numpy.dtypeサイズ変更エラーの解決法

【対象環境】

• Python 3.10
• Google Colab環境
• インストールパッケージ:
  pandas==2.1.1 と numpy==2.0.0

問題の発生状況とエラー内容

特定のバージョン組み合わせでpandasをインポートすると、以下のエラーが発生します。

ValueError: numpy.dtype size changed, may indicate binary incompatibility. 
Expected 96 from C header, got 88 from PyObject

具体的な発生条件:

1. numpy==2.0.0とpandas==2.1.1を同時にインストール
2. Google Colabなど一部環境での発生が顕著
3. インポート時にトレースバックが発生し実行不可能に

原因分析

エラーの根本原因はnumpy 2.0.0とpandas 2.1.1のバイナリ互換性の欠如にあります。

• NumPy 2.0.0は大規模な内部変更を含むメジャーアップデート
• Pandas 2.1.1は新しいNumPyバージョンへの対応が不十分
• C拡張モジュール間で型サイズ不一致(96 vs 88)が発生
• サードパーティライブラリ側の更新が追いついていない状況

注意事項

公式ドキュメントにおいて、Pandas 2.1シリーズはNumPy 1.x系との互換性のみを保証しています。
Pandas 2.1.1リリースノートを参照。

解決方法：NumPyのバージョンダウングレード

方法1：互換性が確認されているバージョンを明示指定

pip install numpy==1.26.4

方法2：メジャーバージョンを固定してインストール

pip install "numpy<2"

必須操作

コマンド実行後は必ずランタイムを再起動してください（Colabでは「ランタイムの再起動」実行）。

検証手順

正常に解決したことを確認するために以下を実行:

import numpy
import pandas

print(f"numpy version: {numpy.__version__}")
print(f"pandas version: {pandas.__version__}")

期待される出力:

numpy version: 1.26.4
pandas version: 2.1.1

代替解決策

長期的にはpandasのアップデート待ちも有効ですが、現状（2024年7月時点）では安定版のリリースは未対応です。
以下の組み合わせが将来的に解決する可能性があります：

# 将来の互換性が確保された場合の例
pip install numpy>=2.0.0 pandas>=2.2.0

補足情報

問題の技術的背景

このエラーは、コンパイル済み拡張モジュール（C/C++で記述）とPython層でのデータ型表現に齟齬が生じた際に発生します。

• numpy.dtype構造体のサイズ変更（v2.0で変更あり）
• pandas内部モジュールが旧サイズを想定してビルドされている
• メモリ配置不一致によるメモリ破壊の危険性あり

関連情報リンク

• NumPy GitHub Issue #26710
• PyArrow Cデータインターフェース仕様
• Pandas互換性ドキュメント

警告

仮想環境を使用しない場合、numpyのダウングレードにより他のパッケージで互換性問題が生じる可能性があります。
venvやconda環境でプロジェクトごとの分離を推奨します。