source: sasview/src/sans/fit/BumpsFitting.py @ bf5e985

ESS_GUIESS_GUI_DocsESS_GUI_batch_fittingESS_GUI_bumps_abstractionESS_GUI_iss1116ESS_GUI_iss879ESS_GUI_iss959ESS_GUI_openclESS_GUI_orderingESS_GUI_sync_sascalccostrafo411magnetic_scattrelease-4.1.1release-4.1.2release-4.2.2release_4.0.1ticket-1009ticket-1094-headlessticket-1242-2d-resolutionticket-1243ticket-1249ticket885unittest-saveload
Last change on this file since bf5e985 was bf5e985, checked in by pkienzle, 10 years ago

restore simultaneous fitting for bumps

  • Property mode set to 100644
File size: 9.9 KB
Line 
1"""
2BumpsFitting module runs the bumps optimizer.
3"""
4import numpy
5
6from bumps import fitters
7from bumps.mapper import SerialMapper
8from bumps import parameter
9from bumps.fitproblem import FitProblem
10
11from .AbstractFitEngine import FitEngine
12from .AbstractFitEngine import FResult
13from .expression import compile_constraints
14
15class BumpsMonitor(object):
16    def __init__(self, handler, max_step=0):
17        self.handler = handler
18        self.max_step = max_step
19
20    def config_history(self, history):
21        history.requires(time=1, value=2, point=1, step=1)
22
23    def __call__(self, history):
24        if self.handler is None: return
25        self.handler.progress(history.step[0], self.max_step)
26        if len(history.step)>1 and history.step[1] > history.step[0]:
27            self.handler.improvement()
28        self.handler.update_fit()
29
30class ConvergenceMonitor(object):
31    """
32    ConvergenceMonitor contains population summary statistics to show progress
33    of the fit.  This is a list [ (best, 0%, 25%, 50%, 75%, 100%) ] or
34    just a list [ (best, ) ] if population size is 1.
35    """
36    def __init__(self):
37        self.convergence = []
38
39    def config_history(self, history):
40        history.requires(value=1, population_values=1)
41
42    def __call__(self, history):
43        best = history.value[0]
44        try:
45            p = history.population_values[0]
46            n,p = len(p), numpy.sort(p)
47            QI,Qmid, = int(0.2*n),int(0.5*n)
48            self.convergence.append((best, p[0],p[QI],p[Qmid],p[-1-QI],p[-1]))
49        except:
50            self.convergence.append((best, best,best,best,best,best))
51
52
53# Note: currently using bumps parameters for each parameter object so that
54# a SasFitness can be used directly in bumps with the usual semantics.
55# The disadvantage of this technique is that we need to copy every parameter
56# back into the model each time the function is evaluated.  We could instead
57# define reference parameters for each sans parameter, but then we would not
58# be able to express constraints using python expressions in the usual way
59# from bumps, and would instead need to use string expressions.
60class SasFitness(object):
61    """
62    Wrap SAS model as a bumps fitness object
63    """
64    def __init__(self, model, data, fitted=[], constraints={}, **kw):
65        self.name = model.name
66        self.model = model.model
67        self.data = data
68        self._define_pars()
69        self._init_pars(kw)
70        self.constraints = dict(constraints)
71        self.set_fitted(fitted)
72        self._dirty = True
73
74    def _define_pars(self):
75        self._pars = {}
76        for k in self.model.getParamList():
77            name = ".".join((self.name,k))
78            value = self.model.getParam(k)
79            bounds = self.model.details.get(k,["",None,None])[1:3]
80            self._pars[k] = parameter.Parameter(value=value, bounds=bounds,
81                                                fixed=True, name=name)
82        #print parameter.summarize(self._pars.values())
83
84    def _init_pars(self, kw):
85        for k,v in kw.items():
86            # dispersion parameters initialized with _field instead of .field
87            if k.endswith('_width'): k = k[:-6]+'.width'
88            elif k.endswith('_npts'): k = k[:-5]+'.npts'
89            elif k.endswith('_nsigmas'): k = k[:-7]+'.nsigmas'
90            elif k.endswith('_type'): k = k[:-5]+'.type'
91            if k not in self._pars:
92                formatted_pars = ", ".join(sorted(self._pars.keys()))
93                raise KeyError("invalid parameter %r for %s--use one of: %s"
94                               %(k, self.model, formatted_pars))
95            if '.' in k and not k.endswith('.width'):
96                self.model.setParam(k, v)
97            elif isinstance(v, parameter.BaseParameter):
98                self._pars[k] = v
99            elif isinstance(v, (tuple,list)):
100                low, high = v
101                self._pars[k].value = (low+high)/2
102                self._pars[k].range(low,high)
103            else:
104                self._pars[k].value = v
105        self.update()
106
107    def set_fitted(self, param_list):
108        """
109        Flag a set of parameters as fitted parameters.
110        """
111        for k,p in self._pars.items():
112            p.fixed = (k not in param_list or k in self.constraints)
113        self.fitted_par_names = [k for k in param_list if k not in self.constraints]
114        self.computed_par_names = [k for k in param_list if k in self.constraints]
115        self.fitted_pars = [self._pars[k] for k in self.fitted_par_names]
116        self.computed_pars = [self._pars[k] for k in self.computed_par_names]
117
118    # ===== Fitness interface ====
119    def parameters(self):
120        return self._pars
121
122    def update(self):
123        for k,v in self._pars.items():
124            #print "updating",k,v,v.value
125            self.model.setParam(k,v.value)
126        self._dirty = True
127
128    def _recalculate(self):
129        if self._dirty:
130            self._residuals, self._theory = self.data.residuals(self.model.evalDistribution)
131            self._dirty = False
132
133    def numpoints(self):
134        return numpy.sum(self.data.idx) # number of fitted points
135
136    def nllf(self):
137        return 0.5*numpy.sum(self.residuals()**2)
138
139    def theory(self):
140        self._recalculate()
141        return self._theory
142
143    def residuals(self):
144        self._recalculate()
145        return self._residuals
146
147    # Not implementing the data methods for now:
148    #
149    #     resynth_data/restore_data/save/plot
150
151class BumpsFit(FitEngine):
152    """
153    Fit a model using bumps.
154    """
155    def __init__(self):
156        """
157        Creates a dictionary (self.fit_arrange_dict={})of FitArrange elements
158        with Uid as keys
159        """
160        FitEngine.__init__(self)
161        self.curr_thread = None
162
163    def fit(self, msg_q=None,
164            q=None, handler=None, curr_thread=None,
165            ftol=1.49012e-8, reset_flag=False):
166        # Build collection of bumps fitness calculators
167        models = [SasFitness(model=M.get_model(),
168                             data=M.get_data(),
169                             constraints=M.constraints,
170                             fitted=M.pars)
171                  for M in self.fit_arrange_dict.values()
172                  if M.get_to_fit()]
173        if len(models) == 0:
174            raise RuntimeError("Nothing to fit")
175        problem = FitProblem(models)
176
177
178        # Build constraint expressions
179        exprs = {}
180        for M in models:
181            exprs.update((".".join((M.name, k)), v) for k, v in M.constraints.items())
182        if exprs:
183            symtab = dict((".".join((M.name, k)), p)
184                          for M in models
185                          for k,p in M.parameters().items())
186            constraints = compile_constraints(symtab, exprs)
187        else:
188            constraints = lambda: 0
189
190        # Override model update so that parameter constraints are applied
191        problem._model_update = problem.model_update
192        def model_update():
193            constraints()
194            problem._model_update()
195        problem.model_update = model_update
196
197        # Run the fit
198        result = run_bumps(problem, handler, curr_thread)
199        if handler is not None:
200            handler.update_fit(last=True)
201
202        # TODO: shouldn't reference internal parameters of fit problem
203        varying = problem._parameters
204        # collect the results
205        all_results = []
206        for M in problem.models:
207            fitness = M.fitness
208            fitted_index = [varying.index(p) for p in fitness.fitted_pars]
209            R = FResult(model=fitness.model, data=fitness.data,
210                        param_list=fitness.fitted_par_names+fitness.computed_par_names)
211            R.theory = fitness.theory()
212            R.residuals = fitness.residuals()
213            R.fitter_id = self.fitter_id
214            # TODO: should scale stderr by sqrt(chisq/DOF) if dy is unknown
215            R.stderr = numpy.hstack((result['stderr'][fitted_index],
216                                     numpy.NaN*numpy.ones(len(fitness.computed_pars))))
217            R.pvec = numpy.hstack((result['value'][fitted_index],
218                                  [p.value for p in fitness.computed_pars]))
219            R.success = result['success']
220            R.fitness = numpy.sum(R.residuals**2)/(fitness.numpoints() - len(fitted_index))
221            R.convergence = result['convergence']
222            if result['uncertainty'] is not None:
223                R.uncertainty_state = result['uncertainty']
224            all_results.append(R)
225
226        if q is not None:
227            q.put(all_results)
228            return q
229        else:
230            return all_results
231
232def run_bumps(problem, handler, curr_thread):
233    def abort_test():
234        if curr_thread is None: return False
235        try: curr_thread.isquit()
236        except KeyboardInterrupt:
237            if handler is not None:
238                handler.stop("Fitting: Terminated!!!")
239            return True
240        return False
241
242    fitopts = fitters.FIT_OPTIONS[fitters.FIT_DEFAULT]
243    fitclass = fitopts.fitclass
244    options = fitopts.options.copy()
245    max_step = fitopts.options.get('steps', 0) + fitopts.options.get('burn', 0)
246    options['monitors'] = [
247        BumpsMonitor(handler, max_step),
248        ConvergenceMonitor(),
249        ]
250    fitdriver = fitters.FitDriver(fitclass, problem=problem,
251                                  abort_test=abort_test, **options)
252    mapper = SerialMapper
253    fitdriver.mapper = mapper.start_mapper(problem, None)
254    #import time; T0 = time.time()
255    try:
256        best, fbest = fitdriver.fit()
257    except:
258        import traceback; traceback.print_exc()
259        raise
260    finally:
261        mapper.stop_mapper(fitdriver.mapper)
262
263
264    convergence_list = options['monitors'][-1].convergence
265    convergence = (2*numpy.asarray(convergence_list)/problem.dof
266                   if convergence_list else numpy.empty((0,1),'d'))
267    return {
268        'value': best,
269        'stderr': fitdriver.stderr(),
270        'success': True, # better success reporting in bumps
271        'convergence': convergence,
272        'uncertainty': getattr(fitdriver.fitter, 'state', None),
273        }
274
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.