Python語(yǔ)言，如何在人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代中占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)
本文探討了Python語(yǔ)言在AI領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)與運(yùn)用。誰(shuí)會(huì)成為AI 和大數(shù)據(jù)時(shí)代的第一開發(fā)語(yǔ)言？這本已是一個(gè)不需要爭(zhēng)論的問(wèn)題。如果說(shuō)三年前，Matlab、Scala、R、Java 和 Python還各有機(jī)會(huì)，局面尚且不清楚，那么三年之后，趨勢(shì)已經(jīng)非常明確了，特別是前兩天 Facebook 開源了 PyTorch 之后，Python 作為 AI 時(shí)代頭牌語(yǔ)言的位置基本確立，未來(lái)的懸念僅僅是誰(shuí)能坐穩(wěn)第二把交椅。不過(guò)聲音市場(chǎng)上還有一些雜音。最近一個(gè)有意學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)科學(xué)的姑娘跟我說(shuō)，她的一個(gè)朋友建議她從 Java 入手，因?yàn)?Hadoop 等大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是用 Java 寫的。無(wú)獨(dú)有偶，上個(gè)月 IBM developerWorks 發(fā)表的一篇個(gè)人博客（https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/jfp/entry/What_Language_Is_Best_For_Machine_Learning_And_Data_Science?lang=en），用職位招聘網(wǎng)站indeed 上的數(shù)據(jù)做了一個(gè)統(tǒng)計(jì)。這篇文章本身算得上是客觀公正，實(shí)事求是，但傳到國(guó)內(nèi)來(lái)，就被一些評(píng)論者曲解了本意，說(shuō) Python 的優(yōu)勢(shì)地位尚未確立，鹿死誰(shuí)手尚未可知，各位學(xué)習(xí)者不可盲目跟風(fēng)啊，千萬(wàn)要多方押寶，繼續(xù)撒胡椒面不要停。在這里我要明確表個(gè)態(tài)，對(duì)于希望加入到 AI 和大數(shù)據(jù)行業(yè)的開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，把雞蛋放在 Python 這個(gè)籃子里不但是安全的，而且是必須的?；蛘邠Q個(gè)方式說(shuō)，如果你將來(lái)想在這個(gè)行業(yè)混，什么都不用想，先閉著眼睛把 Python 學(xué)會(huì)了。當(dāng)然，Python不是沒(méi)有它的問(wèn)題和短處，你可以也應(yīng)該有另外一種甚至幾種語(yǔ)言與 Python 形成搭配，但是Python 將坐穩(wěn)數(shù)據(jù)分析和 AI 第一語(yǔ)言的位置，這一點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)。我甚至認(rèn)為，由于 Python 坐穩(wěn)了這個(gè)位置，由于這個(gè)行業(yè)未來(lái)需要大批的從業(yè)者，更由于Python正在迅速成為全球大中小學(xué)編程入門課程的首選教學(xué)語(yǔ)言，這種開源動(dòng)態(tài)腳本語(yǔ)言非常有機(jī)會(huì)在不久的將來(lái)成為第一種真正意義上的編程世界語(yǔ)。討論編程語(yǔ)言的優(yōu)劣興衰一直被認(rèn)為是一個(gè)口水戰(zhàn)話題，被資深人士所不屑。但是我認(rèn)為這次 Python 的上位是一件大事。請(qǐng)?jiān)O(shè)想一下，如果十五年之后，所有40歲以下的知識(shí)工作者，無(wú)分中外，從醫(yī)生到建筑工程師，從辦公室秘書到電影導(dǎo)演，從作曲家到銷售，都能使用同一種編程語(yǔ)言進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)處理，調(diào)用云上的人工智能 API，操縱智能機(jī)器人，進(jìn)而相互溝通想法，那么這一普遍編程的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，其意義將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越任何編程語(yǔ)言之爭(zhēng)。目前看來(lái)，Python 最有希望擔(dān)任這個(gè)角色。Python 的勝出令人意外，因?yàn)樗秉c(diǎn)很明顯。替換高清大圖它語(yǔ)法上自成一派，讓很多老手感到不習(xí)慣；“裸” Python 的速度很慢，在不同的任務(wù)上比C 語(yǔ)言大約慢數(shù)十倍到數(shù)千倍不等；由于全局解釋器鎖（GIL） 的限制，單個(gè)Python 程序無(wú)法在多核上并發(fā)執(zhí)行；Python 2 和 Python 3 兩個(gè)版本長(zhǎng)期并行，很多模塊需要同時(shí)維護(hù)兩個(gè)不同的版本，給開發(fā)者選擇帶來(lái)了很多不必要的混亂和麻煩；由于不受任何一家公司的控制，一直以來(lái)也沒(méi)有一個(gè)技 術(shù)巨頭肯死挺 Python 。所以，相對(duì)于 Python 的應(yīng)用之廣泛，其核心基礎(chǔ)設(shè)施所得到的投入和支持其實(shí)是非常薄弱的。直到今天，26歲的Python 都還沒(méi)有一個(gè)官方標(biāo)配的 JIT 編譯器，相比之下， Java 語(yǔ)言在其發(fā)布之后頭三年內(nèi)就獲得了標(biāo)配 JIT 。另一個(gè)事情更能夠說(shuō)明問(wèn)題。Python 的 GIL 核心代碼 1992 年由該語(yǔ)言創(chuàng)造者 Guido van Rossum 編寫，此后十八年時(shí)間沒(méi)有一個(gè)人對(duì)這段至關(guān)重要的代碼改動(dòng)過(guò)一個(gè)字節(jié)。十八年！直到2010年，Antoine Pitrou才對(duì) GIL 進(jìn)行了近二十年來(lái)的第一次改進(jìn)，而且還僅在 Python 3.x 版本中使用。這也就是說(shuō)，今天使用 Python 2.7 的大多數(shù)開發(fā)者，他們所寫的每一段程序仍然被26年前的一段代碼牢牢制約著。說(shuō)到 Python 的不足，我就想起發(fā)生在自己身上的一段小小的軼事。我多年前曾經(jīng)在一篇文章里聲明自己看好 Python，而不看好 Ruby。大概兩年多以前，有一個(gè)網(wǎng)友在微博里找到我，對(duì)我大加責(zé)備，說(shuō)因?yàn)楫?dāng)年讀了我這篇文章，誤聽讒言，鬼迷心竅，一直專攻 Python，而始終對(duì) Ruby 敬而遠(yuǎn)之。結(jié)果他Python 固然精通，但最近一學(xué) Ruby，如此美好，如此甜蜜，喜不自勝，反過(guò)來(lái)憤然意識(shí)到，當(dāng)年完全被我誤導(dǎo)了，在最美的年華錯(cuò)過(guò)了最美的編程語(yǔ)言。我當(dāng)時(shí)沒(méi)有更多的與他爭(zhēng)辯，也不知道他今天是否已經(jīng)從Python后端、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和 AI 工程師成功轉(zhuǎn)型為Rails快速開發(fā)高手。我只是覺(jué)得，想要真正認(rèn)識(shí)一件事物的價(jià)值，確實(shí)也不是一件容易的事情。Python 就是這樣一個(gè)帶著各種毛病沖到第一方陣的賽車手，但即便到了幾年前，也沒(méi)有多少人相信它有機(jī)會(huì)摘取桂冠，很多人認(rèn)為 Java 的位置不可動(dòng)搖，還有人說(shuō)一切程序都將用 JavaScript重寫。但今天我們?cè)倏矗琍ython 已經(jīng)是數(shù)據(jù)分析和 AI的第一語(yǔ)言，網(wǎng)絡(luò)攻防的第一黑客語(yǔ)言，正在成為編程入門教學(xué)的第一語(yǔ)言，云計(jì)算系統(tǒng)管理第一語(yǔ)言。Python 也早就成為Web 開發(fā)、游戲腳本、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、物聯(lián)網(wǎng)管理和機(jī)器人開發(fā)的主流語(yǔ)言之一，隨著 Python 用戶可以預(yù)期的增長(zhǎng)，它還有機(jī)會(huì)在多個(gè)領(lǐng)域里登頂。而且不要忘了，未來(lái)絕大多數(shù)的 Python 用戶并不是專業(yè)的程序員，而是今天還在使用 Excel、PowePoint、SAS、Matlab和視頻編輯器的那些人。就拿 AI 來(lái)說(shuō)，我們首先要問(wèn)一下，AI 的主力人群在哪里？如果我們今天靜態(tài)的來(lái)談這個(gè)話題，你可能會(huì)認(rèn)為 AI 的主力是研究機(jī)構(gòu)里的 AI 科學(xué)家、擁有博士學(xué)位的機(jī)器學(xué)習(xí)專家和算法專家。但上次我提到李開復(fù)的 “AI紅利三段論”明確告訴我們，只要稍微把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)一點(diǎn)，往后看三至五年，你會(huì)看到整個(gè) AI 產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人口將逐漸形成一個(gè)巨大的金字塔結(jié)構(gòu)，上述的 AI 科學(xué)家僅僅是頂端的那么一點(diǎn)點(diǎn)，95% 甚至更多的 AI 技術(shù)人員，都將是AI 工程師、應(yīng)用工程師和AI 工具用戶。我相信這些人幾乎都將被Python 一網(wǎng)打盡，成為 Python 陣營(yíng)的龐大后備軍。這些潛在的 Python 用戶至今仍然在技術(shù)圈子之外，但隨著 AI 應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)百萬(wàn)之眾的教師、公司職員、工程師、翻譯、編輯、醫(yī)生、銷售、管理者和公務(wù)員將裹挾著各自領(lǐng)域中的行業(yè)知識(shí)和數(shù)據(jù)資源，涌入 Python 和 AI 大潮之中，深刻的改變整個(gè) IT，或者說(shuō) DT （數(shù)據(jù)科技）產(chǎn)業(yè)的整體格局和面貌。為什么 Python 能夠后來(lái)居上呢？如果泛泛而論，我很可以列舉 Python 的一些優(yōu)點(diǎn)，比如語(yǔ)言設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔優(yōu)雅，對(duì)程序員友好，開發(fā)效率高。但我認(rèn)為這不是根本原因，因?yàn)槠渌恍┱Z(yǔ)言在這方面表現(xiàn)得并不差。還有人認(rèn)為 Python 的優(yōu)勢(shì)在于資源豐富，擁有堅(jiān)實(shí)的數(shù)值算法、圖標(biāo)和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)設(shè)施，建立了非常良好的生態(tài)環(huán)境，吸引了大批科學(xué)家以及各領(lǐng)域的專家使用，從而把雪球越滾越大。但我覺(jué)得這是倒因?yàn)楣?。為什么偏偏?Python 能夠吸引人們使用，建立起這么好的基礎(chǔ)設(shè)施呢？為什么世界上最好的語(yǔ)言 PHP 里頭就沒(méi)有 numpy 、NLTK、sk-learn、pandas 和 PyTorch 這樣級(jí)別的庫(kù)呢？為什么 JavaScript 極度繁榮之后就搞得各種程序庫(kù)層次不齊，一地雞毛，而 Python 的各種程序庫(kù)既繁榮又有序，能夠保持較高水準(zhǔn)呢？我認(rèn)為最根本的原因只有一點(diǎn)：Python 是眾多主流語(yǔ)言中唯一一個(gè)戰(zhàn)略定位明確，而且始終堅(jiān)持原有戰(zhàn)略定位不動(dòng)搖的語(yǔ)言。相比之下，太多的語(yǔ)言不斷的用戰(zhàn)術(shù)上無(wú)原則的勤奮去侵蝕和模糊自己的戰(zhàn)略定位，最終只能等而下之。Python 的戰(zhàn)略定位是什么？其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是要做一種簡(jiǎn)單、易用但專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐ㄓ媒M合語(yǔ)言，或者叫膠水語(yǔ)言，讓普通人也能夠很容易的入門，把各種基本程序元件拼裝在一起，協(xié)調(diào)運(yùn)作。正是因?yàn)閳?jiān)持這個(gè)定位，Python 始終把語(yǔ)言本身的優(yōu)美一致放在奇技妙招前面，始終把開發(fā)者效率放在CPU效率前面，始終把橫向擴(kuò)張能力放在縱向深潛能力之前。長(zhǎng)期堅(jiān)持這些戰(zhàn)略選擇，為 Python 帶來(lái)了其他語(yǔ)言望塵莫及的豐富生態(tài)。比如說(shuō)，任何一個(gè)人，只要愿意學(xué)習(xí)，可以在幾天的時(shí)間里學(xué)會(huì)Python基礎(chǔ)部分，然后干很多很多事情，這種投入產(chǎn)出比可能是其他任何語(yǔ)言都無(wú)法相比的。再比如說(shuō)，正是由于 Python 語(yǔ)言本身慢，所以大家在開發(fā)被頻繁使用的核心程序庫(kù)時(shí)，大量使用 C 語(yǔ)言跟它配合，結(jié)果用 Python 開發(fā)的真實(shí)程序跑起來(lái)非常快，因?yàn)楹苡锌赡艹^(guò) 80% 的時(shí)間系統(tǒng)執(zhí)行的代碼是 C 寫的。相反，如果 Python 不服氣，非要在速度上較勁，那么結(jié)果很可能是裸速提高個(gè)幾倍，但這樣就沒(méi)人有動(dòng)力為它開發(fā) C 模塊了，最后的速度遠(yuǎn)不如混合模式，而且很可能語(yǔ)言因此會(huì)變得更復(fù)雜，結(jié)果是一個(gè)又慢又丑陋的語(yǔ)言。更重要的是，Python 的包裝能力、可組合性、可嵌入性都很好，可以把各種復(fù)雜性包裝在 Python 模塊里，暴露出漂亮的接口。很 多時(shí)候，一個(gè)程序庫(kù)本身是用 C/C++ 寫的，但你會(huì)發(fā)現(xiàn)，直接使用 C 或者 C++ 去調(diào)用那個(gè)程序庫(kù)，從環(huán)境配置到接口調(diào)用，都非常麻煩，反而隔著一層，用其python 包裝庫(kù)更加清爽整潔，又快又漂亮。這些特點(diǎn)到了 AI 領(lǐng)域中，就成了 Python 的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。Python 也借助 AI 和數(shù)據(jù)科學(xué)，攀爬到了編程語(yǔ)言生態(tài)鏈的頂級(jí)位置。Python 與 AI綁在一起，對(duì)它們來(lái)說(shuō)，無(wú)論是電子商務(wù)、搜索引擎、社交網(wǎng)絡(luò)還是智能硬件，未來(lái)都只是生態(tài)鏈下游的數(shù)據(jù)奶牛、電子神經(jīng)和執(zhí)行工具，都將聽命于自己。替換高清大圖對(duì)編程語(yǔ)言發(fā)展歷史缺乏了解的人可能會(huì)覺(jué)得，Python 的戰(zhàn)略定位是犬儒主義和缺乏進(jìn)取心的。但事實(shí)證明，能同時(shí)做到簡(jiǎn)單而嚴(yán)謹(jǐn)、易用而專業(yè)，是很難的，而能夠堅(jiān)守膠水語(yǔ)言的定位，更是難上加難。有的語(yǔ)言，從一開始就是出于學(xué)術(shù)而非實(shí)用的目的，學(xué)習(xí)曲線過(guò)于陡峭，一般人很難接近。有的語(yǔ)言，過(guò)于依賴背后金主的商業(yè)支持，好的時(shí)候風(fēng)光無(wú)限，一旦被打入冷宮，連生存下去都成問(wèn)題。有的語(yǔ)言，設(shè)計(jì)的時(shí)候有明確的假想場(chǎng)景，要么是為了解決大規(guī)模并發(fā)，要么是為了解決矩陣運(yùn)算，要么是為了做網(wǎng)頁(yè)渲染模板，一旦離開這個(gè)場(chǎng)景，就各種不爽。更多的語(yǔ)言，剛剛?cè)〉靡稽c(diǎn)成功，就迫不及待的想成為全能冠軍，在各個(gè)方向上拼命的伸展觸角，特別是在增強(qiáng)表達(dá)能力和提升性能方面經(jīng)常過(guò)分積極，不惜將核心語(yǔ)言改得面目全非，最后變成誰(shuí)都無(wú)法掌控的龐然大物。相比之下，Python 是現(xiàn)代編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)和演化當(dāng)中的一個(gè)成功典范。Python 之所以在戰(zhàn)略定位上如此清晰，戰(zhàn)略堅(jiān)持上如此堅(jiān)定，歸根結(jié)底是因?yàn)槠渖鐓^(qū)構(gòu)建了一個(gè)堪稱典范的決策和治理機(jī)制。這個(gè)機(jī)制以 Guido van Rossum (BDFL，Pythoners 都知道這是什么意思), DavidBeazley, Raymond Hettinger 等人為核心，以 PEP 為組織平臺(tái)，民主而有序，集中而開明。只要這個(gè)機(jī)制本身得以維系，Python 在可見的未來(lái)里仍將一路平穩(wěn)上行。最有可能向 Python 發(fā)起挑戰(zhàn)的，當(dāng)然是Java。Java 的用戶存量大，它本身也是一種戰(zhàn)略定位清晰而且非常堅(jiān)定的語(yǔ)言。但我并不認(rèn)為 Java 有很大的機(jī)會(huì)，因?yàn)樗举|(zhì)上是為構(gòu)造大型復(fù)雜系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。什么是大型復(fù)雜系統(tǒng)？就是由人清清楚楚描述和構(gòu)造出來(lái)的系統(tǒng)，其規(guī)模和復(fù)雜性是外生的，或者說(shuō)外界賦予的。而 AI 的本質(zhì)是一個(gè)自學(xué)習(xí)、自組織的系統(tǒng)，其規(guī)模和復(fù)雜性是一個(gè)數(shù)學(xué)模型在數(shù)據(jù)的喂養(yǎng)下自己長(zhǎng)出來(lái)的，是內(nèi)生的。因此，Java大多數(shù)的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)對(duì)于大數(shù)據(jù)的處理和 AI 系統(tǒng)的開發(fā)顯得使不上勁，你強(qiáng)的東西這里用不上，這里需要的東西你做起來(lái)又別扭。而 Python 在數(shù)據(jù)處理方面的簡(jiǎn)潔強(qiáng)悍早就盡人皆知。對(duì)比兩個(gè)功能相同的 Java 和 Python 機(jī)器學(xué)習(xí)程序，正常人只要看兩眼就能做出判斷，一定是 Python 程序更加清爽痛快。大概在 2003 或者 2004 年的時(shí)候，我買過(guò)一本 Python 的書，作者是一位巴西人。他說(shuō)自己之所以堅(jiān)定的選擇 Python，是因?yàn)樗r(shí)候經(jīng)常夢(mèng)到未來(lái)世界將由一條大蟒蛇（蟒蛇的英文為python）統(tǒng)治。我當(dāng)時(shí)覺(jué)得這哥們好可憐，做個(gè)夢(mèng)都能夢(mèng)到這么恐怖的場(chǎng)景。但今天來(lái)看，也許他只是像黑客帝國(guó)里的程序員安德森一樣，不小心穿越到未來(lái)，并且窺探到了世界的真相。Python 現(xiàn)已逐步在網(wǎng)絡(luò)爬蟲、數(shù)據(jù)剖析、AI、機(jī)器學(xué)習(xí)、Web 開發(fā)、金融、運(yùn)維、檢驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域扎根強(qiáng)大。隨著它的被認(rèn)可程度逐步提高，學(xué)習(xí)并把握這門言語(yǔ)的人群份額越來(lái)越大，許多公司也將為搶占該領(lǐng)域高精尖人才做著殊死搏斗！能夠說(shuō)，未來(lái)誰(shuí)具有人工智能領(lǐng)域的技術(shù)權(quán)威，誰(shuí)將會(huì)具有新年代互聯(lián)網(wǎng)最高話語(yǔ)權(quán)。那么，在此之中，學(xué)好Python，必將讓你在編程生計(jì)中大刀闊斧，勇闖天邊！Python無(wú)疑將會(huì)成為AI年代下的新寵兒，
