Soy un aspirante a científico de datos con una máquina Windows: ¿cuál es la mejor manera de comenzar a usar Linux, la línea de comandos, y comprender su utilidad?

Su principal problema será la motivación al principio, ya que la mayoría de las cosas funcionan de manera muy diferente y eso es frustrante.
Por lo tanto, te aconsejo que saltes directamente y hagas un voto para seguir con esto por un tiempo.

No se preocupe por todas las distribuciones, simplemente elija una muy convencional (probablemente alguna * buntu), donde hay muchas fuentes de soporte. Arch y Gentoo son distribuciones muy frustrantes para un principiante, son solo un obstáculo más, tenlos en cuenta para tu segunda o tercera distribución, cuando te aburras. Digo esto sin prejuicios, porque uso principalmente Gentoo, Debian y Arch.

Respaldo la idea de ponerlo en una caja vieja, de esa manera incluso podrías usar masilla para iniciar sesión a través de Windows. Las máquinas virtuales también son excelentes, el arranque dual es mejor, puntos adicionales para combinar los dos (disco virtual respaldado por hardware).

Aproveche su conocimiento existente. Tiene tanto que aprender que no necesita dolor adicional que no es necesario para comenzar. Por ejemplo, manténgase alejado de los viejos editores. Si bien soy un entusiasta entusiasta tanto de vim como de Emacs (bueno, principalmente de vim, aunque aprecio mucho a Emacs), no lo hagas hasta que te sientas cómodo con el resto. Tal vez intente kate o gedit para editores fáciles de usar. Si tiene que ser un cli uno, pruebe nano.

Si desea ingresar explícitamente a la CLI, aprenda grep, sed awk, tr y un poco de shell, eso ya es de gran ayuda. En cuanto al shell, aprenda el subconjunto bourne o vaya directamente zsh si tiene control sobre el medio ambiente. Bash es un desastre de espagueti, a pesar de que es el cajero automático más ampliamente disponible.

En cualquier caso, aprenda bien las características interactivas si desea ser más rápido que en un cli. La mayoría de la gente piensa que el cli es más lento porque tienes que escribir mucho. La razón por la que esto no es cierto es que hay tantas cosas que te ayudan.
Métodos abreviados de teclado de Readline para bash, bc, ftp, gnuplot, gpg, ksh, mysql, psql, python, smbclient, xmllint y zsh
Es un buen comienzo. ctrl-r y alt-. más la finalización (solo presione la tecla tab) ahorre mucho tiempo.

Una de las características que echo de menos en otros sistemas operativos y uso sin fin es un montón de trucos de red. Si puede tener un requisito para ese aprendizaje, ssh (especialmente claves, diferentes tipos de reenvío, agentes …), mosh, socat, tcpdump, iputils, nc6, X2X …

Ya sea remoto o local, tmux es imprescindible, especialmente si no tiene mosh (también pantalla como alternativa para máquinas que no lo tienen).

Si necesita escribir programas para su profesión, obviamente depende del idioma. Sin embargo, un poco de comprensión sobre gcc, gdb y strace me ha ayudado en muchos lugares donde en realidad no forman parte del conjunto de herramientas.