AI（人工知能）が注目を集める昨今、機械学習やディープラーニングに用いられるプログラミング言語・Pythonのエンジニアを求める企業が急増しています。

 

以下ではPythonとはどのような言語なのかを、その歴史から文法・おすすめの書籍まで網羅的に解説します。この記事を読めば、人工知能分野のエンジニアとして最初の一歩を踏み出すことができるでしょう。

・Pythonの言語的特徴を知りたい方はこちら
・Pythonでできることを知りたい方はこちら
・Pythonを使ってみたい方はこちら

この記事は現役エンジニアによって監修済みです。

Pythonとは？

Pythonとはプログラミング言語の1つの名前であり、パイソンと読みます。Pythonという英単語はニシキヘビという意味であり、言語のロゴもニシキヘビをモチーフとして作られています。

Pythonという言語はとても書きやすいことで有名です。使用用途としてPython用のフレームワークを用いたアプリケーションの開発や豊富なライブラリを活用したデータ分析や機械学習、ディープラーニングなどがあります。

Pythonの歴史

先ほど、Pythonがニシキヘビという意味でありロゴもニシキヘビを参考にして作られていると述べました。それではPythonはどのようにして生まれ、どうしてPythonと名付けられたのでしょうか。

Pythonは、オランダ人のグイド・ヴァンロッサムによって作成された言語です。

またその言語の語源はイギリスのテレビ局BBCのコメディ番組「空飛ぶモンティ・パイソン」が語源であると言われています。

Pythonの特徴

Pythonの特徴としては以下のようなものが挙げられます。

・書き方に留意された言語
・インデントの利用
・オブジェクト指向

まず、Pythonはその言語のコンセプトとして、誰が書いてもコードが同じようになる言語を意識して作られています。

そのため読む場合にも何が書いてあるのかが分かりやすいです。またコードを書く際にも、どのように書けばいいのか迷うことが少ないと言えるでしょう。

そして、読みやすい言語であるということは学習がしやすいということでもあります。

初心者が学びやすいプログラミング言語を知りたい方は【初心者向け】プログラミング言語 難易度ランキング！どの言語から学ぶべき？の記事もご覧ください。

近年ではプログラミング言語を勉強する場合、ネット上にある様々なサイトを参考にしたり書かれているプログラムを参考に学習するということがよくあります。

その際にPythonであれば読みやすいので、比較的低い学習コストで熟練することが可能であると言えます。

Pythonの特徴に、インデントの使用というのもあげられます。

インデントとは、プログラムの作成における入れ子構造のことです。

Pythonでは、構造をわかりやすくするためにプログラムの書き出し位置を調整するインデントを導入しており、それによって読みやすいプログラムを実現しています。

また、Pythonはオブジェクト指向を取り入れた言語であり複雑な処理においてもクラスやオブジェクトを用いてプログラムを組むことが可能です。

Pythonは初心者向けの言語かつ、今話題の人工知能に関するプログラミングをすることも可能であるため、とてもオススメの言語と言えます。

「プログラミング独学のやり方 初心者が基礎から学ぶための入門方法・勉強法や壁の乗り越え方」という記事ではプログラミング未経験者の方を対象に、プログラミングを独学で身につける手順を解説しています。学習の参考にぜひ、お読みください。

Pythonのシェアは？

では、Pythonはプログラミング言語の中でどれだけのシェアを持っているのでしょうか。

出典：IEEE SPECTRUM

こちらはIEEE Spectrumが発表した2017年度の各プログラミング言語に対するランキングです。トレンドや職業などの複数項目についてのランキングを発表しています。

そこでのPythonのランキングはJobsの項目でこそ3位ですが、その他全てにおいて1位です。2017年現在においては、名実共にもっとも人気のある言語だと言えるでしょう。

実際にPythonを使用する人々の職種としては機械学習エンジニア、データサイエンティスト、そして機械学習の中でも特に近年流行しているディープラーニングのエンジニアなどが挙げられます。
また組み込み型プログラムの開発、Webアプリケーションの開発にも、Pythonは使用されています。

初心者のプログラミング入門に最適な競技プログラミングにおいても、Pythonは人気です。

AI（人工知能）の活用は、メールサービスの分野にも広がっています。以下では、AIがメールの振り分けをしてくれるサービス「Astro」を紹介しています。AIを使ったサービスの事例を知りたい方は参考にどうぞ！

人工知能でメールを管理する「Astro」Slack連携も可能！導入方法を紹介

Pythonでできることは？

Pythonは汎用プログラミング言語と呼ばれ、特定の用途に特化していない言語です。そのため、Pythonを使用することで実現できることは多岐に渡ります。

その中でもPythonという言語を用いてよく行われていることは以下のようなものがあります。

・アプリケーション作成
・データ分析
・機械学習
・データの可視化

PythonにはWebアプリケーション開発に便利なフレームワークが複数あります。その中でも特に有名なものは2つです。djangoとFlaskです。

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プログラミング未経験者～若手エンジニアに人気のPythonによる業務自動化実装テクニックの解説書です。文法を学ぶだけでなく「Pythonでどういうコードを書けば、何ができるのか」を知りたい方にぴったりの一冊です。

djangoでAIを使ったWebアプリの作成

djangoはPythonを用いてWebアプリケーションを作成できるフレームワークです。

高速に開発できることや強固なセキュリティ、そして多くの人に利用されていることを特徴としています。

djangoを使用することでの利点は、Pythonを用いたデータ分析のプログラムや人工知能プログラムをWebアプリケーションに搭載しやすいということです。

そのため、データ分析のプログラムをWebアプリで使いたい場合にはPythonとdjangoを学習するのがもっとも学習効率の高い勉強方法であると言えます。

FlaskでシンプルなWebアプリの作成

djangoと同様にFlaskもwebアプリケーションのフレームワークです。

Flaskはとてもシンプルな作りをしており、簡単なアプリケーションを実装して実行するような場合にはとても便利なフレームワークとなっております。

フレームワークの使用方法もとても単純で、初心者でもわかりやすいように作成されています。初心者で簡単なアプリから試したような場合にはFlaskを使用するのがおすすめです。

Flaskはとても実行が簡単なフレームワークですが、その反面複雑な機能を実装することにはあまり向いていません。

そのため、自分がどの程度複雑なアプリケーションを作成したいかによって選択するフレームワークを変えるのが良いでしょう。

PythonはAI（人工知能）に使われている言語

Pythonは人工知能に使われている言語です。正確に言えば、人工知能を作るのはC++などPython以外のプログラミング言語でも可能です。

しかし、現在は人工知能を作るにあたって多くの人がPythonを採用しています。それは何故なのでしょうか。Pythonが選ばれる理由には以下のようなものがあります。

・低い学習コスト
・豊富なライブラリ

まず、Pythonはとても学習コストが低い言語です。そのため、初心者でも簡単に学習を進めることが可能です。

初心者でも書きやすい言語であるので、他の言語を習得している人などはより簡単に言語を学習し読み書きできるようになるでしょう。

そしてもっとも大きい要因としては、Pythonに人工知能を作成するにあたって便利なライブラリが豊富に揃っていることが挙げられます。

例えば数値計算ライブラリであるNumpyにおいては、人工知能（特にディープラーニングを用いるもの）を作成する際に必須となる行列の計算などが簡単に実装できるようになっています。

そのほかにも、データベースに対して統計処理を行ったり様々なデータを分析をすることが簡単にできるPandasというライブラリや機械学習の様々なモデルが利用可能となっているscikit-learnなどのライブラリも存在します。

そしてそのようなライブラリについては、利用している人による使用方法のブログや記事などが多くウェブに存在していますので、学習することも容易です。

このように、Pythonが人工知能の作成に用いられるのは、Pythonを使うのが最も便利で最も簡単であるためであると言えるでしょう。

Pythonを実際に使ってみる

Pythonをダウンロードしてみる

Pytonは公式サイトからダウンロードすることができます。

出典：python

Pythonには2系と3系というバージョンがありますが、今回は3系を選択します。その理由については、後述する文法についての部分で詳しく説明します。

上記の画像のPython3.6.2を押すとダウンロードが始まり、インストールをすることが可能です。

ダウンロードが終了したらパッケージを開きます。そうするとこのような画面が開くので、続けるを押し続けるとインストールを完了することが可能です。

Python2系とPython3系、どちらのバージョンを学ぶべきか

Pythonの文法は、書きやすく読みやすいようにつくられています。文法がシンプルで読みやすいということは学びやすいということでもあるので、初心者でも学んでいくことが可能です。

ただしPythonの文法やPythonのスクリプトを確認するときには、1つだけ気をつけることがあります。それはPython2系であるかPython3系であるかということです。

2系や3系というのはバージョンのことを表しています。Python3系というのは、2系の後に作られたより新しいバージョンということになります。

Pythonの2系と3系とでは細かい部分での表記が異なっており、2系のコードは3系では動かないといった事象が存在します。

そのためコードを書籍やウェブ上で調べ、自分でも入力して実行してみる場合などにはそれが2系で書かれているのか3系で書かれているのか注目するようにしましょう。

ここで、Pythonを初めて学ぶ場合に2系と3系のどちらを学ぶべきかという問題が出てくるかと思います。

初めて学ぶ場合は、Python3系を学ぶことをオススメします。

3系の方が新しい言語であるとともに、初出から時間が経ったため参考になるコードがたくさん存在しています。そして何より2系は2020年でサポートが終了してしまいます。

そのため、以後本記事で紹介する情報は、主にPython2系ではなくPython3系といたします。

Pythonの文法

それでは、簡単なPythonの文法をみていきましょう。

以下に紹介する簡単なコードについては、その場でプログラムの実行を試すことが可能な以下のサイトにて実行してみます。

Welcome to Python.org

上記のリンクにアクセスすると、以下のような画面が表示されます。

この画面では、使用するPythonのバージョンなどについて記述された後に、>>>という文字が出力され、ここにプログラムを記述してEnter/returnを押すことで実行ができる仕組みとなっています。

文章の出力

最も簡単なのが文章の出力です。ここでは、Hello World!　と出力するプログラムを作成します。

文章の出力はprint()の括弧の中に”Hello World!”と入れることによって可能となります。

四則演算

次に見てみるのは四則演算です。足し算や引き算を試してみましょう。

足し算は+、引き算は-、掛け算は*、割り算は/、を用いて記述することが可能です。

そして、四則演算のおまけのようなものとして、割った余りを取得することも可能となっています。その場合は%を使用することとなります。

繰り返し

プログラミングにおいては、繰り返しの処理を多く用います。

例えば、Hello World!と10回表示したい場合はどうでしょうか？

10回程度であればprint()を10回繰り返し自分で書くことでも実現はできますが、繰り返しの回数が100回や1000回などとなると毎回同じ文章を書くことは面倒だと感じるでしょう。

そのような場合に便利なのが繰り返しに使用するfor文です。

このfor文を使用することで、繰り返される処理を一度記述して、繰り返す回数を指示することで繰り返しを実行することが可能となります。

実際に確認してみましょう。10回Hello World!と表示するプログラムを組んでみます。

rangeの中に入れているものが繰り返しの回数を示しています。つまり今回は10回プリントを実行するというコードが書かれています。

ここで、forのある行が意味するのは、iを 0から9まで10回次の処理を実行する、ということです。ここで注意するべきなのはiは1から10ではなく0から9までであるということです。

試しに、同じ繰り返しでiを表示させてみましょう。

こちらがiを繰り返し表示するプログラムです。ここでは、iを10回分表示していますが、表示は0から9となっています。

この場合以外でもプログラミングでは数字のスタートが0であることがよくありますので、覚えておくと良いでしょう。

条件分岐

次に条件分岐についてのプログラムを作成してみます。ある数字aが9より大きいかどうかを判定して、大きい場合には”a is bigger than 9”と出力するプログラムがこちらです。

このようにして、条件分岐を行えば様々な操作を行うことができます。例えば質問に対して応答する人工知能も、初期には条件分岐を重ねて会話をするようにプログラムされていました。

Pythonを勉強するのに最適な本

Pythonを勉強するにあたって書籍を参考にするのはとても有効な方法です。

書籍として出版されているものはやはりウェブサイトなどと比べて体系的にまとめらているため、断片的な情報ではなくきちんと一通りの情報が欲しいような人には特におすすめであると言えるでしょう。

また、初学者の場合にはまず初めに文法書を学習することをお勧めしますが、その後に読むべき本はどのようなことを実現したいかによって大きく変わってきます。

それぞれの目的に応じておすすめの本をご紹介します。

Python入門したての人におすすめ

みんなのPython

初学者として文法を学習する場合におすすめな本がこちらです。
プログラミングを経験したことがない人にもわかりやすいようにPythonの文法を丁寧にわかりやすく説明してくれる本となっています。

入門Python3

この本は、Python3系に合わせて解説が書かれた書籍となっており、比較的最近に発売された本です。この本でもPythonの基本的な文法はもちろん、学べます。

しかし、先ほどのみんなのPythonよりは多少説明が堅苦しい印象があるため、まずは出来るだけ易しい解説が欲しい方にはみんなのPythonがおすすめです。より体系的に理解を進めたい方には、この本が適しています。

Pythonでデータ分析をしたい人におすすめ

データサイエンティスト養成読本　機械学習入門編

この本では機械学習の入門について学習したい人向けに機械学習やその利用のために必要な各種ライブラリの使用方法についての解説を行なっています。

それぞれの記事が特集となっており、特集の記事を書いている人は実務の世界で活躍している人などであり、実用性が高く参考になるような書籍です。

PythonでAI（人工知能）にチャレンジしたい人におすすめ

イラストで学ぶディープラーニング

この本では、イラストを用いてディープラーニングの仕組みを学習することが可能です。

人工知能のビジネス応用を考えたい人におすすめ

人工知能システムを外注する前に読む本〜ディープラーニングビジネスのすべて〜

この本は、人工知能をビジネス応用する際に外注をする前に読む本となっています。例えばどのようにしてビジネス応用するのかと言った話から、見積の仕方、ディープラーニングの評価方法などまでが詳しく書いてある本です。

この1冊でまるごとわかる　人工知能&IoTビジネス実践編（日経BPムック）

この本では、人工知能のビジネス応用について各分野についての情報が載っている本です。農業への応用や教育への応用など、数多くの応用についての説明が載っています。

この本を読むことで、様々な分野にどのようにして人工知能を応用することが可能なのかについて知ることが出来るようになるでしょう。新しいアイデアを考えたいような場合にもおすすめです。

有用なライブラリ「Numpy」の学習サイト

pythonの中での数値計算ライブラリの一つにNumpyというものがあります。これを用いると、行列などの演算がとても簡単に実行することが可能です。

行列の演算がなぜ必要なのかというと、ディープラーニングにおいては画像の認識などを主に行いますが、この画像認識の画像データが行列のデータとして扱われるためです。

そんなnumpyの使い方を学習できるサイトがnumpy 100excersiseです。このサイトを一通り学習すれば、Numpyを用いて行いたい計算はかなりできるようになると言えます。

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