在操作系統(tǒng)領(lǐng)域，Windows可謂是筆記本和臺(tái)式機(jī)上的絕對(duì)霸主，iOS和安卓在手機(jī)上分庭抗禮，而對(duì)于Linux，很多朋友有所耳聞，但了解并不多。今天我將簡(jiǎn)單介紹一下為什么有志于進(jìn)一步深造的研究生都要學(xué)習(xí)一下Linux，Linux的現(xiàn)狀以及如何開(kāi)始入門學(xué)習(xí)Linux。
當(dāng)前大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)已經(jīng)從科幻電影走入了百姓生活。從學(xué)術(shù)研究的領(lǐng)域來(lái)看，不僅僅是傳統(tǒng)的理工科要使用“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的方法來(lái)的進(jìn)行研究，即使是那些我們認(rèn)為是“文科”的學(xué)科也已經(jīng)與數(shù)據(jù)接軌。
且不說(shuō)信息學(xué)科中的計(jì)算機(jī)和電子工程兩大專業(yè)是計(jì)算機(jī)的重度用戶，當(dāng)代物理、化學(xué)和生物分別有計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)和生物信息學(xué)作為其重要分支，數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)更是當(dāng)前人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)。
再來(lái)看看那些傳統(tǒng)意義上的文科。中文是傳統(tǒng)意義非?！拔目啤钡囊婚T學(xué)科，主要研究漢語(yǔ)言文學(xué)。隨著人工智能技術(shù)的成熟，計(jì)算語(yǔ)言學(xué)正在興起，研究者開(kāi)始用計(jì)算機(jī)來(lái)分析和處理大規(guī)模的人類語(yǔ)言和文本數(shù)據(jù)，人工智能界通常稱之為自然語(yǔ)言處理技術(shù)。以中文領(lǐng)域最高學(xué)府北大中文系為例，中文系開(kāi)設(shè)了計(jì)算語(yǔ)言學(xué)相關(guān)的專業(yè)和課程，并正在與一些計(jì)算機(jī)背景的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，開(kāi)展了大量的研究。另外一個(gè)對(duì)計(jì)算有強(qiáng)烈需求的專業(yè)就是金融。很多人包括我在內(nèi)，之前認(rèn)為金融是個(gè)文科專業(yè)，一般是西裝革履，在商界指點(diǎn)江山，其實(shí)金融領(lǐng)域有個(gè)重要的分支叫做量化金融，正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)進(jìn)行金融交易分析，這個(gè)方向?qū)臉I(yè)人員的數(shù)理背景和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)要求極高。還有就是經(jīng)濟(jì)學(xué)，當(dāng)前最流行的研究方法是計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，使用量化的方式來(lái)對(duì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析。中國(guó)人民大學(xué)新聞學(xué)院是國(guó)內(nèi)頂級(jí)的新聞?lì)愒合?，這兩年也在引入計(jì)算機(jī)背景的青年教師，以建設(shè)計(jì)算傳播學(xué)和新聞大數(shù)據(jù)等相關(guān)研究方向。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能滲入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，更多的學(xué)科包括經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、法學(xué)、新聞學(xué)等學(xué)科都開(kāi)始依賴數(shù)據(jù)支撐和決策，這些學(xué)科最前沿的研究方法都離不開(kāi)數(shù)據(jù)和計(jì)算。
Linux無(wú)處不在
一旦數(shù)據(jù)量龐大，需要更復(fù)雜計(jì)算的時(shí)候，就離不開(kāi)Linux操作系統(tǒng)。幾乎所有帶有復(fù)雜計(jì)算功能的設(shè)備都在運(yùn)行著Linux或其變種，上到航空航天，下到手機(jī)平板，以及BAT、Google、亞馬遜在內(nèi)的各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭的服務(wù)器上都運(yùn)行著Linux。正在打破美國(guó)壟斷的華為鴻蒙操作系統(tǒng)，也是基于Linux做的開(kāi)發(fā)。為了迎合計(jì)算領(lǐng)域?qū)inux的龐大需求，微軟在Windows 10上提供了一個(gè)Windows Subsystem for Linux（WSL），用戶可以在Windows上運(yùn)行Linux程序?？梢?jiàn)，Linux的需求是多么巨大。
對(duì)于想在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)一步深入下去的研究生，學(xué)習(xí)Linux未來(lái)收益很大，是一種必備技能。
Linux的歷史
Linux是一種類Unix的開(kāi)源操作系統(tǒng)，由一位名為L(zhǎng)inus Torvalds的程序員在1991年發(fā)布。它的Logo是一個(gè)可愛(ài)的小企鵝。
Unix及其衍生變種
說(shuō)起操作系統(tǒng)，就不得不提Unix，它由美國(guó)AT&T公司貝爾實(shí)驗(yàn)室在70年代發(fā)布，是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的鼻祖。Unix是貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的商用操作系統(tǒng)，后不斷演變，產(chǎn)生了很多子孫后代。當(dāng)前我們享受的很多科技成果均來(lái)自貝爾實(shí)驗(yàn)室，貝爾實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該是人類歷史上最牛的實(shí)驗(yàn)室，可以說(shuō)改變了人類的命運(yùn)?；氐讲僮飨到y(tǒng)領(lǐng)域，現(xiàn)在我們使用的很多操作系統(tǒng)幾乎都與貝爾實(shí)驗(yàn)室的Unix有血緣關(guān)系，包括iOS、安卓、macOS等，即使以開(kāi)發(fā)自家操作系統(tǒng)為主營(yíng)業(yè)務(wù)的微軟也曾經(jīng)一度購(gòu)買了世界上最多的Unix版權(quán)。Unix最初更多應(yīng)用在商用領(lǐng)域，當(dāng)前商用領(lǐng)域使用最多的Unix有IBM AIX，包括工農(nóng)中建在內(nèi)的絕大多數(shù)大型銀行和國(guó)企還在使用著AIX。
與付費(fèi)的商業(yè)軟件不同，Linux設(shè)計(jì)之初就秉承著開(kāi)源和免費(fèi)的宗旨。
Linux內(nèi)核起到軟件與硬件橋梁的作用 來(lái)源：wikipedia
Linux發(fā)行版
我們通常所說(shuō)的Linux其實(shí)是指操作系統(tǒng)內(nèi)核。操作系統(tǒng)是一種管理計(jì)算及硬件的軟件集合，可以管理CPU、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、鍵盤、鼠標(biāo)等，內(nèi)核是操作系統(tǒng)中最核心的部分。所有的軟件都需要在操作系統(tǒng)內(nèi)核的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步與底層的計(jì)算機(jī)硬件交互，比如Office、瀏覽器Chrome、MATLAB等應(yīng)用軟件，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的HTTP服務(wù)器，進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的Python等。
因?yàn)殚_(kāi)源和免費(fèi)，誰(shuí)都可以參與進(jìn)來(lái)，因此各組織和個(gè)人在開(kāi)源的Linux基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，形成了自己的Linux開(kāi)發(fā)版。不同Linux發(fā)行版主要區(qū)別在于一些預(yù)裝軟件以及軟件包管理方式。Linux開(kāi)發(fā)版可謂百花齊放，截止現(xiàn)在，可能有上百個(gè)不同類型的Linux發(fā)行版。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷和目標(biāo)用戶不同，軟件也有很大區(qū)別。比如一部分Linux發(fā)行版交互界面更友好，適合在個(gè)人電腦上安裝，以Ubuntu為代表；還有一部分Linux發(fā)行版更穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，更適合在有商業(yè)用途的服務(wù)器上運(yùn)行，以CentOS為代表。還有很多Linux操作系統(tǒng)運(yùn)行在物聯(lián)網(wǎng)IoT設(shè)備上。
不同Linux發(fā)行版各有優(yōu)勢(shì)，但核心內(nèi)容幾乎大同小異，比如目錄結(jié)構(gòu)、基本命令、編譯和運(yùn)行軟件的方式等。熟悉了一種操作系統(tǒng)，可以很快上手另外的操作系統(tǒng)。
Linux在計(jì)算領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)
那么，為什么要使用Linux，而不是在Windows上進(jìn)行研究和計(jì)算呢？
使用SSH遠(yuǎn)程登錄到Linux服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算
Linux發(fā)行版可能有上百種，從我的個(gè)人經(jīng)歷來(lái)看，在大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域，使用最多的Linux主要有Ubuntu和CentOS。Ubuntu和CentOS也是各大云廠商主要支持的操作系統(tǒng)，阿里云和騰訊云等云廠商主要支持的Linux中前兩位就是Ubuntu和CentOS。
Ubuntu
Ubuntu（英文發(fā)音：烏班圖）是Canonical公司開(kāi)發(fā)的一款Linux發(fā)行版，它的各種軟件和包安裝起來(lái)很簡(jiǎn)單方便，是最好用的Linux之一，因此在個(gè)人電腦領(lǐng)域贏得了大批用戶。Ubuntu這個(gè)詞語(yǔ)出自一種非洲哲學(xué)，有“人性”之意。Ubuntu的軟件安裝管理器屬于Debian系。
Ubuntu 19.04
Ubuntu每半年發(fā)行一個(gè)新版本，分別叫xx.04和xx.10，其中xx為所在年份。另外，每?jī)赡陼?huì)發(fā)行一個(gè)長(zhǎng)期支持版（Long-Term Support ，LTS） ，長(zhǎng)期支持版更穩(wěn)定，能獲得公司的長(zhǎng)期官方支持。
隨著深度學(xué)習(xí)和人工智能時(shí)代的到來(lái)，AI工程師開(kāi)始在Ubuntu上安裝進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)，Ubuntu再次風(fēng)靡世界，成為對(duì)深度學(xué)習(xí)支持最好的Linux操作系統(tǒng)。TensorFlow和PyTorch這些深度學(xué)習(xí)框架的官方docker鏡像都是基于Ubuntu的。
CentOS
CentOS，英文全稱為Community Enterprise Operating System。從名字中的Enterprise看出，這是一款企業(yè)級(jí)操作系統(tǒng)。它是Red Hat公司開(kāi)發(fā)的免費(fèi)版本。Red Hat公司是全球領(lǐng)先的云計(jì)算廠商，其商業(yè)級(jí)操作系統(tǒng)產(chǎn)品為Red Hat Enterprise Linux（RHEL）,CentOS集成了RHEL的很多優(yōu)秀特性，并且免費(fèi)。IBM為進(jìn)軍云計(jì)算市場(chǎng)，已經(jīng)將Red Hat公司收購(gòu)。CentOS的軟件管理器屬于RPM系。
CentOS 7
與Ubuntu不同，CentOS為企業(yè)服務(wù)，因此它的設(shè)計(jì)初衷就是穩(wěn)定。一切新鮮的事物都要經(jīng)過(guò)大量時(shí)間驗(yàn)證后才能集成到CentOS中。因此，同樣一個(gè)功能，Ubuntu上已經(jīng)使用很新的版本，CentOS似乎還停留在幾年前。也正因?yàn)榉€(wěn)定，CentOS被各大公司的線上服務(wù)器所采用。
如何選擇
Ubuntu簡(jiǎn)單易用，適合進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)深度學(xué)習(xí)非常友好。CentOS為企業(yè)而生，性能穩(wěn)定，是線上服務(wù)器的首選操作系統(tǒng)。
Linux現(xiàn)在雖然有了可視化界面，但是比起Windows，它的辦公和應(yīng)用軟件還是相對(duì)比較匱乏，比如Office不如Windows好用，沒(méi)有微信電腦版，沒(méi)有一些專業(yè)領(lǐng)域的軟件如Photoshop等。而且使用Linux進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，主要還是使用命令行與操作系統(tǒng)交互。命令行對(duì)于小白用戶來(lái)說(shuō)，看起來(lái)非常極客，還沒(méi)開(kāi)始使用就讓人有種畏懼感。的確，Linux的命令行對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)有一定的學(xué)習(xí)曲線，但是也沒(méi)有那么難，只要耐下心來(lái)讀一本關(guān)于Linux的書(shū)或者學(xué)習(xí)一門在線課程，一個(gè)星期之內(nèi)就可以完全掌握Linux命令行。
雖然命令行一開(kāi)始的學(xué)習(xí)成本陡峭，但它對(duì)編程的支持比Windows強(qiáng)大，掌握后可獲得非常大的收益。
macOS上的命令行
這里我推薦一本通俗易懂的Linux入門書(shū)籍：《鳥(niǎo)哥的Linux私房菜基礎(chǔ)學(xué)習(xí)篇》。鳥(niǎo)哥是一個(gè)臺(tái)灣人，環(huán)境工程出身，并不是計(jì)算機(jī)背景，也因?yàn)樵谧霰緦I(yè)的科學(xué)研究過(guò)程中必須用到Linux，所以開(kāi)始研究Linux的使用，十幾年前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料并沒(méi)有現(xiàn)在這么豐富，他把Linux的學(xué)習(xí)筆記整理后，很多朋友非常喜歡，后來(lái)不斷整理和更新，現(xiàn)在已經(jīng)成中文Linux學(xué)習(xí)領(lǐng)域的標(biāo)桿。大家可以在京東購(gòu)買紙質(zhì)書(shū)，也可以登錄鳥(niǎo)哥的網(wǎng)站，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)上也有很多可下載的PDF版本。
鳥(niǎo)哥網(wǎng)站：http://cn.linux.vbird.org/
對(duì)于Windows的用戶，可以使用下面的辦法來(lái)學(xué)習(xí)Linux：
我個(gè)人推薦第一和第二種方案。不過(guò)第二種方案是微軟新推出的功能，網(wǎng)上的教程還不多。
macOS
Linux的遠(yuǎn)房親戚macOS也是Unix的一種變體，雖然從嚴(yán)格的技術(shù)角度上，macOS并不是Linux，但其背后的思想與Linux很像。macOS交互體驗(yàn)極佳，軟件日漸豐富，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)友好，是程序開(kāi)發(fā)者經(jīng)常選擇的操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)上各類編程類課程對(duì)macOS兼容非常好，能在macOS上實(shí)現(xiàn)很多大數(shù)據(jù)和人工智能的編程實(shí)驗(yàn)。我是從2011年開(kāi)始接觸mac的，一直使用到現(xiàn)在，可以說(shuō)mac已經(jīng)能夠完成99%的Windows功能。蘋果之前的做工和品質(zhì)非常不錯(cuò)，我的上一個(gè)MacBook用了將近6年，依然可以應(yīng)付絕大多數(shù)的使用場(chǎng)景，不會(huì)感到卡頓。但是蘋果的產(chǎn)品相比競(jìng)品價(jià)格高很多，而且最近的蘋果品質(zhì)正在下降，出現(xiàn)了鍵盤失靈的丑聞，目前沒(méi)有好的解決方案，對(duì)于想購(gòu)入MacBook的朋友可能還需要考慮考慮。
對(duì)于想進(jìn)一步深造的研究生，個(gè)人建議接觸一下Linux這個(gè)操作系統(tǒng)，并嘗試在Linux下編程。短期內(nèi)有一定的學(xué)習(xí)曲線，但長(zhǎng)期看來(lái)收益很大。Linux主要依賴命令行，Windows用戶可以使用虛擬機(jī)來(lái)安裝Linux，macOS可以使用系統(tǒng)自帶的命令行。
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