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

Используйте Пакет поддержки MATLAB для функции Пакета поддержки Raspberry Pi, 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
    {[                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112]}
    {[                                                                                                                                                                                                                                                                                       146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98]}
    {[150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 149 148 147 146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69]}
    {[                                                                   150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 149 148 147 146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82]}
    {[                                                                                          150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 149 148 147 146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91]}

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.