[Beyond Robotics] Как пробить себе дорогу в соревнования по робототехнике?

[Beyond Robotics] Как пробить себе дорогу в соревнования по робототехнике?
Все статьи проекта Beyond Robotics
Карьера в робототехнике
Женщины в робототехнике
Американский уголок: оборудование и работа над проектом
Социоэкономические препятствия на пути к WRO
Как не-ученики НИШ попадают на олимпиады по робототехнике?

Участие в олимпиадах по робототехнике требует немалых сил и терпения, навыков и целеустремленности. Призовое же место на этих олимпиадах потребует от участников еще большего. В прошлой статье о социоэкономических препятствиях на пути к WRO мы рассказали о том, насколько тяжел путь робототехника к олимпу. Но несмотря на все трудности, даже среди сотни участников с разными знаниями и навыками появится та самая десятка, которая взойдет на пьедестал и ощутит тяжесть медалей.

В этой статье мы расскажем о том, как повысить свои шансы встать в один ряд с призерами олимпиады и как приблизиться, а то и превзойти уровень самых сильных команд; а также подробно обсудим, почему диплом о призовом месте не всегда показатель по-настоящему упорной и большой работы, и что именно можно и нужно считать настоящей победой на соревнованиях.


ДИСКЛЕЙМЕР!

Эта статья не о “секретах” и “лайфхаках”, о которых никто не знает, чтобы победить на олимпиаде. Секрет лишь один: его нет.

Все, что вы найдете в этой статье – скорее правдивое повествование о большом и самом разнообразном опыте сборной Казахстана по робототехнике, которым мы хотели поделиться.


Настрой

Первое, о чем стоит поговорить – настрой – без него мало что получится даже если все члены жюри единогласно решат отдать вашей команде первое место. Важнее настроя может быть его характер: он не должен быть деструктивным! Многие сегодня хотят быть всегда лучшими, чем бы они не занимались: “хочу золотую медаль”, “хочу занять первое место”, “хочу получить \(1500\) по SAT”. Но соревнования – это в первую очередь не о превосходстве над другими, а над собой.

В соревнованиях любого рода, не только робототехнических, пройденный путь уже самодовлеющее достижение, стоящее куда больше призового места. Такое мышление приводит к глубокой рефлексии и сознанию того, как многому вы научились во время подготовки, став совершенно новым человеком и в профессиональном и в личностном контексте. Установка “первое место –  первая цель” обесценивает весь процесс обучения и подготовки к WRO, навыки, знания и самое главное – время. Проиграть, но научиться чему-то намного ценнее и полезнее, чем взять первое место, не сделав ничего.

В создании правильного настроя также важна целеустремленность и уверенность. Мы привыкли делить людей на две категории: талантливые от природы и трудолюбивые. Есть люди, которым дается обучить самую сложную нейронную сеть в два клика, а кому-то робота на Lego EV3 не заставить проехать вперед с первого раза. Но второй тип людей будет пытаться до конца, пока результат не оправдает ожидания. Однако даже так нет никаких гарантий, что  положение дел талантливого всегда будет лучше упорного. Ведь все сводится к количеству часов, затраченных на эффективную работу над собой и своими навыками. Это может звучать банально, но никогда нельзя терять целеустремленность, даже когда все рушится. Когда-то в \(2018 \)году команда SpaceGardens в составе сборной Казахстана поехала в Тайланд на World Robotics Olympiad показывать свой проект всему миру. К сожалению, тот проект был совершенно не приспособлен к перевозке: его было  тяжело разобрать и еще тяжелее собрать заново.  В итоге, когда все команды уже защищали свои проекты, робот SpaceGardens все еще не был собран до конца.

Проект SpaceGardens команды из Казахстана на международном этапе WRO 2018

И даже после провального выступления перед всеми тремя жюри, команда не сдавалась, хоть и было понятно, что призового места не ожидать. Участники продолжали бороться, чтобы дойти до конца, пытаясь хоть как-то исправить ситуацию: не пошли на ужин, чтобы завершить сборку робота, а когда сломался последний светодиод в оптопаре, то разобрали термоклеевый пистолет и вытащили светодиод оттуда. Несмотря на то, что все понимали, как плачевно положение дел, команда не хотела сдаваться. Тем временем, пока команда SpaceGardens судорожно собирала робота из “того, что есть”, за соседними кабинками стояли команды из России и Германии. Наконец награждение – команда SpaceGardens взяли \(15\) место из \(39\), а из России и Германии – первое и второе место соответственно. И у них точно было чему поучиться.

Процесс защиты проекта команды сборной Казахстана на WRO 2017

Их уверенность и решимость притягивали с первых мгновений: они не паниковали и уж тем более не унывали. Наоборот, в случае какой-либо проблемы ребята с холодным спокойствием решали ее сообща, будто ничто не угрожает их месту на пьедестале. Они были твердо уверены в своем проекте, в том, что у них обязательно получится показать свой максимум. Так, их внутренняя  уверенность отражалась и на соперниках: чем более уверенным, стабильным и непоколебимым кажешься, тем менее уверенными, стабильными и непоколебимыми будут чувствовать себя противники. А  эмоциональные качели наоборот редко когда могут привести к хорошему результату.

В конечном счете, желание показать свой максимум, целеустремленность и уверенность – это та психологическая основа, которая необходима , чтобы на вашу команду обратили внимание. Безусловно, одна уверенность не прямой путь к успеху, однако без этой основы стать одним из лучших вряд ли получится. Важно понимать, что  быть уверенным не значит вести себя высокомерно и неуважительно  по отношению к другим командам. К своим соперникам нужно относиться с честью и достоинством,иначе вы рискуете превратить мирное состязание интеллектуальными силами в токсичную войну. Так, когда-то Талдыкорганская команда (Даниил Филимонов, Пак Элина) являлись заклятыми конкурентами с командой из Астаны (Шырын Оспанова, Рахат Айжанов), но спустя некоторое время трое из них объединились в работе над проектом общим Beyond Robotics.

“Обзор” соперников

Наверняка вы часто слышали о том, что перед тем, как начать свой бизнес, необходимо провести исследование рынка? Похожий принцип можно применить и к соревнованиям по робототехнике. Зачем? Все просто – мы уже говорили о том, что нужно показать свой максимум, однако нужно еще и понять, в какую сторону нужно направить свои силы, какие умения необходимо развить для того, чтобы достичь цели. Иными словами:перенять опыт бывших победителей с сильными проектами.  Для этого нужно узнать, какие проекты занимали призовые места раньше. Самый простой метод – это поискать в интернете призеров прошлых лет и определить, что было важным в их проекте, помимо идеи (наличие нейронных сетей, 3D-печать, мягкая робототехника, и т.п.). На Youtube-канале World Robot Olympiad раньше публиковались ролики топ-8 проектов из каждой категории, которые до сих пор актуальны. К примеру, посмотрев ролик победителей WRO-2018  в старшей творческой категории, мы можем заметить применение мягкой робототехники  и нейронных сетей. На самом WRO 2018 мы вживую видели выступление этой команды и среди soft skills стоит отметить отличные навыки презентации и необычайный командный дух, который выражался плавностью презентации и запоминающейся “кричалкой” в конце. Сравнив этот проект с другими, мы можем увидеть, что мягкая робототехника – фишка этой команды, а нейронные сети были у всех победителей. Из этого делаем вывод о том, что надо бы научиться работать с нейронными сетями. Плюс, сделать это можно на нашем курсе по нейронным сетям на сайте Beyond School.

Тройка победителей старшей открытой категории WRO 2019. Источник: сайт itmo.ru

Следует обратить внимание на презентацию победителей – как она структурирована, какова ее плавность. Лучшие и наиболее качественные презентации чаще всего у команд из Азиатских стран.

Проводить подобное исследование крайне полезно для начальной подготовки к олимпиаде. Однако для большей готовности к олимпиадам республиканского и международного значения стоит провести “исследование” конкретных команд. Например, при подготовке к международному этапу WRO-2019, мы знали заранее о наших сильнейших соперниках, о концепте их проекта, реализации  робота. Как мы это сделали? Посмотрев список победителей за последние пять лет, мы увидели, что там всегда есть команда из России под руководством одного и того же тренера. В итоге, поискав информацию о победителях на Всероссийской Олимпиаде Роботов 2019, мы увидели, что первое место получила  команда того же тренера. Обозначив эту команду нашим главным оппонентом, мы принялись искать больше информации об их проекте. С какой целью? Чтобы четко понимать, чего ожидать от одного из главных претендентов на пьедестал  WRO-2019, и понять, насколько мы сами соответствуем их уровню: недостаем или же превосходим. Таким образом, критическое сравнение своего проекта с чужими отлично поможет определить ваши сильные стороны, создать визитную карточку проекта, а также покажет, где стоило бы доработать проект, чтобы не отставать от конкурентов. Так, обзор соперников принесет множество положительных результатов: вы поймете, к чему стремиться и какой робот действительно будет оценен по достоинству, а также здраво сравните своего робота и робота победителей, чтобы понять свою силу и составить план доработки проекта.

Подготовка

Подготовка к олимпиаде:  времязатратно, но необходимо. За короткое время вы должны получить навыки 3D-моделирования, программирования, презентации, подготовки исследования и многого другого. Здесь появляется новое правило: если вы хотите показать свой максимум, то будьте готовы, что вероятно, вам придется посвятить своему роботу практически  все свободное время. Выходит, что большую часть встреч с друзьями придется пропустить, а сериал посмотреть нескоро получится. Но ведь получить “путевку” на республиканский этап, а то и на международный никогда не было легкой задачей!

Безусловно, сколько времени у вас уйдет на подготовку крайне индивидуально, тем не менее как готовиться к олимпиадам по робототехнике можно рассчитать. И мы расскажем! В первую очередь стоит помнить: 80 процентов работы над всем проектом заканчивается еще до начала его реализации. Перед тем, как приступить к конструированию, необходимо четко сформулировать идею проекта и его основные функции, иначе вас будут коварно поджидать постоянные споры о том, что вы делаете. Непродуманность идеи, например, привела одну команду на WRO-2018 к тому, что на республиканском этапе у них был проект, который сам смешивал и заваривал лечебный чай; на подготовительных сборах был проект, ставящий диагноз и рекомендующий определенную диету и лечебный чай, а на международной олимпиаде вновь появился робот, что самостоятельно смешивал и заваривал лечебный чай. Такие скачки в концепте не являются верной эволюцией идеи проекта! Именно поэтому рекомендуется обозначить основной вектор развития проекта на старте и уже затем добавлять к нему дополнительные модули по мере разработки. Так, в 2019 году основной идеей команды Ziggurat заключалась в создании робота, который способен преподавать рисование, проверять выполненную учениками работу и давать конфеты за правильное выполнение заданий. В дальнейшем к проекту добавился робот-гуманоид, представляющий учителя,  отдельный модуль, который обучал арифметике, машинка для реализации шрифта-брайля и VR-очки для выполнения домашнего задания в виртуальной реальности. “Скелет” робота-учителя сохранился,но в течение подготовки он обрастал новыми “мышцами”.

Проект сборной Казахстана команды Ziggurat WRO 2019, Робот-учитель

Идея проекта готова, задан вектор для работы. А как начать разработку?Самое главное правило – разбивать процесс подготовки на мелкие части, расставив их по приоритету, и затем делегировать их всем членам команды. Звучит как популярная в разработке ПО методология управления проектами SCRUM? А это она и есть! Однако готовясь к WRO-2019, мы пришли к этому самостоятельно, не изучая теорию (и зря).  Для эффективной подготовке к олимпиадам рекомендуем ознакомиться с некоторыми гибкими методологиями разработки, чтобы использовать их элементы в вашей разработке.

Возвращаясь к робототехнике, давай рассмотрим  пример: есть цель –  написать сверточную нейронную сеть  для распознавания объектов. Далее делим ее на несколько составных частей: изучить работу нейронной сети YOLOv4, установить необходимое программное обеспечение на свой компьютер, собрать датасет для обучения и обучить саму нейронную сеть.  Для каждой из целей ставим приоритет, ответственного и ориентировочный дедлайн. Также стоит помнить, что могут появиться такие  этапы при реализации цели, которые можно выполнять не последовательно, а параллельно. К примеру, мы можем вместе с изучением YOLOv4 уже собирать и обрабатывать датасет. Подобный ход работы существенно оптимизирует тайм-менеджмент при создании робота. Кроме того, крайне рекомендуем делать TO-DO листы и расписывать алгоритмы на бумаге или маркерной доске. Когда члены команды Ziggurat готовились к WRO-2019, у них кончились маркерные доски, где они могли бы писать списки дел и расписывать алгоритмы и тогда... они начали оставлять записи на окнах тем же маркером, следы от которого исчезли только  после окончания олимпиады.

Когда не хватало маркерных досок, участники оставляли записи на окнах.

Большой (во всех смыслах) масштаб записей создавал отличную картину проекта, и  вместе с тем записи всегда были перед глазами, что позволяло напоминать себе, как написать код на тот или иной алгоритм.

Подготовка – процесс критически важный для успеха не только на конкурсах, но и в целом в жизни. Не бойтесь полностью отдавать себя процессу и применять гибкие методологии. Более подробно о подготовке к олимпиадам рассказал тренер сборной Казахстана Открытой категории WRO Авдюнин Николай Владимирович на нашем курсе.

Смелость и коммуникабельность

В современном мире навыки общения играют важную роль в развитии личности. Робототехника  не исключение. Почти каждый робототехник сталкивается с двумя проблемами: низкая квалификация тренера, а то и его отсутствие вовсе, и нехватка необходимого оборудования и мастерской. Здесь  нам и понадобится коммуникабельность вместе со смелостью.

Часть 1. Тренер

Кадр из курса подготовки к олимпиадам от тренера казахстанской сборной Авдюнина Николая Владимировича.

Стоит признать, что найти хорошего тренера, который научит всему, что он знает и даже большему  правда тяжело.  Однако это не повод отчаиваться, ведь за советом можно обратиться к победителям прошлых лет республиканской и международной олимпиады, квалифицированному тренеру, о котором вы где-либо узнали,  к студентам, изучающим подобную дисциплину  в университете, или же просто специалисту в необходимой области. Как видите, выбор довольно большой, все, что необходимо – найти контакты нужного человека, составить все вопросы заранее и вежливо попросить о помощи. Какой шанс, что вам ответят? Точно ненулевой. Конечно, не каждый будет готов помочь в разработке проекта, но это не означает, что получить совет или консультацию бессмысленно. Другой аспект заключается в том, что некоторым ребятам предлагают помощь, но им “неудобно” ее принять. Тут как никогда важно помнить то, что любую помощь, способную приблизить вас к заветной победе нужно проанализировать, взвесить за и против, и если “неудобно” – единственное, что останавливает вас принять эту помощь, то придется переступить через себя. В конце концов, если человек не хотел бы вам помочь, он и не предлагал бы эту помощь. Обратиться за помощью можно и к нашей команде робототехников в нашем чате в Telegram, Instagram, Спроси! или на любой другой доступной платформе. Когда на кону ваше участие в олимпиаде, а также ваше развитие как профессионала и как личности, то нужно набраться смелости и попросить помощи в своем обучении и становлении у всех, у кого только можно.

Часть 2. Оборудование

Когда дело доходит до оборудования, все становится сложнее. Ведь нельзя напечатать деталь для робота, просто смотря на фотографию 3D-принтера! Да и не всегда хватает средств даже на такие простые инструменты и материалы, как ножовка, дрель, крепеж или детали для корпуса. И вот тут навыки дипломатии, коммуникации и щепотка смелости помогут получить заветные стамеску и пол-рубанка. Каким образом? В первую очередь, двери Американских уголков открыты для всех желающих. О том, что это за места, мы писали в другой нашей статье.

Мастерская MakerSpace

Однако, далеко не в каждом городе Казахстана есть подобные уголки, да и в существующих уголках не всегда хватает места всем. По этой причине стоит узнать, в каких университетах вашего города есть открытые для использования мастерские.Чаще всего там найдется  специалист, который так или иначе может научить чему-то новому. К примеру в Талдыкоргане, в Жетысуском Государственном Университете имени И. Жансугурова располагается Zhetysu StartUp Academy, в рамках которой каждый желающий может бесплатно воспользоваться их мастерской и оборудованием для создания проекта. Если же не удастся найти места в университетах, есть еще один запасной вариант – договориться с частной школой. В Алматы, Нур-Султане и в других крупных городах Казахстана есть достаточно большое количество частных школ, в которых находятся  отличные мастерские. Как туда попасть? Все просто – зайдите на сайт школы, найдите телефон приемной, позвоните туда и узнайте, есть ли возможность использовать оборудование этой частной школы для проектников из других школ. Будьте готовы к тому, что далеко не везде ответят положительно, в то же время имейте смелость договариваться и побольше рассказывать о себе, о вашем проекте и причине, по которой вам нужна их мастерская. В конце концов, вы ничего не теряете, в то время как положительный исход такого поиска  способен вашей команде заметное преимущество в подготовке.

Заключение

Олимпиадная робототехника – путь непроторенный, а во времена COVID-\(19\)  он стал еще более трудным. Однако это все же путь и именно поэтому не стоит бояться сталкиваться с препятствиями на нем. Если вам близка наука, то безусловно, как бы ни было тяжело, ею стоит заниматься, вкладываться и развиваться. В любой подобной деятельности по-настоящему ценно отнюдь не ходить с грудой золотых медалей на шее, а показать свой максимум, знать куда вы направляетесь и какие люди будут завтра вашими соперниками и друзьями; получить как можно больше полезных знаний, навыков, знакомств и опыта. И самое главное – никогда не опускать руки, упорно преодолевать все трудности: от поиска тренера и места работы над проектом, до развития в себе навыков коммуникации и смелости. И помните – путь к успеху лежит через сотню провалов!

Редактор: Дарина Мухамеджанова

Фонд «Beyond Curriculum» публикует цикл материалов в рамках проекта «Beyond Robotics» при поддержке государственно-частного партнёрства «Шеврон» и Посольства США в Казахстане.