Спасти робомышь от киберминотавра: как мы сделали челлендж для программистов, где нужно управлять роботом

Привет, Хабр! Это Михаил Елизаров, разработчик трека «Программирование роботов» на True Tech Champ. Сегодня я расскажу, как наша команда придумала челлендж для любителей кода и сложных задач.

Для чемпионата нам нужно было сделать наглядные и интересные состязания по программированию и придумать необычный формат. Мы вдохновлялись соревнованиями роботов в лабиринте, но упростили его. Теперь в нем могут принять участие все, кому интересно решать подобные задачи.

Итак, под катом будет механика лабиринта, обзор заданий и требуемых для них навыков.

Что нужно будет делать в лабиринте

Нашей команде поступила задача придумать крутое состязание. В прошлом году за True Tech Champ наблюдало восемь тысяч человек, а в этом нужно было сделать его еще интереснее и дать участникам и зрителям возможность сразу видеть результат своей работы. Challenge accepted!

За основу мы взяли соревнования по поиску выхода из лабиринтов. Например, Micromouse, где используется полигон 16 х 16 клеток. Обычно участники сами конструируют и программируют роботов, но мы решили сделать уже готовую мышь, чтобы с ней мог поработать кто угодно.

При выполнении заданий участники в режиме реального времени смогут видеть свои ошибки и отлаживать алгоритмы. И по итогам получить баллы.

Первый этап пройдет в онлайне. Нужно будет решить простые задачи в виртуальном лабиринте: сканировать поле и собирать данные, находить выход из тупика, проезжать от старта до финиша на скорость.

Следующий этап — полуфинал. Участники объединятся в команды от 2 до 4 человек и получат доступ к управлению «живой» робомышью.

До 36 лучших команд попадут в финал, где полигон будет еще сложнее. Девять лучших отправятся в суперфинал, который пройдет в офлайне 8 ноября. На нем стены будут двигаться, а геройская робомышь должна будет прорываться сквозь вспышки света, дым и огонь.

Пока я пишу этот текст, у меня вовсю печатается лабиринт для финалистов.

Как устроен полигон

В онлайне это будет классический лабиринт, который заново генерируется при каждой новой попытке выполнить задание. Участники после регистрации скачивают его и с помощью API отправляют организаторам алгоритм прохождения. Мы смотрим, насколько эффективно все сделано, и присуждаем баллы.

Чтобы участники видели результаты своей работы, мы добавили возможность посмотреть на мышь от третьего лица, как в классических играх:

Самой сложной задачей оказалось сделать симулятор на Unreal Engine, максимально приближенный к реальному роботу, и обеспечить его правильное управление по API. С платформой мы угадали, так как в Unreal Engine уже есть функция работы через веб — мы допилили модуль, который позволяет управлять роботом по REST API.

Какие будут задания

Всего в лабиринте предстоит выполнить три усложняющиеся задачи.

Изучение лабиринта

Сначала нужно построить карту: просканировать стены и отправить организаторам двумерный массив. Этот алгоритм поможет выполнить второе и третье задание.

Прохождение на скорость

Нужно будет написать алгоритм, который поможет робомыши как можно быстрее добраться до конечной точки.

Выход из тупика

И снова речь о скорости, но на этот раз управление усложнится. Участники смогут не только поворачивать направо или налево, но и включать сильнее или слабее каждый из моторов.

В помощь участникам — датчики, которыми оборудован робот. Это и лазерные дальномеры, и гироскоп. В суперфинале мы будем стараться максимально помешать их работе с помощью вспышек, огня и дыма, а также движущихся консолей, усложняющих лабиринт.

Что нужно от участников

Для управления робомышью нужно:

• Понимать базовые концепции программирования: переменные, циклы, условные операторы, функции, массивы и структуры данных.

• Знать алгоритмы:

  • Жадный алгоритм (Greedy Algorithm): для быстрого поиска решения.

  • Алгоритм поиска в глубину (Depth-First Search, DFS): используется для прохождения всех возможных путей.

  • Алгоритм поиска в ширину (Breadth-First Search, BFS): для поиска кратчайшего пути.

  • Алгоритм A*: для эффективного поиска оптимального пути с использованием эвристик.

  • Алгоритм волновой трассировки (Lee Algorithm): полезен для поиска кратчайшего пути в сетке.

• Знать основы математики и логики: в процессе выполнения заданий нужно будет решать логические задачи и анализировать поведение робомыши в лабиринте.

• Уметь работать с координатами и ориентацией в пространстве: управлять положением робота, ориентировать на поворот и движение вперед.

• Уметь отлаживать и тестировать код: искать и исправлять ошибки, анализировать поведение робота в симуляции.

• Понимать работу с сенсорами: использовать данные с них для принятия решений.

Участники получают доступ к платформе, через которую они смогут следить за роботом и отправлять ему команды. Здесь нужно уметь работать с REST API, а также знать один из языков программирования:

• C++,

• Python,

• Java,

• Go,

• Links,

• C#,

• JavaScript.

Сложность увеличивается с каждым заданием, но можно переиспользовать код и наработки из предыдущих. Изначально участники создают MVP — то есть просто знакомятся с полем и управлением. Затем процессы усложняются вплоть до суперфинала, где лабиринт и робот становятся физическими, а на пути аппарата начинают появляться новые препятствия, мешающие прохождению.

Прокачивать нужно будет не только хард-, но и софт-скиллы. Участники собираются в команды от двух до четырех человек, им нужно договориться, распределить роли и так далее.

Что будет в финале

Заявки на участие в чемпионате принимаются до 15 октября. На программировании роботов призы будут у команд, занявших первые три места:

• 4 млн рублей за первое место;

• 2,5 млн рублей — за второе;

• 1 млн рублей — за третье.

Кроме программирования роботов, будет еще и алгоритмический трек, где нужно решать разные задачки. Финал состоится 8 ноября в МТС Live Холл. На площадке будет целая серия «айтивностей»: мастер-класс по пайке плат, сборка креативных роботов, сбор серверов и поиск отмычек от замков на скорость, веб-серфинг, шахматные партии против ИИ, экстремальный кодинг, скалодром с генерацией маршрутов, гадание по строчкам кода. Также все гости смогут попробовать пройти робомышью лабиринт и почувствовать себя финалистом чемпионата.

На этом у меня все, если возникли вопросы — задавайте в комментариях. Ну а ниже я собрал основные вопросы, которые возникают у наших участников. Ждем ваших заявок!

FAQ

Специально для тех, кому интересно соревнование, я собрал небольшой FAQ:

[ [8, 10, 7, 8, 10, 2, 11, 8, 10, 2, 10, 11, 8, 10, 2, 7], [1, 7, 9, 5, 7, 5, 10, 6, 12, 5, 10, 10, 6, 12, 9, 9], [9, 9, 9, 12, 9, 8, 10, 2, 0, 10, 10, 10, 7, 9, 9, 9], [9, 9, 9, 9, 9, 5, 11, 9, 9, 8, 10, 7, 9, 9, 9, 9], [9, 9, 5, 3, 5, 10, 10, 3, 14, 9, 8, 6, 5, 6, 9, 9], [9, 5, 7, 14, 8, 10, 10, 6, 8, 6, 5, 10, 10, 10, 6, 9], [9, 12, 5, 10, 6, 12, 8, 10, 6, 8, 2, 11, 8, 10, 10, 6], [9, 1, 10, 10, 10, 6, 9, 2, 7, 9, 9, 8, 6, 8, 10, 7], [9, 9, 8, 7, 8, 10, 6, 5, 6, 9, 5, 6, 12, 9, 12, 9], [9, 5, 6, 9, 9, 13, 7, 8, 7, 5, 10, 7, 9, 1, 6, 9], [5, 2, 10, 6, 5, 7, 9, 9, 1, 11, 8, 6, 1, 6, 8, 3], [8, 6, 8, 7, 8, 6, 1, 6, 5, 7, 9, 8, 6, 12, 9, 14], [9, 8, 6, 5, 6, 8, 6, 13, 7, 5, 6, 5, 10, 6, 5, 7], [9, 5, 7, 8, 7, 5, 7, 8, 4, 10, 10, 10, 7, 8, 10, 6], [5, 11, 9, 9, 1, 11, 9, 5, 7, 8, 10, 7, 9, 5, 10, 7], [13, 10, 6, 14, 5, 10, 4, 10, 6, 5, 11, 5, 4, 10, 10, 6] ]