search icon search icon

Интеллектуальные энергетические системы

  • Рынки НТИ: Энерджинет
  • Сквозные технологии НТИ: Мобильные источники энергии
  • III уровень РСОШ
  • 100 баллов к ЕГЭ
  • Рынки НТИ: Энерджинет
  • Сквозные технологии НТИ: Мобильные источники энергии
  • III уровень РСОШ
  • 100 баллов к ЕГЭ
Математика Информатика
  • Этап 1
    27 сентября — 17 октября
    2021
  • Этап 2
    9 ноября — 10 января
    2022
  • Финал
    21 февраля — 30 апреля
    2022

Расписание

Профиль «Интеллектуальные энергетические системы» посвящен энергетическим системам ближайшего будущего. Построение архитектуры “Интернета энергии” предполагает создание многочисленных надёжных гибких энергосистем, способных в любой ситуации эффективно распределять электроэнергию, использовать альтернативные источники и взаимодействовать с рынком мощностей.

Отдельной задачей является работа с биржей экономических микроконтрактов в энергетике, осуществление которой является одной из главных задач технологии Smart Grid и предполагает применение автоматизации, создание оптимальных стратегий и алгоритмов анализа параметров энергосети. Эта задача постепенно приближается к реализации и продолжает расти потребность в эффективных мультиагентных алгоритмах.

Получить реальный опыт командного управления сложными киберфизическими системами и написания программ для их управления, на практике познакомиться с понятиями гибкости и баланса, динамического ценообразования в проектах «Интернета энергии» участники смогут в финале профиля. Пройдя отбор, самые сильные команды будут соревноваться на интерактивных стендах, позволяющих моделировать энергосистемы от проектирования топологии сети (с объектами генерации - электростанции, ветрогенераторы и т. п., с потребителями разного уровня - дома, больницы, промышленность) до программного управления энергосетью, взаимодействующего с рынком электроэнергии.

Профиль включён в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

Интеллектуальные энергетические системы1
Интеллектуальные энергетические системы2
Интеллектуальные энергетические системы3
Интеллектуальные энергетические системы4
Интеллектуальные энергетические системы5
Интеллектуальные энергетические системы6
Интеллектуальные энергетические системы7
Интеллектуальные энергетические системы8
01 8

Этапы соревнований

Этап 1

На первом этапе участникам предстоит решать задания по математике и информатике.

Этап 2

Второй этап командный, поэтому оцениваться будет командный результат. Главная задача второго этапа — формирование команды. Чем лучше вы выстроите командную работу на втором этапе, тем больше шансов на победу у вас будет в каждом из этапов.

Что нужно?

Не боятся общаться, учиться эффективно распределять задачи, искать сильные стороны каждого участника вашей команды, успеть за второй тур нарастить общекомандные навыки - и коммуникативные, и профессиональные. Решить задачи максимально эффективно и результативно.

Что ждет?

Задачи в стиле проекта «Эйлер» — математическая, физическая задача, решение которой нужно реализовать в виде работающей программы.

Будут затронуты следующие темы:

  • Теория игр, в том числе многоагентные игры.
  • Теория аукционов.
  • Задачи на графах.
  • Задачи на электрические сети.
  • Решение систем линейных уравнений.

Для решения каждой задачи команды должны будут написать программу на языке Python 3 и загрузить её текст на сервер для проверки. Необходимы базовые навыки программирования на языке Python версии 3, поскольку это является неотъемлемой частью финального задания.

Чем готовы помочь?

В течение второго этапа будут проводиться вебинары, на которых участники и наставники могут задавать вопросы по задачам разработчикам. За расписанием вебинаров следите в группе профиля.

КАК ГОТОВИТЬСЯ КО ВТОРОМУ ЭТАПУ

Что можно делать?

Открыть задачники прошлых лет и решать задачи из них.

Кстати, во время этого процесса можно попробовать распределять задачи сразу между участниками команды у вас в кружке или школе, или если вам удалось уже найти себе команду из других регионов, то вместе с ними.

Для разбора задач используйте курсы, указанные в материалах подготовки профиля (курсы с видео разборами задач).

Познакомиться с разными стратегиями в теории игр - изучить различные игровые стратегии — кооперация, конкуренция, «око за око», «око за два ока», «вечная кара» и многие другие варианты чистых и смешанных стратегий. Поняв основные стратегии, вы сможете использовать эти знания во втором туре, а попробовать применение стратегий и их комбинаций у вас будет возможность в финале.

  • Курс «Теория игр» от Школа «Интеллектуал» и проект «Дети и наука»
  • Курс МФТИ “Теория игр” - может быть частично сложным, но позволит получить представление о базовых понятиях и заглянуть в их глубину.

Познакомиться с теорией аукционов - понять классификацию, принятую в этой области, чтобы при начале реальной работы задачи для вас были понятны и главной сложностью представлялось нахождение интересных решений.

Курс “Интеллектуальные энергетические системы”, модуль № 3 “Основы теории аукционов” (смотрите Материалы подготовки профиля).

Понять, что теория вероятностей увлекательна и практически полезна.

  • Курс “Теория вероятностей – наука о случайности” полезен для структурирования в своих знаниях основных понятий
  • А.Шень. Вероятность: примеры и задачи - очень коротко и понятно об основных понятиях и их применениях
  • Полный и подробный курс Андрея Райгородского и Максима Жуковского “Теория вероятностей для начинающих”

Познакомиться с основными понятиями теории графов и дискретной математики.

  • Курс “Основы теории графов” рассказывает об основных, базовых понятиях теории графов, с которыми рано или поздно сталкивается любой человек, работающий в области программирования или дискретной математики.
  • Курс “Основы дискретной математики” - базовые понятия современной дискретной математики - комбинаторики, теории графов и дискретной вероятности.

Познакомиться с основными представления и конкретными реализациями численных методов.

  • “Численные методы: решение нелинейных уравнений”

Рекомендуем прочитать книгу “Код: тайный язык информатики” Чарльза Петцольда всем, кто учится программировать.

Эта книга — азбука компьютерных технологий. Шаг за шагом автор знакомит читателя с сущностью кодирования информации, рассказывает об истории возникновения компьютеров, на практических примерах помогает освоить основные концепции информационных технологий, подробно излагает принципы работы процессора и других устройств компьютера.

Подтянуть навыки программирования на Python. Необходимые основы можно почерпнуть в следующих курсах (в порядке увеличения глубины материала)

  • Курс “Программирование на Python” — достаточная база, особое внимание урокам 3.8 и 3.9.
  • Курс “Программирование на Python для решения олимпиадных задач” — наиболее сбалансирован по глубине, особое внимание третьему модулю.
  • Курс “Python: основы и применение” — затрагивает некоторые глубокие особенности языка, но нет уроков по библиотекам обработки данных.

Помимо самого языка, рекомендуем рассмотреть NumPy, MatPlotLib, изучить работу с форматами CSV и JSON.

А также можно успеть познакомиться с машинным обучением.

  • Курс “Введение в машинное обучение”
  • Курс “Математика и Python для анализа данных”

Финал

В финале командам предстоит испытать себя в проектировании и управлении Интеллектуальными сетями на аппаратно-программном комплексе “Интеллектуальные энергетические системы”,  разработанном компанией Полюс-НТ. Комплекс представляет собой модель небольшого поселения с объектами генерации (электростанции, ветрогенераторы и т. п.), потребителями разного уровня (дома, больницы, промышленность) и соединяющей сетью. Комплекс воссоздает реальные условия — изменения освещённости, ветра и т. д.

Команды в финале ждет распределенный турнир сразу на нескольких площадках. Победителем станет команда, сумевшая не только построить наиболее оптимальную сеть, но прежде всего написавшая оптимальный алгоритм управления сложной системой в постоянно изменяющихся условиях. Команды работают в двух режимах — подготовка и испытание на стенде. Во время подготовки команды рассчитывают и конструируют умную сеть, программируют её работу (работа за компьютерами, сборка схем и т. п.). Во время испытания на комплексе команды проверяют работу своих алгоритмов.

При работе с элементами стенда будут решаться следующие задачи:

  • Проработка топологии сети для оптимального распределения нагрузки и генерации.
  • Аукцион на обслуживание объектов инфраструктуры.
  • Аукцион контрактов на поставки и закупки электроэнергии.
  • Диспетчеризация нагрузки на сеть.
  • Написание скрипта, автоматизирующего управление энергосистемой.

Для этого участники должны написать программу управления распределённой энергетической сетью, управляющей стендом. Программа должна каждый ход выбирать оптимальный график производства, накопления и расхода ресурсов в зависимости от потребления и имеющихся источников энергии. И всё это — без участия человека. Сама. Участники профиля будут работать с очень сложной системой, с огромным количеством случайных и неслучайных параметров и пытаться разобраться с тем, как же устроена эта система.

В 2021/2022 учебном году финалистам будет предложено разработать две экспертные системы поддержки принятия решений для разворачивания умных энергосетей с большой долей возобновляемой энергетики и для операционного управления сетями SmartGRID на основе моделирования в киберфизической системе с учетом мультиагентного взаимодействия в условиях локальной конкуренции.

В финале участникам требуются навыки и знания из школьной программы, а также самостоятельно приобретенные на хакатонах и из требуемых для решения задач второго этапа. Но самым важным фактором успешного участия в финале является слаженность команды. Именно от эффективности действий каждого участника команды, и командной коммуникации будет зависеть результат.

КАК ГОТОВИТЬСЯ К ФИНАЛУ

Что делать?

1. Изучите сильные стороны всех членов команды и эффективно распределить роли необходимые в команде. Какие именно читайте ниже.

2. Изучите задания прошлых лет на финалах трека, подумайте над стратегиями, которые вы сможете применить на финале. Задача конечно будет иной, чем в прошлые годы, но если вы подготовитесь, то сможете найти новые интересные решения и решать новые задачи на более высоком уровне.

3. Ещё раз вернитесь к задачам второго тура, найдите другие варианты их решения, изучите темы, на которые во время второго тура не хватило времени. Советуем не пропускать те темы, которые были непонятны, ведь они будут на финале и были включены во второй этап не просто так. Для разбора задач используйте курсы, указанные в материалах подготовки к профилю (курсы с видео разборами задач).

4. Вернитесь к курсу профиля “Интеллектуальные энергетические системы”, пройдите курс, проверьте себя на понимание материала, выполняя задания для размышления и отвечая на вопросы по темам (смотрите материалы подготовки к профилю). 

Материалы подготовки профиля

  1. Курс “Интеллектуальные энергетические системы” познакомит вас с базовыми понятиями энергетики, архитектурой интернета энергии и сможете глубже погрузиться в профиль. Каждая лекция содержит задания для размышления, самопроверки и дополнительные материалы.
  2. Курс “Тематические разборы задач профиля ИЭС”. В курсе собраны все задачи второго тура профиля за 2016/2017-2020/2021 гг по темам.
  3. Видео разборы задач 2020/2021 года приведены в курсе “Разбор задач второго этапа профиля ИЭС Олимпиады КД НТИ 20/21”

Рекомендации для наставника

Уважаемые наставники, рады приветствовать вас на нашем профиле. Если у вас есть возможность и желание помочь вашим ребятам участвовать в нашем профиле - надеемся на продуктивное сотрудничество.

Кружок по профилю и образовательные программы. В этом году мы предлагаем вам открыть кружок по профилю в вашем учреждении. Мы предлагаем вам стать частью сетевого сообщества в совершенно новой для образования сфере - интеллектуальной энергетике. С одной стороны, это крайне актуальная тема и одна из самых активно развивающихся областей, а с другой, она вне классических программ, требует междисциплинарности и принятия вызовов современности. Именно в этом мы как профиль хотим помочь вам.  

Приглашаем вас познакомиться с материалами профиля для наставников:

Рекомендации по организации кружка и о возможных вариантах совместной работы, а также образовательные программы мы вышлем вам по запросу. Для этого отправьте запрос напишите координатору профиля в Telegram @DariaTsivileva или на почту daria.tsivileva@polyus-nt.com, и мы дадим вам подробную консультацию, о том как это осуществить конкретно в вашем случае. 

В случае, если вы пока не готовы открывать кружок, но хотите готовить ребят ко второму туру самостоятельно, ты мы советуем вам помочь ребятам двигаться тем курсом, который мы им предлагаем. А именно поддержите их в изучение таких важных факультативных дисциплин как программирование на Python, численные методы, теория вероятностей, теория игр, теория аукционов, теория графов. Но самое главное потренируйтесь с ними в решении задач прошлых лет, организуйте живой процесс изучения и разбора задач. 

Общие рекомендации

  1. Просим вас помочь ученикам с разбором заданий финалов прошлых лет. 

  2. В случае, если в вашем учреждении есть комплекс “ИЭС” или вы можете договориться с площадкой в вашем городе, где установлен комплекс, то рекомендуем вам провести ряд тренировочных игр с вашей командой. Задания на финале будут безусловно другими, но возможность проверить и наработать опыт игры на реальном стенде, позволит вашим ученикам более смело пробовать другие решения и искать новые стратегии.

Рекомендуем вам обязательно провести на своей площадке хакатон, для отрабатывания со своими учениками навыков необходимых на финале. Хакатон не требует специального оборудования. Хакатон мы вышлем после второго тура по запросу на почту ips-onti@polyus-nt.com

Требования к команде

Знания

Математика: 

  • Теория вероятностей

  • Теория игр 

  • Теория графов 

Информатика: 

  • Основы численных методов в программировании

  • Основы программирования на языке Python 3

Дополнительные материалы: интеллектуальная энергетика (знаниевый блок, более глубокое освоение в ходе второго тура и хакатонов)

Hard skills необходимые для старта

Основы программирования на языке Python

Hard skills необходимые финалистам

  • Умение программировать на языке Python.

  • Умение решать базовые оптимизационные задачи.

  • Навыки реализации решений математических задач в виде программ.

  • Навыки работы с большими рядами данных в математических задачах.

  • Навыки работы с рекурсивными структурами в алгоритмах.

Численность команды и роли

Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из 3-5 человек.

Состав команды:

Роль 1. Data-Аналитик - способен  работать с данными, анализировать, выбирать те что наиболее информативны в нужный момент времени. На этом человека может быть совмещена роль тестера в команде.

Роль 2. Системный- Аналитик - анализирует стратегию игры, занимается топологией сети,  анализирует поведение других команд на площадке и на других распределенных площадках. Здесь понадобятся все навыки и знания из теории игр, умение комбинировать и искать оптимальные стратегии. 

Совместно аналитики должны быть способны определить какие данные важны для создания алгоритмов управления и что будет являться управляющими параметрами.

Роль 3. Программист, но лучше двое, которые способны реализовывать алгоритмы управления и вывода необходимых данных, строить обратные связи, работать с реализацией стратегии. Вдвоем они должны быть способны делать ревью кода друг друга. Здесь должны пригодиться навыки совместного программирования, на отработку которых направлен хакатон профиля. 

Роль 4. Капитан, человек который в состоянии принимать решения, находясь на слой выше в этом потоке информации. Он должен обладать знаниями по всем основным темам, уметь разбираться в коде, анализировать задачи, строить стратегии. Отвечает за постановку задачи, видит картину целиком, отвечает за распределение задач в команде, быстрое перераспределение задач в случае необходимости, отделяет главное от второстепенного, перенаправляет усилия команды. От работы капитана во многом зависит исход игры.

Совмещение ролей возможно, но очень не советуем совмещать роль капитана, с ролью программиста, так как грамотные действия капитана иногда являются критичными и решающими, а находясь одновременно в позиции программиста, очень сложно отвлечься от текущей реализации и принять необходимое решение.

Второй тур, но в особенности финал включают в себя задачи, которые можно решать на разной глубине. Поэтому, если в вашей команде будут присутствовать все компетенции и вы сумеете слаженно работать под руководством капитана, вы сможете не только решить задачи на приемлемом уровне, а действительно побороться за победу. 

Материалы подготовки

Разработчики

Партнеры

background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image
background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image