推薦Python初學者的好用工具:Google Colab
推薦Python初學者的好用工具:Google Colab
2019.03.20 | Google

編按:本文作者為大學教授,這篇文章是他有關Python學習的方法分享。

這個學期,我在北德克薩斯大學(University of North Texas)教「INFO 5731: Computational Methods for Information Systems」課程,主要內容包括: Python基礎、自然語言處理,以及機器學習。

授課的對像是資訊科學、數據科學專業的碩士與博士研究生。跟在中國一樣,我依然使用翻轉教學(flipped instruction)方式。過去的幾週,我們把「Python基礎」部分學完了。

每週,我都會要求學生在課前閱讀兩本教材上的指定章節,然後把所有的程式碼自己重複一遍。在此基礎上,對每一段程式碼,學生都要自己試著進行一些改動。出錯也沒有關係,嘗試解決。

因為絕大部分學生,都是Python初學者。因此他們都會遇到以下的實際問題:

  • 不知道如何安裝和設置運行環境;
  • 遇到問題會慌亂,不知如何有效尋找解決方法;
  • 對於團隊作業,不知該如何有效協作;
  • 不懂得如何進行版本控制,程式碼越改越亂。

這些問題,也構成了學生的痛點。

如果不能有效加以解決,學生會把每週寶貴的學習時間,浪費到許多瑣碎的無用功上。更可能的情況,是他們的信心會被打擊,導致喪失學習的動力和興趣。

因此,我為他們找到了一款合適的Python練習工具。這裡,我把這款工具也分享給你。

這款工具,就是Google Colab。我曾經在〈如何免費雲端運行Python深度學習框架?〉一文中為你介紹過它,在〈如何用Python和循環神經網絡做中文文本分類?〉和〈如何用Python和循環神經網絡預測嚴重交通擁堵?〉裡,我也曾用它給你做過程式碼的展示。

下面,我給你們介紹一下如何用Google Colab應對上述的4個痛點,為你的Python練習提供輔助。

環境

新手最常見的問題,就是好不容易累積了學習的興趣,上手不久便遇到報錯。而Python新手遇到的許多錯誤,實際上都和環境的配置有關。例如說,Anaconda套件下載環節,你就不知道該選擇哪個版本。

好不容易安裝好了,因為路徑設置問題,連Jupyter Notebook都呼叫不出來。終於能輸入程式碼了。結果一輸入就提示,你要調用的模塊名稱,沒聽說過!

而這些,Google Colab都幫你處理好了。只需要打開一個瀏覽器(推薦Google Chrome或者Firefox),輸入:https://colab.research.google.com就可以看到以下頁面。

Google Colab
圖/ 作者提供

選擇新建Python 3筆記本,然後就能看到完全配置好的Python運行環境了。

Google Colab
圖/ 作者提供

對,就是這麼簡單。你可別小看這個運行環境,雖然你沒有執行任何安裝過程,但是它基本上涵蓋了你做數據科學分析要用到的各種工具,這些工具包括但不限於Numpy、Scipy、Pandas等,甚至連深度學習的框架,例如Tensorflow、Keras和Pytorch,也是一應俱全。

Google Colab的深度學習環境支援,可不只是軟體那麼簡單。Google慷慨的提供了GPU,甚至是更專業化的TPU,供你免費使用。

預設狀態下,這些雲端硬體是不開啟的。你需要在選單欄中選擇runtime,然後選擇Change runtime type,就可以看到不同硬體支援的選項了。

Google Colag
圖/ 作者提供

有的書籍樣例程式碼,甚至是Python組件,都需要Python 2環境才能運行,這也沒關係。點擊新建筆記本,你就能使用不同的Python版本。

細心的你會發現,在上面的「修改運行時設置」頁面裡,也可以隨時調整Python版本。

求助

作為新手,你遇到錯誤和問題,是完全正常的。而Python具有強大的社群,可以提供很多幫助。

但如果你嘗試過,便可能有一種錯覺——這些Python高手很不友善。因為你貼了問題,卻沒人理你。其實,這很可能是你問問題的方式不對。想想看,你籠統地說一個報錯資訊,可能的原因或許有數十甚至上百種,誰能幫你一一排除?這倒也罷了。可是你明明貼了一段程式碼,還給出了錯誤資訊的截圖啊,為什麼還是沒有人伸出援手?因為這些資訊,可能依然不夠。

想想看,你本機安裝了什麼樣的套件?其中的各種模塊,都分別是什麼版本?你執行當前程式碼有問題,那上下文是什麼?會不會是因為之前某個程式碼段落,影響了你當前段落的執行?你的作業系統,是否完全支援你正在使用的組件功能……這些可能性,無窮無盡。同樣,也沒有人這樣花時間幫你列舉。

但是有了Google Colab,你提問的效果卻可以大大提升。因為,你可以用最簡單的方法,讓潛在的回答者復現你的問題。這就是,把你的筆記本共享出去。如下圖,點擊筆記本右上角的Share按鈕。

Google Colab
圖/ 作者提供

在出現的對話框裡,注意選擇權限。選成可以瀏覽(view),就可以了。

然後,選擇「複製鏈接」,鏈接就到了你的剪切板裡面了。把它連同你的文字描述,直接貼到Python的論壇或者課程討論區裡。別人只需要點擊,就能查看你的全部程式碼、報錯資訊。而且,還能運行你的筆記副本。注意,雖然你倆可能用的是不同的作業系統、不同的瀏覽器,但因為都用了Google Colab,你們的Python環境是完全一致的。等到對方解決了問題,他還可以把完整的筆記本再用連結方式分享給你。你的問題於是迎刃而解。

問問題,只是尋求幫助的一個方面。在提問之前,你還是應該自己嘗試一下解決的。毫不願意思考,直接當伸手黨,社區裡的人很難喜歡跟你打交道。而Google Colab為你主動尋找問題答案提供了工具支持。每當你遇到報錯的時候,你都會看到下方有個按鈕。

Google Colab
圖/ 作者提供

點擊這個按鈕, Google Colab就會用搜尋引擎,在Stackoverflow這個IT問答站點上,幫你尋找相關報錯的已有答案。

Google Colab
圖/ 作者提供

一般來說,點擊前幾條資訊,你就會有收穫。例如這次,你就很幸運,因為答案明確說明,這是因為Python版本帶來的差異。你只需要根據提示,進行程式碼的輕微調整,就能正常運行了。

協作

不知你有沒有嘗試過跟人協作編寫程式碼?我的課上,是有小組作業的。要求學生2–3人一組,一起用Python解決問題。有的人,是這樣協作的:自己寫一段程式碼,用郵件傳給對方;對方改完,發回來;自己在上面修改添加,再發回去……

這樣顯然效率很低。有沒有高效的方法?當然有。依然利用我們剛才已經見到過的共享功能。

只是這一次,在選擇權限的時候,給對方「可修改」權限。

Google Colab
圖/ 作者提供

例如還是剛才的print命令沒有加括號的問題。只不過這次,對方除了能看到你的問題,還可以直接編輯。你的協作者,新建了一個代碼塊,並且輸入了正確的資訊。

在你這裡看起來,就是這個樣子的。協作者的頭像,會顯示在對應的修改內容旁邊。這樣一目了然。

Google Colab
圖/ 作者提供

對方還可以在程式碼塊旁,選擇添加註釋。

Google Colab
圖/ 作者提供

例如輸入以下內容。

Google Colab
圖/ 作者提供

你可以同步在自己的筆記本上,看到對方的註釋。

Google Colab
圖/ 作者提供

這樣一來,團隊協作Python練習溝通的效率,自然就高了許多。

注意,為了安全起見,一定只能把該權限,限定在你信任的協作者中。

如果是打算把你的成果展示出來,你可以使用Google Colab與Github的集成功能。如下圖,選擇保存副本到Github。

Google Colab
圖/ 作者提供

然後,選擇你希望保存到的Github專案。

保存完畢後,對應的Github頁面會自動打開,供你預覽。其中可以包含全部的文字、圖片、程式碼和輸出訊息。注意筆記本的頂部,有一個「在Colab打開」的連結。

Google Colab
圖/ 作者提供

點擊它,你就能迅速開啟Google Colab環境,並且直接運行這個Github上的筆記副本。

版本

當你不停地嘗試和改動代碼的時候,很有可能會把問題改得更加糟糕。這時候,你恨不得有一個時光機,可以讓你回到錯誤少一點的時候。這個時光機,Google Colab是提供了的。

點擊選單裡面的Revision history功能,你就能看到當前筆記本已保存的全部歷史版本,包括修改時間、誰改的、文件大小等各種資訊,一應俱全,想回到哪個版本,點一下「恢復」按鈕就可以了。

另外,你也可以把Google Colab筆記本,直接下載成為ipynb文件,在本地保存副本。

一定要注意選擇需要的儲存路徑,避免不知存到哪裡去了。

Google Colab
圖/ 作者提供

我一般讓學生交作業的時候,都需要同時提交Google Colab連結,以及一個ipynb文件。二者的內容,應該是一樣的。既然如此,為什麼還需要提交兩樣東西呢?這個問題,作為思考題,留給你。請注意聯繫本節標題,加以分析。

有了ipynb文件,你可以用本地的Jupyter Notebook開啟。但是如果你只是想查看內容的話,這裡給你推薦一個更好的工具,叫做nteract。它可以幫你直接開啟ipynb文件,用於查看。這樣,你就沒必要每次都用Jupyter Notebook命令開啟後台服務,然後再到瀏覽器中點開對應的ipynb了。

小結

還記得在《如何高效學Python ?》一文中,我給你推薦過的經典教材《笨辦法學Python》吧?

《笨辦法學Python》指出了一條看似笨拙,卻非常有效的學習路徑。我上課的時候,也一直在跟學生們強調——Python這樣的實踐類技能,只能練中學(Learn by doing)。

本文給你推薦的Google Colab,可以幫你解決Python初學者練習實踐Python程式編輯時,最常遇到的幾大痛點。包括:

  • 自動配置
  • 有效求助
  • 協作程式編輯
  • 版本控制

這樣一來,你可以把寶貴的時間,聚焦在技能的掌握和應用;而不是久病成醫,成為「環境配置專家」了。

祝Python程式編輯學習愉快!

本文授權轉載自:少數派;作者:玉樹芝蘭

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【經濟部中小及新創企業署綠色科技加速器】臺灣循環經濟的下一躍 !六家新創串聯從廢棄物處理到行為改變的永續價值鏈
【經濟部中小及新創企業署綠色科技加速器】臺灣循環經濟的下一躍 !六家新創串聯從廢棄物處理到行為改變的永續價值鏈
2025.12.17 |

在臺灣,每年產生超過1,300萬噸有機廢棄物、數百萬噸農業剩餘資材,加上日益嚴重的光電廢棄物與一次性餐具問題,傳統「用完即丟」的線性經濟模式已經遇到瓶頸與挑戰。循環經濟的核心也不再是「減少浪費」,而是「重新定義廢棄物」,當廚餘能轉化為土壤碳匯資材、稻殼和鳳梨纖維能變身再生貓砂、光電廢料能升級為綠色設計產品、一次性餐具能被循環系統取代,「廢棄物」將不再是難題,而是寶貴資源。

根據《2050臺灣循環經濟路徑圖》的數據揭露顯示,臺灣綠色科技的總附加價值約為新台幣5,120億元,當中以循環經濟1,688億元貢獻最大,更帶來超過10萬個就業機會。面對2050年淨零目標,臺灣設定了明確的循環經濟願景:資源生產力翻倍、人均物質消費量降至每人每年6至7公噸、循環利用率提升至2.5倍。同時,環境部也已盤點出紡織、生物質、塑膠與包裝、建築與營建、高科技與電子產品、能源設施與關鍵物料等六大優先示範產業,大力推動循環經濟轉型。

有鑑於此,工研院產業服務中心執行的綠色科技加速器積極透過減碳輔導、實證場域驗證和國際市場拓展,全方位賦能新創團隊,促進新創與產業共創,成功躍上國際舞台。並從循環經濟的概念出發,協助新創團隊從廢棄物處理到資源化、從綠色設計到消費模式改變的完整價值鏈,讓他們不只解決環境問題,更創造多贏共好新的商業模式。

處理、升級、負碳,臺灣新創用科技重寫廢棄物的價值公式

在循環經濟的價值鏈中,「廢棄物處理與資源化」是關鍵第一步。從AI驅動的智慧處理系統、農業剩餘資材高值化,到生物炭創造碳匯,新創團隊正在重新定義並賦予「廢棄物」新價值。

台灣生物循環科技:把有機廢棄物變減碳資產,用AI做有機廢棄物循環解方

1.台灣生物循環科技團隊成員.jpg
台灣生物循環科技團隊成員。
圖/ 台灣生物循環科技

廚餘、食品加工污泥等可生物分解的有機廢棄物,傳統處理往往需耗時3個月以上,且伴隨惡臭與高昂的管理成本,成為事業單位揮之不去的痛點。台灣生物循環科技的兩位創辦人許祐祥及洪書群試圖打破此困境,提出「微生物低碳轉換」的全解決方案。團隊自主研發的「iCS智慧發酵系統」,導入AI演算法與自動化感測技術,能依據廢棄物狀態最佳化微生物發酵參數。這項技術將處理週期大幅縮短至6天,處理效率較傳統提升近25倍,更因製程無須加熱,能源消耗較乾燥系統降低65%。目前,該系統已在南部大型示範場域落地運轉,每日協助客戶處理數十公噸的有機廢棄物,證實具備工業級規模量產穩定性。

加入綠色科技加速器後,團隊進一步將技術與效益轉譯為資本市場重視的「減碳數據」。經盤查測算,將其產出的再生肥料用於農業種植,每公頃約可減少1,300公斤二氧化碳排放,成功讓有機廢棄物從環境負擔翻轉為綠色資產。展望未來,台灣生物循環科技共同創辦人許祐祥也透露,團隊已啟動規劃第二個規模化的處理據點,目標能成為協助企業全面解決有機廢棄物問題,打造負碳的永續淨零解方,同時成為永續農業供應鏈淨零轉型的關鍵夥伴。

連橫生技:從廢棄物到高值材料,以「再定義經濟價值」實踐循環永續

2.連橫生技.JPG
連橫生技回收廚餘轉肥料,讓農業資材變貓砂。
圖/ 連橫生技

「循環經濟的關鍵字是『經濟』,而非循環。」連橫生技創辦人蔡瀚霆(Steven)一語道破產業痛點。他指出,傳統農林廢棄物轉化為肥料或飼料,往往需經高耗能乾燥製程,終端價值卻僅剩個位數。為此,連橫生技選擇了一條不同的路:將廢棄物轉化為高附加價值的「再生纖維貓砂」,瞬間將產值提升十倍以上。

不只賣貓砂,連橫更定位為「循環方案整合商」。團隊具備整廠輸出能力,其研發的有機廢棄物處理設備,更是目前全臺唯一通過政府驗收、成功上架共同供應契約的系統。加入綠色科技加速器後,連橫補足了關鍵的「數據力」。透過加速器的碳盤查輔導,團隊建立起完整的減碳計算公式,能精準告知企業客戶:「使用這批貓砂,能為供應鏈減少多少碳排。」讓永續數據成為品牌客戶最有力的行銷籌碼。展望未來,連橫生技不以貓砂為終點,正利用纖維技術優勢,跨足高門檻的「化妝品原料」市場,並計畫將鳳梨纖維的成功經驗橫向複製至其他農廢資材。從處理廢棄物到定義新資源,連橫生技正用高值化技術,把環保變成可規模化的生意。

光泰環能:以生物炭打造負碳材料供應鏈,為產業開啟減碳新路徑

3.光泰環能 彭總與山椒魚號.jpg
光泰環能總經理彭俊明與臺灣山椒魚號。
圖/ 光泰環能

當全球供應鏈深陷「碳焦慮」,光泰環能總經理彭俊明看到的是「負碳材料」的缺口。引進德國熱裂解技術,將中科園區的修剪樹枝與風倒木轉化為高價值的生物炭。不同於一般碳捕捉技術的高昂成本,光泰的連續式製程每日可產出一公噸生物炭,經換算,每生產一公斤生物炭,並經妥善應用,就相當於移除大氣中2.625公斤的二氧化碳,是臺灣首家獲得EBC(歐洲生物炭證書)認證的生物炭製造商。

「我們不只做農業改良,更要做工業材料的減碳軍火庫。」彭俊明利用臺灣強大的供應鏈優勢,將生物炭導入塑膠、混凝土等工業材料 。最著名的戰役便是協助知名行李箱大廠打造全球首款低碳行李箱,在維持強度的前提下添加30%的生物炭,成功驚豔德國市場 。然而,空有國際標準若無法對接國內法規,商業價值便難以變現。加入綠色科技加速器後,專家協助光泰環能釐清繁瑣的碳盤查規範,建立高、中、低三種計算情境,成功打通「國際認證」與「臺灣合規」的最後一哩路,讓下游廠商能名正言順地將減碳效益寫入ESG報告 。

展望未來,光泰環能瞄準東南亞充沛的農業剩餘資材,已佈局新加坡與馬來西亞市場。除了擴大產能,更鎖定當地龐大的製造加工業,計畫以生物炭替代傳統高汙染的「碳黑」。光泰環能正以臺灣為技術核心,向亞洲輸出這套點石成金的循環經濟方程式。

不只減廢,還要重塑市場,材料再造與循環服務的雙軸突破

當廢棄物被成功資源化後,下一步是如何將這些資源「循環設計」並應用到實際產品中。從電子廢棄物的材料升級、到循環餐具系統的建立,這兩家新創正在證明:循環經濟不只是處理廢棄物,更能創造新的材料價值與產業機會。

陸詰科技:用「偏光片煉金術」,把面板廢料變抗菌建材

圖/綠色科技加速器.jpg
宋文龍顧問訪視陸詰科技廠區指引減碳策略。
圖/ 綠色科技加速器

面板產業長年面臨一個棘手難題:含有鹵素(碘)的偏光片廢料,燒了會產生毒氣,埋了又佔用珍貴的土地資源。然而,擁有化學與電子雙重背景的陸詰科技總經理洪嘉圻,卻從中看見了「煉金術」。他利用獨家專利技術,將偏光片中的碘轉化為高效抗菌劑,並將 PET、TAC 等結構層轉製為建材緩衝材,一舉解決了廢棄物去化與石膏磚易龜裂的雙重痛點。

這項「轉廢為寶」的技術,具備驚人的成本競爭力。洪嘉圻指出,市售抗菌劑每公斤要價 1,200 至 1,500 元,但陸詰的回收再製成本僅需「幾十元」,極具破壞式創新潛力。目前陸詰已攜手臺灣知名石膏磚廠導入量產,並透過綠色科技加速器媒合,進一步將應用場景拓展至塑膠合板與輕隔間。以臺灣建材市場規模估算,不僅有機會能去化全台每年一萬噸的偏光片廢料,甚至有餘裕處理來自日韓的進口廢棄物。展望下一步,陸詰將戰線延伸至太陽能板回收。不同於傳統業者僅鎖定高價的鋁框與銀,陸詰瞄準被視為潛在高風險毒害的「含氟廢塑膠層」,將這燃燒後會產生世紀之毒戴奧辛的廢棄物轉化為能降低表面溫度約 20°C 的節能耐候的長期建材,將循環經濟的價值從「抗菌」進一步升級為「降溫」,為建築節能開闢新路徑。

循拾:做環保界的Uber,把可重複使用杯變成一套「可被管理」的城市系統

5.循拾之循環餐具產品圖.jpg
循拾之循環餐具產品實質減少廢棄物與碳排放。
圖/ 循拾

「就像 Uber Eats 不開餐廳,我們也不生產杯子、不洗杯子,我們做的是確保整個循環系統運作順暢。」循拾執行長蔡萁聿用一句話精準定義了團隊角色。面對電影院、球場等動輒數千人的大型場域,業主往往因清洗麻煩、管理成本高而對循環容器卻步。循拾的價值便在於「整合」,它串聯後端洗滌廠與物流車隊,並派遣人力或導入自動化設備指引回收,讓客戶只需專注本業,就能無痛導入循環機制。

目前,循拾已在新北的球場與電影院建立穩固據點,並延伸至臺北、臺南、高雄的餐飲聚落。以電影院為例,單一週末便能替代約3000個一次性紙杯。加入綠色科技加速器後,團隊針對企業最在乎的漂綠疑慮,建立一套嚴謹的減碳計算公式,並正將其開發為「線上即時工具」。未來客戶只需輸入使用量,系統便能自動結合洗滌耗能與物流碳排,產出可供 ESG 報告使用的減碳數據。展望2025年,循拾將迎來關鍵一役:預計導入臺灣某知名大型連鎖餐飲體系,藉此大幅提升品牌能見度。同時,團隊正優化供應鏈數據管理,透過導入車輛資料庫自動計算運輸碳排,致力於從「個體減廢」走向「系統性減碳」,讓循環經濟成為城市運作的標準配備。

讓永續回到生活現場,從技術創新走向全民參與的價值循環

循環經濟的最終目標,是改變消費者的行為模式,讓永續成為日常生活的一部分。市民永續透過「全民碳集」平台,將日常永續行為轉化為可累積的個人資產,從根本上激勵民眾參與循環經濟。

市民永續:把日常永續行為,變成真正可累積的個人資產

6.市民永續.jpg
市民永續團隊成員。
圖/ 市民永續

「消費者才是決定永續轉型的關鍵。」市民永續執行長林庠序一語道出創業初衷。傳統企業砸大錢辦淨灘,往往只能觸及少數員工且難以量化效益。市民永續推出的「全民碳集」平台,則提供了一套數位化的解方:將民眾日常的自帶杯、搭乘大眾運輸等行為,透過區塊鏈技術轉化為企業提供的「現金獎勵」。更具破壞性的是,這筆獎勵金不只能提領,還能「錢滾錢」。

透過與全盈支付及群益證券的串接,使用者可透過合規的金融服務申請與委託設定將獎勵金直接投入定期定額的零股投資,讓環保行動真正累積成「個人資產」。這種將永續結合財富管理的模式,成功吸引新光人壽、臺灣票據交換所等13家企業採用,不僅解決B端ESG行銷成效難追蹤的痛點,更透過即時儀表板讓減碳效益一目瞭然。更在綠色科技加速器的協助下,市民永續進一步擴大數據生態圈,成功媒合運動數據平台,並打入國營事業供應鏈。展望未來,團隊已於12月前往馬來西亞與當地農業科技業者簽約,輸出這套臺灣經驗,協助建置當地的永續電商會員系統,朝向「全球永續會員中心」的願景邁進。

從廢棄物處理到資源化、從循環設計到行為改變,這些新創團隊的技術範疇涵蓋了循環經濟的完整價值鏈。他們不只解決環境問題,更創造可獲利、可規模化的商業模式。在工研院產服中心綠色科技加速器的協助下,本屆入選新創透過減碳輔導、實證場域驗證和海外市場拓展,成功躍上國際舞台,展現臺灣新創的技術實力。讓循環經濟不再是理想,而是臺灣正在實踐的永續未來。

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