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프로젝트 주피터

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목차

1. 개요

프로젝트 주피터는 2014년 페르난도 페레즈가 IPython에서 파생되어 발표한 오픈 소스 프로젝트로, 인터랙티브 데이터 과학 및 과학 컴퓨팅을 지원하는 것을 목표로 한다. 주피터는 줄리아, R, 파이썬 등 다양한 프로그래밍 언어를 지원하며, Jupyter Notebook, JupyterLab, JupyterHub, Jupyter Book, Jupyter Widgets 등의 주요 도구와 서비스를 제공한다. 2017년 ACM 소프트웨어 시스템 상을 수상했으며, 클라우드 컴퓨팅 환경 및 비주얼 스튜디오 코드 등 다양한 플랫폼에서 지원되고 있다.

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프로젝트 주피터
개요
주피터 로고
주피터 로고
약칭주피터
유형비영리 단체
목적모든 프로그래밍 언어에 걸쳐 대화형 데이터 과학 및 과학 컴퓨팅을 지원하는 것
설립일2015년 2월
서비스 지역전 세계
웹사이트주피터 공식 웹사이트
관련 정보
후원 기관NumFOCUS
개발 언어파이썬
창립자페르난도 페레스

2. 역사

갈릴레오 갈릴레이의 목성(⊛)과 네 개의 위성(✱)에 대한 관측 내용을 담은 필사본(오류가 있음). 이는 주피터 로고에 영감을 주었다.


2011년 페르난도 페레즈, 브라이언 그레인저, 민 레이건-켈리 등이 포함된 팀이 IPython용 노트북의 첫 번째 버전을 출시했다.[2] 2014년, 페르난도 페레즈는 IPython에서 분리된 프로젝트인 프로젝트 주피터를 발표했다.[3] IPython은 Python 셸 및 주피터의 커널로 계속 존재하며, 노트북과 IPython의 다른 언어 독립적 부분은 주피터라는 이름으로 이전되었다.[4][5] 주피터는 줄리아, R, Haskell, 루비, 파이썬(IPython 커널을 통해)을 포함한 수십 개의 언어로 실행 환경("커널"이라고 함)을 지원한다.

2015년, 깃허브와 주피터 프로젝트는 깃허브 플랫폼에서 주피터 노트북 파일 형식(.ipynb 파일)의 기본 렌더링을 발표했다.[30][31]

2. 1. IPython의 탄생과 발전 (2001~2014)

2001년, 페르난도 페레즈가 IPython을 개발하였다.[2] 2011년, 페르난도 페레즈, 브라이언 그레인저, 민 레이건-켈리 등으로 구성된 팀이 IPython 노트북의 첫 버전을 출시했다.[2] 2014년, 페레즈는 IPython에서 파생된 프로젝트인 프로젝트 주피터를 발표했다.[3] IPython은 Python 셸 및 주피터의 커널로 계속 존재하며, 노트북과 IPython의 다른 언어 독립적 부분은 주피터 이름으로 이전되었다.[4][5] 주피터는 줄리아, R, Haskell, 루비, 파이썬(IPython 커널을 통해)을 포함한 수십 개의 언어로 실행 환경("커널"이라고 함)을 지원한다.

2. 2. 프로젝트 주피터의 출범 (2014~현재)

2011년 페르난도 페레즈, 브라이언 그레인저, 민 레이건-켈리 등이 포함된 팀이 IPython용 노트북의 첫 번째 버전을 출시했다.[2] 2014년, 페르난도 페레즈는 IPython에서 파생된 프로젝트인 프로젝트 주피터를 발표했다.[3] IPython은 Python 셸 및 주피터의 커널로 계속 존재하며, 노트북과 IPython의 다른 언어 독립적 부분은 주피터 이름으로 이전되었다.[4][5] 주피터는 줄리아, R, Haskell, 루비, 파이썬(IPython 커널을 통해)을 포함한 수십 개의 언어로 실행 환경("커널"이라고 함)을 지원한다.

2015년에는 약 20만 개의 주피터 노트북이 깃허브에 공개되었고, 2018년에는 약 250만 개, 2021년 1월에는 중력파의 최초 관측과 초대질량 블랙홀의 2019년 발견에 관한 노트북을 포함하여 거의 1,000만 개가 공개되었다.[6][7][15]

주요 클라우드 컴퓨팅 제공업체는 주피터 노트북 또는 파생 도구를 클라우드 사용자를 위한 프런트엔드 인터페이스로 채택했다. 예로는 아마존 세이지메이커 노트북,[8] 구글의 Colab,[9][10] 및 마이크로소프트의 Azure Notebook이 있다.[11]

비주얼 스튜디오 코드는 주피터 노트북의 로컬 개발을 지원한다. 2022년 7월 현재 VS Code용 주피터 확장은 4천만 회 이상 다운로드되어 VS Code 마켓플레이스에서 두 번째로 인기 있는 확장 프로그램이 되었다.[12]

프로젝트 주피터의 운영 위원회는 "개념에 대한 기여, 상업적 수용 또는 둘 다에서 지속적인 영향을 미친 소프트웨어 시스템을 개발한" 사람 또는 조직에게 수여되는 연례 상인 2017년 ACM 소프트웨어 시스템 상을 수상했다.[13]

''The Atlantic''은 2018년에 "과학 논문은 쓸모없어졌다"라는 제목의 기사를 게재하여 주피터 노트북과 매스매티카 노트북이 과학 출판의 미래에서 하는 역할을 논의했다.[16] 경제학자 폴 로머는 이에 대한 응답으로 매스매티카와 주피터를 연구에 사용한 경험을 되돌아보는 블로그 게시물을 게시했는데, 그 내용은 부분적으로 주피터가 "Theodore Gray가 매스매티카 노트북을 설계할 때 염두에 두었던 것을 더 잘 전달한다"는 결론을 내렸다.[14]

2021년 ''네이처''는 주피터를 과학을 변화시킨 10개의 컴퓨팅 프로젝트 중 하나로 선정했다.[15]

3. 철학

프로젝트 주피터는 오픈 소스 소프트웨어 개발을 통해 모든 프로그래밍 언어에서 인터랙티브 데이터 과학과 사이언티픽 컴퓨팅을 지원하는 것을 목표로 한다. 프로젝트 주피터 웹사이트에 따르면, "주피터는 항상 100% 오픈 소스 소프트웨어로, 모든 사람들이 자유롭게 사용할 수 있으며 완화된 BSD 라이센스의 조건에 따라 출시될 것이다."[54]

4. 주요 제품 및 도구

프로젝트 주피터는 사용자의 편의성을 높이기 위해 다양한 도구와 서비스를 제공한다. 주요 제품 및 도구는 다음과 같다.


  • Jupyter Notebook: 프로그램 코드, 마크다운 텍스트, 수식, 도표 등을 포함하는 문서를 생성하고 공유하는 웹 애플리케이션이다.[32][33][34] Jupyter Notebook 문서는 [https://nbconvert.readthedocs.io nbconvert] 라이브러리나 "jupyter nbconvert" 명령어를 통해 HTML, PDF, 마크다운 등 다양한 형식으로 변환할 수 있다.[35]
  • JupyterLab: 프로젝트 주피터의 차세대 사용자 인터페이스로, 노트북, 터미널, 텍스트 편집기 등 다양한 기능을 제공한다.
  • JupyterHub: 여러 사용자가 Jupyter Notebook을 사용할 수 있도록 하는 다중 사용자 서버이다.
  • Jupyter Book: 출판 품질의 책과 문서를 제작하기 위한 오픈 소스 소프트웨어 프로젝트이다.
  • Jupyter Widgets: Jupyter 상에 GUI(대화형 제어)를 구축하기 위한 프레임워크이다.[45]
  • nbgrader: Jupyter Notebook에서 과제를 생성하고 채점하기 위한 도구이다.

4. 1. Jupyter Notebook

Jupyter Notebook 인터페이스


Jupyter Notebook(구 IPython Notebook)은 웹 기반의 대화형 컴퓨팅 환경으로, 노트북 문서를 생성하는 데 사용된다. IPython, ZeroMQ, Tornado, jQuery, Bootstrap, MathJax를 포함한 여러 오픈 소스 라이브러리를 사용하여 구축되었다. Jupyter Notebook 애플리케이션은 코드, 텍스트(Github Flavored Markdown 사용), 수학, 도표 및 리치 미디어를 포함할 수 있는 입력/출력 셀의 정렬된 목록을 포함하는 브라우저 기반 REPL이다.

Jupyter Notebook은 1980년대 Mathematica에서 시작된 계산 인터페이스 스타일인 메이플, 매스매티카 및 SageMath와 같은 다른 프로그램의 노트북 인터페이스와 유사하다. 2018년 초에 Jupyter에 대한 관심이 Mathematica 노트북 인터페이스의 인기를 넘어섰다.[16]

Jupyter Notebook은 [https://nbconvert.readthedocs.io nbconvert] 라이브러리 또는 "jupyter nbconvert" 명령어를 통해 웹 인터페이스의 "Download As"를 선택하여 여러 오픈 표준 출력 형식(HTML, 프레젠테이션 슬라이드, LaTeX, PDF, ReStructuredText, 마크다운, 파이썬)으로 변환할 수 있다. 웹상의 Jupyter 노트북 문서 시각화를 간소화하기 위해 nbconvert 라이브러리는 [https://nbviewer.org NbViewer]를 통해 서비스로 제공되며, 공개된 임의의 노트북 문서에 대한 URL을 받아 즉시 HTML로 변환하여 사용자에게 표시할 수 있다.

Jupyter Notebook은 다음의 수많은 인기 있는 오픈 소스 소프트웨어 라이브러리를 기반으로 구축된 브라우저 기반 REPL을 제공한다.

  • IPython
  • ØMQ
  • 토네이도(웹 서버)
  • jQuery
  • 부트스트랩(프론트엔드 프레임워크)
  • MathJax


Jupyter Notebook은 많은 커널에 연결할 수 있으므로, 많은 언어로 프로그래밍할 수 있다. 기본적으로 Jupyter Notebook에는 IPython 커널이 포함되어 있다. 2014년 10월 2.3 릴리스[36] [37] 시점에서, 파이썬, R, 줄리아, 하스켈을 포함한 많은 프로그래밍 언어에 대해 현재 49개의 Jupyter 호환 커널이 있다. [38]

Notebook 인터페이스는 2011년 12월 0.12 릴리스[39]에 IPython에 추가되었으며, 2015년에 Jupyter Notebook으로 이름이 변경되었다(IPython 4.0 – Jupyter 1.0).

4. 2. JupyterLab

JupyterLab은 프로젝트 주피터의 차세대 사용자 인터페이스이다. 유연하고 강력한 사용자 인터페이스로, 기존 Jupyter Notebook의 노트북, 터미널, 텍스트 편집기, 파일 브라우저, 풍부한 출력 등 익숙한 구성 요소를 모두 제공한다. 첫 안정 버전은 2018년 2월 20일에 발표되었다.[17][18] 2015년에는 The Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, 고든 앤 베티 무어 재단, 알프레드 P. 슬론 재단의 공동 600만달러 보조금으로 핵심 Jupyter 도구의 확장 기능과 JupyterLab 생성을 위한 작업 자금이 지원되었다.[19]

GitHub는 2022년 11월에 코드스페이스(Codespace)라는 온라인 코딩 플랫폼에서 JupyterLab을 사용할 수 있다고 발표했다.[20]

4. 3. JupyterHub

JupyterHub는 여러 사용자가 Jupyter Notebook을 사용할 수 있도록 지원하는 다중 사용자 서버이다.[42] 여러 개의 단일 Jupyter Notebook 서버를 생성, 관리, 프록시하여 많은 사용자를 지원하도록 설계되었다. Jupyo[43]와 같은 서드파티 서비스는 클라우드에서 멀티 유저 Jupyter 노트북을 호스팅하고 관리함으로써 JupyterHub의 대안을 제공한다.

4. 4. Jupyter Book

Jupyter Book(https://jupyterbook.org/intro.html)은 계산 자료를 바탕으로 출판 품질의 책과 문서를 제작하기 위한 오픈 소스 프로젝트이다. 이를 통해 사용자는 마크다운, MyST라고 불리는 마크다운의 확장 버전, MathJax를 사용한 수학 및 방정식, Jupyter Notebook, reStructuredText, 빌드 시 실행되는 Jupyter Notebook의 출력 등을 결합하여 콘텐츠를 구축할 수 있다.

4. 5. Jupyter Widgets

Jupyter Widgets는 Jupyter 상에 GUI(대화형 제어)를 구축하기 위한 프레임워크이다.[45] 많은 Jupyter 프론트엔드는 웹 브라우저와 유사한 환경이며, 자바스크립트/HTML을 통해 풍부한 GUI를 구축할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. Jupyter Widgets는 커널과 프론트엔드의 통신을 중개하여 Jupyter 상의 GUI를 실현하는 프레임워크로서 기능한다.

4. 6. nbgrader

nbgrader(https://nbgrader.readthedocs.io/en/stable/)는 Jupyter Notebook에서 과제를 생성하고 채점하기 위한 도구이다. 강사는 이를 통해 Python 또는 기타 지원되는 커널 및 텍스트 응답을 포함하는 코딩 연습 과제를 생성할 수 있다. 제출된 과제는 자동 채점, 수동 채점, 또는 이 둘을 조합하는 방식으로 채점할 수 있다.[1]

5. 실행 환경

Jupyter Notebook은 웹 애플리케이션이므로, 작동에는 HTTP 서버, Notebook Server, Kernel 기능을 수행하는 서버가 필요하다.[1] 로컬 머신에 설치하거나 관리형 클라우드에서 원클릭으로 실행하는 등 다양한 실행 환경이 존재한다.[1]

5. 1. 로컬 설치

사용자의 컴퓨터에 직접 Jupyter Notebook을 설치하고 서버를 가동하는 방식이다.[1] Jupyter Notebook 설치, 서버 가동, 브라우저 연결 과정을 거친다.[1]

5. 2. Docker

https://jupyter-docker-stacks.readthedocs.io/en/latest/using/selecting.html#core-stacks Jupyter Docker Stacks를 활용하여 도커 컨테이너를 통해 주피터 노트북 환경을 구축할 수 있다. 예를 들어, `docker run -p 8888:8888 jupyter/minimal-notebook`와 같은 명령어를 사용할 수 있다.[1]

5. 3. 클라우드

Jupyter Notebook은 서버가 필요한 웹 애플리케이션이므로, 로컬 머신에 설치하거나 클라우드에서 실행할 수 있다. 클라우드 환경에서 실행하는 방식은 다음과 같다.

6. 파일 형식

Jupyter Notebook 문서 형식은 '''Jupyter Notebook 형식'''이며[41], 확장자는 `.ipynb`이다[35]。 JSON 파일 형식으로, 텍스트 데이터로 기술하고 편집할 수 있다. 커널이나 언어 등의 메타데이터, 소스에 해당하는 코드 셀과 마크다운 셀, 실행 결과를 기술하는 셀 등으로 구성된다. .ipynb를 다루는 레퍼런스 구현에는 `[https://github.com/jupyter/nbformat nbformat]`가 있다.

7. 커널(Kernel)

Jupyter 커널은 코드 실행, 코드 완성, 검사 등 다양한 유형의 요청을 처리하고 응답하는 프로그램이다. 커널은 ZeroMQ를 사용하여 네트워크를 통해 Jupyter의 다른 구성 요소와 통신하므로, 동일한 머신 또는 원격 머신에 배치할 수 있다. 다른 많은 노트북과 같은 인터페이스와는 달리, Jupyter에서 커널은 특정 문서에 연결되어 있지 않으며, 한 번에 여러 클라이언트에 연결할 수 있다. 일반적으로 커널은 단일 언어 실행만 허용하지만, 몇 가지 예외가 있다.

8. 수상 및 지원

연도수상 및 지원 내용
2012년페르난도 페레즈가 IPython 연구로 FSF 자유 소프트웨어 상의 자유 소프트웨어 진흥상 수상.[48]
2013년IPython 팀, 알프레드 P. 슬론 재단으로부터 115만달러 지원금 받음.[48]
2015년프로젝트 주피터, The Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, 고든 앤 베티 무어 재단, 알프레드 P. 슬론 재단으로부터 공동으로 600만달러 지원금 받음. (핵심 주피터 도구와 JupyterLab 개발에 사용)[48]
2018년프로젝트 주피터 운영위원회, 2017 ACM 소프트웨어 시스템 상 수상.[13]


참조

[1] 웹사이트 NumFOCUS Sponsored Projects https://numfocus.org[...] NumFOCUS 2021-10-25
[2] 뉴스 Project Jupyter: A Computer Code that Transformed Science https://cs.lbl.gov/n[...] 2021-06-14
[3] 웹사이트 Project Jupyter // Speaker Deck https://speakerdeck.[...]
[4] 웹사이트 The Notebook, Qt console and a number of other pieces are now parts of Jupyter https://github.com/i[...] 2021-05-29
[5] 웹사이트 The Big Split™ https://blog.jupyter[...] 2017-08-28
[6] 간행물 Why Jupyter is data scientists' computational notebook of choice https://www.nature.c[...] 2018-10-30
[7] 간행물 LIGO Open Science Center https://losc.ligo.or[...] 2018-05-04
[8] 뉴스 Machine learning, concluded: Did the "no-code" tools beat manual analysis? https://arstechnica.[...] 2022-08-15
[9] 뉴스 Google Colab vs Jupyter Notebook: Compare data science software https://www.techrepu[...] 2022-05-25
[10] 뉴스 Nerds rejoice: Google just released its internal tool to collaborate on AI https://qz.com/11139[...] 2018-09-06
[11] 뉴스 Essential data science tools for elevating your analytics operations https://www.cio.com/[...] 2022-05-05
[12] 뉴스 VS Code and Python: A Natural Fit for Data Science - https://visualstudio[...] 2022-07-12
[13] 웹사이트 Software System Award https://web.archive.[...] Association for Computing Machinery 2016-04-28
[14] 웹사이트 Jupyter, Mathematica, and the Future of the Research Paper https://paulromer.ne[...] 2018-04-15
[15] 간행물 Ten computer codes that transformed science https://www.nature.c[...] 2021-01-20
[16] 뉴스 The Scientific Paper Is Obsolete https://www.theatlan[...] 2018-04-10
[17] 뉴스 JupyterLab is Ready for Users https://blog.jupyter[...] 2018-05-04
[18] 뉴스 Data science notebooks get real: JupyterLab releases to users https://www.zdnet.co[...] 2018-02-24
[19] 웹사이트 UC Berkeley and Cal Poly to Expand and Enhance Open-Source Software for Scientific Computing and Data Science {{!}} Helmsley Charitable Trust https://web.archive.[...] 2018-05-03
[20] 웹사이트 Using Codespaces with JupyterLab (Public Beta) {{!}} GitHub Changelog https://github.blog/[...] 2022-11-11
[21] 웹사이트 Generative AI in Jupyter https://blog.jupyter[...] 2023-08-19
[22] 뉴스 JupyterHub 1.0 releases with named servers, support for TLS encryption and more https://hub.packtpub[...] 2019-05-06
[23] 서적 Learning Jupyter Packt
[24] 문서 mwouts/jupytext https://github.com/m[...] 2022-11-11
[25] 뉴스 Project Jupyter - About Us https://jupyter.org/[...] 2018-05-03
[26] 웹사이트 Project Jupyter // Speaker Deck https://speakerdeck.[...] 2018-05-03
[27] 웹사이트 The Notebook, Qt console and a number of other pieces are now parts of Jupyter https://github.com/i[...] 2018-05-03
[28] 웹사이트 The Big Split™ https://blog.jupyter[...] 2018-05-03
[29] 웹사이트 Project Jupyter | Home https://jupyter.org/ 2018-05-03
[30] 뉴스 GitHub + Jupyter Notebooks = <3 https://blog.github.[...] 2018-04-10
[31] 뉴스 Rendering Notebooks on GitHub – Jupyter Blog https://blog.jupyter[...] 2018-04-10
[32] 웹사이트 Project Jupyter https://jupyter.org/
[33] 웹사이트 Project Jupyter https://jupyter.org/
[34] 웹사이트 Project Jupyter https://jupyter.org/
[35] 웹사이트 Architecture - Jupyter Projects https://jupyter.read[...]
[36] 웹사이트 What's new in IPython > Issues closed in the 2.x development cycle https://ipython.org/[...] 2018-05-03
[37] 웹사이트 What's new in IPython > 2.0 Series https://ipython.org/[...] 2018-05-03
[38] 웹사이트 Jupyter kernels > List of (some) IPython compatible kernels https://github.com/j[...] 2018-05-03
[39] 웹사이트 Notebook's announcement- 0.12 release note https://ipython.org/[...] 2018-05-03
[40] 뉴스 The Scientific Paper Is Obsolete https://www.theatlan[...] 2018-04-10
[41] 문서 The official Jupyter Notebook format is defined with this JSON schema https://nbformat.rea[...]
[42] 웹사이트 https://jupyter.org/[...]
[43] 웹사이트 Jupyo {{!}} Jupyter notebooks for Python, R, Julia in the cloud 2019-01-02
[44] 뉴스 JupyterLab is Ready for Users – Jupyter Blog https://blog.jupyter[...] 2018-05-04
[45] 웹사이트 Jupyter Widgets is primarily a framework to provide interactive controls https://ipywidgets.r[...]
[46] 웹사이트 LIGO Open Science Center https://losc.ligo.or[...] 2018-05-04
[47] 뉴스 The Scientific Paper Is Obsolete https://www.theatlan[...] 2018-04-10
[48] 웹사이트 Jupyter, Mathematica, and the Future of the Research Paper – Paul Romer https://paulromer.ne[...] 2018-04-15
[49] 웹사이트 Sloan Foundation Grant — IPython https://ipython.org/[...] 2018-05-03
[50] 웹사이트 An Open Source Framework for Interactive, Collaborative and Reproducible Scientific Computing and EducationOpen Source Tools for Interactive, Collaborative and Reproducible Computing https://ipython.org/[...] 2018-05-03
[51] 웹사이트 IPython 2015 Final Report - Sloan Foundation http://archive.ipyth[...] 2018-05-03
[52] 웹사이트 UC Berkeley and Cal Poly to Expand and Enhance Open-Source Software for Scientific Computing and Data Science {{!}} Helmsley Charitable Trust https://helmsleytrus[...] 2018-05-03
[53] 웹사이트 Software System Award http://awards.acm.or[...] Association for Computing Machinery 2016-04-28
[54] 뉴스 Project Jupyter - About Us https://jupyter.org/[...] 2018-05-03


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