Update.
[culture.git] / reasoning.py
index 003806a..2874adc 100755 (executable)
@@ -27,22 +27,46 @@ class Reasoning(problem.Problem):
         ("cyan", [0, 255, 255]),
         ("violet", [255, 0, 255]),
         ("lightgreen", [192, 255, 192]),
-        ("pink", [255, 192, 192]),
+        ("brown", [165, 42, 42]),
         ("lightblue", [192, 192, 255]),
-        ("gray", [192, 192, 192]),
+        ("gray", [128, 128, 128]),
     ]
 
-    def __init__(
-        self,
-    ):
+    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
 
     ######################################################################
 
     def frame2img(self, x, scale=15):
+        x = x.reshape(x.size(0), self.height, -1)
+        m = torch.logical_and(x >= 0, x < self.nb_token_values()).long()
+        x = self.colors[x * m].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:]
+
+        for n in range(m.size(0)):
+            for i in range(m.size(1)):
+                for j in range(m.size(2)):
+                    if m[n, i, j] == 0:
+                        for k in range(2, scale - 2):
+                            for l in [0, 1]:
+                                x[n, :, i * scale + k, j * scale + k - l] = 0
+                                x[
+                                    n, :, i * scale + scale - 1 - k, j * scale + k - l
+                                ] = 0
+
+        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
@@ -170,7 +194,72 @@ class Reasoning(problem.Problem):
     def nb_token_values(self):
         return len(self.colors)
 
-    def rec_coo(self, x, n, min_height=3, min_width=3):
+    # 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.
+    def rec_coo(self, nb_rec, min_height=3, min_width=3):
+        nb_trials = 200
+
+        while True:
+            v = (
+                (
+                    torch.rand(nb_trials * nb_rec, self.height + 1, device=self.device)
+                    .sort(dim=-1)
+                    .indices
+                    < 2
+                )
+                .long()
+                .cumsum(dim=1)
+                == 1
+            ).long()
+
+            h = (
+                (
+                    torch.rand(nb_trials * nb_rec, self.width + 1, device=self.device)
+                    .sort(dim=-1)
+                    .indices
+                    < 2
+                )
+                .long()
+                .cumsum(dim=1)
+                == 1
+            ).long()
+
+            i = torch.logical_and(
+                v.sum(dim=-1) >= min_height, h.sum(dim=-1) >= min_width
+            )
+
+            v, h = v[i], h[i]
+            v = v[: v.size(0) - v.size(0) % nb_rec]
+            h = h[: h.size(0) - h.size(0) % nb_rec]
+            v = v.reshape(v.size(0) // nb_rec, nb_rec, -1)
+            h = h.reshape(h.size(0) // nb_rec, nb_rec, -1)
+
+            r = v[:, :, :, None] * h[:, :, None, :]
+
+            valid = r.sum(dim=1).flatten(1).max(dim=-1).values == 1
+
+            v = v[valid]
+            h = h[valid]
+
+            if v.size(0) > 0:
+                break
+
+        av = torch.arange(v.size(2), device=self.device)[None, :]
+        ah = torch.arange(h.size(2), device=self.device)[None, :]
+
+        return [
+            (i1.item(), j1.item(), i2.item() + 1, j2.item() + 1)
+            for i1, j1, i2, j2 in zip(
+                v.size(2) - (v[0] * (v.size(2) - av)).max(dim=-1).values,
+                h.size(2) - (h[0] * (h.size(2) - ah)).max(dim=-1).values,
+                (v[0] * av).max(dim=-1).values,
+                (h[0] * ah).max(dim=-1).values,
+            )
+        ]
+
+    def rec_coo_(self, x, n, min_height=3, min_width=3):
         collision = x.new(x.size())
         while True:
             collision[...] = 0
@@ -195,23 +284,23 @@ class Reasoning(problem.Problem):
     ######################################################################
 
     def task_replace_color(self, A, f_A, B, f_B):
-        N = 3
-        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: N + 1] + 1
+        nb_rec = 3
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
-            r = self.rec_coo(X, N)
-            for n in range(N):
+            r = self.rec_coo(nb_rec)
+            for n in range(nb_rec):
                 i1, j1, i2, j2 = r[n]
                 X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
                 f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n if n > 0 else -1]
 
     def task_move(self, A, f_A, B, f_B):
-        di, dj = torch.randint(2, (2,)) * 2 - 1
-        N = 3
-        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:N] + 1
+        di, dj = torch.randint(3, (2,)) - 1
+        nb_rec = 3
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:nb_rec] + 1
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
             while True:
-                r = self.rec_coo(X, N)
-                i1, j1, i2, j2 = r[N - 1]
+                r = self.rec_coo(nb_rec)
+                i1, j1, i2, j2 = r[nb_rec - 1]
                 if (
                     i1 + di >= 0
                     and i2 + di < X.size(0)
@@ -220,29 +309,29 @@ class Reasoning(problem.Problem):
                 ):
                     break
 
-            for n in range(N):
+            for n in range(nb_rec):
                 i1, j1, i2, j2 = r[n]
                 X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
-                if n == N - 1:
+                if n == nb_rec - 1:
                     f_X[i1 + di : i2 + di, j1 + dj : j2 + dj] = c[n]
                 else:
                     f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
 
     def task_grow(self, A, f_A, B, f_B):
         di, dj = torch.randint(2, (2,)) * 2 - 1
-        N = 3
-        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:N] + 1
+        nb_rec = 3
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[:nb_rec] + 1
         direction = torch.randint(2, (1,))
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
             while True:
-                r = self.rec_coo(X, N)
-                i1, j1, i2, j2 = r[N - 1]
+                r = self.rec_coo(nb_rec)
+                i1, j1, i2, j2 = r[nb_rec - 1]
                 if i1 + 3 < i2 and j1 + 3 < j2:
                     break
 
-            for n in range(N):
+            for n in range(nb_rec):
                 i1, j1, i2, j2 = r[n]
-                if n == N - 1:
+                if n == nb_rec - 1:
                     if direction == 0:
                         X[i1 + 1 : i2 - 1, j1 + 1 : j2 - 1] = c[n]
                         f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
@@ -255,47 +344,71 @@ class Reasoning(problem.Problem):
 
     def task_color_grow(self, A, f_A, B, f_B):
         di, dj = torch.randint(2, (2,)) * 2 - 1
-        N = 3
-        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: 2 * N] + 1
-        direction = torch.randint(2, (1,))
+        nb_rec = 3
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: 2 * nb_rec] + 1
+        direction = torch.randint(4, (1,))
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
-            r = self.rec_coo(X, N)
-            for n in range(N):
+            r = self.rec_coo(nb_rec)
+            for n in range(nb_rec):
                 i1, j1, i2, j2 = r[n]
-                i = (i1 + i2) // 2
                 X[i1:i2, j1:j2] = c[2 * n]
-                X[i : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
                 f_X[i1:i2, j1:j2] = c[2 * n]
-                if n == N - 1:
-                    f_X[i:i2, j1:j2] = c[2 * n + 1]
-                else:
-                    f_X[i : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                # Not my proudest moment
+                if direction == 0:
+                    i = (i1 + i2) // 2
+                    X[i : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                    if n == nb_rec - 1:
+                        f_X[i:i2, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                    else:
+                        f_X[i : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                elif direction == 1:
+                    i = (i1 + i2 - 1) // 2
+                    X[i : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                    if n == nb_rec - 1:
+                        f_X[i1 : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                    else:
+                        f_X[i : i + 1, j1:j2] = c[2 * n + 1]
+                elif direction == 2:
+                    j = (j1 + j2) // 2
+                    X[i1:i2, j : j + 1] = c[2 * n + 1]
+                    if n == nb_rec - 1:
+                        f_X[i1:i2, j:j2] = c[2 * n + 1]
+                    else:
+                        f_X[i1:i2, j : j + 1] = c[2 * n + 1]
+                elif direction == 3:
+                    j = (j1 + j2 - 1) // 2
+                    X[i1:i2, j : j + 1] = c[2 * n + 1]
+                    if n == nb_rec - 1:
+                        f_X[i1:i2, j1 : j + 1] = c[2 * n + 1]
+                    else:
+                        f_X[i1:i2, j : j + 1] = c[2 * n + 1]
 
     def task_frame(self, A, f_A, B, f_B):
-        N = 3
-        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: N + 1] + 1
+        nb_rec = 3
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
-            r = self.rec_coo(X, N)
-            for n in range(N):
+            r = self.rec_coo(nb_rec)
+            for n in range(nb_rec):
                 i1, j1, i2, j2 = r[n]
                 X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
                 f_X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
-                if n == N - 1:
+                if n == nb_rec - 1:
                     f_X[i1 + 1 : i2 - 1, j1 + 1 : j2 - 1] = 0
 
     def task_detect(self, A, f_A, B, f_B):
-        N = 3
-        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: N + 1] + 1
+        nb_rec = 3
+        c = torch.randperm(len(self.colors) - 1)[: nb_rec + 1] + 1
         for X, f_X in [(A, f_A), (B, f_B)]:
-            r = self.rec_coo(X, N)
-            for n in range(N):
+            r = self.rec_coo(nb_rec)
+            for n in range(nb_rec):
                 i1, j1, i2, j2 = r[n]
                 X[i1:i2, j1:j2] = c[n]
-                f_X[i1, j1] = c[-1]
+                if n < nb_rec - 1:
+                    f_X[i1, j1] = c[-1]
 
     ######################################################################
 
-    def generate_prompts_and_answers(self, nb):
+    def generate_prompts_and_answers(self, nb, device="cpu"):
         tasks = [
             self.task_replace_color,
             self.task_move,
@@ -320,6 +433,7 @@ class Reasoning(problem.Problem):
             f_B = answer
             task = tasks[torch.randint(len(tasks), (1,))]
             task(A, f_A, B, f_B)
+
         return prompts.flatten(1), answers.flatten(1)
 
     def save_quizzes(
@@ -353,14 +467,15 @@ if __name__ == "__main__":
     delay = time.perf_counter() - start_time
     print(f"{prompts.size(0)/delay:02f} seq/s")
 
-    predicted_prompts = torch.rand(prompts.size(0)) < 0.5
-    predicted_answers = torch.logical_not(predicted_prompts)
+    predicted_prompts = torch.rand(prompts.size(0)) < 0.5
+    predicted_answers = torch.logical_not(predicted_prompts)
 
     reasoning.save_quizzes(
         "/tmp",
         "test",
-        prompts[:36],
-        answers[:36],
+        prompts[:64],
+        answers[:64],
         # You can add a bool to put a frame around the predicted parts
-        # predicted_prompts, predicted_answers
+        predicted_prompts[:64],
+        predicted_answers[:64],
     )