Google Colab: o que é, como criar códigos e usar o Google Colab Python

O que é o Google Colaboratory? 

O Google Colaboratory, conhecido como Colab, é um serviço de nuvem gratuito hospedado pelo próprio Google, voltado para pesquisa em Aprendizado de Máquina e Inteligência Artificial.

É uma ferramenta que permite combinar código-fonte (geralmente em Python), texto formatado (em markdown), imagens e os resultados desse código. Essa abordagem é conhecida como notebook (“caderno”, em português) facilita a documentação de projetos, análises e experimentos.. 

• Linguagens e ferramentas usadas em Ciência de Dados | Universo Data Science #03 

Tudo isso ocorre em um ambiente colaborativo, que pode ser facilmente compartilhado, permitindo que outras pessoas executem, modifiquem e criem suas próprias versões do código. Os notebooks do Google Colab foram fortemente inspirados nos Jupyter Notebooks e, inclusive, utilizam essa ferramenta por trás dos panos. 

O Colab é compatível especialmente com Python, mas, com ajustes, também permite rodar códigos em R, Julia, Swift e outras linguagens. 

Semelhanças com Jupyter Notebook 

Semelhante ao Jupyter Notebook, o Colab apresenta uma lista de células que podem conter textos explicativos ou códigos executáveis e suas respectivas saídas. 

Tutorial Google Colab: como começar a usar o Google Colab Python passo a passo 

1. Como acessar o Google Colab pela primeira vez 

O primeiro passo para começar a usar o Google Colab é acessar o seguinte endereço: 

Página inicial do Google Colab 

Logo você será direcionado para um notebook de introdução chamado 'Welcome to Colaboratory', que serve como um Google Colab Research inicial, mostrando exemplos e recursos. 

2. Documentação e principais tópicos para começar 

Esse notebook explica algumas características do Colab e mostra como dar os primeiros passos, recomendo a leitura. Dentre todas aquelas listadas, podemos resumir nas seguintes 3 principais características: 

• Pelo fato dele rodar em uma máquina do google, não precisamos realizar qualquer configuração;
• O google disponibiliza gratuitamente acesso a GPU’s;
• É simples de compartilhar, igual a qualquer arquivo contido no drive.
   

3. Como criar um novo Google Colab Notebook  

Se você está se perguntando como instalar o Google Colab, fique tranquilo(a): o serviço funciona direto no navegador, sem instalação local, bastando ter uma Conta Google. 

Para fazer isso, precisamos clicar em >File, na parte superior esquerda, logo em seguida em >New Notebook. Veja na figura abaixo: 

Como fazer login no Google Colab  

Feito esse processo, caso não esteja logado em uma conta google, o seguinte pop-up aparece: 

Clique em OK para ser direcionado à tela de login do Gmail. Caso não tenha uma conta, clique em 'Create account' e siga os passos para cadastro: 

Feito, agora você tem acesso ao seu google colab! Vamos fazer alguns testes nesse notebook! 

4. Como criar e executar seu primeiro código no Google Colab Python 

Agora que está com o seu primeiro notebook aberto, quero explicar sobre os três pontos em destaques da seguinte figura: 

01: Célula 

Vamos começar pelo recorte 01, aqui temos o que chamamos de célula. Ela é o local onde você escreve códigos ou texto. Vamos começar com a célula de código, que você pode ir testando no seu notebook. Então para começar digite no local correspondente ao 01: 

Para executar esse código temos algumas opções: você pode clicar no sinal de playque fica no início da célula ou pode usar o atalho SHIFT+ENTER, existem diversos outros atalhos para executar uma célula, você encontra detalhes no documento de Visão geral dos recursos do Colaboratory. 

Um segundo exercício é aquele clássico, escreva "Hello World"e, repare que ao executar, é impresso logo abaixo. 

Agora vamos tentar outro código, que tal realizarmos uma operação e armazenar esse valor em uma variável? Use o seu notebook para executar o seguinte código: 

Ao executar, diferente da célula anterior, nada é impresso. Isso ocorre porque a atribuição de variáveis não gera saída no Python. Outro ponto importante: ao rodar a primeira célula, o tempo de execução pode ser maior, pois o Colab precisa criar uma máquina virtual nos servidores do Google; esse tempo extra corresponde à inicialização do ambiente. 

02: Adicionando novas células 

Até o momento nós criamos apenas células de código, mas conforme falamos, os notebooks nos permitem mesclar essas células de código e textos em formato markdown. Na figura anterior temos o recorte 02, esses “botões” servem para adicionar novas células em seu notebook. 

• +Code: adiciona células de código; 
• +Text: adiciona as células que permitem digitar textos utilizando a formatação markdown. 

Essa característica nos permite desenvolver explicações e relatórios nos próprios notebooks. Experimente aí no seu notebook, crie alguns textos em formato markdown! 

03: Como importar arquivos e bases de dados no Google Colab  

Já sabemos como escrever códigos, o que será primordial ao realizar uma análise de dados. Também aprendemos que é possível escrever textos, o que nos ajuda a tecer conclusões e criar relatórios. Entretanto, para que o Colab se torne uma ferramenta funcional falta o principal elemento: a base de dados. 

Temos várias formas de obter acesso a uma base de dados, entre elas utilizar alguma biblioteca que lê um arquivo direto de uma URI, por exemplo. Segue uma sugestão sobre como podemos ler o dataset MovieLeans salvo no github da Alura:

Assim, temos o dataset salvo na variável `base_de_dados` e podemos realizar a exploração dos dados. 

A forma que apresentamos é útil quando temos os dados públicos, mas muitas vezes a base de dados está em nosso computador e não podemos deixá-la disponível na internet. 

Como podemos fazer para enviar esses dados para o Colab? 

No destaque 03, última figura, temos o ícone de uma pasta, clique nela. Veja na imagem abaixo que ao clicar, uma viewé aberta, mostrando uma estrutura de diretórios: 

Se você explorar as pastas, vai perceber que é muito similar à estrutura de um sistema operacional Linux. 

Na parte superior da viewtemos algumas opções: se você clicar em inputpoderá optar por enviar um arquivo da sua máquina para o google.

O Google Colab permite trabalhar com arquivos locais, bases públicas ou diretamente com dados do seu Google Drive. Desse modo, pode acessar a base de dados passando como parâmetro para a função `pd.read()` o local do arquivo, por exemplo: 

A desvantagem desse método é que ao fechar e acessar seu notebook em outro momento, você precisa realizar o inputdos dados novamente, processo que pode ser demorado.

Então, uma outra boa opção para guardar os dados é salvar em seu Google Drive e acessá-lo direto do notebook, para isso apenas clique em Mount Drive, que aparece na imagem anterior, ou mesmo, use a API do Google Drive, utilizando `from google.colab import drive` e, por exemplo, `drive.mount('/content/drive')`. 

Para aprofundar em Google Colab e integração com Google Drive, veja também o tutorial oficial no site do Google Colab e a documentação do Jupyter Notebook. 

Enfim, você pode facilmente compartilhar seu notebook com o botão 'compartilhar' na barra de ferramentas, ou ainda gravar uma cópia para você de outro colab, na opção 'Arquivo/Salvar.' 

Google Colab: principais vantagens e próximos passos  

Aprender a usar o Google Colab é dar o primeiro passo para trabalhar com dados de forma prática, sem precisar configurar ambiente, instalar ferramentas ou ter um computador potente.

Mas é explorando dados reais, aplicando análises e construindo projetos que você realmente evolui na área.

Se você quer ir além dos primeiros notebooks e desenvolver habilidades em análise de dados, visualização e machine learning, vale seguir uma trilha estruturada.

Pronto para transformar seus experimentos em projetos de verdade? Conheça a Trilha em Data Science da Alura e comece a construir análises que fazem diferença no mundo real.

Outras trilhas para a área:

• Trilha em Machine Learning