Необходимые условия

Настройте объект настройки генерации кода для статической библиотеки

Чтобы сгенерировать MEX-функцию PIL для заданной функции точки входа, создайте объект настройки кода для статической библиотеки и установите режим верификации на 'PIL'. Установите выходной язык на C++.

% cfg = coder.config('lib', 'ecoder', true);
% cfg.VerificationMode = 'PIL';
% cfg.TargetLang = 'C++';

Настройте объект настройки для генерации кода глубокого обучения

Создайте coder.ARMNEONConfig объект. Задайте Вычислить версию Библиотеки. В данном примере предположите, что ARM Вычисляет Библиотеку в оборудовании Raspberry Pi, версия 19.05.

% dlcfg = coder.DeepLearningConfig('arm-compute');
% dlcfg.ArmComputeVersion = '19.05';

Установите DeepLearningConfig свойство настройки генерации кода возражает против объекта настройки глубокого обучения.

% cfg.DeepLearningConfig = dlcfg;

Создайте связь с Raspberry Pi

Использование Пакет Поддержки MATLAB для Raspberry Pi Поддерживает функцию Пакета, raspi, создать связь с Raspberry Pi. В следующем коде, замене:

% r = raspi('raspiname','username','password');

Сконфигурируйте аппаратные параметры генерации кода для Raspberry Pi

Создайте coder.Hardware объект для Raspberry Pi и присоединения это к объекту настройки генерации кода.

% hw = coder.hardware('Raspberry Pi');
% cfg.Hardware = hw;

Первый подход: сгенерируйте MEX-функцию PIL для сети LSTM

В этом подходе вы генерируете код для функции точки входа rul_lstmnet_predict.

rul_lstmnet_predict.m функция точки входа берет целый набор данных временных рядов в качестве входа и передает его сети для предсказания. А именно, функция использует сеть LSTM, которая обучена в Классификации Последовательностей в качестве примера Используя Глубокое обучение (Deep Learning Toolbox). Функция загружает сетевой объект от rul_lstmnet.mat файл в персистентную переменную и повторные использования этот постоянный объект в последующих вызовах предсказания. Сеть LSTM от последовательности к последовательности позволяет вам сделать различные предсказания для каждого отдельного временного шага последовательности данных.

Чтобы отобразить интерактивную визуализацию сетевой архитектуры и информации о слоях сети, используйте analyzeNetwork (Deep Learning Toolbox) функция.

type('rul_lstmnet_predict.m')

function out =  rul_lstmnet_predict(in) %#codegen

% Copyright 2019 The MathWorks, Inc. 

persistent mynet;

if isempty(mynet)
    mynet = coder.loadDeepLearningNetwork('rul_lstmnet.mat');
end


out = mynet.predict(in); 

Сгенерировать код при помощи codegen команда, используйте coder.typeof функция, чтобы задать тип и размер входного параметра к функции точки входа. В этом примере вход имеет двойной тип данных со значением размерности признаков 17 и переменная длина последовательности. Задайте длину последовательности как переменный размер, чтобы выполнить предсказание на входной последовательности любой длины.

% matrixInput = coder.typeof(double(0),[17 Inf],[false true]);

Запуститесь codegen команда, чтобы сгенерировать PIL основывала MEX-функцию rul_lstmnet_predict_pil на серверной платформе.

% codegen -config cfg rul_lstmnet_predict -args {matrixInput} -report

Запустите сгенерированную MEX-функцию PIL на тестовых данных

Загрузите MAT-файл RULTestData. Этот MAT-файл хранит переменные XTest и YTest это содержит демонстрационный timeseries показаний датчика, на которых можно протестировать сгенерированный код. Это тестовые данные взято из Классификации Последовательностей в качестве примера Используя Глубокое обучение (Deep Learning Toolbox) после предварительной обработки данных.

load RULTestData;

XTest переменная содержит 100 входных наблюдений. Каждое наблюдение имеет 17 функций с различной длиной последовательности.

XTest(1:5)

ans=5×1 cell array
    {17×31  double}
    {17×49  double}
    {17×126 double}
    {17×106 double}
    {17×98  double}

YTest переменная содержит 100 выходных наблюдений, которые соответствуют XTest входная переменная. Каждое выходное наблюдение является Остающимся Сроком полезного использования (RUI) значение, измеренное в циклах, для каждых данных о временном шаге в целой последовательности.

YTest(1:5)

ans=5×1 cell array
    {1×31  double}
    {1×49  double}
    {1×126 double}
    {1×106 double}
    {1×98  double}

Запустите сгенерированную MEX-функцию rul_lstmnet_predict_pil на установлены случайные тестовые данные.

% idx = randperm(numel(XTest), 1);
% inputData = XTest{idx};

% YPred1 = rul_lstmnet_predict_pil(inputData);

Сравните предсказания с тестовыми данными

Используйте график сравнить выходные данные MEX с тестовыми данными.

% figure('Name', 'Standard LSTM', 'NumberTitle', 'off');
%     
% plot(YTest{idx},'--')
% hold on
% plot(YPred1,'.-')
% hold off
% 
% ylim([0 175])
% title("Test Observation " + idx)
% xlabel("Time Step")
% ylabel("RUL measured in cycles")

Очистите PIL

% clear rul_lstmnet_predict_pil;

Второй подход: сгенерируйте MEX-функцию PIL для сети LSTM с сохранением информации

Вместо того, чтобы передать целые данные о timeseries целиком predict, можно запустить предсказание путем потоковой передачи входных данных, мудрых сегментом при помощи predictAndUpdateState функция.

Функция точки входа rul_lstmnet_predict_and_update.m принимает вход одно такта и обрабатывает его при помощи predictAndUpdateState (Deep Learning Toolbox) функция. predictAndUpdateState возвращает предсказание в течение входного такта и обновляет сеть так, чтобы последующие части входа были обработаны как последующие такты той же выборки.

type('rul_lstmnet_predict_and_update.m')

function out = rul_lstmnet_predict_and_update(in) %#codegen

% Copyright 2019 The MathWorks, Inc. 

persistent mynet;

if isempty(mynet)
    mynet = coder.loadDeepLearningNetwork('rul_lstmnet.mat');
end

[mynet, out] = predictAndUpdateState(mynet, in);

end

Создайте входной тип для codegen команда. Поскольку rul_lstmnet_predict_and_update принимает одни данные такта в каждом вызове, укажите, что вход вводит matrixInput иметь фиксированную длину последовательности 1 вместо переменной длины последовательности.

% matrixInput = coder.typeof(double(0),[17 1]);

Запустите codegen команда, чтобы сгенерировать PIL основывала MEX-функцию rul_lstmnet_predict_and_update_pil на серверной платформе.

% codegen -config cfg rul_lstmnet_predict_and_update -args {matrixInput} -report

Запустите сгенерированную MEX-функцию PIL на тестовых данных

% Run generated MEX function(|rul_lstmnet_predict_and_update_pil|) for each
% time step data in the inputData sequence.

% sequenceLength = size(inputData,2);
% YPred2 = zeros(1, sequenceLength);
% for i=1:sequenceLength
%     inTimeStep = inputData(:,i);
%     YPred2(:, i) = rul_lstmnet_predict_and_update_pil(inTimeStep);
% end

После того, как вы передаете все такты, по одному, к rul_lstmnet_predict_and_update функция, получившийся выход совпадает с этим в первом подходе, в котором вы передали все входные параметры целиком.

Сравните предсказания с тестовыми данными

Используйте график сравнить выходные данные MEX с тестовыми данными.

% figure('Name', 'Statefull LSTM', 'NumberTitle', 'off');
% 
% 
% plot(YTest{idx},'--')
% hold on
% plot(YPred2,'.-')
% hold off
% 
% ylim([0 175])
% title("Test Observation " + idx)
% xlabel("Time Step")
% ylabel("RUL measured in cycles")

Очистите PIL

% clear rul_lstmnet_predict_and_update_pil;

Ссылки

[1] Saxena, Abhinav, Кай Гоебель, Дон Саймон и Нил Экланд. "Повредите моделирование распространения для симуляции запуска к отказу авиационного двигателя". В Предзнаменованиях и медицинском управлении, 2008. PHM 2008. Международная конференция по вопросам, стр 1-9. IEEE, 2008.