OpenMDAOの概説

OpenMDAOとは？

複合領域の設計・解析・最適化に関するPythonのフレームワーク
開発元：NASA グレンリサーチセンター
ライセンス:Apach Licence 2.0
プラットフォーム：Windows、Linux、OS X
勾配法だけでなく遺伝的アルゴリズムや粒子群最適化をサポートする
MPIベースの並列計算が可能

対抗馬

*　Dakota かな？

OpenMDAOの歴史

年/月	version	出来事
2010/7	0.0.1	リリース
2015/1	0.12.0	GUIやめました！
2015/4	0.13.0	次version 1.0ですから
2015/7	1.0.0	フレームワーク見直しました！(後方互換性なし)
2016/7	1.7.1	リリース

以上のようにバージョン0.13以前と1.0.0以降では全く別物になってしまった.
本記事では,バージョン1.7.1のインストールについてまとめる.
蛇足ではあるが0.13.0以前のバージョンのインストールについてこちらのslideshareを参照.

OpenMDAOのインストール

前提環境

事前にGit(オプション), Python, Pip, Numpy, Scipyがインストールされていれば良いらしい.(未確認)
本家のドキュメントには次のように記載されている.

サポートOS(テストしているOS)

OS	Versions
Mac OS X	Mavericks(10.9.5)	Yosemite(10.10.5)	El Capitan(10.11.x)
Ubuntu	Trusty Tahr (14.04.2 LTS)	Vivid Vervet (15.04)	Xenial Xerus (16.04 LTS)
Windows	7	8	10

尚,RHELやMintなど他のディストリビューションへもインストールはできるとのこと.
実際CentOS6.4へのインストールは特に問題なくできた.

各ソフトやPythonパッケージのバージョン

packages	versions
Python	2.7.9 以上, 3.4.3以上
Numpy	1.9.2以上
Scipy	0.15.1以上
Git(Optional)	-

今回はUbuntu 14.04 LTS上で作成したAnaconda環境を用いる.

conda create -n py27 python=2.7 anaconda
source activate py27

pyenv環境下にAnacondaをインストールしている場合,　
y_samaさんのpyenvとanacondaを共存させる時のactivate衝突問題の回避策3種類を参照のこと.

インストール

PyPIに登録されているのでpipでインストール.
condaではインストールしない(anacondaには旧バージョン(0.13)が登録されいる)

pip install openmdao

動作確認

下記を実行後,動作確認stdoutが確認できればOK.

PY27=`which conda`
cp ${PY27:0:-10}/lib/python2.7/site-packages/openmdao/examples/paraboloid_example.py .
python paraboloid_example.py

動作確認stdout

##############################################
Setup: Checking root problem for potential issues...
No recorders have been specified, so no data will be saved.
Setup: Check of root problem complete.
##############################################
-15.0

MPI関連のインストール

condaを用いてインストール. condaの mpi4pyのMPIはMPICH2を用いている

conda install mpi4py
conda install -c mutirri petsc4py

petsc4pyの動作確認

下記petsc4py_test.pyを準備する

petsc4py_test.py

from petsc4py import PETSc
rank = PETSc.COMM_WORLD.getRank()
num_ranks = PETSc.COMM_WORLD.getSize()
x = PETSc.Vec().createMPI(4) # VecCreateMPI: Creates a parallel vector.  size=4
x.setValues([0,1,2,3], [10,20,30,40]) # VecSetValues: Inserts or adds values into certain locations of a vector.  x[0]=10, x[1]=20, x[2]=30, x[3]=40
print ('Rank',rank,'has this portion of the MPI vector:', x.getArray() ) # VecGetArray: Returns a pointer to a contiguous array that contains this processor's portion of the vector data.
vec_sum = x.sum() # VecSum: Computes the sum of all the components of a vector. 10+20+30+40=100

if rank == 0:
    print ('Sum of all elements of vector x is',vec_sum,'and was computed using',num_ranks,'MPI processes.')

下記を実行後,下に示す結果を確認できればpetscの動作確認はOK.

mpirun -np 2 python petsc_test.py

petsc動作確認stdout

(('Rank', 1, 'has this portion of the MPI vector:',
 'Rank', 0, 'has this portion of the MPI vector:', 
array([ 10.,  20.]))
array([ 30.,  40.]))
('Sum of all elements of vector x is', 
100.0, 'and was computed using'

OpenMDAOのMPI動作確認

下記を実行後,log.doeの末尾が下記通りであればOK.
(stdoutにWarningが出力される)

PY27=`which conda`
cp ${PY27:0:-10}/lib/python2.7/site-packages/openmdao/examples/doe_example.py .
mpirun -np 5 python doe_example.py >log.doe
tail -10 log.doe

tailのstdout

  const.c: 3.0
  dut.y: 13304.993403
  indep_var.x: 4434.99780099
Timestamp: 1480262524.502128
Iteration Coordinate: rank3:Driver|1
Iteration succeeded: yes
Unknowns:
  const.c: 3.0
  dut.y: 13266.2297346
  indep_var.x: 4422.07657819

まとめ

OpenMDAOの概説を行った
OpenMDAOのインストール,動作確認を行った