A tanulás mellett nyitottnak kell lenni – Egy volt ferences diák a nemzetközi pályarobotversenyen

Richárd, aki jelenleg a Budapesti Műszaki Egyetem mechatronika szakos hallgatója, gimnáziumi évei alatt a Ferences Ösztöndíj Alapítvány ösztöndíjasa volt. Életéről, tanulmányairól és a versenyről Varga Mónika, a Ferences Sajtóközpont munkatársa kérdezte.

– Mechatronikai mérnöknek tanulsz. Honnan ered az érdeklődésed a reál tárgyak iránt?

– Nemcsak a reál beállítottság, de az esztergomi iskola is régi hagyomány a családunkban. Már az egyik nagyapám, valamint édesapám is oda járt, és később mindenki mérnök lett. Ennek következtében szinte biztos volt, hogy én is Esztergomban fogok tanulni, és a mérnökség is meglehetősen érdekelt – persze máshogyan is alakulhatott volna.

– Gimnáziumi éveid alatt te is részt vettél a Ferences Ösztöndíjprogramban (FÖP). Milyen volt ez akkor, középiskolás korodban, és milyen hatással volt a későbbi életedre?

– A gimnáziumban nagyon szerettem a matematika és a fizika tantárgyakat. Az akkori fizikatanárom tartott nekünk különórákat, ahol hasonló dolgokat csináltunk, mint később az ösztöndíjprogram keretein belül. Sokat számított, hogy a tanárunk nemcsak szívességből maradt bent velünk – akár késő délutánig – az iskolában, hanem ő is és mi is kaptunk érte ösztöndíjat. Hallottam, hogy azóta sokat változott az ösztöndíjprogram szerkezete. Nekünk főleg a különórákból és a versenyekre való felkészülésből, valamint a kommunikációs tréningen való részvételből állt. A Budapesti Műszaki Egyetemen nehéz bent maradni, mivel nagyon nagy a követelmény. Hihetetlenül sokat számított az, hogy matekból és fizikából már a felsőfokú tanulmányaim előtt is találkoztam egyetemi szintű feladatokkal.

– Hogyan vezetett az utad a WRO verseny felé?

– Bekerültem a mechatronika szakra, és ismét kollégista lettem – mint Esztergomban. A szobatársam is mechatronikára járt, és nagyon hamar jóban lettünk. Az első naptól beszélgettünk arról, hogy az egyetemen tanult dolgoknak sokszor nincs kapcsolata a valósággal. Tanulunk a könyvből, majd írunk az anyagból egy zárthelyit, és ennyi. Emiatt szakmailag száraznak éreztük az első félévet. Sokáig gondolkodtunk azon, milyen versenyen tudnánk indulni, és milyen projekteken lenne érdemes dolgozni. Végül a második évben, valamikor ősszel egy szórólap által találtunk rá erre a versenyre. Már csak keresnünk kellett két másik embert magunk mellé.

– Miért voltatok ennyire biztosak abban, hogy ez a nektek való megmérettetés?

– Ebben a versenyben nagyon jó, hogy egy jelképes nevezési díj ellenében a magyar szponzor, a National Instruments biztosítja a felkészülés tárgyi feltételeit. Ezek egyébként több százezer forintos tételek. Emellett a magyar győztes mindig kiutazhat a nemzetközi döntőre.

A WRO egy pályarobotverseny, amelyen általános iskolás kortól egészen egyetemista korosztályig indulhatnak négyfős csoportok. A különböző korosztályoknak természetesen különböző a feladata. A versenyzőknek nem csak elméleti síkon kell ötletelniük: az adott körülményekhez igazítva, szigorú szabályok alapján meg is kell valósítaniuk az elképzelésüket. A versenykiírásban meghatároznak egy pályát, amelynek a paramétereit előre elküldik, így a versenyzők a felkészülés alatt ugyanolyan körülmények között tudnak dolgozni, mint amilyen élesben vár rájuk. Erre a pályára kell egy, az adott feladatot a lehető legoptimálisabban elvégző robotot építeni.

– Hogyan zajlik egy ilyen verseny?

– Olyan, mint egy sportesemény. Egymás melletti pályákon versenyeznek teljesen autonóm robotok. Mi hónapokon keresztül építjük a robotot, de onnantól, hogy a versenyen megnyomjuk a start gombot, már nem szólhatunk bele a dolgok alakulásába.

2016-ban indultunk először. Ekkor az volt a feladat, hogy egy nagyjából 5 x 1 méteres bowlingpályára kellett egy bowlingozó robotot készíteni. A robot először kiveszi a tárolóból a labdát, elgurítja, és eltalálja vele a pálya végén felállított kicsinyített bowlingbábukat. A csavar az volt, hogy a bábuk a pálya végén bárhol elhelyezkedhettek, nem mindig a pálya közepén voltak. Emiatt nem lehetett a robottal egy „betanult” sémát követni. Ezért egy kamerát is kellett rögzíteni a robotra. A felkészülésünk elején már az is óriási siker volt, hogy be tudtuk hozni a kamera képét. Ehhez képest végül építettünk egy olyan robotot, ami képes volt arra, hogy megnézze, hol vannak a pálya végén a bábuk, és az optimális helyen megállva, a golyókat kilőve a lehető legtöbb bábut ledöntse; illetve képes volt analizálni a fennmaradt bábuk helyzetét, és ez alapján döntött a következő lövés kivitelezéséről.

– Hogyan emlékszel vissza erre az időszakra? Miben fejlődtél akkor?

– A legfontosabb, ami tényleg igazán nagy előrelépés volt – amellett, hogy szakmailag fontos dolgokat próbálhattam ki –, hogy megtanultam nagyon keményen dolgozni. Egyetemre járás, órák és vizsgák mellett napi 12–16 órát dolgoztunk – akár éjszaka is –, majd pár óra alvás után mentünk suliba. Ez így ment heteken keresztül, de meg is lett az eredménye: megnyertük az első versenyünket Debrecenben, ami után kijutottunk a világdöntőre, Indiába. Sajnos a döntőben egy – a programozó környezet egyik tulajdonságából fakadó – hiba miatt nem indult a robotunk. Ezt hatalmas csalódásként éltük meg. Sem én, sem a versenytársaim nem szerettünk volna újra indulni.

– Végül nem így lett, hiszen 2017-ben is indultatok, és második helyezést értetek el a döntőben. Mi volt a versenykiírás?

– Tetriszező robotot kellett építeni. Egy 2 x 2 méteres pályán különböző színű és formájú faelemeket raktak le, és ezeket az elemeket kellett egy függőleges keretben elhelyezni.

A feladat két szempontból volt sokkal bonyolultabb, mint az előző évi. Az egyik ilyen tényező, hogy az elemek felvétele és berakása a mozgásszabályozás szempontjából nagyon összetett folyamat. Másrészt a feladatot több oldalról is meg lehetett közelíteni. A legegyszerűbb megoldás például, hogy amikor a robot talál véletlenszerűen egy elemet, lefut rajta egy optimalizációs program, amivel helyben számolva kap egy közelítően jó eredményt, hogy hol helyezze el a táblán az adott elemet. A következő elem optimalizálásánál pedig figyelembe veszi a már elhelyezett elemet, és így tovább. Ezzel a megoldással az a baj, hogy nem lehet elérni tökéletes eredményt, hiszen egyszerre mindig csak egy elemet vizsgálok. A másik megoldási lehetőség, hogy egy tárolón a robot összegyűjti az elemeket, itt ki is rakja őket, és ezután több elem együtt kerülhet be a keretbe.

Mi teljesen máshogy közelítettük meg a feladatot. A különböző helyzetek optimalizálására úgynevezett evolúciós algoritmust alkalmaztunk. Az elején véletlenszerűen létrehoztunk különböző megoldásokat (populációkat), majd ezeket a megoldásokat ötvöztük, és a jobb mutációkat tartottuk meg. Azért nevezzük ezt evolúciós algoritmusnak, mert a biológiai evolúció mintájára a kereszteződések után az erősebbek jobb eséllyel maradnak meg. Ezt a két dolgot ismételte az algoritmus nagyon sokáig. Ennek az algoritmusnak a segítségével meg tudtuk mondani, hogy bármilyen elemkombináció esetén milyen sorrendben, hova és hogyan kell az elemeket berakni úgy, hogy utána mindig teljes sorokat kapjak a falban. Így sokkal magasabb pontszámot tudtunk elérni a versenyen. A 2017-es magyarországi fordulón a mi csapatunk győzött, így kijutottunk Costa Ricába, ahol nagyjából huszonöt csapattal versenyeztünk.

– Mivel telt az ott töltött idő?

– Még az utolsó pillanatban is rengeteg dologgal foglalkoztunk. A hotel előterében kiraktuk a pályánkat, és ellenőriztük a beállításokat – egy repülővel tízezer kilométeren át szállított robotot minden esetben alaposan át kell vizsgálni.

A verseny első napja a felkészülésről szólt, a következő két napban pedig a selejtezők és a döntők következtek. Egy robotról sokszor helytelenül azt gondoljuk, mindig mindent ugyanúgy csinál. Ez csak bizonyos határok között igaz – ám amikor korlátozott az eszközhasználat, akkor sok kicsi pontatlanság nagy problémát tud okozni. Nekem az a tapasztalatom, hogy egy robot sem csinálja kétszer ugyanazt, és emiatt egy ilyen versenyen legalább akkora szerepe van a szerencsének, mint egy sporteseményen. Az első helyet elért csapat sokkal stabilabb robotot épített, mint bárki más a mezőnyben, emiatt nagyon megérdemelték az aranyérmet.

– Szakmailag feltöltődés egy ilyen verseny?

– Számomra inkább feszültség volt. Nagyon nagy kihívás, hogy a verseny pár percében kell megmutatnunk, hogy mire voltunk képesek a felkészüléssel töltött egy év alatt. Ott minden objektíven eldől, nem számít, hogy előtte hányszor sikerült tökéletesen minden, a robotnak ott, egyszer kell jól működnie, és a végeredmény nagyon kis dolgokon múlik.

Aztán, amikor vége lett a versenynek, végre volt időnk egy kicsit körülnézni: eljutottunk az esőerdőbe, kirándultunk a Csendes-óceánnál, ráadásul kaptunk egy meghívást a sacramentói TedX-kiállításra, ahol bemutathattuk a robotunkat. Ez is fantasztikus élmény volt. Ekkor egyébként San Franciscóban, egy bencés iskolában voltunk elszállásolva.

– Mik a terveid?

– A The European Institute of Innovation & Technology (EIT) egy 15–20 európai műszaki egyetemből álló szervezet, amely főleg informatikai jellegű képzést nyújt, de vállalkozástervezés és műszaki vonal is van benne. Itt szeretném elvégezni a kétéves mesterképzést, melynek során két évet két különböző, az EIT-hez tartozó egyetemen lehet tölteni.

– Mivel bátorítanád a mostani ösztöndíjasokat?

– Nagyon sokat adhat, ha merünk nagy dolgokba belekezdeni – akár már a gimnáziumban. Én azt tapasztaltam, hogy a bonyolult matematikai, fizikai és informatikai összefüggéseket sokkal hamarabb és jobban meg lehet érteni, ha azokat – egy-egy ilyen projekt vagy versenyre való felkészülés során – a gyakorlatban tapasztaljuk. Tanulni, leckét írni, gyakorolni persze mindig kell, de fontos, hogy a tanulás mellett nyitottnak kell lenni az új és különleges dolgok felfedezésére. Én hálás vagyok azért, hogy volt erre lehetőségem.

A Ferences Ösztöndíjprogramról bővebb információ a program honlapján olvasható.

Forrás és fotó: Varga Mónika/Ferences Sajtóközpont, Ferences Alapítvány

Magyar Kurír