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PythonでCUDAを利用する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

初心者向けにPythonでCUDAを利用する方法について現役エンジニアが解説しています。CUDAとはNVIDIA社が開発・提供しているGPU向けの並立コンピューティングプラットフォームです。CUDAを使う前提条件や必要なソフトのインストール方法、PyCUDAのインストール方法などについて解説します。

テックアカデミーマガジンは受講者数No.1のプログラミングスクール「テックアカデミー」が運営。初心者向けにプロが解説した記事を公開中。現役エンジニアの方はこちらをご覧ください。 ※ アンケートモニター提供元：GMOリサーチ株式会社　調査期間：2021年8月12日～8月16日　調査対象：2020年8月以降にプログラミングスクールを受講した18～80歳の男女1,000名　調査手法：インターネット調査

PythonでCUDAを利用する方法について、TechAcademyのメンター（現役エンジニア）が実際のコードを使用して初心者向けに解説します。

そもそもPythonについてよく分からないという方は、Pythonとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。

なお本記事は、TechAcademyのオンラインブートキャンプPython講座の内容をもとに紹介しています。

今回は、Pythonに関する内容だね！

どういう内容でしょうか？

PythonでCUDAを利用する方法について詳しく説明していくね！

お願いします！

CUDAとは

CUDAとはNVIDIA社が開発・提供しているGPU向けの並立コンピューティングプラットフォームです。

通常GPUは高い解像度のグラフィックを要求される処理（ゲーム、グラフィックなど）を行うときに用いられるハードウェアですが、CUDAを使うとこれらのグラフィック以外の用途でGPUを使った負荷分散のシステムを開発することができるようになります。

よく使われる事例としてはディープラーニングの計算処理をGPUで行うときです。ディープラーニングでは、大量の計算処理が必要になるためCPUだけで処理を行うと負荷が大きいです。そこでCUDAを使用してGPUに計算処理を行うようにプログラムすることができるようになります。

ちなみにTensorflowなどのディープラーニングのライブラリではGPU処理を行うためのモジュールは予めインストールしており、この裏側ではCUDAが動いています。

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CUDAを利用する方法

CUDAを使う前提条件として、NVIDIA製のGPUを使っていることです。CUDAはNVIDIAが提供しているGPUに対応しているため、それ以外のメーカーのGPUでは使うことができません。

必要なソフトのインストール

まずはCUDA Toolkitをインストールします。以下のサイトから「Download now」をクリックし、お使いのパソコンのOS、スペックを選択してインストーラをダウンロードします。

https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit

次にGPUドライバをインストールします。以下のサイトからお使いのGPUのモデル、パソコンのOSに合わせてインストールを行います。

https://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp

ダウンロードが終わったらそれぞれのインストーラを起動し、インストールを行います。

PyCUDAのインストール

PythonでCUDAを動かすためにPyCUDAというライブラリが提供されています。以下のpipコマンドを実行するとインストールされます。

pip install -U pycuda

実際に利用してみよう

それでは実際にCUDAを使った演算処理をしてみます。今回はnumpyを使った行列演算処理をPyCUDAでやってみます。以下のコードを任意のディレクトリに保存します。

import numpy as np
import pycuda.autoinit
import pycuda.driver as cuda
import pycuda.gpuarray as gpuarray

# 乱数配列を生成→GPUのメモリーを割いてデータを渡す
rand_array = np.random.randn(5, 5)
array_gpu = gpuarray.to_gpu(rand_array)
# 生成した配列の2乗の結果を取得
result = (array_gpu ** 2).get()

print(result)

実行すると、配列の2乗を計算した結果を出力します。実行に時間がかかりますが、これはGPUの立ち上げに時間がかかっています。

まとめ

今回はPythonでCUDAを扱う方法を紹介しました。

CUDAはGPUをプログラムで扱うときに便利なインターフェースになっています。Pythonでも使うことができるので、ディープラーニングなどで大量の演算処理を行うときにおすすめです。

監修してくれたメンター

メンター三浦

モバイルゲームを運用している会社のエンジニアをしています。趣味でWEB開発やクラウドコンピューティングもやっており、ソフトもハードもなんでもやります。

TechAcademyジュニアではPythonロボティクスコースを担当しています。好きな言語はPython, Node.js。

内容分かりやすくて良かったです！

ゆかりちゃんも分からないことがあったら質問してね！

分かりました。ありがとうございます！

TechAcademyでは、初心者でもPythonを使った人工知能（AI）や機械学習の基礎を習得できるオンラインブートキャンプPython講座を開催しています。

挫折しない学習方法を知れる説明動画や、現役エンジニアとのビデオ通話とチャットサポート、学習用カリキュラムを体験できる無料体験も実施しているので、ぜひ参加してみてください。

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2名同時授業で授業料10％OFF、3名以上は授業料30％OFF アニッシュインターネットスクール特徴アニッシュインターネットスクールの特徴は、1時間¥1,000～と設定されている安価な料金体系です。月謝制でもう少し安価なパソコン教室もあるものの、時間制であれば、全く行けない月だと支払いが全く発生しない点がメリットです。そのため、「行きたい時に安く通いたい」という方におすすめのパソコン教室です。プラン・コース一覧 Office基礎知識、パソコン基礎知識、イラストレーター、 CAD、パソコンで塗る水彩画、パソコン組立講座、　ほか料金 1時間¥1,000～住所・アクセス〒130-0002 東京都墨田区業平５－１０－２ TEL: 03-3829-0885 ホームページURL http://www.anish.jp/ 割引制度無料体験授業あり初心者向けの教室「パソコンで年賀状を作ってみたいけど、そもそもパソコンに触ったことがない」方や「社会人になってからちゃんとパソコンを触るようになった」方なども安心して入校できるパソコン教室をまとめました。科学技術館パソコン教室特徴この教室の特徴としては、教職員の方向けの講座が実施されているという点です。また、自習形式での時間もあるため、「親族に何度も同じ質問をして嫌な顔をされてしまった」といった方におすすめの教室です。プラン・コース一覧 Windows10講座、Office基礎知識、いまどきのパソコン旬な使いかた講座(自習形式)　ほか料金チケット制 1枚：￥4,180 5枚：￥19,250 10枚：￥33,900 ※別途テキスト代(￥510)が必要住所・アクセス〒102-0091 東京都千代田区北の丸公園2-1 ホームページURL http://kagakupc.jp/ 割引制度とくになしパソコン教室ビットラボラトリ四谷校特徴パソコン教室ビットラボラトリ四谷校の最大の特徴は、「1日速習」です。通常は数日かけて学習する内容を、短時間でポイントを絞って効率よく指導できるプランです。その日だけの金額を払えば済む点から金額的にも安心だといえます。プラン・コース一覧 Office基礎知識、ホームページ作成(HTML・CSS)、 IOT講座、Python、ほか料金 Office・ホームページ作成など、1日速習講座料金：¥21,780 その他のコースに関してはコースによって異なります。住所・アクセス「四谷校」〒160-0004 東京都新宿区四谷3丁目7 宮子ビルディング5F ホームページURL https://www.bitlab.jp/ 割引制度ママ割・学割完備商工会議所パソコン教室特徴商工会議所パソコン教室は全国に111教室を構えている大手のパソコン教室です。そもそも「パソコンを触ったことがない」方に人気のパソコン教室となっているため、初心者の教室の方におすすめの教室となっています。プラン・コース一覧パソコン基礎知識、Office基礎知識、資格対策講座(日商PC検定、簿記)、趣味講座(ホームページ作成、デジカメ)、スマホ/モバイル講座　ほか料金授業料：¥1,000(1時間) 機器使用料：¥200(1時間) 教室維持費：¥1,400(月1回) 住所・アクセス「町田教室」〒194-0013 東京都町田市原町田3-3-22 町田商工会議所2階「多摩境教室」〒194-0215 東京都町田市小山ヶ丘2-2-5-8 まちだテクノパークセンタービル3階「吉祥寺教室」〒180-0004 東京都武蔵野市吉祥寺本町1-8-22 吉祥寺パレスビル6階「武蔵境教室」〒180-0023 東京都武蔵野市境南町2-3-4 五番館ビル5階「青梅商工会議所教室」〒198-8585 東京都青梅市上町373-1 青梅商工会議所2階「多摩商工会議所パソコン教室」〒206-0011 東京都多摩市関戸1-1-5 ザ・スクエア2階ホームページURL https://www.pcci-school.com/ 割引制度特になしパソコン教室パソカレッジ高田馬場駅前特徴パソコン教室パソカレッジ高田馬場駅前はMOS資格取得希望者に人気の教室です。他のパソコン教室には少ない特徴として、Macの使い方に関する講座があります。また、1日短期講習もあるので、「Officeの基礎知識などを短期的に習得したい」と考えている方にもおすすめのパソコン教室です。プラン・コース一覧 Mac講座、Office基礎講座、MOS資格対策講座、ほか料金入会金：¥5,500 チケット制：10時間チケット¥16,500〜 1日短期習得講座：1日6時間¥20,800 ※短期講座は入会金が不要です。住所・アクセス東京都新宿区高田馬場3−3−1 ホームページURL https://baba-pasocollege.com 割引制度特になしパソコン市民講座特徴パソコン市民講座は子供から大人に対して、約800種類の講座を受けることができる教室です。また、映像配信学習にも対応しており、忙しくて実際に教室に行かなくても自宅で学習することが可能です。プラン・コース一覧 MOS資格対策、サーティファイ対策、パソコン基本操作、タブレット・スマホ基本対策、子供向けパソコン講座　ほか料金入会金(初回のみ)、1時間あたり¥1,650、テキスト教材費住所・アクセス「丸井吉祥寺教室」〒180-8552 東京都武蔵野市吉祥寺南町1-7-1 丸井吉祥寺3F 「丸井錦糸町教室」〒130-0022 東京都墨田区江東橋3-9-10 丸井錦糸町店 5F 「神保町駅前教室」〒101-0051 東京都千代田区神田神保町2-14 SP神保町ビル5F 「イトーヨーカドー金町教室」〒125-0041 東京都葛飾区東金町1-10-8 イトーヨーカドー金町店 2F 「イトーヨーカドーアリオ亀有教室」〒125-0061 東京都葛飾区亀有3-49-3 イトーヨーカドーアリオ亀有店 3F 「ダイエー東大島教室」〒136-0072 東京都江東区大島7-38-30 ダイエー東大島店4F 「ダイエー西八王子教室」〒193-0835 東京都八王子市千人町2-1-9 ダイエー西八王子店中3F 「上野マルイ教室」〒110-8502 東京都台東区上野6-15-1 上野マルイ 7F 「中野マルイ教室」〒164-0001 東京都中野区中野3-34-28 中野マルイ3F 「イトーヨーカドー竹の塚教室」〒121-0813 東京都足立区竹の塚5-17-1 イトーヨーカドー竹の塚店5-17-1 イトーヨーカドー竹の塚店2F 「亀有駅前教室」〒125-0061 東京都葛飾区亀有3-26-1 亀有リリオ館6F 「イトーヨーカドー葛西教室」〒134-0084 東京都江戸川区東葛西9-3-3イトーヨーカドー葛西店3F 「大泉学園ゆめりあ教室」〒178-0063 東京都練馬区東大泉1-29-1ゆめりあ1街区8F 「西友福生教室」〒197-0021 東京都福生市東町5-1 西友福生店5F ホームページURL https://www.pc4353.net/ 割引制度小学生から大学生まで学割料金で受講できます。ディードットステーション特徴ディードットステーションの特徴は、月々¥3,240で通い放題という点です。初心者の方から資格取得まで通うなど、様々なニーズに応えることができる教室です。「金額は安く済ませて、パソコンの基礎から学びたい」方におすすめのパソコン教室となっています。プラン・コース一覧パソコン入門知識、Office基礎知識、パソコン活用知識、キッズプログラミング、ホームページビルダーを使用したホームページ作成、MOS　ほか料金コース料金の初期費用＋月謝(¥3,240) 住所・アクセス「三軒茶屋教室」東京都世田谷区太子堂3-18-3 1F 「久が原教室」東京都大田区南久が原2-9-7 1F ホームページURL https://dstation.jp 割引制度特になし（無料体験あり）東京パソコンスクール特徴パソコンに触れたことが無い方からMOS試験の対策を行いたい方におすすめのパソコン教室です。中高年に人気のアットホームな教室で、授業後にはコーヒータイムでくつろげる教室になっています。プラン・コース一覧パソコン基礎知識、Office基礎知識、MOS試験対策講座、 Windows講座、パソコン周辺機器講座　ほか料金月謝制 4回/月：¥12,980 8回/月：¥23,100 12回/月：¥35,200 チケット制 6回/60日：¥21,010 住所・アクセス〒181-0013 東京都三鷹市下連雀3-28-23三鷹センター商店街2階ホームページURL http://www.tokyopc.co.jp/ 割引制度特になし転職サポートのある教室「パソコン教室でスキルを習得し、最終的には身に付けたスキルが活かせる仕事に就きたい」と考えている方に対し、就職・転職のサポートを行ってくれる教室があります。ここでは、そういった転職サポートのあるパソコン教室をまとめました。 Winスクール特徴パソコン教室の中でも大手であり、全国各地に教室があるWinスクールです。特徴として、就職のサポートが手厚い点が挙げられます。また、厚生労働省の「教育訓練給付制度」だけでなく、企業向け助成金制度にも対応しています。プラン・コース一覧 AutoCAD、SolidWorks、HTML・CSS、 Adobe製品講座、PHP、CCNA対策講座、 C・C#、Python、Office基礎知識　ほか料金資料請求が必要です。就職・転職サポート Winスクール受講生限定でサポートしてくれる制度が設けられています。住所・アクセス「新宿本校」東京都新宿区西新宿1-7-1松岡セントラルビル 3F 「渋谷校」東京都渋谷区渋谷1-24-4渋谷こうゆうビル 4Ｆ「池袋校」東京都豊島区東池袋1-20-3MAKIビル 4F 「銀座校」東京都千代田区有楽町2-10-1東京交通会館ビル3F 「秋葉原校」東京都千代田区神田平河町1第三東ビル7F 「品川校」東京都港区高輪3-25-33長田ビル

プログラミング

誰でもできる！MAMPのインストール方法【初心者向け】

.post-body img{border: solid 1px #eee;} プログラミングの勉強を始める人にとって最初の難関は、開発環境の構築ではないでしょうか。そんな方でも使える開発環境のMAMPのインストール方法を初心者向けに解説した記事です。 MAMP（マンプ）はPHPの開発環境として使われます。XAMPPと同じように、MySQLも一緒に使えるので便利です。本記事では、MAMPをインストールする方法と、PHPの最初のプログラムが書けるまでを解説しています。本記事の目次本記事は下記の流れで解説します。 MAMPとは？ MAMPのインストール方法 PHPでプログラミング MAMPとは？ MAMPとは「macOS」「Apache」「MySQL」「PHP」の頭文字をとったものです。 MAMPは、これらを一括で使うことができ、PHPとMySQLの開発環境として使用できます。無料ホームページでもそれらを対応したサービスはあるのですが、データ送信に使うFTPソフトが必要だったり、SQLデーターベースの準備が必要で、初心者にとっては難しいこともあります。なお、名前からMacでのみの利用と思われそうですが、WindowsとMacの両方のOSで使用することが可能です。また、無料で使えるMAMPと有料版のMAMP PROがあります。違いとして、例えばlocalhostの代わりにユニークなエイリアスを与えることができるなど高機能になっています。ただし、初心者は無料版で十分でしょう。本記事では、無料版のMAMPのインストール方法のみ紹介します。 [PR] 未経験からWebエンジニアを目指す方法とはMAMPのインストール方法それでは早速、MAMPをインストールしてみましょう。 MAMPのダウンロードサイトにアクセスしてください。アクセスすると、このように表示されるので、一番上の画像内にある「Free Download」ボタンをクリックしてください。 Macの場合次の画面で、MacのPCの場合は種類によってクリックする場所が違います。新しいPC（M1やM2など）の場合は、「Apple M1/M2 CPU」と書かれた部分をクリックします。インテルのCPU（i7やi5など）を搭載したPCの場合は、「Intel x86 CPU」と書かれた部分をクリックします。 Windowsの場合一番上に表示されている「Windows 10+」と書かれた部分をクリックします。上記のそれぞれのPCに対応した部分をクリックするとブラウザでダウンロードが始まります。ブラウザの下にダウンロードの進行状況が表示されます。 Mac Windows アプリのサイズがかなり大きいので、ダウンロードに時間がかかります。 macOSでインテルのCPUかどうかを見分けるには？左上のりんごのアップルメニューから「このMacについて」をクリックします。開いた画面に「プロセッサ」と書かれていればインテルのCPUが搭載されていて、「チップ」と書かれていればApple M1などの新しいPCです。 Downloadボタンが見つからないときは？もしDownloadボタンが見当たらないときは、MAMPのトップページを下にスクロールして「Free MAMP download >」リンクをクリックします。 Windowsでダウンロードが始まらないときは？ Windowsで下記の画像が表示されたときは、「保存」をクリックします。ここからは、WindowsとMacそれぞれのインストール方法を紹介します。 Windowsでのインストール Windowsの場合は、実行すると次のようなメッセージが表示される場合があります。この画面は不正なプログラムが自動でインストールされるのを防ぐ機能です。はいを押して、MAMPのインストール画面を表示してください。 Nextをクリックしてください。一緒にインストールするアプリを指定します。今回は無料のMAMPだけインストールするので、チェックは2つとも外してから、Nextをクリックします。使用許諾契約が英語で表示されます。同意してインストールを続ける場合は「I accept the agreement」をクリックして選択し、Nextをクリックします。次はプログラムをインストールするフォルダを指定する画面です。そのままNextをクリックしましょう。次に表示される画面は、スタートメニューに登録する場所の指定です。そのまま「Next」をクリックします。デスクトップにアイコンを作成するかどうかを決める画面が表示されます。そのまま「Next」をクリックします。最後に、今まで入力した情報を確認します。内容に問題なければ「Install」をクリックします。インストールが完了するまで、時間がかかる場合があるので気長に待ちましょう。インストールが完了した画面が表示されます。「Finish」をクリックしたらMAMPのインストールは完了です。 Macでのインストール続いてMacのインストール方法です。ダウンロードしたファイルを開くと、「はじめに」の画面が表示されます。「続ける」をクリックします。「大切な情報」が英語で表示されます。「続ける」をクリックします。「使用許諾契約」の画面が英語で表示されます。「続ける」をクリックすると表示されている使用許諾契約に同意するか尋ねられます。使用許諾契約に同意できるなら「同意する」をクリックします。続いて「インストールの種類」画面が表示され、インストールに必要な記憶装置の空き容量が表示されます。インストールするのに必要な空き容量は、使用しているPCやMAMPのバージョンによって変わるので、よく確認しておきましょう。インストール先の空き容量に問題がなければ、「インストール」をクリックします。インストールの確認を求められるので、パスワードかTouch IDの指紋認証などで許可しましょう。さらにインターネットからダウンロードしたアプリをインストールする確認画面が出ます。「OK」をクリックしてインストールを許可します。インストールが始まります。インストールには時間がかかるので、完了するまで待ちます。インストールが完了したら「閉じる」ボタンをクリックします。インストールが完了すると、ダウンロードしたインストーラのファイルを削除するか尋ねる画面が表示されます。インストールできていれば、インストーラは不要なので「ゴミ箱に入れる」をクリックして削除します。これでMacにMAMPをインストールする作業は完了です。 PHPでプログラミング MAMPがインストールできたら、MAMPを使ってPHPのプログラミングを実行してみましょう。今回は、ブラウザに「PHPのテスト表示成功!」と出力するプログラムを作成します。 PHPのプログラムを動作させるために、WebサーバであるMAMPを起動しておきます。 ※XAMPPなどの他のサーバアプリがすでにインストールされて起動している場合、ポート番号などが競合してMAMPのサーバが起動できない場合があります。サーバを起動する MacでMAMPのサーバを起動するまずは、画面下のDockからMAMPをクリックして開いてください。 MAMPのウィンドウと同時に黄色の「Standard View」の画面が表示されたときは「Show this window when starting application」のチェックを外してから、左上の×で閉じます。 MAMPのコントロールパネルが表示されます。右上にある「Start」をクリックして、サーバを起動します。しばらくしてサーバの起動が完了すると、クリックした「Start」ボタンが「Stop」に変わって、サーバが起動中であることを表す緑色になります。 WindowsでMAMPのサーバを起動する Windowsの場合は、デスクトップ画面に作成されたMAMPアイコンをダブルクリックして起動します。 MAMPをDropboxとリンクするページが表示されますが、Dropboxとのリンクは必須ではないのでそのままページを閉じて大丈夫です。起動時にWindows標準セキュリティ機能などにより、ファイアウォールの確認画面が表示されることがあります。「プライベートネットワーク」だけにチェックを入れて「アクセスを許可する」ボタンを押します。 MAMPが起動してコントロールパネルが表示されます。既定の設定では、Apache Server（Webサーバ）がMAMPの起動時に自動的に開始されます。緑の丸がついていたら起動が完了しています。サーバを停止するには「Stop Severs」、開始するには「Start Servers」をクリックします。停止や開始には少し時間がかかります。反応がないからといってサーバの開始・停止ボタンを短時間に連続してクリックしないようにしましょう。 MAMPのサーバからWebページを表示させるここからはWindows・Mac共通の操作になります。 MAMPのコントロールパネルの「WebStart」をクリックするとブラウザが開き、MAMPのサーバが表示させたWebページが表示されます。（画面はMacで表示した場合です）表示されているページのURLの最初の部分が、自分で配置したWebページを表示させるときに必要になります。自分のPCで表示されているURLの赤枠で囲った部分を覚えておきましょう。これからPHPのプログラムを書いていきますが、MAMPは開いたままにしておいてください。プログラムを書くには、書式情報を含まない文字だけの情報を保存できるテキストエディタが必要です。 Winodwsには「メモ帳」、Macには「テキストエディット」が標準搭載されていますので、今回はそちらを使います。メモ帳（Windows）テキストエディット（Mac）テキストエディット起動後、「新規書類」をクリックします。書式情報のないPHPのコードとして保存するために、メニューバーから「フォーマット」->「標準テキストにする」を選択します。もし、「標準テキストに変換しますか？」と確認画面が出た場合は「OK」をクリックします。 Windows・Macともに、テキストエディタが開けたら次のようにコードを入力します。 <?php print ('PHPのテスト表示成功!') ?> ※「‘PHPのテスト表示成功!’」以外は半角（漢字オフで入力する英数字や記号）で入力します。 Mac Windows 入力できたら、ファイル名をtest1.phpにして、htdocsというフォルダ上に保存します。メモ帳（Windows）メニューバーの「ファイル」->「名前を付けて保存」Cドライブ > MAMP > htdocs テキストエディット（Mac）メニューバーの「ファイル」->「保存」アプリケーション > MAMP > htdocs ここまでできたら、MAMPのコントロールパネルの「WebStart」をクリックし、ブラウザのURLを以下の例のように後半部分を「test1.php」に修正します。このように http://localhost:ポート番号/htdocs以降のファイルパスという形でMAMPで起動させたサーバから、WebページやPHPのプログラムを読み込めます。なお、先ほど保存したファイルを更新すると、この出力結果も更新されます。おわりに MAMPのインストール方法は以上です。もう少しPHPの基礎を知りたい場合は、PHPで文字列を出力する方法やPHPの変数を使う方法をまずはご覧ください。 PHPを勉強していて、・もっと効率的に勉強したい・誰かに聞きながら学びたい・自分でWebサービスを作りたいと思ったことはないでしょうか？そんな方のために、TechAcademyではオンラインブートキャンプPHP/Laravelコースを提供しています。現役エンジニアがパーソナルメンターとして受講生に1人ずつつき、マンツーマンのメンタリングで学習をサポートし、オリジナルWebサービスを開発することが可能です。独学に限界を感じている場合はご検討ください。

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PythonでCUDAを利用する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

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