زيرو روبوتيكس

زيرو روبوتكس هي مسابقة برمجة دولية لطلاب المدارس الثانوية، حيث يتحكم الطلاب في روبوتات SPHERES (أقمار صناعية تجريبية متزامنة لتثبيت الموقع والاشتباك وإعادة التوجيه) على متن محطة الفضاء الدولية . ^{[ 1 ]} في كل عام، تعمل فرق من الطلاب على إنتاج برامج قادرة على العمل في لعبة يمكن نشرها على روبوتات SPHERES. تتضمن هذه اللعبة عادةً عناصر مثل الالتحام بالأجسام، وتحريكها، وتدمير الأهداف ضمن منطقة محددة مع مراقبة استهلاك الوقود.

تُقام المراحل الأولى من المسابقة عبر الإنترنت (باستخدام منصة SPHERES الافتراضية)، مع تسجيل مجاني للفرق في الولايات المتحدة وأستراليا ^{[ 2 ]} والدول الأعضاء في وكالة الفضاء الأوروبية ، وتسجيل محدود للفرق الدولية. ويتم عادةً متابعة الفرق من قِبل مرشدين بالغين، ويتم تقديم الشفرة البرمجية عبر موقع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الإلكتروني . ^{[ 1 ]} يتنافس المتأهلون للتصفيات النهائية في بطولة مباشرة على متن محطة الفضاء الدولية . ويدير رائد فضاء المسابقة النهائية ويتواصل مع الفرق عبر بث مباشر. ^{[ 3 ]}

ابتكر رائد الفضاء في وكالة ناسا، غريغوري تشاميتوف، مسابقة "زيرو روبوتكس " أثناء عمله على مشروع "سفيرز"، حيث أدرك أن واجهة البرمجة ستكون مناسبة لطلاب المرحلة الثانوية. ^{[ 4 ]} واستلهامًا من مسابقة "فيرست روبوتكس" ، أصبحت "زيرو روبوتكس" مسابقة تركز على بناء مهارات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، مع التركيز على التعاون بين المدارس والدول. أُقيمت المسابقة الافتتاحية عام 2009، ثم توسعت لتشمل الولايات المتحدة الأمريكية بأكملها عام 2010، ثم دوليًا عام 2013. ^{[ 4 ]} وتضم حاليًا مدارس من الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا والدول الأعضاء في وكالة الفضاء الأوروبية ^{[ 5 ]} وأستراليا. ^{[ 6 ]}

تنقسم مسابقة Zero Robotics إلى نوعين من البطولات.

• بطولة المدارس الثانوية: تُقام هذه البطولة بين الطلاب الذين تتراوح أعمارهم بين 14 و18 عامًا، وذلك خلال الفترة من سبتمبر إلى ديسمبر من كل عام. وهي بطولة دولية مفتوحة لفرق من الولايات المتحدة الأمريكية، وأستراليا، وروسيا، والدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي للرياضات الإلكترونية، بالإضافة إلى فرق دولية مختارة.
• برنامج صيفي للمرحلة المتوسطة. هذا البرنامج مخصص للطلاب الأصغر سنًا، وهو برنامج مدته خمسة أسابيع يتعلم فيه الطلاب البرمجة من خلال واجهة رسومية مبسطة . سيُعقد البرنامج في مواقع سيتم تحديدها لاحقًا بناءً على التواجد الجغرافي القوي لأعضاء الفريق. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

بالإضافة إلى ذلك، تختار بعض الدول، ولا سيما أستراليا وإيطاليا ، إقامة مسابقات تمهيدية لتتناسب بشكل أفضل مع العام الدراسي و/أو لتصفية المدارس التي ستشارك في المسابقة الدولية. ^{[ 9 ]}

يتنافس المشاركون معًا للفوز في لعبة ذات تحديات تقنية، مدفوعة بمشكلة تحظى باهتمام وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) ووكالة ناسا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). وبحسب التحدي، يتعين على الطلاب برمجة أقمارهم الصناعية لإنجاز أهداف محددة (مثل تجنب العوائق، وجمع الأجسام الافتراضية، وتدمير الأهداف، إلخ) مع الحفاظ على الموارد الأساسية (الوقود، وشحنات الطاقة، إلخ) وإتمام التحدي ضمن حدود زمنية ومكانية معينة لكتابة الشفرة البرمجية. يجب أن يكون برنامج الطالب قادرًا على التحكم في عوامل مثل سرعة القمر الصناعي، ودورانه، واتجاه حركته، وغيرها الكثير، وذلك لإيجاد الخوارزمية الأمثل لتحقيق الهدف ومواجهة التحديات في أقصر وقت ممكن مقارنةً بمنافسيهم.

تكمن الصعوبة في أن البرامج مستقلة ، بمعنى أن الكود المُقدَّم سيستمر طوال مدة المسابقة (وعبر مباريات متعددة)، ولا يمكنك التحكم في تنفيذه أو تعديله. إضافةً إلى ذلك، هناك حدٌّ للذاكرة القابلة للبرمجة في أجهزة SPHERES، مما يحدّ من ممارسات البرمجة المتاحة.

يُشجَّع المشاركون في برنامج Zero Robotics على تعلُّم و/أو تحسين معارفهم المتعلقة بالفيزياء الأساسية ، إذ تتطلب الخوارزميات المثلى تحكُّماً دقيقاً في القوى المؤثرة على سرعة الكرات. ومع ذلك، أفاد الطلاب بأنه "يمكن الحصول على نتائج جيدة من خلال العمل حصراً عبر فرض إحداثيات الأقمار الصناعية".

يتعلم المشاركون في مسابقة Zero Robotics البرمجة بلغة C / C++ أو MATLAB أو (في مسابقة المرحلة المتوسطة) Scratch . وتتضمن هذه اللغات واجهات برمجة تطبيقات (APIs) مختلفة للتحكم في المعايير الأساسية لحركة القمر الصناعي. ويُتاح بيئة تطوير متكاملة (IDE) متخصصة عبر الإنترنت على الموقع الرسمي للمسابقة، حيث يمكن للطلاب إرسال وحفظ برامجهم.

نهائيات مسابقة ECO-SPHERES ISS لعام 2018

1. التحالف: معكرونة سباغيتي داكنة مشاغبة

• فريق الظلام من LSA، IIS "Avogadro" - Liceo Scientifico، إيطاليا
• ستوي-ناوت، مدرسة ستويفسانت الثانوية، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية
• برنامج "سباغيتي كود"، مدرسة سيداربرغ الثانوية، ولاية ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية

2. التحالف: نجاح أو فشل

• بروف روبوتيكس، مدرسة بروف ، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية
• سديم السرطان، مدرسة ليسيو تشيتشوني، إيطاليا
• روك روفرز، مدرسة كونسيل روك الثانوية الجنوبية، بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية

نهائيات مسابقة ECO-SPHERES الافتراضية لعام 2018

التحالف: عصابة بلا نوم

• فالاك، الكلية الوطنية "أوكتافيان جوجا" سيبيو، رومانيا
• سبيس إكس دي، مدرسة باراماتا الثانوية، أستراليا
• رواد الفضاء المتفوقون، مدرسة سيدني الثانوية للبنين، أستراليا

نهائيات LifeSphere ISS لعام 2017

نهائيات مسابقة SpaceSpheres ISS لعام 2016

نهائيات مسابقة SpySpheres ISS لعام 2015

نهائيات كوروناسفير ISS لعام 2014

التحالف: بحيرة إليفن فادارز

• فريق ليك، مدرسة كلير ليك الثانوية، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية
• Corà's Eleven Liceo GBBrocchi، إيطاليا
• مدرسة فادارز الثانوية في ساوث تشارلستون، ولاية فيرجينيا الغربية، الولايات المتحدة الأمريكية

نهائيات مسابقة CosmoSPHERES ISS لعام 2013

التحالف: y0b0tics! غرو إيغل

• y0b0tics!، نيوجيرسي
• ذا جرو كرو، تكساس
• النسور الكونية، ماساتشوستس

نهائيات مسابقة RetroSPHERES ISS لعام 2012

التحالف: ميرا لوما

• ميرا لوما ماتادورز، كاليفورنيا
• y0b0tics!، نيوجيرسي
• جرين رينشز، واشنطن

نهائيات مسابقة أستيروسفيرز لمحطة الفضاء الدولية 2011

التحالف: الصاروخ

• مدرسة ريفر هيل الثانوية، ماريلاند
• روبوتات العاصفة، نيوجيرسي
• مدرسة روك ليدج الثانوية، فلوريدا

نهائيات مسابقة CosmoSPHERES ISS لعام 2013

التحالف: قهوة

• مبرمجو يوم الأحد، إيطاليا
• العدو كوليجيو ريتامار، إسبانيا
• مرحباً بالعالم، أمريكي، فرنسي

نهائيات مسابقة RetroSPHERES ISS لعام 2012

بيرة أليانس

• كاثي في ​​الفضاء، ألمانيا
• مبرمجو يوم الأحد، إيطاليا
• هيردر-برلين، ألمانيا