taichi - Python嵌入式高性能并行编程语言

pip install taichi  # 安装太极编程语言
ti gallery          # 启动演示画廊

什么是太极编程语言？

太极是一种开源的、命令式的、并行编程语言，专为高性能数值计算而设计。它嵌入在Python中，使用即时编译（JIT）框架（如LLVM）将计算密集型的Python代码编译为原生的GPU或CPU指令。

该语言有广泛的应用，涵盖实时物理模拟、数值计算、增强现实、人工智能、视觉和机器人技术、电影和游戏中的视觉效果、通用计算等多个领域。

...更多

为什么选择太极编程语言？

基于Python构建：太极编程语言与Python共享几乎相同的语法，让你能以最小的语言障碍编写算法。它还很好地集成到Python生态系统中，包括NumPy和PyTorch。
灵活性：太极编程语言提供了一套被称为SNode（/ˈsnoʊd/）的通用数据容器，这是一种用于组合分层、多维字段的有效机制。它可以涵盖数值模拟中的许多使用模式（例如空间稀疏计算）。
性能：通过@ti.kernel装饰器，太极编程语言的JIT编译器自动将你的Python函数编译成高效的GPU或CPU机器码，以实现并行执行。
可移植性：一次编写，随处运行。目前，太极编程语言支持大多数主流GPU API，如CUDA和Vulkan。
...还有更多功能！跨平台、基于Vulkan的3D可视化工具，可微分编程，量化计算（实验性）等。

入门

安装

前提条件

操作系统
- Windows
- Linux
- macOS
Python: 3.6 ~ 3.10（仅64位）
计算后端
- x64/ARM CPU
- CUDA
- Vulkan
- OpenGL (4.3+)
- Apple Metal
- WebAssembly（实验性）

使用Python的包安装器pip来安装太极编程语言：

pip install --upgrade taichi

我们还提供每日构建版本。请注意，每日构建版本可能会崩溃，因为它们没有经过完全测试。我们不能保证它们的有效性，使用我们最新的、未经测试的功能需要你自担风险。每日构建版本可以从我们的自托管PyPI安装（使用自托管PyPI允许我们在更长的时间内提供更频繁的发布）

pip install -i https://pypi.taichi.graphics/simple/ taichi-nightly

运行你的"Hello, world!"

以下是你如何用太极编程语言编写一个2D分形：

# python/taichi/examples/simulation/fractal.py

import taichi as ti

ti.init(arch=ti.gpu)

n = 320
pixels = ti.field(dtype=float, shape=(n * 2, n))


@ti.func
def complex_sqr(z):
    return ti.Vector([z[0]**2 - z[1]**2, z[1] * z[0] * 2])


@ti.kernel
def paint(t: float):
    for i, j in pixels:  # 对所有像素并行化
        c = ti.Vector([-0.8, ti.cos(t) * 0.2])
        z = ti.Vector([i / n - 1, j / n - 0.5]) * 2
        iterations = 0
        while z.norm() < 20 and iterations < 50:
            z = complex_sqr(z) + c
            iterations += 1
        pixels[i, j] = 1 - iterations * 0.02


gui = ti.GUI("Julia Set", res=(n * 2, n))

for i in range(1000000):
    paint(i * 0.03)
    gui.set_image(pixels)
    gui.show()

如果太极编程语言安装正确，你应该会看到下面的动画 🎉：

更多信息请参见入门指南。