Зошто на хардверско стартување му треба софтверски хакатон?

Минатиот декември одржавме свој стартап хакатон со уште шест компании Сколково. Без корпоративни спонзори или каква било надворешна поддршка, собравме двесте учесници од 20 градови во Русија преку напорите на програмската заедница. Подолу ќе ви кажам како успеавме, на какви стапици наидовме на патот и зошто веднаш почнавме да соработуваме со еден од победничките тимови.

Интерфејс на апликацијата што ги контролира Watts Battery модулите од финалистите на патеката „Wet Hair“

компанијата

Нашата компанија Watts Battery создава модуларни преносни електрани. Производот е пренослива електроцентрала 46x36x11 cm, способна да испорачува од 1,5 до 15 киловати на час. Четири такви модули можат да обезбедат потрошувачка на енергија на мала селска куќа за два дена.

Иако почнавме да испраќаме примероци за производство минатата година, според сите сметки, Watts Battery е стартап. Компанијата е основана во 2016 година и од истата година е резидент на Кластерот за енергетски ефикасни технологии Сколково.Денес имаме 15 вработени и огромен број работи кои би сакале да ги направиме во некоја фаза, но во моментов нема време за тоа.

Ова исто така вклучува чисто софтверски задачи. Зошто?

Главната задача на модулот е да обезбеди непречено, избалансирано снабдување со енергија по оптимална цена. Ако доживеете прекин на струја поради причини кои се надвор од ваша контрола, секогаш треба да имате резерва за целосно да го напојувате потребното оптоварување на мрежата за времетраењето на прекинот. И кога напојувањето е добро, можете да користите сончева енергија за да заштедите пари.

Наједноставната опција е да можете да ја полните батеријата од сонце во текот на денот и да ја користите навечер, но точно до нивото што е потребно за во случај на затемнување да не останете без струја. Така, никогаш нема да се најдете во ситуација да сте го напојувале осветлувањето од батерија цела вечер (затоа што е поевтино), но навечер струјата снемала и фрижидерот ви се одмрзнал.

Јасно е дека човек ретко може со голема точност да ја предвиди количината на електрична енергија што му е потребна, но систем вооружен со предвидувачки модел може. Затоа, машинското учење како такво е една од нашите приоритетни области. Едноставно, моментално сме фокусирани на развој на хардвер и не можеме да одвоиме доволно ресурси за овие задачи, што не доведе до Стартап Хакатон.

Подготовка, податоци, инфраструктура

Како резултат, зедовме две патеки: анализа на податоци и систем за управување. Покрај нашата, имаше уште седум траки од колегите.

Иако форматот на хакатонот не беше одреден, размислувавме да создадеме „наша атмосфера“, со систем на поени: учесниците прават некои работи што ни изгледаат тешки и интересни, добивајќи поени за тоа. Имавме многу задачи. Но, додека ја градевме структурата на хакатонот, другите организатори побараа да се донесе сè во заедничка форма, што и го направивме.

Потоа дојдовме до следнава шема: момците прават модел врз основа на нивните податоци, потоа ги добиваат нашите податоци, кои моделот не ги видел претходно, тој учи и почнува да предвидува. Се претпоставуваше дека сето ова може да се направи за 48 часа, но за нас ова беше првиот хакатон на нашите податоци и можеби ги преценивме временските ресурси или степенот на подготвеност на податоците. На специјализираните хакатони за машинско учење, таквата временска рамка би била норма, но нашиот не беше таков.

Го истоваривме софтверот и хардверот на модулот што е можно повеќе и направивме верзија на нашиот уред специјално за хакатонот, со многу едноставен и разбирлив внатрешен интерфејс што секој развивач може да го поддржи.

За патеката базирана на контролниот систем, имаше опција за правење мобилна апликација. За да ги спречиме учесниците да си ги зафатат мозоците за тоа како треба да изгледа и да губат дополнително време, им дадовме дизајн на распоредот на апликацијата, суперлесен, така што оние што го сакаат едноставно да можат да ги „прошират“ функциите што им се потребни на неа. . Да бидам искрен, тука не очекувавме никакви морални дилеми, но еден од тимовите го сфати тоа така што им го ограничивме летот на фантазијата, сакавме бесплатно да добиеме готово решение, а не да ги тестираме. во пракса. И полетаа.

Друг тим избра да направи сосема поинаква апликација од нула, и сè успеа. Не инсистиравме апликацијата да биде токму ваква, само ни требаше да содржи некои елементи кои го демонстрираат техничкото ниво на решението: графикони, аналитика итн. Готовиот распоред на дизајнот исто така беше навестување.

Бидејќи анализирањето на живиот модул за батерија на Watts на хакатон би одземало премногу време, на учесниците им дадовме готов дел од податоци за еден месец земени од вистинските модули на нашите клиенти (кои претходно внимателно ги анонимизиравме). Бидејќи беше јуни, немаше ништо што да ги вклучи сезонските промени во анализата. Но, во иднина ќе им додадеме надворешни податоци, како што се сезонските и климатските карактеристики (денес ова е индустриски стандард).

Не сакавме да создаваме нереални очекувања кај учесниците, па во најавата за хакатонот директно кажавме: работата ќе биде што поблиску до теренската работа: бучни, валкани податоци, кои никој посебно не ги подготвил. Но, ова имаше и позитивна страна: во духот на агилноста, постојано бевме во контакт со учесниците и навремено правевме промени во задачата и условите за прием (повеќе за ова подолу).

Покрај тоа, на учесниците им дадовме пристап до Amazon AWS (толку активно што Амазон блокираше еден регион за нас, ќе сфатиме што да правиме во врска со тоа). Таму можете да распоредите инфраструктура за Интернет на нештата и, врз основа на дури и едноставни шаблони на Амазон, да создадете полноправно решение во рок од еден ден. Но, на крајот апсолутно секој тргна по својот пат, правејќи сè сам до максимум. Во исто време, некои успеаја да го исполнат рокот, други не. Еден тим, Nubble, користеше Yandex.cloud, некој го подигна на нивниот хостинг. Бевме подготвени дури и да даваме домени (имаме регистрирани), но тие не беа корисни.

За да ги одредиме победниците во аналитичката патека, планиравме да ги споредиме резултатите, за што подготвивме нумеричка метрика. Но, на крајот не беше неопходно да се направи ова, бидејќи од различни причини тројца од четворицата учесници не стигнаа до финалето.

Што се однесува до инфраструктурата за домаќинствата, Технопаркот Сколково ни помогна со тоа што ни обезбеди (бесплатно) една од своите пријатни модуларни простории со видео ѕид за презентации и неколку помали простории за рекреација и организирање на кетеринг.

Анализа

Задача: систем за самостојно учење кој ги идентификува аномалиите во потрошувачката и работата на модулите врз основа на контролните податоци. Намерно ја задржавме формулацијата што е можно поопшта за да можат учесниците да работат со нас за да размислат што може да се направи врз основа на достапните податоци.

Специфичност: Покомплексната од двете патеки. Индустриските податоци имаат одредени разлики од податоците во затворените системи (на пример, дигитален маркетинг). Овде треба да ја разберете физичката природа на параметрите што се обидувате да ги анализирате; гледањето на сè како апстрактни серии на броеви нема да работи. На пример, распределбата на потрошувачката на електрична енергија во текот на денот. Тоа е како ритуали: електричниот брич се вклучува наутро во работните денови, а миксерот се вклучува за време на викендите. Потоа суштината на самите аномалии. И не заборавајте дека батеријата Watts е наменета за лична употреба, така што секој клиент ќе има свои ритуали, а еден универзален модел нема да работи. Пронаоѓањето познати аномалии во податоците не е ни задача; создавањето систем кој автономно бара неозначени аномалии е друга работа. На крајот на краиштата, сè може да биде аномалија, вклучувајќи го и подмолниот човечки фактор. На пример, во нашите податоци за тестирање имаше случај кога системот беше принуден од страна на корисникот во режим на батерија. Без никаква причина, корисниците понекогаш го прават тоа (ќе направам резервација дека овој корисник го тестира модулот за нас и поради оваа причина има пристап до рачна контрола на режимите; за други корисници контролата е целосно автоматска). Како што е лесно да се предвиди, во таква ситуација батеријата се испразнува доста активно, а ако оптоварувањето е големо, полнењето ќе заврши пред да изгрее сонцето или да се појави друг извор на енергија. Во такви случаи, очекуваме да видиме некакво известување дека однесувањето на системот отстапува од нормалното. Или лицето заминало и заборавило да ја исклучи рерната. Системот гледа дека обично во ова време од денот потрошувачката е 500 вати, но денес - 3,5 илјади - аномалија! Како Денис Мацуев во авионот: „Не разбирам ништо за авионските мотори, но на патот таму моторот звучеше поинаку“.

График на предвидувачки модел на невронската мрежа со отворен код Yandex CatBoost

Што навистина и треба на компанијата?: систем за самодијагностика во уредот, предвидувачка аналитика, вклучително и без мрежна инфраструктура (како што покажува практиката, не сите наши клиенти брзаат да ги поврзат батериите на Интернет - за повеќето, доволно е сè само да работи сигурно), идентификација на аномалии, чија природа сè уште не ја знаеме, систем за самостојно учење без учител, кластерирање, невронски мрежи и целиот арсенал на современи аналитички методи. Треба да разбереме дека системот почна да се однесува поинаку, дури и ако не знаеме што точно се променило. На самиот хакатон ни беше многу важно да видиме дека има момци кои се подготвени да зачекорат во индустриската аналитика или веќе се во неа и бараат нови области за примена на своите способности. Отпрвин бев изненаден што имаше толку многу апликанти: на крајот на краиштата, ова е многу специфична кујна, но постепено сите освен еден од четворицата учесници се откажаа, па до одреден степен сè дојде на свое место.

Зошто тоа не е изводливо во оваа фаза?: Главниот проблем со задачите за ископување податоци не се доволно податоци. Во светот денес работат неколку десетици уреди со батерии Watts, но многу од нив не се поврзани на мрежата, така што нашите податоци сè уште не се многу разновидни. Едвај изгребавме две аномалии - и тие се случија на прототипите; индустриската батерија „Watts“ работи доста стабилно. Ако имавме внатрешен инженер за машинско учење и знаевме - да, ова може да се исцеди од овие податоци, но сакаме да добиеме подобар квалитет на предвидување - тоа би било една приказна. Но, до овој момент не сме направиле ништо со овие податоци. Покрај тоа, ова ќе бара длабоко потопување на учесниците во спецификите на работењето на нашиот производ; ден и половина не е доволен за ова.

Како одлучивте?: Тие веднаш не ја поставија точната конечна задача. Наместо тоа, во текот на сите 48 часа, разговаравме со учесниците, навремено дознавајќи што можат да добијат, а што не. Врз основа на ова, во духот на компромисот, задачата беше финализирана.

Што добивте како резултат?: победниците на патеката можеа да ги исчистат податоците (истовремено ги најдоа „карактеристиките“ за пресметување на некои параметри што ние самите не ги забележавме порано, бидејќи не користевме некои од податоците за да ги решиме нашите проблеми) , нагласете ги отстапувањата од очекуваното однесување на модулите за батерии Watts и поставете модел на предвидување кој може да ја предвиди потрошувачката на енергија со висок степен на точност. Да, ова е само фаза на изводливост за развој на индустриско решение; тогаш ќе бидат потребни недели макотрпна техничка работа, но дури и овој прототип, создаден директно за време на хакатонот, може да ја формира основата на вистинско индустриско решение, што е ретко.

главен заклучок: Врз основа на податоците што ги имаме, можно е да се постави предвидлива аналитика, ова го претпоставувавме, но немавме ресурси за проверка. Учесниците на хакатонот ја тестираа и ја потврдија нашата хипотеза, а ние ќе продолжиме да работиме со победниците на патеката на оваа задача.

График на предвидувачки модел на невронската мрежа со отворен код Фејсбук пророк

Совети за иднината: кога подготвувате задача, треба да го погледнете не само вашиот патоказ за производство, туку и интересот на учесниците. Бидејќи нашиот хакатон нема парични награди, ние играме на природната љубопитност на научниците за податоци и желбата да решиме нови, интересни проблеми во кои никој сè уште не покажал ништо или каде може да се покаже подобро од постоечките резултати. Ако веднаш го земете предвид факторот на интерес, нема да мора да го менувате вашиот фокус на патот.

Владеење

Задача: (апликација) што управува со мрежа од модули за батерии Watts, со лична сметка, складирање податоци во облакот и следење на статусот.

Специфичност: во оваа песна не баравме некое ново техничко решение; ние, се разбира, имаме сопствен интерфејс за потрошувачи. Го избравме за хакатонот за да ги демонстрираме можностите на нашиот систем, да се нурнеме во него и да провериме дали заедницата е заинтересирана за темата развој на паметни системи и алтернативна енергија. Ја позициониравме мобилната апликација како опција; можете да го направите или не по ваша дискреција. Но, според нас, добро покажува како луѓето успеале да организираат складирање податоци во облакот, со пристап од неколку различни извори одеднаш.

Што навистина и треба на компанијата?: заедница на програмери кои ќе смислуваат бизнис идеи, ќе тестираат хипотези и ќе креираат работни алатки за нивна имплементација.

Зошто тоа не е изводливо во оваа фаза?: Обемот на пазарот е сè уште премал за органско формирање на таква заедница.

Како одлучивте?: Како дел од хакатонот, спроведовме еден вид студија за физичката состојба за да видиме дали е можно да се смисли не само карактеристики, туку и полноправни деловни модели околу нашиот многу специфичен производ. Покрај тоа, за да можат луѓето кои се способни да имплементираат прототип да го направат ова, на крајот на краиштата, овде - не сакам никого да навредам - ​​ова не е нивото на програмирање на трепкачка LED на Arduino (иако ова може да се направи со иновации) , тука се потребни прилично специфични вештини: развој на backend и frontend системи, разбирање на принципите на градење скалабилни системи за Интернет на нештата.

*Говорот на победниците од втората песна*

Што добивте како резултат?: два тима предложија полноправни бизнис идеи за нивната работа: едниот повеќе се фокусираше на рускиот сегмент, другиот на странскиот. Односно, во финалето тие не кажаа само како дошле до апликацијата, туку во суштина дојдоа да работат околу Вотс. Момците истакнаа како гледаат на употребата на Ватс во неколку деловни модели, дадоа статистички податоци, покажаа кои региони со какви проблеми имаат, какви закони се донесуваат, го истакнаа светскиот тренд: не е мода да се копаат биткоини, модерно е да се копаат киловати. Тие намерно дојдоа до алтернативна енергија, што навистина ни се допадна. Фактот дека учесниците, покрај ова, можеа да создадат работно техничко решение, сугерира дека тие можат самостојно да лансираат стартап.

главен заклучок: Постојат тимови подготвени да ја земат Watts Battery како основа на нивниот бизнис модел, да го развијат и да станат партнери/придружници на компанијата. Некои од нив дури знаат да го идентификуваат MVP на некоја бизнис идеја и прво да работат на неа, нешто што денес недостасува насекаде во индустријата. Луѓето не разбираат кога да престанат, кога да пуштат решение на пазарот, иако рано, но функционира. Всушност, фазата на полирање на решението често не завршува, технички решението ја преминува границата на разумна сложеност, на пазарот влегува преоптоварено, веќе не е јасно која била првичната идеја, што е таргетирање на клиентите, кои се деловни модели вклучени. Како во шегата за Акунин, кој напишал друга книга додека ја потпишувал претходната за некого. Но, овде тоа беше направено во својата најчиста форма: еве табела, еве бројач, еве индикатори, еве предвидување - тоа е сè, ништо друго не е потребно за да се изврши. Со ова, можете да отидете кај инвеститор и да добиете пари за да започнете бизнис. Оние кои го најдоа овој биланс излегоа од патеката како победници.

Совети за иднината: на следниот хакатон (го планираме во март годинава), можеби има смисла да се експериментира со хардвер. Имаме сопствен развој на хардвер (една од предностите на Watts), целосно го контролираме производството и тестирањето на сè што правиме, но немаме доволно ресурси за тестирање на некои „хардверски“ хипотези. Можеби во заедницата на системски и ниски програмери и развивачи на хардвер има такви кои ќе ни помогнат во тоа и во иднина ќе станат наш партнер во оваа област.

Луѓе

На хакатонот ги очекувавме оние кои сакаат да се испробаат во некоја нова област (на пример, дипломирани студенти на различни програмски училишта), а не оние кои се специјализирани за ваков развој. Но, сепак, очекувавме дека пред хакатонот ќе направат малку подготвителна работа, ќе прочитаат како воопшто се предвидува потрошувачката на енергија и како функционираат системите на Интернет на нештата. Така што секој доаѓа не само за забава, барајќи интересни податоци и задачи, туку и со прелиминарно потопување во предметната област. Од наша страна, разбираме дека за ова е неопходно однапред да се објават достапните податоци, нивниот опис и попрецизни барања за резултатот, објавување на API модули итн.

Сите имаа приближно исто технолошко ниво, плус или минус исти можности. Наспроти ова, нивото на хармонија не беше последниот фактор. Голем број тимови не пукаа бидејќи не можеа јасно да се поделат на области на работа. Имаше и такви во кои еден човек го правеше целиот развој, останатите беа зафатени со подготовка на презентацијата, во други, некому му беа дадени задачи што ги прават, веројатно за прв пат во животот.

Повеќето од учесниците беа млади, тоа не значи дека меѓу нив немаше силни инженери за машинско учење и развивачи. Повеќето доаѓаа во тимови, практично немаше поединци. Сите сонуваа да победат, некој сакаше да најде работа во иднина, околу 20% веќе нашле, мислам дека оваа бројка ќе расте.

Немавме доволно хардверски гикови, но се надеваме дека ќе го надоместиме тоа на вториот хакатон.

Напредок во хакатонот

Како што напишав погоре, ние бевме со учесниците во поголемиот дел од 48-те часа на хакатонот и, следејќи ги нивните успеси на контролните пунктови, се обидовме да ги прилагодиме задачата и условите за прифаќање на првата, аналитичка патека, така што, од една страна, учесниците можеа да го завршат во преостанатото време, а од друга страна ни беше од интерес.

Последното појаснување на задачата беше направено некаде околу последниот контролен пункт, во саботата попладне (финалето беше закажано за недела навечер). Малку повеќе поедноставивме сè: го отстранивме барањето за повторно пресметување на моделот на нови податоци, оставајќи ги податоците со кои тимовите веќе работеа. Споредувањето на метрика веќе не ни даваше ништо, тие веќе имаа готови резултати врз основа на достапните податоци, а веќе вториот ден момците беа веќе уморни. Затоа, решивме помалку да ги мачиме.

Сепак, три од четири учесници не стигнаа до финалето. Едниот тим веќе на почетокот сфати дека е повеќе заинтересиран за патеката на нашите колеги, другиот, непосредно пред финалето, сфати дека за време на процесот на обработка ги филтрирале потребните податоци пред време и одбиле да ја претстават својата работа.

Тимот „21 (Ефект на влажна коса)“ учествуваше на двете наши патеки до самиот крај. Тие сакаа да опфатат сè одеднаш: машинско учење, развој, апликација и веб-страница. Додека не им се заканивме со повлекување во последен момент, тие веруваа дека прават сè на време, иако веќе на вториот контролен пункт беше очигледно дека со главното - машинското учење - не можат да постигнат значителен напредок: тие генерално се справија со вториот блок, но не можеше да ја предвиди потрошувачката на електрична енергија не беа подготвени. Како резултат на тоа, кога ја одредивме минималната задача за пласман на првата, тие сепак ја избраа втората патека.

Fit-predict имаше избалансиран состав приспособен за анализа на податоци, така што тие беа во можност да надминат сè. Забележливо беше дека момците беа заинтересирани да „допрат“ вистински индустриски податоци. Тие веднаш се концентрираа на главното: анализирање, чистење на податоците, справување со секоја аномалија. Фактот што успеаја да изградат работен модел за време на хакатонот е големо достигнување. Во работната пракса, ова обично трае со недели: додека податоците се чистат, додека тие истражуваат во нив. Затоа, ние дефинитивно ќе работиме со нив.

Во втората патека (менаџмент) очекувавме сите да направат се за половина ден и да дојдат да побараат да ја отежнат задачата. Во пракса, едвај имавме време да ја завршиме основната задача. Работевме на JS и Python, што ја отсликува моменталната состојба на индустријата.

И овде резултатите ги постигнаа добро координирани тимови во кои се градеше поделбата на трудот, јасно се гледаше кој што прави.

Третиот тим, FSociety, изгледаше дека има решение, но на крајот решија да не го покажуваат својот развој, рекоа дека не сметаат дека тоа функционира. Ние го почитуваме ова и не се расправавме.

Победник беше тимот „Стриптизери од Баку“, кој можеше да се запре, не да брка „ситници“, туку да создаде МВП што не се срами да го покаже и кој е јасно дека може дополнително да се развива и да се зголемува. Веднаш им кажавме дека не сме премногу заинтересирани за дополнителни можности. Ако сакаат регистрација преку QR код, препознавање на лица, нека направат прво графикони во апликацијата, па потоа да ги преземат опционалните.

Во оваа песна, „Wet Hair“ самоуверено влезе во финалето, а со нив и „Hustlers“ разговаравме за понатамошна соработка. Вториот веќе го запознавме во новата година.

Се надевам дека сè ќе успее, и со нетрпение очекуваме да ги видиме сите на вториот хакатон во март!

Извор: www.habr.com