Lua для машинного обучения?
Всякие питоны обычно используют сишные и фортрановские библиотеки непосредственно для расчётов, т.к. это самое узкое место.
Так что производительность научных пакетов на питоне обычно приличная, а сам питон выступает как некая обёртка.
Безусловно, lua и его реализация luajit довольно быстрые. Последняя зачастую быстрее питона, плюс имеет удобный FFI. Для встраивания язык просто отличный, но вот как standalone-язык в прикладных приложениях выглядит не так хорошо.
Однако, стандартная библиотека самого языка Lua очень скудная. А количество библиотек на разные случаи жизни намного меньше, чем у питона. 
Плюс, питон, как язык, более приятен: 
1) Типизация в нём строгая, в отличие от слабой/неявной в lua.
2) Присутствует богатая система типов. Тут есть и комплексные числа, и итераторы, и коллекции, куча всего. В lua только 8 типов.
3) ООП в питоне основано на классах и похоже на Java/C#/C++. В lua ООП прототипное и реализуют его посредством таблиц (и метатаблиц).
Потому что LUA создан для программистов, а всякими машин лернингами занимаются математики, им как бы пофигу на производительность, через 1 или 3 часа получишь результат - не важно. Поэтому используют самое простое - питон, да и комьюнити у него значительно больше.