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本期采訪嘉賓：張若愚（HyryStudio）
日本神戶制鋼綜合研究所從事研究開(kāi)發(fā)工作，研究方向?yàn)椋呵度胧紻SP信號(hào)處理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，嵌入式MCU控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，工業(yè)控制軟件開(kāi)發(fā)，信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理以及生產(chǎn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬。
歡迎大家跟帖提問(wèn)，我們對(duì)于跟帖提問(wèn)的網(wǎng)友給予30積分的獎(jiǎng)勵(lì)。更多訪談?wù)堦P(guān)注ChinaUnix訪談錄：http://star.chinaunix.net/
ChinaUnix社區(qū)：
張先生您好！很高興您能夠接受ChinaUnix的采訪，能夠給大家簡(jiǎn)單地介紹一下？
HyryStudio：
我2000年到日本留學(xué)，2004年碩士畢業(yè)之后一直在神戶制鋼的綜合研究所從事研究開(kāi)發(fā)工作。工作內(nèi)容主要有DSP和MCU的嵌入式開(kāi)發(fā)，工業(yè)控 制軟件開(kāi)發(fā)，以及一些信號(hào)處理、控制方面的內(nèi)容。在工作中我逐漸使用Python解決各種問(wèn)題，目前Python已經(jīng)是我最主要的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。
ChinaUnix社區(qū)：
在好多技術(shù)開(kāi)發(fā)人員眼中，Python可能只是一個(gè)腳本語(yǔ)言，現(xiàn)在大量的Python框架的流行，讓Python有了向企業(yè) 級(jí)應(yīng)用架構(gòu)進(jìn)軍的機(jī)會(huì)，但是從您的圖書(shū)的題目中我們能夠看到，Python其實(shí)也是科學(xué)計(jì)算中的一個(gè)好手，能夠簡(jiǎn)單地介紹一下Pytho科學(xué)計(jì)算的歷史及 現(xiàn)在的應(yīng)用前景么？
HyryStudio：
正如 Eric Jones 為《Python科學(xué)計(jì)算》所作的序中提到的，Python自從誕生以來(lái)就一直和科學(xué)計(jì)算有著十分密切的聯(lián)系。前期的許多Python研討會(huì)都是在美國(guó)的各個(gè)研究機(jī)構(gòu)舉辦的。Python 1.0誕生于1994年，而目前Python科學(xué)計(jì)算最核心的擴(kuò)展庫(kù) NumPy 的前身Numeric在1995年就已發(fā)布。當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用還未發(fā)展起來(lái)，Python可能更多的是運(yùn)用于系統(tǒng)管理腳本以及一些計(jì)算任務(wù)。在2005年左右 NumPy將當(dāng)時(shí)的兩個(gè)數(shù)組處理擴(kuò)展庫(kù)Numeric和Numarray進(jìn)行合并統(tǒng)一，成為Python科學(xué)計(jì)算最核心的擴(kuò)展庫(kù)。在NumPy基礎(chǔ)之上， 發(fā)展出了很多Python專(zhuān)用的科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展庫(kù)，而許多開(kāi)源函數(shù)庫(kù)也提供了Python的綁定，例如OpenCV、VTK，這些擴(kuò)展庫(kù)也通常會(huì)使用 NumPy的數(shù)組和Python交換數(shù)據(jù)。
目前Python在科學(xué)計(jì)算界的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。從2008年開(kāi)始每年都舉辦了Python科學(xué)計(jì)算方面的會(huì)議，從中我們可以看到Python在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用。而在今年的 PyCon2012 中，科學(xué)計(jì)算方面的內(nèi)容更是占據(jù)了相當(dāng)大的部分。
實(shí)際上許多工程師、科學(xué)家并非專(zhuān)職的程序員，他們需要一種簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大而且免費(fèi)開(kāi)源的開(kāi)發(fā)環(huán)境幫助他們解決工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題。 Python以及其眾多的擴(kuò)展庫(kù)就構(gòu)成了這樣一個(gè)生態(tài)環(huán)境。他們可以編寫(xiě)簡(jiǎn)單的腳本做一些快速的數(shù)據(jù)處理，或者編寫(xiě)功能完整的計(jì)算、仿真應(yīng)用程序，還可以 將現(xiàn)有的C、Fortran函數(shù)庫(kù)包裝成Python的擴(kuò)展庫(kù)。每位技術(shù)人員都能從Python的生態(tài)環(huán)境受益。
ChinaUnix社區(qū)：
其實(shí)我們也能夠看到，開(kāi)源軟件在科學(xué)等領(lǐng)域有很深遠(yuǎn)的影響，比如在科學(xué)計(jì)算、生物信息學(xué)等方面，都有非常有名的開(kāi)源軟件，能夠簡(jiǎn)單地和我們介紹一些在科學(xué)計(jì)算方面Python社區(qū)有哪些比較有名的項(xiàng)目或者函數(shù)庫(kù)么？
HyryStudio：
Python一直保持著很強(qiáng)的實(shí)用主義，它通常不會(huì)去試著重新開(kāi)發(fā)一整套函數(shù)庫(kù)，而是將現(xiàn)有的開(kāi)源函數(shù)庫(kù)包裝成其擴(kuò)展庫(kù)。而Python則通過(guò)這些擴(kuò)展庫(kù)將眾多的開(kāi)源函數(shù)庫(kù)連接在一起，是名符其實(shí)的膠水語(yǔ)言。例如由華盛頓大學(xué)的教授主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的 Sage ，就是一套以代替MATLAB、Mathematica、Maple等商用科學(xué)計(jì)算軟件為目的的開(kāi)源系統(tǒng)。它通過(guò)Python結(jié)合了眾多的開(kāi)源科學(xué)計(jì)算軟件，并通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器提供了一個(gè)與其交互的記事本文檔界面。
Python的科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展庫(kù)非常多，不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員都可以找到適合自己的擴(kuò)展庫(kù)。下面是我經(jīng)常會(huì)用到的一個(gè)非常不完全的列表：
• NumPy + SciPy + matplotlib + IPython : 這幾個(gè)應(yīng)該是每位開(kāi)發(fā)者都應(yīng)具備的擴(kuò)展庫(kù)。NumPy提供了多維數(shù)組以及眾多的處理函數(shù)，SciPy提供了各種數(shù)值運(yùn)算功能，matplotlib能繪制 出精美的二維圖表，IPython則提供了一個(gè)超強(qiáng)的命令行，最新版的IPython還添加于Sage類(lèi)似的瀏覽器的記事本界面(notebook)。
• SciKits : 其中包括許多獨(dú)立的擴(kuò)展庫(kù)，作為SciPy的補(bǔ)充。其中 scikit-learn 是一套機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)，包含了比較完善的文檔以及眾多的實(shí)例程序。
• Pandas : 以Python世界中 R 的替代品為目標(biāo)的數(shù)據(jù)分析庫(kù)。根據(jù)其官方網(wǎng)站的測(cè)試，Pandas在許多方面的性能都比R要高。
• ETS : 這是一套Enthought公司開(kāi)發(fā)的函數(shù)庫(kù)，其中的 Mayavi 能很方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化。
• OpenCV : 這是一套計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)，目前的最新版本已經(jīng)提供了十分完備的Python接口，能夠調(diào)用OpenCV中眾多的圖像處理、模式識(shí)別函數(shù)直接對(duì)NumPy數(shù)組進(jìn)行處理。
ChinaUnix社區(qū)：
因?yàn)榭茖W(xué)計(jì)算的特殊性，能夠簡(jiǎn)單介紹一下Python在這個(gè)領(lǐng)域有哪些優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用的場(chǎng)景，這個(gè)語(yǔ)言本身將來(lái)會(huì)有哪些進(jìn)步呢？
HyryStudio：
大多數(shù)工程師、科學(xué)家使用科學(xué)計(jì)算軟件的目的都是為了快速解決其工作中遇到的問(wèn)題，而不是開(kāi)發(fā)出一套完整的軟件。這就是為什么MATLAB這樣的商 用科學(xué)計(jì)算軟件十分流行的原因。而Python在這一點(diǎn)上實(shí)際上和MATLAB十分相似，我們也可以使用Python眾多的擴(kuò)展庫(kù)快速寫(xiě)出一次性的數(shù)據(jù)處 理、運(yùn)算的腳本。然而由于Python語(yǔ)言的一些高級(jí)特性，以及眾多的科學(xué)計(jì)算之外的擴(kuò)展庫(kù)，我們可以將積累下來(lái)的一次性腳本進(jìn)行改造，為它們提供命令行、GUI、 數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等眾多接口，最終成為一套完整的工具包或者實(shí)用的計(jì)算軟件。而且由于是開(kāi)源的自由軟件，我們可以在任何系統(tǒng)中安裝Python環(huán)境，運(yùn)行我們 的程序。我工作中所接觸的所有計(jì)算機(jī)以及家中的電腦中都安裝了Python環(huán)境，隨時(shí)有了一個(gè)想法都可以立即打開(kāi)電腦實(shí)現(xiàn)試試看，這對(duì)于需要授權(quán)的商用軟 件來(lái)說(shuō)是無(wú)法想象的。
目前Python正處在2.x版本和3.x版本并存的時(shí)代，3.x將2.x中一些不合理、過(guò)時(shí)的設(shè)計(jì)剔除掉，為將來(lái)更好的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。然而 3.x并不兼容2.x，因此許多擴(kuò)展庫(kù)需要進(jìn)行不小的改動(dòng)。Python社區(qū)目前的當(dāng)務(wù)之急是將眾多的擴(kuò)展庫(kù)遷移到3.x版本之上。在科學(xué) 計(jì)算領(lǐng)域，NumPy已經(jīng)移植成功。這為其它依賴于NumPy的擴(kuò)展庫(kù)鋪設(shè)了一條光明之路。
一直以來(lái)，開(kāi)發(fā)者們對(duì)Python的執(zhí)行效率頗有微詞，因此Python科學(xué)計(jì)算方面的社區(qū)在未來(lái)或許會(huì)更致力于運(yùn)行效率方面。目前較為實(shí)際的解決方案是用編譯型語(yǔ)言編寫(xiě)核心計(jì)算函數(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行包裝，讓Python調(diào)用。而 Cython 則可以將Python程序轉(zhuǎn)換成C語(yǔ)言程序，并且可以通過(guò)一些特殊的編譯型語(yǔ)言的語(yǔ)法，將程序的運(yùn)行速度提升到C語(yǔ)言級(jí)別。此外另起爐灶的 PyPy 則通過(guò)JIT編譯，提高Python程序的運(yùn)行速度。根據(jù)目前的測(cè)試，平均能提速5倍，而對(duì)于純數(shù)值的運(yùn)算提升數(shù)十倍也是可能的�，F(xiàn)在PyPy社區(qū)正致力于NumPy的移植工作，一旦移植成功，Python科學(xué)計(jì)算就又多了一種選擇。
ChinaUnix社區(qū)：
能夠談?wù)勀壳暗墓ぷ髅�，�?guó)內(nèi)外的科研院所的工作氛圍相比，有何區(qū)別？以及大家對(duì)開(kāi)源軟件的看法和對(duì)軟件版權(quán)的態(tài)度和意思。
HyryStudio：
我的工作內(nèi)容比較繁雜，但是大多數(shù)都會(huì)使用到Python，我曾寫(xiě)過(guò)一篇博文專(zhuān)門(mén)介紹 Python如何幫助我高效完成工作 。
我不了解國(guó)內(nèi)的研究所的情況，而日本的研究所也就僅能就我所知做一些介紹。首先日本的許多專(zhuān)門(mén)從事軟件開(kāi)發(fā)的公司都比較保守，很多新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)仍然 會(huì)使用10多年前的開(kāi)發(fā)工具，例如VB 6.0、VC 6.0。一些大公司的商用項(xiàng)目還會(huì)使用.net 2.0或是Java 1.4這樣N年前的平臺(tái)。
我所在的研究室并非專(zhuān)門(mén)從事軟件開(kāi)發(fā)，專(zhuān)門(mén)寫(xiě)程序的只有我一個(gè)人。同事們通常會(huì)使用Excel做數(shù)據(jù)處理，一些較復(fù)雜的東西會(huì)用MATLAB做。但 是由于MATLAB十分昂貴，因此整個(gè)20多人的研究室只有2臺(tái)電腦安裝了MATLAB，作為MATLAB專(zhuān)用機(jī)器，在日本的公司里是絕對(duì)不能用未授權(quán)的 軟件的。
如上所述，這種環(huán)境很不適合研究開(kāi)發(fā)工作。這樣他們也會(huì)自己尋找一些開(kāi)源軟件作為替代，例如 Scilab 。我所在的研究所的工作環(huán)境在日本來(lái)說(shuō)還是比較寬松的，能夠比較自由地選擇軟件。我在5年前左右開(kāi)始大量使用Python進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且取得了很好的效 果。經(jīng)過(guò)這些年的積累，同事們也對(duì)Python的能力有所了解了。最近我們已經(jīng)開(kāi)始定期舉行Python學(xué)習(xí)會(huì)，在研究室內(nèi)部推廣Python的使用。因 此一款開(kāi)源軟件要獲得大家的認(rèn)可需要較長(zhǎng)的周期和一些實(shí)際的成果。
ChinaUnix社區(qū)：
國(guó)內(nèi)相關(guān)的開(kāi)源相關(guān)的科學(xué)技術(shù)的圖書(shū)也不是很多，能夠談?wù)勗蛎矗?br />
HyryStudio：
國(guó)內(nèi)科學(xué)計(jì)算軟件方面的書(shū)籍大都是介紹MATLAB的（其實(shí)日本也差不多）。這一方面和我國(guó)的軟件版權(quán)環(huán)境有關(guān)，另一方面MATLAB這樣的商用軟 件更加會(huì)做市場(chǎng)推廣工作，例如為大學(xué)提供廉價(jià)的MATLAB，以及十分詳盡的文檔。而開(kāi)源軟件的開(kāi)發(fā)者多半將精力放在軟件開(kāi)發(fā)上，因此入門(mén)文檔、手冊(cè)以及 市場(chǎng)推廣方面都與商用軟件有較大的差距。這就需要我們這些開(kāi)源軟件的受益者多做宣傳和推廣工作。只要能做到文檔豐富、對(duì)初學(xué)者友好，我想開(kāi)源軟件會(huì)更加有 市場(chǎng)的。
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發(fā)表于 2012-05-29 14:36
發(fā)表于 2012-05-29 15:01
