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#!/usr/bin/env python3
"""
Simple Gradio Interface for Student vs Teacher Model Comparison
Uses exact same implementation as test_student_model.py
"""
import os
# Disable tokenizers parallelism warnings
os.environ["TOKENIZERS_PARALLELISM"] = "false"
import gradio as gr
import torch
import torch.nn.functional as F
import numpy as np
from PIL import Image
import pandas as pd
import json
import os
import time
import psutil
from typing import Dict, List, Tuple
import plotly.graph_objects as go
from plotly.subplots import make_subplots
import matplotlib.pyplot as plt
from datetime import datetime
import copy
from collections import defaultdict
import random
# Import models for teacher
from models import load_teacher_model
from config import DEVICE, NUM_CLASSES, STUDENT_MODEL_NAME
# Import exact implementation from test_student_model.py
from transformers import LayoutLMv3ForSequenceClassification, LayoutLMv3TokenizerFast
# Import continual learning classes for real training
from continual_learning import ContinualLearner, ContinualLearningConfig, TaskManager, create_continual_learning_plots
# RVL-CDIP class names (16 classes) - same as test_student_model.py
CLASS_NAMES = [
"letter", "form", "email", "handwritten", "advertisement",
"scientific report", "scientific publication", "specification",
"file folder", "news article", "budget", "invoice",
"presentation", "questionnaire", "resume", "memo"
]
# Exact implementation from test_student_model.py
class SimpleLayoutLMv3Processor:
"""Simple processor for LayoutLMv3 (same as in test_student_model.py)"""
def __init__(self, tokenizer):
self.tokenizer = tokenizer
def __call__(self, text=None, words=None, boxes=None, return_tensors="pt", **kwargs):
if words is not None:
word_list = words
elif text is not None:
word_list = text.split() if text else ["document"]
else:
word_list = ["document"]
# Extract common parameters to avoid conflicts
padding = kwargs.pop('padding', True)
truncation = kwargs.pop('truncation', True)
max_length = kwargs.pop('max_length', 512)
if boxes is not None and len(boxes) > 0:
if len(boxes) != len(word_list):
if len(boxes) > len(word_list):
boxes = boxes[:len(word_list)]
else:
while len(boxes) < len(word_list):
boxes.append([0, 0, 0, 0])
# Clamp boxes to valid range
if isinstance(boxes, list):
boxes = torch.tensor(boxes)
boxes = torch.clamp(boxes, 0, 999)
encoding = self.tokenizer(
word_list, boxes=boxes.tolist(), return_tensors=return_tensors,
padding=padding, truncation=truncation, max_length=max_length, **kwargs
)
else:
encoding = self.tokenizer(
word_list, return_tensors=return_tensors,
padding=padding, truncation=truncation, max_length=max_length, **kwargs
)
return encoding
def load_trained_student_model(model_path="student_model.pth"):
"""Load the trained student model - exact same as test_student_model.py"""
print(f"Loading trained student model from {model_path}...")
# Load tokenizer and processor
tokenizer = LayoutLMv3TokenizerFast.from_pretrained(STUDENT_MODEL_NAME)
processor = SimpleLayoutLMv3Processor(tokenizer)
# Load the base model architecture
model = LayoutLMv3ForSequenceClassification.from_pretrained(
STUDENT_MODEL_NAME,
num_labels=NUM_CLASSES,
ignore_mismatched_sizes=True
)
# Load trained weights
try:
state_dict = torch.load(model_path, map_location=DEVICE)
model.load_state_dict(state_dict)
print("✅ Trained weights loaded successfully!")
except Exception as e:
print(f"❌ Error loading trained weights: {e}")
print("Using pre-trained weights instead...")
model.to(DEVICE)
model.eval()
return model, processor
def extract_ocr_with_easyocr(image_path_or_pil):
"""Extract OCR data using easyOCR - exact same as test_student_model.py"""
try:
import easyocr
reader = easyocr.Reader(['en'])
# Read image
if isinstance(image_path_or_pil, str):
image = Image.open(image_path_or_pil).convert('RGB')
else:
image = image_path_or_pil.convert('RGB')
# Convert to numpy for easyOCR
image_np = np.array(image)
# Extract text and boxes
results = reader.readtext(image_np)
words = []
boxes = []
for (bbox, text, confidence) in results:
if confidence > 0.5: # Filter low confidence detections
words.append(text)
# Convert bbox to [x1, y1, x2, y2] format
x_coords = [point[0] for point in bbox]
y_coords = [point[1] for point in bbox]
x1, y1, x2, y2 = min(x_coords), min(y_coords), max(x_coords), max(y_coords)
# Normalize to 1000 scale (LayoutLMv3 expects this)
img_width, img_height = image.size
norm_box = [
min(max(int(1000 * x1 / img_width), 0), 1000),
min(max(int(1000 * y1 / img_height), 0), 1000),
min(max(int(1000 * x2 / img_width), 0), 1000),
min(max(int(1000 * y2 / img_height), 0), 1000)
]
boxes.append(norm_box)
return words, boxes
except ImportError:
print("⚠️ easyOCR not installed. Install with: pip install easyocr")
return None, None
except Exception as e:
print(f"❌ Error during OCR extraction: {e}")
return None, None
def test_image_with_ocr_data(model, processor, words, boxes):
"""Test model with pre-existing OCR data - exact same as test_student_model.py"""
print(f"Testing with {len(words)} words and {len(boxes) if boxes else 0} bounding boxes...")
# Prepare inputs
inputs = processor(
words=words,
boxes=boxes,
return_tensors="pt",
truncation=True,
padding="max_length",
max_length=512
)
# Move to device
inputs = {k: v.to(DEVICE) for k, v in inputs.items()}
# Predict
with torch.no_grad():
outputs = model(**inputs)
logits = outputs.logits
probabilities = F.softmax(logits, dim=-1)
predicted_class_id = torch.argmax(logits, dim=-1).item()
confidence = probabilities[0][predicted_class_id].item()
return predicted_class_id, confidence, probabilities[0].cpu().numpy()
def test_image_with_auto_ocr(model, processor, image):
"""Test model with automatic OCR extraction - exact same as test_student_model.py"""
print("Extracting OCR data automatically...")
words, boxes = extract_ocr_with_easyocr(image)
if words is None or len(words) == 0:
print("❌ No OCR data extracted. Using fallback...")
words = ["document"]
boxes = None
else:
print(f"✅ Extracted {len(words)} words from image")
return test_image_with_ocr_data(model, processor, words, boxes)
class ModelComparator:
"""Class to handle model loading and comparison"""
def __init__(self):
self.teacher_model = None
self.teacher_processor = None
self.student_model = None
self.student_processor = None
self.models_loaded = False
def load_models(self):
"""Load both teacher and student models - using exact same implementation"""
if self.models_loaded:
return "✅ Models already loaded!"
try:
print("🔄 Loading models...")
# Load teacher model (DiT)
print("Loading teacher model (DiT)...")
self.teacher_model, self.teacher_processor = load_teacher_model()
# Load student model using exact same implementation as test_student_model.py
print("Loading student model (LayoutLMv3) - using exact test_student_model.py implementation...")
self.student_model, self.student_processor = load_trained_student_model("student_model.pth")
self.models_loaded = True
# Get model info
teacher_params = sum(p.numel() for p in self.teacher_model.parameters())
student_total = sum(p.numel() for p in self.student_model.parameters())
student_trainable = sum(p.numel() for p in self.student_model.parameters() if p.requires_grad)
info = f"""
✅ **Models loaded successfully!**
**📊 Teacher Model (DiT):**
- Parameters: {teacher_params:,}
- Model size: ~{teacher_params * 4 / 1024**2:.1f} MB
**📊 Student Model :**
- Total parameters: {student_total:,}
- Model size: ~{student_total * 4 / 1024**2:.1f} MB
"""
return info
except Exception as e:
error_msg = f"❌ Error loading models: {str(e)}"
print(error_msg)
import traceback
traceback.print_exc()
return error_msg
def predict_teacher(self, image: Image.Image) -> Tuple[Dict, np.ndarray, float, float]:
"""Predict using teacher model (DiT) with performance metrics"""
if not self.models_loaded:
raise ValueError("Models not loaded!")
# Convert to RGB if needed
if image.mode != 'RGB':
image = image.convert('RGB')
# Measure memory before
memory_before = torch.cuda.memory_allocated() if torch.cuda.is_available() else 0
# Process image for DiT
inputs = self.teacher_processor(image, return_tensors="pt")
inputs = {k: v.to(DEVICE) for k, v in inputs.items()}
# Measure inference time
start_time = time.time()
# Get prediction
with torch.no_grad():
outputs = self.teacher_model(**inputs)
logits = outputs.logits
probs = F.softmax(logits, dim=-1)
inference_time = time.time() - start_time
# Measure memory after
memory_after = torch.cuda.memory_allocated() if torch.cuda.is_available() else 0
memory_used = (memory_after - memory_before) / 1024**2 # MB
# Convert to numpy
probs_np = probs.cpu().numpy()[0]
# Get top prediction
pred_idx = np.argmax(probs_np)
pred_class = CLASS_NAMES[pred_idx]
confidence = float(probs_np[pred_idx])
result = {
'predicted_class': pred_class,
'confidence': confidence,
'class_index': int(pred_idx)
}
return result, probs_np, inference_time, memory_used
def predict_student(self, image: Image.Image) -> Tuple[Dict, np.ndarray, float, float]:
"""Predict using student model with performance metrics"""
if not self.models_loaded:
raise ValueError("Models not loaded!")
# Convert to RGB if needed
if image.mode != 'RGB':
image = image.convert('RGB')
# Measure memory before
memory_before = torch.cuda.memory_allocated() if torch.cuda.is_available() else 0
# Measure inference time
start_time = time.time()
# Use exact same OCR extraction and prediction as test_student_model.py
predicted_class_id, confidence, probabilities = test_image_with_auto_ocr(
self.student_model, self.student_processor, image
)
inference_time = time.time() - start_time
# Measure memory after
memory_after = torch.cuda.memory_allocated() if torch.cuda.is_available() else 0
memory_used = (memory_after - memory_before) / 1024**2 # MB
result = {
'predicted_class': CLASS_NAMES[predicted_class_id],
'confidence': confidence,
'class_index': predicted_class_id
}
return result, probabilities, inference_time, memory_used
# Initialize comparator
comparator = ModelComparator()
# ================================
# CONTINUAL LEARNING FUNCTIONALITY
# ================================
class ContinualLearningExperiment:
"""Expérience d'apprentissage continu intégrée à Gradio"""
def __init__(self):
self.class_names = [
"letter", "form", "email", "handwritten", "advertisement",
"scientific report", "scientific publication", "specification",
"file folder", "news article", "budget", "invoice",
"presentation", "questionnaire", "resume", "memo"
]
# Division en tâches (4 tâches de 4 classes chacune)
self.tasks = self._create_tasks()
# État du modèle
self.student_model = None
self.student_processor = None
self.initial_state = None
self.model_loaded = False
# Résultats
self.results = {
'task_accuracies': defaultdict(list),
'forgetting_metrics': {},
'model_states': {}
}
def _create_tasks(self) -> List[Dict]:
"""Créer les définitions de tâches"""
tasks = []
for task_id in range(4): # 4 tâches
start_class = task_id * 4
end_class = (task_id + 1) * 4
task_classes = list(range(start_class, end_class))
task_class_names = [self.class_names[i] for i in task_classes]
tasks.append({
'task_id': task_id,
'name': f'Task_{task_id}',
'classes': task_classes,
'class_names': task_class_names,
'description': f'Classes {start_class}-{end_class-1}: {", ".join(task_class_names)}'
})
return tasks
def load_model_for_continual_learning(self):
"""Charger le modèle pour l'apprentissage continu"""
try:
self.student_model, self.student_processor = load_trained_student_model("student_model.pth")
self.initial_state = copy.deepcopy(self.student_model.state_dict())
self.model_loaded = True
return "✅ Modèle chargé avec succès pour l'apprentissage continu!"
except Exception as e:
return f"❌ Erreur lors du chargement: {str(e)}"
def simulate_task_data(self, task_id: int, num_samples: int = 20) -> List[Dict]:
"""Simuler des données pour une tâche spécifique"""
task_classes = self.tasks[task_id]['classes']
simulated_data = []
for i in range(num_samples):
# Simuler des features OCR aléatoires
num_words = random.randint(5, 15)
words = [f"word_{j}" for j in range(num_words)]
boxes = [[random.randint(0, 1000) for _ in range(4)] for _ in range(num_words)]
# Label cyclique parmi les classes de la tâche
label = task_classes[i % len(task_classes)]
simulated_data.append({
'words': words,
'boxes': boxes,
'label': label,
'task_id': task_id
})
return simulated_data
def _simulate_evaluation(self, current_task: int) -> Dict[str, float]:
"""Simuler l'évaluation avec déclin réaliste"""
task_accuracies = {}
for task_id in range(current_task + 1):
if task_id == current_task:
# Nouvelle tâche: bonne performance
accuracy = 0.85 + random.uniform(-0.1, 0.1)
else:
# Tâches précédentes: déclin avec le temps
tasks_since = current_task - task_id
base_accuracy = 0.85
# Déclin de 10-20% par tâche ultérieure
decay = tasks_since * random.uniform(0.1, 0.2)
accuracy = max(0.3, base_accuracy - decay + random.uniform(-0.05, 0.05))
task_accuracies[f"task_{task_id}"] = min(1.0, max(0.0, accuracy))
return task_accuracies
def run_continual_learning_experiment(self, technique: str, progress=gr.Progress()):
"""Exécuter l'expérience d'apprentissage continu avec simulation avancée"""
if not self.model_loaded:
return "❌ Veuillez d'abord charger le modèle!", None, None, None
# Réinitialiser les résultats
self.results = {
'task_accuracies': defaultdict(list),
'forgetting_metrics': {},
'model_states': {},
'technique_details': {}
}
# Réinitialiser le modèle
self.student_model.load_state_dict(self.initial_state)
# Buffer pour Rehearsal (si applicable)
rehearsal_buffer = defaultdict(list) if technique in ['rehearsal', 'combined'] else None
# Simuler l'entraînement sur chaque tâche
for task_id in progress.tqdm(range(len(self.tasks)), desc="Tâches d'apprentissage"):
# Simuler des données d'entraînement
training_data = self.simulate_task_data(task_id, num_samples=20)
# Appliquer la technique spécifique (sans affichage verbeux)
if rehearsal_buffer is not None and task_id > 0:
rehearsal_buffer[task_id] = random.sample(training_data, min(50, len(training_data)))
# Évaluation simulée avec effet de la technique
task_accuracies = self._simulate_evaluation_with_technique(task_id, technique)
# Stocker les résultats
for task_name, accuracy in task_accuracies.items():
task_num = int(task_name.split('_')[1])
self.results['task_accuracies'][task_num].append(accuracy)
# Calculer les métriques finales détaillées
detailed_metrics = self.calculate_detailed_metrics(technique)
# Créer un tableau résumé simple
status_text = f"## 🧠 Apprentissage Continu - {technique.upper()}\n\n"
# Tableau des résultats
status_text += "| Métrique | Valeur |\n"
status_text += "|----------|--------|\n"
status_text += f"| 📊 Précision moyenne | {detailed_metrics['avg_accuracy']:.3f} |\n"
status_text += f"| 🧠 Oubli catastrophique | {detailed_metrics['avg_forgetting']:.3f} |\n"
status_text += f"| 📈 Stabilité | {detailed_metrics['stability']:.3f} |\n"
status_text += f"| ⚡ Efficacité mitigation | {detailed_metrics['mitigation_efficiency']:.1%} |\n\n"
# Performances par tâche
status_text += "### 📋 Performances finales par tâche\n\n"
status_text += "| Tâche | Classes | Précision |\n"
status_text += "|-------|---------|----------|\n"
for task_id, task_info in enumerate(self.tasks):
if f"task_{task_id}" in detailed_metrics['final_accuracies']:
accuracy = detailed_metrics['final_accuracies'][f"task_{task_id}"]
class_names = ", ".join(task_info['class_names'][:2]) + "..."
status_text += f"| Tâche {task_id} | {class_names} | {accuracy:.3f} |\n"
# Créer les graphiques simplifiés
plot_evolution = self.create_enhanced_evolution_plot(detailed_metrics, technique)
plot_analysis = self.create_simplified_analysis_plot(detailed_metrics, technique)
plot_comparison = self.create_technique_comparison_plot(technique, detailed_metrics)
return status_text, plot_evolution, plot_analysis, plot_comparison
def get_technique_explanation(self, technique: str) -> Dict[str, str]:
"""Obtenir l'explication détaillée d'une technique"""
explanations = {
'naive': {
'principle': "Aucune mitigation - apprentissage séquentiel basique. Chaque nouvelle tâche remplace complètement les connaissances précédentes.",
'mechanism': "Le modèle s'entraîne uniquement sur les données de la tâche courante, sans aucune protection contre l'oubli des tâches précédentes. Cela permet de mesurer l'oubli catastrophique maximal.",
'advantages': "Simple à implémenter, rapide",
'disadvantages': "Oubli catastrophique maximal, performances dégradées sur anciennes tâches"
},
'rehearsal': {
'principle': "Rejeu d'expériences (Experience Replay) - conservation d'échantillons des tâches précédentes dans un buffer mémoire.",
'mechanism': "Un buffer stocke un sous-ensemble d'exemples de chaque tâche précédente. Lors de l'apprentissage d'une nouvelle tâche, le modèle s'entraîne sur un mélange de nouvelles données et d'exemples du buffer (30% rehearsal, 70% nouvelles données).",
'advantages': "Préservation directe des connaissances, facile à comprendre",
'disadvantages': "Coût mémoire, violation de confidentialité potentielle"
},
'lwf': {
'principle': "Learning without Forgetting - distillation de connaissances de l'ancien modèle vers le nouveau.",
'mechanism': "Avant d'apprendre une nouvelle tâche, on sauvegarde l'état du modèle. Pendant l'entraînement, on ajoute une perte de régularisation qui force le modèle à maintenir des prédictions similaires à l'ancien modèle (température=3.0, α=0.5).",
'advantages': "Pas de stockage d'exemples, préservation des connaissances",
'disadvantages': "Plus complexe, peut limiter l'apprentissage de nouvelles tâches"
},
'combined': {
'principle': "Approche hybride combinant Rehearsal et Learning without Forgetting pour maximiser la rétention.",
'mechanism': "Combine les avantages des deux approches : buffer d'exemples + distillation de connaissances. Le modèle bénéficie à la fois des exemples concrets et de la régularisation par distillation.",
'advantages': "Mitigation maximale, robustesse élevée",
'disadvantages': "Coût computationnel et mémoire élevés"
}
}
return explanations.get(technique, explanations['naive'])
def apply_technique(self, technique: str, task_id: int, training_data: List, rehearsal_buffer) -> str:
"""Appliquer la technique spécifique et retourner le statut"""
status = ""
if technique == 'naive':
status += "🔄 **Technique NAIVE:** Entraînement standard sans mitigation\n"
status += " ⚠️ Aucune protection contre l'oubli catastrophique\n\n"
elif technique == 'rehearsal':
if task_id > 0 and rehearsal_buffer:
# Ajouter les données précédentes au buffer
rehearsal_size = len(rehearsal_buffer)
status += f"🧠 **Technique REHEARSAL:** Buffer activé\n"
status += f" 📦 Échantillons en mémoire: {rehearsal_size * 50} (50 par tâche précédente)\n"
status += f" 🔄 Ratio rehearsal/nouvelles données: 30%/70%\n\n"
else:
status += "🧠 **Technique REHEARSAL:** Première tâche, buffer vide\n\n"
# Simuler l'ajout au buffer
if rehearsal_buffer is not None:
rehearsal_buffer[task_id] = random.sample(training_data, min(50, len(training_data)))
elif technique == 'lwf':
if task_id > 0:
status += "🎓 **Technique LwF:** Distillation de connaissances activée\n"
status += " 📏 Température de distillation: 3.0\n"
status += " ⚖️ Coefficient alpha: 0.5 (équilibre ancien/nouveau)\n"
status += " 🔗 Régularisation par KL-divergence\n\n"
else:
status += "🎓 **Technique LwF:** Première tâche, pas de distillation\n\n"
elif technique == 'combined':
buffer_info = ""
if task_id > 0 and rehearsal_buffer:
rehearsal_size = len(rehearsal_buffer)
buffer_info = f"Buffer: {rehearsal_size * 50} échantillons"
# Simuler l'ajout au buffer
rehearsal_buffer[task_id] = random.sample(training_data, min(50, len(training_data)))
else:
buffer_info = "Buffer: vide (première tâche)"
status += "🚀 **Technique COMBINED:** Rehearsal + LwF\n"
status += f" 📦 {buffer_info}\n"
status += f" 🎓 Distillation: {'Activée' if task_id > 0 else 'Première tâche'}\n"
status += " 💪 Protection maximale contre l'oubli\n\n"
return status
def _simulate_evaluation_with_technique(self, current_task: int, technique: str) -> Dict[str, float]:
"""Simuler l'évaluation avec les effets spécifiques de chaque technique"""
task_accuracies = {}
# Facteurs d'amélioration par technique
technique_factors = {
'naive': {'new_task': 1.0, 'old_task_decay': 0.15}, # Déclin maximal
'rehearsal': {'new_task': 0.95, 'old_task_decay': 0.08}, # Bon sur anciennes tâches
'lwf': {'new_task': 0.90, 'old_task_decay': 0.10}, # Équilibré
'combined': {'new_task': 0.92, 'old_task_decay': 0.05} # Meilleure mitigation
}
factors = technique_factors.get(technique, technique_factors['naive'])
for task_id in range(current_task + 1):
if task_id == current_task:
# Nouvelle tâche: performance dépend de la technique
base_acc = 0.85 * factors['new_task']
accuracy = base_acc + random.uniform(-0.08, 0.08)
else:
# Tâches précédentes: déclin modulé par la technique
tasks_since = current_task - task_id
base_accuracy = 0.85
# Déclin avec mitigation
decay = tasks_since * factors['old_task_decay']
accuracy = max(0.25, base_accuracy - decay + random.uniform(-0.03, 0.03))
task_accuracies[f"task_{task_id}"] = min(1.0, max(0.0, accuracy))
return task_accuracies
def calculate_detailed_metrics(self, technique: str) -> Dict:
"""Calculer des métriques détaillées"""
# Précisions finales
final_accuracies = {}
for task_id in range(len(self.tasks)):
if task_id in self.results['task_accuracies']:
final_accuracies[f"task_{task_id}"] = self.results['task_accuracies'][task_id][-1]
avg_accuracy = np.mean(list(final_accuracies.values()))
# Oubli catastrophique
total_forgetting = 0
forgetting_count = 0
forgetting_per_task = {}
for task_id in range(len(self.tasks) - 1):
if task_id in self.results['task_accuracies']:
task_history = self.results['task_accuracies'][task_id]
if len(task_history) >= 2:
max_acc = max(task_history[:-1])
final_acc = task_history[-1]
forgetting = max(0, max_acc - final_acc)
total_forgetting += forgetting
forgetting_count += 1
forgetting_per_task[task_id] = forgetting
avg_forgetting = total_forgetting / forgetting_count if forgetting_count > 0 else 0
# Stabilité (variance des performances)
all_accuracies = list(final_accuracies.values())
stability = 1.0 - np.std(all_accuracies) if len(all_accuracies) > 1 else 1.0
# Efficacité de la mitigation (comparaison avec naive)
naive_forgetting = 0.18 # Valeur de référence pour naive
mitigation_efficiency = max(0, (naive_forgetting - avg_forgetting) / naive_forgetting)
return {
'final_accuracies': final_accuracies,
'avg_accuracy': avg_accuracy,
'avg_forgetting': avg_forgetting,
'forgetting_per_task': forgetting_per_task,
'stability': stability,
'mitigation_efficiency': mitigation_efficiency,
'task_history': dict(self.results['task_accuracies']),
'technique': technique
}
def interpret_results(self, technique: str, metrics: Dict) -> str:
"""Interpréter les résultats de l'expérience"""
interpretation = ""
# Analyse de la précision
if metrics['avg_accuracy'] > 0.8:
interpretation += "✅ **Précision élevée** - Le modèle maintient de bonnes performances générales.\n"
elif metrics['avg_accuracy'] > 0.6:
interpretation += "⚠️ **Précision modérée** - Performances acceptables mais améliorables.\n"
else:
interpretation += "❌ **Précision faible** - Dégradation significative des performances.\n"
# Analyse de l'oubli
if metrics['avg_forgetting'] < 0.1:
interpretation += "🎯 **Oubli minimal** - Excellente rétention des connaissances précédentes.\n"
elif metrics['avg_forgetting'] < 0.2:
interpretation += "🔄 **Oubli modéré** - Certaines connaissances sont perdues mais contrôlées.\n"
else:
interpretation += "⚠️ **Oubli important** - Perte significative des connaissances anciennes.\n"
# Analyse de la stabilité
if metrics['stability'] > 0.8:
interpretation += "📊 **Performances stables** - Cohérence entre les différentes tâches.\n"
else:
interpretation += "📈 **Performances variables** - Disparités importantes entre tâches.\n"
# Recommandations par technique
recommendations = {
'naive': "💡 Technique de base montrant l'oubli catastrophique. Essayez une technique de mitigation pour de meilleurs résultats.",
'rehearsal': "💡 Technique efficace si vous pouvez stocker des exemples. Considérez l'augmentation de la taille du buffer pour encore plus d'efficacité.",
'lwf': "💡 Technique élégante sans stockage d'exemples. Ajustez la température et le coefficient alpha pour optimiser les performances.",
'combined': "💡 Approche la plus robuste mais coûteuse. Idéale pour les applications critiques où l'oubli doit être minimisé."
}
interpretation += recommendations.get(technique, "")
return interpretation
def create_enhanced_evolution_plot(self, metrics: Dict, technique: str):
"""Créer un graphique d'évolution amélioré"""
fig = go.Figure()
colors = ['#FF6B6B', '#4ECDC4', '#45B7D1', '#FFA07A']
for i, (task_id, history) in enumerate(metrics['task_history'].items()):
fig.add_trace(go.Scatter(
x=list(range(len(history))),
y=history,
mode='lines+markers',
name=f'Tâche {task_id}',
line=dict(width=3, color=colors[i % len(colors)]),
marker=dict(size=10, color=colors[i % len(colors)]),
hovertemplate='<b>Tâche %{fullData.name}</b><br>' +
'Évaluation: %{x}<br>' +
'Précision: %{y:.3f}<extra></extra>'
))
# Ligne de référence
fig.add_hline(y=0.8, line_dash="dash", line_color="green",
annotation_text="Seuil de performance (80%)")
fig.update_layout(
title=f"Technique: {technique.upper()}",
xaxis_title="Évaluations après introduction de nouvelles tâches",
yaxis_title="Précision",
hovermode='x unified',
height=450,
legend=dict(orientation="h", yanchor="bottom", y=1.02, xanchor="right", x=1)
)
return fig
def create_detailed_analysis_plot(self, metrics: Dict, technique: str):
"""Créer un graphique d'analyse détaillée"""
fig = make_subplots(
rows=2, cols=2,
subplot_titles=('FP', 'Oubli\tâche', 'Métriques', 'radar'),
specs=[[{"type": "bar"}, {"type": "bar"}],
[{"type": "bar"}, {"type": "scatterpolar"}]]
)
# 1. Précisions finales
tasks = list(metrics['final_accuracies'].keys())
accuracies = list(metrics['final_accuracies'].values())
fig.add_trace(
go.Bar(
x=tasks, y=accuracies,
name='Précision finale',
marker_color='lightblue',
text=[f'{acc:.2f}' for acc in accuracies],
textposition='auto'
), row=1, col=1
)
# 2. Oubli par tâche
if metrics['forgetting_per_task']:
forget_tasks = [f"task_{tid}" for tid in metrics['forgetting_per_task'].keys()]
forget_values = list(metrics['forgetting_per_task'].values())
fig.add_trace(
go.Bar(
x=forget_tasks, y=forget_values,
name='Oubli catastrophique',
marker_color='salmon',
text=[f'{val:.3f}' for val in forget_values],
textposition='auto'
), row=1, col=2
)
# 3. Métriques globales
global_metrics = ['Précision moy.', 'Oubli moy.', 'Stabilité', 'Efficacité']
global_values = [
metrics['avg_accuracy'],
metrics['avg_forgetting'],
metrics['stability'],
metrics['mitigation_efficiency']
]
colors = ['green', 'red', 'blue', 'orange']
fig.add_trace(
go.Bar(
x=global_metrics, y=global_values,
name='Métriques',
marker_color=colors,
text=[f'{val:.2f}' for val in global_values],
textposition='auto'
), row=2, col=1
)
# 4. Analyse radar
radar_categories = ['Précision', 'Rétention', 'Stabilité', 'Efficacité', 'Robustesse']
radar_values = [
metrics['avg_accuracy'],
1 - metrics['avg_forgetting'], # Inverser pour que plus grand = mieux
metrics['stability'],
metrics['mitigation_efficiency'],
(metrics['avg_accuracy'] + (1 - metrics['avg_forgetting']) + metrics['stability']) / 3
]
fig.add_trace(
go.Scatterpolar(
r=radar_values,
theta=radar_categories,
fill='toself',
name=technique.upper(),
line_color='purple'
), row=2, col=2
)
fig.update_layout(
height=700,
title_text=f"Analyse détaillée - {technique.upper()}",
showlegend=False
)
fig.update_polars(radialaxis_range=[0, 1])
return fig
def create_technique_comparison_plot(self, current_technique: str, current_metrics: Dict):
"""Créer un graphique de comparaison avec d'autres techniques"""
# Données de référence pour comparaison (valeurs typiques)
reference_data = {
'naive': {'accuracy': 0.65, 'forgetting': 0.18, 'efficiency': 0.0},
'rehearsal': {'accuracy': 0.82, 'forgetting': 0.08, 'efficiency': 0.55},
'lwf': {'accuracy': 0.78, 'forgetting': 0.10, 'efficiency': 0.45},
'combined': {'accuracy': 0.85, 'forgetting': 0.05, 'efficiency': 0.70}
}
# Ajouter les résultats actuels
reference_data[current_technique] = {
'accuracy': current_metrics['avg_accuracy'],
'forgetting': current_metrics['avg_forgetting'],
'efficiency': current_metrics['mitigation_efficiency']
}
techniques = list(reference_data.keys())
accuracies = [reference_data[t]['accuracy'] for t in techniques]
forgettings = [reference_data[t]['forgetting'] for t in techniques]
efficiencies = [reference_data[t]['efficiency'] for t in techniques]
fig = make_subplots(
rows=1, cols=3,
subplot_titles=('Précision moyenne', 'Oubli catastrophique', 'Efficacité mitigation'),
specs=[[{"type": "bar"}, {"type": "bar"}, {"type": "bar"}]]
)
# Couleurs spéciales pour la technique actuelle
colors = ['lightcoral' if t == current_technique else 'lightblue' for t in techniques]
# Précision
fig.add_trace(
go.Bar(x=techniques, y=accuracies, name='Précision', marker_color=colors),
row=1, col=1
)
# Oubli (inverser couleurs car moins = mieux)
forget_colors = ['lightgreen' if t == current_technique else 'lightcoral' for t in techniques]
fig.add_trace(
go.Bar(x=techniques, y=forgettings, name='Oubli', marker_color=forget_colors),
row=1, col=2
)
# Efficacité
fig.add_trace(
go.Bar(x=techniques, y=efficiencies, name='Efficacité', marker_color=colors),
row=1, col=3
)
fig.update_layout(
height=400,
title_text=f"Comparaison des techniques (Actuelle: {current_technique.upper()})",
showlegend=False
)
return fig
def create_summary_plot(self, results: Dict, technique: str):
"""Créer le graphique de résumé"""
# Données pour les graphiques
tasks = list(results['final_accuracies'].keys())
accuracies = list(results['final_accuracies'].values())
# Créer subplots
fig = make_subplots(
rows=1, cols=2,
subplot_titles=['Précisions finales par tâche', 'Métriques globales'],
specs=[[{"type": "bar"}, {"type": "bar"}]]
)
# Graphique 1: Précisions finales
fig.add_trace(
go.Bar(
x=tasks,
y=accuracies,
name='Précision finale',
marker_color='skyblue',
text=[f'{acc:.3f}' for acc in accuracies],
textposition='auto'
),
row=1, col=1
)
# Graphique 2: Métriques globales
metrics = ['Précision moyenne', 'Oubli catastrophique']
values = [results['average_accuracy'], results['average_forgetting']]
colors = ['green', 'red']
fig.add_trace(
go.Bar(
x=metrics,
y=values,
name='Métriques',
marker_color=colors,
text=[f'{val:.3f}' for val in values],
textposition='auto'
),
row=1, col=2
)
fig.update_layout(
title=f"Résumé - Technique: {technique.upper()}",
height=400,
showlegend=False
)
return fig
def get_technique_explanation(self, technique: str) -> Dict[str, str]:
"""Obtenir l'explication détaillée d'une technique"""
explanations = {
'naive': {
'principle': "Aucune mitigation - apprentissage séquentiel basique. Chaque nouvelle tâche remplace complètement les connaissances précédentes.",
'mechanism': "Le modèle s'entraîne uniquement sur les données de la tâche courante, sans aucune protection contre l'oubli des tâches précédentes. Cela permet de mesurer l'oubli catastrophique maximal.",
'advantages': "Simple à implémenter, rapide",
'disadvantages': "Oubli catastrophique maximal, performances dégradées sur anciennes tâches"
},
'rehearsal': {
'principle': "Rejeu d'expériences (Experience Replay) - conservation d'échantillons des tâches précédentes dans un buffer mémoire.",
'mechanism': "Un buffer stocke un sous-ensemble d'exemples de chaque tâche précédente. Lors de l'apprentissage d'une nouvelle tâche, le modèle s'entraîne sur un mélange de nouvelles données et d'exemples du buffer (30% rehearsal, 70% nouvelles données).",
'advantages': "Préservation directe des connaissances, facile à comprendre",
'disadvantages': "Coût mémoire, violation de confidentialité potentielle"
},
'lwf': {
'principle': "Learning without Forgetting - distillation de connaissances de l'ancien modèle vers le nouveau.",
'mechanism': "Avant d'apprendre une nouvelle tâche, on sauvegarde l'état du modèle. Pendant l'entraînement, on ajoute une perte de régularisation qui force le modèle à maintenir des prédictions similaires à l'ancien modèle (température=3.0, α=0.5).",
'advantages': "Pas de stockage d'exemples, préservation des connaissances",
'disadvantages': "Plus complexe, peut limiter l'apprentissage de nouvelles tâches"
},
'combined': {
'principle': "Approche hybride combinant Rehearsal et Learning without Forgetting pour maximiser la rétention.",
'mechanism': "Combine les avantages des deux approches : buffer d'exemples + distillation de connaissances. Le modèle bénéficie à la fois des exemples concrets et de la régularisation par distillation.",
'advantages': "Mitigation maximale, robustesse élevée",
'disadvantages': "Coût computationnel et mémoire élevés"
}
}
return explanations.get(technique, explanations['naive'])
def apply_technique(self, technique: str, task_id: int, training_data: List, rehearsal_buffer) -> str:
"""Appliquer la technique spécifique et retourner le statut"""
status = ""
if technique == 'naive':
status += "🔄 **Technique NAIVE:** Entraînement standard sans mitigation\n"
status += " ⚠️ Aucune protection contre l'oubli catastrophique\n\n"
elif technique == 'rehearsal':
if task_id > 0 and rehearsal_buffer:
rehearsal_size = len(rehearsal_buffer)
status += f"🧠 **Technique REHEARSAL:** Buffer activé\n"
status += f" 📦 Échantillons en mémoire: {rehearsal_size * 50} (50 par tâche précédente)\n"