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OligoFormer 昇腾 NPU 迁移 Skill

本 Skill 提供将 OligoFormer（siRNA 效能预测模型）从 CUDA 迁移到昇腾 NPU 的完整步骤。 项目地址：https://github.com/lulab/OligoFormer.git

前置条件

项目	要求
硬件	Ascend910 系列（至少 1 卡）
OS	openEuler / Ubuntu / KylinOS（aarch64 或 x86_64）
CANN	≥ 8.0（推荐 8.2+ 或 8.3.RC1）
Python	3.10（原项目要求 3.8，因 torch 2.5.1 不支持 3.8，升级至 3.10）
PyTorch	2.5.1
torch_npu	2.5.1
conda	已安装

迁移流程

1. 环境初始化与 CANN 配置

# 设置 CANN 环境（路径根据实际安装位置调整）
source /home/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh

# 验证 NPU 可用
npu-smi info

# 设置华为镜像源
export PIP_INDEX_URL=https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple/

2. 克隆仓库

cd /home/show
git clone https://github.com/lulab/OligoFormer.git
cd OligoFormer

3. 创建 conda 环境并安装依赖

# 创建 Python 3.10 环境
conda create -n oligoformer-conda python=3.10 -y
conda activate oligoformer-conda

# 安装 PyTorch + torch_npu（版本需与 CANN 匹配）
pip install torch==2.5.1 torchvision==0.20.1 torch_npu==2.5.1 \
    -i https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple/

# 安装基础运行时依赖
pip install numpy==1.26.4 decorator attrs psutil absl-py cloudpickle \
    ml-dtypes scipy tornado \
    -i https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple/

# 安装项目依赖（不安装 requirements.txt 中的 torch/torchvision，已单独安装）
pip install bio matplotlib pandas prefetch-generator ptflops \
    pytorch-ignite scikit-learn tqdm yacs \
    -i https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple/

4. 安装 RNA-FM 依赖

OligoFormer 依赖 RNA-FM 生成 RNA 嵌入特征。

cd /home/show/OligoFormer

# 下载打包好的 RNA-FM（含预训练权重）
wget 'https://cloud.tsinghua.edu.cn/f/46d71884ee8848b3a958/?dl=1' -O RNA-FM.tar.gz
tar -zxf RNA-FM.tar.gz

5. 验证 torch_npu 可用

source /home/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh
python -c "import torch; import torch_npu; a = torch.randn(3,4).npu(); print(a + a)"

应输出 device='npu:0' 的 Tensor。

6. 代码适配

6.1 入口文件注入 transfer_to_npu

在 scripts/main.py 最顶部（所有 import 之前）添加：

import torch_npu
from torch_npu.contrib import transfer_to_npu

transfer_to_npu 会自动将 torch.cuda.* 映射到 torch.npu.*， 包括 torch.device('cuda:0') → npu:0、.cuda() → .npu() 等。

命令行操作：

sed -i '1i import torch_npu\nfrom torch_npu.contrib import transfer_to_npu' scripts/main.py

6.2 添加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES 环境变量

在以下 4 个文件中，CUDA_VISIBLE_DEVICES 设置后追加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES：

• scripts/train.py
• scripts/test.py
• scripts/test_single.py
• scripts/train_single.py

sed -i 's/os.environ\["CUDA_VISIBLE_DEVICES"\] = str(Args.cuda)/os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"] = str(Args.cuda)\n\tos.environ["ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES"] = str(Args.cuda)/' \
    scripts/train.py scripts/test.py scripts/test_single.py scripts/train_single.py

# 添加 CANN 环境 source
sed -i '1a source /home/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh' \
    scripts/RNA-FM.sh scripts/RNA-FM-features.sh

# 替换 python 为 conda 环境完整路径
sed -i 's|^python |/root/anaconda3/envs/oligoformer-conda/bin/python |g' \
    scripts/RNA-FM.sh scripts/RNA-FM-features.sh

7. 适配说明

7.1 迁移特点

• 纯 PyTorch 项目：无 .cu 文件，无 flash_attn/xformers 等 CUDA 特有第三方库
• 无分布式：项目不使用 DataParallel 或 DDP
• 无 AMP：项目不使用混合精度训练
• CUDA 使用简单：仅在设备选择处使用 torch.cuda.is_available() 和 torch.device('cuda:0')
• transfer_to_npu 可覆盖所有 CUDA API：无需手动修改 torch.cuda.* 调用

7.2 注意事项

• model.py 中 PositionalEncoding 在 __init__ 中使用模块级 device 变量创建 tensor， transfer_to_npu 会自动将其映射到 npu:0，无需额外处理
• Ascend910 不支持 fp64（double），torch_npu 会自动降级为 fp32， 可能出现 warning 但不影响结果
• RNA-FM 的 setup.py 中依赖版本过旧，需放宽版本约束
• RNA-FM Shell 脚本中的 python 命令需要指向 conda 环境中的 Python

8. 验证

8.1 推理验证

source /home/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh
export ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES=0
cd /home/show/OligoFormer

python scripts/main.py --infer 1 -i1 data/example.fa

8.2 验证通过标准

• 程序正常退出，无 NPU 相关报错
• result/ 目录下生成 RNA*_ranked.txt、RNA*_ranked_filtered.txt 等结果文件
• 输出包含 siRNA 效能预测值（efficacy 列非空）

8.3 训练验证（可选，需生成 RNA-FM 特征）

# 先生成训练数据的 RNA-FM 特征
bash scripts/RNA-FM-features.sh

# 训练
python scripts/main.py --datasets Hu Mix --cuda 0 --learning_rate 0.0001 \
    --batch_size 16 --epoch 200 --early_stopping 30

9. 修改文件清单

文件	修改内容
scripts/main.py	顶部注入 torch_npu + transfer_to_npu
scripts/train.py	添加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES
scripts/test.py	添加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES
scripts/test_single.py	添加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES
scripts/train_single.py	添加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES
RNA-FM/redevelop/launch/predict.py	注入 torch_npu + 添加 ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES
RNA-FM/setup.py	放宽依赖版本约束
scripts/RNA-FM.sh	source CANN 环境 + 使用 conda Python 路径
scripts/RNA-FM-features.sh	source CANN 环境 + 使用 conda Python 路径

配套脚本

• OligoFormer 与 RNA-FM 预检：python scripts/validate_oligoformer_env.py --rna-fm-path /path/to/RNA-FM

参考资料

• OligoFormer 与 RNA-FM 集成说明：references/rna-fm-integration.md