Update.
[culture.git] / grids.py
index 9462f87..47e5861 100755 (executable)
--- a/grids.py
+++ b/grids.py
@@ -23,9 +23,9 @@ class Grids(problem.Problem):
         ("red", [255, 0, 0]),
         ("green", [0, 192, 0]),
         ("blue", [0, 0, 255]),
-        ("orange", [255, 192, 0]),
+        ("yellow", [255, 224, 0]),
         ("cyan", [0, 255, 255]),
-        ("violet", [255, 0, 255]),
+        ("violet", [224, 128, 255]),
         ("lightgreen", [192, 255, 192]),
         ("brown", [165, 42, 42]),
         ("lightblue", [192, 192, 255]),
@@ -34,7 +34,6 @@ class Grids(problem.Problem):
 
     def __init__(self, device=torch.device("cpu")):
         self.colors = torch.tensor([c for _, c in self.named_colors])
-        self.name2color = dict([(p[0], i) for i, p in enumerate(self.named_colors)])
         self.height = 10
         self.width = 10
         self.device = device
@@ -66,19 +65,6 @@ class Grids(problem.Problem):
 
         return x
 
-    def frame2img_(self, x, scale=15):
-        x = x.reshape(x.size(0), self.height, -1)
-        x = self.colors[x].permute(0, 3, 1, 2)
-        s = x.shape
-        x = x[:, :, :, None, :, None].expand(-1, -1, -1, scale, -1, scale)
-        x = x.reshape(s[0], s[1], s[2] * scale, s[3] * scale)
-
-        x[:, :, :, torch.arange(0, x.size(3), scale)] = 0
-        x[:, :, torch.arange(0, x.size(2), scale), :] = 0
-        x = x[:, :, 1:, 1:]
-
-        return x
-
     def save_image(
         self,
         result_dir,
@@ -88,6 +74,7 @@ class Grids(problem.Problem):
         predicted_prompts=None,
         predicted_answers=None,
         nrow=4,
+        margin=8,
     ):
         S = self.height * self.width
         As = prompts[:, 0 * (S + 1) : 0 * (S + 1) + S].view(-1, self.height, self.width)
@@ -134,8 +121,6 @@ class Grids(problem.Problem):
 
             return y
 
-        margin = 8
-
         img_prompts = torch.cat(
             [
                 add_frame(
@@ -209,10 +194,39 @@ class Grids(problem.Problem):
     def nb_token_values(self):
         return len(self.colors)
 
+    # @torch.compile
+    def rec_coo_(self, nb_rec, min_height=3, min_width=3):
+        # @torch.compile
+        def overlap(ia, ja, ib, jb):
+            return (
+                ia[1] >= ib[0] and ia[0] <= ib[1] and ja[1] >= jb[0] and ja[0] <= jb[1]
+            )
+
+        if nb_rec == 3:
+            while True:
+                i = torch.randint(self.height + 1, (nb_rec, 2)).sort(dim=1).values
+                j = torch.randint(self.width + 1, (nb_rec, 2)).sort(dim=1).values
+                if (
+                    not (
+                        overlap(i[0], j[0], i[1], j[1])
+                        or overlap(i[0], j[0], i[2], j[2])
+                        or overlap(i[1], j[1], i[2], j[2])
+                    )
+                    and (i[:, 1] - i[:, 0]).min() >= min_height
+                    and (j[:, 1] - j[:, 0]).min() >= min_width
+                ):
+                    break
+            return (
+                (i[0, 0], j[0, 0], i[0, 1], j[0, 1]),
+                (i[1, 0], j[1, 0], i[1, 1], j[1, 1]),
+                (i[2, 0], j[2, 0], i[2, 1], j[2, 1]),
+            )
+
     # That's quite a tensorial spaghetti mess to sample
     # non-overlapping rectangles quickly, but made the generation of
     # 100k samples go from 1h50 with a lame pure python code to 3min30s
     # with this one.
+    # @torch.compile
     def rec_coo(self, nb_rec, min_height=3, min_width=3):
         nb_trials = 200
 
@@ -274,6 +288,7 @@ class Grids(problem.Problem):
             )
         ]
 
+    # @torch.compile
     def rec_coo_(self, x, n, min_height=3, min_width=3):
         collision = x.new(x.size())
         while True:
@@ -298,6 +313,7 @@ class Grids(problem.Problem):
 
     ######################################################################
 
+    # @torch.compile
     def task_replace_color(self, A, f_A, B, f_B):
         nb_rec = 3
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
@@ -308,6 +324,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                 X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
                 f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n if n > 0 else -1]
 
+    # @torch.compile
     def task_translate(self, A, f_A, B, f_B):
         di, dj = torch.randint(3, (2,)) - 1
         nb_rec = 3
@@ -332,6 +349,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                 else:
                     f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
 
+    # @torch.compile
     def task_grow(self, A, f_A, B, f_B):
         di, dj = torch.randint(2, (2,)) * 2 - 1
         nb_rec = 3
@@ -357,6 +375,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                     X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
                     f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
 
+    # @torch.compile
     def task_color_grow(self, A, f_A, B, f_B):
         di, dj = torch.randint(2, (2,)) * 2 - 1
         nb_rec = 3
@@ -398,6 +417,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                     else:
                         f_X[i1:i2, j : j + 1] = c[2 * n + 1]
 
+    # @torch.compile
     def task_frame(self, A, f_A, B, f_B):
         nb_rec = 3
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
@@ -410,6 +430,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                 if n == nb_rec - 1:
                     f_X[i1 + 1 : i2 - 1, j1 + 1 : j2 - 1] = 0
 
+    # @torch.compile
     def task_detect(self, A, f_A, B, f_B):
         nb_rec = 3
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
@@ -421,6 +442,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                 if n < nb_rec - 1:
                     f_X[i1, j1] = c[-1]
 
+    # @torch.compile
     def contact(self, X, i, j, q):
         nq, nq_diag = 0, 0
         no = 0
@@ -456,8 +478,9 @@ class Grids(problem.Problem):
 
         return no, nq, nq_diag
 
+    # @torch.compile
     def task_count(self, A, f_A, B, f_B):
-        N = torch.randint(4, (1,)) + 2
+        N = (torch.randint(4, (1,)) + 2).item()
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:N] + 1
 
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
@@ -479,6 +502,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                 for j in range(nb[n]):
                     f_X[n, j] = c[n]
 
+    # @torch.compile
     def task_trajectory(self, A, f_A, B, f_B):
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:2] + 1
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
@@ -506,10 +530,11 @@ class Grids(problem.Problem):
                 f_X[i + k * di, j + k * dj] = c[min(k, 1)]
                 k += 1
 
+    # @torch.compile
     def task_bounce(self, A, f_A, B, f_B):
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:3] + 1
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
-
+            # @torch.compile
             def free(i, j):
                 return (
                     i >= 0
@@ -569,6 +594,7 @@ class Grids(problem.Problem):
                 if l > 3:
                     break
 
+    # @torch.compile
     def task_scale(self, A, f_A, B, f_B):
         c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:2] + 1
 
@@ -593,38 +619,109 @@ class Grids(problem.Problem):
             X[i, j] = c[1]
             f_X[0:2, 0:2] = c[1]
 
-    def task_islands(self, A, f_A, B, f_B):
+    # @torch.compile
+    def task_symbols(self, A, f_A, B, f_B):
+        nb_rec = 4
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
+        delta = 3
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
             while True:
-                i, j = torch.randint(self.height, (1,)), torch.randint(self.width, (1,))
-                if (
-                    i == 0
-                    or i == self.height - 1
-                    or j == 0
-                    or j == self.width - 1
-                    or X[i, j] == 1
-                ):
-                    break
-            while True:
-                di, dj = torch.randint(3, (2,)) - 1
-                if abs(di) + abs(dj) > 0:
+                i, j = torch.randint(self.height - delta + 1, (nb_rec,)), torch.randint(
+                    self.width - delta + 1, (nb_rec,)
+                )
+                d = (i[None, :] - i[:, None]).abs().max((j[None, :] - j[:, None]).abs())
+                d.fill_diagonal_(delta + 1)
+                if d.min() > delta:
                     break
-            X[i, j] = 1
+
+            for k in range(1, nb_rec):
+                X[i[k] : i[k] + delta, j[k] : j[k] + delta] = c[k]
+
+            ai, aj = i.float().mean(), j.float().mean()
+
+            q = torch.randint(3, (1,)) + 1
+
+            X[i[0] + delta // 2 - 1, j[0] + delta // 2 - 1] = c[0]
+            X[i[0] + delta // 2 - 1, j[0] + delta // 2 + 1] = c[0]
+            X[i[0] + delta // 2 + 1, j[0] + delta // 2 - 1] = c[0]
+            X[i[0] + delta // 2 + 1, j[0] + delta // 2 + 1] = c[0]
+
+            assert i[q] != ai and j[q] != aj
+
+            X[
+                i[0] + delta // 2 + (i[q] - ai).sign().long(),
+                j[0] + delta // 2 + (j[q] - aj).sign().long(),
+            ] = c[nb_rec]
+
+            f_X[i[0] : i[0] + delta, j[0] : j[0] + delta] = c[q]
+
+    # @torch.compile
+    def task_ortho(self, A, f_A, B, f_B):
+        nb_rec = 3
+        di, dj = torch.randint(3, (2,)) - 1
+        o = torch.tensor([[0.0, 1.0], [-1.0, 0.0]])
+        m = torch.eye(2)
+        for _ in range(torch.randint(4, (1,))):
+            m = m @ o
+        if torch.rand(1) < 0.5:
+            m[0, :] = -m[0, :]
+
+        ci, cj = (self.height - 1) / 2, (self.width - 1) / 2
+
+        for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
             while True:
-                i, j = i + di, j + dj
-                if i < 0 or i >= self.height or j < 0 or j >= self.width:
-                    break
-                b = (
-                    i == 0
-                    or i == self.height - 1
-                    or j == 0
-                    or j == self.width - 1
-                    or X[i, j] == 1
-                )
-                X[i, j] = 1
-                if b:
+                X[...] = 0
+                f_X[...] = 0
+
+                c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:nb_rec] + 1
+
+                for r in range(nb_rec):
+                    while True:
+                        i1, i2 = torch.randint(self.height - 2, (2,)) + 1
+                        j1, j2 = torch.randint(self.width - 2, (2,)) + 1
+                        if (
+                            i2 >= i1
+                            and j2 >= j1
+                            and max(i2 - i1, j2 - j1) >= 2
+                            and min(i2 - i1, j2 - j1) <= 3
+                        ):
+                            break
+                    X[i1 : i2 + 1, j1 : j2 + 1] = c[r]
+
+                    i1, j1, i2, j2 = i1 - ci, j1 - cj, i2 - ci, j2 - cj
+
+                    i1, j1 = m[0, 0] * i1 + m[0, 1] * j1, m[1, 0] * i1 + m[1, 1] * j1
+                    i2, j2 = m[0, 0] * i2 + m[0, 1] * j2, m[1, 0] * i2 + m[1, 1] * j2
+
+                    i1, j1, i2, j2 = i1 + ci, j1 + cj, i2 + ci, j2 + cj
+                    i1, i2 = i1.long() + di, i2.long() + di
+                    j1, j2 = j1.long() + dj, j2.long() + dj
+                    if i1 > i2:
+                        i1, i2 = i2, i1
+                    if j1 > j2:
+                        j1, j2 = j2, j1
+
+                    f_X[i1 : i2 + 1, j1 : j2 + 1] = c[r]
+
+                n = F.one_hot(X.flatten()).sum(dim=0)[1:]
+                if (
+                    n.sum() > self.height * self.width // 4
+                    and (n > 0).long().sum() == nb_rec
+                ):
                     break
 
+    # @torch.compile
+    def task_islands(self, A, f_A, B, f_B):
+        pass
+
+    # for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
+    # n = torch.arange(self.height * self.width).reshape(self.height, self.width)
+    # k = torch.randperm(self.height * self.width)
+    # X[...]=-1
+    # for q in k:
+    # i,j=q%self.height,q//self.height
+    # if
+
     ######################################################################
 
     def all_tasks(self):
@@ -639,10 +736,20 @@ class Grids(problem.Problem):
             self.task_trajectory,
             self.task_bounce,
             self.task_scale,
+            self.task_symbols,
+            self.task_ortho,
             # self.task_islands,
         ]
 
-    def generate_prompts_and_answers(self, nb, tasks=None, device="cpu"):
+    def trivial_prompts_and_answers(self, prompts, answers):
+        S = self.height * self.width
+        Bs = prompts[:, 2 * (S + 1) : 2 * (S + 1) + S]
+        f_Bs = answers
+        return (Bs == f_Bs).long().min(dim=-1).values > 0
+
+    def generate_prompts_and_answers(
+        self, nb, tasks=None, progress_bar=False, device="cpu"
+    ):
         if tasks is None:
             tasks = self.all_tasks()
 
@@ -650,12 +757,17 @@ class Grids(problem.Problem):
         prompts = torch.zeros(nb, 3 * S + 2, dtype=torch.int64)
         answers = torch.zeros(nb, S, dtype=torch.int64)
 
-        for prompt, answer in tqdm.tqdm(
-            zip(prompts, answers),
-            dynamic_ncols=True,
-            desc="world generation",
-            total=prompts.size(0),
-        ):
+        bunch = zip(prompts, answers)
+
+        if progress_bar:
+            bunch = tqdm.tqdm(
+                bunch,
+                dynamic_ncols=True,
+                desc="world generation",
+                total=prompts.size(0),
+            )
+
+        for prompt, answer in bunch:
             A = prompt[0 * (S + 1) : 0 * (S + 1) + S].view(self.height, self.width)
             f_A = prompt[1 * (S + 1) : 1 * (S + 1) + S].view(self.height, self.width)
             B = prompt[2 * (S + 1) : 2 * (S + 1) + S].view(self.height, self.width)
@@ -691,25 +803,40 @@ class Grids(problem.Problem):
 if __name__ == "__main__":
     import time
 
-    nb = 48
-
     grids = Grids()
 
+    # nb = 1000
+    # grids = problem.MultiThreadProblem(
+    # grids, max_nb_cached_chunks=50, chunk_size=100, nb_threads=1
+    # )
+    #    time.sleep(10)
+    # start_time = time.perf_counter()
+    # prompts, answers = grids.generate_prompts_and_answers(nb)
+    # delay = time.perf_counter() - start_time
+    # print(f"{prompts.size(0)/delay:02f} seq/s")
+    # exit(0)
+
+    if True:
+        nb = 72
+
+        for t in grids.all_tasks():
+            # for t in [grids.task_ortho]:
+            print(t.__name__)
+            prompts, answers = grids.generate_prompts_and_answers(nb, tasks=[t])
+            grids.save_quizzes("/tmp", t.__name__, prompts[:nb], answers[:nb], nrow=4)
+
+        exit(0)
+
+    nb = 500
+
     for t in grids.all_tasks():
-        # for t in [grids.task_islands]:
-        print(t.__name__)
+        start_time = time.perf_counter()
         prompts, answers = grids.generate_prompts_and_answers(nb, tasks=[t])
-        grids.save_quizzes("/tmp", t.__name__, prompts[:nb], answers[:nb], nrow=4)
+        delay = time.perf_counter() - start_time
+        print(f"{t.__name__} {prompts.size(0)/delay:02f} seq/s")
 
     exit(0)
 
-    nb = 72
-
-    start_time = time.perf_counter()
-    prompts, answers = grids.generate_prompts_and_answers(nb)
-    delay = time.perf_counter() - start_time
-    print(f"{prompts.size(0)/delay:02f} seq/s")
-
     m = torch.randint(2, (prompts.size(0),))
     predicted_prompts = m * (torch.randint(2, (prompts.size(0),)) * 2 - 1)
     predicted_answers = (1 - m) * (torch.randint(2, (prompts.size(0),)) * 2 - 1)