Punktacja w konkursie technologicznym Droniada 2021

W tegorocznym konkursie Droniada, który rozegramy na lotnisku Kąkolewo k. Grodziska Wielkopolskiego (28 czerwca – 4 lipca) stawiamy nacisk na przetwarzanie w chmurze, uczenie maszynowe z elementami sztucznej inteligencji i połączenie detekcji zmian z mechanizmem precyzyjnego zrzutu środków ochrony roślin. Do zdobycia w trzech konkurencjach jest łącznie 100 punktów. Oto wyciąg z regulaminu.

Sławomir Kosieliński, przewodniczący Komitetu Organizacyjnego

W „Demo systemu” pokażcie się z jak najlepszej strony. Przekonajcie sędziów, że Wasz system jest sprawny i zdolny do wykonania zadań. Wykażcie, że algorytm będzie działał w chmurze ew. wykorzysta przetwarzanie brzegowe. Opiszcie jak zamierzacie dawkować środki ochrony roślin, czyli… kulki paintballowe: za pomocą mechanizmu grawitacyjnego czy też lepiej punktowanego mechanizmu pneumatycznego. I gdy prezentacja wypadnie wzorowo, nie dość, że dostaniecie przepustkę do Kąkolewa, to zdobędziecie pierwsze 10 punktów.

Pamiętajcie zawczasu o przygotowaniu jasnego raportu z konkurencji „Trzy kolory”, który ma być dostępny online. Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS) – współorganizator Droniady –  przekaże Wam specjalny sieciowy interfejs, by ładować dane pozyskane na polu. Warto jednak mieć niezależne rozwiązanie.

Jak to już po wielokroć komunikowaliśmy, „Trzy kolory” organizujemy po raz drugi. Na Droniadzie GZM 2020 znakomicie sprawdziło się zastosowanie uczenia maszynowego do rozpoznawania figur, o ile pamiętało się o obliczeniu różnicy między położeniem gimbala z aparatem fotograficznym a znalezionym obiektem. Perfekcyjna misja obrodzi 45 punktami.

Natomiast w konkurencji „Drzewo życia” należy połączyć kompetencje informatyczne z mechatronicznymi. Dron lub zespołów dronów (dopuszczamy misje, w skład których mogą wchodzić dwa lub więcej dronów i roboty lądowe) musi/muszą wykryć obszary zajęte przez parcha i mączniaka jabłoni, następnie zaś przystąpić niezwłocznie do likwidacji zagrożenia, czyli precyzyjnego oprysku środkami ochrony roślin. W naszym „symulatorze” sadu tymi pestycydami będą kulki paintballowe.

Jakie ma to konsekwencje? Po pierwsze przemyślcie, iloma robotami (latającymi ew. jeżdżącymi) chcecie wykonać tą misję. Po drugie wybierzcie mechanizm aplikowania kulek paintballowych. Naszym zdaniem skuteczniejszy jest mechanizm pneumatyczny, za co przyznamy 3 punkty, zaś za grawitacyjny 2 punkty. Po trzecie pamiętajcie o dokumentacji fotograficznej wykrytych, zarażonych obszarów. Łącznie, dobrze przemyślana strategia zwalczania patogenów może przynieść dodatkowe 10 punktów. W całej konkurencji jest do zdobycia razem 45 punktów.

Aby pretendować do Nagród Głównych, należy w każdej konkurencji zdobyć co najmniej 50% i 1 punkt. Powodzenia!

Logotypy organizatorów Droniady
Organizatorzy Droniady 2021: Fundacja Instytut Mikromakro, Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS), Politechnika Poznańska, Aeroklub Poznański
DEMO SYSTEMU
 Demo systemu Ocenakomentarz
Czas: 20 minut na rozmowę z jurorami. Im bardziej prezentacja ma charakter biznesowy, tym lepiej. Chodzi o przekonanie jurorów, że system jest sprawny i zdolny do wykonania zadań. Demo systemu powinno, zatem zawierać co najmniej takie elementy, jak:0 – 100 pkt oznacza, że system nie kwalifikuje się do przeprowadzenia misji. Punkty 1 – 5 oznaczają ograniczone zaufanie do zaprezentowanych rozwiązań. Komisja Sędziowska decyduje, w jaki sposób zespół może przystąpić do misji. Od 6 do 10 pkt zespół klasyfikuje się automatycznie do startu po sprawdzeniu fizycznym systemu, gdzie 10 oznacza, że system jest w pełni gotowy, zaś zaprezentowane rozwiązania są warte zainteresowania biznesu, o ile sprawdzą się w akcji.
  • przedstawienie członków zespołu, podział obowiązków i ról w zespole;
  • wyszczególnienie i opis elementów, podzespołów zastosowanych w BSP;
  • wyszczególnienie i opis algorytmów i systemów wykorzystywanych do realizacji zadań w konkurencjach;
  • czy algorytm będzie działał w chmurze, wykorzysta przetwarzanie brzegowe czy wyłącznie się oprze o zasoby lokalne;
  • pomysł na misje;
  • wskazanie kierunków dalszego rozwoju i oszacowanie przybliżonego kosztu (wielkości niezbędnych inwestycji) rozwinięcia BSP do VIII poziomu gotowości technologicznej.
TRZY KOLORY
Przebieg konkurencji „Trzy kolory”: drony od pozwolenia na start mają 20 minut na przeprowadzenie misji na eksperymentalnym polu o wielkości około 9 hektarów. Należy wykryć ogniska chorób roślin: mączniaka rzekomego kapustowatych, fytoftorozę oraz mączniaka prawdziwego.

Poszczególne ogniska patogenów symbolizują rozłożone płasko na ziemi spienione płyty PCV pokryte jednolicie przypisanym doń kolorem RGB: trzy kwadraty (mączniak rzekomy kapustowatych), trzy trójkąty równoboczne (fytoftoroza) i trzy koła (mączniak prawdziwy). Dodatkowo jeden obszar objął we władanie Barszcz Sosnowskiego – symbolizowany przez nieregularną figurę, powstałą ze złożenia trójkąta, kwadratu i koła.

Figury są różnej wielkości znanej tylko organizatorom, i symbolizują skalę zakażenia patogenem roślin. Ponadto na polu są rozłożone jeszcze inne figury w różnych barwach (łącznie 10) wydrukowane na banerze, aby sprawdzić wiarygodność i skuteczność oprogramowania. Zespół melduje o postępach w poszukiwaniach na bieżąco w trybie online

Trzy kolory

ocena

komentarz

1.Za wykrycie właściwej figury i podanie współrzędnych geograficznych jej środka

0 – 10

1 pkt za figurę, gdy podano prawidłowo współrzędne geograficzne środka jednej figury
(błąd w odległości od środka figury do punktu wskazanego nie może przekroczyć 5 metrów). 0,5 pkt = gdy podano tylko figurę
2.Za policzenie powierzchni odkrytej figury, tj. obszaru zajętego przez patogen.

0 – 9

1 pkt = prawidłowo obliczona powierzchnia właściwej figury o określonej barwie + 3 pkt premii za policzenie powierzchni „Barszczu Sosnowskiego”. Dopuszczalny błąd w pomiarze do 10%.
 3.Za wyraźną fotografię każdego ogniska choroby (9 figur) i przesłanie jej natychmiast na stanowisko dowodzenia.

0 – 4,5

Każda właściwa figura główna (kwadrat, trójkąt, koło) 0,5 pkt = 1 figura. Zdjęcia mają być dostępne natychmiast dla sędziów. Mogą być częścią raportu z misji.
 4.Za komunikatywny, prosty i przejrzysty raport z misji:

niezwłocznie dostępny dla jurorów w trakcie misji w czasie rzeczywistym przed wylądowaniem drona. Tryb online!

5

Z tego raportu np. na stronie www ma jednoznacznie wynikać, jakie 10 figur wykrył dron. Raport powinien zawierać: rodzaj figury, kolor (rodzaj patogenu) współrzędne geograficzne środka figury, powierzchnię figury. Brak raportu online = 0 punktów. Jeśli będzie to kompletny raport generowany online, to należy się maksymalnie 5 punktów. Połowiczne dane: 2 pkt. Gdy w raporcie znajdzie się figura – fejk, to na tej podstawie jurorzy naliczą punkty karne (-1 pkt, patrz poniżej).
 5.Wykorzystanie chmury PCSS w misji

0 – 2

2 pkt = a) robot korzysta z chmury online, b) lub stosuje przetwarzanie brzegowe (Edge computing) c) albo zespół wykorzysta środowisko chmurowe PCSS do wyuczenia sieci neuronowej nawet jeśli w akcji będzie potem polegać na zasobach komputera lokalnego. Sposób korzystania z chmury zespół zapowiada podczas Demo Day. 0 pkt = algorytm bazujący wyłącznie na komputerze pokładowym bez korzystania z chmury PCSS.
 6.Start i lądowanie w trybie lotu automatycznego

0 – 2

Punkt za start, drugi za lądowanie. Dron musi wylądować w całości na obszarze lądowiska, z którego rozpoczynał lot.
 7.Premia za policzenie powierzchni „Barszczu Sosnowskiego”.

3

Dopuszczalny błąd w pomiarze do 10%. Notabene chodzi o sumę powierzchni 3 figur.
 8.Premia za foto figury symbolizującej Barszcz Sosnowskiego

1,5

Zdjęcie ma być dostępne natychmiast dla sędziów. Może być częścią raportu z misji.
9.Premia za lot w trybie automatycznym

3

Premia jest doliczana do końcowego wyniku, o ile zespół wypełni misję od początku do końca w trybie automatycznym.
 10.Najkrótsza trwająca misja spośród wszystkich zespołów

5

Pod warunkiem, że misja zakończyła się odnalezieniem właściwych figur poniżej 20 minut. Jeśli nie, to punkty nie są naliczane i misja zostaje przerwana. Punkty nalicza się na podstawie pozostałych kryteriów.
 11.Za drugi

3

Ibidem
 12.Za trzeci czas

2

Ibidem
 13.Za czwarty czas

1

Ibidem
 14.Za wykrycie niewłaściwej figury

– 1

Punkty karne odliczane od wyników konkurencji za wskazanie niewłaściwej figury. Maksymalnie można stracić z tego tytułu 10 punktów.
 15.Ominięcie miejsca startowego / zakończenie misji przed miejscem startowym

-2

Odejmowane od wyniku konkurencji. Chodzi o to żeby zakończyć misje na lądowisku.
 16.Za brak logów

-5

Zgodnie z regulaminem zespół do 30 minut na podesłanie Sędziemu Technicznemu logów po zakończonej misji. UWAGA! Lądowanie drona nie kończy misji! To lider zespołu musi powiedzieć sędziom, że misję uważa za zakończoną i wtedy oni dopiero zatrzymują czas, o ile potrwa ona nie dłużej niż 20 minut.
Maksymalna liczba punktów

45

Od tego wyniku uwzględniającego premie odlicza się punkty karne, których łącznie jest -17.
DRZEWO ŻYCIA
Przebieg konkurencji „Drzewo życia”: drony od pozwolenia na start mają 20 minut na przeprowadzenie misji w sadzie o wielkości 2875 m2. Należy wykryć ogniska chorób roślin: parcha i mączniaka jabłoni oraz zaaplikować środki ochrony roślin.
Na konkursowym polu o wymiarach 25×115 m rozkładamy 100 kół: 90 brązowych i 10 w kolorach złotym i beżowym (proporcje znane tylko Przewodniczącemu Komitetu Organizacyjnego) o średnicy 1 metra z wbitą po środku tyczką kompozytową o wysokości 2 metrów i fi 12 mm.

Złote koła symbolizują parcha jabłoni, zaś beżowe to mączniak jabłoni. Te koła wydrukujemy na PCV spienionym 3 mm. Natomiast niezarażone jabłonki reprezentują koła wpisane w kwadrat z baneru.
Kulka musi spaść w obrębie koła. Zaliczamy wykonanie zadania, jeśli trafi w nie, ale wyskoczy niespodziewanie poza. Generalnie winna się rozbić – rozleje się wówczas farba. Komisja Sędziowska jest zobowiązana sprawdzić gdzie spadła kulka.. Jeśli kulka w niewłaściwym kolorze spadnie na zarażone drzewko, to z tego tytułu nie ma punktów. Jeśli spadnie zaś na zdrowe, nalicza się karne punkty. Zespół melduje o postępach na bieżąco w trybie online.

Kluczową technologią jest algorytm interpretujący obraz (zdrowe drzewko, drzewko zarażone parchem czy mączniakiem jabłoni), połączony z mechanizmem wyzwalającym właściwy środek ochrony roślin w odpowiedniej dawce i poprawnie zaaplikowanym = jedna, odpowiednia kulka spadająca na zarażone drzewko, ew. algorytm skorelowany z systemem zarządzania zespołem latających i/lub lądowych robotów.

Środki ochrony roślin symbolizują żelatynowe kulki paintballowe o średnicy 0,68 cala, wadze 3,2 g, w kolorach żółtym i pomarańczowym, wypełnione farbkami biodegradowalnymi. W fazie przygotowawczej użyjemy farb żółtych i pomarańczowych. W konkursie zaś dopuszczamy możliwość, że o ile skorupki kulek będą dalej żółte i pomarańczowe, to farbki będą miały kolory przypisane do poszczególnych zespołów np. zespół pierwszy dostaje komplet kulek żółtych z farbkami niebieskimi i kulek pomarańczowych z czerwonymi. Następni zaś dostaną inny zestaw. Na pokład należy zabrać po 10 kulek obu kolorów.

Drzewo życia ocena

komentarz

      1.Za wykrycie zarażonego drzewka i podanie jego współrzędnych geograf.

0 – 5

0,5 pkt za drzewko (złote lub beżowe koło), gdy podano prawidłowo współrzędne geograficzne środka (błąd w odległości od środka do punktu wskazanego nie może przekroczyć 5 metrów);
      2.Za przygotowanie mapy sadu z zaznaczonymi nań obszarami zajętymi przez patogeny

0 – 2

2 pkt = gotowa mapa cyfrowa dostępna online ze wszystkimi naniesionymi obszarami zajętymi przez patogeny (może być częścią raportu z misji). 1 pkt = mapa z częściowo z naniesionymi obszarami zajętymi przez patogen. 0 pkt = brak mapy. To generalnie obraz 2D – rzut z góry obszaru konkursowego.
      3.Za celny zrzut właściwej kulki (środka ochrony roślin) na zarażoną jabłonkę

0 – 10

1 pkt za celny zrzut w obrębie złotego (parch) lub beżowego koła (mączniak). Punkt można otrzymać, gdy kolor kulki symbolizujący środek ochrony roślin zwalczający patogen zgadza się z wykrytym zarażeniem. Żółta kulka = parch; pomarańczowa kulka = mączniak.
      4.Za wyraźną fotografię każdego ogniska choroby (10 drzewek) i przesłanie jej natychmiast na stanowisko dowodzenia w formie komunikatywnego i przejrzystego raportu z misji dostępnego online

0 – 5

Każda wykryty patogen = 0,5 pkt. Zdjęcia mają być dostępne natychmiast dla sędziów w formie raportu np. na stronie WWW. Można ją połączyć z mapą cyfrową.
      5.Premia za wybraną strategię wykrywania patogenów i ich likwidacji

1 – 10

10 pkt = skutecznie przeprowadzona akcja „wykryj – zareaguj” zarówno w przypadku wykorzystanie jednego drona, tak jak i zespołu dwóch i więcej dronów albo robota jeżdżącego, o ile „chorym jabłonkom” zaaplikowano sześć i więcej właściwych kulek. 5 pkt = gdyby algorytm zadziałał prawidłowo, lecz od pięciu do dziewięciu piłek spadłoby poza obrębem jabłonki. 1 pkt = gdyby algorytm zadziałał prawidłowo, lecz gdyby tylko jedna albo żadna piłka nie trafiła w obszar zajęty przez chorą jabłonkę.
      6.Mechanizm zrzutu

0 – 3

3 pkt: działający mechanizm pneumatyczny lub podobny, który nadaje kulce energię. 2 pkt = działający mechanizm grawitacyjny. 0 pkt = niedziałający mechanizm.
      7.Start i lądowanie w trybie lotu automatycznego

0 – 2

Punkt za start, drugi za lądowanie. Dron musi wylądować w całości na obszarze lądowiska, z którego rozpoczynał lot
      8.Premia za lot w trybie automatycznym

3

Premia jest doliczana do końcowego wyniku, o ile zespół wypełni misję od początku do końca w trybie automatycznym.
      9.Najkrótsza trwająca misja spośród wszystkich zespołów

5

Pod warunkiem, że misja zakończyła się odnalezieniem właściwych drzewek i zrzutem piłek poniżej 20 minut. Jeśli nie, to punkty nie są naliczane i misja zostaje przerwana. Punkty nalicza się na podstawie pozostałych kryteriów.
     10.Za drugi

3

Ibidem
     11.Za trzeci czas

2

Ibidem
     12.Za czwarty czas

1

Ibidem
     13.Za „oprysk” zdrowego drzewka

– 0,5

Punkty karne odliczane od wyników konkurencji za zrzut kulki na zdrowe drzewko (brązowe koło). Maksymalnie można stracić z tego tytułu 10 punktów, ponieważ na pokładzie jest 20 kulek.
     14.Ominięcie miejsca startowego / zakończenie misji przed miejscem startowym

-2

Odejmowane od wyniku konkurencji. Chodzi o to żeby zakończyć misje na lądowisku.
     15.Za brak logów

-5

Zgodnie z regulaminem zespół ma do 30 minut na podesłanie Sędziemu Technicznemu logów po zakończonej misji. UWAGA! Lądowanie drona nie kończy misji! To lider zespołu musi powiedzieć sędziom, że misję uważa za zakończoną i wtedy oni dopiero zatrzymują czas, o ile potrwa ona nie dłużej niż 20 minut.
Maksymalna liczba punktów

45

Od tego wyniku uwzględniającego premie odlicza się punkty karne, których łącznie jest -17.

 

RAZEM JEST DO ZDOBYCIA 100 PUNKTÓW.