रॉकेटपासून रोबोट्सपर्यंत आणि पायथनचा त्याच्याशी काय संबंध आहे. GeekBrains माजी विद्यार्थी कथा

आज आम्ही आंद्रे वुकोलोव्हच्या आयटीमधील संक्रमणाची कथा प्रकाशित करत आहोत. अंतराळाबद्दलच्या त्याच्या लहानपणाच्या आवडीमुळे त्याला एकदा MSTU येथे रॉकेट सायन्सचा अभ्यास करण्यास प्रवृत्त केले. कठोर वास्तवाने मला स्वप्नाबद्दल विसरले, परंतु सर्व काही अधिक मनोरंजक झाले. C++ आणि Python चा अभ्यास केल्याने मला तितकेच रोमांचक काम करण्याची परवानगी मिळाली: रोबोट कंट्रोल सिस्टमचे लॉजिक प्रोग्रामिंग.

Начало

मी नशीबवान होतो की मी माझ्या संपूर्ण बालपणात अंतराळाबद्दल उत्सुक होतो. म्हणून, शाळेनंतर, मी अभ्यासासाठी कुठे जायचे याबद्दल मला एक मिनिटही शंका नव्हती आणि मी एमएसटीयूमध्ये प्रवेश केला. बाउमन, रॉकेट प्रोपल्शन अभियांत्रिकी विभागाकडे. तथापि, कोर्सचीच शाखा - स्पेस रॉकेटची पावडर किंवा लिक्विड इंजिन - अजिबात निवडण्याची गरज नव्हती: 2001 मध्ये, विशेष फॅकल्टी कमिशनने अद्याप अर्जदारांच्या लक्ष्य गटांचे वितरण केले. मी बंदुकीच्या एका पोत्यात पकडले होते.

त्या वेळी, "रॉकेट बूम" फक्त योजनांमध्ये अस्तित्वात होते; अभियंत्यांना तुटपुंजे पगार मिळाले आणि करिअर आणि व्यावसायिक वाढीसाठी जवळजवळ कोणतीही शक्यता नसलेल्या विशेष बंद डिझाइन ब्यूरो आणि संशोधन संस्थांमध्ये काम केले. तरीही, रशियामधील पावडर रॉकेट पूर्णपणे लष्करी उत्पादने आहेत.

आता या क्षेत्राची मागणी आहे, परंतु माझ्या अभ्यासादरम्यान मला हे समजले आहे की रॉकेट सायन्समध्ये स्वतःच्या पुढाकाराने कोणतीही क्रिया जवळजवळ अशक्य आहे. खरं तर, ही लष्करी सेवा आहे. उदाहरणार्थ, रॉकेट उद्योगात काम करताना, मी स्वतंत्रपणे सॉफ्टवेअर विकसित करण्याच्या संधीपासून पूर्णपणे वंचित राहीन, अगदी स्वतःसाठी, कारण ही क्रिया कठोरपणे नियंत्रित केली जाते.

सर्व सॉफ्टवेअर उत्पादने केवळ विशेष ऑर्डरवर आणि गुप्तता आयोगाच्या (आता FSTEC चा विभाग) च्या मंजुरीने विकसित केली जातात. तिथल्या विकसकाने कोडच्या प्रत्येक ओळीची अक्षरशः नोंदणी आणि परवाना देणे आवश्यक आहे. सर्व सॉफ्टवेअर कार्य स्तरावर सुरुवातीला गुप्त आहे. हे अंशतः स्पष्ट करते की आता रॉकेट विज्ञान विद्यार्थ्यांना प्रशिक्षण देण्यासाठी वापरले जाणारे सॉफ्टवेअर 90 च्या दशकात लवकरात लवकर का विकसित केले गेले.

मी संस्थेतून पदवीधर झालो तोपर्यंत, मी मेकॅनिझम थिअरी विभागात काम करू शकलो आणि C++ मध्ये शैक्षणिक प्रक्रिया सिम्युलेटर विकसित करण्यास सुरुवात केली, त्यामुळे माझ्याकडे तुलनेसाठी एक उदाहरण होते आणि मी साधक-बाधक गोष्टींचे वजन करू शकलो. निवड स्पष्ट होती आणि मी हळूहळू आयटी आणि रोबोटिक्सकडे वळू लागलो. अप्लाइड मेकॅनिक्स हे रॉकेट सायन्सपेक्षा खूप मजेदार होते: अनेक निराकरण न झालेल्या समस्या, खुले वातावरण, विकास उद्योगाचा अभाव, सिम्युलेशन सॉफ्टवेअरची तातडीची गरज. रोबोटिक्समध्ये, सामान्य सॉफ्टवेअरची एक अस्थिर आर्किटेक्चर आहे आणि फजी लॉजिक आणि एआयच्या सुरुवातीसह जटिल अल्गोरिदमची वारंवार अंमलबजावणी करण्याची आवश्यकता आहे. म्हणूनच, प्रायोगिक डेटावर प्रक्रिया करण्यासाठी माझ्या पहिल्या प्रोग्रामनंतर, मी जवळजवळ कधीही रॉकेटवर परतलो नाही (माझ्या पदवी प्रकल्पाचा अपवाद वगळता).

परिणामी, एरोस्पेस उद्योगासाठी संमिश्र संरचनांसाठी मॉस्कोजवळील प्लांटमध्ये पदवीधर होण्यापूर्वी मला केवळ चार महिने माझ्या विशेषतेमध्ये काम करण्याची संधी मिळाली. माझे शिक्षण पूर्ण केल्यानंतर, मला नोकरी शोधावी लागली नाही - मी ताबडतोब रोबोटिक्स विभागात लागू मेकॅनिक्स शिकवण्यासाठी आलो.

शिकवण्यापासून ते प्रोग्रामिंगपर्यंत

IFTOMM वर्ल्ड काँग्रेसमध्ये संशोधन गटाच्या विद्यार्थी सदस्यांसह (मी उजवीकडे)

मी MSTU मध्ये सॅम्पलिंग विभागात 10 वर्षे काम केले, मेकॅनिझमच्या सिद्धांतावर एक कोर्स शिकवला. त्यांनी वैज्ञानिक कामे प्रकाशित केली (लेखाचा शेवट पहा), हळूहळू यांत्रिकीपासून CAD आणि रोबोटिक्सकडे वळले. आणि शेवटी त्याने शिकवणी सोडण्याचा निर्णय घेतला. या निर्णयाची कारणे स्पष्टपणे स्पष्ट करण्यासाठी, मी असे म्हणेन की दहा वर्षांत मी शिकवलेल्या अभ्यासात एकही दशांश स्थान बदललेले नाही. जरी उपयोजित यांत्रिकी, प्रकाशने द्वारे न्याय, अतिशय, अतिशय यशस्वीपणे पुढे सरकले.

याव्यतिरिक्त, काम अधिकाधिक नोकरशाहीच्या कार्यासारखे आहे - अहवाल, कार्यक्रम, मानके आणि टन कागद. अशा परिस्थितीत, अध्यापनाचा आनंद या आनंदाच्या पावतीबद्दल अहवाल देऊन बदलला गेला आणि सराव करणार्‍या तज्ञासाठी हे अप्रिय आहे.

आणि शेवटी मी रोबोटिक्समध्ये याप्रमाणे आलो: 2007-2009 मध्ये, प्राध्यापक ए. गोलोविन आणि एन. उमनोव्ह यांच्यासमवेत, आम्ही प्रथम वैज्ञानिक कार्ये तयार करण्यास सुरुवात केली. तिथे मला स्ट्रोब फोटोग्राफीतून वस्तूंचे मार्ग ठरवण्यासाठी अल्गोरिदम वापरावे लागले. या विषयापासून ते मशीन व्हिजन, ओपनसीव्ही आणि रोबोटिक ऑपरेटिंग सिस्टमकडे एक पाऊल आहे (जरी त्या वेळी मी अशा स्केलबद्दल विचारही केला नव्हता). त्यानंतर, मी शेवटी संशोधनात उपयोजित यांत्रिकी आणि रोबोटिक्सवर लक्ष केंद्रित केले आणि विकास एक सहाय्यक क्रियाकलाप बनला.

तथापि, रोबोटिक्समध्ये नवीन नोकरी शोधण्यासाठी, माझे प्रोग्रामिंग ज्ञान सुधारणे आणि पूरक असणे आवश्यक होते. शेवटी, मी एक वर्षभराचा विद्यापीठ अभ्यासक्रम (C++ मधील ऑब्जेक्टपास्कल आणि बोरलँड व्हीसीएल) वगळता, विशेषतः IT चा अभ्यास केला नाही आणि विकासाच्या सैद्धांतिक पैलूंसाठी गणितावर अवलंबून राहिलो.

सुरुवातीला मी माझ्या मूळ संस्थेत पूर्णवेळ अभ्यासक्रमांसाठी पर्यायांचा विचार केला. खरे आहे, हे त्वरीत स्पष्ट झाले की अनियमित वेळापत्रक आणि स्वतःच्या वेळापत्रकाच्या बाहेर वारंवार काम (बदली इ.) यामुळे अशा अभ्यासांना विभागातील कामासह एकत्र करणे जवळजवळ अशक्य आहे. त्यामुळे मला हळूहळू सशुल्क अभ्यासक्रम दूरस्थपणे पूर्ण करण्याची कल्पना आली. मी Baumanka येथे असलेल्या Mail.ru Technopark प्रशिक्षण केंद्रातील प्राध्यापकांच्या शिफारशीवरून GeekBrains वर आलो आणि पायथन प्रोग्रामर कोर्समध्ये प्रवेश घेतला.

अभ्यासक्रमांमुळे कोणतीही अडचण आली नाही, फक्त एकच समस्या होती की मला सतत विभागातील काम, वैज्ञानिक कार्ये आणि कार्यक्रमांसह ते एकत्र करावे लागले. वेळ इतका घट्ट होता की घराबाहेरील बहुतेक सामाजिक संबंधांचा त्याग करावा लागला (सुदैवाने, तात्पुरते).

अशा प्रकारे मी कामाच्या लोडचा सामना केला: मी रस्त्यावरील समस्या सोडवल्या. असंख्य व्यावसायिक सहलींद्वारे विकसित केलेले हे कौशल्य खूप उपयुक्त ठरले, कारण त्याशिवाय मी माझे सर्व गृहपाठ पूर्ण करू शकणार नाही (आणि ते ध्यानाची जागा घेते...). मी माझा लॅपटॉप, स्मार्टफोन आणि वायरलेस स्मार्टफोन कीबोर्ड वापरून जाता जाता कोड करायला शिकलो.

माझा लॅपटॉप डेल अक्षांश 3470 आहे आणि Logitech K 5.5 BT कीबोर्डसह 810 इंच किंवा त्याहून अधिक कर्ण असलेला कोणताही स्मार्टफोन हे करेल. सर्वसाधारणपणे, मी प्रत्येकासाठी Logitech उत्पादनांची शिफारस करतो; ते खूप विश्वासार्ह आहेत आणि वापरण्याच्या अत्यंत कठोर परिस्थितींचा सामना करू शकतात (आणि ही कधीही जाहिरात नसते).

कीबोर्ड Logitech K810

पायथन अशा कामासाठी खूप अनुकूल आहे - जर तुमच्याकडे चांगला संपादक असेल. दुसरा प्रोग्रामिंग हॅक: डेस्कटॉप किंवा रनटाइम वातावरणात रिमोट कनेक्शन वापरा. मी माझ्या होम कॉम्प्युटरवर Django चालवणारा सुरक्षित वेब सर्व्हर वापरून अनेक कामे पूर्ण केली. PyDroid, DroidEdit, Maxima हे सॉफ्टवेअर वापरून मी ट्रेनमधून काम केले.

पायथन का?

मी सिस्टम स्क्रिप्टिंग भाषा म्हणून PHP वापरण्याचा प्रयत्न करायला फार वेळ लागला नाही. मी सुरुवातीला पायथनचा अभ्यास स्वतः आणि हळूहळू “स्वतःसाठी” केला. मॉड्यूल स्तरावर Python आणि C++ यांच्यातील प्रभावी कनेक्शनच्या अस्तित्वाबद्दल मला कळल्यानंतर मी गांभीर्याने अभ्यास करण्याचा निर्णय घेतला - त्याच भाषेत ऑप्टिमाइझ केलेले अल्गोरिदम आणि डेटा तयार करण्याची प्रक्रिया सामायिक करणे मनोरंजक वाटले.

सर्वात सोपं उदाहरण: C++ मध्ये RISC प्रोसेसर असलेल्या एम्बेडेड मशीनवर लागू केलेल्या नॉन-स्टँडर्ड पॉवरफुल ड्राइव्हसाठी नियंत्रण प्रणाली आहे. व्यवस्थापन बाह्य मशीन-आश्रित API द्वारे होते, जे समर्थन करते, उदाहरणार्थ, नेटवर्कवरील उपप्रणालींमधील संवाद. उच्च स्तरावर, ड्राइव्ह ऑपरेशन अल्गोरिदम डीबग केलेले नाही किंवा स्थिर नाही (कार्य प्रक्रियेवर अवलंबून भिन्न अल्गोरिदम लोड करणे आवश्यक आहे).

अशी प्रणाली साध्य करण्याचा एक उत्तम मार्ग म्हणजे क्रॉस-प्लॅटफॉर्म इंटरप्रिटरवर चालणार्‍या पायथन वर्गांच्या संचाचा आधार म्हणून मशीन-विशिष्ट C++ उपप्रणाली API वापरणे. अशा प्रकारे, उच्च-स्तरीय विकासकाला एम्बेडेड मशीन आणि त्याच्या OS ची वैशिष्ट्ये विचारात घेण्याची गरज नाही; तो फक्त पायथन वर्गांसह कार्य करेल जे निम्न-स्तरीय API चे "रॅपर" म्हणून कार्य करतात.

मला C++ आणि Python बाइंडिंग जवळजवळ सुरवातीपासून शिकावे लागले. हे त्वरीत स्पष्ट झाले की उच्च स्तरावरील वस्तू-देणारं क्षमता निम्न स्तरापेक्षा जास्त महत्त्वाच्या आहेत. यामुळे, आम्हाला एपीआयची रचना आणि अंमलबजावणी, पायथन स्तरावर वर्गांची निवड आणि C/C++ मध्ये जागतिक डेटा सामायिक करण्याचा दृष्टिकोन पूर्णपणे बदलावा लागला. कोड जनरेशनची सवय लावा: उदाहरणार्थ, ROS फ्रेमवर्क स्वतः Python मध्ये नावे आणि ऑब्जेक्ट्स व्युत्पन्न करते, म्हणून तुम्हाला तुमचे इंटरफेस डिझाइन करताना, विशेषत: टायपिंगमध्ये, भाषेतील फरक लक्षात घ्यावा लागेल.

सध्या काम करणे: पायथन आणि रोबोट कंट्रोल लॉजिक

आता मी मॉस्को स्टेट टेक्निकल युनिव्हर्सिटीच्या रोबोटिक्स रिसर्च अँड एज्युकेशन सेंटरमध्ये पायथन आणि C++ प्रोग्रामर म्हणून काम करतो. आम्ही सरकारी विभागांद्वारे कार्यान्वित केलेले संशोधन प्रकल्प आणि सॉफ्टवेअर साधने कार्यान्वित करतो: आम्ही अंगभूत तांत्रिक दृष्टी प्रणाली आणि प्रणालींपासून स्वतंत्र असलेल्या उच्च-स्तरीय स्वयंचलित नियंत्रण अल्गोरिदमसह मॅनिपुलेटर विकसित करतो.

सध्या, मी पायथॉनमध्ये रोबोट कंट्रोल सिस्टमसाठी उच्च-स्तरीय लॉजिक प्रोग्राम करतो; ही भाषा C++, असेंबलर आणि गो मध्ये लिहिलेल्या अत्यंत ऑप्टिमाइझ केलेल्या मॉड्यूलला एकत्र जोडते.

प्रोग्रामिंग रोबोट कंट्रोल अल्गोरिदममध्ये, अल्गोरिदमचे दोन मोठे गट वापरले जातात. त्यापैकी पहिले थेट उपकरणांवर, कमी स्तरावर लागू केले जाते - हे ड्राइव्ह कंट्रोलर्स, कम्युनिकेशन लाइन कॉन्सन्ट्रेटर्स आणि ऑपरेटर परस्परसंवाद उपप्रणालींचे अंगभूत सॉफ्टवेअर आहे.

येथे अल्गोरिदम नियंत्रित अंमलबजावणी गती आणि संपूर्णपणे रोबोटच्या कार्यक्षमतेपेक्षा जास्त विश्वासार्हतेसाठी डिझाइन केलेले आहेत. नंतरचे अनिवार्य आहे, कारण संपूर्ण सिस्टमची सुरक्षा निम्न-स्तरीय नियंत्रण सॉफ्टवेअरवर अवलंबून असते.

अल्गोरिदमचा दुसरा गट संपूर्णपणे रोबोटचे ऑपरेशन निर्धारित करतो. हे उच्च-स्तरीय कार्यक्रम आहेत, ज्याच्या विकासामध्ये अल्गोरिदमच्या अंमलबजावणीच्या स्पष्टतेवर आणि गतीवर भर दिला जातो, बहुतेकदा तो खूपच जटिल असतो. याव्यतिरिक्त, सेटअप आणि चाचणी प्रक्रियेदरम्यान रोबोटवरील उच्च-स्तरीय सॉफ्टवेअर बरेचदा बदलू शकतात. अशा विकासासाठी, सामान्य हेतूने व्याख्या केलेल्या भाषा अपरिहार्य आहेत.

अशा कामासाठी कोणते ज्ञान आवश्यक आहे?

C++ टेम्प्लेट भाषा आणि Python च्या ऑब्जेक्ट ओरिएंटेड क्षमतांचा अभ्यास करणे अनिवार्य असेल. जवळजवळ न बदलता येणारे कौशल्य म्हणजे API ची रचना आणि दस्तऐवजीकरण करण्याची क्षमता. Boost::Python सारख्या विशेष लायब्ररीच्या क्षमतांचा शोध घेणे चांगली कल्पना असेल. जे कमी-स्तरीय सॉफ्टवेअरसह काम करतात त्यांना निश्चितपणे मल्टीथ्रेडिंग (कर्नल स्तरावर) आणि Linux/UNIX/QNX सिस्टम कॉलचा सामना करावा लागेल. रोबोटिक्सच्या तत्त्वांची तुमची समज सुधारण्यासाठी, रोबोटिक ऑपरेटिंग सिस्टम फ्रेमवर्कशी परिचित होणे खूप उपयुक्त आहे.

मी कमीत कमी एक संकलित आणि एक व्याख्या केलेली प्रोग्रामिंग भाषा विकसित करण्याचा प्रयत्न करतो आणि मागणी आहे. अभियांत्रिकीमध्ये काम करण्यासाठी ही एक विजयी रणनीती आहे, जिथे उच्च विशिष्ट (वाचा: असामान्य) अल्गोरिदम विकसित करण्याची आणि संकलित भाषांमध्ये त्यांची अंमलबजावणी करण्याची सतत आवश्यकता असते. अशा सॉफ्टवेअरसाठी डेटा तयार करण्याचे कार्य दुभाषित भाषा वापरून सोडवणे अधिक आनंददायी आहे. सुरुवातीला, माझ्या सेटमध्ये C++, Pascal आणि BASIC समाविष्ट होते, नंतर PHP आणि BASH जोडले गेले.

विकास साधने विद्यार्थ्यांना शिकवण्यासाठी कशी उपयुक्त ठरू शकतात

व्यावसायिक विकासाची मुख्य योजना अध्यापनशास्त्रातील व्यावसायिक सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट टूल्सच्या वापरासाठी, अध्यापन पद्धती विकसित आणि चाचणी करण्यासाठी वैज्ञानिक आधार प्रदान करण्याचा प्रयत्न करणे आहे.

2016 पासून, मी विकास साधने - प्रोग्रामिंग भाषा, आयडीई, दस्तऐवजीकरण जनरेटर, आवृत्ती नियंत्रण प्रणाली - उच्च शिक्षणामध्ये शिकवण्याच्या सरावात - सादर करण्याचा एक मोठा प्रयोग सुरू केला. गुणात्मकरीत्या सामान्यीकरण करता येईल असे परिणाम प्राप्त करण्यात आम्ही आता यशस्वी झालो आहोत.

उदाहरणार्थ, शैक्षणिक प्रक्रियेत सामग्रीची आवृत्ती सादर केल्याने विद्यार्थ्यांच्या कामाची गुणवत्ता लक्षणीयरीत्या सुधारते, तथापि, केवळ अनिवार्य स्थितीत: विद्यार्थी सामायिक प्रकल्पांवर एकत्र काम करतात. व्यावसायिक सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट टूल्सचा वापर करून तांत्रिक विषय शिकविण्याच्या पद्धतींचा विकास आता माझ्या संशोधन गटाद्वारे सक्रियपणे केला जात आहे, ज्यामध्ये MSTU मधील विद्यार्थी, अर्जदार आणि अतिरिक्त शैक्षणिक कार्यक्रमांचे विद्यार्थी आहेत.

तसे, मी माझा शिकवण्याचा सराव सोडला नाही - मी MSTU येथील प्रगत अभ्यास संस्थेसाठी लिनक्सच्या डिझाइन आणि प्रशासनावर माझा स्वतःचा सखोल पूर्ण-वेळ अभ्यासक्रम विकसित केला आहे आणि मी ते स्वतः शिकवतो.

वैज्ञानिक कार्य

लवकर कामे
घोड्याच्या चाल अंमलबजावणीचे उदाहरण वापरून चार-पाय चालण्याची प्रणाली डिझाइन करताना चालण्याच्या नियोजनाच्या समस्या (2010)

किनेमॅटिक्सच्या मुद्द्यावर आणि चार-पायांच्या मूव्हरच्या कार्य चक्राचे घटक म्हणून समर्थनाजवळ येण्याच्या टप्प्यात घोड्याच्या पुढच्या पायातील सपोर्टिंग घटक लोड करणे (2012)

शेवटच्या पासून
अध्यापन यंत्रणा आणि मशीन सिद्धांतासाठी 3D गियर उत्पादन सिम्युलेशन अनुप्रयोग (2019)

स्ट्रक्चरल अडथळे ओळखण्याची पद्धत आणि रिलीफ ऑब्जेक्ट्स शोधण्यासाठी त्याचा वापर (2018)

वैज्ञानिक उद्धृत डेटाबेसद्वारे अनुक्रमित केलेली इतर कामे माझ्या प्रोफाइलमध्ये पाहिली जाऊ शकतात रिसर्च गेट. बहुतेक लेख यंत्रांच्या हालचालीसाठी समर्पित आहेत, अभियांत्रिकी अध्यापनशास्त्र आणि शैक्षणिक सॉफ्टवेअरवर कार्य आहेत.

स्त्रोत: www.habr.com