Antes de fazer qualquer outra coisa, escreva estes dois comandos para escapar de um loop de login em um pedaço de papel, então se você ficar preso em um loop de login ao inicializar, será capaz de fazer algo a respeito.
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sudo chown $(whoami):$(whoami) .Xauthority
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sudo dpkg-reconfigure lightdm
Escreva também o link para esta resposta que tem informações mais detalhadas sobre como se soltar de um loop de login.
O seu problema pode ter sido causado pelo driver gráfico proprietário da NVIDIA que vem junto com o NVIDIA CUDA Toolkit do site oficial NVIDIA CUDA Downloads. Portanto, tente usar o driver gráfico proprietário da NVIDIA e o NVIDIA CUDA Toolkit dos repositórios padrão do Ubuntu.
O pacote NVIDIA CUDA Toolkit dos repositórios padrão do Ubuntu 16.04 é a versão 7.5, que não é tão atualizada quanto o pacote NVIDIA CUDA Toolkit 8.0 do site oficial de downloads NVIDIA CUDA, mas é mais estável e confiável. O mesmo vale para o driver gráfico NVIDIA proprietário dos repositórios padrão do Ubuntu 16.04, nvidia-346 ou nvidia-352 ou qualquer outra versão do driver nvidia é recomendada para o seu hardware no Step 4. das seguintes instruções.
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Chame um console virtual somente de texto a partir da tela de login, usando a combinação de teclas Ctrl + Alt + F3 e então você receberá um console virtual somente de texto que mostra um prompt de login. Entre para o console no prompt de login com seu nome de usuário e senha.
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Execute este comando para mostrar uma lista de pacotes cuda, que o ajudarão a identificar o nome do pacote do NVIDIA CUDA Toolkit que você instalou.
dpkg-query -l cuda*
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Desinstale o driver gráfico proprietário da NVIDIA a partir de um console somente de texto. O arquivo que você usou para instalar o NVIDIA CUDA Tookit do site da NVIDIA deve ter o nome de algo como cuda-repo-ubuntu1604-8-0-local-ga2_8.0.61-1_amd64.deb . Em caso afirmativo, o comando para desinstalá-lo é:
sudo dpkg -P cuda-repo-ubuntu1604-8-0-local-ga2_8.0.61-1_amd64
sudo reboot
Se o arquivo usado para instalar o NVIDIA CUDA Toolkit tiver um nome diferente ou se você tiver instalado um arquivo diferente, altere o nome no comando acima. Se você instalou o arquivo cuda_8.0.61_375.26_linux.run (runfile (local)), então comente para que eu possa alterar o comando para corresponder a esse arquivo. O nome do arquivo no comando acima deve corresponder exatamente ao nome do arquivo do NVIDIA CUDA Toolkit que você instalou.
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Após a reinicialização, desinstale todos os pacotes CUDA instalados anteriormente. Eles não funcionarão adequadamente sem o driver proprietário da NVIDIA no site da NVIDIA, portanto você terá que instalar os pacotes CUDA dos repositórios padrão do Ubuntu.
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Identifique o driver gráfico proprietário recomendado para o seu sistema. Abra o terminal e digite:
ubuntu-drivers devices
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Instale o driver gráfico proprietário da NVIDIA recomendado e reinicialize.
sudo apt install <package-name-of-the-recommended graphics-driver>
sudo reboot
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Instale os pacotes CUDA. Abra o terminal e digite:
sudo apt install libcudart7.5 nvidia-cuda-toolkit
P.S. Espero que você não tenha alterado nenhuma variável PATH no terminal depois de instalar o pacote CUDA no site oficial de downloads NVIDIA CUDA. Se você alterou a variável PATH do terminal, por favor, comente e deixe-me saber, para que eu possa lhe dizer como alterá-la de volta.