रकेट देखि रोबोट सम्म र पाइथन संग के गर्नु पर्छ। GeekBrains पूर्व छात्र कथा

आज हामी एन्ड्री वुकोलोभको आईटीमा संक्रमणको कथा प्रकाशित गर्दैछौं। अन्तरिक्षको लागि उनको बाल्यकालको जुनूनले उनलाई एक पटक MSTU मा रकेट विज्ञान पढ्न लग्यो। कठोर वास्तविकताले मलाई सपनाको बारेमा बिर्सियो, तर सबै कुरा अझ रोचक भयो। C++ र Python को अध्ययनले मलाई समान रूपमा रोमाञ्चक काम गर्न अनुमति दियो: रोबोट नियन्त्रण प्रणालीहरूको तर्क प्रोग्रामिंग।

Начало

म मेरो सारा बाल्यकाल अन्तरिक्ष को बारे मा रमाइलो गर्न भाग्यशाली थिए। त्यसकारण, स्कूल पछि, मलाई एक मिनेटको लागि पनि म पढ्न कहाँ जानुपर्छ भन्ने शंका गरेन, र म MSTU मा प्रवेश गरें। बाउमन, रकेट प्रोपल्सन इन्जिनियरिङ विभागमा। यद्यपि, पाठ्यक्रमको शाखा आफैं - स्पेस रकेटहरूको पाउडर वा तरल इन्जिनहरू - कुनै पनि छनौट गर्नुपर्दैन: 2001 मा, एक विशेष संकाय आयोगले अझै पनि आवेदकहरूको लक्षित समूहहरूलाई वितरण गर्यो। म बारूदको केगमा समातिए।

त्यस समयमा, "रकेट बूम" केवल योजनाहरूमा अवस्थित थियो; इन्जिनियरहरूले थोरै तलब प्राप्त गरे र विशेष बन्द डिजाइन ब्यूरो र अनुसन्धान संस्थानहरूमा क्यारियर र व्यावसायिक विकासको लागि कुनै सम्भावना बिना काम गरे। अझै, रूस मा पाउडर रकेट विशुद्ध सैन्य उत्पादन हो।

अहिले यो क्षेत्र मागमा छ, तर पहिले नै मेरो अध्ययनको क्रममा मैले महसुस गरें कि रकेट विज्ञानमा आफ्नै पहलमा कुनै पनि गतिविधि लगभग असम्भव छ। वास्तवमा, यो सैन्य सेवा हो। उदाहरणका लागि, रकेट उद्योगमा काम गर्दै, म स्वतन्त्र रूपमा सफ्टवेयर विकास गर्ने अवसरबाट पूर्णतया वञ्चित हुनेछु, मेरो लागि पनि, किनकि यो गतिविधि सख्त रूपमा विनियमित छ।

सबै सफ्टवेयर उत्पादनहरू विशेष अर्डरमा र गोपनीयता आयोग (अहिले FSTEC को एक विभाजन) को स्वीकृतिमा विकास गरिन्छ। त्यहाँ विकासकर्ताले कोडको प्रत्येक लाइनको शाब्दिक रूपमा दर्ता र इजाजतपत्र दिन आवश्यक छ। सबै सफ्टवेयर कार्य स्तर मा सुरुमा गोप्य छ। यसले आंशिक रूपमा वर्णन गर्दछ कि किन अहिले रकेट विज्ञानका विद्यार्थीहरूलाई तालिम दिन प्रयोग गरिएको सफ्टवेयर 90s मा प्रारम्भिक रूपमा विकसित गरिएको थियो।

मैले संस्थानबाट स्नातक गरेपछि, मैले मेकानिज्म थ्योरी विभागमा काम गर्न व्यवस्थित गरें र C++ मा शैक्षिक प्रक्रिया सिम्युलेटर विकास गर्न थालें, त्यसैले मसँग तुलनाको लागि उदाहरण थियो र मैले फाइदा र बेफाइदाको तौल गर्न सक्छु। छनोट स्पष्ट थियो, र म बिस्तारै आईटी र रोबोटिक्स तिर जान थाले। एप्लाइड मेकानिक्स रकेट विज्ञान भन्दा धेरै रमाइलो थियो: धेरै अनसुलझे समस्याहरू, खुला वातावरण, विकास उद्योगको अभाव, सिमुलेशन सफ्टवेयरको लागि तत्काल आवश्यकता। रोबोटिक्समा, सामान्य सफ्टवेयरको अस्थिर वास्तुकला छ र फजी तर्क र एआईको सुरुवात सहित जटिल एल्गोरिदमहरू बारम्बार लागू गर्न आवश्यक छ। त्यसकारण, प्रायोगिक डेटा प्रशोधनका लागि मेरो पहिलो कार्यक्रमहरू पछि, म लगभग कहिल्यै रकेटहरूमा फर्किन (मेरो स्नातक परियोजनाको अपवादको साथ)।

फलस्वरूप, मैले एयरोस्पेस उद्योगका लागि कम्पोजिट संरचनाहरूको लागि मस्को नजिकैको प्लान्टमा स्नातक हुनु अघि मात्र चार महिनाको लागि मेरो विशेषतामा काम गर्ने अवसर पाएँ। मेरो पढाइ पूरा गरेपछि, मैले जागिर खोज्न पनि परेन - म तुरुन्तै रोबोटिक्स विभागमा लागू मेकानिक्स पढाउन आएँ।

अध्यापन देखि प्रोग्रामिंग सम्म

अनुसन्धान समूहका विद्यार्थी सदस्यहरूसँग IFTOMM विश्व कांग्रेसमा (म दायाँमा)

मैले MSTU मा नमूना विभागमा 10 वर्ष काम गरें, मेकानिजमको सिद्धान्तमा पाठ्यक्रम पढाएँ। उनले वैज्ञानिक कार्यहरू प्रकाशित गरे (लेखको अन्त्य हेर्नुहोस्), क्रमशः मेकानिक्सबाट सीएडी र रोबोटिक्सतिर लागे। र अन्ततः उनले पढाइ छोड्ने निर्णय गरे। यस निर्णयको कारणहरू स्पष्ट रूपमा वर्णन गर्न, म भन्न चाहन्छु कि मैले सिकाएको अध्ययनको दश वर्षमा एक दशमलव स्थान परिवर्तन भएको छैन। यद्यपि लागू मेकानिक्स, प्रकाशनहरू द्वारा न्याय गर्दै, धेरै, धेरै सफलतापूर्वक अगाडि बढ्यो।

यसको अतिरिक्त, काम अधिक र अधिक नौकरशाही काम जस्तै - रिपोर्ट, कार्यक्रम, मानक र कागज को टन। यस्तो अवस्थामा, शिक्षणको आनन्दलाई यस आनन्दको प्राप्तिको रिपोर्टिङद्वारा प्रतिस्थापित गरिएको थियो, र यो अभ्यास विशेषज्ञको लागि अप्रिय भन्दा बढी छ।

र अन्ततः म यसरी रोबोटिक्समा आएँ: 2007-2009 मा, प्रोफेसर ए. गोलोभिन र एन. उमनोभसँग मिलेर, हामीले पहिलो वैज्ञानिक कार्यहरू तयार गर्न थाल्यौं। त्यहाँ मैले स्ट्रोब फोटोग्राफीबाट वस्तुहरूको मार्गहरू निर्धारण गर्न एल्गोरिदमहरू प्रयोग गर्नुपर्‍यो। यस विषयबाट यो मेसिन भिजन, ओपनसीभी र रोबोटिक अपरेटिङ सिस्टमको लागि एक कदम हो (यद्यपि त्यस समयमा मैले यस्तो स्केलको बारेमा सोचेको पनि थिइनँ)। त्यस पछि, मैले अन्ततः अनुसन्धानमा लागू मेकानिक्स र रोबोटिक्समा ध्यान केन्द्रित गरे, र विकास एक सहायक गतिविधि भयो।

जे होस्, रोबोटिक्समा नयाँ जागिर खोज्न, यो मेरो प्रोग्रामिङ ज्ञान सुधार गर्न र पूरक गर्न आवश्यक थियो। आखिर, मैले एक वर्ष लामो विश्वविद्यालय पाठ्यक्रम (C++ मा वस्तुपास्कल र बोर्ल्यान्ड VCL) बाहेक, र विकासको सैद्धान्तिक पक्षहरूको लागि गणितमा भर परेको बाहेक, मैले विशेष रूपमा IT कहिल्यै अध्ययन गरिन।

सुरुमा मैले मेरो मूल संस्थानमा पूर्ण-समय पाठ्यक्रमहरूको लागि विकल्पहरू विचार गरें। साँचो, यो छिट्टै स्पष्ट भयो कि अनियमित तालिका र आफ्नै तालिका बाहिर बारम्बार काम (प्रतिस्थापन, आदि) को कारणले विभाग मा काम संग यस्तो अध्ययन संयोजन गर्न लगभग असम्भव हुनेछ। त्यसैले म बिस्तारै टाढाबाट सशुल्क पाठ्यक्रमहरू पूरा गर्ने विचारमा आए। म Baumanka मा स्थित Mail.ru टेक्नोपार्क प्रशिक्षण केन्द्रका प्रोफेसरहरूको सिफारिसमा GeekBrains मा आएँ र पाइथन प्रोग्रामर कोर्समा भर्ना भए।

पाठ्यक्रमहरूले कुनै कठिनाइहरू निम्त्याएनन्, मात्र समस्या यो थियो कि मैले तिनीहरूलाई विभागमा काम, वैज्ञानिक कार्यहरू र घटनाहरूसँग निरन्तर जोड्नुपर्‍यो। समय यति तंग थियो कि घरबाहिर धेरैजसो सामाजिक जडानहरू त्याग्नुपरेको थियो (भाग्यवश, अस्थायी रूपमा)।

यसरी मैले कामको बोझको सामना गरें: मैले सडकमा समस्याहरू समाधान गरें। यो सीप, धेरै व्यापार यात्राहरू मार्फत विकसित, धेरै उपयोगी साबित भयो, किनकि यो बिना म मेरो सबै गृहकार्य पूरा गर्न सक्षम हुनेछैन (र यसले ध्यानलाई पनि प्रतिस्थापन गर्दछ ...)। मैले मेरो ल्यापटप, स्मार्टफोन, र वायरलेस स्मार्टफोन किबोर्डहरू प्रयोग गरेर जाने क्रममा कोड गर्न सिकें।

मेरो ल्यापटप डेल अक्षांश 3470 हो, र Logitech K 5.5 BT किबोर्डसँग 810 इन्च वा सोभन्दा बढीको विकर्ण भएको कुनै पनि स्मार्टफोनले गर्नेछ। सामान्यतया, म सबैलाई Logitech उत्पादनहरू सिफारिस गर्दछु; तिनीहरू धेरै भरपर्दो छन् र प्रयोगको धेरै कठोर अवस्थाहरू सामना गर्न सक्छन् (र यो कहिल्यै विज्ञापन होइन)।

किबोर्ड Logitech K810

पाइथन यस्तो कामको लागि धेरै अनुकूल छ - यदि तपाईंसँग राम्रो सम्पादक छ भने। अर्को प्रोग्रामिङ ह्याक: डेस्कटप वा रनटाइम वातावरणमा रिमोट जडानहरू प्रयोग गर्नुहोस्। मैले मेरो गृह कम्प्युटरमा Django चलिरहेको सुरक्षित वेब सर्भर प्रयोग गरेर धेरै कार्यहरू पूरा गरें। मैले PyDroid, DroidEdit, Maxima सफ्टवेयर प्रयोग गरेर ट्रेनबाट काम गरें।

किन पाइथन?

मैले PHP लाई प्रणाली स्क्रिप्टिङ भाषाको रूपमा प्रयोग गर्ने प्रयास गरेको लामो समय थिएन। मैले सुरुमा पाइथन आफैं र विस्तारै "आफ्नो लागि" अध्ययन गरें। मोड्युल स्तरमा पाइथन र C++ बीचको प्रभावकारी जडानको अस्तित्वको बारेमा थाहा पाएपछि मैले गम्भीरताका साथ अध्ययन गर्ने निर्णय गरें - एउटै भाषा भित्र अनुकूलित एल्गोरिदम र डेटा तयारी प्रक्रियाहरू साझेदारी गर्न रोचक लाग्थ्यो।

सरल उदाहरण: त्यहाँ गैर-मानक शक्तिशाली ड्राइभको लागि नियन्त्रण प्रणाली छ, RISC प्रोसेसरको साथ इम्बेडेड मेसिनमा C++ मा लागू गरिएको छ। व्यवस्थापन बाह्य मेसिन-निर्भर API मार्फत हुन्छ, जसले समर्थन गर्दछ, उदाहरणका लागि, नेटवर्कमा सबसिस्टमहरू बीच सञ्चार। उच्च स्तरमा, ड्राइभ अपरेशन एल्गोरिदम डिबग गरिएको छैन वा स्थिर छैन (कार्य प्रक्रियामा निर्भर गर्दै विभिन्न एल्गोरिदमहरू लोड गर्न आवश्यक छ)।

यस्तो प्रणाली प्राप्त गर्ने उत्तम तरिकाहरू मध्ये एक क्रस-प्लेटफर्म दोभाषेमा चल्ने पाइथन वर्गहरूको सेटको लागि आधारको रूपमा मेसिन-विशिष्ट C++ उपप्रणाली API प्रयोग गर्नु हो। तसर्थ, शीर्ष-स्तरको विकासकर्ताले इम्बेडेड मेसिन र यसको ओएसका सुविधाहरूलाई ध्यानमा राख्नु पर्दैन; उसले निम्न-स्तर API को "रेपरहरू" को रूपमा कार्य गर्ने पाइथन वर्गहरूसँग मात्र काम गर्नेछ।

मैले लगभग स्क्र्याचबाट C++ र पाइथन बाइन्डिङ सिक्नुपर्‍यो। यो चाँडै स्पष्ट भयो कि उच्च स्तरमा वस्तु-उन्मुख क्षमताहरू निम्न स्तरमा भन्दा धेरै महत्त्वपूर्ण थिए। यस कारणले गर्दा, हामीले एपीआईको डिजाइन र कार्यान्वयन गर्ने दृष्टिकोणलाई पूर्ण रूपमा परिवर्तन गर्नुपर्‍यो, पाइथन स्तरमा कक्षाहरू छनौट गर्ने र C/C++ मा विश्वव्यापी डेटा साझा गर्ने। कोड उत्पादन गर्न प्रयोग गर्नुहोस्: उदाहरणका लागि, ROS फ्रेमवर्क आफैले पाइथनमा नाम र वस्तुहरू उत्पन्न गर्दछ, त्यसैले तपाईंले आफ्नो इन्टरफेसहरू डिजाइन गर्दा, विशेष गरी टाइपिङमा, भाषा भिन्नताहरूलाई ध्यानमा राख्नुपर्छ।

वर्तमानमा काम गर्दै: पाइथन र रोबोट नियन्त्रण तर्क

अब म मस्को राज्य प्राविधिक विश्वविद्यालयको रोबोटिक्स अनुसन्धान र शिक्षा केन्द्रमा पाइथन र C++ प्रोग्रामरको रूपमा काम गर्छु। हामी सरकारी विभागहरूद्वारा कमिसन गरिएका अनुसन्धान परियोजनाहरू र सफ्टवेयर उपकरणहरू लागू गर्छौं: हामी निर्मित प्राविधिक दृष्टि प्रणालीहरू र प्रणालीहरूबाट स्वतन्त्र हुने उच्च-स्तरीय स्वचालित नियन्त्रण एल्गोरिदमहरूका साथ हेरफेर गर्नेहरू विकास गर्छौं।

हाल, म पाइथनमा रोबोट नियन्त्रण प्रणालीहरूको लागि उच्च-स्तरको तर्क कार्यक्रम गर्छु; यो भाषाले C++, एसेम्बलर, र गोमा लेखिएका उच्च अनुकूलित मोड्युलहरू सँगै जोड्दछ।

प्रोग्रामिङ रोबोट नियन्त्रण एल्गोरिदममा, एल्गोरिदमका दुई ठूला समूहहरू प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूमध्ये पहिलो तल्लो स्तरमा सिधा उपकरणमा लागू गरिएको छ - यो ड्राइभ नियन्त्रकहरू, सञ्चार लाइन कन्सेन्ट्रेटरहरू, र अपरेटर अन्तरक्रिया उपप्रणालीहरूको निर्मित सफ्टवेयर हो।

यहाँ एल्गोरिदमहरू नियन्त्रित कार्यान्वयन गति र पूर्ण रूपमा रोबोटको कार्यसम्पादन भन्दा बढी विश्वसनीयताका लागि डिजाइन गरिएको हो। पछिल्लो अनिवार्य छ, किनकि सम्पूर्ण प्रणालीको सुरक्षा निम्न-स्तर नियन्त्रण सफ्टवेयरमा निर्भर गर्दछ।

एल्गोरिदमको दोस्रो समूहले पूर्ण रूपमा रोबोटको सञ्चालन निर्धारण गर्दछ। यी उच्च-स्तरका कार्यक्रमहरू हुन्, जसको विकासमा जोड एल्गोरिथ्मको कार्यान्वयनको स्पष्टता र गतिमा छ, प्रायः धेरै जटिल। थप रूपमा, रोबोटमा उच्च-स्तर सफ्टवेयर प्रायः सेटअप र परीक्षण प्रक्रियाको क्रममा परिवर्तनको विषय हुन्छ। यस्तो विकासको लागि, सामान्य उद्देश्यका व्याख्या गरिएका भाषाहरू अपरिहार्य छन्।

यस्तो कामको लागि कस्तो ज्ञान चाहिन्छ?

यो C++ टेम्प्लेट भाषा र पाइथनको वस्तु-उन्मुख क्षमताहरू अध्ययन गर्न अनिवार्य हुनेछ। लगभग अपरिवर्तनीय सीप एपीआई डिजाइन र कागजात गर्ने क्षमता हो। Boost::Python जस्ता विशेष पुस्तकालयहरूको क्षमताहरू अन्वेषण गर्न यो राम्रो विचार हुनेछ। निम्न-स्तरको सफ्टवेयरसँग काम गर्नेहरूले निश्चित रूपमा मल्टिथ्रेडिङ (कर्नेल स्तरमा) र लिनक्स/UNIX/QNX प्रणाली कलहरूको सामना गर्नुपर्नेछ। रोबोटिक्स को सिद्धान्तहरु को बारे मा आफ्नो समझ को सुधार को लागी, यो रोबोट अपरेटिंग सिस्टम फ्रेमवर्क संग परिचित हुनु धेरै उपयोगी छ।

म कम्तिमा एउटा संकलित र एक व्याख्या गरिएको प्रोग्रामिङ भाषा विकास र मागमा रहेको प्रयास गर्छु। यो ईन्जिनियरिङ् मा काम गर्न को लागी एक विजयी रणनीति हो, जहाँ अत्यधिक विशेष (पढ्नुहोस्: असामान्य) एल्गोरिदमहरू विकास गर्न र कम्पाइलिङ भाषाहरूमा लागू गर्न निरन्तर आवश्यकता छ। यस्तो सफ्टवेयरको लागि डाटा तयार गर्ने कार्य व्याख्या गरिएका भाषाहरू प्रयोग गरेर समाधान गर्न धेरै रमाइलो छ। सुरुमा, मेरो सेटमा C++, Pascal र BASIC, पछि PHP र BASH थपियो।

कसरी विकास उपकरणहरू विद्यार्थीहरूलाई सिकाउन उपयोगी हुन सक्छ

पेशागत विकासको लागि अहिलेको मुख्य योजना शिक्षाशास्त्रमा व्यावसायिक सफ्टवेयर विकास उपकरणहरूको प्रयोगको लागि वैज्ञानिक आधार प्रदान गर्ने प्रयास गर्नु हो, शिक्षण विधिहरूको विकास र परीक्षण गर्न।

2016 देखि, मैले उच्च शिक्षामा शिक्षण अभ्यासमा विकास उपकरणहरू - प्रोग्रामिङ भाषाहरू, IDEs, कागजातहरू जेनेरेटरहरू, संस्करण नियन्त्रण प्रणालीहरू - परिचय गर्न ठूलो प्रयोग सुरु गरें। अब हामीले गुणात्मक रूपमा सामान्यीकरण गर्न सकिने नतिजाहरू प्राप्त गर्न सफल भएका छौं।

उदाहरणका लागि, शैक्षिक प्रक्रियामा सामग्रीको संस्करणको परिचयले विद्यार्थीको कामको गुणस्तरमा उल्लेखनीय सुधार गर्छ, तथापि, अनिवार्य शर्तमा मात्र: विद्यार्थीहरूले साझा परियोजनाहरूमा सँगै काम गरिरहेका छन्। व्यावसायिक सफ्टवेयर विकास उपकरणहरू प्रयोग गरेर प्राविधिक विषयहरू सिकाउने विधिहरूको विकास अब सक्रिय रूपमा मेरो अनुसन्धान समूहले MSTU मा विद्यार्थीहरू, आवेदकहरू र अतिरिक्त शिक्षा कार्यक्रमहरूका विद्यार्थीहरू मिलेर गरिरहेको छ।

वैसे, मैले मेरो शिक्षण अभ्यास छोडेको छैन - मैले MSTU मा उन्नत अध्ययन संस्थानको लागि लिनक्सको डिजाइन र प्रशासनमा मेरो आफ्नै गहन पूर्ण-समय पाठ्यक्रम विकसित गरें, र म आफैं सिकाउँछु।

वैज्ञानिक काम

प्रारम्भिक कार्यहरू
घोडाको चाल कार्यान्वयनको उदाहरण प्रयोग गरेर चार-खुट्टा हिड्ने प्रणालीहरू डिजाइन गर्दा गेट योजनाका मुद्दाहरू (१ 2010 XNUMX)

गतिविज्ञानको मुद्दा र घोडाको अगाडिको खुट्टाको समर्थन तत्व लोड गर्ने चरणमा चार-खुट्टा मूभरको कार्य चक्रको घटकको रूपमा समर्थनमा पुग्ने चरणमा। (१ 2012 XNUMX)

अन्तिम देखि
शिक्षण संयन्त्र र मेसिन सिद्धान्तको लागि 3D गियर निर्माण सिमुलेशन अनुप्रयोग (१ 2019 XNUMX)

राहत वस्तुहरूको खोजीमा संरचनात्मक अवरोधहरू र यसको प्रयोगलाई पहिचान गर्ने विधि (१ 2018 XNUMX)

वैज्ञानिक उद्धरण डाटाबेस द्वारा अनुक्रमित अन्य कार्यहरू मेरो प्रोफाइल मा देख्न सकिन्छ अनुसन्धान गेट। धेरै जसो लेखहरू मेसिनहरूको आन्दोलनमा समर्पित छन्, त्यहाँ इन्जिनियरिङ शिक्षाशास्त्र र शैक्षिक सफ्टवेयरमा कामहरू छन्।

स्रोत: www.habr.com