Элитные или массовые? Олимпиады или конкурсы? Обсуждаем соревновательную робототехнику

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Share Button

В рамках Московского международного салона образования прошла дискуссия «Соревновательная робототехника». Эксперты сравнили ВРО, Олимпиаду НТИ в робототехническом треке, EUROBOT, RoboCup и технологические конкурсы, говорили о массовости и элитарности, платформах и финансах.

mmso-robotics-2

Участниками дискуссии стали эксперты, организаторы и участники олимпиад и конкурсов:

  • Альберт Ефимов, руководитель Центра робототехники Сбербанка, Москва,
  • Иван Лихоперский, член национального организационного комитета ЕUROBOT и директор по развитию Лаборатории образовательных проектов, 
  • Сергей Косаченко, учитель информатики и робототехники Томского физико-технического лицея, 
  • Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ Университета Иннополис, Татарстан, 
  • Данила Ефимов, школьник, участник и победитель конкурсов по робототехнике. 

Модератор дискуссии — Динара Гагарина, главный редактор портала «Занимательная робототехника», доцент Пермского университета и Высшей школы экономики. 

В начале дискуссии эксперты поделились личным опытом участия в робототехнических соревнованиях, так, Альберт и Данила Ефимовы заняли как-то второе место в хакатоне с проектом-часами на Arduino, Александр Колотов тоже участвовал в хакатоне и портировал язык программирования на робота ТРИК, Сергей Косаченко занял третье место в кубке тренеров в Томске. Самый большой опыт у Данилы — Робофест, хакатоны и ЕUROBOT — с него и начали обсуждение.

Динара Гагарина: Данила, почему ЕUROBOT?

Данила Ефимов: ЕUROBOT мне показался интереснее, чем Робофест, каждый год в нем меняются правила и очень сильно.

Соревнования и российский перфекционизм

Динара Гагарина: Соревновательная и спортивная робототехника — одно и то же или нет? И зачем нужны соревнования?

Александр Колотов: Считаю, что это одно и то же. Соревновательная робототехника в первую очередь интересна как любой вид соревнований. Школьникам хочется понять, насколько они лучше других в данной дисциплине. Это могут быть различные робототехнические соревнования по конструированию, программированию. В первую очередь, соревнования — это сравнить себя, во-вторых, посмотреть задачи.

Организаторы соревнований обычно пытаются связать их с проблемами, которые стоят перед робототехниками мира на текущий момент, поэтому участникам интересно решать эти задачи. Российские команды отличаются тем, что им интересно решать очень сложные задачи. Это уникальная особенность наших ребят, если сравнивать с участниками из других стран.

Динара Гагарина: Вы говорили, что участники из России любят сложность, но никогда не доделывают до конца. Это по-прежнему так?

Александр Колотов: Ситуация меняется. Перфекционизм, который не позволяет довести задачу до конца, свойственен русскому человеку. Но соревнования показывают, что наши участники научились доводить дело до конца.

efimov-kolotov

Иван Лихоперский: А я бы разделял спортивную и соревновательную робототехнику. Мое восприятие спортивной робототехники — это, например, робосумо, где четкий регламент, где на круге роботы выполняют одну задачу. Соревновательная робототехника требует больше интеллекта, а задания совершенно разные. Они не имеют определенного решения, это более сложная задача для команд, которые должны по максимуму задействовать интеллект.

Что касается перфекционизма, это еще и русский авось — дедлайны откладываются на последний день, все в большей степени происходит по воле случая. До последнего момента робот вроде бы готов, в него вложены огромные силы и большие средства (в зависимости от партнера и спонсора команды). Но это не всегда стопроцентно определяет успех. Зачастую команда может просто не поехать на соревнования, и никак не влияет, готовилась она или нет, в последний день конструировали, программировали или работа шла в течение года.

Александр Колотов: В тех конкурсах, которые мы организуем, волю случая пытаемся минимизировать. В этом году заметили, что чем больше командам выделяют времени для подготовки, тем больше вероятность выполнения задачи на максимум. Так, сборная команда Снежинск-Киров полностью закончила задачу, было видно, что они готовились прямо с сентября, потратили огромные усилия на подготовку — в олимпиаде НТИ это однозначно определяет результат.

mmso-robotics-3

Обзор олимпиад и конкурсов по робототехнике

Динара Гагарина. Чем Олимпиада НТИ в треке «Интеллектуальные робототехнические системы» принципиально отличается от понятных и известных нам WRO, Робофест и других соревнований? Какая здесь специфика? Сколько человек проходит через эту олимпиаду в год?

Александр Колотов: Я не буду здесь говорить про всю олимпиаду, потому что в ней 17 профилей. Во всех 17 в первом туре участвовало больше 20 тыс. школьников. В финал прошло порядка 700 школьников, в нашем профиле 37 человек.

Динара Гагарина: Сколько было человек на входе в «воронку» и какая география?

Александр Колотов: Через наш профиль прошло порядка 3.500 человек со всей страны, в том числе из Калининграда, Мурманска, Владивостока, Краснодарского края. Основное отличие Олимпиады в том, что задача заранее неизвестна. Участники решают ее в течение 3,5 дней.

Профиль устроен таким образом, что упор делается на образовательную составляющую. В первом туре они решают индивидуально задачи, во втором — объединяются в команды. Мы вкладываем огромные усилия для того, чтобы те 600 человек, которые пришли к нам во второй тур, познакомились как можно ближе с робототехникой с точки зрения алгоритмики и программирования. Это не только теория автоматического управления, но и сенсорика, компьютерное зрение, навигация, планирование, локализация роботов. Во втором туре делаем упор на это — 8 задач связаны с программированием и робототехникой. Это задачи на навигацию, планирование маршрута, обнаружение, компьютерное зрение. Но точно также у нас есть задачи по математике, где пытаемся показать школьникам, какая математика им нужна в будущем, на что обратить внимание в университете, если они хотят стать успешными инженерами в области робототехники. Это одна из основных проблем — школьники, которые участвовали в робототехнических соревнованиях, приходя в университет, не очень понимают, для чего нужна математика, линейная алгебра, статистика, теория вероятности. И вот задача, которую вкладываем во второй тур, — показать, для чего нужны в робототехнике эти знания. Таким образом, участники из олимпиады приходят в университет и уже понимают, зачем нужна линейная алгебра.

Динара Гагарина: Олимпиада НТИ — это для всех или upper intermediate (выше среднего — прим. ред.)?

Александр Колотов: Олимпиада — для всех, естественно, рассчитана на всех. Мы не требуем каких-то специальных робототехнических навыков или знаний на входе и во втором туре стараемся дать именно тот материал, который бы их продвинул за это время олимпиады. Мы видим, что школьники приходят с небольшими знаниями, просто в заинтересовавший профиль, и выходят в финал. Самый важный тур — второй. А вот в финале уже да, нужен высокий уровень.

Динара Гагарина: Альберт, я знаю, что вы противник олимпиад и идеолог конкурсов. Чем олимпиада по робототехнике отличается от конкурса по робототехнике? И что такое технологические конкурсы, которые вы сейчас разрабатываете?

Альберт Ефимов: Давайте сначала спросим у аудитории, кто когда-нибудь участвовал в соревнованиях в составе своей команды? (Около 15 человек в зале поднимают руки.) Если у вас своя команда, то это совершенно другое отношение, другая ответственность, вы начинаете детально разбираться с соревнованиями, чем если вы просто активные болельщики. У вас иное понимание всей системы.

Спортивная и соревновательная робототехника — разные маркетинговые термины для, по сути, одного и того же. Есть только два подхода.

Один — олимпиадный подход, основная характеристика всех олимпиад (за исключением спортивных) — то, что в конце известен ответ. Он может быть очень сложным, кандидаты наук могут его искать, но он существует и он известен. Когда мы делаем WorldSkills, JuniorSkills — ответ есть, эталон есть, мы сравниваем результат с чем-то.

В ЕUROBOTABU Robocon, некоторых хакатонах ответа не существует, его невозможно заранее придумать. Вы не можете позвонить другу и спросить: «Слушай, а что там в конце задачника?». Даже сами организаторы не знают, как решить задачу. В этом смысле подлинная креативность находится именно там. Это основная разница и это второй подход.

Другой пример — робофутбол RoboCup. Это задача находится где-то посередине, там тоже нет ответа, но есть готовые платформы, мы ограничены платформами. В ЕUROBOT нет ограничений по платформе. И когда нет ограничений на платформу, на креативность учащихся и на их возраст, когда можно в рамках физической задачи делать все, что угодно, тогда возникает подлинное творчество.

Динара Гагарина: Данила, я так понимаю, вы преимущественно участвуете в соревнованиях со вторым подходом, это осознанный выбор?

Данила Ефимов: Получается, что так. Та же самая Олимпиада НТИ — там нет заранее готового эталонного ответа. Это реально интереснее, чем ездить по линии. Интересно изучать таких роботов, которые смогли решить задачу.

gagarina

Динара Гагарина: Иван, это принципиально, что нет ограничений на платформу в ЕUROBOT?

Иван Лихоперский: Это предусмотрено регламентом соревнований — у нас никаких ограничений по тому, на какой платформе делается робот. Это может быть LEGO, TETRIX или самостоятельная сборка из датчиков и фанеры. Никто не ограничивает.

Да, LEGO «забила» всю образовательную робототехнику, поэтому на региональных этапах чаще всего это LEGO. Единственный вопрос, который возникает в юниорской лиге, где роботы управляются дистанционно, — то, что у LEGO нет проводов между пультом управления и роботом, они все дистанционные, управление по инфракрасному датчику. А требование юниорской лиги — чтобы робот управлялся через провода.

В автономной взрослой лиге, где роботы полностью управляются с помощью программ и искусственного интеллекта, LEGO используется в меньшей степени, потому что некоторые функции не позволяет организовывать.

Динара Гагарина: Сколько стоит подготовить команду, которая, например, поедет во Францию?

Иван Лихоперский: В юниорской лиге подготовка начинается с 10 тыс. рублей, потребностей особых там нет. В автономной — минимум 100–150 тыс., чтобы был нормальный робот, потому что движки и электроника стоят приличных денег.

Динара Гагарина: Сергей, сколько нужно, чтобы подготовить команду к RoboCup? Сколько придется потратить на оборудование?

Сергей Косаченко: В RoboCup можно применять любые модули, детали и наборы, можно вообще не использовать набор, поэтому ценник назвать нельзя. Но я с интересом рассматривал постеры наших участников финала RoboCup в Томске. Победители в Робофутболе из Санкт-Петербурга вывесили ценник 30 тыс. рублей в легкой лиге, 70 тыс. — в тяжелой. Но с ними конкурировала и проиграла буквально на последних секундах матча команда из Москвы, которая гораздо дешевле построила своих роботов, просто некоторые ошибки в программировании не позволили им победить. Поэтому про ценник говорить очень сложно. Существует девиз в RoboCup: «Конструктор может применять все, что считает целесообразным». Хоть лобзиком вырезать, хоть спаять, хоть купить супердорогой набор. Все зависит от целеполагания.

Динара Гагарина: Какова идеология RoboCup? Чем эти соревнования отличаются от всех остальных?

Сергей Косаченко: Он проходит в 21 раз, в этом году в Канаде. В России — третий год. В 1997 году он впервые прошел в японском городе Нагойя, сама идея была высказана в 1993 году, она звучит так: «С помощью соревнований стимулировать научные разработки, практические технологии и изыскания в области робототехники». Чтобы построить какую-то дальнюю, но амбициозную цель, предложено сделать команду роботов, которая в 2050 году победит команду людей — победителей чемпионата мира по футболу. Время еще есть.

efimov-lihoperskiy

Элитные vs массовые соревнования

Динара Гагарина: RoboCup — это массовые или элитарные соревнования?

Сергей Косаченко: Я больше отношу себя к RoboCup Junior, где участвуют школьники и студенты до 19 лет. Это, я считаю, массовые соревнования, потому что существует несколько лиг.

Есть роботы-спасатели, где робот должен пройти по линии, заехать в зону спасения и придуманным манипулятором спасти некоторые объекты-жертвы. Здесь используются знания и наборы первой ступени — те же LEGO, Fischertechnik, HUNA — любой набор, который у ребят под руками. Хотя уже здесь существуют «миксы», когда к LEGO-шасси прикручивают Arduino, чтобы использовать преимущество в количестве датчиков, и это приветствуется.

Далее командам предлагается перейти в более сложную лигу, где роботы ходят по лабиринту и находят жертв по датчикам — инфракрасному и температурному, с помощью элементов компьютерного зрения, когда нужно распознать жертву визуально.

Есть театрализованное шоу OnStage — двухминутная постановка, в которой участвуют 2 человека-актера и неограниченное количество роботов-актеров.

Но больше всего мне нравится юниорский робофутбол, когда роботы легкого веса и используют инфракрасный мяч. И есть лига, где мяч пассивный оранжевый, здесь надо с помощью камеры решать задачу локализации роботов-противников и мяча на карте — замечательная задача компьютерного зрения.

Я ориентируюсь на участие в RoboСup еще потому, что обмен информацией между участниками стимулируется самими организаторами. По правилам участники делятся информацией с другими командами, без этого не победить. С точки зрения образования — это замечательно обучает, здесь большой образовательный потенциал.

kosachenko-efimov-kolotov

Динара Гагарина: Сколько человек участвует в RoboCup в России?

Сергей Косаченко: На последнем Чемпионате России через RoboCup прошло 130 команд. На региональных отборах — их было 6 — суммарно в пределах 1000.

Динара Гагарина: Через EUROBOT сколько проходит человек?

Иван Лихоперский: Около 750 человек.

Динара Гагарина: В ВРО участвуют 10.000 человек в год. WRO и Робофест — самый массовый сегмент для самого разного уровня. Александр, зачем это надо? Зачем нужна езда по линии на соревнованиях?

Александр Колотов: На Всероссийской робототехнической олимпиаде, куда входит и WRO, мы сознательно отказались от езды по линии. Да, тогда у нас было бы и 20, и 40 тысяч участников, но у нас совершенно другая цель — подготовить школьников к университету. Как езда по линии готовит к университету — очень большой вопрос.

Динара Гагарина: Задача университета — понятно, вы хотите взять самых лучших абитуриентов. А зачем нужны массовые соревнования школьнику?

Александр Колотов: С моей точки зрения, школьника в какой-то момент времени нужно заинтересовать программированием. И робототехника — довольно интересный инструмент для того, чтобы заинтересовать многих программированием, потому что, когда мы программируем робота, возникает ощущение живого существа. Если мы говорим про программу на компьютере, то просто отправляем школьника в компьютерный класс писать программу. Ученик пишет на Бейсике или Паскале, но даже смартфон сегодня делает это красочнее, чем можно сделать в школе. Поэтому не возникает душевного порыва делать это дальше, вау-эффекта нет.

Робототехника отчасти — это как раз вау-эффект. Ребенок 3-5 класса создает простую программу, например, робот всего лишь едет вперед. Самая простая программа, но сам факт того, что он запрограммировал программу движения и остановки, создает совершенно другой эффект — робот сдвинулся с места! Для детей это гигантский душевный резонанс и они решают продолжать. Понятно, что кто-то выйдет из процесса, столкнувшись с трудностями, но другие начинают больше и больше изучать программирование, появляется еще больше мотивации. То есть, соревнования — базовый способ вовлечения школьников в программирование.

mmso-robotics-5

Динара Гагарина: Альберт, вы явно представляете элитарный сегмент, технологические конкурсы, «Зимний город» — тема не для всех. Расскажите про это.

Альберт Ефимов: Все, о чем сейчас рассказали, включая ЕUROBOT и RoboCup, — не то что мышиная возня, но это все не создает принципиальных изменений — того, что называется game change — изменений правил игры. Это борьба за копеечку, за бумагу, за черепки, за которые играют дети в бедной африканской деревне.

В DARPA-вских конкурсах или XPrize идет конкуренция за реальные вещи, за достижения. В этих конкурсах ты сначала достигни, покажи, что ты сделал, а потом получи денег. И самое удивительное, что находятся «идиоты» (fools), «полные идиоты», которые участвуют в таких конкурсах. И благодаря этим «полным идиотам», сейчас отрасль автономных автомобилей — это много миллиардов долларов, благодаря этим «идиотам» создана частная космонавтика. Банально Scaled Composites открыла дорогу в космос Илону Маску, потому что если бы не конкурс X-Prize по полету в космос, то не было бы частной космонавтики, все были бы до сих пор уверены, что в космос может летать только государство на своих ракетах.

То, что сейчас делает РВК, АСИ и Сколково, — собирают институты развития вместе, чтобы сделать подлинный стимулирующий конкурс в формате достижений за большой приз — это правильно, потому что все остальное — «игра за копеечку». В «Зимнем городе» нужно проехать по зимнему полигону на настоящем беспилотном автомобиле (а не игровом каком-нибудь) за 3 часа со скоростью больше 25 км/ч, с естественными погодными условиями, снегом и туманом. Второй конкурс — «Водородные топливные элементы», нужно создать элементы, превышающие по характеристикам все, которые есть сейчас в мире.

Это правильный формат конкурса. Но люди в нем не всегда готовы участвовать: «Как? Мы должны вложить свои деньги, чтобы участвовать в конкурсе? Вы что? Мы сначала должны получить грант фонда Бортника…». И это смешно и бессмысленно.

Что касается элитарности, то Динара, как опытный цифровой гуманист, создала ложное противопоставление. Его не существует по-настоящему. Вся соревновательная робототехника — ЕUROBOT, «легоробототехника» массовая и прочее — это хорошо. Они должны быть массовыми. И все должны соревноваться. Я называю это instant robotics. Что значит instant? Это значит сделано за ночь. И в России все так и работают. Делают тяп-ляп, абы как. Выиграли соревнование и хорошо. Эволюция подсказывает, что все эти люди, которые считают, что можно сделать что-то тяп-ляп, вымрут. Потому что выигрывают только профессионалы.

Элитность не в том, что делается какой-то крутой конкурс, в котором участвует элита, и появляются зрительные результаты. Элитность в том, что появляются элитные игроки. Может быть, на обычном конкурсе, может, на конкурсе легоробототехники они бы сделали по-другому, не как все, не абы как, а профессионально. Нужно делать правильно с самого начала и учить молодежь, как это делать, тогда начнут появляться элитные команды. А где они будут появляться — в Олимпиаде НТИ, RoboCup или ЕUROBOT — вообще не имеет значения. Важно, чтобы они были. Элитность — вопрос команды, не вопрос массовости. Наши зарубежные конкуренты, топовые университеты давно перешли на профессиональный подход, и никто не делает робота за ночь, как это делается в России.

Динара Гагарина: Данила, сколько ночей вы делаете роботов для ЕUROBOT?

Данила Ефимов: В прошлом году, когда заняли второе место, работали в течение года, но основное было сделано за 2 недели до российского этапа, когда мы быстро делали распознавание цвета банок, чтобы набирать больше всех очков стабильно. В этом году я за две ночи решил пересобрать платформу, которая делалась для EUROBOT JUNIOR 2015. И получил платформу, которая набирала столько же, сколько и среднестатистическая команда на российском этапе ЕUROBOT, — около 120 очков.

Динара Гагарина: Каково среднее число игроков в команде победителей?

Данила Ефимов: На прошлогоднем EUROBOT OPEN (старшая лига) первое место заняла команда, состоявшая более чем из 10 человек. Но полигоне участвует 2 человека, остальные реализуют робота — кто-то кодит, кто-то пилит, концепт придумывают.

Альберт Ефимов: В профессиональной лиге EUROBOT робототехническая система — это от 20 до 30 подсистем. Это значит, что там есть, например, система локализации, которая делится на несколько подсистем, механическая система, а в каждой механической системе своя система управления, есть резервный контур — система, которая предотвращает столкновения, и так далее. Каждая система решает свою задачу.

Робототехника — командный вид спорта. Побеждает тот, кто умеет сделать работающую команду. Это задача взрослых. Здесь побеждают не лучшие школьники или лучшие преподаватели, а эффективные организаторы команд.

mmso-robotics-6

Фото Динары Гагариной, Дарии Ревенко, ММСО.

Share Button

2 комментария к статье “Элитные или массовые? Олимпиады или конкурсы? Обсуждаем соревновательную робототехнику”

  1. Александр Евгеньевич

    04.06.2018

    Бдиже всех к проблеме как всегда оказался Альберт Ефимов:игра есть игра (честная — Евробот, или менее) А Дарпа есть Дарпа — конкретное задание продуманное и рубежное. То есть мыслителей уровня Дарпы в бомонде российских «робототехников» не представлено. То есть на вскидку есть десяток точно, а вот, хода им нет, или сами не считают нужным сформулировать. Бредовня с «качелями» и прочими опусами Т2С на ДАРПА не тянет ну ультимативно НИКАК! Но советника Путина Белоусова устраивает — шум идет!

    Ответить на этот комментарий
  2. Александр Евгеньевич

    21.07.2018

    Александр Колотов: На Всероссийской робототехнической олимпиаде, куда входит и WRO, мы сознательно отказались от езды по линии. Да, тогда у нас было бы и 20, и 40 тысяч участников, но у нас совершенно другая цель — подготовить школьников к университету. Как езда по линии готовит к университету — очень большой вопрос.
    —————————————————————————————
    Езда по линии и мини сумо не умирают десятилетиями в весьма продвинутых социумах. Причины и принципы организации таковых российскими организаторами не осознаны в необходимой мере. Эти дисциплины не готовят непосредственно к университету (вопрос еще к какому) а готовят доводить до совершенства решения уже существующие (что жизненно важнее для России, чем бред «врунов-инноваторов-изобретателей»). И с чего это Вы взяли функцию подготовки к университету, в котором еще неизвестно, чему обучат.

    Ответить на этот комментарий

Оставить комментарий

© 2014-2018 Занимательная робототехника, Гагарина Д.А., Гагарин А.С., Гагарин А.А. All rights reserved / Все права защищены. Копирование и воспроизведение в любой форме запрещено. Политика кофиденциальности. Соглашение об обработке персональных данных.
Наверх