Python: un’ottima scelta per gli algoritmi di intelligenza artificiale

Python: un’ottima scelta per gli algoritmi di intelligenza artificiale

Python è una scelta eccellente per lo sviluppo di modelli di intelligenza artificiale (IA) per una serie di motivi, che spaziano dalla facilità d’uso alla vasta disponibilità di librerie specifiche.

Python ha una sintassi semplice e leggibile, che lo rende accessibile anche ai principianti. La curva di apprendimento è relativamente bassa rispetto ad altri linguaggi di programmazione, permettendo ai ricercatori e agli sviluppatori di concentrarsi più sullo sviluppo di modelli IA che su problemi legati al linguaggio di programmazione. Inoltre offre una vasta gamma di librerie e framework dedicati all’intelligenza artificiale e al machine learning, tra cui:

TensorFlow: Una libreria open-source per l’apprendimento automatico sviluppata da Google, particolarmente potente per il deep learning.

Keras: Un’API di alto livello per il deep learning, che può funzionare sopra TensorFlow.

PyTorch: Un’altra libreria open-source sviluppata da Facebook, che è molto apprezzata per la sua facilità d’uso e la sua capacità di debugging.

Scikit-Learn: Una libreria per il machine learning che offre strumenti semplici ed efficienti per l’analisi dei dati.

Pandas: Utilizzata per la manipolazione e l’analisi dei dati, è fondamentale per la preparazione dei dataset.

Esiste una comunità molto vasta e attiva, che contribuisce costantemente allo sviluppo di nuove librerie e fornisce supporto attraverso forum, tutorial, e documentazione. Questo rende più facile trovare soluzioni a problemi comuni e imparare nuove tecniche. Python può essere facilmente integrato con altri linguaggi e strumenti. Ad esempio, può interfacciarsi con C/C++ per ottimizzare le prestazioni o con JavaScript per applicazioni web. Questa flessibilità lo rende adatto a progetti complessi che richiedono diverse tecnologie.

Molti dataset utilizzati per l’addestramento di modelli IA sono disponibili in formati facilmente gestibili con Python, e ci sono molte risorse educative, come corsi online e libri, che utilizzano Python come linguaggio principale per insegnare l’IA. Grazie alla sua sintassi intuitiva e alle potenti librerie, Python permette una rapida prototipazione. Gli sviluppatori possono rapidamente creare e testare modelli, iterare e migliorare i loro algoritmi senza dover spendere troppo tempo nella scrittura di codice complesso. Python, con librerie come NumPy e SciPy, fornisce potenti strumenti per il calcolo numerico, che sono essenziali per molte applicazioni di machine learning e deep learning.

Breve storia

Python è un linguaggio di programmazione di alto livello, interpretato e orientato agli oggetti, che è stato creato da Guido van Rossum.

Guido van Rossum, un programmatore olandese, lavorava al Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) nei Paesi Bassi. Durante questo periodo, Van Rossum lavorava sul linguaggio di programmazione ABC e si ispirò ad esso per creare Python.

Durante le vacanze natalizie, Van Rossum iniziò a lavorare su Python come progetto personale, con l’obiettivo di creare un linguaggio semplice, leggibile e potente. La prima versione ufficiale di Python, Python 0.9.0, venne rilasciata nel 1991. Includeva molte delle funzionalità fondamentali che caratterizzano Python ancora oggi, come la gestione delle eccezioni, le funzioni e i moduli. Nel 1994 venne rilasciato Python 1.0, che introdusse nuove funzionalità come il sistema dei moduli, le eccezioni e le funzioni incorporate. Nel 2000 Venne rilasciato Python 2.0 e nel 2008 Python 3.0

Tra il 2010 e il 2020 Python ha visto una crescita esponenziale in popolarità grazie alla sua semplicità e alla sua vasta gamma di librerie e framework. È diventato particolarmente popolare nei settori della scienza dei dati, dell’apprendimento automatico, dell’intelligenza artificiale e dello sviluppo web. Python continua a essere uno dei linguaggi di programmazione più popolari e versatili al mondo. È utilizzato da grandi aziende tecnologiche come Google, Facebook, e Netflix, nonché da sviluppatori indipendenti, accademici e hobbisti.

Linguaggio orientato agli oggetti: cosa significa?

L’orientamento agli oggetti (Object-Oriented Programming, OOP) è un paradigma di programmazione che organizza il software attorno agli “oggetti” piuttosto che alle “funzioni” e ai “dati”.

Cerchiamo di spiegarlo in modo molto semplice.

Un linguaggio procedurale è come costruire una casa pezzo per pezzo. Invece di usare blocchi già pronti, devi fare ogni singola cosa dall’inizio alla fine. Si scrivono istruzioni in ordine. Ad esempio, se devi fare una torta, le istruzioni sarebbero: “Prendi la farina, aggiungi lo zucchero, mescola, cuoci, ecc. “Usano funzioni, che sono come piccoli compiti specifici. Se fai una torta, una funzione potrebbe essere “mescola gli ingredienti”. Si segue un percorso lineare, eseguendo una cosa dopo l’altra. Se dimentichi un passaggio, la torta non riesce bene!

Il C e il Pascal sono linguaggi procedurali

Un linguaggio orientato agli oggetti è come costruire una casa usando blocchi già pronti, come i Lego. Hai blocchi che rappresentano parti della casa, come finestre, porte, muri, ecc., e li metti insieme.Tutto è un oggetto, come una porta o una finestra. Ogni oggetto ha proprietà (es. colore, dimensione) e funzioni (es. apri, chiudi).

Le classi sono come stampi per fare oggetti. Se hai una classe “Torta”, puoi fare tante torte usando quella classe, tutte simili ma uniche. Puoi riutilizzare gli oggetti facilmente. Se hai fatto una porta una volta, puoi usarla in altre case senza rifarla da zero.

Java, C++, Python sono linguaggi orientati agli oggetti.

Anche se non abbiamo ancora introdotto la sintassi del Python anticipando questo codice possiamo già farci un’idea di cosa sono le classi, gli oggetti, i metodi e le proprietà:

class Automobile:
    def __init__(self, colore, marca, modello):
        self.colore = colore
        self.marca = marca
        self.modello = modello

    def accelera(self):
        print(f"L'automobile {self.marca} {self.modello} sta accelerando.")

    def frena(self):
        print(f"L'automobile {self.marca} {self.modello} sta frenando.")

Come si può facilmente intuire in questo codice viene definita una classe Automobile, una sorta di “concetto” generale che include delle proprietà: colore, marca e modello e dei metodi: accelera, frena

Una volta definito il concetto (classe) si possono creare oggetti (istanze di quella classe) particolari che in questo caso sono auto particolari:

auto1 = Automobile(colore="rosso", marca="Ferrari", modello="488")

e generare azioni particolari di questo oggetto:

auto1.accelera()
auto1.frena()

Si possono creare classi che ereditano proprietà e motodi da un’altra classe. Per esempio questo codice definisce la classe Elettrica che eredita proprietà e metodi dalla classe Automobile:

class Elettrica(Automobile):
    def ricarica(self):
        print(f"L'automobile elettrica {self.marca} {self.modello} si sta ricaricando.")

si può creare un oggetto particolare (istanza) specificando i valori delle proprietà:

autoelettrica = Elettrica(colore="blu", marca="Tesla", modello="Model S")

Installare Python

Per creare una piattaforma sul tuo PC per programmare in Python, segui questi semplici passaggi:Installazione di Python:

Vai sul sito ufficiale di Python

Scarica l’ultima versione di Python per il tuo sistema operativo (Windows, macOS, Linux).

Durante l’installazione su Windows, assicurati di selezionare l’opzione “Add Python to PATH”.

IDLE (Integrated Development and Learning Environment) è un ambiente di sviluppo integrato che viene fornito con l’installazione di Python. È progettato per essere semplice e facile da usare, ideale per i principianti che stanno iniziando a programmare in Python. Ecco alcune caratteristiche principali di IDLE:

Fornisce un editor di testo semplice con evidenziazione della sintassi, che rende il codice più leggibile. La shell interattiva di Python consente di eseguire comandi Python in tempo reale, rendendolo utile per testare e sperimentare piccole porzioni di codice. IDLE include un debugger integrato che supporta il settaggio di breakpoint, il passo-passo attraverso il codice e il controllo delle variabili. Include strumenti di ricerca e sostituzione per facilitare la modifica del codice.

Avviare IDLE:
    Su Windows:
        Cerca "IDLE" nel menu Start e clicca sull'icona.
    Su macOS:
        Apri il Terminale e digita idle3.
    Su Linux:
        Apri il Terminale e digita idle3 (potrebbe essere necessario installarlo separatamente su alcune distribuzioni Linux con sudo apt-get install idle3).

Puoi scrivere il tuo codice Python nella finestra dell’editor di IDLE. Salva il file con un’estensione .py. Puoi eseguire il codice direttamente dalla finestra dell’editor selezionando Run -> Run Module o premendo F5. Utilizza la shell interattiva per testare singoli comandi Python e vedere i risultati immediatament

Per avere lavorare in un ambiente più professionale si possono utilizzare o seguenti Integrated Development Environment (IDE):

PyCharm: Un IDE potente per Python sviluppato da JetBrains.

Visual Studio Code: Un editor di codice leggero con molte funzionalità IDE, sviluppato da Microsoft.

Eclipse: Un IDE ampiamente usato per Java e altri linguaggi.

IntelliJ IDEA: Un IDE per Java e altri linguaggi, sviluppato da JetBrains.

Installazione di librerie e pacchetti

Python utilizza pip, un gestore di pacchetti, per installare librerie aggiuntive.

Puoi installare librerie comuni usando il terminale o la linea di comando (prompt):

Esempio:

(installa le librerie Numpy, Pandas e Matplotlib)