Computação Científica com Python

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Computação Científica com Python

  1. 1. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es o Computac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python Hugo S. Barbosa Filho hugo@poli.br Escola Polit´cnica de Pernambuco e Universidade de Pernambuco 10 de dezembro de 2011Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  2. 2. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oRoteiro 1 Introduc˜o ¸a 2 Motivac˜o ¸a 3 Ferramentas e Aplicac˜es ¸o 4 Exemplos de aplicac˜es em Inteligˆncia Computacional ¸o e 5 Conclus˜es oHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  3. 3. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oRoteiro 1 Introduc˜o ¸a 2 Motivac˜o ¸a 3 Ferramentas e Aplicac˜es ¸o 4 Exemplos de aplicac˜es em Inteligˆncia Computacional ¸o e 5 Conclus˜es oHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  4. 4. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oApresentac˜o ¸aApresentac˜o ¸a Quem? Engenheiro de Computac˜o e Mestre em Computac˜o pela ¸a ¸a Escola Polit´cnica de Pernambuco; e Membro do Computational Intelligence Research Group - CIRG-UPE desde 2006; Pesquisador e doutorando pelo Florida Institute of Technology - Florida Tech (Fall-2012);Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  5. 5. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oApresentac˜o ¸aApresentac˜o ¸a Quando? Como? O quˆ?e Conheceu Python em marco de 2004 na UFRPE; ¸ Fundou o Python Poli em setembro de 2004; Usu´rio e entusiasta de Python desde 2004; a Instrutor de Python desde 2005.Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  6. 6. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oRoteiro 1 Introduc˜o ¸a 2 Motivac˜o ¸a 3 Ferramentas e Aplicac˜es ¸o 4 Exemplos de aplicac˜es em Inteligˆncia Computacional ¸o e 5 Conclus˜es oHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  7. 7. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oMotivac˜o ¸a Por que usar Python? As vantagens inerentes ` linguagem que todos n´s j´ a o a conhecemos; Uma grande quantidade de bibliotecas dispon´ ıveis para aplicac˜es cient´ ¸o ıficas; Possui um ecossistema bastante ativo, formado por pesquisadores, desenvolvedores e empresas;Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  8. 8. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oMotivac˜o ¸a Quando usar Python? R´pida prototipac˜o e teste de hip´teses; a ¸a o Manipulac˜o de um grande volume de dados ¸a An´lises estat´ a ısticas; Visualizac˜o; ¸a Transformac˜es e convers˜es de dados; ¸o o Automac˜o de rotinas e processos; ¸a Como glue language para integrac˜o de diferentes ferramentas ¸a e plataformas.Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  9. 9. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oMotivac˜o ¸a Quando n˜o usar Python? a Simulac˜es que envolvam um conjunto elevado de entidades ¸o individualmente complexas ou que realizem muitas interac˜es; ¸o Simulac˜es longas e que exijam repetidos ciclos de ajuste ¸o param´trico ou calibrac˜o; e ¸aHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  10. 10. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oRoteiro 1 Introduc˜o ¸a 2 Motivac˜o ¸a 3 Ferramentas e Aplicac˜es ¸o 4 Exemplos de aplicac˜es em Inteligˆncia Computacional ¸o e 5 Conclus˜es oHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  11. 11. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oC´lculo e An´lise a aC´lculo e An´lise de Dados a a NumPy Biblioteca opensouce que adiciona suporte para vetores e matrizes multidimensionais. Provˆ func˜es de alto n´ para manipulac˜o de vetores e e ¸o ıvel ¸a matrizes N-dimensionais; Permite um ganho significativo de desempenho na manipulac˜o de vetores. ¸aHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  12. 12. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oC´lculo e An´lise a aC´lculo e An´lise de Dados a a SciPy Biblioteca baseada no NumPy, oferece ao usu´rio uma extensa a colec˜o de m´dulos para aplicac˜es matem´ticas. O SciPy ´ uma ¸a o ¸o a e excelente alternativa a outras ferramentas como o MATLAB ou o Scilab. Otimizac˜o; ¸a ´ Algebra Linear; Integrac˜o num´rica; ¸a e Processamento de sinais; Interpolac˜o; ¸a Transformadas; Processamento de imagem.Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  13. 13. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oC´lculo e An´lise a aC´lculo e An´lise de Dados a a SciPy Al´m dessas funcionalidades, o SciPy possui ainda: e rotinas para a gerac˜o de gr´ficos de alta qualidade como o ¸a a Matplotlib, Chaco e o MayaVi; Interface com R; Console interativo IPython.Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  14. 14. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oC´lculo e An´lise a aC´lculo e An´lise de Dados a a Networkx Biblioteca para criac˜o, manipulac˜o e an´lises sobre estruturas e ¸a ¸a a dinˆmicas em redes complexas. a Grafos, d´ ıgrafos multigrafos; Disp˜e de um conjunto de algoritmos padr˜es para grafos; o o Func˜es para an´lise de redes complexas; ¸o a Suporte b´sico a desenho e visualizac˜o de grafos. a ¸aHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  15. 15. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oC´lculo e An´lise a aNetworkx Exemplo 102 Degree rank plot degree 101 100 0 10 101 102 rankHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  16. 16. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oVisualizac˜o de Dados ¸a Visualizac˜o de Dados ¸a Python possui um conjunto amplo de ferramentas para visualizac˜o ¸a de dados e gerac˜o de gr´ficos, dentre as quais, destacam-se: ¸a a matplotlib; Chaco; MayaVi; Networkx; Pyx ChartDirectora ; a ferramenta propriet´ria desenvolvida pela Advanced Software Engineering aHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  17. 17. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oVisualizac˜o de Dados ¸amatplotlib O matplotlib ´ uma ferramenta para gerac˜o de gr´ficos 2D para e ¸a a Python. Vantagens Desvantagens Ferramenta extremamente Suporte limitado a gerac˜o ¸a simples e poderosa para o de contornos e superf´ ıcies; que se prop˜e; o N˜o ´ uma boa biblioteca a e Permite a produc˜o de ¸a para a construc˜o de ¸a imagens de alta qualidade interfaces para visualizac˜o ¸a para artigos e publicac˜es; ¸o de dados. Amplo conjunto de exemplos cobrindo os mais diversos tipos de aplicac˜o; ¸aHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  18. 18. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oVisualizac˜o de Dados ¸amatplotlib ExemploHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  19. 19. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oRoteiro 1 Introduc˜o ¸a 2 Motivac˜o ¸a 3 Ferramentas e Aplicac˜es ¸o 4 Exemplos de aplicac˜es em Inteligˆncia Computacional ¸o e 5 Conclus˜es oHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  20. 20. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oMapas Auto-Organiz´veis ou Redes SOM a ExemploHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  21. 21. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es o´Arvores de Decis˜o a ExemploHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  22. 22. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oAnt Colony Optimization ExemploHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  23. 23. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oParticle Swarm Optimization ExemploHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  24. 24. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oRoteiro 1 Introduc˜o ¸a 2 Motivac˜o ¸a 3 Ferramentas e Aplicac˜es ¸o 4 Exemplos de aplicac˜es em Inteligˆncia Computacional ¸o e 5 Conclus˜es oHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  25. 25. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es oConclus˜es o Python possui um conjunto enorme de ferramentas matem´ticas para aplicac˜es cient´ a ¸o ıficas e em engenharia. ´ E uma excelente alternativa a outras bibliotecas gratuitas ou mesmo ao MATLAB; F´cil de aprender e de ensinar!! aHugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python
  26. 26. Introduc˜o ¸a Motivac˜o ¸a Ferramentas e Aplicac˜es ¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional ¸˜ e Conclus˜es o Obrigado!!!Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco eComputac˜o Cient´ ¸a ıfica Usando Python

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