Jupyter Notebook هي بيئة حوسبة تفاعلية تستخدم على نطاق واسع لتحليل البيانات والبحث العلمي والتعلم الآلي والتعليم. فهو يوفر واجهة على شبكة الإنترنت تتيح للمستخدمين إنشاء ومشاركة المستندات التي تحتوي على تعليمات برمجية مباشرة ومرئيات ونص توضيحي ومعادلات رياضية. Jupyter Notebook هي أداة متعددة الاستخدامات تمكن المستخدمين من استكشاف البيانات وتحليلها بشكل تفاعلي، مما يجعلها أصلاً أساسيًا للباحثين وعلماء البيانات والمطورين على حدٍ سواء.
تاريخ أصل Jupyter Notebook وأول ذكر له
تعود جذور Jupyter Notebook إلى مشروع IPython، الذي بدأه فرناندو بيريز في عام 2001. وقد تم تطوير IPython كقشرة تفاعلية لـ Python، مما يوفر وظائف وتحسينات إضافية على غلاف Python القياسي. وتدريجيًا، تطور IPython إلى مشروع شامل للحوسبة التفاعلية، وفي عام 2014، وُلد مشروع Jupyter.
اسم "Jupyter" هو مزيج من ثلاث لغات برمجة أساسية: Julia وPython وR. شكلت هذه اللغات التركيز الأولي لـ Jupyter، لكن المنصة سرعان ما وسعت دعمها لمختلف لغات البرمجة من خلال النواة، مما يجعلها أداة قيمة لـ البرمجة متعددة اللغات.
معلومات تفصيلية عن Jupyter Notebook. توسيع الموضوع Jupyter Notebook.
يعمل Jupyter Notebook على بنية خادم العميل، حيث يكون العميل عادةً متصفح ويب، ويعمل الخادم على الجهاز المحلي أو خادم بعيد. يكون المكون من جانب الخادم مسؤولاً عن تنفيذ التعليمات البرمجية وعرض دفتر الملاحظات، بينما يوفر المكون من جانب العميل واجهة تفاعلية للمستخدمين للعمل معها.
تشمل الميزات الرئيسية لبرنامج Jupyter Notebook ما يلي:
-
الخلايا: تتكون دفاتر الملاحظات من خلايا فردية، كل منها قادرة على احتواء تعليمات برمجية أو نص أو تصورات. يمكن تنفيذ الخلايا بشكل مستقل، مما يسمح للمستخدمين بتجربة وتعديل التعليمات البرمجية الخاصة بهم بشكل متكرر.
-
تنفيذ التعليمات البرمجية: يتيح Jupyter Notebook للمستخدمين تنفيذ التعليمات البرمجية مباشرة داخل الخلايا. يتم عرض النتائج، مثل إخراج النص أو الجداول أو الرسوم البيانية، بشكل مضمن، مما يسهل استكشاف البيانات وتحليلها.
-
تكامل الوسائط الغنية: يمكن للمستخدمين دمج أنواع الوسائط المختلفة، مثل الصور والصوت والفيديو، بالإضافة إلى المرئيات التفاعلية مباشرة في دفتر الملاحظات.
-
دعم تخفيض السعر: يدعم Jupyter Markdown، مما يتيح للمستخدمين إضافة نص منسق ومعادلات ووثائق إلى دفاتر الملاحظات. تشجع هذه الميزة على الجمع بين التعليمات البرمجية والنص التوضيحي في مستند واحد، مما يجعلها منصة مثالية للبحث القابل للتكرار.
-
الحاجيات: يدعم Jupyter عناصر واجهة المستخدم التفاعلية التي تسمح للمستخدمين بمعالجة المتغيرات والمعلمات، وتوفير تحديثات التصور في الوقت الحقيقي وتسهيل استكشاف البيانات.
-
التصدير والمشاركة: يمكن تصدير دفاتر الملاحظات بسهولة إلى تنسيقات مختلفة مثل HTML أو PDF أو الشرائح، مما يجعلها ملائمة لمشاركة نتائج الأبحاث وتحليل البيانات مع الزملاء أو المجتمع الأوسع.
الهيكل الداخلي لجهاز Jupyter Notebook. كيف يعمل Jupyter Notebook.
يتم حفظ ملفات Jupyter Notebook بامتداد .ipynb وتحتوي على بنية مستندة إلى JSON. يتكون دفتر الملاحظات من خلايا متعددة، يتم تحديد كل منها على أنها رمز أو تخفيض سعري أو نص أولي. عند فتح دفتر ملاحظات، يقرأ خادم Jupyter الملف، وينفذ خلايا التعليمات البرمجية، ويعرض المخرجات. يتم بعد ذلك عرض دفتر الملاحظات المقدم في متصفح الويب الخاص بالمستخدم.
يدير خادم Jupyter بيئة تنفيذ الكمبيوتر المحمول ويتواصل مع النوى المختلفة. النواة هي عمليات تنفذ التعليمات البرمجية بلغات البرمجة الخاصة بها وترسل المخرجات مرة أخرى إلى خادم Jupyter. يرتبط كل دفتر ملاحظات بنواة محددة، مما يسمح للمستخدمين بالعمل بلغات برمجة مختلفة ضمن بيئة Jupyter نفسها.
تحليل الميزات الرئيسية لبرنامج Jupyter Notebook
تساهم الميزات الرئيسية لبرنامج Jupyter Notebook في شعبيته وتعدد استخداماته:
-
استكشاف البيانات التفاعلية: تعمل قدرة Jupyter Notebook على تنفيذ التعليمات البرمجية خطوة بخطوة على تشجيع استكشاف البيانات التفاعلية، مما يجعل من السهل تصور مجموعات البيانات المعقدة وفهمها.
-
البحوث القابلة للتكرار: يعمل الجمع بين التعليمات البرمجية والوثائق والمرئيات في دفتر ملاحظات واحد على تعزيز إمكانية التكرار، مما يسمح للباحثين بمشاركة تحليلاتهم ومنهجياتهم دون عناء.
-
أداة تعليمية: يعد Jupyter Notebook أداة تعليمية ممتازة لتدريس البرمجة وعلوم البيانات والمواضيع التقنية الأخرى نظرًا لطبيعته التفاعلية وقدرته على مزج التعليمات البرمجية مع الشروحات.
-
تعاون: يمكن مشاركة Jupyter Notebooks والتعاون فيها بسهولة، مما يعزز العمل الجماعي وتبادل المعرفة بين الباحثين والمطورين.
أنواع دفاتر Jupyter
تدعم Jupyter Notebooks عدة حبات، مما يتيح للمستخدمين العمل مع لغات وتقنيات برمجة مختلفة. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة من Jupyter Notebooks بالإضافة إلى النوى المرتبطة بها:
| يكتب | نواة | وصف |
|---|---|---|
| مفكرة بايثون | IPython (نواة بايثون) | نوع Jupyter Notebook الافتراضي لبرمجة Python. |
| مفكرة R | IRkernel (نواة R) | مصممة لتحليل البيانات والإحصائيات باستخدام R. |
| دفتر جوليا | إيجوليا (جوليا نواة) | مناسبة للحوسبة العلمية بلغة جوليا. |
| دفتر روبي | إيروبي (نواة روبي) | تمكين برمجة روبي التفاعلية. |
| مفكرة جافا سكريبت | جافا سكريبت (نواة Node.js) | لتطوير الويب والمشاريع القائمة على جافا سكريبت. |
حالات استخدام Jupyter Notebook
-
تحليل البيانات والتصور: يُستخدم Jupyter Notebook على نطاق واسع لتحليل البيانات واستكشافها وتصورها نظرًا لطبيعتها التفاعلية وقدراتها على التصور.
-
التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي: يستخدم علماء البيانات وممارسو التعلم الآلي Jupyter Notebook لتطوير نماذج التعلم الآلي وتدريبها واختبارها.
-
البحوث والأوساط الأكاديمية: إن دمج Jupyter Notebook للأكواد والمعادلات والمرئيات يجعله منصة ممتازة لإجراء وتقديم الأبحاث في مختلف المجالات الأكاديمية.
-
التعليم والتعلم: Jupyter Notebook بمثابة أداة تعليمية لتدريس البرمجة وعلوم البيانات والمواضيع التقنية الأخرى.
المشاكل والحلول المشتركة
-
تعطل النواة: في بعض الأحيان، قد يتعطل النواة بسبب أخطاء في التعليمات البرمجية أو عدم كفاية الموارد. لحل هذه المشكلة، يمكن للمستخدمين إعادة تشغيل النواة وتشغيل التعليمات البرمجية مرة أخرى.
-
حجم دفتر كبير: يمكن أن تصبح أجهزة الكمبيوتر المحمولة الكبيرة للغاية بطيئة في التحميل والمعالجة. يمكن للمستخدمين تقسيم دفاتر الملاحظات الكبيرة إلى دفاتر أصغر أو مسح المخرجات لتقليل حجم الملف.
-
إدارة التبعية: عند العمل مع المشاريع المعقدة، قد تكون إدارة التبعيات أمرًا صعبًا. أدوات مثل
virtualenv(لـ Python) والحاويات مع Docker يمكن أن تساعد في إدارة التبعيات بشكل فعال. -
أمن البيانات: إذا كانت هناك بيانات حساسة، فيجب على المستخدمين توخي الحذر أثناء مشاركة دفاتر الملاحظات والنظر في تأمين دفاتر الملاحظات بكلمات مرور أو تشفير.
الخصائص الرئيسية ومقارنات أخرى مع مصطلحات مماثلة في شكل جداول وقوائم.
Jupyter Notebook مقابل JupyterLab
JupyterLab هي بيئة تطوير تفاعلية متقدمة مبنية على بنية Jupyter. إليك مقارنة بين Jupyter Notebook وJupyterLab:
| وجه | دفتر جوبيتر | JupyterLab |
|---|---|---|
| واجهة المستخدم | واجهة وثيقة واحدة | واجهة متعددة المستندات |
| التحرير المبوب | غير معتمد | مدعوم، يسمح بفتح ملفات متعددة |
| القابلية للتوسعة | امتدادات محدودة | قابلة للتوسيع للغاية من خلال الإضافات |
| إدارة مساحة العمل | واجهة بسيطة | إدارة تخطيط مساحة العمل المرنة |
| محطة متكاملة | غير مدمج | محطة متكاملة لتنفيذ التعليمات البرمجية |
| وحدة التحكم بالرمز | غير مدمج | وحدة تحكم رمز متكاملة للعمل التفاعلي |
Jupyter Notebook مقابل R Markdown
R Markdown هو تنسيق مستند يسمح بدمج كود R والنص والمرئيات في مستند واحد. إليك مقارنة بين Jupyter Notebook وR Markdown:
| وجه | دفتر جوبيتر | R تخفيض السعر |
|---|---|---|
| لغات البرمجة | لغات متعددة معتمدة | تركز بشكل أساسي على برمجة R |
| التفاعل | تنفيذ التعليمات البرمجية التفاعلية | تفاعل محدود في تنفيذ التعليمات البرمجية |
| تقييم الكود | تنفيذ الخلايا الفردية | تنفيذ التعليمات البرمجية التسلسلية طوال الوقت |
| مرونة الإخراج | خيارات إخراج أكثر مرونة | تنسيقات الإخراج محدودة |
| تصورات | دعم تصورات غنية | دعم غني لتصورات ggplot2 |
أصبح Jupyter Notebook أداة أساسية في مجالات علوم البيانات والبحث والتعليم. وقد أدت طبيعتها التفاعلية والتعاونية إلى اعتمادها على نطاق واسع في مختلف المجالات. من المرجح أن يتضمن مستقبل Jupyter Notebook تحسينات مستمرة وتكاملًا مع التقنيات الناشئة ودعمًا موسعًا لمزيد من لغات البرمجة.
تشمل التطورات المستقبلية المحتملة ما يلي:
-
تحسين التعاون: الجهود المبذولة لتعزيز ميزات التعاون، وتمكين التعاون في الوقت الحقيقي على أجهزة الكمبيوتر المحمولة بين عدة مستخدمين.
-
الحلول المستندة إلى السحابة: المزيد من العروض السحابية لأجهزة Jupyter Notebooks، مما يسمح للمستخدمين بالوصول إلى دفاتر الملاحظات الخاصة بهم والعمل عليها من أي مكان.
-
التكامل مع الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي: دمج قدرات الذكاء الاصطناعي للمساعدة في إكمال التعليمات البرمجية وتصحيح الأخطاء والاقتراحات الذكية.
-
تعزيز الأمن والخصوصية: إجراءات أمنية أكثر صرامة لضمان خصوصية البيانات وحمايتها عند مشاركة دفاتر الملاحظات.
كيف يمكن استخدام الخوادم الوكيلة أو ربطها بـ Jupyter Notebook
يمكن استخدام الخوادم الوكيلة، مثل تلك التي يوفرها OneProxy (oneproxy.pro)، جنبًا إلى جنب مع Jupyter Notebook لتحسين الأمان والخصوصية والتحكم في الوصول. تعمل الخوادم الوكيلة كوسيط بين المستخدمين والإنترنت، حيث تقوم بإعادة توجيه الطلبات والاستجابات، مما يساعد في تحقيق ما يلي:
-
صلاحية التحكم صلاحية الدخول: يمكن للخوادم الوكيلة تقييد الوصول إلى مثيلات Jupyter Notebook، مما يسمح فقط للمستخدمين المصرح لهم بالتفاعل مع دفاتر الملاحظات.
-
عدم الكشف عن هويته: يمكن للمستخدمين استخدام خوادم بروكسي لإخفاء عناوين IP الحقيقية الخاصة بهم عند الوصول إلى Jupyter Notebook، مما يضيف طبقة إضافية من إخفاء الهوية والخصوصية.
-
توزيع الحمل: بالنسبة للمؤسسات التي لديها مثيلات Jupyter Notebook متعددة، يمكن للخادم الوكيل توزيع الطلبات الواردة بين خوادم مختلفة، مما يؤدي إلى تحسين استخدام الموارد.
-
الأمن والمراقبة: يمكن أن توفر الخوادم الوكيلة إجراءات أمنية إضافية، مثل تصفية حركة المرور الضارة ومراقبة سجلات الوصول.
روابط ذات علاقة
لمزيد من المعلومات حول Jupyter Notebook، يمكنك الرجوع إلى الموارد التالية:
