Lo que he aprendido: Julia, Babel y Org

Ya sabéis que me gusta llevar la contraria. También que me gusta el minimalismo y usar el mínimo de herramientas posible. Así que cuando me ha dado por explorar la programación literaria y la investigación reproducible en Julia, en lugar de aprender a utilizar los cuadernos Jupyter como una persona normal, me he puesto a jugar con mi adorado modo Org y su funcionalidad para incluir bloques de código Babel1. Supongo que es lo que tiene ser la única de tu entorno (laboral) que hace estas cosas y no tener por tanto limitaciones en la elección de herramientas. Total, como en la academia no se colabora, no se va a dar el caso de que mi elección me limite. En fin, dejo la academia, que me caliento, y os explicito los motivos:

  • No instalo más software: ya estoy programando en Julia en Emacs así que no necesito mil programas y mi ordenador durará años y años.

  • Utilizo mis atajos de teclado y configuración: como sigo usando el mismo programa, no tengo que aprender dónde están otros botoncillos. Además, tengo definido cómo exportar a pdf desde Org pasando por LaTeX en mi archivo de configuración por lo que el documento final es exactamente como yo quiero.

  • Puedo cambiar de lenguaje de programación: el sistema funciona para una pila de lenguajes de programación. Puedo incluso mezclar código de diferentes lenguajes en un único documento2.

Visto esto, parece que elegir Org es una buena idea, así que paso a contaros en qué consiste la programación literaria, cómo se aplica en Org y qué tiene de especial el caso de Julia.

La idea: escribir para humanos

La idea de la programación literaria, como tantas otras buenas ideas, fue de Donald Knuth. Consiste en cambiar de lector objetivo al escribir un programa: en lugar de una secuencia de instrucciones para una máquina salpicada por algún comentario sobre la implementación, el programa se convierte en una descripción de la lógica detrás de la implementación salpicada por algún fragmento de código. De esta manera, no es necesario descifrar qué hace el programa leyendo el código porque las decisiones de diseño y la lógica se explicitan. Se puede pensar en el programa, entonces, como en una obra literaria.

Como me dedico a los métodos de cálculo, es decir, propongo una manera de calcular algo y luego demuestro mediante un ordenador que mi manera es mejor que la manera anterior, este enfoque me interesa por dos motivos:

  • Investigación reproducible: puedo escribir un artículo científico que incluya mis datos y mi código con lo que quien lo lea puede acompañarme en el proceso, obtener mis mismos resultados y verificar si que mis conclusiones son correctas.

  • Documentación útil: puedo explicar en el propio programa mi proceso mental para implementar numéricamente un cálculo que inicialmente era analítico, incluyendo matemáticas si es preciso.

Solo nos queda responder a una pregunta: ¿cómo demonios se lee esa mezcla de texto y código sin volverse una loca? Pues mediante los procesos de weaving, que deja solo lo humano, y tangling, que deja solo lo que entiende la máquina. ¡A ver si os habíais pensado que el señor Knuth no había pensado en esto! La cuestión aquí es que como tanto la documentación o explicación y el código salen de un mismo documento, ambos crecen juntos y limitamos la típica divergencia de según la documentación esta función tiene dos variables de entrada pero según el código tiene tres.

Programación literaria en Org

Ahora que sabemos qué es lo que queremos hacer, vamos a ver cómo lo hacemos en Org. No puede ser más fácil: cuando queramos meter un cacho de código escribimos

#+BEGIN_SRC lenguaje opciones_cabecera

Código

#+END_SRC

y ya está. Impresionante. Más os voy a decir: los bloques se pueden crear con las plantillas fáciles de Org situándonos en el principio de la línea y haciendo <s TAB.

Para poder ejecutar el trocito de código necesitamos primero decirle a Org que vamos a usar el lenguaje en cuestión y que ese lenguaje sea uno de los soportados. Tan sencillo como ir al archivo de configuración y añadir elementos a la lista de lenguajes:

(org-babel-do-load-languages
(quote org-babel-load-languages)
(quote (
(LENGUAJE1 . t)
(LENGUAJE2 . t)
)))

Ahora si hacemos C-c C-c sobre el trocito, lo ejecutaremos y nos saldrá el resultado debajo. Por seguridad, preguntará si queremos ejecutar y tendremos que contestarle, si somos vagos y nos gusta ver el mundo arder podemos decirle que ejecute todo el código sin preguntar con

(setq org-confirm-babel-evaluate nil)

¡Destrucción! ¡Sí!

Un detallico sobre los resultados: los trocitos de código se ejecutan por defecto como si fueran una función (opción de cabecera :results value) y solo nos devolverán el contenido si se lo pedimos explícitamente, con un return en el caso de Python, por ejemplo. Podemos cambiar la opción a :results output y, entonces, Org nos devolverá el contenido de STDOUT. Para lenguajes interpretados, podemos combinar esta opción con :session, que abre un intérprete y envía allí el código de todos los bloques que contengan dicha opción. Es un poco lío esto, pero jugando un poco con las opciones y leyendo la docu, se entiende.

También usamos las opciones de cabecera para decidir si al crear el documento exportamos el código (:exports code), los resultados (:exports results), el código y los resultados (:exports both) o nada (:exports none); para decirle a Org qué debe hacer con los resultados (:post); o para decir si queremos solo el archivo para la máquina (:tangle ARCHIVO_DESTINO), que por defecto no nos crea.

También podemos configurar cómo exporta el código al documento final. En mi caso, como el documento final es un pdf y eso pasa por LaTeX, quiero que use listingsUTF8 para los bloques de código. Se puede configurar para minted también, claro.

;; Exportar código como listings
(require 'ox-latex)
(setq org-latex-listings t)

;; Paquetes de LaTeX para código
(setq org-latex-default-packages-alist
'((""    "listingsutf8"  t)
("usenames,dvipsnames,svgnames,table"    "xcolor"    t))))

Las cuqueces y los colorinchis no se limitan al documento final, con

(setq org-src-fontify-natively t)

también tendremos colores en nuestro Org.

Ah, por cierto, el trocito de código lo podemos modificar en un buffer especial que se abre con C-c '.

El caso de Julia

Julia es uno de los lenguajes que no tiene soporte directamente en Babel porque su autor no le dio el copyright a la FSF. Por lo tanto, aparte de añadir Julia a la lista de lenguajes que puede usar Org, necesitamos los paquetes ESS y ob-julia.

Luego, hacen falta un par de líneas extra en el archivo de configuración para decirle a ob-julia dónde está el ejecutable de Julia (yo lo tengo en el PATH y por eso no le doy la ruta entera) y decirle a Emacs que use ob-julia:

;; Código Julia en Org
(setq inferior-julia-program-name "julia") ;; nombre o ruta de ejecutable
(require 'ob-julia)

(org-babel-do-load-languages
(quote org-babel-load-languages)
(quote (
(julia . t)
)))

Ale, ya puedo jugar a programar explicándome a mí misma lo que he hecho. Ahora solo me falta aplicar estas ideas al archivo de configuración de Emacs para no romperlo nunca.

Seguiremos informando.

Referencias

Documentación de Babel

Babel: active code in Org-mode

Working with source code en el manual de Org

Introduction to Literate Programming

Emacs para ciencias del dato

Julia with Emacs Org mode

Org-mode and julia: an introduction

Literate Programming Examples

Literate programming with Org-mode

Ten simple rules for writing and sharing computational analyses in Jupyter Notebooks

Drops of Jupyter notebooks: how to keep notes in the information age


Os dejo con música:


  1. También hay un paquete específico para Julia, pero ¿me gusta a mí lo fácil? No. 
  2. Lo digo como su supiese programar en múltiples lenguajes, ¿habéis visto? 

2 pensamientos en “Lo que he aprendido: Julia, Babel y Org

  1. Paul Hewson

    Este artículo esta muy interasante. He tratando org-mode con R, pero, para mi, no funcionia muy bien. Por lo tanto, en emacs, prefiero Sweave (para R) and puedo usar Pweave (para Python). En emacs, polymode is muy util para eso.
    Ahora que he leído este artículo, I think I shall definitely try http://weavejl.mpastell.com/stable/
    Quizás debería mirar rápidamente a org-julia tambien.

    Responder
    1. Ondiz Autor de la entrada

      ¡Gracias por comentar tantas alternativas!

      Como programo en Julia y ocasionalmente en Python y quiero pasar mi archivo de configuración a org, pensé que aprender este sistema me resultaría más práctico, pero siempre estoy dispuesta a probar cosas nuevas.

      Responder

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