ノートブックインターフェース

ノートブックインターフェースまたは計算ノートブックは、リテラルプログラミング（コンピュータプログラムの記述方法）に使用される仮想ノートブック環境です。^[1]一部のノートブックは、実行可能な計算が書式設定されたドキュメントに埋め込まれたWYSIWYG環境であり、他のノートブックは計算とテキストを別々のセクションに分離しています。ノートブックは、スプレッドシートやワードプロセッサといくつかの目標と機能を共有していますが、それらの限られたデータモデルを超えています。

モジュラーノートブックは、「カーネル」と呼ばれるさまざまな計算バックエンドに接続できます。ノートブックインターフェースは、統計、データサイエンス、機械学習、コンピュータ代数などで広く使用されています。^[2]

ノートブックの核となるのは、文芸プログラミングツールというアイデアです。このツールは、 「プログラムの部分を任意の順序で配置し、同じソースファイルからドキュメントとコードを抽出できる」ものです。^[3]ノートブックは、このアプローチを新しいレベルに引き上げ、グラフィック機能を追加して拡張し、インタラクティブ性を重視しています。Stephen Wolframによると、「ノートブックのアイデアは、コード、結果、グラフィック、テキスト、その他すべてを自由に組み合わせたインタラクティブなドキュメントを持つことです。」^[4]また、Jupyter プロジェクトのドキュメントによると、「ノートブックは、コンソールベースのインタラクティブコンピューティングへのアプローチを質的に新しい方向に拡張し、コードの開発、ドキュメント化、実行、および結果の伝達という計算プロセス全体をキャプチャするのに適した Web ベースのアプリケーションを提供します。Jupyter ノートブックは 2 つのコンポーネントを組み合わせています。」^[5]

パーソナルコンピュータ用の最初のスプレッドシートであるVisiCalc は、1979 年に公開されました。視覚的に計算するというそのアイデアは今日でも広く使用されていますが、表に収まるドキュメントに限定されています。

1987年には、文書メタファーを用いた混合テキストと計算をサポートするWYSIWYG数学システムの研究が発表され始めました。^[6] Ron AvitzurのMilo、^[7] William SchelterのINFOR、Xerox PARCのTioga ^[8]、CaminoReal ^[9]などです。

ドキュメントメタファーを使用した最も古い商用システムは、1987年に登場したMathCAD^{でした。 [10]} Wolfram Mathematica 1.0は1988年に続きました。^{[11] [12] [13]}その後、Maple 5.2（1992年）^[14]とMacsyma 2.0（1995年）^{[15]が登場しました。}

その後20年間でノートブックインターフェースの人気が高まるにつれ、 MATLAB、Python、Julia、R、Scala、Elixir、SQLなど、さまざまな計算バックエンド（「カーネル」）用のノートブックが導入されました。 ^{[16] [17]}

それ以来、ノートブックのインターフェースの種類は増え続け、新しい形式が今も進化し続けています。^[18]

ノートブックは伝統的に、研究の手順、データ、計算、および調査結果を文書化するための電子ラボノートとして科学の分野で使用されています。ノートブックは方法論を追跡し、異なるデータセットで結果と計算を再現しやすくします。 ^{[16] [17]}教育では、ノートブックのインターフェイスは、特に計算的思考の指導のためのデジタル学習環境を提供します。^{[19] [4]}テキストとコードを組み合わせるユーティリティにより、教育の分野ではユニークなものとなっています。デジタルノートブックは、ノートブック環境内でコードを実行できるため、PowerPointやその他のプレゼンテーションソフトウェアの代わりにプレゼンテーションに使用されることがあります。 ^{[20] [21]データを視覚的に表示し、コードを変更することでさまざまなソースからデータを取得できるため、ノートブックは}ビジネスインテリジェンスソフトウェアの領域にも入りつつあります。^{[16] [22] [23] [24]}

ノートブックのプロジェクトまたは製品の例:

• Apache Spark Notebook ^[25] – Apacheライセンス2.0
• GNU TeXmacs（ノートブックインターフェースとしても機能するドキュメントプロセッサ）– GPLv3 ^[26]
• IPython – BSD
• Jupyter Notebook（旧IPython） –修正BSDライセンス（共有著作権モデル）^[27]
• JupyterLab –改訂された BSD ライセンス^[28]
• Emacs 上のOrg-mode (Babel アドオンを内蔵) – GPL
• Rマークダウン^[29] – GPLv3 ^[30]
• SageMath – GPLv3

• SMath Studio – フリーウェア、リブレではありません: Creative Commons Attribution-No Derivativesライセンス

• ウルフラム マセマティカ
• 数学キャド
• MATLAB – 2016 年からのライブ エディター。
• Databricksクラウド（2013年設立）。^{[16] [31]}
• WolframAlphaノートブック^[32]