Робототехника бойынша сайыстарға қалай қол жеткізсе болады?

Beyond Robotics жобаның барлық мақалалары
Робототехника саласындағы мамандық
Робототехника саласындағы нәзік жандылар
Америкалық бұрыштар: құрал-жабдықтар мен жобалық жұмыстар
WRO-ға қатысу жолындағы әлеуметтік-экономикалық кедергілер
НЗМ-нің емес оқушылары робототехника бойынша олимпиадаға қалай қатысу мүмкіндігіне ие болады?

Робототехника бойынша олимпиадаларға қатысу көп күш пен шыдамдылықты, дағдылар мен табандылықты талап етеді. Осы олимпиадалардағы жүлделі орындар қатысушылардан одан да көпті талап етеді. WRO жолындағы әлеуметтік-экономикалық кедергілер туралы өткен мақалада біз робототехниктің Олимпқа шығуы қаншалықты ауыр екендігі туралы әңгімелестік. Бірақ барлық қиындықтарға қарамастан, тіпті әртүрлі білімі мен дағдылары бар жүздеген қатысушылардың арасында тұғырға көтеріліп, медальдардың ауырлығын сезінетін мықты ондық пайда болады.

Бұл мақалада біз олимпиада жүлдегерлерімен бір қатарда тұру мүмкіндігімізді қалай арттыру керектігі және ең мықты командалардың деңгейіне қалай жақындау немесе одан асып түсу туралы сөйлесетін боламыз; сонымен қатар жүлделі орын дипломы әрдайым шынымен қажырлы және үлкен жұмыс көрсеткіші бола бермейтінін және жарыстарда нағыз жеңіс деп нені санауға болатын және қажет екенін егжей-тегжейлі талқылаймыз.

ДИСКЛЕЙМЕР!

Бұл мақала олимпиадада жеңіске жету үшін ешкім білмейтін "құпиялар" мен "лайфхактар" туралы емес. Бір ғана құпия бар: ол жоқ.

Осы мақалада сіз оқығанның бәрі  – біз бөліскіміз келген робототехника бойынша Қазақстан құрамасының үлкен және алуан түрлі тәжірибесі туралы шынайы әңгіме.

Көңіл-күй

Біріншіден, айтуға қажеттілік тудыратын нәрсе – көңіл-күй. Қазылар алқасының барлық мүшелері бірауыздан сіздің командаңызға бірінші орын беруді шешсе де, онсыз ештеңе шықпайды. Көңіл-күйден гөрі оның мінезі маңызды болуы мүмкін: ол жойқын болмауы керек! Бүгінгі таңда көптеген адамдар әрқашан ең жақсы болғысы келеді: "Мен алтын медаль алғым келеді", "Мен бірінші орын алғым келеді", "Мен SAT бойынша \(1500\) алғым келеді". Бірақ бәсекелестік, ең алдымен, басқалардан гөрі артық тұру туралы емес, өзіңізден асып тұруды білдіреді.

Робототехниканың ғана емес, кез-келген түрдегі жарыстарда өткен жол – бұл өзіндік жетістік, ол жүлделі орыннан әлдеқайда жоғары. Мұндай ойлау терең рефлексияға және дайындық кезінде көп нәрсені қалай білгеніңізді, кәсіби және жеке контексте мүлдем жаңа адам болуға әкеледі. "Бірінші орын – бірінші мақсат" принципін ұстану бүкіл оқу және WRO-ға дайындық процесін, дағдыларды, білімді және ең бастысы уақытты құнсыздандырады. Жеңілу, бірақ бір нәрсені үйрену – ештеңе жасамай бірінші орынды иеленуден әлдеқайда құнды және пайдалы.

Дұрыс көзқарас қалыптастыруда мақсаттылық пен сенімділік маңызды. Біз адамдарды екі санатқа бөлуге дағдыланғанбыз: табиғаты бойынша талантты және еңбекқор. Ең күрделі нейрондық желіні екі рет басу арқылы үйрететін адамдар бар және Lego EV3-тегі роботты бірінші рет алға жүргізе алмайтын адамдар да бар. Бірақ адамдардың екінші түрі нәтиже күткендегідей шықпағанша дейін, яғни соңына дейін тырысады. Алайда тіпті талантты адамның жағдайы әрдайым табандылықтан жақсы болатынына кепілдік жоқ. Өйткені, бұл өзіңізге және сіздің дағдыларыңызға тиімді жұмыс істеуге жұмсалған сағат санына байланысты. Бұл қарапайым болып көрінуі мүмкін, бірақ бәрі құлаған кезде де ешқашан мақсаттылықты жоғалтуға болмайды. \ (2018\) жылы SpaceGardens командасы Қазақстан құрамасының құрамында World Robotics Olympiad Тайланд қаласына өз жобаларын бүкіл әлемге көрсетуге аттанды. Өкінішке орай, бұл жоба тасымалдауға мүлдем бейімделмеген: оны бөлшектеу қиын болды және оны қайта жинау одан да қиын болды. Нәтижесінде, барлық командалар өз жобаларын қорғаған кезде, SpaceGardens роботы әлі соңына дейін жиналмады.

Үш қазылар алқасының алдында сәтсіз өнер көрсеткеннен кейін де, команда бас тартпады, дегенмен жүлделі орын күтілмейтіні түсінікті болды. Қатысушылар жағдайды түзетуге тырысып, соңына дейін күресу үшін күресті жалғастырды: робот құрастыруды аяқтау үшін кешкі асқа бармады, ал оптопарадағы соңғы жарық диоды сынған кезде олар ыстық желім пистолетін бөлшектеп, сол жерден жарық диодын шығарды. Барлығы жағдайдың қалай екенін түсінгеніне қарамастан, команда берілгісі келмеді. Осы уақытта SpaceGardens командасы роботты "бар заттан" жинап жатқанда, көрші стендтердің артында Ресей мен Германияның командалары тұрды. Соңында марапаттау рәсімінде SpaceGardens командасы \(39\) орын ішінде \(15\)-ші орынды иеленсе, Ресей мен Германия сәйкесінше бірінші және екінші орынды алды. Және кейін олар үйренуі керек нәрсе сөзсіз болды.

Олардың сенімділігі мен айқындылығы алғашқы сәттерден назарды аударды: олар үрейленбеді, тіпті, көңілсіз күйге де түспеді. Керісінше, қандай да бір проблема туындаған жағдайда балалар суық тыныштықпен олардың тұғырдағы орнына ештеңе қауіп төндірмейтіндей етіп бірге шешті. Олар өз жобаларына үлкен сенім артты, олар өздерінің максимумын көрсете алатынына сенімді болды. Осылайша олардың ішкі сенімділігі қарсыластарда көрініс тапты: неғұрлым сенімді, тұрақты және мызғымас көрінетін болса, қарсыластар соғұрлым сенімді, тұрақты және мызғымас болуды азырақ сезінеді. Ал эмоционалды серпіліс жақсы нәтижеге сирек әкелуі мүмкін.

Сайып келгенде, сіздің максимумыңызды, мақсаттылық пен сенімділікті көрсетуге деген ұмтылыс сіздің командаңызға назар аудару үшін қажет психологиялық негіз болып табылады. Әрине, бір сенімділік табысқа жетудің тікелей жолы емес, бірақ бұл негіз болмаса, ең жақсылардың бірі болу екіталай. Сенімді болу басқа командаларға менмен және құрметтемеу дегенді білдірмейді. Қарсыластарыңызға абыройлықпен және құрметпен қарау керек, әйтпесе сіз зияткерлік күштердің бейбіт жарысын улы соғысқа айналдыру қаупін тудырасыз. Бір кездері талдықорғандық команда (Даниил Филимонов, Пак Элина) Астанадан келген командамен (Шырын Оспанова, Рахат Айжанов) бәсекелес болған еді, бірақ біраз уақыттан кейін олардың үшеуі Beyond Robotics ортақ жобасы бойынша жұмыста күштерін біріктірді.

Қарсыластарға "шолу"

Сіз өз бизнесіңізді бастамас бұрын нарықты зерттеу қажет екенін жиі естідіңіз бе? Осыған ұқсас принципті робототехника жарыстарына да қолдануға болады. Не үшін? Барлығы қарапайым: біз өз максимумымызды көрсету керектігі туралы айтқан болатынбыз, алайда өз күшімізді қай бағытқа бағыттау керектігін, мақсатқа жету үшін қандай дағдыларды дамыту керектігін де түсіну керек. Басқаша айтқанда, күшті жобаларды ұсынған бұрынғы жеңімпаздардың тәжірибесін қабылдау. Ол үшін бұрын қандай жобалар жүлделі орындарға ие болғанын білу керек. Қарапайым әдіс – бұл өткен жылдардағы жүлдегерлерді интернеттен іздеу және идеядан басқа (нейрондық желілердің болуы, 3D-басып шығару, жұмсақ робототехника және т.б.) олардың жобасында не маңызды болғанын анықтау. World Robot Olympiad Youtube арнасында әр категориядан әлі күнге дейін өзекті болып табылатын топ-8 жобаның роликтері жарияланатын. Мысалы, ересектер арасындағы шығармашылық категориясындағы WRO-2018 жеңімпаздарының бейнесін көргеннен кейін жұмсақ робототехника мен нейрондық желілерді қолдануды байқай аламыз. WRO 2018-дің өзінде біз осы команданың өнерін тікелей көрдік және жұмсақ дағдылар арасында керемет презентация дағдылары мен ерекше командалық рухты атап өткен жөн, ол презентацияның тегістігімен және соңында есте қаларлық "айқаймен" көрінді. Бұл жобаны басқалармен салыстыра отырып, біз жұмсақ робототехника бұл команданың ерекшелігі болғандығы екенін, ал барлық жеңімпаздарда нейрондық желілер болғанын көре аламыз. Осыдан біз нейрондық желілермен жұмыс істеуді үйренуіміз керек деген қорытынды жасаймыз. Оған қоса, мұны Beyond School сайтындағы нейрондық желілер бойынша біздің курста үйренуге болады.

Жеңімпаздардың презентациясына назар аудару керек: ол қалай құрылымдалған және оның еркіндігі қандай? Ең жақсы және сапалы презентациялар Азия елдерінің командаларында жиі кездеседі.

Мұндай зерттеуді өткізу олимпиадаға алғашқы дайындық үшін өте пайдалы. Алайда республикалық және халықаралық маңызы бар олимпиадаларға барынша дайын болу үшін нақты командаларда "зерттеуді" жүргізген жөн. Мысалы, WRO-2019 халықаралық кезеңіне дайындық кезінде біз ең мықты қарсыластарымыз туралы, олардың жобасының тұжырымдамасы, роботты іске асыру туралы алдын ала білетінбіз. Біз мұны қалай жасадық? Соңғы бес жылдағы жеңімпаздардың тізімін қарап шыққаннан кейін біз әрқашан сол жаттықтырушының басшылығымен Ресейден келген команда бар екенін көрдік. Нәтижесінде, 2019 жылғы Бүкілресейлік Роботтар Олимпиадасындағы жеңімпаздар туралы ақпаратты іздеп, сол жаттықтырушының командасы бірінші орынға ие болғанын көрдік. Бұл команданы біздің басты қарсыласымыз деп атай отырып, біз олардың жобасы туралы көбірек ақпарат іздей бастадық. Қандай мақсатпен? WRO-2019 тұғырына үміткерлердің бірінен не күтетінін нақты түсіну және олардың деңгейіне қаншалықты сәйкес келетінімізді түсіну үшін, яғни бізге жетіспейтін нәрсе не немесе олардан асып кете аламыз ба екендігін түсіну. Осылайша сіздің жобаңызды басқа адамдармен сыни салыстыру сіздің күшті жақтарыңызды анықтауға, жобаның визит карточкасын құруға көмектеседі, сонымен қатар бәсекелестерден артта қалмау үшін жобаның қай жерін түзету керектігін байқатады. Сонымен қарсыластарға шолу көптеген оң нәтижелер әкеледі: сіз нені мақсат тұтуға болатындығын және қай робот шынымен бағаланатынын түсінесіз, сонымен қатар сіздің күшіңізді түсіну және жобаны аяқтау жоспарын жасау үшін жеңімпаз робот пен өзіңіздің роботыңызды ақылмен салыстырыңыз.

Дайындық

Олимпиадаға дайындық көп уақытты қажет етеді, бірақ қажет нәрсе болып табылады. Қысқа уақыт ішінде сіз 3D модельдеу, бағдарламалау, презентация, зерттеу дайындау және тағы басқалар дағдыларын игеруіңіз керек. Мұнда жаңа ереже пайда болады: егер сіз өзіңіздің максимумыңызды көрсеткіңіз келсе, онда бос уақытыңызды роботқа арнауыңыз керек болуы мүмкін. Достармен кездесулердің көп бөлігін өткізіп жіберуге тура келеді, ал телехикаяңызды жақында көре алмайсыз. Бірақ республикалық кезеңге, тіпті халықаралық кезеңге "жолдама " алу ешқашан оңай міндет болған емес!

Әрине, дайындыққа уаққыттың кетуі адамның өзіне тікелей байланысты, дегенмен робототехника бойынша олимпиадаларға қалай дайындалу керектігін есептеуге болады. Және біз сізге айтып береміз! Ең алдымен, бүкіл жоба бойынша жұмыстың 80 пайызы оны іске асыру басталғанға дейін аяқталады дегенді есте сақтау керек. Құрылысты бастамас бұрын, жоба идеясын және оның негізгі функцияларын нақты тұжырымдау керек, әйтпесе сіз не істеп жатқаныңыз туралы үнемі пікірталастар сізді жасырын күтіп отырады. Ойластырылмаған идея, мысалы, WRO-2018 бір командасын республикалық кезеңде олардың емдік шайды араластырып, өздігінен қайнататын жобасы бар екендігіне әкелді; дайындық лагерінде белгілі бір диета мен емдік шайды диагностикалау мен ұсынатын жоба болды, ал халықаралық олимпиадада дәрілік шайды дербес араластырып, қайнататын робот қайта пайда болды. Тұжырымдамадағы мұндай секірулер жоба идеясының дұрыс эволюциясы емес! Сондықтан жобаны дамытудың негізгі векторын басында белгілеп, содан кейін оған қосымша модульдер қосу ұсынылады. Сонымен 2019 жылы Ziggurat командасының негізгі идеясы сурет салуды үйрете алатын, оқушылардың жұмысын тексеріп, тапсырмаларды дұрыс орындағаны үшін кәмпиттер бере алатын робот құру болды. Болашақта жобаға арифметиканы үйрететін жеке модульді, виртуалды шындықта үй тапсырмасын орындауға арналған Брайль қаріпін және VR көзілдірігін мұғалім ретінде ұсынатын гуманоидты робот қосылды. Робот-мұғалімнің " қаңқасы "сақталды,бірақ дайындық барысында ол жаңа "бұлшықеттермен" алмастырылды.

Жоба идеясы дайын, жұмыс істеу үшін вектор орнатылған. Ал дамуды қалай бастау керек? Ең маңызды ереже – дайындық процесін кішігірім бөліктерге бөліп, оларды басымдыққа бөлу, содан кейін оларды барлық топ мүшелеріне беру. Бағдарламалық жасақтаманы әзірлеуде SCRUM жобаларын басқарудың танымал әдіснамасы сияқты ма? Иә, соның дәл өзі! Алайда WRO-2019-ға дайындық кезінде біз бұған теорияны оқымай-ақ өз бетімізше келдік (және бекер). Олимпиадаға тиімді дайындалу үшін, олардың элементтерін өз дамуында қолдану үшін, әзірлеудің жылдам, әрі икемді әдістерімен танысуды ұсынамыз.

Робототехникаға қайта оралсақ, мысал келтірейік: мақсат бар – нысандарды тану үшін конвульсиялық нейрондық желіні жазу. Әрі қарай біз оны бірнеше компоненттерге бөлеміз: YOLOv4 нейрондық желісінің жұмысын зерттеу, компьютерге қажетті бағдарламалық жасақтаманы орнату, оқыту үшін датасет жинау және нейрондық желіні оқыту. Әр мақсат үшін біз жауапты және болжамды мерзімге басымдық береміз. Сондай-ақ, мақсатты іске асыру кезінде мұндай кезеңдер пайда болуы мүмкін екенін есте ұстаған жөн, оларды дәйекті емес, параллель орындауға болады. Мысалы, Біз YOLOv4 үйренумен бірге датасетті жинап, өңдей аламыз. Мұндай жұмыс барысы роботты құру кезінде уақытты басқаруды айтарлықтай оңтайландырады. Сонымен қатар, біз TO-DO тізімін және алгоритмдерді қағазға немесе маркер тақтасына жазуды ұсынамыз. Ziggurat командасының мүшелері WRO-2019-ға дайындалып жатқанда істер тізімін жазып, алгоритмдерді көрсете алатын маркер тақталарынын бос қалмағандығына байланысты жазбаларды терезелерде сол маркермен қалдыра бастады, ал жазбалардың іздері олимпиада аяқталғаннан кейін ғана өшірілген.

Жазбалардың үлкен (барлық мағынада) масштабы жобаның керемет көрінісін жасады, сонымен бірге жазбалар әрқашан көз алдында болды, ал бұл өз кезегінде белгілі бір алгоритмге кодты қалай жазу керектігін еске салуға мүмкіндік берді.

Дайындық – бұл тек байқауларда ғана емес, сонымен бірге өмірде де сәттілікке жету үшін өте маңызды процесс. Бұл үрдіске толығымен берілуден және икемді әдістемелерді қолданудан қорықпаңыз. Олимпиадаларға дайындық туралы толығырақ WRO ашық категориясындағы Қазақстан құрамасының жаттықтырушысы Николай Владимирович Авдюнин біздің курcымызда айтып берді.

Батылдық пен тіл тапқыштық

Қазіргі әлемде қарым-қатынас дағдылары жеке тұлғаны дамытуда маңызды рөл атқарады. Робототехникада да оны жоққа шығаруға болмайды. Әрбір робототехник екі мәселеге тап болады: жаттықтырушының төмен біліктілігі, тіпті оның мүлдем болмауы және қажетті жабдық пен шеберхананың болмауы. Мұнда бізге батылдықпен бірге тіл тапқыштық қажет.

1-ші бөлім. Жаттықтырушы

Ол білетін барлық нәрсені және одан да көп нәрсені үйрететін жақсы жаттықтырушыны табу өте қиын екенін мойындау керек. Алайда бұл үмітсіздікке жетелейтін себеп емес, өйткені кеңес алу үшін сіз республикалық және халықаралық олимпиаданың өткен жылдардағы жеңімпаздарына, сіз бір жерде білетін білікті жаттықтырушыға, университетте осындай пәнді оқып жатқан студенттерге немесе қажетті саладағы маманға хабарласа аласыз. Көріп отырғаныңыздай, таңдау өте үлкен және сізге тек қажетті адамға байланыс жолдарын табу, барлық сұрақтарды алдын-ала құрастыру және сыпайы түрде көмек сұрау қажет. Сізге жауап беру мүмкіндігі қандай? Нөлдік емес екендігі анық. Әрине, әркім жобаны жасауға көмектесуге дайын бола бермейді, бірақ бұл кеңес алудың мағынасы жоқ дегенді білдірмейді. Тағы бір аспект: кейбіреулерге көмек ұсынылады, бірақ оларға оны қабылдауға "ыңғайсыз" болуы мүмкін. Мұнда сізді жеңіске жақындата алатын кез-келген көмекті талдау керек, жақсы және жағымсыз жақтарын өлшеу керек, ал егер "ыңғайсыздық" бұл көмекті қабылдауды тоқтататын жалғыз нәрсе болса, онда сіз өзіңізден атап өтуіңіз керек. Ақыр соңында, егер адам сізге көмектескісі келмесе, олар бұл көмекті ұсынбайды, дұрыс па? Біздің Telegram, Instagram, Сұраңыз! -дағы чатымызда біздің робототехника тобымыздан да көмек сұрай аласыз, немесе кез-келген басқа платформада. Олимпиадаға қатысу қаупі төнген кезде, сондай-ақ кәсіби және жеке тұлға ретінде дамуыңыз қажет болса, онда сіз батылдыққа ие болуыңыз керек және мүмкін болатын барлық адамдардан білім алу мен қалыптасуда көмек сұрауыңыз керек.

2-ші бөлім. Құрал-жабдықтар

Жабдыққа келетін болсақ, бәрі қиындай бастайды. 3D-принтердің фотосуретіне қарап, роботтың бөлігін басып шығара алмайсыз ғой! Темір тақта, бұрғылау, бекіткіштер немесе корпустың бөлшектері сияқты қарапайым құралдар мен материалдарға әрқашан қаражат жеткіліксіз. Міне, дипломатия, қарым-қатынас дағдылары мен батылдық сізге қымбат қашау мен жарты ұшақты алуға көмектеседі. Қалайша? Біріншіден, америкалық бұрыштарының есігі барлығына ашық. Біз бұл қандай орын екендігі туралы басқа мақалада жаздық.

Алайда Қазақстанның әрбір қаласында мұндай бұрыштар жоқ және қазіргі бұрыштарда әркімге орын жетіспейді. Осы себепті сіздің қалаңыздың қай университеттерінде пайдалануға болатын шеберханалар бар екенін білу керек. Көбінесе қандай да бір жолмен жаңа нәрсені үйрете алатын маман болады. Мысалы, Талдықорғандағы І. Жансүгіров атындағы Жетісу мемлекеттік университетінде Zhetysu StartUp Academy орналасқан, оның аясында әрбір адам жоба жасау үшін шеберханасы мен жабдықтарын тегін пайдалана алады. Егер сіз университеттерден орын таба алмасаңыз, тағы бір қосалқы нұсқа – бұл жеке мектеппен келісу. Алматыда, Нұр-Сұлтанда және Қазақстанның басқа да ірі қалаларында тамаша шеберханалары бар жеке мектептер саны өте көп. Оған қалай жетуге болады? Ол өте оңай: мектептің веб-сайтына кіріп, қабылдау телефонын тауып, сол жерге қоңырау шалып, осы жеке мектептің жабдықтарын басқа мектептерден келген жобалаушылар үшін пайдалану мүмкіндігі бар-жоғын біліңіз. Барлық жерде оң жауап бермейтіндігіне дайын болыңыз, сонымен бірге өзіңіз туралы, сіздің жобаңыз туралы және олардың шеберханасы сізге неге қажет екендігі туралы көбірек сөйлесуге батылдық танытыңыз. Нәтижесінде сіз ештеңе жоғалтпайсыз, ал мұндай іздеудің оң нәтижесі сіздің командаңыздың дайындығына айтарлықтай артықшылық беретіндігі тайға таңба басқандай.

Қорытынды

Олимпиадалық робототехника – бұл бейтаныс жол, ал COVID-\(19\) кезінде бұл жол жалаң аяқ жар кешу, қызыл аяқ қар кешуге айналады. Алайда ол әлі де жол болып қала береді, сондықтан сіз ондағы кедергілерге тап болудан қорықпауыңыз керек. Егер сізге ғылым жақын болса, онда, әрине, қаншалықты қиын болса да, онымен шұғылданып, оған өзіңізді арнап және дамуыңыз керек. Кез-келген осындай іс-әрекетте басты құндылық мойынға алтын медальдардың ауыр жүгін тағып жүруде жатқан жоқ, ол максимумды көрсету, қайда бара жатқаныңызды және ертең сіздің қарсыластарыңыз бен достарыңыз қандай болатынын білу мен мүмкіндігінше пайдалы білім, дағдылар, таныстар мен тәжірибе алуда жатыр. Ең бастысы – ешқашан бас тартпау,жаттықтырушыны іздеуден және жобамен жұмыс жасаудан бастап, қарым-қатынас дағдылары мен батылдықты дамытуға дейінгі барлық қиындықтарды табанды түрде жеңу. Жетістікке жету жолы жүз сәтсіздіктен тұратындығы есіңізде болсын!

«Beyond Curriculum» қоры «Beyond Robotics» жобасы аясында материалдар циклын «Шеврон» мемлекеттік-жеке меншік серіктестігінің және АҚШ-тың Қазақстандағы елшілігінің қолдауымен жариялауда.

Аударған: Дильназ Жемісбек