]> SALOME platform Git repositories - modules/adao.git/blob - doc/en/advanced.rst
Salome HOME
Documentation minor correction
[modules/adao.git] / doc / en / advanced.rst
1 ..
2    Copyright (C) 2008-2016 EDF R&D
3
4    This file is part of SALOME ADAO module.
5
6    This library is free software; you can redistribute it and/or
7    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8    License as published by the Free Software Foundation; either
9    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10
11    This library is distributed in the hope that it will be useful,
12    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14    Lesser General Public License for more details.
15
16    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17    License along with this library; if not, write to the Free Software
18    Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
19
20    See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
21
22    Author: Jean-Philippe Argaud, jean-philippe.argaud@edf.fr, EDF R&D
23
24 .. _section_advanced:
25
26 ================================================================================
27 **[DocU]** Advanced usage of the ADAO module
28 ================================================================================
29
30 This section presents advanced methods to use the ADAO module, how to get more
31 information during calculation, or how to use it without the graphical user
32 interface (GUI). It requires to know how to find files or commands included
33 inside the whole SALOME installation. All the names to be replaced by user are
34 indicated by the syntax ``<...>``.
35
36 Converting and executing an ADAO command file (JDC) using a Shell script
37 ------------------------------------------------------------------------
38
39 It is possible to convert and execute an ADAO command file (JDC, or ".comm/.py"
40 files pair, which resides in ``<ADAO JDC file directory>``) automatically by
41 using a template Shell script containing all the required steps. If the SALOME
42 main launching command , named ``salome``, is not available in a classical
43 terminal, the user has to know where are the main SALOME launching files, and in
44 particular the ``salome`` one. The directory in which this script resides is
45 symbolically named ``<SALOME main installation dir>`` and has to be replaced by
46 the good one in the Shell file template.
47
48 When an ADAO command file is build by the ADAO graphical editor and saved, if it
49 is named for example "AdaoStudy1.comm", then a companion file named
50 "AdaoStudy1.py" is automatically created in the same directory. It is named
51 ``<ADAO Python file>`` in the template, and it is converted to YACS as an
52 ``<ADAO YACS xml scheme>`` as a ".xml" file named "AdaoStudy1.xml". After that,
53 this last one can be executed in console mode using the standard YACS console
54 command (see YACS documentation for more information).
55
56 In all launching command Shell files examples, we choose to start and stop the
57 SALOME application server in the same script. It is not mandatory, but it is
58 useful to avoid stalling SALOME sessions. 
59
60 The simplest example consist in only launching the given YACS sheme, which was
61 previously generated by the user in the graphical interface. In this case, after
62 having replaced the strings between ``<...>`` symbols, one needs only to save
63 the following Shell script::
64
65     #!/bin/bash
66     USERDIR="<ADAO JDC file directory>"
67     SALOMEDIR="<SALOME main installation directory>"
68     $SALOMEDIR/salome start -k -t
69     $SALOMEDIR/salome shell -- "driver $USERDIR/<ADAO YACS xml scheme>"
70     $SALOMEDIR/salome shell killSalome.py
71
72 It is then required to change it to be in executable mode.
73
74 A more complete example consist in launching execution of a YACS sheme given by
75 the user, having previously verified its availability. For that, replacing the
76 text ``<SALOME main installation directory>``, one needs only to save the
77 following Shell script::
78
79     #!/bin/bash
80     if (test $# != 1)
81     then
82       echo -e "\nUsage: $0 <ADAO YACS xml scheme>\n"
83       exit
84     else
85       USERFILE="$1"
86     fi
87     if (test ! -e $USERFILE)
88     then
89       echo -e "\nError : the XML file named $USERFILE does not exist.\n"
90       exit
91     else
92       SALOMEDIR="<SALOME main installation directory>"
93       $SALOMEDIR/salome start -k -t
94       $SALOMEDIR/salome shell -- "driver $USERFILE"
95       $SALOMEDIR/salome shell killSalome.py
96     fi
97
98 An another example consist in adding the conversion of the ADAO command file
99 (JDC, or ".comm/.py" files pair) in an associated YACS scheme (".xml" file). At
100 the end of the script, one choose also to remove the ``<ADAO YACS xml scheme>``
101 because it is a generated file. For that, after having carefully replaced the
102 text ``<SALOME main installation directory>``, one needs only to save the
103 following Shell script::
104
105     #!/bin/bash
106     if (test $# != 1)
107     then
108       echo -e "\nUsage: $0 <ADAO .comm/.py case>\n"
109       exit
110     else
111       D=`dirname $1`
112       F=`basename -s .comm $1`
113       F=`basename -s .py $F`
114       USERFILE="$D/$F"
115     fi
116     if (test ! -e $USERFILE.py)
117     then
118       echo -e "\nError : the PY file named $USERFILE.py does not exist.\n"
119       exit
120     else
121       SALOMEDIR="<SALOME main installation directory>"
122       $SALOMEDIR/salome start -k -t
123       $SALOMEDIR/salome shell -- "python $SALOMEDIR/bin/salome/AdaoYacsSchemaCreator.py $USERFILE.py $USERFILE.xml"
124       $SALOMEDIR/salome shell -- "driver $USERFILE.xml"
125       $SALOMEDIR/salome shell killSalome.py
126       rm -f $USERFILE.xml
127     fi
128
129 In all cases, the standard output and errors come in the launching terminal.
130
131 Running an ADAO calculation scheme in YACS using the text user mode (YACS TUI)
132 ------------------------------------------------------------------------------
133
134 This section describes how to execute in TUI (Text User Interface) YACS mode a
135 YACS calculation scheme, obtained in the graphical interface by using the ADAO
136 "Export to YACS" function. It uses the standard YACS TUI mode, which is briefly
137 recalled here (see YACS documentation for more information) through a simple
138 example. As described in documentation, a XML scheme can be loaded in a Python.
139 We give here a whole sequence of command lines to test the validity of the
140 scheme before executing it, adding some initial supplementary ones to explicitly
141 load the types catalog to avoid weird difficulties::
142
143     import pilot
144     import SALOMERuntime
145     import loader
146     SALOMERuntime.RuntimeSALOME_setRuntime()
147
148     r = pilot.getRuntime()
149     xmlLoader = loader.YACSLoader()
150     xmlLoader.registerProcCataLoader()
151     try:
152      catalogAd = r.loadCatalog("proc", "<ADAO YACS xml scheme>")
153     except:
154       pass
155     r.addCatalog(catalogAd)
156
157     try:
158         p = xmlLoader.load("<ADAO YACS xml scheme>")
159     except IOError,ex:
160         print "IO exception:",ex
161
162     logger = p.getLogger("parser")
163     if not logger.isEmpty():
164         print "The imported file has errors :"
165         print logger.getStr()
166
167     if not p.isValid():
168         print "The schema is not valid and can not be executed"
169         print p.getErrorReport()
170
171     info=pilot.LinkInfo(pilot.LinkInfo.ALL_DONT_STOP)
172     p.checkConsistency(info)
173     if info.areWarningsOrErrors():
174         print "The schema is not consistent and can not be executed"
175         print info.getGlobalRepr()
176
177     e = pilot.ExecutorSwig()
178     e.RunW(p)
179     if p.getEffectiveState() != pilot.DONE:
180         print p.getErrorReport()
181
182 This method allows for example to edit the YACS XML scheme in TUI, or to gather
183 results for further use.
184
185 .. _section_advanced_R:
186
187 Running an ADAO calculation in R environment using the TUI ADAO interface
188 -------------------------------------------------------------------------
189
190 .. index:: single: R
191 .. index:: single: rPython
192
193 To extend the analysis and treatment capacities, it is possible to use ADAO
194 calculations in **R** environment (see [R]_ for more details). It is available
195 in SALOME by launching the R interpreter in the shell "``salome shell``".
196 Moreover, the package "*rPython*" has to be available, it can be installed by
197 the user if required by the following R command::
198
199     #
200     # IMPORTANT: to be run in R interpreter
201     # -------------------------------------
202     install.packages("rPython")
203
204 One will refer to the [GilBellosta15]_ documentation for more information on
205 this package.
206
207 The ADAO calculations defined in text interface (API/TUI, see
208 :ref:`section_tui`) can be interpreted from the R environment, using some data
209 and information from R. The approach is illustrated in the example
210 :ref:`subsection_tui_example`, suggested in the API/TUI interface description.
211 In the R interpreter, one can run the following commands, directly coming from
212 the simple example::
213
214     #
215     # IMPORTANT: to be run in R interpreter
216     # -------------------------------------
217     library(rPython)
218     python.exec("
219         from numpy import array
220         import adaoBuilder
221         case = adaoBuilder.New()
222         case.set( 'AlgorithmParameters', Algorithm='3DVAR' )
223         case.set( 'Background',          Vector=[0, 1, 2] )
224         case.set( 'BackgroundError',     ScalarSparseMatrix=1.0 )
225         case.set( 'Observation',         Vector=array([0.5, 1.5, 2.5]) )
226         case.set( 'ObservationError',    DiagonalSparseMatrix='1 1 1' )
227         case.set( 'ObservationOperator', Matrix='1 0 0;0 2 0;0 0 3' )
228         case.set( 'Observer',            Variable='Analysis', Template='ValuePrinter' )
229         case.execute()
230     ")
231
232 giving the result::
233
234     Analysis [ 0.25000264  0.79999797  0.94999939]
235
236 In writing the ADAO calculations run from R, one must take close attention to
237 the good use of single and double quotes, that should not collide between the
238 two languages.
239
240 The data can come from the R environment and should be stored in properly
241 assigned variables to be used later in Python for ADAO. One will refer to the
242 [GilBellosta15]_ documentation for the implementation work. We can transform the
243 above example to use data from R to feed the three variables of background,
244 observation and observation operator. We get in the end the optimal state also
245 in a R variable. The other lines are identical. The example thus becomes::
246
247     #
248     # IMPORTANT: to be run in R interpreter
249     # -------------------------------------
250     #
251     # R variables
252     # -----------
253     xb <- 0:2
254     yo <- c(0.5, 1.5, 2.5)
255     h <- '1 0 0;0 2 0;0 0 3'
256     #
257     # Python code
258     # -----------
259     library(rPython)
260     python.assign( "xb",  xb )
261     python.assign( "yo",  yo )
262     python.assign( "h",  h )
263     python.exec("
264         from numpy import array
265         import adaoBuilder
266         case = adaoBuilder.New()
267         case.set( 'AlgorithmParameters', Algorithm='3DVAR' )
268         case.set( 'Background',          Vector=xb )
269         case.set( 'BackgroundError',     ScalarSparseMatrix=1.0 )
270         case.set( 'Observation',         Vector=array(yo) )
271         case.set( 'ObservationError',    DiagonalSparseMatrix='1 1 1' )
272         case.set( 'ObservationOperator', Matrix=str(h) )
273         case.set( 'Observer',            Variable='Analysis', Template='ValuePrinter' )
274         case.execute()
275         xa = list(case.get('Analysis')[-1])
276     ")
277     #
278     # R variables
279     # -----------
280     xa <- python.get("xa")
281
282 One notices the explicit ``str`` and ``list`` type conversions to ensure that
283 the data are transmitted as known standard types from "*rPython*" package.
284 Moreover, it is the data that can be transferred between the two languages, not
285 functions or methods. It is therefore necessary to prepare generically in Python
286 the functions to execute required by ADAO, and to forward them correctly the
287 data available in R.
288
289 The most comprehensive cases, proposed in :ref:`subsection_tui_advanced`, can be
290 executed in the same way, and they give the same result as in the standard
291 Python interface.
292
293 .. _section_advanced_observer:
294
295 Getting information on special variables during the ADAO calculation in YACS
296 -----------------------------------------------------------------------------
297
298 .. index:: single: Observer
299 .. index:: single: Observer Template
300
301 Some special internal optimization variables, used during calculations, can be
302 monitored during the ADAO calculation. These variables can be printed,
303 plotted, saved, etc. This can be done using "*observer*", that are scripts,
304 each associated with one variable.
305
306 Some templates are available when editing the ADAO case in graphical editor.
307 These simple scripts can be customized by the user, either at the embedded
308 edition stage, or at the edition stage before execution, to improve the tuning
309 of the ADAO calculation.
310
311 To implement these "*observer*" efficiently, one can look to the 
312 :ref:`ref_observers_requirements`.
313
314 Getting more information when running a calculation
315 ---------------------------------------------------
316
317 .. index:: single: Logging
318
319 When running a calculation, useful data and messages are logged. There are two
320 ways to obtain theses information.
321
322 The first one, and the preferred way, is to use the built-in variable "*Debug*"
323 available in every ADAO case. It is available through the edition GUI of the
324 module. Setting it to "*1*" will send messages in the log window of the YACS
325 scheme execution.
326
327 The second one consist in using the "*logging*" native module of Python (see the
328 Python documentation http://docs.python.org/library/logging.html for more
329 information on this module). Everywhere in the YACS scheme, mainly through the
330 scripts entries, the user can set the logging level in accordance to the needs
331 of detailed information. The different logging levels are: "*DEBUG*", "*INFO*",
332 "*WARNING*", "*ERROR*", "*CRITICAL*". All the information flagged with a
333 certain level will be printed for whatever activated level above this particular
334 one (included). The easiest way is to change the log level by using the
335 following Python lines::
336
337     import logging
338     logging.getLogger().setLevel(logging.DEBUG)
339
340 The standard logging module default level is "*WARNING*", the default level in
341 the ADAO module is "*INFO*". 
342
343 It is also recommended to include some logging or debug mechanisms in the
344 simulation code, and use them in conjunction with the two previous methods. But
345 be careful not to store too big variables because it cost time, whatever logging
346 level is chosen (that is, even if these variables are not printed).
347
348 .. _subsection_ref_parallel_df:
349
350 Accelerating numerical derivatives calculations by using a parallel mode
351 ------------------------------------------------------------------------
352
353 .. index:: single: EnableMultiProcessing
354 .. index:: single: NumberOfProcesses
355
356 When setting an operator, as described in
357 :ref:`section_ref_operator_requirements`, the user can choose a functional form
358 "*ScriptWithOneFunction*". This form explicitly leads to approximate the tangent
359 and adjoint operators by a finite differences calculation. It requires several
360 calls to the direct operator (user defined function), at least as many times as
361 the dimension of the state vector. This are these calls that can potentially be
362 executed in parallel.
363
364 Under some conditions, it is then possible to accelerate the numerical
365 derivatives calculations by using a parallel mode for the finite differences
366 approximation. When setting up an ADAO case, it is done by adding the optional
367 keyword "*EnableMultiProcessing*", set to "1", for the "*SCRIPTWITHONEFUNCTION*"
368 command in the operator definition. The parallel mode will only use local
369 resources (both multi-cores or multi-processors) of the computer on which SALOME
370 is running, requiring as many resources as available. If necessary, one can
371 reduce the available ressources by limiting the possible number of parallel
372 processes using the keyword "*NumberOfProcesses*", set to desired maximum (or to
373 "0" for automatic control, which is the default value). By default, this
374 parallel mode is disabled ("*EnableMultiProcessing=0*").
375
376 The main conditions to perform parallel calculations come from the user defined
377 function, that represents the direct operator. This function has at least to be
378 "thread safe" to be executed in Python parallel environment (notions out of
379 scope of this paragraph). It is not obvious to give general rules, so it's
380 recommended, for the user who enable this internal parallelism, to carefully
381 verify his function and the obtained results.
382
383 From a user point of view, some conditions, that have to be met to set up
384 parallel calculations for tangent and the adjoint operators approximations, are
385 the following ones:
386
387 #. The dimension of the state vector is more than 2 or 3.
388 #. Unitary calculation of user defined direct function "last for long time", that is, more than few minutes.
389 #. The user defined direct function doesn't already use parallelism (or parallel execution is disabled in the user calculation).
390 #. The user defined direct function avoids read/write access to common resources, mainly stored data, output files or memory capacities.
391 #. The "*observer*" added by the user avoid read/write access to common resources, such as files or memory.
392
393 If these conditions are satisfied, the user can choose to enable the internal
394 parallelism for the numerical derivative calculations. Despite the simplicity of
395 activating, by setting one variable only, the user is urged to verify the
396 results of its calculations. One must at least doing them one time with
397 parallelism enabled, and an another time with parallelism disabled, to compare
398 the results. If it does fail somewhere, you have to know that this parallel
399 scheme is working for complex codes, like *Code_Aster* in *SalomeMeca*
400 [SalomeMeca]_ for example. So, if it does not work in your case, check your
401 operator function before and during enabling parallelism...
402
403 .. warning::
404
405   in case of doubt, it is recommended NOT TO ACTIVATE this parallelism.
406
407 It is also recalled that one have to choose the type "*multi*" for the default
408 container in order to launch the scheme, to allow a really parallel execution.
409
410 Switching from a version of ADAO to a newer one
411 -----------------------------------------------
412
413 .. index:: single: Version
414
415 The ADAO module and its ".comm" case files are identified by versions, with
416 "Major", "Minor" and "Revision" characteristics. A particular version is
417 numbered as "Major.Minor.Revision", with strong link with the numbering of the
418 SALOME platform.
419
420 Each version "Major.Minor.Revision" of the ADAO module can read ADAO case files
421 of the previous minor version "Major.Minor-1.*". In general, it can also read
422 ADAO case files of all the previous minor versions for one major branch, but it
423 is not guaranteed for all the commands or keywords. In general also, an ADAO
424 case file for one version can not be read by a previous minor or major version
425 of the ADAO module.
426
427 Switching from 7.8 to 8.1
428 +++++++++++++++++++++++++
429
430 There is no known incompatibility for the ADAO case files. The upgrade procedure
431 is to read the old ADAO case file with the new SALOME/ADAO module, and save it
432 with a new name.
433
434 Switching from 7.x to 7.y with x < y
435 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
436
437 There is no known incompatibility for the ADAO case files. The upgrade procedure
438 is to read the old ADAO case file with the new SALOME/ADAO module, and save it
439 with a new name.
440
441 Switching from 6.6 to 7.2
442 +++++++++++++++++++++++++
443
444 There is no known incompatibility for the ADAO case files. The upgrade procedure
445 is to read the old ADAO case file with the new SALOME/ADAO module, and save it
446 with a new name.
447
448 There is one incompatibility introduced for the post-processing or observer
449 script files. The old syntax to call a result object, such as the "*Analysis*"
450 one (in a script provided through the "*UserPostAnalysis*" keyword), was for
451 example::
452
453     Analysis = ADD.get("Analysis").valueserie(-1)
454     Analysis = ADD.get("Analysis").valueserie()
455
456 The new syntax is entirely similar to the (classical) one of a list or tuple
457 object::
458
459     Analysis = ADD.get("Analysis")[-1]
460     Analysis = ADD.get("Analysis")[:]
461
462 The post-processing scripts has to be modified.
463
464 Switching from 6.x to 6.y with x < y
465 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
466
467 There is no known incompatibility for the ADAO case file. The upgrade procedure
468 is to read the old ADAO case file with the new SALOME/ADAO module, and save it
469 with a new name.
470
471 There is one incompatibility introduced for the operator script files, in the
472 naming of operators used to for the observation operator. The new mandatory
473 names are "*DirectOperator*", "*TangentOperator*" and "*AdjointOperator*", as
474 described in the last subsection of the chapter :ref:`section_reference`. The
475 operator script files has to be modified.