R＆Dプロジェクトの開発は継続：Wolfram Language 11.1のリリース

Stephen WolframによるR＆Dパイプラインの翻訳が続きます：バージョン11.1のリリース 。

出版物の翻訳と準備にご協力いただいたPolina Sologubに感謝します。

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内容

- 小さなリリースも良いです。

- 視覚的な変化

- 多くの新機能

- ニューラルネットワーク

- 機械学習

- オーディオ

- 画像と視覚化

- その他のデータ

- 統合された外部サービス

- より多くの数学、より多くのアルゴリズム

- 日付の詳細

- 言語設定

- 言語ストレージ

- 低レベルのプログラミング

- インフラの強化

- そしてもう一つ

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小さなリリースも良いです。

本日、 Wolfram言語 （およびWolfram Mathematicaシステム）のバージョン11.1をリリースしたことをお知らせします。 バージョン11.1はすでにWolfram Cloudで実行されており、デスクトップバージョンはMac、Windows、Linuxで既にダウンロードできます。



バージョン11.1の新機能 実際にはたくさんのこと。 要するに ：







たくさんの新しいものがあります。 バージョン1.0のリリースからほぼ29年後の.1のリリースは、驚くことはないと思われるかもしれません。 ただし、当社の場合、状況は異なります。 現在利用可能な技術のスタック全体を構築しているため、開発は加速しているだけです。 そして現在、バージョン11.1でも、多くの新機能が導入されています。

視覚的な変化

ドキュメントが異なって見えることにすぐに気づきます。 設計が最適化され、適応型になったため、クラウドまたはスマートフォンの狭いサイドバーでウィンドウを開いても見栄えがします。







詳細ブロックのプレビューウィンドウなど、いくつかの新しい要素も導入しました。 ほとんどのユーザーは、関数ページにアクセスしたらすぐに例を参照したいと考えています。

多くの新機能

バージョン11.1の新機能の名前からのワードクラウドは次のとおりです。







合計で、132の新しい機能が新しいバージョンに導入されました（他の98は大幅に改善されました）。 これらの機能は、 バージョン11.0のリリースから数か月後のR＆Dコンベヤーの完成品を表しています（Habrahabr に関する記事の翻訳を参照）。



「整数」バージョン（数値は単なる整数）を提示するとき、通常、多くの新しい構造を導入します。 バージョン11.1などの（おそらく）マイナーアップデートでは、新しいフレームワークを取得しようとはしていません。 代わりに、原則として、新しい機能が既存のフレームワークに追加され、多くの場合、新しい大きな構造に対するいくつかの（「実験的」）ヒントが一緒に追加されます。 さて、新しいフレームワークが.1バージョンがリリースされるまでに完了すると、それも含まれます。

ニューラルネットワーク

ニューラルネットワークは、現在バージョン11.1で紹介しているものを含め、当社が大きな一歩を踏み出す重要かつ「ホット」な分野です。 この知識の分野が世界中でどれだけ早く発展しているかを知ることは私にとって非常に興味深いことであり、Wolfram言語がこの開発の最前線にいたことを認識するのは素晴らしいことです。



私たちの目標は、Wolfram言語に完全に統合されたニューラルネットワーク用の高レベルインターフェースを作成することです。 バージョン11.1では、最近開発されたいくつかの新しいブロックが追加されました。特に、30の新しいタイプのニューラルネットワークのレイヤー（11.0の2倍）と、リカレントネットワークの自動サポートが追加されました。 その考えは、低レベルのライブラリを使用して言語に詳細を自動的に入力させるために、ニューラルネットワークをWolfram言語でシンボリックに定義できるようにすることです。 これは、直接接続のある通常のネットワークにとって非常に便利です。 ただし、リターンネットワーク（可変長シーケンスなど）の場合、低レベルのプログラミングを避けたい場合、これは基本的な必要性です。



Wolframのニューラルネットワークのもう1つの重要な機能は、画像、テキスト、その他のものを自動的にエンコードするように構成されていることです。 バージョン11.1では、 NetEncoderおよびNetDecoder機能は多くの新しいケースに対応しており、すでにWolfram言語に統合されているリストを拡張しています。



統合されたシンボリックインターフェイス全体で、Wolfram Languageは効率的な低レベルライブラリ（現在はMXNet ）を使用しているため、最新のプロセッサとGPU構成が最大限のパフォーマンスで使用されることに注意してください。 ところで、バージョン11.1のリリースにより、ニューラルネットワークの完全な仕様を.wlnetファイルに保存することが可能になりました。



シンボリックオブジェクトとしてのニューラルネットワークの処理には、多くの労力が必要です。 11.1には、新しいニューラルネットワークを象徴的に構築する関数（ NetMapOperatorおよびNetFoldOperator ）があります。 まさに、ニューラルネットワークはシンボリックであるため、操作が簡単です。たとえば、内部から実行していることを制御するために「分解」したり、さまざまなネットワーク要素のパフォーマンスを体系的に比較したりします。



バージョン11.1には、事前学習済みまたは未準備のニューラルネットワークモデルで動作するように設計された便利な関数NetModelがあります。 これまで、少数の既知のニューラルネットワークのみが含まれていましたが、毎週追加し、科学コミュニティ内で開発されているものを見つけ、独自のアイデアをいくつか追加する予定です。



NetModelの簡単な例を次に示します。







ここで、いくつかの事実データを適用し、ネットワークが正しい答えを見つける方法を確認します。







「内部を見る」と「ネットワークが何を考えているかを見る」のは簡単です。 以下に、ネットワークの各レイヤーで何が起こるかを簡単に示します。そして、最後に、最初の正方形が赤く点灯します。これは、出力が0であることを意味します。

機械学習

ニューラルネットワークは、 機械学習の重要な方法です。 しかし、 Wolfram言語の基本原則の 1つは、 基本的な方法に関係なく機能の高度な自動化を提供することです。 また、バージョン11.1では、これらすべてがはるかに多くなりました（よくあることですが、ほとんどの場合、ニューラルネットワークの深層学習の最新の方法がこれに使用されますが、ユーザーにとっては、何をするかではなく、何をするかが重要です）。



バージョン11.1の新しい機械学習機能の中で私の個人的なお気に入りはFeatureSpacePlotです。 オブジェクトのコレクションを彼女に与えると、彼女はそれらを対応する「機能空間」に配置します。 欧州諸国の国旗の例を次に示します。







FeatureSpacePlotは、特定の入力クラス（写真、テキストなど）の複雑なフィーチャを即座に強調表示できます。また、 Nearestに似ていますが、フィーチャスペースで機能するFeatureNearest関数もあります。 はい。また、 NetModelおよび事前にトレーニングされたネットワークモデルを含むすべてのマテリアルはすぐにこれらの機能の範囲に入るため、「値空間」を使用した実験が一般的になります。







特に、 NetModelを使用すると、さまざまな有用なニューラルネットワークプログラムを構築できます。 ただし、バージョン11.1では、いくつかの新しい機械学習機能も導入されました。 鮮明な例としては、 ActiveClassificationおよびActivePrediction関数があります 。これらは、スペースをアクティブにサンプリングし、できる限り効率的に行う方法を学習することにより、分類子と予測子を構築します。 ActiveClassificationおよびActivePrediction関数に基づいたエンドユーザーアプリケーションはさらに多くありますが、最も興味深いのは、これらの関数を使用して、Wolfram言語に組み込まれたあらゆる種類のメタアルゴリズムを最適化できることです。

音声

バージョン11.0 では、 （ 画像の場合と同様に） オーディオを Wolfram言語に統合するプロセスが始まりました。 このプロセスはバージョン11.1でも継続されました。 たとえば、固定システムの場合、 AudioCapture関数が追加され、マイクからコンピューターにサウンドが録音されます（大きなオーディオサンプルの自動処理は簡単なタスクです）。 たとえば、私は挨拶します：







このエントリを取得してcepstrogramと言うことができます（はい、これはバージョン11.1でオーディオを操作するための別の新しい関数です）。

画像と視覚化

バージョン11.1では、 画像と視覚化を操作するためのさまざまな新機能が導入されました。 CurrentImageはより高速で優れています。 ImageEffectは多くの新しい効果を追加しました。 計算写真と計算顕微鏡法の分野に新しい機能と機能があります。 また、画像は、たとえば算術演算をすぐに実行できる抽象言語オブジェクトとしてさらに統合されています。







そして、私が長く望んでいたもう1つのことを次に示します。ビットマップイメージを取得し、 その近似表現をベクター形式で見つける機能です。







TextRecognize関数も大幅に改善され、テキストの構造要素である段落や列などを区別できるようになりました。



ああ、 GeoBubbleChartのようなものがあります（アメリカ最大の都市の人口はここに示されています）：







さらに小さな（しかし素晴らしい）イノベーションがあります： 円グラフでの任意の表記法のサポート、離散ヒストグラムの最適化された分類、およびPlot3Dの スケーリング関数の完全なサポートなど。

より多くのデータ

Wolfram Knowledgebaseには常に新しい知識が追加されており、バージョン11.0のリリース以降、130,000以上の新しい種類の製品 、250,000以上の原子スペクトル線 、12,000以上の新しい山 、10,000以上の新しい有名な建物 、300以上のニューロン 、650 +新しい滝 、200以上の新しい太陽系外惑星 （最近発見されたため）、およびその他（7000以上の単語の新しいスペルは言うまでもありません）。 また、たとえば、 地理高度データの非常に高い解像度が登場したため、 エベレストなどのより詳細な3Dモデルを作成できるようになりました。

統合外部サービス

統合された外部サービスは、外部APIを呼び出すことで組み込み関数を有効にします。 2つの例は、 WebSearchおよびWebImageSearch関数です。 インターネット上の「カラフルな鳥」の検索機能を使用して見つかった画像は次のとおりです。







ImageIdentifyがそれらについてどのように考えるかを見てみましょう（バージョン11.1では、 ImageIdentify関数はより完全になりました）。







WebSearchとWebImageSearchは外部APIを使用するため、ユーザーはそれらに対して別途料金を支払う必要があります 。 ただし、このプロセスを簡素化するために、いわゆるサービスクレジットを作成しました（利用可能なサービスクレジットは、 $ ServiceCreditsAvailableシンボルを使用して表示できます）。



将来のバージョンには統合サービスの十分な例があり、バージョン11.1にはすでにTextTranslationがあります。 WordTranslation関数（ バージョン11.0で導入 ）は、数百の言語から単一の単語を翻訳します。 TextTranslation関数は、外部サービスを使用して、数十の言語間で全文フラグメントを翻訳します。

より多くの数学、より多くのアルゴリズム

私たちの努力の重要な部分は、数学計算とアルゴリズム計算の境界を拡大することに専念しています 。 したがって、バージョン11.1でこれらのすべての領域で特定の成功が達成されたことは驚くことではありません。 これらは、空間充填曲線 、 フラクタルグリッド 、および球上の点を均等に分布させる方法です。







新しいタイプの空間 、 信頼性、および多次元統計が登場しました 。 ハンケル変換 、 与えられたモジュールの逆数の処理など。 関数D（微分演算子）でさえ、何か新しいものが現れました：一般的な形式のn ^番目の関数：







そして、微分に関するもう1つのこと： RealAbsとRealSignの関数があります。これらは、実軸によって定義されるAbsとSignのバージョンです。そのため、変数について仮定せずに自由に微分できます。



バージョン10.1では、 AnglePath関数を導入しました 。これは、指定された長さと角度で連続したセグメントからパスを計算します。 あるレベルでは、 AnglePathはタートルジオメトリのロゴ（またはスクラッチ）オプションに似ています。 ただし、 AnglePath関数は驚くほど便利でした。そのため、バージョン11.1ではAnglePath3Dに一般化しました （そして、そうです、 オイラー角に関連するあらゆる種類の微妙さがあります）。

日付の詳細

1988年6月23日と言うとき、どういう意味ですか？ この日の始まり？ 深夜から深夜までの24時間全体ですか？ それとも何？ バージョン11.1では、 日付の粒度の概念を導入したため、日付が日曜日から始まる年、日、または週のいずれであるかを決定できます。



これは、Wolfram言語の象徴的な特徴を使用した良い例であり、日付と時刻を扱う際のあらゆる種類の問題を解決します。 たとえば、ここに「現在の週」の表示方法を示します。







現在の10年間：







これは来月です：







そして、次の月から始めて、7週間を追加し、さらに1か月を取得したいということです。







そして、これが月の詳細の結果です：







Dated関数は、たとえば、ナレッジベースのサブジェクトのプロパティの指定子として使用できます（1970年のニューヨーカーの数に関するクエリの結果を以下に示します）。

言語設定

Wolfram言語の適応性に非常に誇りを持っています。 私たちは常に小さなアメニティを追加しようとします。



私たちの原則の1つは、人々が同じ計算作業を行う場合、それを関数として組み込む必要があるということです。 バージョン11.1の非常に簡単な例はReverseSortです。







（考えてみてください：ポイントは何ですか？それは単に逆 [ ソート [...]]ですが、多くの場合、 ReverseSort関数は多くのオブジェクトに適用され、 Reverse [ Sort ]ではなくReverseSort / @ ...コンストラクトを適用する方がはるかに簡単です [＃]]＆/ @ ...または@ * Sort / @ ...）を逆にします 。



もう1つの小さな便利さ： Nearest関数には、出力で取得した値を設定する特別な方法があります。 たとえば、次の構成では、5つの最小距離（リスト内の数値から）の数値から2.7までの値が得られます。







CellularAutomatonは、非常に広いスコープを持つ関数です。 バージョン11.1では、たとえば関連付けを使用して、パラメーターをより簡単に設定できるようになりました。







私たちは、私たちのイノベーションが可能な限り広く適用されるように常に心がけています。 UpTo関数を多くの場所で使用できるようになりました。たとえば、 ImageSize関数への引数の定義などです。



また、最大限の一般化に常に努めています。 したがって、 IntegerStringは整数の標準表現だけでなく、世界中で使用されている従来の表現でも機能するようになりました。







また、 IntegerNameはさまざまなタイプと言語の名前でも機能するようになりました。







さらに多くの例があり、それぞれがWolfram言語の使用経験を少し便利にします。

ストレージ言語

定義のリストx = 7または$ TimeZone = 11を作成すると、削除するかセッションが終了するまでリストが残ります。 しかし、すべてのセッション中に定義を長持ちさせたい場合はどうでしょうか？ バージョン11.1では、これはPersistentValueによって可能になりました。



PersistentValueを使用すると、名前（たとえば"Foo" ）および "場所の保存"を指定できます（これは、 PersistenceTimeおよびExpirationDate関数でも可能です）。 「KernelSession」は、値が1つのセッションに対してのみ保存されることを意味します。 ただし、 「FrontEndSession」または「Local」 （コンピューターとの通信）、または「Cloud」 （世界中のクラウドを介した同期を意味する）を適用することもできます。



PersistentValue関数は非常に一般的です。 これにより、さまざまな場所（たとえば、さまざまなプライベートクラウド ）に値を配置できます。 また、 $ PersistencePathが表示順序を決定する場合、 MergingFunctionはこれらの値の結合方法（必要な場合）を決定します。

低レベルプログラミング

Wolfram言語の目標の1つは、すべてのコンピューティングエコシステムと可能な限り広い相互作用を提供することです。 バージョン11.1には、オーディオ形式M4A、.ubjバイナリJSON形式、および.iniファイルとJava.propertiesファイルのサポートが追加されました。 新しい機能の中でも、 BinarySerializeは言及する価値があります。これは、Wolfram言語の式を、速度またはサイズが最適化された形式の新しいバイナリ（ " WXF "）に変換します。







BinaryDeserializeを使用すると、元に戻すことができます。







バージョン11.0では、 WolframScriptが導入されました。これは、ローカルまたはクラウドで動作するWolfram言語へのコマンドラインインターフェイスです。 WolframScriptを使用すると、コマンドラインから実行するスタンドアロンのWolfram言語プログラムを作成できます。 新しいバージョンではWolframScriptにいくつかの機能強化があり、新しいメニュー項目New> Scriptが追加され、 WolframScriptを使用して実行される.wlsファイル（= "Wolfram Language Script"）を作成するためのドキュメントインターフェイスが提供されます。

インフラ強化

Wolfram言語を最近開発する主な方法の1つは展開です。 私たちはこの方向で開発するために多大な努力をしました。



Wolfram Cloudのアップデートは絶えず行われており、非常に頻繁に（そして静かに）サーバーのパフォーマンスとユーザーインターフェースの機能を拡張しています。 バージョン11.1では、いくつかの重要な更新を行いました。



AutoCopy機能が登場しました 。これは任意のクラウドオブジェクトに適用でき、オブジェクトが使用可能になるたびに、新しいコピーが自動的に保存されます。 これは、たとえば、多くの人が個別に変更できるドキュメントを作成する場合に非常に役立ちます（「これらのアイデアを研究してください。ここから始められるドキュメントは...」など）。



CloudDeploy [ APIFunction [...]]は、APIのデプロイプロセスを大幅に簡素化します。 バージョン11.1には、APIの動作の側面を自動化するためのいくつかのオプションがあります。 AllowedCloudExtraParameters関数を使用すると、 「_ timeout」や「_geolocation」などのAPIパラメーターを自動化できるかどうかを確認できます。 AllowedCloudParameterExtensions関数もあります（いいえ、これはシステム上で最も長い名前ではありません。この栄誉は現在MultivariateHypergeometricDistribution関数によって所有されています）。 AllowedCloudParameterExtensions関数を使用すると、 x = valueだけでなく、 x __url = ... 、またはx __json = ...と言うことができます。



また、バージョン11.1では、Wolfram Cloudのプライベートインスタンスと新しいWolfram Enterprise Private Cloudをサポートするさまざまな機能が導入されました。 たとえば、Wolfram Cloudの$ WolframIDに加えて、プライベートクラウドでの認証を許可する$ CloudUserIDもあります。 システム内では、「マルチクラウド識別」に関連するあらゆる種類の新機能がサポートされています（これは難しいですが、Wolfram言語の象徴的な特徴により、あらゆる困難に美しく対処できます）。

そしてもう一つ

バージョン11.1に登場したもののいくつかをまとめました。 もっと多くを伝えることができました。 新機能、新機能について。それぞれが誰かにとって興味深いものになるでしょう。 このような小さな更新について多くのことを書いたという事実は、R＆Dプロジェクトの力と、過去30年間にWolframで作成したものでどれだけできるかを証明しています。



私たちは常に、非常に迅速に実現される小さなプロジェクトから、10年以上にわたって成熟する可能性のあるプロジェクトまで、プロジェクトのポートフォリオと連携しています。 バージョン11.1では、いくつかの複数年にわたるプロジェクト（機械学習、計算幾何学などの分野）の結果と、非常に多くの「短い」プロジェクトが実装されています。 あなたが新しいバージョンで何をしているかについてのあなたの話を聞くのを楽しみにしています。