2019年 06月 06日

RNN (時系列) AutoEncoder で遊んでいる

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keras を使ってみたらすんなりモデルを書けたので、少し遊んでいる。入出力の shape の意味を理解できれば、詳しいアルゴリズムまで知ることなく遊べるぐらいまで簡単になっていた (だからといって最適なモデルが作れるわけではないけど)

過去の信号列から現在の信号状態を学習した結果、出力として各時点での再構築された信号列が出るわけだけど、これを並べていくと、ネットワークがどういう特徴を学んでいるか伺い知れるところがある。

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RNN モールスデコーダの試作

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メモ書き。試行錯誤の途中でコードが消えさったりしていてよくないので、やったことだけ書いておく

モールスの特徴

  • 信号周波数が固定されており正弦波。キャリアの有無で信号を伝える
    • 「信号のOFF」と「信号がない」ことは区別できない
  • 聴覚受信で必要な SNR は 6 (カジュアル)〜1dB (定型) 程度 https://en.wikipedia.org/wiki/Minimum_detectable_signal http://kf6hi.net/radio/SNR.html
  • 定型文が多い
  • 符号速度は15wpm〜40wpm ぐらいの範囲。1dot [ms] = 1200 / wpm なので、40wpm=66Hz程度。100Hzの帯域で十分 (無線機のフィルタも100Hzが下限)。

波形の処理でなんとかする

検出したい周波数を中心として0Hzに正規化 (検波)し、振幅を得る。100Hz のローパスフィルタをかけ、ダウンサンプル (200Hz 程度) する。

これを Denoising AutoEncoder のネットワークに順次入力し、デコーダ出力列から信号列を復元する (出力はある程度重なるので、最終的に平均を出す)。

出力は文字データではなく、フェージングや符号ゆらぎなどを解決した符号列とする。つまり入力数と出力数は必ず一致し、実際に文字化する処理は含まない。

入力

こういうデータ。これはノイズが少ないのでわかりやすい。

モデル

適切なパラメータが一切わからないが試行錯誤してこんな形になった。RNN の場合、入力シェイプがやや難解でググったり他の人のコードを読んだりして理解した。最初は LTSM を使っていたけど時間がかかるのでGRUにしてみた。

実際の入力データは keras.preprocessing.sequence.TimeseriesGenerator を使うのが楽だった。(最初は知らなくて自力でつくっていた)。timestep は 32、つまり過去の信号 32 サンプル分を1サンプルずつずらしながら入力している。

RepeatVector の前まではエンコーダで、その後がデコーダ。

学習

node.js と web-audio-engine を組合せて大量にノイズ+信号のデータと正解データを作って学習させた。

結果

学習はちゃんとできて、認識できるのは認識できる。

ただ、ノイズがかなり多い信号はやはりどうしようもなかった。聴覚だと聞きとれても、そもそも 0Hz に正規化した時点でノイズに埋もれてしまっていて、学習しようがなさそうだった。


ということでこの方法ではなく他の方法を考えてみることにした。

備考

とりあえずできるのかな〜ベースでやったため、ちゃんとした評価方法を考えてなかった。SNRなど評価の指標を立てたい。しかしSNRは求めかたが難しくてこまってる。

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2019年 06月 05日

機械学習ハマったところ (一生 acc 上がらない)

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binary_crossentropy 使ってるのに、target 値が 0/1 ではない

binary_crossentropy を loss function にして、出力層を sigmoid にしているにも関わらず、肝心の target (y_train) が 0/1 ではなく、0/0.9999... みたいな値になっていた。当然誤差が常に発生することになる。

acc が一生上がらなくて？？？と思っていたらこれが原因だった。

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Ubuntu 18.04 LTS に Tensorflow GPU

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nvidia driver のインストールまわりで Ubuntu が起動しなくなったり操作不能になったりする。OS 再インストールを何度かしなおす必要があった。機械学習専用のマシンに Ubuntu だけインストールするのがおすすめ。

Ubuntu は最新版ではなく LTS を入れること。事例が少なくて面倒なことになる。

とりあえずサードパーティドライバをインストールしてみる 

sudo apt update
sudo ubuntu-drivers autoinstall
sudo reboot

これで nvidia-smi はできるが古いのが入ってしまった。

ppa から nvidia-driver-* でグラボにあった最新のドライバをいれる。

sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt update
sudo apt install nvidia-driver-430

ドライバが入ったら、tensorflow-gpu などを入れるが、各ツールキットのバージョンがうまく一致していなければ動かない。

自分でやろうとせず、余計なことをしないで Anaconda を使うのが正解。Anaconda が nvidia の外部ツールキットも含めて必要なものをすべて入れてくれる。

# これですべてが入る
conda install tensorflow-gpu
$ python
>> import tensorflow as tf
>> tf.test.gpu_device_name()

なおドライバが古いと CUDA driver version is insufficient for CUDA runtime version と怒られる。

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2019年 05月 31日

PETG で 3D プリントしたネジがうまく入っていかないとき

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プリントがうまくいかなかったのかな？ と思ってしまうが、実はシリコンスプレーを使うとびっくりするほどすんなり入る

KURE [ 呉工業 ] シリコンスプレ- (420ｍｌ) [ For Mechanical Maintenance ] 潤滑・離系剤 [ KURE ] [ 品番 ] 1046 - KURE(呉工業)

KURE(呉工業)

★ 5.0 / 5.0

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2019年 05月 09日

XML をコマンドラインからクエリー (XSLT) したいときに使える xmlstarlet

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http://xmlstar.sourceforge.net/

コマンドラインで XML を操作できるツール。-t が便利。

ごく稀に XML を処理して加工してなにかにしたいことがあると思う。今回の場合、雑に FindBugs の結果を ignore したかったのだが、そこそこ数があってめんどい。

SpotBugs(FindBugs) の結果 XML から ignore filter を雑に出力する

SpotBugs の report XML は以下のような感じ。ほとんどはしょっている。

<BugCollection ...>
  <BugInstance type="...">
    ...
  </BugInstance>
</BugCollection>

これを

<Match>
  <Bug pattern="..."/>
  <Class name="..."/>
</Match>

という filter のルールに変換したい。XML to XML なので XSLT で出番だ！！ しかし XML は書きたくない！！！！


xmlstarlet ではこれは以下のようにできる。ようは XSLT のテンプレートをコマンドライン引数からつくってるだけなのだけど、これがなかなか便利。

xmlstarlet select --indent \
	-t -m '//BugInstance' \
	-n \
	-e 'Match' \
		-e 'Bug' \
			-a 'pattern' -v '@type' \
			-b \
		-b \
		-e 'Class' \
			-a 'name' -v './Class/@classname' \
 build/reports/spotbugs/*.xml


-t の説明を読めばなにが起こっているかすぐわかるでしょう。

やっていることは

  • //BugInstance にマッチさせてそれぞれに対して
  • Match 要素を生成
  • Bug 要素を生成
  • Bug 要素に pattern 属性を生成
  • code 属性の値を ./@type (BugInstance の type 属性) から生成
  • "-b" で pattern 属性のネストを抜ける
  • "-b" で Bug 要素のネストを抜ける
  • Class 要素を生成
  • Class 要素に name 属性を生成
  • name 属性の値を ./Class/@classname から生成
  • (自動的にネストは閉じられる)

まぁ XSLT を簡単に書けるというだけなので、XSLT の知識なしでうまく書けるかというと疑問がある。(僕はアホみたいにXSLT書いてた時期があるので気持ちよく書けます！！)

<?xml version="1.0"?>
<xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:exslt="http://exslt.org/common" version="1.0" extension-element-prefixes="exslt">
  <xsl:output omit-xml-declaration="yes" indent="yes"/>
  <xsl:template match="/">
    <xsl:for-each select="//BugInstance">
      <xsl:value-of select="'&#10;'"/>
      <xsl:element name="Match">
        <xsl:element name="Bug">
          <xsl:attribute name="pattern">
            <xsl:call-template name="value-of-template">
              <xsl:with-param name="select" select="@type"/>
            </xsl:call-template>
          </xsl:attribute>
        </xsl:element>
        <xsl:element name="Class">
          <xsl:attribute name="name">
            <xsl:call-template name="value-of-template">
              <xsl:with-param name="select" select="./Class/@classname"/>
            </xsl:call-template>
          </xsl:attribute>
        </xsl:element>
      </xsl:element>
    </xsl:for-each>
  </xsl:template>
  <xsl:template name="value-of-template">
    <xsl:param name="select"/>
    <xsl:value-of select="$select"/>
    <xsl:for-each select="exslt:node-set($select)[position()&gt;1]">
      <xsl:value-of select="'&#10;'"/>
      <xsl:value-of select="."/>
    </xsl:for-each>
  </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

この XSLT テンプレートと同様のことになる。xmlstarlet のコマンドラインのほうがはるかに書くのは楽ですね。

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2019年 05月 08日

Terrarium に Terrarium を Terrarium する Terrarium

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ほんとは自分自身を deploy するやつを deploy したかったんだけどやめた。やる気が失せたので書いたところだけ記録しておく。

#[macro_use]
extern crate http_guest;
extern crate http;
// #[macro_use]
// extern crate failure;
extern crate serde;
#[macro_use]
extern crate serde_json;
//#[macro_use]
//extern crate serde_derive;

use std::fmt;
use http_guest::{Request, RequestExt, Response, KVStore};
use serde_json::Value;

pub fn user_entrypoint(kvs: &mut KVStore, req: &Request<Vec<u8>>) -> Response<Vec<u8>> {
  if req.uri() != "/" {
    return Response::builder()
        .status(404)
        .body("".as_bytes().to_owned())
        .unwrap()
  }

  let body_json = json!({
    "lang": "rust",
    "options": "",
    "tar": "src/lib.rs                                                                                          0000777 0000000 0000000 00000000450 13456346330 007664  0                                                                                                    ustar                                                                                                                                                                                                                                                          #[macro_use]
extern crate http_guest;

use http_guest::{Request, Response};

pub fn user_entrypoint(_req: &Request<Vec<u8>>) -> Response<Vec<u8>> {
    Response::builder()
        .status(200)
        .body("Hello, world!".as_bytes().to_owned())
        .unwrap()
}

guest_app!(user_entrypoint);
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   });

  let request = Request::builder()
    .method("POST")
    .uri("https://wasm.fastlylabs.com/deploy")
    .header("Content-Type", "application/json")
    .body(body_json.to_string().as_bytes().to_owned())
    .unwrap();

  let response = request.send().unwrap();
  
  if  response.status() == 200 {
    let resp_body: &[u8] = &response.body();
    let json: Value = serde_json::from_slice(resp_body).unwrap();
    let body = format!("deployed: https://{}.fastly-terrarium.com/",
      json["id"].as_str().unwrap()
    );    

    return Response::builder()
      .status(200)
      .header("Content-Type", "text/plain")
      .body(body.as_bytes().to_owned())
      .unwrap();
  }

    let body = format!("failed to deploy");
    
    return Response::builder()
      .status(200)
      .header("Content-Type", "text/plain")
      .body(body.as_bytes().to_owned())
      .unwrap();
}

guest_app_kvs!(user_entrypoint);

Ruby で書いたデプロイスクリプト

いきなり Rust で書きくだせるほど Rust に慣れていないので、Ruby で前哨戦をしていた。こっちはちゃんと deploy が終わるまで待つ。

#!/usr/bin/env ruby 

require "uri"
require "net/https"
require 'json'

uri = URI.parse('https://wasm.fastlylabs.com/deploy')
req = Net::HTTP::Post.new(uri.request_uri)
req["Content-Type"] = "application/json"
req.body = ({
	lang: "rust",
	options: "",
	tar: File.read("./foo.tar.base64")
}).to_json

http = Net::HTTP.new(uri.host, uri.port)
http.use_ssl = true
res = http.request(req)

p res

dat = JSON.parse(res.body)
p dat

loop do
	status_uri = "https://wasm.fastlylabs.com/status/%s" % dat["id"]
	res = http.request(Net::HTTP::Get.new(URI.parse(status_uri).request_uri))
	data = JSON.parse(res.body)
	p data
	if data["status"] == "deployed"
		break
	end
	sleep 1
end

puts "https://%s.fastly-terrarium.com/" % dat["id"]

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CPU の負荷は OCCT、GPU の負荷は FurMark を使った。

電源オフ

0.019A (1.9W)

アイドル

  • CPU 1%
  • GPU 0%

0.15~0.23A (15W〜23W)

CPUフルロード

  • CPU 100%
  • GPU 0%

0.80A (80W)

GPU フルロード

  • CPU 1%
  • GPU 100%

0.66A (66W)

CPU GPU フルロード

  • CPU 100%
  • GPU 100%

0.95A (95W)

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ちょっとリファレンスを見てみたところ KVStore というのがあってパーシステントな (ただし15分だけ) 状態も持てる。ということでとりあえずカウンタを書いてみた。

Rust に不慣れなので不必要なコードとかもっとうまく書けるところがありそう。

#[macro_use]
extern crate http_guest;

use std::fmt;
use http_guest::{Request, Response, KVStore};

pub fn user_entrypoint(kvs: &mut KVStore, req: &Request<Vec<u8>>) -> Response<Vec<u8>> {
  if req.uri() != "/" {
    return Response::builder()
        .status(404)
        .body("".as_bytes().to_owned())
        .unwrap()
  }

  kvs.append("count", b"1");
  let count = kvs.get("count").unwrap().len();
  let body = format!("{}", count);    
  Response::builder()
    .status(200)
    .header("Content-Type", "text/plain")
    .body(body.as_bytes().to_owned())
    .unwrap()
}

guest_app_kvs!(user_entrypoint);

メモ

  • Rust で KVS を使う場合は guest_app_kvs!() を使って、エントリポイントで KVStore を受けとる必要がある。
  • KVS は一つのキーに値を append していくことができる。たぶんアトミックに incr する方法はこれしかないと思うので、1リクエストごとに count というキーの長さを1つ増やす実装にした (append している値は使ってない)

最初 TypeScript (AssemblyScript) で書いたら、i32 を簡単に String にする方法がわからなかったので Rust で書きなおした。

なんかもっと面白いことできると思うが15分制限をどううまく使うかといったところか

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