מה שאתה צריך לדעת על אולימפיאדת "אני מקצוען": אנחנו מדברים על התחומים "ביג דאטה" ו"רובוטיקה"

«אני מקצועי"היא תחרות לבוגרים ותואר שני במדעי הרוח והתמחויות טכניות. הוא מאורגן על ידי חברות IT רוסיות גדולות והאוניברסיטאות החזקות במדינה, כולל אוניברסיטת ITMO. היום אנחנו מדברים על מטרות האולימפיאדה ועל שני התחומים שהאוניברסיטה שלנו מפקחת עליהם - "ביג דאטה" ו"רובוטיקה" (על השאר - בהברטופיקים הבאים שלנו).

צפה: ויקטור אזנבייב /unsplash.com

כמה מילים על האולימפיאדה

מטרה. להעריך את הידע של התלמידים ולהכיר להם את דרישות המעסיקים. סטודנטים מתפתחים בתחום המדעי שבחרו, עובדים בחברות בינלאומיות. גם המעסיק מרוויח - הוא לא צריך לרשום מחדש מומחים שעברו הכשרה ולברך את העובדים החדשים במשפט: "תשכח מכל מה שלימדו אותך באוניברסיטה".

למה להשתתף? זוכים לקבל את ההזדמנות להיכנס לאוניברסיטאות רוסיות ללא בחינות. אתה יכול לקבל התמחות ב- Yandex, Sberbank, IBS, Mail.ru ותאגידים גדולים אחרים. בשנה שעברה, הצעות מחברות רוסיות קיבל יותר מארבע מאות המשתתפים הטובים ביותר. כמו כן, תלמידים שהוכיחו את עצמם יוכלו לבקר בתי ספר לחורף.

מי משתתף? סטודנטים מכל המומחיות - טכנית, מדעי הרוח ומדעי הטבע. בנוסף לבוגרים, סטודנטים לתארים מתקדמים, תושבים וסטודנטים של אוניברסיטאות זרות.

פורמט האירוע. ניתן להירשם עד ה-18 בנובמבר. שלב המוקדמות המקוון יתקיים מה-22 בנובמבר עד ה-8 בדצמבר, אך תוכל לדלג עליו אם תסיים בהצלחה לפחות שניים קורסים מקוונים מהרשימה. הזוכים בסבב המוקדמות יעפילו לתחרויות פנים-מורליות באוניברסיטאות הגדולות ברחבי הארץ, המתוכננות בינואר - מרץ. תוצאות האולימפיאדה "אני מקצוען" יתפרסמו באפריל באתר הפרויקט.

השנה האולימפיאדה כוללת 68 אזורים. מומחי אוניברסיטת ITMO מפקחים על חמישה מהם: "פוטוניקה", "אבטחת מידע וסייבר", "טכנולוגיות תכנות ומידע", וכן "ביג דאטה" ו"רובוטיקה". נספר לכם יותר על השניים האחרונים.

ביג דאטה

תחום זה מכסה את כל הטכנולוגיות של מחזור החיים של Big Data, כולל איסוף, אחסון, עיבוד, מידול ופרשנות שלהם. הזוכים יוכלו להיכנס לתכנית לתואר שני באוניברסיטת ITMO ללא בחינות לתכניות: "מתמטיקה שימושית ואינפורמטיקה", "בריאות דיגיטלית", "טכנולוגיות פיננסיות ביג דאטה" ו כמה אחרים.

למשתתפים תהיה גם הזדמנות לעבור התמחות בהתמחויות של מדען נתונים ומהנדס נתונים בחברות שותפות. אלה הם המרכז הלאומי למחקר קוגניטיבי, Mail.ru, Gazpromneft STC, Rosneft, Sberbank ו-ER-Telecom.

"בשנים האחרונות תחום הביג דאטה הפך ליותר ויותר פופולרי. טכנולוגיות לאיסוף ואחסון נתונים ראשוניים מתפתחות, צצים מנגנונים דיגיטליים חדשים (בתחום ה-IoT והרשתות החברתיות) להקלטת תהליכים שלא היו נצפים בעבר", אומר אלכסנדר ולרייביץ' בוכנובסקי, מנהל מגה-פקולטה לטכנולוגיות מידע מתורגמות אוניברסיטת ITMO. "במקביל, תשומת הלב מוקדשת לא רק לאופן ארגון תהליך האחסון והשימוש בנתונים, אלא גם להצדקת מסקנות והחלטות, כמו גם ליצירת מודלים חיזויים".

מה יהיו המשימות? הצוות מכין אותם מגה-פקולטה לטכנולוגיות מידע מתורגמות אוניברסיטת ITMO. הם לוקחים בחשבון את העובדה שמומחה ביג דאטה חייב להיות בעל ידע בסיסי בתורת ההסתברות וסטטיסטיקה מתמטית, כמו גם למידת מכונה. יש להבין את ההיגיון והמתודולוגיה של מערכות בינה מלאכותית מודרניות ולדבר R, Java, Scala, Python (או כלים אחרים לפתרון בעיות מעשיות).

להלן ניתן דוגמה לבעיה מאחד משלבי האולימפיאדה.

משימה לדוגמה: ישנם 50 שרתים באשכול, עם 12 ליבות זמינות בכל אחד. משאבים בין ממפים ומפחיתים מחולקים מחדש באופן דינמי (אין חלוקה קפדנית של משאבים). כתוב כמה דקות תפעל משימת MapReduce שדורשת 1000 ממפים על אשכול כזה. במקרה זה, זמן הפעולה של ממפה אחד הוא 20 דקות. אם תשאיר רק מפחית אחד במשימה, הוא יעבד את כל הנתונים תוך 1 דקות. התשובה מתקבלת מדויקת במקום עשרוני אחד.

A. 44.6
B. 43.2
ג. 41.6
ד. 50.0

תשובה נכונהC

איך להכין. אתה יכול להתחיל עם המשאבים הבאים:

• מדריך למערכת המתמטיקה הממוחשבת MathCAD. זה יכול להיות שימושי לעבודה עצמאית עם קודי מקור לפתרון בעיות.
• יסודות הבנייה ופירוש מודלים הסתברותיים. העבודה הבסיסית מספרת מדוע מודלים הסתברותיים זקוקים למבנה מתמטי כזה כמו σ-אלגברה.
• Gmurman V. E. "תורת ההסתברות וסטטיסטיקה מתמטית". ספר פשוט ושימושי המתאר את היסודות של חישוב הסתברותי של אירועים אקראיים.

עוד מספר ספרים זמינים על סטטיסטיקה יישומית עבור תחומי פעילות שונים. המחברים שלהם מסבירים בפשטות אך ביעילות את ההיגיון של פתרון בעיות של הערכת נקודות ומרווחים:

הפניות

• האן ג'י "מודלים סטטיסטיים בבעיות הנדסיות"
• אורלוב א.י. "הסתברות וסטטיסטיקה יישומית. עובדות בסיסיות"
• לוין "סטטיסטיקה למנהלים המשתמשים ב-Microsoft Excel"
• פישר ר.א. "שיטות סטטיסטיות לחוקרים"
• Kobzar A. I. סטטיסטיקה מתמטית יישומית
• Trukhacheva N.V. "סטטיסטיקה רפואית"
• GOST לחישובים סטטיסטיים

מידע ניתן למצוא גם בקורסים נושאיים מהרשימה המאושרת באתר האולימפיאדה.

רובוטיקה

רובוטיקה משלבת דיסציפלינות כמו אלגוריתמים, אלקטרוניקה ומכניקה. כיוון זה כדאי לבחור למי שכבר לומד או מתכונן להיכנס לתואר שני ושני בהנדסת תוכנה, מכניקה שימושית, מתמטיקה שימושית ומדעי המחשב או הנדסת אלקטרוניקה. סטודנטים מוכחים יכולים להירשם לתוכניות בחינם "רובוטיקה""מערכות בקרה דיגיטליות"ו"מערכות וטכנולוגיות ייצור דיגיטליות"של האוניברסיטה שלנו.

מה יהיו המשימות? סטודנטים לתואר שני ותואר ראשון פותרים משימות שונות. עם זאת, כל המשימות בודקות ידע מורכב של תורת הבקרה, עיבוד מידע ומידול רובוטים. לדוגמה, המשתתפים יתבקשו לבדוק את היציבות או יכולת השליטה של ​​מערכת, לבחור מבנה או לחשב מקדמי ויסות.

"נצטרך לפתור בעיית קינמטיקה ישירה או הפוכה עבור רובוט נייד או מניפולטיבי, לעבוד עם היעקוביאן של המערכת ולחפש רגעי איזון במפרקים תחת עומס חיצוני נתון", אומר סרגיי אלכסייביץ' קוליובין, סגן המנהל מגה-פקולטה לטכנולוגיות מחשב וניהול ב-ITMO. "יהיו משימות תכנות - אתה צריך לכתוב תוכנית קטנה לעיצוב רובוט או תכנון מסלולים ב-Python או C++."

בגמר, על התלמידים לתכנת את הרובוט לבצע משימות מחברות שותפות: רכבת רוסית, דיאקונט, KUKA וכו'. הפרויקטים קשורים למזל"טים ביבשה ואוויר, כמו גם רובוטים שיתופיים העובדים בתנאים של מגע פיזי עם סביבה. מתכונת התחרות דומה אתגר הרובוטיקה של DARPA. ראשית, התלמידים עובדים על סימולטור, ולאחר מכן על חומרה אמיתית.

לאחר מכן, נשקול מספר אפשרויות למשימות בתחום הרובוטיקה שתלמידים עשויים להיתקל בהן. להלן דוגמאות למועמדים לתוכניות לתואר שני:

דוגמה למשימה מס' 1: רובוט הקינמטיקה של הרכב נע במהירות ליניארית v=0,3 m/s. ההגה מסובב בזווית w=0,2 רד. אם רדיוס גלגלי הרובוט שווה ל-r=0,02 מ', ואורך ומסלול הרובוט שווים ל-L=0,3 מ' ו-d=0,2 מ', בהתאמה, מה יהיו המהירויות הזוויתיות של כל אחד מהגלגלים האחוריים w1 ו-w2, מבוטאים ב-rad/s ?

הזן את תשובתך בפורמט של שני מספרים מופרדים ברווח, מדויקים עד הנקודה העשרונית השנייה, תוך התחשבות בסימן.

דוגמה למשימה מס' 2: מה יכול להיות סימן לאסטטיזם במערכת סגורה ביחס להשפעת הייחוס, אם הניתוח מתבצע לפי הדיאגרמה המבנית של המערכת?

נוכחות של קישורים א-מחזוריים במעגל פתוח;
נוכחות של קישורים משלבים אידיאליים בלולאה פתוחה;
נוכחות של קישורים נדנודים ושמרניים במעגל פתוח.

להלן הבעיות עבור אלה שנכנסים לבית ספר לתארים מתקדמים או לתושבות:

דוגמה למשימה מס' 1: האיור מציג מניפולטור רובוטי עם קינמטיקה מיותרת עם 7 מפרקים סיבוביים. האיור מציג את מערכת הקואורדינטות הבסיסית של הרובוט {s} כאשר הווקטור של ציר ה-y מאונך למישור הדף, מערכת הקואורדינטות {b} מחוברת לאוגן וקולינארית עם {s}. הרובוט מתואר בתצורה שבה הקואורדינטות הזוויתיות של כל הקישורים שוות ל-0. הצירים הסליליים של שבעה זוגות קינמטיים מוצגים באיור (כיוון חיובי נגד כיוון השעון). צירי המפרקים 2, 4 ו-6 מכוונים יחד, צירי המפרקים 1, 3 5 ו-7 זהים לצירים של מערכת הקואורדינטות הראשונית של הבסיס. גדלים של קישורים L1 = 0,34 מ', L2 = 0,4 מ', L3 = 0,4 מ' ו-L4 = 0,15 מ'.

דוגמה למשימה מס' 2: להפעלה יציבה יותר של אלגוריתם לוקליזציה ומיפוי סימולטני (SLAM) עבור רובוטים ניידים המבוססים על מסנני חלקיקים, המפתחים החליטו להשתמש באלגוריתם הדגימה מחדש של גלגל הדגימה. בנקודה מסוימת בפעולת האלגוריתם, נותרה בזיכרון מדגם של 5 "חלקיקים" עם משקלים w(1) = 0,5, w(2) = 1,2, w(3) = 1,5, w(4) = 1,0. 5 ו-w(0,8) = XNUMX. באיזה ערך סף מינימלי של גודל המדגם האפקטיבי באיטרציה נתונה יופעל מנגנון הדגימה מחדש. כתוב את תשובתך בפורמט עשרוני מדויק עד למקום עשרוני אחד.

איך להכין. אתה יכול להעריך את הידע והלקוחות הפוטנציאליים שלך באמצעות רשימת בדיקה. על המשתתפים במגמת רובוטיקה:

• להכיר את עקרונות המודלים הרובוטים, את המאפיינים של חיישנים מודרניים ושיטות להשגת מידע חושי.
• להכיר ולהיות מסוגל ליישם בפועל שיטות ואלגוריתמים לתכנון מסלול ובקרה אוטומטית וכן לעיבוד מידע חושי.
• בעל מיומנויות בתכנות מובנה ומונחה עצמים. יכולת לעבוד בסביבות פיתוח למערכות רובוטיות.
• הכר את העקרונות, מאפייני המפתח ותכונות ההפעלה של חלק המחשוב, הכוננים והחיישנים של רובוטים מודרניים. יש את הכישורים לתכנן ולהקים ניסויים.

כדי "להדק" כל אחד מהאזורים, אתה יכול לשים לב סמינרים מקוונים מהאתר הרשמי. מספר בעיות מאולימפיאדות קודמות נדונות שם. יש גם ספרות מיוחדת, למשל:

• Kolyubin S.A. "דינמיקה של מערכות רובוטיות"
• Borisov O.I., Gromov V.S., Pyrkin A.A. "שיטות לשליטה ביישומים רובוטיים"
• מירושניק I. V. "תורת השליטה האוטומטית. מערכות לינאריות"
• ברונו סיציליאנו "רובוטיקה: דוגמנות, תכנון ובקרה"

עוד ספרים

• מירושניק I. V. "תורת הבקרה האוטומטית. מערכות לא ליניאריות ואופטימליות"
• יורביץ' אי.י "יסודות הרובוטיקה"
• אטיין דומברה "דוגמנות, ניתוח ביצועים ובקרה של מניפולטורים רובוטים"
• מארק ספונג, סת' האצ'ינסון "מודלים ובקרה של רובוטים"
• ברונו סיציליאנו "ספרינגר ספר רובוטיקה"
• סבסטיאן ת'רון, וולפרם בורגרד, דיטר פוקס "רובוטיקה הסתברותית"

וקורסים מקוונים על Openedu, Coursera ו-Edx

• שליטה במערכות מכטרוניות ורובוטיות
• מערכות בקרה אוטומטיות ליניאריות
• יסודות המכטרוניקה והרובוטיקה
• שיטות לעיבוד מידע מדידת ניווט
• אלגוריתמי תכנות ומבני נתונים
• אלמנטים של מערכות בקרה אוטומטיות
• תורת הבקרה האוטומטית. מערכות בקרה אוטומטיות לא ליניאריות
• מידול של תהליכים ומערכות. מערכות דינמיות לא ליניאריות
• Robotics Foundations I – רובוט דוגמנות
• רובוטיקה
• רובוטיקה: דינמיקה ובקרה
• רובוטיקה: תפיסה
• שליטה ברובוטים ניידים
• רובוטיקה: יסודות קינמטיקה ומתמטיים
• רובוטים ניידים אוטונומיים

מידע נוסף על האולימפיאדה:

• אולימפיאדה "אני מקצוען": אתר רשמי
• מסמכים רגולטוריים

מקור: www.habr.com