source: sasview/src/sans/fit/BumpsFitting.py @ eff93b8

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 eff93b8 was eff93b8, checked in by pkienzle, 10 years ago

change default fit engine to bumps:levenberg-marquardt

  • Property mode set to 100644
File size: 9.5 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_pars = [self._pars[k] for k in param_list if k not in self.constraints]
114        self.fitted_par_names = [k for k in param_list if k not in self.constraints]
115
116    # ===== Fitness interface ====
117    def parameters(self):
118        return self._pars
119
120    def update(self):
121        for k,v in self._pars.items():
122            #print "updating",k,v,v.value
123            self.model.setParam(k,v.value)
124        self._dirty = True
125
126    def _recalculate(self):
127        if self._dirty:
128            self._residuals, self._theory = self.data.residuals(self.model.evalDistribution)
129            self._dirty = False
130
131    def numpoints(self):
132        return numpy.sum(self.data.idx) # number of fitted points
133
134    def nllf(self):
135        return 0.5*numpy.sum(self.residuals()**2)
136
137    def theory(self):
138        self._recalculate()
139        return self._theory
140
141    def residuals(self):
142        self._recalculate()
143        return self._residuals
144
145    # Not implementing the data methods for now:
146    #
147    #     resynth_data/restore_data/save/plot
148
149class BumpsFit(FitEngine):
150    """
151    Fit a model using bumps.
152    """
153    def __init__(self):
154        """
155        Creates a dictionary (self.fit_arrange_dict={})of FitArrange elements
156        with Uid as keys
157        """
158        FitEngine.__init__(self)
159        self.curr_thread = None
160
161    def fit(self, msg_q=None,
162            q=None, handler=None, curr_thread=None,
163            ftol=1.49012e-8, reset_flag=False):
164        # Build collection of bumps fitness calculators
165        models = [ SasFitness(model=M.get_model(),
166                              data=M.get_data(),
167                              constraints=M.constraints,
168                              fitted=M.pars)
169                   for i,M in enumerate(self.fit_arrange_dict.values())
170                   if M.get_to_fit() == 1 ]
171        problem = FitProblem(models)
172
173
174        # Build constraint expressions
175        exprs = {}
176        for M in models:
177            exprs.update((".".join((M.name,k)),v) for k,v in M.constraints.items())
178        if exprs:
179            symtab = dict((".".join((M.name,k)),p)
180                          for M in models
181                          for k,p in M.parameters().items())
182            constraints = compile_constraints(symtab,exprs)
183        else:
184            constraints = lambda: 0
185
186        # Override model update so that parameter constraints are applied
187        problem._model_update = problem.model_update
188        def model_update():
189            constraints()
190            problem._model_update()
191        problem.model_update = model_update
192
193        # Run the fit
194        result = run_bumps(problem, handler, curr_thread)
195        if handler is not None:
196            handler.update_fit(last=True)
197
198        # TODO: shouldn't reference internal parameters of fit problem
199        varying = problem._parameters
200        # collect the results
201        all_results = []
202        for M in problem.models:
203            fitness = M.fitness
204            fitted_index = [varying.index(p) for p in fitness.fitted_pars]
205            R = FResult(model=fitness.model, data=fitness.data,
206                        param_list=fitness.fitted_par_names)
207            R.theory = fitness.theory()
208            R.residuals = fitness.residuals()
209            R.fitter_id = self.fitter_id
210            # TODO: should scale stderr by sqrt(chisq/DOF) if dy is unknown
211            R.stderr = result['stderr'][fitted_index]
212            R.pvec = result['value'][fitted_index]
213            R.success = result['success']
214            R.fitness = numpy.sum(R.residuals**2)/(fitness.numpoints() - len(fitted_index))
215            R.convergence = result['convergence']
216            if result['uncertainty'] is not None:
217                R.uncertainty_state = result['uncertainty']
218            all_results.append(R)
219
220        if q is not None:
221            q.put(all_results)
222            return q
223        else:
224            return all_results
225
226def run_bumps(problem, handler, curr_thread):
227    def abort_test():
228        if curr_thread is None: return False
229        try: curr_thread.isquit()
230        except KeyboardInterrupt:
231            if handler is not None:
232                handler.stop("Fitting: Terminated!!!")
233            return True
234        return False
235
236    fitopts = fitters.FIT_OPTIONS[fitters.FIT_DEFAULT]
237    fitclass = fitopts.fitclass
238    options = fitopts.options.copy()
239    max_step = fitopts.options.get('steps', 0) + fitopts.options.get('burn', 0)
240    options['monitors'] = [
241        BumpsMonitor(handler, max_step),
242        ConvergenceMonitor(),
243        ]
244    fitdriver = fitters.FitDriver(fitclass, problem=problem,
245                                  abort_test=abort_test, **options)
246    mapper = SerialMapper
247    fitdriver.mapper = mapper.start_mapper(problem, None)
248    import time; T0 = time.time()
249    try:
250        best, fbest = fitdriver.fit()
251    except:
252        import traceback; traceback.print_exc()
253        raise
254    finally:
255        mapper.stop_mapper(fitdriver.mapper)
256
257
258    convergence_list = options['monitors'][-1].convergence
259    convergence = (2*numpy.asarray(convergence_list)/problem.dof
260                   if convergence_list else numpy.empty((0,1),'d'))
261    return {
262        'value': best,
263        'stderr': fitdriver.stderr(),
264        'success': True, # better success reporting in bumps
265        'convergence': convergence,
266        'uncertainty': getattr(fitdriver.fitter, 'state', None),
267        }
268
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.