インターフェース通信 2020年06月号<br>特集科学計算とPythonの研究[科学ソフト事典付き]【立ち読み版】

インターフェース通信 2020年06月号
特集科学計算とPythonの研究[科学ソフト事典付き]【立ち読み版】

■特集案内

　　インターフェース2020年6月号の特集は「科学計算とPythonの研究 [科学ソフト事典付き]」となります．本特集では，科学計算と科学計算の高速計算で注目されているPythonを中心に解説します．
　第1部で『科学計算ソフト事典』，第2部で『Python高速計算の研究』，第3部で『クラウド科学計算の研究』，第4部で『マイコン数値計算の研究』，第5部で『科学計算向き注目言語Juliaの研究』を解説します．

　科学計算ソフト事典では，Python科学計算ソフト，科学計算ソフト，高性能計算HPC用クラウドなど，数多く解説しています．

　本稿では，Pythonの数値計算の高速化の手法について，特にC言語などの低級言語との比較で説明していきます．主に題材として機械学習のアルゴリズムを取り上げますが，機械学習に限定せずに一般の数値計算をPythonで実装するときに役立つものだと思います．

　科学技術計算は，世の中の調査や探索などに活用されています．現代のビジネスは不確実との戦いでもあり，どこまで不確実となるリスクを削減できるかが重要です．リスクを正確に測ることは難しいですが，管理可能な範囲と管理不可能な範囲の境界線を見極めることができれば，大きな利益を生み出す可能性があります．

　Google Colaboratory（略称：Colab）とは，ブラウザ（Chrome，Firefox，Safari）から実行可能なPython の開発環境です．Pythonプログラムが開発できるだけでなく，Jupyter LabのようなColabノートブックにコードを記述して実行できるインタラクティブな環境です．Pythonプログラムによってデータ・サイエンスや機械学習を学んだり，研究したりするための環境です．利用するにはブラウザからGoogle検索サービスやGmailで使用するGoogleアカウントでログインします．

　本章では，市販マイコン・ボード向けの開発環境として定番になりつつあるプログラミング言語MicroPythonを取り上げます．シンプルな言語仕様ながら便利機能も多く持つMicroPythonについて，マイコン開発に使える機能を中心に紹介します．

　Pythonで数値計算のプログラムを記述するのに，よくNumPyが使われます．マイコン上でも画像認識や音声処理など数値演算が必要な場面は多くあり，NumPyの恩恵にあずかれると便利です．
　しかしPythonのサブセットで，マイコンで動作するMicroPythonでは，NumPyを動かすことができません．そこでせめて記法のレベルでNumPyと互換となればよいという要求に応えるのが，MicroPython数値計算ライブラリmicropython-ulab（以下ulab）です．本稿では，micropython-ulabの持つ機能を紹介し，実際に動かしてみてその実力を検証します．

　ここでは，Julia（https://julialang.org/）という科学計算が得意なプログラミング言語を紹介します．Julia は，2009年にMITにおいて開発がはじまり，2012年に公開された比較的新しい言語です．2018年にJulia v1.0がリリースされ，これにより基本となる言語仕様が固まったので，Juliaに入門しやすくなりました．2020年4 月現在では，Julia v1.4.0 が安定版でリリースされています.ソースコードはGitHubで公開されています．

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■次号予告

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■見逃しインターフェース

　インターフェース2020年1月号の特集は，「定番 ESP32マイコン技術百科」となります．IoTマイコンとして，これから定番となるESP32マイコンの基礎知識から，使い方，プロユースの実力研究まで技術百科としてまとめました．さらに，別冊付録としてコンピュータの役立つ情報が掲載された「Interface コンピュータ手帳2020」が付いています．ぜひ，ご覧ください！

■Interface バックナンバー