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56aa15ae10
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276
IMLInterface.hpp
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276
IMLInterface.hpp
Normal file
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@ -0,0 +1,276 @@
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|
#ifndef IMINTERFACE_HPP
|
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|
#define IMINTERFACE_HPP
|
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|
||||||
|
// #include "src/memllib/audio/AudioAppBase.hpp"
|
||||||
|
#include "src/memllib/interface/InterfaceBase.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "src/memlp/Dataset.hpp"
|
||||||
|
#include "src/memlp/MLP.h"
|
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|
class IMLInterface : public InterfaceBase
|
||||||
|
{
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||||||
|
public:
|
||||||
|
IMLInterface() : InterfaceBase() {}
|
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|
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||||||
|
void setup(size_t n_inputs, size_t n_outputs) override
|
||||||
|
{
|
||||||
|
InterfaceBase::setup(n_inputs, n_outputs);
|
||||||
|
// Additional setup code specific to IMLInterface
|
||||||
|
n_inputs_ = n_inputs;
|
||||||
|
n_outputs_ = n_outputs;
|
||||||
|
|
||||||
|
MLSetup_();
|
||||||
|
n_iterations_ = 1000;
|
||||||
|
input_state_.resize(n_inputs, 0.5f);
|
||||||
|
output_state_.resize(n_outputs, 0);
|
||||||
|
// Init/reset state machine
|
||||||
|
training_mode_ = INFERENCE_MODE;
|
||||||
|
perform_inference_ = true;
|
||||||
|
input_updated_ = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("IMLInterface setup done");
|
||||||
|
Serial.print("Address of n_inputs_: ");
|
||||||
|
Serial.println(reinterpret_cast<uintptr_t>(&n_inputs_));
|
||||||
|
Serial.print("Inputs: ");
|
||||||
|
Serial.print(n_inputs_);
|
||||||
|
Serial.print(", Outputs: ");
|
||||||
|
Serial.println(n_outputs_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
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|
enum training_mode_t {
|
||||||
|
INFERENCE_MODE,
|
||||||
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TRAINING_MODE
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
void SetTrainingMode(training_mode_t training_mode)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.print("Training mode: ");
|
||||||
|
Serial.println(training_mode == INFERENCE_MODE ? "Inference" : "Training");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (training_mode == INFERENCE_MODE && training_mode_ == TRAINING_MODE) {
|
||||||
|
// Train the network!
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|
MLTraining_();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
training_mode_ = training_mode;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void ProcessInput()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Check if input is updated
|
||||||
|
if (perform_inference_ && input_updated_) {
|
||||||
|
MLInference_(input_state_);
|
||||||
|
input_updated_ = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void SetInput(size_t index, float value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Serial.print("Input ");
|
||||||
|
// Serial.print(index);
|
||||||
|
// Serial.print(" set to: ");
|
||||||
|
// Serial.println(value);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (index >= n_inputs_) {
|
||||||
|
Serial.print("Input index ");
|
||||||
|
Serial.print(index);
|
||||||
|
Serial.println(" out of bounds.");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (value < 0) {
|
||||||
|
value = 0;
|
||||||
|
} else if (value > 1.0) {
|
||||||
|
value = 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Update state of input
|
||||||
|
input_state_[index] = value;
|
||||||
|
input_updated_ = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
enum saving_mode_t {
|
||||||
|
STORE_VALUE_MODE,
|
||||||
|
STORE_POSITION_MODE,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
void SaveInput(saving_mode_t mode)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (STORE_VALUE_MODE == mode) {
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("Move input to position...");
|
||||||
|
perform_inference_ = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else { // STORE_POSITION_MODE
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("Creating example in this position.");
|
||||||
|
// Save pair in the dataset
|
||||||
|
dataset_->Add(input_state_, output_state_);
|
||||||
|
perform_inference_ = true;
|
||||||
|
MLInference_(input_state_);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void ClearData()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (training_mode_ == TRAINING_MODE) {
|
||||||
|
Serial.println("Clearing dataset...");
|
||||||
|
dataset_->Clear();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Randomise()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (training_mode_ == TRAINING_MODE) {
|
||||||
|
Serial.println("Randomising weights...");
|
||||||
|
MLRandomise_();
|
||||||
|
MLInference_(input_state_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void SetIterations(size_t iterations)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
n_iterations_ = iterations;
|
||||||
|
Serial.print("Iterations set to: ");
|
||||||
|
Serial.println(n_iterations_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
protected:
|
||||||
|
size_t n_inputs_;
|
||||||
|
size_t n_outputs_;
|
||||||
|
size_t n_iterations_;
|
||||||
|
|
||||||
|
// State machine
|
||||||
|
training_mode_t training_mode_;
|
||||||
|
bool perform_inference_;
|
||||||
|
bool input_updated_;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Controls/sensors
|
||||||
|
std::vector<float> input_state_;
|
||||||
|
std::vector<float> output_state_;
|
||||||
|
|
||||||
|
// MLP core
|
||||||
|
std::unique_ptr<Dataset> dataset_;
|
||||||
|
std::unique_ptr<MLP<float>> mlp_;
|
||||||
|
MLP<float>::mlp_weights mlp_stored_weights_;
|
||||||
|
bool randomised_state_;
|
||||||
|
|
||||||
|
void MLSetup_()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Constants for MLP init
|
||||||
|
const unsigned int kBias = 1;
|
||||||
|
const std::vector<ACTIVATION_FUNCTIONS> layers_activfuncs = {
|
||||||
|
RELU, RELU, RELU, SIGMOID
|
||||||
|
};
|
||||||
|
const bool use_constant_weight_init = false;
|
||||||
|
const float constant_weight_init = 0;
|
||||||
|
// Layer size definitions
|
||||||
|
const std::vector<size_t> layers_nodes = {
|
||||||
|
n_inputs_ + kBias,
|
||||||
|
10, 10, 14,
|
||||||
|
n_outputs_
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Create dataset
|
||||||
|
dataset_ = std::make_unique<Dataset>();
|
||||||
|
// Create MLP
|
||||||
|
mlp_ = std::make_unique<MLP<float>>(
|
||||||
|
layers_nodes,
|
||||||
|
layers_activfuncs,
|
||||||
|
loss::LOSS_MSE,
|
||||||
|
use_constant_weight_init,
|
||||||
|
constant_weight_init
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
// State machine
|
||||||
|
randomised_state_ = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MLInference_(std::vector<float> input)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (!dataset_ || !mlp_) {
|
||||||
|
Serial.println("ML not initialized!");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (input.size() != n_inputs_) {
|
||||||
|
Serial.print("Input size mismatch - ");
|
||||||
|
Serial.print("Expected: ");
|
||||||
|
Serial.print(n_inputs_);
|
||||||
|
Serial.print(", Got: ");
|
||||||
|
Serial.println(input.size());
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
input.push_back(1.0f); // Add bias term
|
||||||
|
// Perform inference
|
||||||
|
std::vector<float> output(n_outputs_);
|
||||||
|
mlp_->GetOutput(input, &output);
|
||||||
|
// Process inferenced data
|
||||||
|
output_state_ = output;
|
||||||
|
SendParamsToQueue(output);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MLRandomise_()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (!mlp_) {
|
||||||
|
Serial.println("ML not initialized!");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Randomize weights
|
||||||
|
mlp_stored_weights_ = mlp_->GetWeights();
|
||||||
|
mlp_->DrawWeights();
|
||||||
|
randomised_state_ = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MLTraining_()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (!mlp_) {
|
||||||
|
Serial.println("ML not initialized!");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// Restore old weights
|
||||||
|
if (randomised_state_) {
|
||||||
|
mlp_->SetWeights(mlp_stored_weights_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
randomised_state_ = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Prepare for training
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||||||
|
// Extract dataset to training pair
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||||||
|
MLP<float>::training_pair_t dataset(dataset_->GetFeatures(), dataset_->GetLabels());
|
||||||
|
// Check and report on dataset size
|
||||||
|
Serial.print("Feature size ");
|
||||||
|
Serial.print(dataset.first.size());
|
||||||
|
Serial.print(", label size ");
|
||||||
|
Serial.println(dataset.second.size());
|
||||||
|
if (!dataset.first.size() || !dataset.second.size()) {
|
||||||
|
Serial.println("Empty dataset!");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Serial.print("Feature dim ");
|
||||||
|
Serial.print(dataset.first[0].size());
|
||||||
|
Serial.print(", label dim ");
|
||||||
|
Serial.println(dataset.second[0].size());
|
||||||
|
if (!dataset.first[0].size() || !dataset.second[0].size()) {
|
||||||
|
Serial.println("Empty dataset dimensions!");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Training loop
|
||||||
|
Serial.print("Training for max ");
|
||||||
|
Serial.print(n_iterations_);
|
||||||
|
Serial.println(" iterations...");
|
||||||
|
float loss = mlp_->Train(dataset,
|
||||||
|
1.,
|
||||||
|
n_iterations_,
|
||||||
|
0.00001,
|
||||||
|
false);
|
||||||
|
Serial.print("Trained, loss = ");
|
||||||
|
Serial.println(loss, 10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif // IMINTERFACE_HPP
|
||||||
|
|
@ -1,305 +1,52 @@
|
||||||
#include "src/memllib/interface/InterfaceBase.hpp"
|
// #include "src/memllib/interface/InterfaceBase.hpp"
|
||||||
#include "src/memllib/audio/AudioAppBase.hpp"
|
#include "src/memllib/audio/AudioAppBase.hpp"
|
||||||
#include "src/memllib/audio/AudioDriver.hpp"
|
#include "src/memllib/audio/AudioDriver.hpp"
|
||||||
#include "src/memllib/hardware/memlnaut/MEMLNaut.hpp"
|
#include "src/memllib/hardware/memlnaut/MEMLNaut.hpp"
|
||||||
#include <memory>
|
#include <memory>
|
||||||
|
#include "IMLInterface.hpp"
|
||||||
// Includes for the IML interface
|
#include "interfaceRL.hpp"
|
||||||
#include "src/memlp/Dataset.hpp"
|
|
||||||
#include "src/memlp/MLP.h"
|
|
||||||
|
|
||||||
// Includes for FM Synth
|
|
||||||
#include "src/memllib/synth/FMSynth.hpp"
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
class IMLInterface : public InterfaceBase
|
|
||||||
{
|
|
||||||
public:
|
|
||||||
IMLInterface() : InterfaceBase() {}
|
|
||||||
|
|
||||||
void setup(size_t n_inputs, size_t n_outputs) override
|
|
||||||
{
|
|
||||||
InterfaceBase::setup(n_inputs, n_outputs);
|
|
||||||
// Additional setup code specific to IMLInterface
|
|
||||||
n_inputs_ = n_inputs;
|
|
||||||
n_outputs_ = n_outputs;
|
|
||||||
|
|
||||||
MLSetup_();
|
|
||||||
n_iterations_ = 1000;
|
|
||||||
input_state_.resize(n_inputs, 0.5f);
|
|
||||||
output_state_.resize(n_outputs, 0);
|
|
||||||
// Init/reset state machine
|
|
||||||
training_mode_ = INFERENCE_MODE;
|
|
||||||
perform_inference_ = true;
|
|
||||||
input_updated_ = false;
|
|
||||||
|
|
||||||
Serial.println("IMLInterface setup done");
|
|
||||||
Serial.print("Address of n_inputs_: ");
|
|
||||||
Serial.println(reinterpret_cast<uintptr_t>(&n_inputs_));
|
|
||||||
Serial.print("Inputs: ");
|
|
||||||
Serial.print(n_inputs_);
|
|
||||||
Serial.print(", Outputs: ");
|
|
||||||
Serial.println(n_outputs_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
enum training_mode_t {
|
|
||||||
INFERENCE_MODE,
|
|
||||||
TRAINING_MODE
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
void SetTrainingMode(training_mode_t training_mode)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
Serial.print("Training mode: ");
|
|
||||||
Serial.println(training_mode == INFERENCE_MODE ? "Inference" : "Training");
|
|
||||||
|
|
||||||
if (training_mode == INFERENCE_MODE && training_mode_ == TRAINING_MODE) {
|
|
||||||
// Train the network!
|
|
||||||
MLTraining_();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
training_mode_ = training_mode;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void ProcessInput()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
// Check if input is updated
|
|
||||||
if (perform_inference_ && input_updated_) {
|
|
||||||
MLInference_(input_state_);
|
|
||||||
input_updated_ = false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void SetInput(size_t index, float value)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
// Serial.print("Input ");
|
|
||||||
// Serial.print(index);
|
|
||||||
// Serial.print(" set to: ");
|
|
||||||
// Serial.println(value);
|
|
||||||
|
|
||||||
if (index >= n_inputs_) {
|
|
||||||
Serial.print("Input index ");
|
|
||||||
Serial.print(index);
|
|
||||||
Serial.println(" out of bounds.");
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
if (value < 0) {
|
|
||||||
value = 0;
|
|
||||||
} else if (value > 1.0) {
|
|
||||||
value = 1.0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// Update state of input
|
|
||||||
input_state_[index] = value;
|
|
||||||
input_updated_ = true;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
enum saving_mode_t {
|
|
||||||
STORE_VALUE_MODE,
|
|
||||||
STORE_POSITION_MODE,
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
void SaveInput(saving_mode_t mode)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (STORE_VALUE_MODE == mode) {
|
|
||||||
|
|
||||||
Serial.println("Move input to position...");
|
|
||||||
perform_inference_ = false;
|
|
||||||
|
|
||||||
} else { // STORE_POSITION_MODE
|
|
||||||
|
|
||||||
Serial.println("Creating example in this position.");
|
|
||||||
// Save pair in the dataset
|
|
||||||
dataset_->Add(input_state_, output_state_);
|
|
||||||
perform_inference_ = true;
|
|
||||||
MLInference_(input_state_);
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void ClearData()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (training_mode_ == TRAINING_MODE) {
|
|
||||||
Serial.println("Clearing dataset...");
|
|
||||||
dataset_->Clear();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void Randomise()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (training_mode_ == TRAINING_MODE) {
|
|
||||||
Serial.println("Randomising weights...");
|
|
||||||
MLRandomise_();
|
|
||||||
MLInference_(input_state_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void SetIterations(size_t iterations)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
n_iterations_ = iterations;
|
|
||||||
Serial.print("Iterations set to: ");
|
|
||||||
Serial.println(n_iterations_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
protected:
|
|
||||||
size_t n_inputs_;
|
|
||||||
size_t n_outputs_;
|
|
||||||
size_t n_iterations_;
|
|
||||||
|
|
||||||
// State machine
|
|
||||||
training_mode_t training_mode_;
|
|
||||||
bool perform_inference_;
|
|
||||||
bool input_updated_;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Controls/sensors
|
|
||||||
std::vector<float> input_state_;
|
|
||||||
std::vector<float> output_state_;
|
|
||||||
|
|
||||||
// MLP core
|
|
||||||
std::unique_ptr<Dataset> dataset_;
|
|
||||||
std::unique_ptr<MLP<float>> mlp_;
|
|
||||||
MLP<float>::mlp_weights mlp_stored_weights_;
|
|
||||||
bool randomised_state_;
|
|
||||||
|
|
||||||
void MLSetup_()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
// Constants for MLP init
|
|
||||||
const unsigned int kBias = 1;
|
|
||||||
const std::vector<ACTIVATION_FUNCTIONS> layers_activfuncs = {
|
|
||||||
RELU, RELU, RELU, SIGMOID
|
|
||||||
};
|
|
||||||
const bool use_constant_weight_init = false;
|
|
||||||
const float constant_weight_init = 0;
|
|
||||||
// Layer size definitions
|
|
||||||
const std::vector<size_t> layers_nodes = {
|
|
||||||
n_inputs_ + kBias,
|
|
||||||
10, 10, 14,
|
|
||||||
n_outputs_
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
// Create dataset
|
|
||||||
dataset_ = std::make_unique<Dataset>();
|
|
||||||
// Create MLP
|
|
||||||
mlp_ = std::make_unique<MLP<float>>(
|
|
||||||
layers_nodes,
|
|
||||||
layers_activfuncs,
|
|
||||||
loss::LOSS_MSE,
|
|
||||||
use_constant_weight_init,
|
|
||||||
constant_weight_init
|
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
// State machine
|
|
||||||
randomised_state_ = false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void MLInference_(std::vector<float> input)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (!dataset_ || !mlp_) {
|
|
||||||
Serial.println("ML not initialized!");
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
if (input.size() != n_inputs_) {
|
|
||||||
Serial.print("Input size mismatch - ");
|
|
||||||
Serial.print("Expected: ");
|
|
||||||
Serial.print(n_inputs_);
|
|
||||||
Serial.print(", Got: ");
|
|
||||||
Serial.println(input.size());
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
input.push_back(1.0f); // Add bias term
|
|
||||||
// Perform inference
|
|
||||||
std::vector<float> output(n_outputs_);
|
|
||||||
mlp_->GetOutput(input, &output);
|
|
||||||
// Process inferenced data
|
|
||||||
output_state_ = output;
|
|
||||||
SendParamsToQueue(output);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void MLRandomise_()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (!mlp_) {
|
|
||||||
Serial.println("ML not initialized!");
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// Randomize weights
|
|
||||||
mlp_stored_weights_ = mlp_->GetWeights();
|
|
||||||
mlp_->DrawWeights();
|
|
||||||
randomised_state_ = true;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void MLTraining_()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (!mlp_) {
|
|
||||||
Serial.println("ML not initialized!");
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
// Restore old weights
|
|
||||||
if (randomised_state_) {
|
|
||||||
mlp_->SetWeights(mlp_stored_weights_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
randomised_state_ = false;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Prepare for training
|
|
||||||
// Extract dataset to training pair
|
|
||||||
MLP<float>::training_pair_t dataset(dataset_->GetFeatures(), dataset_->GetLabels());
|
|
||||||
// Check and report on dataset size
|
|
||||||
Serial.print("Feature size ");
|
|
||||||
Serial.print(dataset.first.size());
|
|
||||||
Serial.print(", label size ");
|
|
||||||
Serial.println(dataset.second.size());
|
|
||||||
if (!dataset.first.size() || !dataset.second.size()) {
|
|
||||||
Serial.println("Empty dataset!");
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
Serial.print("Feature dim ");
|
|
||||||
Serial.print(dataset.first[0].size());
|
|
||||||
Serial.print(", label dim ");
|
|
||||||
Serial.println(dataset.second[0].size());
|
|
||||||
if (!dataset.first[0].size() || !dataset.second[0].size()) {
|
|
||||||
Serial.println("Empty dataset dimensions!");
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// Training loop
|
|
||||||
Serial.print("Training for max ");
|
|
||||||
Serial.print(n_iterations_);
|
|
||||||
Serial.println(" iterations...");
|
|
||||||
float loss = mlp_->Train(dataset,
|
|
||||||
1.,
|
|
||||||
n_iterations_,
|
|
||||||
0.00001,
|
|
||||||
false);
|
|
||||||
Serial.print("Trained, loss = ");
|
|
||||||
Serial.println(loss, 10);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
#include "src/memllib/synth/maxiPAF.hpp"
|
#include "src/memllib/synth/maxiPAF.hpp"
|
||||||
|
#include "hardware/structs/bus_ctrl.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#define APP_SRAM __not_in_flash("app")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
bool core1_disable_systick = true;
|
||||||
|
bool core1_separate_stack = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t get_rosc_entropy_seed(int bits) {
|
||||||
|
uint32_t seed = 0;
|
||||||
|
for (int i = 0; i < bits; ++i) {
|
||||||
|
// Wait for a bit of time to allow jitter to accumulate
|
||||||
|
busy_wait_us_32(5);
|
||||||
|
// Pull LSB from ROSC rand output
|
||||||
|
seed <<= 1;
|
||||||
|
seed |= (rosc_hw->randombit & 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return seed;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
class PAFSynthApp : public AudioAppBase
|
class PAFSynthApp : public AudioAppBase
|
||||||
{
|
{
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
static constexpr size_t kN_Params = 10;
|
static constexpr size_t kN_Params = 17;
|
||||||
|
|
||||||
PAFSynthApp() : AudioAppBase() {}
|
PAFSynthApp() : AudioAppBase() {}
|
||||||
|
|
||||||
inline stereosample_t Process(const stereosample_t x) override
|
stereosample_t __force_inline Process(const stereosample_t x) override
|
||||||
{
|
{
|
||||||
float x1[1];
|
float x1[1];
|
||||||
|
|
||||||
paf0.play(x1, 1, paf0_freq, paf0_cf, paf0_bw, paf0_vib, paf0_vfr, 1);
|
paf0.play(x1, 1, paf0_freq, paf0_cf, paf0_bw, paf0_vib, paf0_vfr, paf0_shift, 0);
|
||||||
float y = x1[0];
|
float y = x1[0];
|
||||||
|
|
||||||
// paf1.play(x1, 1, paf1_freq, paf1_cf, paf1_bw, 0, 0, 1);
|
paf1.play(x1, 1, paf1_freq, paf1_cf, paf1_bw, paf1_vib, paf1_vfr, paf1_shift, 1);
|
||||||
// y += x1[0];
|
y += x1[0];
|
||||||
|
|
||||||
// paf2.play(x1, 1, paf1_freq, paf1_cf, paf1_bw, paf1_vib, paf1_vfr, 1);
|
paf2.play(x1, 1, paf2_freq, paf2_cf, paf2_bw, paf2_vib, paf2_vfr, paf2_shift, 1);
|
||||||
// y += x1[0];
|
y += x1[0];
|
||||||
|
|
||||||
// paf2.play(x1, 1);
|
|
||||||
// y += x1[0];
|
|
||||||
|
|
||||||
y = y * 0.3f;
|
y = y * 0.3f;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
@ -313,33 +60,33 @@ public:
|
||||||
AudioAppBase::Setup(sample_rate, interface);
|
AudioAppBase::Setup(sample_rate, interface);
|
||||||
paf0.init();
|
paf0.init();
|
||||||
paf0.setsr(maxiSettings::getSampleRate(), 1);
|
paf0.setsr(maxiSettings::getSampleRate(), 1);
|
||||||
paf0.freq(100, 0);
|
// paf0.freq(100, 0);
|
||||||
// paf0.amp(1,0);
|
// // paf0.amp(1,0);
|
||||||
paf0.bw(200,0);
|
// paf0.bw(200,0);
|
||||||
paf0.cf(210,0);
|
// paf0.cf(210,0);
|
||||||
paf0.vfr(5,0);
|
// paf0.vfr(5,0);
|
||||||
paf0.vib(0.1,0);
|
// paf0.vib(0.1,0);
|
||||||
paf0.shift(10,0);
|
// paf0.shift(10,0);
|
||||||
|
|
||||||
paf1.init();
|
paf1.init();
|
||||||
paf1.setsr(maxiSettings::getSampleRate(), 1);
|
paf1.setsr(maxiSettings::getSampleRate(), 1);
|
||||||
paf1.freq(150, 0);
|
// paf1.freq(150, 0);
|
||||||
// paf1.amp(1,0);
|
// // paf1.amp(1,0);
|
||||||
paf1.bw(200,0);
|
// paf1.bw(200,0);
|
||||||
paf1.cf(210,0);
|
// paf1.cf(210,0);
|
||||||
paf1.vfr(5,0);
|
// paf1.vfr(5,0);
|
||||||
paf1.vib(0.1,0);
|
// paf1.vib(0.1,0);
|
||||||
paf1.shift(10,0);
|
// paf1.shift(10,0);
|
||||||
|
|
||||||
paf2.init();
|
paf2.init();
|
||||||
paf2.setsr(maxiSettings::getSampleRate(), 1);
|
paf2.setsr(maxiSettings::getSampleRate(), 1);
|
||||||
paf2.freq(190, 0);
|
// paf2.freq(190, 0);
|
||||||
// paf2.amp(1,0);
|
// // paf2.amp(1,0);
|
||||||
paf2.bw(500,0);
|
// paf2.bw(500,0);
|
||||||
paf2.cf(210,0);
|
// paf2.cf(210,0);
|
||||||
paf2.vfr(5,0);
|
// paf2.vfr(5,0);
|
||||||
paf2.vib(0.1,0);
|
// paf2.vib(0.1,0);
|
||||||
paf2.shift(6,0);
|
// paf2.shift(6,0);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void ProcessParams(const std::vector<float>& params) override
|
void ProcessParams(const std::vector<float>& params) override
|
||||||
|
|
@ -350,19 +97,28 @@ public:
|
||||||
// paf0_freq = 50.f + (params[0] * params[0] * 1000.f);
|
// paf0_freq = 50.f + (params[0] * params[0] * 1000.f);
|
||||||
// paf1_freq = 50.f + (params[1] * params[1] * 1000.f);
|
// paf1_freq = 50.f + (params[1] * params[1] * 1000.f);
|
||||||
|
|
||||||
paf0_cf = paf0_freq + (params[2] * params[2] * paf0_freq * 16.f);
|
paf0_cf = paf0_freq + (params[2] * params[2] * paf0_freq * 4.f);
|
||||||
paf1_cf = 50.f + (params[3] * params[3] * 1000.f);
|
paf1_cf = paf0_freq + (params[3] * params[3] * paf1_freq * 16.f);
|
||||||
|
paf2_cf = paf0_freq + (params[4] * params[4] * paf2_freq * 16.f);
|
||||||
|
|
||||||
paf0_bw = 10.f + (params[4] * paf0_freq);
|
paf0_bw = 10.f + (params[5] * paf0_freq);
|
||||||
paf1_bw = 50.f + (params[5] * 5000.f);
|
paf1_bw = 10.f + (params[6] * paf1_freq);
|
||||||
|
paf2_bw = 10.f + (params[7] * paf2_freq);
|
||||||
|
|
||||||
paf0_vib = (params[6] * params[6] * 0.9f);
|
paf0_vib = (params[8] * params[8] * 0.99f);
|
||||||
paf1_vib = (params[7] * params[7] * 0.9f);
|
paf1_vib = (params[9] * params[9] * 0.99f);
|
||||||
|
paf2_vib = (params[10] * params[10] * 0.99f);
|
||||||
|
|
||||||
paf0_vfr = (params[8] * params[8]* 15.f);
|
paf0_vfr = (params[11] * params[11]* 15.f);
|
||||||
paf1_vfr = (params[9] * params[9] * 15.f);
|
paf1_vfr = (params[12] * params[12] * 15.f);
|
||||||
|
paf2_vfr = (params[13] * params[13] * 15.f);
|
||||||
|
|
||||||
|
paf0_shift = (params[14] * 1000.f);
|
||||||
|
paf1_shift = (params[15] * 1000.f);
|
||||||
|
paf2_shift = (params[16] * 1000.f);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.printf("%f %f %f %f %f\n", paf0_cf, paf0_bw, paf0_vib, paf0_vfr, paf0_shift);
|
||||||
|
|
||||||
Serial.printf("%f %f %f %f\n", paf0_cf, paf0_bw, paf0_vib, paf0_vfr);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
protected:
|
protected:
|
||||||
|
|
@ -375,36 +131,47 @@ protected:
|
||||||
|
|
||||||
float paf0_freq = 100;
|
float paf0_freq = 100;
|
||||||
float paf1_freq = 101;
|
float paf1_freq = 101;
|
||||||
|
float paf2_freq = 102;
|
||||||
|
|
||||||
float paf0_cf = 200;
|
float paf0_cf = 200;
|
||||||
float paf1_cf = 250;
|
float paf1_cf = 250;
|
||||||
|
float paf2_cf = 250;
|
||||||
|
|
||||||
float paf0_bw = 100;
|
float paf0_bw = 100;
|
||||||
float paf1_bw = 5000;
|
float paf1_bw = 5000;
|
||||||
|
float paf2_bw = 5000;
|
||||||
|
|
||||||
float paf0_vib = 0;
|
float paf0_vib = 0;
|
||||||
float paf1_vib = 1;
|
float paf1_vib = 1;
|
||||||
|
float paf2_vib = 1;
|
||||||
|
|
||||||
float paf0_vfr = 2;
|
float paf0_vfr = 2;
|
||||||
float paf1_vfr = 2;
|
float paf1_vfr = 2;
|
||||||
|
float paf2_vfr = 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
float paf0_shift = 0;
|
||||||
|
float paf1_shift = 0;
|
||||||
|
float paf2_shift = 0;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Global objects
|
// Global objects
|
||||||
std::shared_ptr<IMLInterface> interface;
|
std::shared_ptr<IMLInterface> APP_SRAM interfaceIML;
|
||||||
std::shared_ptr<PAFSynthApp> AUDIO_MEM audio_app;
|
std::shared_ptr<interfaceRL> APP_SRAM RLInterface;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::shared_ptr<PAFSynthApp> __scratch_y("audio") audio_app;
|
||||||
|
|
||||||
// Inter-core communication
|
// Inter-core communication
|
||||||
volatile bool core_0_ready = false;
|
volatile bool APP_SRAM core_0_ready = false;
|
||||||
volatile bool core_1_ready = false;
|
volatile bool APP_SRAM core_1_ready = false;
|
||||||
volatile bool serial_ready = false;
|
volatile bool APP_SRAM serial_ready = false;
|
||||||
volatile bool interface_ready = false;
|
volatile bool APP_SRAM interface_ready = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// We're only bound to the joystick inputs (x, y, rotate)
|
// We're only bound to the joystick inputs (x, y, rotate)
|
||||||
const size_t kN_InputParams = 3;
|
constexpr size_t kN_InputParams = 3;
|
||||||
|
|
||||||
// Add these macros near other globals
|
// Add these macros near other globals
|
||||||
#define MEMORY_BARRIER() __sync_synchronize()
|
#define MEMORY_BARRIER() __sync_synchronize()
|
||||||
|
|
@ -412,7 +179,50 @@ const size_t kN_InputParams = 3;
|
||||||
#define READ_VOLATILE(var) ({ MEMORY_BARRIER(); typeof(var) __temp = (var); MEMORY_BARRIER(); __temp; })
|
#define READ_VOLATILE(var) ({ MEMORY_BARRIER(); typeof(var) __temp = (var); MEMORY_BARRIER(); __temp; })
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void bind_interface(std::shared_ptr<IMLInterface> interface)
|
void bind_RL_interface(std::shared_ptr<interfaceRL> interface)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Set up momentary switch callbacks
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setMomA1Callback([interface] () {
|
||||||
|
interface->storeExperience(1.f);
|
||||||
|
Serial.println("Incredible");
|
||||||
|
});
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setMomA2Callback([interface] () {
|
||||||
|
interface->storeExperience(-1.f);
|
||||||
|
Serial.println("That sucks");
|
||||||
|
});
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setMomB1Callback([interface] () {
|
||||||
|
interface->randomiseTheActor();
|
||||||
|
Serial.println("The Actor is confused");
|
||||||
|
});
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setMomB2Callback([interface] () {
|
||||||
|
interface->randomiseTheCritic();
|
||||||
|
Serial.println("The Critic is confounded");
|
||||||
|
});
|
||||||
|
// Set up ADC callbacks
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setJoyXCallback([interface] (float value) {
|
||||||
|
interface->setState(0, value);
|
||||||
|
});
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setJoyYCallback([interface] (float value) {
|
||||||
|
interface->setState(1, value);
|
||||||
|
});
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setJoyZCallback([interface] (float value) {
|
||||||
|
interface->setState(2, value);
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setRVGain1Callback([interface] (float value) {
|
||||||
|
AudioDriver::setDACVolume(value);
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
|
// Set up loop callback
|
||||||
|
MEMLNaut::Instance()->setLoopCallback([interface] () {
|
||||||
|
interface->optimiseSometimes();
|
||||||
|
interface->generateAction();
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void bind_IML_interface(std::shared_ptr<IMLInterface> interface)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
// Set up momentary switch callbacks
|
// Set up momentary switch callbacks
|
||||||
MEMLNaut::Instance()->setMomA1Callback([interface] () {
|
MEMLNaut::Instance()->setMomA1Callback([interface] () {
|
||||||
|
|
@ -456,9 +266,19 @@ void bind_interface(std::shared_ptr<IMLInterface> interface)
|
||||||
});
|
});
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
enum MLMODES {IML, RL};
|
||||||
|
MLMODES APP_SRAM mlMode = RL;
|
||||||
|
|
||||||
void setup()
|
void setup()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
bus_ctrl_hw->priority = BUSCTRL_BUS_PRIORITY_DMA_W_BITS |
|
||||||
|
BUSCTRL_BUS_PRIORITY_DMA_R_BITS | BUSCTRL_BUS_PRIORITY_PROC1_BITS;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t seed = get_rosc_entropy_seed(32);
|
||||||
|
srand(seed);
|
||||||
|
|
||||||
Serial.begin(115200);
|
Serial.begin(115200);
|
||||||
while (!Serial) {}
|
while (!Serial) {}
|
||||||
Serial.println("Serial initialised.");
|
Serial.println("Serial initialised.");
|
||||||
|
|
@ -468,19 +288,39 @@ void setup()
|
||||||
MEMLNaut::Initialize();
|
MEMLNaut::Initialize();
|
||||||
pinMode(33, OUTPUT);
|
pinMode(33, OUTPUT);
|
||||||
|
|
||||||
// Setup interface with memory barrier protection
|
switch(mlMode) {
|
||||||
|
case IML: {
|
||||||
{
|
{
|
||||||
auto temp_interface = std::make_shared<IMLInterface>();
|
auto temp_interface = std::make_shared<IMLInterface>();
|
||||||
temp_interface->setup(kN_InputParams, PAFSynthApp::kN_Params);
|
temp_interface->setup(kN_InputParams, PAFSynthApp::kN_Params);
|
||||||
MEMORY_BARRIER();
|
MEMORY_BARRIER();
|
||||||
interface = temp_interface;
|
interfaceIML = temp_interface;
|
||||||
MEMORY_BARRIER();
|
MEMORY_BARRIER();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
// Setup interface with memory barrier protection
|
||||||
WRITE_VOLATILE(interface_ready, true);
|
WRITE_VOLATILE(interface_ready, true);
|
||||||
|
|
||||||
// Bind interface after ensuring it's fully initialized
|
// Bind interface after ensuring it's fully initialized
|
||||||
bind_interface(interface);
|
bind_IML_interface(interfaceIML);
|
||||||
Serial.println("Bound interface to MEMLNaut.");
|
Serial.println("Bound IML interface to MEMLNaut.");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case RL: {
|
||||||
|
{
|
||||||
|
auto temp_interface = std::make_shared<interfaceRL>();
|
||||||
|
temp_interface->setup(kN_InputParams, PAFSynthApp::kN_Params);
|
||||||
|
MEMORY_BARRIER();
|
||||||
|
RLInterface = temp_interface;
|
||||||
|
MEMORY_BARRIER();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// Setup interface with memory barrier protection
|
||||||
|
WRITE_VOLATILE(interface_ready, true);
|
||||||
|
// Bind interface after ensuring it's fully initialized
|
||||||
|
bind_RL_interface(RLInterface);
|
||||||
|
Serial.println("Bound RL interface to MEMLNaut.");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
WRITE_VOLATILE(core_0_ready, true);
|
WRITE_VOLATILE(core_0_ready, true);
|
||||||
while (!READ_VOLATILE(core_1_ready)) {
|
while (!READ_VOLATILE(core_1_ready)) {
|
||||||
|
|
@ -493,6 +333,8 @@ void setup()
|
||||||
|
|
||||||
void loop()
|
void loop()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
MEMLNaut::Instance()->loop();
|
MEMLNaut::Instance()->loop();
|
||||||
static int AUDIO_MEM blip_counter = 0;
|
static int AUDIO_MEM blip_counter = 0;
|
||||||
if (blip_counter++ > 100) {
|
if (blip_counter++ > 100) {
|
||||||
|
|
@ -504,7 +346,7 @@ void loop()
|
||||||
// Un-blink LED
|
// Un-blink LED
|
||||||
digitalWrite(33, LOW);
|
digitalWrite(33, LOW);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
delay(20); // Add a small delay to avoid flooding the serial output
|
delay(10); // Add a small delay to avoid flooding the serial output
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void setup1()
|
void setup1()
|
||||||
|
|
@ -519,10 +361,20 @@ void setup1()
|
||||||
delay(1);
|
delay(1);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Create audio app with memory barrier protection
|
// Create audio app with memory barrier protection
|
||||||
{
|
{
|
||||||
auto temp_audio_app = std::make_shared<PAFSynthApp>();
|
auto temp_audio_app = std::make_shared<PAFSynthApp>();
|
||||||
temp_audio_app->Setup(AudioDriver::GetSampleRate(), interface);
|
std::shared_ptr<InterfaceBase> selectedInterface;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (mlMode == IML) {
|
||||||
|
selectedInterface = std::dynamic_pointer_cast<InterfaceBase>(interfaceIML);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
selectedInterface = std::dynamic_pointer_cast<InterfaceBase>(RLInterface);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
temp_audio_app->Setup(AudioDriver::GetSampleRate(), selectedInterface);
|
||||||
|
// temp_audio_app->Setup(AudioDriver::GetSampleRate(), dynamic_cast<std::shared_ptr<InterfaceBase>> (mlMode == IML ? interfaceIML : RLInterface));
|
||||||
MEMORY_BARRIER();
|
MEMORY_BARRIER();
|
||||||
audio_app = temp_audio_app;
|
audio_app = temp_audio_app;
|
||||||
MEMORY_BARRIER();
|
MEMORY_BARRIER();
|
||||||
|
|
@ -544,6 +396,7 @@ void loop1()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
// Audio app parameter processing loop
|
// Audio app parameter processing loop
|
||||||
audio_app->loop();
|
audio_app->loop();
|
||||||
|
delay(10);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
extern "C" int getentropy (void * buffer, size_t how_many) {
|
extern "C" int getentropy (void * buffer, size_t how_many) {
|
||||||
|
|
|
||||||
273
interfaceRL.hpp
Normal file
273
interfaceRL.hpp
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,273 @@
|
||||||
|
#ifndef INTERFACERL_HPP
|
||||||
|
#define INTERFACERL_HPP
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "src/memllib/interface/InterfaceBase.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "src/memlp/MLP.h"
|
||||||
|
#include "src/memlp/ReplayMemory.hpp"
|
||||||
|
#include "src/memlp/OrnsteinUhlenbeckNoise.h"
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
|
||||||
|
#define RL_MEM __not_in_flash("rlmem")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
struct trainRLItem {
|
||||||
|
std::vector<float> state ;
|
||||||
|
std::vector<float> action;
|
||||||
|
float reward;
|
||||||
|
std::vector<float> nextState;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class interfaceRL : public InterfaceBase
|
||||||
|
{
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
|
||||||
|
void setup(size_t n_inputs, size_t n_outputs) override
|
||||||
|
{
|
||||||
|
InterfaceBase::setup(n_inputs, n_outputs);
|
||||||
|
stateSize = n_inputs;
|
||||||
|
actionSize = n_outputs;
|
||||||
|
|
||||||
|
actor_layers_nodes = {
|
||||||
|
stateSize + bias,
|
||||||
|
10, 10,
|
||||||
|
actionSize
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
critic_layers_nodes = {
|
||||||
|
stateSize + actionSize + bias,
|
||||||
|
10, 10,
|
||||||
|
1
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
criticInput.resize(critic_layers_nodes[0]);
|
||||||
|
actorControlInput.resize(actor_layers_nodes[0]);
|
||||||
|
actorControlInput[actorControlInput.size()-1] = 1.f; // bias
|
||||||
|
|
||||||
|
//init networks
|
||||||
|
actor = std::make_shared<MLP<float> > (
|
||||||
|
actor_layers_nodes,
|
||||||
|
layers_activfuncs,
|
||||||
|
loss::LOSS_MSE,
|
||||||
|
use_constant_weight_init,
|
||||||
|
constant_weight_init
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
actorTarget = std::make_shared<MLP<float> > (
|
||||||
|
actor_layers_nodes,
|
||||||
|
layers_activfuncs,
|
||||||
|
loss::LOSS_MSE,
|
||||||
|
use_constant_weight_init,
|
||||||
|
constant_weight_init
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
critic = std::make_shared<MLP<float> > (
|
||||||
|
critic_layers_nodes,
|
||||||
|
layers_activfuncs,
|
||||||
|
loss::LOSS_MSE,
|
||||||
|
use_constant_weight_init,
|
||||||
|
constant_weight_init
|
||||||
|
);
|
||||||
|
criticTarget = std::make_shared<MLP<float> > (
|
||||||
|
critic_layers_nodes,
|
||||||
|
layers_activfuncs,
|
||||||
|
loss::LOSS_MSE,
|
||||||
|
use_constant_weight_init,
|
||||||
|
constant_weight_init
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void optimise() {
|
||||||
|
constexpr size_t batchSize = 4;
|
||||||
|
std::vector<trainRLItem> sample = replayMem.sample(batchSize);
|
||||||
|
if (sample.size() == batchSize) {
|
||||||
|
//run sample through critic target, build training set for critic net
|
||||||
|
MLP<float>::training_pair_t ts;
|
||||||
|
for(size_t i = 0; i < sample.size(); i++) {
|
||||||
|
//---calculate y
|
||||||
|
//--calc next-state-action pair
|
||||||
|
//get next action from actorTarget given next state
|
||||||
|
auto nextStateInput = sample[i].nextState;
|
||||||
|
nextStateInput.push_back(1.f); // bias
|
||||||
|
actorTarget->GetOutput(nextStateInput, &actorOutput);
|
||||||
|
|
||||||
|
//use criticTarget to estimate value of next action given next state
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < stateSize; j++) {
|
||||||
|
criticInput[j] = sample[i].nextState[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < actionSize; j++) {
|
||||||
|
criticInput[j+stateSize] = actorOutput[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
criticInput[criticInput.size()-1] = 1.f; //bias
|
||||||
|
|
||||||
|
criticTarget->GetOutput(criticInput, &criticOutput);
|
||||||
|
|
||||||
|
//calculate expected reward
|
||||||
|
const float y = sample[i].reward + (discountFactor * criticOutput[0]);
|
||||||
|
// std::cout << "[" << i << "]: y: " << y << std::endl;
|
||||||
|
|
||||||
|
//use criticTarget to estimate value of next action given next state
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < stateSize; j++) {
|
||||||
|
criticInput[j] = sample[i].state[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < actionSize; j++) {
|
||||||
|
criticInput[j+stateSize] = sample[i].action[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
criticInput[criticInput.size()-1] = 1.f; //bias
|
||||||
|
|
||||||
|
ts.first.push_back(criticInput);
|
||||||
|
ts.second.push_back({y});
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//train the critic
|
||||||
|
float loss = critic->Train(ts, learningRate, 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
//TODO: size limit to this log
|
||||||
|
criticLossLog.push_back(loss);
|
||||||
|
|
||||||
|
//update the actor
|
||||||
|
|
||||||
|
//for each memory in replay memory sample, and get grads from critic
|
||||||
|
std::vector<float> actorLoss(actionSize, 0.f);
|
||||||
|
std::vector<float> gradientLoss= {1.f};
|
||||||
|
|
||||||
|
for(size_t i = 0; i < sample.size(); i++) {
|
||||||
|
//use criticTarget to estimate value of next action given next state
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < stateSize; j++) {
|
||||||
|
criticInput[j] = sample[i].nextState[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < actionSize; j++) {
|
||||||
|
criticInput[j+stateSize] = sample[i].action[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
criticInput[criticInput.size()-1] = 1.f; //bias
|
||||||
|
|
||||||
|
critic->CalcGradients(criticInput, gradientLoss);
|
||||||
|
std::vector<float> l0Grads = critic->m_layers[0].GetGrads();
|
||||||
|
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < actionSize; j++) {
|
||||||
|
actorLoss[j] = l0Grads[j+stateSize];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
delay(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
float totalLoss = 0.f;
|
||||||
|
for(size_t j=0; j < actorLoss.size(); j++) {
|
||||||
|
actorLoss[j] /= sample.size();
|
||||||
|
actorLoss[j] = -actorLoss[j];
|
||||||
|
totalLoss += actorLoss[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// actorLossLog.push_back(actorLoss);
|
||||||
|
// actorLoss = -actorLoss;
|
||||||
|
// Serial.printf("Actor loss: %f\n", totalLoss);
|
||||||
|
|
||||||
|
//back propagate the actor loss
|
||||||
|
for(size_t i = 0; i < sample.size(); i++) {
|
||||||
|
auto actorInput = sample[i].state;
|
||||||
|
actorInput.push_back(bias);
|
||||||
|
|
||||||
|
actor->ApplyLoss(actorInput, actorLoss, learningRate);
|
||||||
|
delay(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// soft update the target networks
|
||||||
|
criticTarget->SmoothUpdateWeights(critic, smoothingAlpha);
|
||||||
|
actorTarget->SmoothUpdateWeights(actor, smoothingAlpha);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void setState(const size_t index, float value) {
|
||||||
|
actorControlInput[index] = value;
|
||||||
|
newInput = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void generateAction() {
|
||||||
|
if (newInput) {
|
||||||
|
newInput = false;
|
||||||
|
std::vector<float> actorOutput;
|
||||||
|
actorTarget->GetOutput(actorControlInput, &actorOutput);
|
||||||
|
SendParamsToQueue(actorOutput);
|
||||||
|
action = actorOutput;
|
||||||
|
|
||||||
|
// for(size_t i=0; i < actorOutput.size(); i++) {
|
||||||
|
// const float noise = ou_noise.sample() * knobL;
|
||||||
|
// actorOutput[i] += noise;
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void optimiseSometimes() {
|
||||||
|
if (optimiseCounter==optimiseDivisor) {
|
||||||
|
optimise();
|
||||||
|
optimiseCounter=0;
|
||||||
|
}else{
|
||||||
|
optimiseCounter++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void storeExperience(float reward) {
|
||||||
|
std::vector<float> state = actorControlInput;
|
||||||
|
//remove bias
|
||||||
|
state.pop_back();
|
||||||
|
for(size_t i=0; i < state.size(); i++) {
|
||||||
|
Serial.printf("%f\t", state[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Serial.println();
|
||||||
|
trainRLItem trainItem = {state, action, reward, state};
|
||||||
|
replayMem.add(trainItem, millis());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void randomiseTheActor()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
actor->DrawWeights();
|
||||||
|
actorTarget->DrawWeights();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void randomiseTheCritic()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
critic->DrawWeights();
|
||||||
|
criticTarget->DrawWeights();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static constexpr size_t bias=1;
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t optimiseDivisor = 40;
|
||||||
|
size_t optimiseCounter = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
bool newInput=false;
|
||||||
|
|
||||||
|
const std::vector<ACTIVATION_FUNCTIONS> layers_activfuncs = {
|
||||||
|
RELU, RELU, TANH
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t stateSize;
|
||||||
|
size_t actionSize;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<size_t> actor_layers_nodes;
|
||||||
|
std::vector<size_t> critic_layers_nodes;
|
||||||
|
|
||||||
|
const bool use_constant_weight_init = false;
|
||||||
|
const float constant_weight_init = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::shared_ptr<MLP<float> > actor, actorTarget, critic, criticTarget;
|
||||||
|
|
||||||
|
float discountFactor = 0.95;
|
||||||
|
float learningRate = 0.005;
|
||||||
|
float smoothingAlpha = 0.005;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<float> action;
|
||||||
|
|
||||||
|
ReplayMemory<trainRLItem> replayMem;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<float> actorOutput, criticOutput;
|
||||||
|
std::vector<float> criticInput;
|
||||||
|
std::vector<float> actorControlInput;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<float> criticLossLog, actorLossLog, log1;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif // INTERFACERL_HPP
|
||||||
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