Введение

Я делала много вещей с компьютерами, но в моих знаниях всегда был пробел: что конкретно происходит при запуске программы на компьютере? Я думала об этом пробеле — у меня было много низкоуровневых знаний, но не было цельной картины. Программы действительно выполняются прямо в центральном процессоре (central processing unit, CPU)? Я использовала системные вызовы (syscalls), но как они работают? Чем они являются на самом деле? Как несколько программ выполняются одновременно?

Наконец, я сломалась и начала это выяснять. Мне пришлось перелопатить тонны ресурсов разного качества и иногда противоречащих друг другу. Несколько недель исследований и почти 40 страниц заметок спустя я решила, что гораздо лучше понимаю, как работают компьютеры от запуска до выполнения программы. Я бы убила за статью, в которой объясняется все, что я узнала, поэтому я решила написать эту статью.

И, как говорится, ты по-настоящему знаешь что-то, только если можешь объяснить это другому.

Более удобный формат статьи.

Привет, Хабр! Я – Игорь Алимов, ведущий разработчик группы Python в МТС Digital, работаю над продуктами Smart Rollout, B2B портал. В этой статье я расскажу о том, как писать быстрый код на Python с использованием C-расширений и способах победы над GIL.

Интересно? Добро пожаловать под кат!

Работа нейронной сети основана на манипуляциях с матрицами. Для обучения используются разнообразные методы, многие из которых выросли из метода градиентного спуска, где необходимо умение обращаться с матрицами, вычислять градиенты (производные по матрицам). Если заглянуть “под капот” нейронной сети, можно увидеть цепочки из матриц, выглядящие зачастую устрашающе. Проще говоря, “нас всех подстерегает матрица”. Пора познакомиться поближе.

Для этого сделаем следующие шаги:

рассмотрим манипуляции с матрицами : транспонирование, умножение, градиент;

построим игрушечную нейронную сеть;

познакомимся с методом обратного распространения ошибки с использованием метода градиентного спуска.

Все шаги сопровождаются примерами кода с использованием только NumPy . Вычисления, не выходящие, впрочем, за рамки элементарной математики, приведены подробно. За индексами придется внимательно следить, но не отчаивайтесь, просто представьте, что каждый индекс - винтик, который надо закрутить, следуя простым правилам, но не пропустить. Если вдруг не разберетесь, ничего страшного - одно из двух: либо сбой в матрице, либо одно из двух.

Это короткая статья для новичков. Наверняка вы знаете, что в пайтоне для циклов for и while предусмотрен блок else. И с этим блоком возникает много путаницы, потому что его действие на первый взгляд неинтуитивно. Приходится тратить немного времени или заглядывать в документацию каждый раз, когда он встречается:

for f in files:
    if f.uuid == match_uuid:
        break
else:
    raise FileNotFound()

Когда будет исключение: когда файл не найден? Когда найден? Когда список пуст? На этот вопрос сложно ответить, потому что блок else находится на одном уровне с блоком for и кажется, что это какое-то условие, относящиеся к самому списку; например, когда for не нашел ни одной записи. Но достаточно знать главный секрет блока else для циклов, чтобы больше никогда не терять на это время: