محیط‌های توسعه یکپارچه IDE برای یادگیری ماشین و داده‌کاوی

IDE یا محیط توسعه یکپارچه Integrated Development Environment ابزاری است که امکانات اساسی لازم برای برنامه‌نویسی را به‌صورت یکجا در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌دهد. اگر IDE نبود برنامه‌نویس‌ها مجبور بودند نوشتن، تست کردن و عیب‌یابی کدها (Debugging) را به‌صورت جداگانه در برنامه‌های مختلف انجام دهند. با این توضیح مشخص می‌شود که برنامه‌نویسی بدون IDEها چقدر می‌توانست دشوار و خسته‌کننده باشد.

در واقع می‌توان گفت IDE جعبه‌ابزاری در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌دهد که با استفاده از آن برنامه‌نویسی بسیار راحت‌تر می‌شود. انتخاب IDE مناسب با پروژه‌ای که در دست اجرا دارید می‌تواند روند انجام پروژه را تسریع کند.

ویژگی‌های مشترک میان IDEها زیاد است. مثلاً اغلب IDEها ابزارهایی برای اعتبارسنجی کدها، ویرایش متن، برجسته کردن نحو، تکمیل کدها، پیشنهادهای متنی، ابزارهای اشکال‌زدایی، تشخیص کلاس‌ها و متدها، مدیریت منابع، و دسترسی آسان به بخش Help دارند.

هر کدام از IDE‌ها طرفداران خاص خود را دارد و در بسیاری از مواقع بحث انتخاب بهترین IDE به کری‌‌خوانی فوتبالی میان طرفداران تیم‌های رقیب شبیه می‌شود.
در اینجا قرار نیست ما به این بحث‌ها خاتمه دهیم یا بهترین IDE‌ها را انتخاب کنیم. با توجه به اختلاف‌نظرهایی که در پاسخ به این سوال وجود دارد، سعی می‌کنیم صرفاً به برخی از پرکاربردترین IDEها در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین اشاره کنیم.

RStudio

سیستم عامل: مک، ویندوز، لینوکس
تاریخ انتشار اولین نسخه: آوریل ۲۰۱۱

احتمالاً محبوب‌ترین و البته بهترین IDE برای زبان برنامه‌نویسی R است. RStudio متن‌باز است، اما نسخه تجاری دسکتاپ برای ویندوز، مک و لینوکس نیز دارد. ویژگی‌های معمول IDEها مانند برجسته‌سازی نحو، کامل کردن کد و… را در خود دارد. در کنار آن به‌خاطر یکپارچگی که با مستندات R دارد، کار برنامه‌نویسانی را که با این زبان کار می‌کنند بسیار راحت‌تر می‌کند.

نقاط قوت:

• قابلیت سفارشی‌سازی بالا
• رابط کاربری تعاملی
• دیباگ کردن آسان
• کامل‌کننده خودکار متن
• مناسب برای کاربران تازه‌کار

نقاط منفی:

• بیشتر مشکلاتی که کاربران با این IDE داشته‌اند به خود زبان R و ویژگی‌های آن برمی‌گردد.

Pycharm

سیستم عامل: ویندوز، لینوکس، مک اواس
تاریخ انتشار اولین ورژن: ۲۰۱۰

پای‌چارم را جت‌برینز JetBrains توسعه می‌دهد؛ شرکتی که کارش تولید IDE برای زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف است.

ویرایشگر کد پای‌چارم به‌خوبی از پایتون پشتیبانی می‌کند. به‌نظر بسیاری از برنامه‌نویسان پای‌چارم را می‌توان بهترین IDE پایتون برای یادگیری ماشین دانست. تشخیص خطا، تکمیل کد و اصلاح خودکار کدها از ویژگی‌های پای‌چارم است. پای‌چارم همچنین سیستم سرچ هوشمند دارد که می‌توان برای یافتن کلاس‌ها، فایل‌‎ها، سمبل‌ها از آن استفاده کرد.

همچنین امکان سفارشی‌سازی بسیار بالایی دارد. پای‌چارم شامل مجموعه‌ وسیعی از ابزارهاست. افزونه‌هایی که پای‌چارم دارد، امکان استفاده از آن را در پروژه‌های پیچیده فراهم می‌کند و به‌خاطر اینکه از بسیاری از کتابخانه‌های پایتون پشتیبانی می‌کند آن را مناسب پروژه‌های یادگیری ماشین و علم داده می‌کند.

نقاط قوت:

• قابلیت بالا برای استفاده در پروژه‌های هوش مصنوعی
• دسترسی به مجموعه‌ای از پلاگین‌ها
• استفاده بسیار آسان
• جامعه کاربران (Community) بسیار قوی و فعال
• داشتن نسخه قدرتمند تجاری
• نصب آسان

نقاط ضعف:

• هزینه بالای ورژن تجاری آن
• خطا دادن در هنگام استفاده از بعضی از ابزارهای اصلاحی
• نامناسب برای پایتون‌کاران تازه‌کار

GEANY

سیستم عامل: مک، ویندوز، لینوکس
تاریخ نخستین انتشار: اکتبر ۲۰۰۵

جینی بیشتر یک ویرایشگر متن است که برخی از ویژگی‌های پایه‌ای IDEها نیز به آن اضافه شده است. جینی برای حل برخی از مشکلات ویرایشگرهای متن قدیمی‌تر مانند کند بودن سرعت اجرا ساخته شد. تکمیل خودکار متن و بستن خودکار براکت‌ها از ویژگی‌های جینی است.

نقاط قوت:

• سبکی و سرعت بالا
• امکان مدیریت آسان پلاگین‌ها
• دسترسی آسان به امکانات مختلف

نقاط ضعف:

• در مقایسه با IDEهایی مثل پای‌چارم قابلیت کمتری برای پروژه‌های پیچیده دارد.

Visual Studio Code

تاریخ نخستین انتشار: آوریل ۲۰۱۵
سیستم عامل: ویندوز، مک، لینوکس
توسعه‌دهنده: شرکت مایکروسافت

یکی از اختلافات مشهور در حوزه ادیتورها و IDEها دعوای میان طرفداران وی اس کد و اتم است. وی اس کد افزونه‌ای چند پلتفرمی مخصوص هوش مصنوعی دارد که از چارچوب‌های یادگیری عمیقی مثل CNTK و تنسورفلو و موارد دیگر پشتیبانی می‌کند.

این  نیز قابلیت‌هایی مانند برجسته‌سازی نحو، تکمیل‌ خودکار کد و دیباگ کردن خط‌به‌خط را دارد.

ویژگی‌ها:

• راحتی نصب و استفاده
• پشتیبانی از گیت

نقاط ضعف:

• ممکن است در مدیریت افزونه‌ها و پلاگین‌ها مشکلاتی پدید آید.
• دشواری در دسترسی به برخی از ویژگی‌ها(features)

Spyder

سیستم عامل: مک، ویندوز، لینوکس
تاریخ نخستین انتشار: ۲۰۱۶

اسپایدر یا Scientific Python Development Environment، آی دی ای متن‌باز و چند پلتفرمی برای برنامه‌نویسی علمی در زبان پایتون است. اسپایدر توان یکپارچه‌سازی کتابخانه‌هایی مانند NumPy، Matplotlib، IPython را دارد. این آی دی ای تحت لیسانس MIT منتشر شد.

ویژگی‌ها:

• ویرایشگر متن با امکان برجسته‌سازی نحو
• وایرشگر متن با امکان تکمیل کد
• امکان جست‌وجو و ویرایش متغیرها از GUI
• بخش help بسیار قوی دارد
• دیباگر متصل بهIPdb برای اجرای مرحله به مرحله
• امکان اجرای چند عملیات توسعه به‌صورت هم‌زمان
• بخش HISTORY اسپایدر هر گونه تغییری را در خود ذخیره می‌کند

مزایا:

• رایگان
• دیباگ کردن خط به خط
• در مقایسه با بسیاری از آی دی ای ها دیگر بسیار سبک‌تر و سریع‌تر است.
• بخش help آنلاین آن می‌تواند برای افراد مبتدی بسیار مفید باشد.

معایب:

• رابط کاربری نه چندان جذاب و مخاطب‌پسند

Atom

سیستم عامل: ویندوز، مک، لینوکس
تاریخ انتشار نسخه اول: فوریه ۲۰۱۴
توسعه‌دهنده: گیت‌هاب

اتم IDE متن‌باز و رایگانی است که گیت‌هاب پدیدش آورده است. در مقایسه با اسپایدر، اتم امکان‌های بسیار بیشتری برای سفارشی‌سازی فراهم می‌کند. پروژه اتم در گیت‌هاب ابتدا صرفاً یک ویرایشگر متن بود کم‌کم این پروژه تحول پیدا کرد و به IDE تبدیل شد.

مانند بسیاری IDEهای دیگر در اتم نیز می‌توان از پکیج‌های آماده استفاده کرد. اتم از چندین زبان پشتیبانی می‌کند و امکان تعامل با گیت را برای برنامه‌نویس فراهم می‌کند.

نقاط قوت:

• پشتیبانی از افزونه‌ها
• سبکی و سرعت
• کتابخانه پلاگین بسیار خوب
• Society فعال و قوی

نقاط ضعف:

• زمان زیادی صرف شروع به کار آن می‌شود.

Jupyter Notebook

یکی دیگر از محبوب‌ترین محیط‌های توسعه پایتون ژوپیتر است. پروژه ژوپیتر در سال ۲۰۱۴ از آی‌پایتون جدا شد. چهره شاخص توسعه ژوپیتر فرناندو پرز است. زبان پیش‌فرض ژوپیتر پایتون است ولی از زبان‌های دیگری مانند جولیا و R هم پشتیبانی می‌کند. خود نام ژوپیتر هم از تلفیق نام‌های جولیا، پایتون و آر پدید آمده است. ژوپیتر نوت‌بوک نیز از ویژگی‌های معمول IDE‌ها برخوردار است. در کنار این ویژگی‌ها، ژوپیتر امکان‌های دیگری نیز دارد که استفاده از آن در پروژه‌های هوش مصنوعی را آسان‌تر می‌سازد.

نقاط قوت:

• پشتیبانی از زبان‌های پایتون، جولیا و آر آن را برای پروژه‌های هوش مصنوعی قابل استفاده می‌سازد
• تصویری‌سازی (Visualization) داده‌ها درون خود IDE به‌راحتی انجام می‌شود.
• اجرای خط‌به‌خط یا انتخابی کدها کار را برای پروژه‌های هوش مصنوعی آسان ساخته است
• قابلیت تغییر دادن کرنل‌ها

نقاط ضعف:

• اجرا کردن بعضی از ماژول‌ها برای اولین بار کند انجام می‌شود
• نوشتن هر کد در سلولی جداگانه ممکن است برای بعضی از کدنویسان تازه‌کار مشکلاتی به‌وجود آورد.
• ولی درمجموع ژوپیتر نوت‌بوک از آن IDEهایی است که مزایای استفاده از آن بسیار بسیار بیشتر از ضعف‌های آن است.