pca.go

   1 package main
   2
   3 import (
   4         "bufio"
   5         "context"
   6         "errors"
   7         "flag"
   8         "fmt"
   9         "io"
  10         "io/ioutil"
  11         "net/http"
  12         _ "net/http/pprof"
  13         "os"
  14         "strings"
  15
  16         "git.arvados.org/arvados.git/sdk/go/arvados"
  17         "github.com/james-bowman/nlp"
  18         "github.com/kshedden/gonpy"
  19         log "github.com/sirupsen/logrus"
  20         "gonum.org/v1/gonum/mat"
  21 )
  22
  23 type pythonPCA struct{}
  24
  25 func (cmd *pythonPCA) RunCommand(prog string, args []string, stdin io.Reader, stdout, stderr io.Writer) int {
  26         var err error
  27         defer func() {
  28                 if err != nil {
  29                         fmt.Fprintf(stderr, "%s\n", err)
  30                 }
  31         }()
  32         flags := flag.NewFlagSet("", flag.ContinueOnError)
  33         flags.SetOutput(stderr)
  34         projectUUID := flags.String("project", "", "project `UUID` for output data")
  35         inputFilename := flags.String("i", "-", "input `file`")
  36         priority := flags.Int("priority", 500, "container request priority")
  37         err = flags.Parse(args)
  38         if err == flag.ErrHelp {
  39                 err = nil
  40                 return 0
  41         } else if err != nil {
  42                 return 2
  43         }
  44
  45         runner := arvadosContainerRunner{
  46                 Name:        "lightning pca",
  47                 Client:      arvados.NewClientFromEnv(),
  48                 ProjectUUID: *projectUUID,
  49                 RAM:         440000000000,
  50                 VCPUs:       1,
  51                 Priority:    *priority,
  52         }
  53         err = runner.TranslatePaths(inputFilename)
  54         if err != nil {
  55                 return 1
  56         }
  57         runner.Prog = "python3"
  58         runner.Args = []string{"-c", `import sys
  59 import scipy
  60 from sklearn.decomposition import PCA
  61 scipy.save(sys.argv[2], PCA(n_components=4).fit_transform(scipy.load(sys.argv[1])))`, *inputFilename, "/mnt/output/pca.npy"}
  62         var output string
  63         output, err = runner.Run()
  64         if err != nil {
  65                 return 1
  66         }
  67         fmt.Fprintln(stdout, output+"/pca.npy")
  68         return 0
  69 }
  70
  71 type goPCA struct{}
  72
  73 func (cmd *goPCA) RunCommand(prog string, args []string, stdin io.Reader, stdout, stderr io.Writer) int {
  74         var err error
  75         defer func() {
  76                 if err != nil {
  77                         fmt.Fprintf(stderr, "%s\n", err)
  78                 }
  79         }()
  80         flags := flag.NewFlagSet("", flag.ContinueOnError)
  81         flags.SetOutput(stderr)
  82         pprof := flags.String("pprof", "", "serve Go profile data at http://`[addr]:port`")
  83         runlocal := flags.Bool("local", false, "run on local host (default: run in an arvados container)")
  84         projectUUID := flags.String("project", "", "project `UUID` for output data")
  85         priority := flags.Int("priority", 500, "container request priority")
  86         inputFilename := flags.String("i", "-", "input `file`")
  87         outputFilename := flags.String("o", "-", "output `file`")
  88         components := flags.Int("components", 4, "number of components")
  89         onehot := flags.Bool("one-hot", false, "recode tile variants as one-hot")
  90         err = flags.Parse(args)
  91         if err == flag.ErrHelp {
  92                 err = nil
  93                 return 0
  94         } else if err != nil {
  95                 return 2
  96         }
  97
  98         if *pprof != "" {
  99                 go func() {
 100                         log.Println(http.ListenAndServe(*pprof, nil))
 101                 }()
 102         }
 103
 104         if !*runlocal {
 105                 if *outputFilename != "-" {
 106                         err = errors.New("cannot specify output file in container mode: not implemented")
 107                         return 1
 108                 }
 109                 runner := arvadosContainerRunner{
 110                         Name:        "lightning pca-go",
 111                         Client:      arvados.NewClientFromEnv(),
 112                         ProjectUUID: *projectUUID,
 113                         RAM:         100000000000, // maybe 10x input size?
 114                         VCPUs:       2,
 115                         Priority:    *priority,
 116                 }
 117                 err = runner.TranslatePaths(inputFilename)
 118                 if err != nil {
 119                         return 1
 120                 }
 121                 runner.Args = []string{"pca-go", "-local=true", fmt.Sprintf("-one-hot=%v", *onehot), "-i", *inputFilename, "-o", "/mnt/output/pca.npy"}
 122                 var output string
 123                 output, err = runner.Run()
 124                 if err != nil {
 125                         return 1
 126                 }
 127                 fmt.Fprintln(stdout, output+"/pca.npy")
 128                 return 0
 129         }
 130
 131         var input io.ReadCloser
 132         if *inputFilename == "-" {
 133                 input = ioutil.NopCloser(stdin)
 134         } else {
 135                 input, err = os.Open(*inputFilename)
 136                 if err != nil {
 137                         return 1
 138                 }
 139                 defer input.Close()
 140         }
 141         log.Print("reading")
 142         tilelib := tileLibrary{
 143                 retainNoCalls:  true,
 144                 compactGenomes: map[string][]tileVariantID{},
 145         }
 146         err = tilelib.LoadGob(context.Background(), input, strings.HasSuffix(*inputFilename, ".gz"), nil)
 147         if err != nil {
 148                 return 1
 149         }
 150         err = input.Close()
 151         if err != nil {
 152                 return 1
 153         }
 154
 155         log.Print("converting cgs to array")
 156         data, rows, cols := cgs2array(tilelib.compactGenomes)
 157         if *onehot {
 158                 log.Printf("recode one-hot: %d rows, %d cols", rows, cols)
 159                 data, _, cols = recodeOnehot(data, cols)
 160         }
 161
 162         log.Printf("creating matrix backed by array: %d rows, %d cols", rows, cols)
 163         mtx := array2matrix(rows, cols, data).T()
 164
 165         log.Print("fitting")
 166         transformer := nlp.NewPCA(*components)
 167         transformer.Fit(mtx)
 168         log.Printf("transforming")
 169         mtx, err = transformer.Transform(mtx)
 170         if err != nil {
 171                 return 1
 172         }
 173         mtx = mtx.T()
 174
 175         rows, cols = mtx.Dims()
 176         log.Printf("copying result to numpy output array: %d rows, %d cols", rows, cols)
 177         out := make([]float64, rows*cols)
 178         for i := 0; i < rows; i++ {
 179                 for j := 0; j < cols; j++ {
 180                         out[i*cols+j] = mtx.At(i, j)
 181                 }
 182         }
 183
 184         var output io.WriteCloser
 185         if *outputFilename == "-" {
 186                 output = nopCloser{stdout}
 187         } else {
 188                 output, err = os.OpenFile(*outputFilename, os.O_CREATE|os.O_WRONLY, 0777)
 189                 if err != nil {
 190                         return 1
 191                 }
 192                 defer output.Close()
 193         }
 194         bufw := bufio.NewWriter(output)
 195         npw, err := gonpy.NewWriter(nopCloser{bufw})
 196         if err != nil {
 197                 return 1
 198         }
 199         npw.Shape = []int{rows, cols}
 200         log.Printf("writing numpy: %d rows, %d cols", rows, cols)
 201         npw.WriteFloat64(out)
 202         err = bufw.Flush()
 203         if err != nil {
 204                 return 1
 205         }
 206         err = output.Close()
 207         if err != nil {
 208                 return 1
 209         }
 210         log.Print("done")
 211         return 0
 212 }
 213
 214 func array2matrix(rows, cols int, data []uint16) mat.Matrix {
 215         floatdata := make([]float64, rows*cols)
 216         for i, v := range data {
 217                 floatdata[i] = float64(v)
 218         }
 219         return mat.NewDense(rows, cols, floatdata)
 220 }