ラズベリー・パイを使って、Mathematica で遊ぼう！
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はじめに
Raspberry Pi（ラズベリー・パイ）という名の、シングルボード・コンピューターがあります。教育目的で開発されたもので、本体は３５ドルです。必要な付属品をフルセットにしたものでも、日本で１万円未満で入手できます。アマゾンでも買えます。シングルボード・コンピューターというのは、手のひらサイズの１つの電子基板の上に、普通のパソコン本体に相当する要素が一通り搭載されたものです。パソコン本体と同じように使うことが出来ます。
（https://www.raspberrypi.org から、Creative Commons licenseのもとに公開されている画像を使用しています。）このマシンでは、このフォーラムのレンタル・サーバーマシンと同じように、リナックスＯＳを動かすことができます。そして、特筆すべきことの一つとして、Mathematicaという数式・データ処理ソフトが、この環境では、開発元からフリーで提供されています。買うと４０万円以上、ホビー用途に限られたホーム版でも７万円します。それが、自由に使えるわけです。
最新の Raspberry Pi 3 であっても、デスクトップ・パソコンには計算性能で全く叶いません（ベンチマークにも因りますが、だいたい1/100～1/20ぐらいの性能のようです）。しかし、一昔前のパソコン程度の能力はあり、基本的なことを行うだけならば、これで十分そうです。インターネットに繋ぐこともできるし、今時のHDMI端子の刺さる液晶ディスプレイがあれば、画面も表示できます。ＵＳＢメモリーも使えます。
ここでは、この Raspberry Pi を購入して、Mathematica を動かし、以前の水槽パズルのときに紹介した３Ｄグラフィックスを作成し、画面上でぐりぐり動かす（※）ところまでをやってみたいと思います。
※まだ、実機を触ったこともなく、試したこともないので、本当にぐりぐり動くかどうかは現時点では不明です（笑）。
リファレンス：
Raspberry Pi - https://www.raspberrypi.org/help/
Mathematica - http://www.wolfram.com/mathematica/
追加: 「統計と可視化の力」スレッドでも、Mahematicaを用いたデータ可視化例を多数紹介しています。Raspberry Pi 3で試すことが出来ます。
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ラズベリー・パイを買おう！
どれでも大して変わらないと思いますが、私は、
Raspberry Pi3 コンプリートスターターキット (Basic)
Physical Computing Labというものをアマゾンを通して注文しました。８６４０円でした。基板が剥き出しだと扱いにくいですが、このセットには専用のケースも付いていて安心そうです。またＯＳをインストールするディスクとなるマイクロＳＤカードも付いていて、すでにMathematicaも含んだリナックスＯＳ（Raspbian）が書き込み済みです。届いたら続きをレポートします。
リファレンス：
Raspbian - https://www.raspbian.org
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@ソム さん
面白そう！
使っていないノートPCをディスプレイにして動く？？（って、私だと何に使えるのでしょう。全くの買って動かしてみるだけではつまらないし）
（って、そもそもLinux使えなかったわ）
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@はな さん
コメントありがとうございます。
使っていないノートPCをディスプレイにして動く？？
ノートＰＣの画面に外から信号を入れるのは難しそうですね。
（って、私だと何に使えるのでしょう。全くの買って動かしてみるだけではつまらないし）
とても重要な問いですね。買ってスイッチを入れるだけじゃつまらないですよね。それから、パソコンでできることを繰り返すだけもつまらないですね（このスレッドを否定！
私の場合は、ここには書かない別のプロジェクトも想定していて、その様子見です。実際に触ってみないと使えるのか実感がわかない面もあるので。一人でやっていてもつまらないので、レポートするというわけです（笑 ということで、ここでは「遊び」ということにしています。
単にリナックスが使いたいだけなら、バーチャル・プライベート・サーバー（ＶＰＳ）をレンタルすれば、すぐに使い始められ、必要なくなったら解約すればよいだけです。値段も一年で１万円未満のものもあります。
となると、実物が手元にあり、ラズベリー・パイである理由はなにか？ 一つには、マイコンと同じようなデジタル入出力が使えることです。つまり、センサーその他の好きなものを繋ぎ、電子工作的なことができることです。これはＶＰＳではできないことですし、パソコンでやるには、高い専用のＩＯボードが必要になったりと、大げさになります。
はなさんが使うとしたら？？？ このスレッドの成り行きをご覧の上、考えてみてください（笑
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ラズベリー・パイを動かそう！
先ほど届きました。本体はちびちゃいです。名刺ケースぐらいの感じです。
パッケージを開けて、ディスプレイに繋ぎ、ＡＣケーブルを繋ぎ、ＵＳＢマウス、ＵＳＢキーボードに繋ぎ、スイッチＯＮ！
7/17追加: それから、ＯＳの入ったマイクロＳＤカードを本体裏側の差し込み口に差し込んでおくことも必要です。
（ＨＤＭＩケーブルは、セットに入っていると思い込んでいましたが、私の買った Basic セットには入っておらず、パソコンに使っているケーブルを流用しました。Standardセットのほうなら付いているのかもしれません。）
１０秒ぐらいしたら起動が終わり、使える状態になりました。
その３０秒後ぐらいには、Wifiで無線ルーターに繋ぐ方法を見つけ、その１０秒あとぐらいには、ウェブブラウザを開け、このフォーラムを見ることが出来ました。
初期状態では、時間が変だったり、日本語が入力できないなどの問題はありますが、それ以外はあまりにも普通に使えて拍子抜けします。ＵＳＢマウスを刺すと直ぐ認識して、エクスプローラーみたいなのでファイルをコピーも出来ました。
古いノートパソコンを引っ張り出して使うよりは、よほど快適な使い心地です。
すでに主要なアプリケーションはインストールされていて、プログラミング関係では、Mathematicaもちゃんとインストール済みです。
起動も、パソコン版と遜色ない時間で出来ました。
あまりにも普通です（笑
※scrotというソフトがすでにインストールされていて、それでスクリーンショットを撮りました。画像ファイルは、とりあえずＵＳＢメモリーでパソコンに転送しました。その後、1/16に縮小してファイルサイズを小さくしました。だから、元は大画面（1680 x 1050 ピクセル）で、もっと精彩に見えます。
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ベンチマークをしてみよう！
Mathematicaでの処理速度を、標準のベンチマークで試してみました：
総合ポイントは、0.03で、普通のパソコンを1.0ぐらいとして、1/33ぐらいでした。比較として表示されているビリの0.01が、Raspberry Pi 1の成績だと思います。だから、昔より３倍ぐらいましになったという見方も出来ます。
ベンチマーク：
Mathematica上で以下を実行します。Needs["Benchmarking`"] BenchmarkReport[]
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ここまでについて、改善マンのための、メモ：
- 時刻が変
- 日本語が入力できない
- キーボードのマッピングが合っていない（記号の類について、キートップと実際に入力される文字が一致していない）
- スクリーン画像のファイルをＰＣに持っていくのが面倒（ＵＳＢメモリーの抜き差し）→日本語が入力可能なら、ラズベリー・パイ上から直接ここに書き込めるのだが...
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Mathematica を使おう！
さて、ここでの目的であった、浮き入り水槽の３Ｄグラフィックスを作ってみます。ラズベリー・パイ上で、Mathematicaを起動し、以下を実行します：
- cosmosさんの水槽が表示されました。マウスでぐりぐり動かせるでしょうか？
...
意外にまともです。ぐりぐりは無理でしたが、ぐ・り・ぐ・りぐらいには動かせました。計算時間も含めて、実用の許容範囲だと思いました。もう終わってしまいました。おしまい（笑
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以下の予定：
- 改善マンの活躍
- Mathematcaでいろんなことを試してみる。特にインターネット経由の統計データ取得・可視化などもやってみる（Wolfram Researchは、Mathematicaから利用可能な、キュレートされたデータバンクを提供していたはず。ラズベリー・パイ版から使えるかどうかはしらないけれど）。
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科学データを取得しよう！
Wolfram Researchの提供するデータバンクから、データを取り出してみます。何でも良いですが、例えば、太陽系の惑星について。
全惑星について、写真と、重力係数について出してみます。重力係数については、棒グラフにしてみましょう。
ちゃんとデータも利用できるようです。木星の重力が強いようですね。
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社会学？データを取得しよう！
Wolfram Data Repository の以下のページから、アメリカ合衆国におけるＵＦＯ（未確認飛行物体）の２０１５年の目撃情報を得ます。
https://datarepository.wolframcloud.com/resources/UFO-Sightings-2015目撃地点の分布を地理ヒストグラムにしてみます。それから、目撃情報の回数を月別のヒストグラムにしてみます。
１１月の目撃が多いようですが、意味は分かりません。
Wolfram Data Repository について：
- 自然科学以外の、社会・文化・疫学・政治などの幅広いデータの登録を目指しているようです。
- 最近出来たばかりで、登録データがあまり多くありません。
- アメリカ合衆国の情報に偏っています。
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自分だけのタイムライン図を作って見よう！
書籍 "To Explain the World" に登場する人物達の生年・没年をWikipediaで調べ、それをタイムライン上にプロットしてみます。最後に、SVG形式で結果をエクスポートし、webページに貼り付けられるようにします。
結果の画像ファイルは、こんな風になります。
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日本語を入力しよう！
このコメントは、ラズベリー・パイから書いています。
以下のページを参考にしました：
https://ngc1952.net/archives/991terminalで、
sudo raspi-config"4 Localisation Options" にカーソルを移動してエンター、"I1 Change Locale"を同様に選択、リストから、"ja_JP.UTF-8"にスペースキーを用いてチェック（"＊"記号）を入れます。すでに国際英語（en_GB.UTF-8）は選択済みですので、そのままにします。その後、OKにして、defaultのlocale（言語設定）を選ぶように言われるので、ja_JP.UTF-8を選ぶようにします。
次に、日本語フォントをインストールします（すでに日本語表示されているので、フォントはあると思うのですが、一応、参考ページに従ってみます）。
terminalで、
sudo apt-get install ttf-kochi-gothic xfonts-intl-japanese xfonts-intl-japanese-big xfonts-kaname最後に、iBusというインプット・メソッド関係のソフトをinstallします。
sudo apt-get install ibus-anthyそして、デスクトップのメニューから、Preferences→iBus Preferencesを起動、"Input Method"タブを選択。次に Japanese - Anthy というのを選択し、"Add"します。それから、"General"タブで、インプット・メソッドの切り替え（日本語入力のON/OFFの切り替え）キーが”<Super>space"となっているところを、"<Alt>grave; <Super>space"としました。私の場合は、このキーに慣れているからです。
最後に、（これが分からず苦労したのですが）、一度、ラズベリー・パイを再起動します。再起動には、メニューから、Shutdown→Rebootを選びます。
再起動後は、設定した切り替えキーによって、日本語が入力できるようになりました。右上のところの "US" が、"Aち Anthy"というアイコンに切り替わりました。これは、別にそうなって欲しいとは思っていなかったのですが、OSの表示自体も日本語になってしまいました。
まとめ：
- 日本語を入力できるようになりました。
- おかげで、このフォーラムに直接書けるようになりました。
- 特に何もしなかったのですが、キーボードのマッピングが変だった問題が解消しました。
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時刻を直そう！
表示時刻が変なので、デスクトップのメニューから、設定→Raspberry Piの設定を起動します。「ローカリゼーション」タブの「タイムゾーンの設定」から、Japanを設定します。ついでに、「無線LANの国設定」も日本にしておきます。「キーボードの設定」は、私の場合は英語キーボードを使っているせいか、得に設定なく初期状態のまま使えているよるようです。
指示に従って再起動します。
おしまい。
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テキストを解析してみよう！
「不思議の国のアリス」の全テキスト・データを取得し、冠詞などを除く単語について、特に良く用いられている単語をワードクラウドによって可視化してみます。
次に、ヤマネ（"Dormouse"）の登場回数をカウントしてみます。
最後に、ヤマネの出てくる文章を抽出してみます。
ヤマネ（"Dormouse"）は６回、５つの文章に登場することが分かりました。
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機械学習をさせてみよう！
インターネット上から、惑星の写真をコピー＆ペーストで集めます。そして、それらを機械学習させ、「惑星分類器」を作ります。
初めてClassify関数を用いるときに、Wolfram Researchのサーバーから、機械学習のためのプログラムがダウンロードされるようです。そのため、最初だけ余分に時間がかかります。その後は、３７５秒（＝６分１５秒）ぐらいで学習完了しました。
次に、学習の成果を試してみましょう！ 惑星の学習には用いなかった新たな画像を用意し、分類させてみます。例として、木星と土星にしてみましょう。
正しく分類できました！ 賢いです。
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ここまでのRaspberry Pi雑感：
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教育用を志向したものらしいですが、その目標通りに良くできていると思います。適度にシンプルですが、本質的にはプロ用の環境と同じものを提供しています。処理速度的にも、ぎりぎり許容範囲だと思います。
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ひねりはないですが、これを配布教材として、プログラミング教室が可能です。コンピューター教育を教科書だけで行うのは、一度もプールに入らずに、泳ぎ方を学ぶ水泳教室のようなものです。生徒にRaspberry Pi一式を買い取って貰います。そして、課題とその説明を提供します。全く同じ環境が再現性よく安価に手に入るということは、教育を提供する側にとっても利点になります。
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これを教材とした場合、以下の様なものを学べそうです：
- OSの基本
- ネットワークやセキュリティの基本
- プログラミングやデータ解析の基本
- オープンソース（フリー）・ソフトウェアの意義
- さらに、ハードウェア的な拡張まで手を出した場合には、組み込みシステムの基本（ロボットや測定器など）
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@ソム さん
面白そうです。
田舎での書庫の整理（かなり時間がかかりそうですが、）が終わったら
チャレンジしてみようかな、と興味がわいてまいりました。(^^♪
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ラズベリー・パイを使って、Mathematica で遊ぼう！で@riffraffさんが発言 :
田舎での書庫の整理（かなり時間がかかりそうですが、）が終わったら
チャレンジしてみようかな、と興味がわいてまいりました。(^^♪コメントありがとうございます。お気軽に出来るのが良いと思います。失敗して壊しても、せいぜい数千円、ゴミもちょっとしか出ませんし。一緒に遊びましょう！
書物は重いし場所を取るし、大変ですね。私は、技術書のほぼ全てを、引っ越しを期にスキャン・サービスに回してしまいました。本棚が４つ不要になりました。４～５００キロぐらい減量も出来たと思います（笑
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ソムさん
ラズベリー・パイ、面白そうですね。
水槽パズルの水槽が、ぐりぐりorぐ・り・ぐ・り 動くのですね＼(^o^)／。
やってみたいです！ディスプレイはHDMI端子の刺さる液晶テレビでも大丈夫ですか？
現在使用しているキーボードは、Bluetooth接続なのですが、wifiタイプを購入した方がいいでしょうか？（Bluetooth接続だと初期設定ができないと聞きました。テレビに繋ぐのならワイヤレスにしたいです。）コンピューターは全く分からないし、プログラミング言語なんてチンプンカンプンです。
組み立ても心配です。繋ぐだけでしょうか？
それから英語も苦手ですし、読む努力をするエネルギーはありません(>_<)。
幼稚園児のような質問ばかりしてしまうと思うのですが、よろしくお願いします。
水槽ぐりぐりと、欲を言えば、動く展開図が目標です。
