source: sasmodels/compare.py @ 994d77f

core_shell_microgelscostrafo411magnetic_modelrelease_v0.94release_v0.95ticket-1257-vesicle-productticket_1156ticket_1265_superballticket_822_more_unit_tests
Last change on this file since 994d77f was 2d0aced, checked in by Paul Kienzle <pkienzle@…>, 10 years ago

docu update

  • Property mode set to 100755
File size: 12.7 KB
RevLine 
[8a20be5]1#!/usr/bin/env python
2# -*- coding: utf-8 -*-
3
[87985ca]4import sys
5import math
6
[1726b21]7import numpy as np
[473183c]8
[87985ca]9from sasmodels.bumps_model import BumpsModel, plot_data, tic
10from sasmodels import gpu, dll
11from sasmodels.convert import revert_model
12
[8a20be5]13
14def sasview_model(modelname, **pars):
[87985ca]15    """
16    Load a sasview model given the model name.
17    """
18    # convert model parameters from sasmodel form to sasview form
19    #print "old",sorted(pars.items())
20    modelname, pars = revert_model(modelname, pars)
21    #print "new",sorted(pars.items())
[8a20be5]22    sans = __import__('sans.models.'+modelname)
23    ModelClass = getattr(getattr(sans.models,modelname,None),modelname,None)
24    if ModelClass is None:
25        raise ValueError("could not find model %r in sans.models"%modelname)
26    model = ModelClass()
27
28    for k,v in pars.items():
29        if k.endswith("_pd"):
30            model.dispersion[k[:-3]]['width'] = v
31        elif k.endswith("_pd_n"):
32            model.dispersion[k[:-5]]['npts'] = v
33        elif k.endswith("_pd_nsigma"):
34            model.dispersion[k[:-10]]['nsigmas'] = v
[87985ca]35        elif k.endswith("_pd_type"):
36            model.dispersion[k[:-8]]['type'] = v
[8a20be5]37        else:
38            model.setParam(k, v)
39    return model
40
[87985ca]41def load_opencl(modelname, dtype='single'):
42    sasmodels = __import__('sasmodels.models.'+modelname)
43    module = getattr(sasmodels.models, modelname, None)
44    kernel = gpu.load_model(module, dtype=dtype)
45    return kernel
46
47def load_ctypes(modelname, dtype='single'):
48    sasmodels = __import__('sasmodels.models.'+modelname)
49    module = getattr(sasmodels.models, modelname, None)
50    kernel = dll.load_model(module, dtype=dtype)
51    return kernel
52
53def randomize(p, v):
54    """
55    Randomizing parameter.
56
57    Guess the parameter type from name.
58    """
59    if any(p.endswith(s) for s in ('_pd_n','_pd_nsigma','_pd_type')):
60        return v
61    elif any(s in p for s in ('theta','phi','psi')):
62        # orientation in [-180,180], orientation pd in [0,45]
63        if p.endswith('_pd'):
64            return 45*np.random.rand()
65        else:
66            return 360*np.random.rand() - 180
67    elif 'sld' in p:
68        # sld in in [-0.5,10]
69        return 10.5*np.random.rand() - 0.5
70    elif p.endswith('_pd'):
71        # length pd in [0,1]
72        return np.random.rand()
73    else:
74        # length, scale, background in [0,200]
75        return 200*np.random.rand()
76
77def parlist(pars):
78    return "\n".join("%s: %s"%(p,v) for p,v in sorted(pars.items()))
79
80def suppress_pd(pars):
81    """
82    Suppress theta_pd for now until the normalization is resolved.
83
84    May also suppress complete polydispersity of the model to test
85    models more quickly.
86    """
87    for p in pars:
88        if p.endswith("_pd"): pars[p] = 0
89
90def compare(name, pars, Ncpu, Ngpu, opts, set_pars):
91
92    # Sort out data
93    qmax = 1.0 if '-highq' in opts else (0.2 if '-midq' in opts else 0.05)
94    if "-1d" in opts:
95        from sasmodels.bumps_model import empty_data1D
96        qmax = math.log10(qmax)
97        data = empty_data1D(np.logspace(qmax-3, qmax, 128))
98        index = slice(None, None)
99    else:
100        from sasmodels.bumps_model import empty_data2D, set_beam_stop
101        data = empty_data2D(np.linspace(-qmax, qmax, 128))
102        set_beam_stop(data, 0.004)
103        index = ~data.mask
104    is2D = hasattr(data, 'qx_data')
105
106    # modelling accuracy is determined by dtype and cutoff
107    dtype = 'double' if '-double' in opts else 'single'
108    cutoff_opts = [s for s in opts if s.startswith('-cutoff')]
109    cutoff = float(cutoff_opts[0].split('=')[1]) if cutoff_opts else 1e-5
110
111    # randomize parameters
112    random_opts = [s for s in opts if s.startswith('-random')]
113    if random_opts:
114        if '=' in random_opts[0]:
115            seed = int(random_opts[0].split('=')[1])
116        else:
117            seed = int(np.random.rand()*10000)
118        np.random.seed(seed)
119        print "Randomize using -random=%i"%seed
120        # Note: the sort guarantees order of calls to random number generator
121        pars = dict((p,randomize(p,v)) for p,v in sorted(pars.items()))
122        # The capped cylinder model has a constraint on its parameters
123        if name == 'capped_cylinder' and pars['cap_radius'] < pars['radius']:
124            pars['radius'],pars['cap_radius'] = pars['cap_radius'],pars['radius']
125    pars.update(set_pars)
126
127    # parameter selection
128    if '-mono' in opts:
129        suppress_pd(pars)
130    if '-pars' in opts:
131        print "pars",parlist(pars)
132
133    # OpenCl calculation
134    if Ngpu > 0:
135        try:
136            model = load_opencl(name, dtype=dtype)
137        except Exception,exc:
138            print exc
139            print "... trying again with single precision"
140            model = load_opencl(name, dtype='single')
141        problem = BumpsModel(data, model, cutoff=cutoff, **pars)
142        toc = tic()
143        for _ in range(Ngpu):
144            #pars['scale'] = np.random.rand()
145            problem.update()
146            gpu = problem.theory()
147        gpu_time = toc()*1000./Ngpu
148        print "opencl t=%.1f ms, intensity=%.0f"%(gpu_time, sum(gpu[index]))
149        #print max(gpu), min(gpu)
150
151    # ctypes/sasview calculation
152    if Ncpu > 0 and "-ctypes" in opts:
153        model = load_ctypes(name, dtype=dtype)
154        problem = BumpsModel(data, model, cutoff=cutoff, **pars)
155        toc = tic()
156        for _ in range(Ncpu):
157            problem.update()
158            cpu = problem.theory()
159        cpu_time = toc()*1000./Ncpu
160        comp = "ctypes"
161        print "ctypes t=%.1f ms, intensity=%.0f"%(cpu_time, sum(cpu[index]))
162    elif Ncpu > 0:
163        model = sasview_model(name, **pars)
164        toc = tic()
165        for _ in range(Ncpu):
166            if is2D:
167                cpu = model.evalDistribution([data.qx_data, data.qy_data])
168            else:
169                cpu = model.evalDistribution(data.x)
170        cpu_time = toc()*1000./Ncpu
171        comp = "sasview"
172        print "sasview t=%.1f ms, intensity=%.0f"%(cpu_time, sum(cpu[index]))
173
174    # Compare, but only if computing both forms
175    if Ngpu > 0 and Ncpu > 0:
176        #print "speedup %.2g"%(cpu_time/gpu_time)
177        #print "max |gpu/cpu|", max(abs(gpu/cpu)), "%.15g"%max(abs(gpu)), "%.15g"%max(abs(cpu))
178        #cpu *= max(gpu/cpu)
179        resid, relerr = np.zeros_like(gpu), np.zeros_like(gpu)
180        resid[index] = (gpu - cpu)[index]
181        relerr[index] = resid[index]/cpu[index]
182        print "max(|ocl-%s|)"%comp, max(abs(resid[index]))
183        print "max(|(ocl-%s)/ocl|)"%comp, max(abs(relerr[index]))
184
185    # Plot if requested
186    if '-noplot' in opts: return
[1726b21]187    import matplotlib.pyplot as plt
[87985ca]188    if Ncpu > 0:
189        if Ngpu > 0: plt.subplot(131)
190        plot_data(data, cpu, scale='log')
191        plt.title("%s t=%.1f ms"%(comp,cpu_time))
192    if Ngpu > 0:
193        if Ncpu > 0: plt.subplot(132)
194        plot_data(data, gpu, scale='log')
195        plt.title("opencl t=%.1f ms"%gpu_time)
196    if Ncpu > 0 and Ngpu > 0:
197        plt.subplot(133)
198        err = resid if '-abs' in opts else relerr
199        errstr = "abs err" if '-abs' in opts else "rel err"
200        #err,errstr = gpu/cpu,"ratio"
201        plot_data(data, err, scale='linear')
202        plt.title("max %s = %.3g"%(errstr, max(abs(err[index]))))
203        if is2D: plt.colorbar()
[8a20be5]204    plt.show()
205
[87985ca]206# ===========================================================================
207#
208USAGE="""
209usage: compare.py model [Nopencl] [Nsasview] [options...] [key=val]
210
211Compare the speed and value for a model between the SasView original and the
212OpenCL rewrite.
213
214model is the name of the model to compare (see below).
215Nopencl is the number of times to run the OpenCL model (default=5)
216Nsasview is the number of times to run the Sasview model (default=1)
217
218Options (* for default):
219
220    -plot*/-noplot plots or suppress the plot of the model
[2d0aced]221    -single*/-double uses double precision for comparison
222    -lowq*/-midq/-highq use q values up to 0.05, 0.2 or 1.0
223    -1d/-2d* uses 1d or 2d random data
224    -preset*/-random[=seed] preset or random parameters
225    -mono/-poly* force monodisperse/polydisperse
226    -ctypes/-sasview* whether cpu is tested using sasview or ctypes
227    -cutoff=1e-5*/value cutoff for including a point in polydispersity
228    -pars/-nopars* prints the parameter set or not
229    -abs/-rel* plot relative or absolute error
[87985ca]230
231Key=value pairs allow you to set specific values to any of the model
232parameters.
233
234Available models:
235
236    %s
237"""
238
239VALID_OPTIONS = [
240    'plot','noplot',
241    'single','double',
242    'lowq','midq','highq',
243    '2d','1d',
244    'preset','random',
245    'poly','mono',
246    'sasview','ctypes',
247    'nopars','pars',
248    'rel','abs',
249    ]
250
251def main():
252    opts = [arg for arg in sys.argv[1:] if arg.startswith('-')]
253    args = [arg for arg in sys.argv[1:] if not arg.startswith('-')]
254    models = "\n    ".join("%-7s: %s"%(k,v.__name__.replace('_',' '))
255                           for k,v in sorted(MODELS.items()))
256    if len(args) == 0:
257        print(USAGE%models)
258        sys.exit(1)
259    if args[0] not in MODELS:
260        print "Model %r not available. Use one of:\n    %s"%(args[0],models)
261        sys.exit(1)
262
263    valid_opts = set(VALID_OPTIONS)
264    invalid = [o[1:] for o in opts
265               if o[1:] not in valid_opts
266                  and not o.startswith('-cutoff=')
267                  and not o.startswith('-random=')]
268    if invalid:
269        print "Invalid options: %s"%(", ".join(invalid))
270        sys.exit(1)
271
272    name, pars = MODELS[args[0]]()
273    Nopencl = int(args[1]) if len(args) > 1 else 5
274    Nsasview = int(args[2]) if len(args) > 3 else 1
275
276    # Fill in default polydispersity parameters
277    pds = set(p.split('_pd')[0] for p in pars if p.endswith('_pd'))
278    for p in pds:
279        if p+"_pd_nsigma" not in pars: pars[p+"_pd_nsigma"] = 3
280        if p+"_pd_type" not in pars: pars[p+"_pd_type"] = "gaussian"
281
282    # Fill in parameters given on the command line
283    set_pars = {}
284    for arg in args[3:]:
285        k,v = arg.split('=')
286        if k not in pars:
287            # extract base name without distribution
288            s = set(p.split('_pd')[0] for p in pars)
289            print "%r invalid; parameters are: %s"%(k,", ".join(sorted(s)))
290            sys.exit(1)
291        set_pars[k] = float(v) if not v.endswith('type') else v
292
293    compare(name, pars, Nsasview, Nopencl, opts, set_pars)
294
295# ===========================================================================
296#
297
298MODELS = {}
299def model(name):
300    def gather_function(fn):
301        MODELS[name] = fn
302        return fn
303    return gather_function
304
305
306@model('cyl')
307def cylinder():
[1726b21]308    pars = dict(
[87985ca]309        scale=1, background=0,
310        sld=6, solvent_sld=1,
311        #radius=5, length=20,
312        radius=260, length=290,
313        theta=30, phi=0,
314        radius_pd=.2, radius_pd_n=1,
315        length_pd=.2,length_pd_n=1,
316        theta_pd=15, theta_pd_n=45,
317        phi_pd=15, phi_pd_n=1,
318        )
319    return 'cylinder', pars
320
321@model('capcyl')
322def capped_cylinder():
323    pars = dict(
324        scale=1, background=0,
325        sld=6, solvent_sld=1,
326        radius=260, cap_radius=290, length=290,
327        theta=30, phi=15,
328        radius_pd=.2, radius_pd_n=1,
329        cap_radius_pd=.2, cap_radius_pd_n=1,
330        length_pd=.2, length_pd_n=1,
331        theta_pd=15, theta_pd_n=45,
332        phi_pd=15, phi_pd_n=1,
333        )
334    return 'capped_cylinder', pars
335
336
337@model('cscyl')
338def core_shell_cylinder():
339    pars = dict(
340        scale=1, background=0,
341        core_sld=6, shell_sld=8, solvent_sld=1,
342        radius=45, thickness=25, length=340,
343        theta=30, phi=15,
344        radius_pd=.2, radius_pd_n=1,
345        length_pd=.2, length_pd_n=1,
346        thickness_pd=.2, thickness_pd_n=1,
347        theta_pd=15, theta_pd_n=45,
348        phi_pd=15, phi_pd_n=1,
349        )
350    return 'core_shell_cylinder', pars
351
352
353@model('ell')
354def ellipsoid():
355    pars = dict(
356        scale=1, background=0,
357        sld=6, solvent_sld=1,
358        rpolar=50, requatorial=30,
359        theta=30, phi=15,
360        rpolar_pd=.2, rpolar_pd_n=1,
361        requatorial_pd=.2, requatorial_pd_n=1,
362        theta_pd=15, theta_pd_n=45,
363        phi_pd=15, phi_pd_n=1,
364        )
365    return 'ellipsoid', pars
366
367
368@model('ell3')
369def triaxial_ellipsoid():
370    pars = dict(
371        scale=1, background=0,
372        sld=6, solvent_sld=1,
373        theta=30, phi=15, psi=5,
374        req_minor=25, req_major=36, rpolar=50,
375        req_minor_pd=0, req_minor_pd_n=1,
376        req_major_pd=0, req_major_pd_n=1,
377        rpolar_pd=.2, rpolar_pd_n=1,
378        theta_pd=15, theta_pd_n=45,
379        phi_pd=15, phi_pd_n=1,
380        psi_pd=15, psi_pd_n=1,
381        )
382    return 'triaxial_ellipsoid', pars
383
384@model('sph')
385def sphere():
386    pars = dict(
387        scale=1, background=0,
388        sld=6, solvent_sld=1,
389        radius=120,
390        radius_pd=.2, radius_pd_n=45,
391        )
392    return 'sphere', pars
393
394@model('lam')
395def lamellar():
396    pars = dict(
397        scale=1, background=0,
398        sld=6, solvent_sld=1,
399        thickness=40,
400        thickness_pd= 0.2, thickness_pd_n=40,
401        )
402    return 'lamellar', pars
[8a20be5]403
404if __name__ == "__main__":
[87985ca]405    main()
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.