Робототехника и облачные мощности почему роботам нужны облака

Робототехника развивается семимильными шагами, и одним из ключевых направлений этого развития становится интеграция облачных технологий․ Облачные мощности открывают перед роботами огромные возможности, улучшая их функциональность, производительность и эффективность․ В этой статье мы рассмотрим, почему роботам необходимы облачные ресурсы и как это влияет на развитие робототехники․

Интеграция облачных технологий в робототехнику

С развитием облачных технологий и возрастанием доступности облачных вычислений, робототехника получила мощный инструмент для расширения своих возможностей․ Облачные вычисления позволяют роботам получать доступ к огромным вычислительным ресурсам, аналитическим инструментам и хранилищам данных, что существенно повышает их производительность и интеллектуальные возможности․

Преимущества использования облачных мощностей для роботов

Использование облачных мощностей придает роботам несколько ключевых преимуществ⁚

• Вычислительная мощность⁚ Роботы могут использовать облачные вычисления для выполнения сложных вычислительных операций, таких как анализ массивов данных, машинное обучение и комплексные вычисления․
• Хранение и доступ к данным⁚ Облачные хранилища предоставляют роботам возможность хранить и обмениваться большими объемами данных, включая изображения, видеозаписи, сенсорные данные и другую информацию, необходимую для выполнения задач․
• Обновление программного обеспечения⁚ Роботы могут получать обновления программного обеспечения, включая алгоритмы, модели машинного обучения и другие компоненты, напрямую из облака, что позволяет им быть всегда в актуальном состоянии․
• Интеграция с другими устройствами⁚ Облачные технологии облегчают интеграцию роботов с другими устройствами и сервисами, расширяя их функциональность и возможности․

Почему облака так важны для роботов

Облачные мощности значительно улучшают производительность, гибкость и эффективность роботов․ Они позволяют роботам быстро реагировать на изменяющиеся условия, выполнять более сложные задачи и учиться на основе больших объемов данных․ Благодаря облачным технологиям, роботы становятся более автономными, интеллектуальными и адаптивными, что делает их более полезными в различных областях, от производства и логистики до медицины и науки․

Интеграция облачных технологий в робототехнику открывает перед ней новые перспективы и возможности․ Облачные мощности позволяют увеличить производительность роботов, расширить их функциональность и улучшить возможности в области искусственного интеллекта и автономной работы․ Дальнейшее развитие облачных технологий сделает робототехнику еще более мощной и перспективной областью, способной решать разнообразные задачи в современном мире․

Настройка автопилота квадрокоптера и программирование совместного робота стало проще благодаря виртуальным серверам.

отзывы
рисунок

Завершился четвертый сезон конкурса «Я — профессионал», в котором приняли участие 576 012 студентов из 348 вузов России. Selectel был одним из партнеров роботизированного пути Олимпиады, за которым следит. В популяционный год все этапы олимпиады проводились дистанционно. И здесь она предложила организаторам не только методическую, но и инфраструктурную поддержку. Около 70 участников полуфинала решали практические задачи олимпиады на серверах облачных вычислений провайдера. Мы предлагаем, какие способности помогли студентам настроить автопилот квадрокоптера и запрограммировать коллаборативного робота

Пульт в первый раз

Олимпиада проходит в три этапа. Отборочный этап — это письменное тестирование и дистанционное решение задач по выбранной трассе. Полуфиналы и финалы обычно проводились офлайн в одном из университетов-партнеров. По словам профессора, заместителя директора кафедры информационных технологий и менеджмента ИТМО, председателя оргкомитета курса «Робототехника» Сергея Колюбина, в прошлом году можно было провести все этапы олимпиады до введения антикодовых ограничений. Однако в этом году прямой, заключительный этап Олимпиады был поставлен под сомнение.

Наконец, был выбран дистанционный формат, ставший привычным для студентов за последний год. И кураторам курса Олимпиады по робототехнике пришлось искать эффективные организационные и технические решения для ее организации. Ведь требования к среде для создания и отладки систем управления роботами существенно отличаются от тех, которых было бы достаточно, например, для соревнований по спортивному программированию. Помимо набора программных библиотек, участникам необходима полноценная, «тяжелая» виртуальная симуляционная среда
рисунок

цитата

В конкурсе «Я — профессионал» принимают участие молодые люди из 72 областей. Нельзя сказать, что им придется выполнять сложные технические задачи на своих компьютерах. У всех разные условия, разные вычислительные мощности. Работа на персональном компьютере может быть ограничительным и даже дискриминационным требованием для детей в этих регионах
Сергей Колюбин
Профессор, заместитель директора факультета компьютерных наук и менеджмента Университета ИТМО
.

Итак, участникам был предложен выбор. Если у них нет собственного компьютера, если он недостаточно мощный или если сложно установить и настроить программную среду, необходимую для выполнения работы, они могут использовать свой собственный компьютер или виртуальную машину с предустановленным программным обеспечением. Облачная мощность была лучшим вариантом: они могли настроить виртуальную машину за считанные минуты, и они могли масштабировать количество необходимых ресурсов в большую или меньшую сторону.

Общее количество участников, которые зарегистрировались для участия в треке, составило 5600 человек, из которых 236 студентов вышли в полуфинал. Организаторам ИТМО потребовалось 100 виртуальных машин, чтобы предоставить их всем желающим студентам. Selectel предоставил всю облачную емкость бесплатно. Требования для одной «виртуальной машины» ограничивались 8-ядерным процессором, 32 ГБ оперативной памяти и 30 ГБ SSD.

«Практически все выделенные облачные ресурсы были разделены между участниками. Лишь менее половины из них выбрали использование виртуальных машин. Распределение интересно: участники из Москвы и Санкт-Петербурга, как правило, использовали свои ПК, а студенты регионы выбирали виртуальную машину, прокомментировал Сергей.

Техническая среда в докер-контейнере

Еще одно преимущество облачных серверов — выбор операционной системы и простота развертывания программного обеспеченияПрограммное обеспечение в виртуальной машине — буквально в два клика.

Создание контейнера со средой программирования, необходимой для решения задач Олимпиады, было интересной задачей для организаторов пути робототехники. Контейнер докера содержал операционную систему робота (ROS), стек навигации и стек обработки информации. Они также добавили сцены моделирования, созданные как часть (3D-симулятора робототехники с открытым исходным кодом).

«Наша цель состояла в том, чтобы предоставить участникам все условия для визуализации задачи и инструменты для ее решения. Мы также не хотели тратить слишком много времени на установку соответствующего программного обеспечения. Виртуальные машины здесь работали так же хорошо, как и сами. был. Мы создали виртуальную машину, настроили на ней контейнер с необходимым программным стеком, а затем создали образ операционной системы с этой машины и передали его участникам. Создав виртуальную машину из этого образа, они сразу же получили Операционная система готова к работе », — рассказали организаторы из Университета ИТМО.

Дополнительная, более мощная виртуальная машина (32 ядра, 128 ГБ ОЗУ, 500 ГБ SSD) потребовалась для мастера принятия решений, то есть «судьи». Он стал частью двухэтапной верификации проектов участников. Автоматический «судья» проверил все решения, присланные участниками (с разными сценариями), и поставил им оценку. Был также дополнительный обзор кода, который выполняли люди, а не машины. Таким образом, машина оценивала формальные критерии, а люди смотрели на качество разработки кода, документацию и сложность технологических решений.

«В итоге у нас не было претензий к полуфиналу с технической точки зрения. Если участники сталкивались с какими-либо трудностями, которые можно было пересчитать по пальцам одной руки, они решались быстро. Результаты полуфинала выгодно отличаются от результатов предыдущих лет. Ранее участники говорили, что столкнулись с неравными условиями: студенты из Москвы и Санкт-Петербурга получали компьютеры одинаковой мощности, а студенты из Владивостока, Томска и Екатеринбурга работали на более слабых. Компиляция одного и того же кода занимала больше времени, а это означало, что кому-то удалось сделать 100 итераций отладки, а другому участнику всего 50. В этом году таких ситуаций не было », — сказал Колюбин.

Какие задачи решались

Профессиональная олимпиада охватывает студентов и аспирантов. По мере того, как менялся их уровень подготовки, менялись и задачи.

В треке Робототехника работа бакалавра заключалась в управлении квадрокоптером с использованием данных бортовой системы компьютерного зрения. Дрон должен был двигаться по нелинейной траектории, и заданная высота была установлена. Последний был определен на основе датчиков компьютерного зрения. Важно было лететь четко над отметками на тренажере. При этом участники заранее не знали ни особенности траектории, ни другие параметры полета. По сути, автопилот для квадрокоптера пришлось проектировать с нуля.

Об успехе проекта судили по количеству монет, собранных с трека. Цена монеты колеблется в зависимости от того, насколько близко к ней подлетел квадрокоптер.

Студенты были вовлечены в задачу по программированию коллаборативного робота. Организаторы подарили иммодель, в которой они должны были настроить робота для нанесения клея на край изогнутой поверхности. С теоретической точки зрения задача сводилась к разработке алгоритма обработки информации с датчиков. Робот обнаруживал край продукта и следил за его контуром, корректируя его движение на основе информации, полученной с камер в режиме реального времени. Здесь тоже пришлось нанести клей. Это означает, что робот также должен регулировать взаимодействие с поверхностью: постоянный контакт, одинаковое контактное усилие и т. Д.

Автоматизация нанесения клея — обычная промышленная задача как в тяжелой, так и в легкой промышленности. Как правило, из года в год организаторы предлагают детям занятия, с которыми они могут столкнуться в своей будущей работерисунок

На выполнение задания у участника было 50 часов. В то время
они должны были прочитать условия задачи и предложить окончательное решение, отправив его в GitLab. Им приходилось работать над задачей самостоятельно, поэтому помимо технических знаний студенты также тестировали soft-навыки, связанные с управлением временем, постановкой задач и установлением приоритетов.

«Мы поняли, что некоторые участники сочли бы задачи слишком сложными и бросили бы на этом этапе. Для тех, кто проявил смелость, это был ценный опыт. Мы заметили, что многие игроки знакомятся со стеком программного обеспечения для — впервые используется ведущими робототехническими компаниями на наших мероприятиях, — говорит Сергей Колюбин.

Студенты, чьи решения получили наивысшие баллы, прошли в финал. Здесь им пришлось защищать свой проект перед жюри и отвечать на вопросы. Как отметил организатор конкурса, в жюри намеренно было приглашено больше представителей компаний, связанных с IT или робототехникой, чем представителей академического сообщества. Из 15 присяжных присутствовали только четыре профессора. Остальные — сотрудники технологических компаний, в том числе Selectel, StarLine, РЖД, Лаборатория робототехники Сбербанка, Таурас-Феникс и других.

Александр Тугов, директор по развитию сервиса Selectel, также оценил проекты студентов бакалавриата.

«Решения участников Олимпиады заставили нас осознать две вещи. Во-первых, подобные мероприятия — хорошая возможность для студентов применить знания, полученные во время учебы, на практике. Было бы здорово, если бы такие соревнования проводились регулярно в течение года. Тогда мальчики будут чувствовать себя комфортно. Во многих проектах было замечено, что студенты стараются оставаться в зоне комфорта простых алгоритмов. В результате ребята не использовали инструменты ML, они были очень ограничены в выборе готовых библиотек. Просто потому, что они боялись вмешаться. На неизвестную территорию. Я предполагаю, что ограниченное время также ограничивало их. Но ребята умны, поэтому я уверен, что больше времени и гибкие способы оценки проектов будут вывести решения на новый уровень , — сказал Александр.

рисунок
цитата

Во-вторых, я хочу отметить, что практический опыт сразу же отличает участника от остальных. По крайней мере, такой студент лучше ориентируется в готовых библиотеках и может найти решение, затратив меньше усилий и времени. И это еще один аргумент в пользу прохождения стажировки, поиска стажировки в дизайне и участия в подобных конкурсах
Александр Тугов
Директор по развитию сервисав Selectel
.

Организаторы Университета ИТМО рассматривают возможность проведения подобных соревнований в сотрудничестве с технологическими лидерами на регулярной основе. Теперь у них есть не только опыт проведения массовых соревнований, но и технологический «продукт» — стыковочный контейнер, который можно масштабировать и адаптировать под задачи компаний-партнеров. Все дело в поиске клиентов, готовых предложить такой транспорт

Облачные технологии для образования

Обязательный дистанционный формат олимпиады дал организаторам новый способ преодолеть существующие ограничения. В настоящее время организационная группа рассматривает возможность использования виртуальных машин в следующих «сезонах» Олимпийских игр. Я профессионал.

«Мы не исключаем возможности внедрения гибридного формата. Мероприятие, как и в предыдущие годы, будет проходить в вузах различных федеральных округов, но компьютеры будут выступать в роли тонких клиентов, а все остальное будет размещено. в облаке, это решение позволит лучше контролировать все процессы как для организаторов, так и для участников, — говорит Сергей Колюбин.

Предоставление облачной инфраструктуры для технических соревнований — хорошо известный случай для Selectel. В прошлом виртуальные серверы и облачные базы данных были полезны участникам хакатона AgroCode (лучшие инновационные решения для агробизнеса) и Travel Hack, масштабного хакатона, посвященного оцифровке индустрии туризма и гостеприимства в Москверисунок
цитата

Благодаря облачным серверам вы можете настроить любой уровень инфраструктуры за считанные минуты. В случае с аппаратными серверами все сложнее и длиннее. В облаке вы можете создавать любое количество серверов в час и гибко ими управлять (добавляйте виртуальные машины, если они вам нужны, и удаляйте их, если нет). Именно эта гибкость делает облачные технологии все более популярными в промышленных, деловых и образовательных приложениях
Александр Худяков
менеджер по продукту Selectel Cloud Platform
.

Для решения задач робототехники также требуются значительные вычислительные мощности. «Мозги» роботов давно перестали ограничиваться несколькими алгоритмами. Искусственный интеллект и машинное обучение вошли в эту область и требуют дополнительных вычислительных ресурсов.

«Эту тенденцию хорошо иллюстрирует тот факт, что долгое время наша магистерская программа называлась« Робототехника ». С этого года она изменила свое название на« Робототехника и искусственный интеллект ». В настоящее время компании, особенно работодатели, ожидают По словам выпускников факультетов робототехники, современный робот в значительной степени представляет собой систему, которая сможет адаптироваться и обучаться, поэтому неизбежно включение современного машинного обучения, искусственного интеллекта в понимание робототехники. Все, что связано с обработкой информации с датчиков, зондированием и т. классификация, картографирование, навигация и т.д. Даже в промышленной робототехнике таких задач уже много », — резюмировал Сергей Колюбин.

Об Олимпиаде «Я профессионал

рисунок

«Я профессионал» — это масштабный образовательный конкурс по новой формуле для студентов различных специальностей: инженерных, гуманитарных, естественнонаучных, педагогических, сельскохозяйственных и медицинских. Задачи для участников подготовленыподготовлены специалистами ведущих вузов России и крупнейших компаний страны. Обладатели дипломов конкурса «Я — профессионал» смогут воспользоваться льготами при поступлении в университеты, например, по робототехнике в России или аспирантуре и стажировке в крупной специализированной компании. Призеры олимпиады также получают денежные призы в размере от 100 до 300 тысяч рублей

Облачное хранилище: что такое облачные технологии хранения данных.