O documento discute o uso da linguagem Python para computação científica. Apresenta Hugo Barbosa e sua experiência com Python, além de motivar seu uso para prototipagem rápida, análise de dados e integração de ferramentas. Exemplifica também quando Python não é a melhor opção, como em simulações complexas.

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 2011
Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco
e
Computac˜o Cient´
¸a ıfica Usando Python

2. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Roteiro
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
o
Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco
e
Computac˜o Cient´
¸a ıfica Usando Python

3. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Roteiro
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
o
Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco
e
Computac˜o Cient´
¸a ıfica Usando Python

4. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Apresentac˜o
¸a
Apresentac˜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);
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e
Computac˜o Cient´
¸a ıfica Usando Python

5. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Apresentac˜o
¸a
Apresentac˜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.
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e
Computac˜o Cient´
¸a ıfica Usando Python

6. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Roteiro
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
o
Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco
e
Computac˜o Cient´
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7. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Motivac˜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;
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e
Computac˜o Cient´
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8. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Motivac˜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.
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e
Computac˜o Cient´
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9. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Motivac˜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 ¸a
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10. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Roteiro
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
o
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e
Computac˜o Cient´
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11. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
C´lculo e An´lise
a a
C´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.
¸a
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12. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
C´lculo e An´lise
a a
C´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.
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13. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
C´lculo e An´lise
a a
C´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.
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e
Computac˜o Cient´
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14. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
C´lculo e An´lise
a a
C´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 ¸a
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15. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
C´lculo e An´lise
a a
Networkx
Exemplo
102
Degree rank plot
degree
101
100 0
10 101 102
rank
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16. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Visualizac˜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
a
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17. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Visualizac˜o de Dados
¸a
matplotlib
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;
¸a
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18. Introduc˜o
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¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Visualizac˜o de Dados
¸a
matplotlib
Exemplo
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19. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Roteiro
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
o
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Computac˜o Cient´
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20. Introduc˜o
¸a Motivac˜o
¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Mapas Auto-Organiz´veis ou Redes SOM
a
Exemplo
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21. Introduc˜o
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¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
´
Arvores de Decis˜o
a
Exemplo
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22. Introduc˜o
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¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Ant Colony Optimization
Exemplo
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23. Introduc˜o
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¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Particle Swarm Optimization
Exemplo
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Computac˜o Cient´
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24. Introduc˜o
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¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Roteiro
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
o
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Computac˜o Cient´
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25. Introduc˜o
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¸a Ferramentas e Aplicac˜es
¸o Exemplos de aplicacoes em Inteligˆncia Computacional
¸˜ e Conclus˜es
o
Conclus˜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!!
a
Hugo S. Barbosa Filho {hugo@poli.br} Escola Polit´cnica de Pernambuco
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Computac˜o Cient´
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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
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Computac˜o Cient´
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