セットアップ (CPU編)

GPUは持っていないけど，とりあえず手元のPCでお手軽に機械学習とやらを始めてみたい人向けの解説です．
エディタ，python，tensorflowの三点セットのインストールを解説します．

VSCodeはインストール済とします

目次

Windows環境にインストールする方法と，Windows上にWSL(Windows subsystem for linux)をインストールして，そこに色々インストールする方法の2種類．

1. Windows native環境
2. Windows wsl Ubuntu

お試しであれば 1 を，将来的にGPUを使うのであれば 2 をお勧めします．

簡単な計算であれば，4core, 3GHz程度のCPUでも何とかなります．

Windows native環境

2023/6/30

テストした環境：Windows10, Python3.10 or 3.11, TensorFlow2.12.0

python の install

注意：あとから GPU 版を Install する場合は，Python 3.9 or 3.10を使用する方が良いでしょう．
2023/7/31 現在，3.11 ではうまくインストールできない可能性あり．
以下の説明内のバージョン番号を適宜読み替えてください．

Pythonのサイト www.python.org からPython 3.10 インストーラーをダウンロード．
ここでは Windows Installet(64-bit) をダウンロード，実行してセットアップする．
途中のオプションで，[Add python.exe to PATH]と[Install Python 3.10 for all users] にチェックを入れておく．

インストールが完了したら，動作確認のためスタートメニューの [Windows System] [Command Prompt] を起動し，コマンドラインから以下のように Python インタプリタを起動してみる．
>>> は，pythonの入力プロンプトである．
exit() と入力するとコマンドプロンプトに戻ることができる．

> python
Python 3.10.11 (tags/v3.10.11:7d4cc5a, Apr  5 2023, 00:38:17) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> exit()

念のためシステム中に存在する Python の version を確認．
複数のバージョンがインストールされている場合は，トラブル削減のためアンインストールしておくとよい．

>  py --list-paths
Installed Pythons found by py Launcher for Windows
 -3.10-64       C:\Program Files\Python310\python.exe *

ダウンロードからインストールまでの動画

Pythonの仮想環境venvの作成

Pythonでは，パッケージがいろいろと入るので，今回の実験専用の仮想環境を用意しておく．
venvについては，こちらの公式サイトの説明を参照．

スタートメニューの[Windows System][Command Prompt]を起動し，以下のようにvenv用のディレクトリを作成してそこに移動する．
ここでは管理者でなくともよい．

> cd c:\users\（ユーザー名）   <-自分のホームディレクトリに移動
> mkdir venv
> cd venv

このフォルダ内で以下のようにコマンドを入力する．
しばらく時間がかかるが，いろいろなファイルがこのフォルダ内にコピーされるようである．

> py -3.10 -m venv py310-cpu    (python 3.10の場合)

末尾にcpuという名前をつけているのは，別途 GPU 版を入れるときの識別を見据えて．
今回は不要かもしれないが，念のためつけておく．

venvの設定をコマンドプロンプトから行う様子．

VSCodeにvenvの設定

VSCodeを起動し，メニューで [ファイル] [ユーザー設定] [設定] を選択． 検索で 「venv」と入力し，python.venvPath に ~/venv （先ほど作成したvenvのフォルダ）を指定

いったん，VSCodeを終了して再起動すればOK．

では，ソースコードを作成して動作チェックをする．
VSCodeの左上のボタン（エクスプローラ）から作業用のフォルダーを開き，ここに以下のソースファイルを作成し，hello.py という名前で保存する．

print("hello world")

VSCode右下のステータスバー欄の「Select Interpreter」（最初は未設定で黄色くなる）をクリック，作成したvenvをクリックして設定．
または，「表示」「コマンドパレット」で 「interpreter」 と入力し，候補に出てくる「Python:インタープリターを選択」で，先ほど設定したvenv（py310-cpuのような名前）を選択する．

メニューの [Run] [Run without Debugging] または [CTRL] + [F5] キーを押すと，ターミナルが開き，venv環境でPythonが呼び出され，実行結果が表示される．

(venv) % /usr/bin/env /Users/tatsuya/venv/bin/python /Users/tatsuya/.vscode/extensions/ms-python.python-2023.12.0/pythonFiles/lib/python/debugpy/adapter/../../debugpy/launcher 53753 -- /Users/tatsuya/Desktop/test.py 
hello world       <-実行結果

ここまででPythonのインストールと動作確認はOK．

c:\windows\system32> PowerShell Set-ExecutionPolicy RemoteSigned

TensorFlow(TF)のinstall

基本的には pipコマンドを使用してインストールする．
以下のコマンドを順次入力（本ページのコピペ）していけばOK．

Windowsのスタートメニューの [Windows System] [Command Prompt] をクリック，コマンドプロンプトを起動する（管理者でなくてもよい）．
まずvenvのフォルダに移動し，venv環境を activate する必要がある．
下記のように，コマンドプロンプトの最初に「(py310-cpu) 」のような丸括弧でvenvの種類が表示されている状態でインストールすることが重要！

C:\users\tatsuya> cd venv 
C:\users\tatsuya\venv> py310-cpu\Scripts\activate
(py310-cpu) C:\users\tatsuya\venv> pip install tensorflow

引き続き，必要に応じて，いろいろ install．いらなければSkip可．
いずれも上記と同様，venvをactivateした状態でインストールする． 順不同．kerasはtensorflowとともにインストールされるはず．

pip install -U pip
pip install numpy scipy matplotlib pandas imageio scikit-learn opencv-python python-dateutil jupyter notebook cmake pyyaml h5py pydot-ng keras pillow

以下，インストール作業動画が長いため，所々スキップしています．

一通りインストールが終わったら，動作テストへ

Windows WSL にインストール

WSL2のインストール

Windowsの「設定」「アプリと機能」「プログラムと機能」「Windowsの機能の有効化または無効化」で，以下を有効化して再起動．

• Hyper-V
• Linux 用 Windows サブシステム
• 仮想マシンプラットフォーム

Ubuntu22.04のインストール

再起動したら，コマンドプロンプトを管理者として実行． Ubuntu 22.04をインストール．

C:\WINDOWS\system32> wsl --install --d Ubuntu-22.04

インストール中: Ubuntu 22.04 LTS
Ubuntu 22.04 LTS がインストールされました。
Ubuntu 22.04 LTS を起動しています...

Installing, this may take a few minutes...
Please create a default UNIX user account. The username does not need to match your Windows username.
For more information visit: https://aka.ms/wslusers
Enter new UNIX username: ********（ユーザ名を入力）
New password:（パスワードを入力）
Retype new password:（パスワードをもう一度を入力）
passwd: password updated successfully
この操作を正しく終了しました。
Installation successful!

（省略）

username@hostname:~$ exit
logout

Linuxのシェル (bash) が起動した場合は exit と入力して，Windows のコマンドプロンプトに戻る．

Windowsのコマンドプロンプトで以下を順に実行．
まず，wslを最新版に更新

>  wsl.exe --update

versionを確認．

>  wsl.exe --list -v

NAME            STATE           VERSION
* Ubuntu-22.04    Stopped         2

もし version==1 であれば

>  wsl.exe --set-version Ubuntu-22.04 2

と設定しておく．

これで，コマンドプロンプトから wsl.exe と入力するだけで WSL が起動，入力待ち画面になる．

Pythonのinstall

wsl.exe によりUbuntu を起動する．
シェル上で以下を実行．install可能なバージョンが表示される．

> wsl.exe          <- これはWindowsコマンドプロンプト
$  sudo apt update          <-  ここからwsl
[sudo] password for username:（パスワードを入力）
$  sudo apt list python3.*

ここでは3.10をインストール．

$  sudo apt install -y python3-pip
$  sudo apt install -y python3.10-venv

python と打ち込むと自動で python3 が実行されるように設定しておく．

$  sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3.10 100

$  python -V
Python 3.10.6

VENVの設定

$ mkdir ~/venv
$ cd ~/venv

$ python3.10 -m venv py310

Tensorflowのinstall

venv を activate した状態で，インストールする．

source ~/venv/py310/bin/activate
(py310) $ pip install tensorflow

念のためversionを確認

(py310) $ pip list | grep tensorflow

これでTensorFlowのinstallはOK.

以下，必須ではないが，おそらくすぐに必要となりそうなものをinstall．

$  pip install -U pip
$  pip install numpy scipy matplotlib pandas imageio scikit-learn opencv-python python-dateutil jupyter notebook cmake pyyaml h5py pydot-ng keras pillow