ぱた・へね

はてなダイアリーはrustの色分けができないのでこっちに来た

Rust+Clion+WSL2のメモ

Windows+WSL2環境で、Clionを使ってRustのデバッグをするときのメモ。

  • ClionはWindowsにインストーする。
  • cargo new はWindows上で行う。
  • Clionは、Windows上のディレクトリを開く
  • Run onはLocal machine, working directoryはWindowsのパスを選択(図1)
  • Setting -> Languages & Frameworks -> RustのToolchain locationをWSLに設定する(図2)。▼をクリックしたら出てくるはず。出ない場合は、Experimental featuresのorg.rust.wslにチェックが入っていることを確認する(図3)。

図1

図2

図3

これでデバッガと繋がり、ブレークをかけると変数の値が確認出来る。

Lisp interpreter in rust

最近、中国語の勉強ばかりしていたので、リハビリがてらRustでLisp処理系を作る本を買ってみました。

www.amazon.co.jp

多分、本の内容もここにある気がして、買わなくても良かったのではと思うが筆者にお金が入るならOK。

github.com

SICPにのっているような簡単なインタプリターを作ります。一回でもやったことがあれば、あーなるほどと思いながら最後までいけるはずです。本文の説明は簡潔すぎるので、あまり役に立たない。

ただ、Rustのコードは綺麗にまとまっていて、勉強なりました。Rustはこういうことしたいんだけど、みんなはどう書いているのかなってのが分からなくて困ることが多い。Testも簡潔にまとまっていて、処理系を作り込みながら自然にテストが通っていきます。ただ、Rustの場合ある程度プログラムの完成度が高くないと、テストコードのコンパイルが通らないので、そこだけはしょうがないかなって思いながら進めてました。このコードを写経するだけでも、あーなるほどと思う所が多かったです。

特に何も無くても基本Result型を返すようにして、その上では?;で処理しているのを見て、あーなるほどと思いました。

それっぽく動いたところ

Lispの勉強よりは、ちょっとしたRustの写経対象としてお勧めします。

ROSでAction serverのコンパイルが通るところまで

A Systematic Approach to Learning Robot Programming with ROS を手を動かしながら読んでいます。

www.amazon.co.jp

公式チュートリアルの方が良い気がしますが、行けるところまで行こう。

action serverを作るための手順が苦労しわりに直ぐ忘れそうなので記録に残します。

参考URL

この2つを見ながら試行錯誤しました。

github.com

www.theconstructsim.com

Packageを作る

catkin_create_pkgを使ってpackageを作ります。

 cd src
    catkin_create_pkg example_action_server roscpp actionlib

actionディレクトリを作る

msgと同じ階層にactionディレクトリを作る。

   cd example_action_server/
  mkdir action

ここにdemo.actionを作って保存する。

 int32 input
 ---
 int32 output
 int32 goal_stamp
 ---
 int32 fdbk

package.xmlの修正

以下を追加

   <build_depend>message_generation</build_depend>
   <build_depend>simple_action_client</build_depend>
   <build_depend>actionlib</build_depend>
   <exec_depend>message_runtime</exec_depend>

CMakeLists.txt の修正

build時のログを見ているとactionファイルからmsgファイルを作っている様子。その関係かacitonlibだけじゃなくmessege_generationも無いとコンパイルまで行かない。

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
   actionlib_msgs
   std_msgs
   roscpp
   message_generation
 )
 
    ## Generate actions in the 'action' folder
    add_action_files(
   FILES
   Demo.action
 )
 generate_messages(
    DEPENDENCIES
    actionlib_msgs
 )
 
 add_executable(example_action_server src/example_action_server.cpp)
    
 target_link_libraries(example_action_server  ${catkin_LIBRARIES} )

C++ソース

これがコンパイル通れば、actionファイルからC++のヘッダーファイルが上手く作られています。 ヘッダーファイルはdevel\include\example_action_serverに作られます。 コンパイルはcatkin_makeで

#include <ros/ros.h>
#include <actionlib/server/simple_action_server.h>

#include <example_action_server/demoAction.h>

int main(int argv, char **argc)
{
  return 0;
}

CmakeList.txt

ファイル全部。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(example_action_server)

## Compile as C++11, supported in ROS Kinetic and newer
# add_compile_options(-std=c++11)

## Find catkin macros and libraries
## if COMPONENTS list like find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS xyz)
## is used, also find other catkin packages
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  actionlib_msgs
  std_msgs
  roscpp
  message_generation
)

## System dependencies are found with CMake's conventions
# find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS system)


## Uncomment this if the package has a setup.py. This macro ensures
## modules and global scripts declared therein get installed
## See http://ros.org/doc/api/catkin/html/user_guide/setup_dot_py.html
# catkin_python_setup()

################################################
## Declare ROS messages, services and actions ##
################################################

## To declare and build messages, services or actions from within this
## package, follow these steps:
## * Let MSG_DEP_SET be the set of packages whose message types you use in
##   your messages/services/actions (e.g. std_msgs, actionlib_msgs, ...).
## * In the file package.xml:
##   * add a build_depend tag for "message_generation"
##   * add a build_depend and a exec_depend tag for each package in MSG_DEP_SET
##   * If MSG_DEP_SET isn't empty the following dependency has been pulled in
##     but can be declared for certainty nonetheless:
##     * add a exec_depend tag for "message_runtime"
## * In this file (CMakeLists.txt):
##   * add "message_generation" and every package in MSG_DEP_SET to
##     find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS ...)
##   * add "message_runtime" and every package in MSG_DEP_SET to
##     catkin_package(CATKIN_DEPENDS ...)
##   * uncomment the add_*_files sections below as needed
##     and list every .msg/.srv/.action file to be processed
##   * uncomment the generate_messages entry below
##   * add every package in MSG_DEP_SET to generate_messages(DEPENDENCIES ...)

## Generate messages in the 'msg' folder
# add_message_files(
#   FILES
#   Message1.msg
#   Message2.msg
# )

## Generate services in the 'srv' folder
# add_service_files(
#   FILES
#   Service1.srv
#   Service2.srv
# )

## Generate actions in the 'action' folder
add_action_files(
   FILES
   demo.action
 )

## Generate added messages and services with any dependencies listed here
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
  actionlib_msgs
)

################################################
## Declare ROS dynamic reconfigure parameters ##
################################################

## To declare and build dynamic reconfigure parameters within this
## package, follow these steps:
## * In the file package.xml:
##   * add a build_depend and a exec_depend tag for "dynamic_reconfigure"
## * In this file (CMakeLists.txt):
##   * add "dynamic_reconfigure" to
##     find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS ...)
##   * uncomment the "generate_dynamic_reconfigure_options" section below
##     and list every .cfg file to be processed

## Generate dynamic reconfigure parameters in the 'cfg' folder
# generate_dynamic_reconfigure_options(
#   cfg/DynReconf1.cfg
#   cfg/DynReconf2.cfg
# )

###################################
## catkin specific configuration ##
###################################
## The catkin_package macro generates cmake config files for your package
## Declare things to be passed to dependent projects
## INCLUDE_DIRS: uncomment this if your package contains header files
## LIBRARIES: libraries you create in this project that dependent projects also need
## CATKIN_DEPENDS: catkin_packages dependent projects also need
## DEPENDS: system dependencies of this project that dependent projects also need
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES example_action_server
#  CATKIN_DEPENDS actionlib roscpp
#  DEPENDS system_lib
)

###########
## Build ##
###########

## Specify additional locations of header files
## Your package locations should be listed before other locations
include_directories(
# include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

## Declare a C++ library
# add_library(${PROJECT_NAME}
#   src/${PROJECT_NAME}/example_action_server.cpp
# )

## Add cmake target dependencies of the library
## as an example, code may need to be generated before libraries
## either from message generation or dynamic reconfigure
# add_dependencies(${PROJECT_NAME} ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

## Declare a C++ executable
## With catkin_make all packages are built within a single CMake context
## The recommended prefix ensures that target names across packages don't collide
# add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/example_action_server_node.cpp)
add_executable(example_action_server src/example_action_server.cpp)

## Rename C++ executable without prefix
## The above recommended prefix causes long target names, the following renames the
## target back to the shorter version for ease of user use
## e.g. "rosrun someones_pkg node" instead of "rosrun someones_pkg someones_pkg_node"
# set_target_properties(${PROJECT_NAME}_node PROPERTIES OUTPUT_NAME node PREFIX "")

## Add cmake target dependencies of the executable
## same as for the library above
# add_dependencies(${PROJECT_NAME}_node ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

## Specify libraries to link a library or executable target against
target_link_libraries(example_action_server  ${catkin_LIBRARIES} )

#############
## Install ##
#############

# all install targets should use catkin DESTINATION variables
# See http://ros.org/doc/api/catkin/html/adv_user_guide/variables.html

## Mark executable scripts (Python etc.) for installation
## in contrast to setup.py, you can choose the destination
# catkin_install_python(PROGRAMS
#   scripts/my_python_script
#   DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
# )

## Mark executables for installation
## See http://docs.ros.org/melodic/api/catkin/html/howto/format1/building_executables.html
# install(TARGETS ${PROJECT_NAME}_node
#   RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
# )

## Mark libraries for installation
## See http://docs.ros.org/melodic/api/catkin/html/howto/format1/building_libraries.html
# install(TARGETS ${PROJECT_NAME}
#   ARCHIVE DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION}
#   LIBRARY DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION}
#   RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_GLOBAL_BIN_DESTINATION}
# )

## Mark cpp header files for installation
# install(DIRECTORY include/${PROJECT_NAME}/
#   DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_INCLUDE_DESTINATION}
#   FILES_MATCHING PATTERN "*.h"
#   PATTERN ".svn" EXCLUDE
# )

## Mark other files for installation (e.g. launch and bag files, etc.)
# install(FILES
#   # myfile1
#   # myfile2
#   DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION}
# )

#############
## Testing ##
#############

## Add gtest based cpp test target and link libraries
# catkin_add_gtest(${PROJECT_NAME}-test test/test_example_action_server.cpp)
# if(TARGET ${PROJECT_NAME}-test)
#   target_link_libraries(${PROJECT_NAME}-test ${PROJECT_NAME})
# endif()

## Add folders to be run by python nosetests
# catkin_add_nosetests(test)

Package.xml

ファイル全部。

<?xml version="1.0"?>
<package format="2">
  <name>example_action_server</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>The example_action_server package</description>

  <!-- One maintainer tag required, multiple allowed, one person per tag -->
  <!-- Example:  -->
  <!-- <maintainer email="jane.doe@example.com">Jane Doe</maintainer> -->
  <maintainer email="natu@todo.todo">natu</maintainer>


  <!-- One license tag required, multiple allowed, one license per tag -->
  <!-- Commonly used license strings: -->
  <!--   BSD, MIT, Boost Software License, GPLv2, GPLv3, LGPLv2.1, LGPLv3 -->
  <license>TODO</license>


  <!-- Url tags are optional, but multiple are allowed, one per tag -->
  <!-- Optional attribute type can be: website, bugtracker, or repository -->
  <!-- Example: -->
  <!-- <url type="website">http://wiki.ros.org/example_action_server</url> -->


  <!-- Author tags are optional, multiple are allowed, one per tag -->
  <!-- Authors do not have to be maintainers, but could be -->
  <!-- Example: -->
  <!-- <author email="jane.doe@example.com">Jane Doe</author> -->


  <!-- The *depend tags are used to specify dependencies -->
  <!-- Dependencies can be catkin packages or system dependencies -->
  <!-- Examples: -->
  <!-- Use depend as a shortcut for packages that are both build and exec dependencies -->
  <!--   <depend>roscpp</depend> -->
  <!--   Note that this is equivalent to the following: -->
  <!--   <build_depend>roscpp</build_depend> -->
  <!--   <exec_depend>roscpp</exec_depend> -->
  <!-- Use build_depend for packages you need at compile time: -->
  <!--   <build_depend>message_generation</build_depend> -->
  <!-- Use build_export_depend for packages you need in order to build against this package: -->
  <!--   <build_export_depend>message_generation</build_export_depend> -->
  <!-- Use buildtool_depend for build tool packages: -->
  <!--   <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend> -->
  <!-- Use exec_depend for packages you need at runtime: -->
  <!--   <exec_depend>message_runtime</exec_depend> -->
  <!-- Use test_depend for packages you need only for testing: -->
  <!--   <test_depend>gtest</test_depend> -->
  <!-- Use doc_depend for packages you need only for building documentation: -->
  <!--   <doc_depend>doxygen</doc_depend> -->
  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>actionlib</build_depend>
  <build_depend>roscpp</build_depend>

  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <build_depend>simple_action_client</build_depend>
  <build_depend>actionlib</build_depend>

  <build_export_depend>actionlib</build_export_depend>
  <build_export_depend>roscpp</build_export_depend>
  
  <exec_depend>message_runtime</exec_depend>
  
  <exec_depend>actionlib</exec_depend>
  <exec_depend>roscpp</exec_depend>


  <!-- The export tag contains other, unspecified, tags -->
  <export>
    <!-- Other tools can request additional information be placed here -->

  </export>
</package>

ゼロから作るDeep Learning④

ゼロから作るDeep Learning④が良かったので紹介します。

www.oreilly.co.jp

本の紹介文に「読者はコードを通してハッとする気づきを数多く得られるでしょう。」とある通り、Pythonのコードを見ながらなるほどと思うところが沢山ありました。

内容

①~③はほぼDeep Learningでしたが、今回のテーマは強化学習です。全体としてはDeep Learningの部分は少なく、③で作ったDeZeroもさらっと使いこなす感じです。DQNから始まるDeep Learning系列の強化学習の解説に期待すると、なかなか最後まで読み切れないかもしれません。

この本の良いところはDQNに行くまでの従来の強化学習について、分かりやすいコード付きで解説されていることです。特に6章は素晴らしく、僕にとっては6章だけでもこの本を読んで良かったと思っています。

強化学習について書かれた本は数式がいっぱいでてきて良く分からない本か、Python使ってOpenAI Gymを動かしてみましょう的な本が多く、DQNに至るまでの所をPythonでやさしく説明している本はこの本が初めてだと思います。

6章までの内容

1章でバンディット問題を題材に強化学習の用語の整理をします。マルコフ過程、ベルマン方程式と理解を深めたていきます。その後Pythonで3x4のグリッドを使った環境を用意します。

ちょっと雰囲気だけ紹介。この盤面で左上から右に行くための方策を計算しています。

4章の動的計画法、5章のモンテカルロ法、6章のTD法と環境側は全く変えずに、いろいろなAgentを作りながら違いを見ていきます。強化学習の学習の肝は、何をどのタイミングで更新するかです。各手法の構成が同じソースコードを比較することで、各手法の更新のタイミングや、それに使う変数が比べられて、本文の説明と合わせると理解がしやすくなっています。ここにハッとする気づきがいっぱいありました。

7章以降

7章からはDeep Learningに入って、DQNから、Double DQN、REINFORCE、Actor-Critic等、最近の強化学習がどのように進化したのかがソースコード付きで分かる構成になっています。経験再生は知識として知っていましたが、実際にコードを見てみるとちょっと間違って理解していたところもあり、やっぱり動くコードで理解しないと駄目だなと感じました。

こんな人にお勧め

  • Deep Learning以前の強化学習もちゃんと動かして理解したい人
  • 強化学習の論文をちゃんと読めるようになりたい人
  • 自分で強化学習の環境を作りたい人

数式と解説とソースコードがバランス良く出てくるので、上の条件に当てはまる人にお勧めします。

Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control

CourseraのModern Robotics: Mechanics, Planning, and Control Specializationを終えました。

www.coursera.org

一応、これの続きです。

natsutan.hatenablog.com

どんなコース

4週×6コースで半年かけて、ロボティクスの数学を学ぶコースです。

教科書はこの本です。何度も読み返すので紙の本が良いと思います。僕は最初にKindleを買って、途中で紙の本も買いました。(結構お高い)

www.amazon.co.jp

講義自体はあまり動画の説明は詳しくなく、基本的にはこの教科書をひたすら読んでいきます。易しめのCourseraコースですと動画だけである程度行けるのですが、このコースは教科書がメインで動画がサブです。最終的には500ページある分厚い教科書を全部読むことになります。大学一年生の力学の知識は必要です。(力学の知識には微積分が当然含まれます)

3コース目までがロボティクスの基礎で、全く面白くなく、よくわからない行列や微積の計算をさせられます。4コース目の軌道計画の所がちょっと面白くなり、5コース目のロボットマニピュレーションはまた訳分からなくなりました。最後6コース目で、習ったことを全て使ってロボットシミュレータを動かします。

課題はプログラミング有りで、Python、Matlab等が推奨されていますが、プログラミング言語自体に制限は無いのでC++でやっている人もいました。

6コース目の最終課題は自分で理想的な軌道を計算し、タイヤに角速度を与えたときのロボットの動きを計算します。シミュレータでロボットを動かすと言うよりは、ロボットの動きを自分でシミュレートし、その結果をシミュレータで見るような感じでした。

後に続く人の為に勉強時間を計測したところ、6コースのトータルで128時間でした。

辛いところ

力学の英語表記が慣れなくて苦労しました。 というのはジャブで、本当に辛いのはコースが進むにつれて過疎化して行くところです。

Courseraは詰まるところがだいたいみんな同じなので、Forumを見ると「もうこれ答えじゃん」みたいな情報があるんですよね。2コース目くらいはそんな感じなのですが、だんだん人が脱落して精鋭化されいくのかコースが進むにつれてForumの投稿が減ります。自分が分からない所の質問が1年前にあり、そのまま1年放置されているという状況がざらでした。

課題のpeerレビューも辛く、とにかく人がいないのでレビューを受ける事ができず先に進めない状態でした。とりあえずForumを見るとPlease Reviewと書かれているのが3ヶ月前で絶望したりしています。実際コース5、コース6は提出してから二週間くらいは次の人が現れず、なかなかGradeが出ませんでした。

最終成果

いまいち良く分かってないのでこれが限界でした。数式通りの実装した結果です。 理想の軌道はアームの先だけ計算した後、ヤコビアンやらなんやら計算して、なんでこれでロボット本体とロボットアームが連携して上手く動くのかがさっぱりわかりません。

youtu.be

一応レビューの最低基準はクリアーしていたようで、なんとかGradeでました。やったー。

coursera.org

全体を通して6コースやりきった感はあるのですが、正直良く分かってないので面白く無い。 シミュレータを使って数式とロボットの動きの理解を合わせるところは、もう少しステップきざんでも良かったのではと思います。 教科書が500ページあるとはいえロボティクスの基礎の部分でも範囲は非常に広く、全体的には浅く広くになっていて詳しく知りたい時には別の本が必要になります。

というわけで、もう一回勉強し直し。

Rustでthe trait bound `ImageBuffer<Rgb<u8>, Vec<u8>>: image::image::GenericImage` is not satisfied

Rustでimageprocを使って画像処理に挑戦したときにはまったのでメモ。

ソースはこんな感じで、ファイルを開いてちょっと画像処理に挑戦してみました。

   let mut img_work = image::open(input_image_path).unwrap().to_rgb8();
   draw_filled_circle_mut(&mut img_work, (100, 100), 5, Rgb([255,0,0]));

buildしようとするとこのようなエラーがでて進みません。 検索しても良く分からない状態でした。

error[E0277]: the trait bound `ImageBuffer<Rgb<u8>, Vec<u8>>: image::image::GenericImage` is not satisfied
  --> src/chap2/lsm.rs:41:5
   |
41 |     draw_filled_circle_mut(&mut img_work, (100, 100), 5, Rgb([255,0,0]));
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `image::image::GenericImage` is not implemented for `ImageBuffer<Rgb<u8>, Vec<u8>>`
   |
   = note: required because of the requirements on the impl of `Canvas` for `ImageBuffer<Rgb<u8>, Vec<u8>>`

Cargo.tomlはimageとimageprocの最新を指定しています。

[dependencies]
image = "0.24.1"
imageproc = "0.22.0"

どうもこの2つのバージョンが合っていないようですが、どう合わして良いのかわからず手こずりました。

まずは、Cargo.tomlからimageを消しimageprocだけでbuildしてみました。

[dependencies]
imageproc = "0.22.0"

実行結果

natu@Honoka:~/q/myproj/d3cv_handbook$ cargo clean
natu@Honoka:~/q/myproj/d3cv_handbook$ cargo build
   Compiling autocfg v1.1.0
   --- 省略 ----
  Compiling num v0.3.1
   Compiling image v0.23.14
   Compiling imageproc v0.22.0

この時にインストールされたバージョンのimageをCargo.tomlに指定すれば、上のソースが上手く動きました。

[dependencies]
#image = "0.24.1"
image = "0.23.14"
imageproc = "0.22.0"

超初級から話せる中国語声出しレッスン

90日完走したので報告。

www.amazon.co.jp

忙しくて中国語の勉強時間は取れないけど、勉強は止めたくないな人にお勧めです。

内容は1日3文の短い中国語を聞いたり読んだり書いたりする本です。5日間のテキストと、2日間の復習で構成されています。それを90日繰り返します。

1日分はだいたい30分以内で終わるし、音声をいつでも聞ける状態にしておけば、出張中でも続けられます。NHKのラジオ講座のように途中から急激に難易度が上がることも無く、少しは難しくなってるけど最後までやりきれました。

3ヶ月くらい前から、仕事がめちゃ忙しくなるな~というのが分かっていて、出張も増えるし気楽に勉強が続けられるテキストを探していたらちょうど良いのが見つかりました。文法の説明は無いのでこれでメキメキ中国語が分かるようになるような本では無いですが、他の勉強で同じような例文が出るとこれだ!ってなるので力になると思います。僕の場合は、NHKのラジオ講座で得や多が出てきたときに、あの例文の良く分からなかった所はこれかと勝手に伏線回収されていきました。実用的だけで無くそういう観点からも例文選ばれていると思います。

今なら、ツイッターで毎日頑張っている人もいるし、#中国語声出しレッスン のタグを付けると先生からイイネがついたりするので、独学感が少なく最後までやりやすいと思います。

f:id:natsutan:20220212163842j:plain

キュアブロッサムと完走記念。