволяет выполнять практически все то, что может делать MATLAB.
Выбор № 1
Если сомнения все еще остаются, можно обратиться к популярности языков программирования по известным индексам и рейтингам:
1. Python
2. JavaScript
3. Java
4. C/C++
5. C#
6. PHP
7. Swift
8. TypeScript
9. Ruby
10. Go
Питон, безусловно, занимает лидирующую позицию в списке языков программирования для разработки нейронных сетей, хотя конкретная последовательность может незначительно изменяться в зависимости от выбранных критериев ранжирования. Он уже давно является неоспоримым лидером в области искусственного интеллекта благодаря своей простоте, обширным возможностям, обилию материалов и активному сообществу разработчиков.
Простоту синтаксиса можете оценить здесь ==> Синтаксис языка Питон (Python). С примерами
По поводу объема информации по Python есть анекдот.
— Why did the Python developer bring a ladder to work?
— He wanted to reach the Python's documentation on the top shelf.
— Почему разработчик на Python принес лестницу на работу?
— Он хотел достать документацию Python, нужная ему была на самом верху этих полок.
Таким образом, для увлекательного погружения в мир искусственного интеллекта рекомендуется выбрать Python (Питон). Вы можете услышать это название как «питон» или на английский манер «пАйтон», причем последнее встречается даже чаще. Знание английского языка поможет вам легче освоить Питон и область нейронных сетей.
PS.
Если кликнуть по названию канала, то увидите другие статьи. Можно выбрать еще что-то интересное для себя. А для просмотра будущих статей и поддержки автора — лучше вообще подписаться.
Имеется также постоянно обновляемый гид-путеводитель по статьям канала.
#нейросеть #нейронныесети #ИИ #AI #neuralnetworks #Python #Питон #Cpluslus #C++ #Java #MATLAB #JavaScript #компилятор #интерпретатор