Продолжая добрую традицию подробно описывать контесты, начатую с Sapka contest, предлагаю вашему вниманию отчёт о ICFPC 09
Введение
ICFP Contest - командный контест, который проводится один раз в году. Количество участников в команде не ограничено. Задание одно, на весь контест отводится 72 часа(3 суток). Контест делится на lightning round(оцениваются решения, полученные в первые 24 часа) и main round(оцениваются все отосланные решения).Команда
Страницу команды Concrete mixers можно найти здесь. Т.е., 4 человека, но после lightning A2K отошел от дел. С одним из оставшихся участников - xa4a - я уже участвовал в Sapka, и мы там даже взяли призовое место на Lightning. Со вторым из оставшихся - Murkt - до этого работать вместе не приходилось, но мы вроде неплохо сработались.Инструменты
Основной язык - Python. В качестве системы контроля версий использовали Mercurial, в качестве хостинга - bitbucket. Для визуализации был использован pygame(также были попытки использовать Qt, но в итоге остался вариант с pygame). Для общения использовали конференцию в jabber.Задание
Оригинальное задание (последнюю версию) можно скачать здесь. Кратко - нужно было писать управляющие программы для спутника для выполнения разных задач. Поведение спутника и окружающей его вселенной эмулировалось в бинарниках, которые предоставляли организаторы. Бинарники можно было запустить на виртуальной машине, спецификации которой были также предоставлены. Список маневров, которые нужно было выполнять со спутником:- Перевод спутника с одной круговой орбиты на другую
- Рандеву с другим спутником, двигающимся по круговой орбите
- Аналогичное рандеву, но начальная орбита и конечная могут быть эллиптическими
- Упрощенное рандеву с 11-ю спутниками на произвольных орбитах. Также здесь присутствует Луна и заправочная станция
Ночь первая (26.06-27.06)
Получили задание, прочитали, пообсуждали, устранили непонимания, распределили задания. Где-то через два часа у нас наконец появился парсер бинарников, еще через час было две VM, из которых мы выбрали лучшую. Еще через два часа я сделал первый тестовый солвер с визуализатором, а к этому моменту xa4a уже залил нужные формулы для hohmann transfer, A2K доделывал логгер, который был нужен для формирования сабмишенов.Т.о., через 5 часов после начала я приступил к прикручиванию формул к солверу, однако это оказалось не так просто. Murkt с чувством выполненного долга(написанная им VM работала, хоть и медленно) пошел спать, а мы с xa4a и A2K еще часа два пытались починить логгер и формулы, A2K писал визуализатор на Qt. Результат первой ночи - готова VM, визуализатор, основная инфраструктура, однако очков всё еще 0
День первый (27.06)
С утра Murkt и xa4a подхимичили формулы и у нас в нашем симуляторе появились первые очки. Однако при попытке сабмита тут же стало понятно, что написанный ночью логгер ошибочен и я взялся его переделывать. В 14:20 был "EPIC WIN!!!!!"(с)Murkt - первые очки, полученные после исправления логгера. Задачи 1001-1004 в этот момент времени перешли в статус решенных. И пока xa4a и Murkt продолжали изыскания с задачами 2001-2004, я в течение часа многократно ускорил VM путем генерации и последующей интерпретации кода на Python. Также скриншот, сохранившийся с этого временного участка:
В дальнейшем мы все вместе пытались побороть задачи 2001-2004. Напомню, в этих задачах нужно было не просто перелететь на другую орбиту, как в 1001-1004, а и попасть еще и в ту же точку этой орбиты, что и другой спутник. Для того, чтобы этого добиться, мы ввели понятие hohmann delay - время ожидания, нужное, чтобы после него при hohmann transfer попасть в нужную точку. В 18:40 Murkt получил первые очки этим методом. Однако метод оказался совсем не стабильным - решение он давал, но давал и большие погрешности. Поэтому оставшееся до окончания lightning время мы работали в двух направлениях - устранение погрешности и 3001-3004. Ничего существенно добиться мы не успели и lightning закончили с результатом где-то 945 баллов. В top lightning'a мы,естественно не попали, и место в lightning на данном этапе узнать невозможно, хотя и очень интересно.Ниже - визуализатор, который писал A2K, но который так и не был использован:
Ночь вторая (27.06-28.06)
Появилась Луна и задачи 4001-4004. Часа через четыре усилиями Murkt и xa4a были существенно проапгрейджены решения наших 8 задач и получено 1127.44746 очков. Приблизительно этого хотелось добиться в lightning, но не успели, а жаль. Также xa4a очень красиво переделал солверы (стало чем-то похоже на twisted). С 3х до 6 утра я сделал алгоритм подгазовки через phasing - он работал идеально и позволял проходить 2001-2004 даже без hohmann delay.День второй (28.06)
Murkt почистил код, а мы с xa4a пытались найти параметры эллиптических орбит и у нас никак не получалось вывести формулу, которая бы работала для всех задач 3001-3004. В поисках решения были привлечены ЧМ и придумано несколько странных методов определения. Однако это ни к чему не привело, а уравнение орбиты было выведено xa4a чуть позже, когда я отсутствовал.Ночь третья (28.06-29.06)
Murkt сделал naive chase - подгазовку, которая плевала на всю астрофизику и просто заставляла суптник лететь к цели, сжигая при этом топливо(занятный пример представлен ниже).
Этот naive chase отлично работал на небольших расстояниях. Совместив его с hohmann elliptic transfer, который к этому моменту я докрутил до состояния бета, у нас получилось решить все задачи из 3001-3004. Также я пытался сделать phasing для эллиптических орбит, однако из-за каких-то погрешностей точность phasingа оказалась меньше, чем нужно. Тем не менее, применение одной итерации phasing, а потом naive chase привело к увеличению очков.День третий (29.06)
Весь день был проведен в попытках улучшить переходы по эллиптическим орбитам для 3001-3004, чтобы затем использовать в 4001-4004. Я попытался еще ускорить виртуальную машину посредством psyco (работало отлично, но только на 32-битных системах) и cython(работало везде, но компиляция была слишком долгой, кеширование скомпилированного нужно было делать, а профит был меньше, чем с psyco, т.о. в итоге от него отказались). В 13:04 был эпический "OMFG", когда мы заметили, что в Orbital Mechanics (описание ее смотрите ниже) есть матлабовский код, в котором есть готовые нужные нам формулы и алгоритмы - только копируй, исправляй и пользуйся. По этому коду xa4a переделал определение параметров орбиты, а я пытался сделать smart chase - через уравнение Ламберта. Однако, по-моему мнению, это было лишним - код нормально работать отказывался, а определение параметров орбиты вообще стало работать хуже, чем было. Smart chase также работал хуже, чем naive chase. Я попытался вывести hohmann elliptic delay - аналог hohmann delay но для произвольных эллиптических орбит, однако и этот алгоритм нам не очень пригодился. В этот момент - оставалось часа 3 до конца контеста - мы решили, что нужно хотя бы какие-нибудь Score получить на задачах 4001-4004. Murkt сделал простой солвер, который работал также, как 3001-3004(hohmann elliptic transfer+naive chase), однако ему не хватало топлива. Остальные три часа мы пытались подстроить naive chase, так чтобы он экономил топливо. Итог - пойманы три спутника в 4001(третий спутник был пойман мной за 7 минут до окончания, скриншот смотрите ниже) и два спутника в 4002.
Итог контеста - Weighted Total Score 2852.2285 (14 problems solved), 21 место, если последние 4 часа контеста все участники прохлаждались :)О разном
- Репозиторий с исходниками можно найти здесь
- Orbital mechanics - кодовое название книги Howard Curtis "Orbital mechanics for engineering students" - для нас она стала Библией астрофизики
- Отчёт от Murkt
- Отчёт от xa4a
Организаторам
- Слишком много версий заданий. Последние я даже не читал - надоело
- Математика - это круто, и я не жалею, что участвовал в контесте, но всё же хотелось увидеть programming contest
Выводы
Как ни странно, текущий раздел не последний в этом отчёте. Тех, кто интересуется математикой, могут также прочитать и следующий раздел. Здесь же хотелось отметить, что фана от ICFPC 09 было всё же меньше, чем от Sapka (возможно потому, что Sapka была первым моим подобным контестом), однако море удовольствия от решения математических задачек я всё же получил. Будем надеяться, что в следующем году я тоже смогу поучаствовать.О математике
За время контеста я получил(вывел сам, подсмотрел в Orbital Mechanics) множество формул. Здесь небольшой список, что было проделано(список не включает достижения остальных участников соревнования):| Кодовое имя | Описание |
|---|---|
| hohmann delay | Позволял найти время, которое нужно подождать на текущей орбите, чтобы при hohmann transfer на целевую орбиту попасть в нужную точку. Я выводил из равенства конечных углов, где конечные углы - функции времени. Этот hohmann delay не был использован в решении |
| phasing | Был подсмотрен в Orbital Mechanics и немного подправлен, чтобы была возможность совершать подстройку из любой точки орбиты, а не только из перигея. Вывод можно посмотреть в Orbital Mechanics |
| orbital equation v.1 | Позволял находить уравнение орбиты по двум точкам. Был выведен из системы двух уравнений орбиты в разных точках. Работал идеально на орбитах, apse line которых совпадала с осью абсцисс |
| orbital equation v.2 | К v.1 был добавлен еще один параметр - угол поворота орбиты. Параметры должны были находиться теперь уже по трём точкам. Решение искалось численно, потому что косинусы. Довести до ума так и не получилось, возможно, в моих предположениях была какая-то ошибка |
| orbital equation v.3 | Было использовано уравнение орбиты в векторах. Также должно было определять по трём точкам и находить угловой момент и вектор эксцентриситета. Не был доведен до ума, потому что см. ниже |
| orbital equation v.4 | Был подсмотрен в википедии в статье про кеплеровские орбиты. Вероятно, я где-то ошибся, но и эта формула выдавала неправильные результаты, хотя по этой же статье xa4a смог сделать рабочую версию |
| hohmann elliptic transfer | Почти то же самое, что и hohmann transfer, только без упрощений, возможных для круговых орбит. Вывод можно посмотреть в Orbital Mechanics. Было использовано для 3001-3004 |
| elliptic phasing | То же самое, что и phasing, но для эллиптических орбит. Работало хуже, чем phasing, но работало для некоторых задач из 3001-3004. Вывод можно посмотреть в Orbital Mechanics |
| Smart chase | Chasing maneuver по Orbital Mechanics. Работал не очень, использован не был |
Posts
0 comments:
Post a Comment