人工智能中的脚本语言及编程常用工具

首先来了解一下：什么是脚本语言？脚本语言是指相对常规的编程语言（例如，C++，Java等）而言，编写程序时比较自由而灵活的编程语言。例如，我们用脚本语言Python去写代码时，比较随意而自由，不会严格地去限定语法、编译方式等。一般来说脚本语言与常规的编程语言其实没有严格的区别。常规的编程语言往往会考虑软件工程及软件设计方法等，脚本语言则不会重点考虑这些方面，而是将重点放在语言的灵活性和使用方便性上。

脚本语言的优势在于使用方便而灵活，可以用较少的代码高效地实现复杂的算法，可供调用的库或包非常丰富。对于AI而言，常见的脚本语言包括MATLAB、Python、Julia、R等。

MATLAB是一款具有数值计算、程序仿真、数据可视化等功能的软件，使用者包含了各个研究领域的人员，例如数学、物理学、控制科学、计算机、信号处理等。MATLAB名字的含义为矩阵实验室，由MATrix和 LABoratory 两个英文单词的前三个字母组合而成。MATLAB软件对应的编程语言即为MATLAB语言。MATLAB语言是一种功能强大的编程语言。它是一种高级编程语言，也是一种脚本语言。MATLAB语言的特点包括：矩阵和数组运算功能强大、编程效率高、使用方便、扩展能力强、绘图方便等。鉴于MATLAB如此强大的功能，其受到了各个领域使用者的广泛欢迎。可以毫不夸张地说，哪里需要数据处理和计算，哪里就有MATLAB的用武之地。AI作为严重依赖数据的研究领域，自然也是MATLAB大放异彩之地。具体来说，在AI的主要研究领域之一：计算机视觉中，一幅图像可以视为一个大的矩阵，对图像的处理也就是对矩阵进行计算；在AI的核心研究领域：机器学习中，训练数据集可以视为训练样本矩阵，所以进行机器学习也就是对矩阵进行计算。MATLAB是一种在矩阵计算方面具有突出优势的脚本语言，因此MATLAB是进行AI研究特别重要的编程语言之一。

Python由荷兰人Guido van Rossum于90年代初设计，他被誉为“Python之父”。最开始设计Python的时候，其目标是希望将Python作为一门叫做ABC语言的替代品。Python提供了高效的高级数据结构，还能简单有效地面向对象编程。Python具有简单而明确的语法、动态类型、可解释型语言的本质，这些优秀本质使它成为多数平台上写脚本和快速开发应用的编程语言。随着Python使用人员的不断壮大，Python的功能不断被改进和扩展。由于Python在数据分析和可视化方面的工具包非常丰富，受到了AI和大数据领域人员的广泛喜爱，成为了这些领域人员必学的编程语言之一。

Julia是一种非常新的编程语言，其发展历程目前还较短。MIT的研究人员Jeff Bezanson、Stefan Karpinski、Viral B. Shah和Alan Edelman于2009年开始研究Julia。Julia被设想为一种开源的计算语言，既快速又可以在较高水平上使用。2012年，Julia语言首次向公众亮相，此后逐渐成为世界上最受欢迎的编程语言之一，以至于许多程序员现在都将其视为强大的Python的潜在竞争对手。

R语言是进行统计学、数据挖掘、数据分析与可视化、机器学习等研究的重要编程语言之一。人们越来越注意到R语言功能的强大，R语言的用户正在快速增长，越来越多的研究人员开始使用R语言。R语言的前身可以追溯到1976年美国贝尔实验室开发的S语言。20世纪90年代，R语言正式发布，之所以称作R是因为两名主要研发者Ross Ihaka和Robert Gentleman的姓名首字母均为R。R语言由开发核心团队共同维护。R语言是基于S语言的一个GNU项目，所以也可以当做S语言的一种实现，通常用S语言编写的代码都可以不做修改的在R环境下运行。

使用脚本语言也可以编写出美观的软件界面，这里对MATLAB、Python的界面编程工具做一下介绍。Julia、R的编程工具的详细介绍，读者可以查阅图书《人工智能怎么学》。

关于MATLAB的界面编程，可以使用拖拽控件的方式，也可以使用编写代码行的方式。MATLAB界面编程所使用的工具包，早期为GUIDE，只需在MATLAB的命令窗口，输入“guide”命令即可调出编写界面的窗口。后来MathWorks公司在R2016a中正式推出了GUIDE的替代产品：App Designer，这是在MATLAB图形系统转向使用面向对象系统之后(从MATLAB R2014b开始)，一个重要的后续产品，其主要目的是为了顺应Web的潮流,帮助用户利用新的图形系统方便地设计出更加美观的GUI。App Designer与GUIDE相比，界面编程的方式更加简单，具有更多最新的界面编程控件（例如仪表盘等），而且界面可视化效果更加美观。如果要使用App Designer，需要安装MATLAB R2016a或以上版本。通过在MATLAB的命令窗口输入“appdesigner”命令，即可调出编写界面的窗口。

Python界面编程推荐使用PyQt。在之前的文章《桌面端编程之与C++配套的界面编程工具》中介绍C++的界面编程时已经指出：Qt是一款功能强大的、支持跨平台的界面开发软件。PyQt是Qt与Python相适应的版本，在Python中安装PyQt插件后就能够在Python中利用Qt的界面编写工具Qt Designer来编写界面。利用PyQt编写带有界面的Python程序具体流程为：首先利用PyQt为程序设计界面，然后将Qt Designer构建的程序界面文件（ui文件）利用Python的IDE工具Eric转化为py文件，接下来在Eric中实现前端界面文件与后台Python源代码文件的融合，从而编写出带有界面的Python程序。详细的实现步骤，读者可以找一本PyQt教材进行学习。

如果读者想高效学习人工智能中的脚本语言编程，请阅读图书《人工智能怎么学》的相关内容，书中有关于MATLAB、Python、Julia、R的知识架构、常用教材、学习路线、在线课程等内容的详细介绍。

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