Hitachi Hokudai Lab. & Hokkaido University Contest 2020

参加登録

参加対象: All Rated対象: - ペナルティ: なし

お知らせ

こちらに日立北大ラボ×北大コンテスト2020「未来の自律分散型まちづくり」(本コンテスト)に関する最新情報を掲載します。
  • 2020年11月4日:コンテストの参加者登録を開始しました。登録はこちらです。
  • 2020年11月4日:Twitterのハッシュタグは#2HC2020です。
  • 2020年11月26日:コンテストの開催日を延期しました。*
  • 今回のコンテストに係る賞金及び賞品の発送手続き、ならびに表彰式のご案内については、北海道大学がプライバシーマークを取得済みの外部委託業者に委託いたします。

    *2020年12月1日開催に向けて準備を進めておりましたが、北海道におけるここ最近の新型コロナウィルス感染拡大の影響により、作業が遅延しております。コンテストの品質を維持するのに必要な作業期間を考慮した結果、止む無く開催日を12月17日~1月16日に延期させて頂くことになりましたので、お知らせいたします。楽しみにされていた皆様にはご迷惑をおかけしますが、今しばらくお待ち頂ければ幸いです。12月17日開催に向けて、引き続き準備を進めて参りますので、何とぞご理解のほどよろしくお願い申し上げます。

概要

  • 日立製作所(日立)と北海道大学(北大)が共同で開催するマラソン型のプログラミングコンテストです(【主催】株式会社日立製作所 基礎研究センタ 日立北大ラボ、国立大学法人北海道大学、【協力】北海道電力株式会社)。
  • 日立は北大キャンパス内に日立北大ラボを開設し、北大と連携して、数学・数理科学の社会応用により複雑化する社会課題の解決を図る、社会創造数学の研究開発を推進しています(研究背景に興味がある方は本ページ最後の「本コンテスト出題の背景」を参照下さい)。
  • 本コンテストは、互いにトレードオフの関係にある複数の目的関数が存在し、時間的(動的)な環境変化を含む最適化問題(多目的時空間最適化問題)に対して、最適解を求めるアルゴリズム開発をテーマに開催されます。
  • 本コンテストは2020年12月1日~12月31日2020年12月17日~2021年1月16日に開催します。
  • 日立北大ラボと北大はマラソン型プログラミングコンテストを過去3年(2017、2018、2019年度)開催し、組合せ最適化問題を効率よく解く、アニーリングマシン向け前処理技術、さらには買物支援サービスをテーマとした時空間(動的)最適化技術に関する問題を出題しました(2017年度1回目はこちら、2回目はこちら、2018年度はこちら、2019年度1回目はこちら、2回目はこちらをクリック下さい)。
  • 過去のコンテストでは、大変多くの参加者から様々なアイデアを提出頂き、従来手法に勝るアルゴリズムが考案されました。例えば、2017年のコンテストで考案されたグラフ変換アルゴリズムはコンテストの優勝者と共に、北大・日立で実応用に向けた検討を実施し、国際会議TPNC2018にて成果発表を行い、Springer Lecture Notes in Computer Scienceに出版されました。また、2019年のコンテストで考案された買物支援サービスの効率化アルゴリズムについては、国際会議NOLTA2020にて成果発表を行います。

ルール

  • 所属・年齢・居住地を問わず、誰でも参加できます。必ず参加登録ボタンから参加登録を行ってください。参加登録は本日からコンテスト終了日まで、いつでも可能です。
  • コンテストの開催期間は1か月(2020年12月17日~2021年1月16日)です。コンテストは、オンラインで実施されます。
  • コンテストは問題A、Bの2種類の問題を出題します。
  • コンテスト期間中は何回でも解答を提出できます。しかし、提出直後の1時間は再提出することができません(ただし、提出制限は問題ごとに独立となります)。
  • コンテスト開催期間中、自分のアイデアを共有したい方はTwitter やブログ等で共有頂いても構いません(推奨ハッシュタグは「#2HC2020」になります)。また、共有されたアイデアを参考にしながらコンテストの解答を作成頂いても構いません*。
  • *アイデアは自発的に共有頂いた時点で公共化することを意味します。共有されたアイデアをベースに第三者が効率のより良いアルゴリズムを発案された場合、そのアルゴリズムによる得点は、原則、第三者に帰属されることになりますので、その点だけご留意ください。
  • 問題A、Bの順位付けは、それぞれの問題の得点によって決定されます。同点の場合は、最後に順位表に反映された問題の解答コードの提出時間が最も早い参加者を上位とします。
  • 問題のツール(テストケース生成や得点計算プログラム)を提供します。本ツールはC++, Python, JavaScriptが実行できる環境で動作します。
  • 1か月のコンテストの終了後、最終的に提出頂いたコードに対してシステムテストを行います(システムテストの入力サンプルは、コンテスト期間中に提供するテスト用サンプルとは別サンプルです)。このシステムテストの結果を用いて、それぞれの問題の得点を決定します。

賞金

  • 成績上位者には、下記の賞金・賞品をご用意しております。
  • 問題A
    • 1位 100,000円
    • 2位 30,000円
    • 3位 10,000円
    • 4~10位 賞品①(北大及び日立グッズ)の贈呈

  • 問題B
    • 1位 300,000円
    • 2位 50,000円
    • 3位 30,000円
    • 4~10位 賞品②(北大及び日立グッズ)の贈呈
    • 11~20位 賞品③(北大及び日立グッズ)の贈呈
    • 21~40位 記念品(北大及び日立グッズ)の贈呈

  • 上記に加えて入賞者全員にオリジナルTシャツとステッカーを贈呈いたします。また、問題Aの11~50位、問題Bの41~80位の方の中から、それぞれ10名ずつ抽選にて記念品とステッカーを贈呈いたします。なお、当選者の方にはメールにて通知し、この通知をもって発表にかえさせて頂きます。
  • 成績上位者(問題A:1~3位、問題B:1~10位)で、ご自身のアルゴリズムのサマリーを送って頂いた方には、Amazonギフト券5,000円を贈呈いたします。サマリーのフォーマット、賞品贈呈にあたり記載頂く必要がある項目については、コンテスト開催中に本ページにてご案内いたします。
  • コンテスト終了後、入賞者には北大・日立より、外部委託業者を通じて電子メールにて通知させて頂きます。入賞者は、電子メールにて期日内に受賞に同意する旨をご返信ください。指定の期日内に返信メールを頂けない場合は、受賞は取り消しとさせて頂きます。予めご了承下さい。

最終結果

システムテストの結果に基づき、最終順位は以下に掲載されます。

表彰式

  • 情報処理学会 第83回全国大会のランチョンセッションにて表彰式を開催します。
  • 日時:2021年3月19日(金) 11:30 - 12:40
  • 会場:オンライン開催
  • プログラム(予定):
    • コンテストの背景説明
    • 各問題の解説
    • 成績上位者の表彰
    • 問題A、Bの優勝者による招待講演*
* アルゴリズムの概要・アイデアの着想などに関してご講演頂く予定です。
** 表彰式終了後、当コンテスト入賞者の皆様と北大・日立関係者との意見交換会をオンラインで予定しております。詳細については、対象者に電子メールにてご案内いたします。

その他

  • 使用可能言語は、AtCoder Regular Contestに準じます。
  • AtCoder社の利用規約、チュートリアル、ルール、用語集、よくある質問 をお読みください。

本コンテスト出題の背景(興味がある方向け)

  • 日立北大ラボでは、北大をはじめとする他のステークスホルダと連携して、北海道における過疎化、少子高齢化などの社会課題解決をめざして、住民のQoL(Quality of Life)を高め、地域経済発展に寄与する地域社会創造プラットフォームを協創しています。
  • 新型コロナウィルス感染拡大によって、テレワークによる在宅勤務が普及するなど、働く場所が住む場所に依存しなくなることから、豊かな自然環境を持つ地域での生活が見直されています。今後、感染症を始めとするリスク拡大を避ける観点からも、大都市一極集中から地域への移住が進み、新産業が地域で創出されることが期待されます。このためには、地域におけるエネルギー需要の増加に対応する安定した供給力の確保と、地域における安心・安全な生活基盤の構築が課題となります。
  • 豊かな自然と広大な大地を持つ北海道は、様々な自然エネルギーに恵まれ、太陽光、陸上風力の将来に向けた導入ポテンシャルは、それぞれ、全国3位、1位となっています。また、全国の約4分の1の耕地面積を活かした農業など、1次産業が盛んな北海道は、国内の食料自給率向上に大きく貢献すると共に、道内には多数の未利用・廃棄物資源が賦存しています。これに対して、北海道は寒冷・広大であるため、暖房、移動にエネルギーを多く利用しており、一人当たりのCO2排出量は全国より多くなっていることから、今後の持続的な発展のためには、これらの再生可能エネルギーの活用が不可欠となります。


  • しかしながら、太陽光発電や風力発電は供給量の変動が大きく、北海道全体で火力発電も含めた調整を行いながら使うため、安定・安価な供給量確保の観点から利用範囲が限定されてきました。さらに、需要地・再エネ適地が分散している北海道では、送電線の容量を増加するためには多額の費用と工期が必要とされています。このため、新たな再生可能エネルギーの系統への接続が難しく、再生可能エネルギーを十分に活用するには、長距離の送配電網に頼らないエネルギーシステムの構築が必要となります。
  • このような背景の下、日立北大ラボと北大は、北海道電力株式会社、北海道立総合研究機構、株式会社日立パワーソリューションズと連携して、地産地消地域エネルギーシステムの研究開発に向けた取組みをしています。本システムでは、再生可能エネルギーを活用した小型グリッドを地域に複数設けて、グリッド間を電気自動車(EV)等でネットワーク化することで、需給一体型可動式グリッドを実現します。本システム構築により、電力の地域間格差解消と災害による大規模停電発生の際も利用できる自立型の電力システムの提供に加えて、地域にとって必要不可欠なヒト・モノのコミュータ等、単独の小型グリッドでは創出できない新しいサービスの提供をめざします。さらに、各小型グリッドは小規模な構成のため、導入コストが低く、既存の電力網と親和性が高いシステム技術を構築することで、本エネルギーシステムの様々な地域への展開が期待できます。
  • 本システムを実現するには、気象変動、需要変動等の不確実な環境変化を考慮し、環境問題や経済効果等の様々な価値に対して最良な解を提供する次世代最適化技術(多目的時空間最適化技術)の開発が重要になります。従来の最適化ソルバーでは、周囲環境の時間軸上の変化も考慮した最適化問題を解くことは困難であり、コスト関数を予測する技術や、環境変化に対して順応性とロバスト性を有するアルゴリズムを新たに開発する必要があります。


これまでのコンテストの様子(興味がある方向け)

  • 2017、2018年度に開催した2週間のマラソン型コンテストでは、アニーリングマシンの前処理技術に関する問題(グラフ変換アルゴリズム及び、多体相互作用から2体相互作用への変換アルゴリズム)を出題しました。また、2019年度に2回開催したコンテストでは、買物支援サービスをテーマに時空間最適化技術に関する問題を出題しました。
  • 年代は中高生から社会人に渡り、400名を超える参加者が実際に解答コードを提出頂き、ランキングが時々刻々と入れ替わるハイレベルな展開になりました。本コンテストを通じて考案されたアルゴリズムは、成績優秀者と共に実応用に向けた検討を実施し、毎年国際会議にて研究成果を発表しています。
  • 情報処理学会 第80回及び第81回全国大会にて表彰式を開催し、成績優秀者の表彰及び優勝者による記念講演等が行われました(新型コロナウィルス感染拡大の影響により、2019年度は北大・日立関係者のみでオンライン開催)。多くの方々にご参加頂きありがとうございました。
過去のコンテストの表彰式(コンテスト運営と成績優秀者の皆様)

Welcome

Welcome to the Hitachi & Hokkaido University Marathon Programming Contest 2020 on “Future autonomous distributed city development”, to be held as follows:
  • Contest: December 1st to 31st, 2020 December 17th , 2020 to January 16th, 2021(This webpage)
We look forward to your participation.

Announcements

Important announcements about the programming contest will be posted in this section, so please come back occasionally to check for updates.
  • November 4th, 2020: Registration has opened. To register, please follow the link.
  • November 4th, 2020: Follow us on Twitter #2HC2020.
  • November 4th, 2020: Note on handling of personal information
  • November 26th, 2020: Postponed the date of the contest*

    Hokkaido University will entrust a third party to distribute award money and special gifts for the best ranked contestants. The third party in question will contact high ranked contestants on behalf of the organizers in order to invite them to attend the online award ceremony or else give guidance on the online award ceremony. The third party in question will be announced via this webpage prior to them contacting contestants. We certify that the contracted third party will have a 'privacy mark,' ensuring high quality standards in handling personal information.

    *We were preparing for the contest starting on December 1, 2020, but the preparation has been delayed due to the recent rapid spread of COVID-19 infection in Hokkaido. We are very sorry to inform you that as a result of considering the work period required to maintain the quality of the contest, we have decided to postpone the date to December 17th- January 16th. We apologize for the inconvenience to everyone who was looking forward to it, thank you for your patience for a while. We will continue to prepare for the event starting on December 17th, and your understanding would be greatly appreciated.

Topic and Background

  • The contest organizers are a group of researchers at Hitachi Hokkaido University Laboratory (hereafter, "Hitachi Hokudai Lab.") and Hokkaido University (hereafter, "Hokudai") who develop novel services in collaboration with local governments by exploring new mathematical concepts for social creativity. (See the last two sections of this page for further details.)
  • This contest will be held for developing algorithms to solve optimization problems with trade-off multiple-objective functions and dynamical changes in the natural environment (multi-objective and spatio-temporal optimization problems).
  • This contest will be held from December 1st to 31st, 2020 December 17th, 2020 to January 16th, 2021 through this page.
  • Hitachi Hokudai Lab. and Hokudai have held marathon-type contests since 2017 (2017-I, and 2017-II), 2018, and 2019 (2019-I, and 2019-II). We previously set problems about pretreatment technology for annealing machines that efficiently solves combinatorial optimization problems and about spatio-temporal (dynamic) optimization technology with the theme of a shopping support service.
  • As a group of researchers, we have been genuinely impressed by the creativity with which contestants have solved our previous challenges (2017-I, 2017-II, 2018, 2019-I,and 2019-II), ultimately finding algorithmic solutions that have advanced the state-of-the-art in computer science. See, for example, our common publication with the winner of our second contest in 2017, which was presented at the international conference TPNC2018 and published in the accompanying proceedingswith Springer's lecture notes in computer science. Novel optimization algorithms for shopping support services invented in the contests in 2019 will be presented at the international conference NOLTA2020.

Rules

  • Eligibility:Anyone is eligible to participate in the contest, regardless of age, gender, nationality, or affiliation. Registration is possible any time until the contest closes. To register, click here.
  • Contest Period: The contests will be held from December 17th, 2020 to January 16th, 2021.
  • Problems: We will prepare two different sub-problems (A and B).
  • Submission policy: During the contest period participants may submit as many answers as they like. However, within one hour after submitting a solution, e.g., to sub-problem A, the server may reject further submissions to the same sub-problem, in order to avoid overload. So please wait for at least one hour before you submit revised solutions.
  • Sharing ideas: Through Twitter or blogs during the contests period is explicitly allowed. Please use the contest hashtag #2HC2020 for doing so. You can also solve problems on the basis of ideas that others have posted.*
    *Note that voluntarily shared ideas are public. If a third party creates the award winning algorithm on the basis of previously shared ideas, the score will be attributed to the algorithm of the third party.
  • Scoring: Submissions to problems A and B will be ranked separately in accordance with a score specified in the task section. In the unlikely event that two participants have an identical score, the participant with the earlier submission date will be ranked higher. A participant's submission date is defined by the last top-scoring submission.
  • Sample Code: We will prepare sample code for simulating and scoring the contest for use on the participant's personal PC using a software tool chain based on C++, Python, and JavaScript.
  • System test: Similar to our previous contests, the final standing will be determined by running a system test on previously unseen input using a candidate’s last submission to problems A and B, respectively.

Prizes

The top-scoring contestants in problem A will be awarded the following prizes.
  • 1st rank ¥100,000
  • 2nd rank ¥30,000
  • 3rd rank ¥10,000
  • 4th~10th Special Gifts I (Hokkaido University and Hitachi Ltd.'s goods)
The top-scoring contestants in problem B will be awarded the following prizes.
  • 1st rank ¥300,000
  • 2nd rank ¥50,000
  • 3rd rank ¥30,000
  • 4th~10th Special Gifts II (Hokkaido University and Hitachi Ltd.'s goods)
  • 11st~20th Special Gifts III (Hokkaido University and Hitachi Ltd.'s goods)
  • 21st~40th Special Gifts IV (Hokkaido University and Hitachi Ltd.'s goods)
In addition, we will award all prize winners with an original T-shirt and a sticker. The special gifts IV and stickers will be additionally presented to 20 randomly selected winners (10 winners from problem A (11st~50th) and the remaining 10 winners from problem B (41st~80th)). We will return to the announcement with a notification. We will award Amazon gift certificates (¥5,000) to the top-scoring contestants who submit a summary on their algorithm. The details such as submitting format and the required items will be announced on this page during the contest. After the contest, all prize winners will be contacted by Hokkaido University and Hitachi Ltd. through a third party via email. Please reply to this email within the specified time limit if you agree to receive the prize. Please note that we will have to cancel the prize if we do not receive a reply by the designated date.

Final Ranking

Based on the results of the system test, the final ranking will be listed below.

Award Ceremony

The contest's awards ceremony will be held online during the lunch seminar session of the 83th National Convention of the Information Processing Society of Japan.
  • Date and time: 19th of March 2021, 11:30 am - 12:40 pm
  • Program:
    • Introduction to the contest background by the organizers
    • Explanation of the contest task by the organizers
    • Award ceremony
    • Invited lecture by the winners of problems A and B, explaining the main ideas and logic behind the winning algorithms.
* The contest organizers are planning to organize a meeting to exchange ideas with the award winners. The meeting will be held online as well. The award winners will be informed of the details by e-mail.

Other

The programming languages used should be compatible with AtCoder Regular Contest. Please read AtCoder Inc.’s terms of service, tutorials, rules, glossaries, and frequently asked questions.

Background for those who are interested in the research mission behind the programming contest


  • Hitachi Hokudai Lab., in collaboration with stakeholders such as Hokkaido University, is co-creating a community creation platform that will enhance the QoL (Quality of Life) of Hokkaido residents and contribute to regional economic development with the aim to solve social problems such as the declining birthrate, aging population, and shrinking population in Hokkaido.
  • In reaction to the COVID-19 Pandemic, teleworking from home has become widespread, and people’s place of work no longer depends on their place of residence. Therefore, more people are considering living in rural areas with rich natural environments. In the future, to avoid risks such as infectious diseases, more people are expected to migrate from Japan’s densely populated large cities to its sparsely populated rural regions, leading to new industries being created in those regions. To this end, the challenges are to ensure a stable power-supply capacity to meet the increasing energy demand and build a safe and secure living infrastructure in rural regions.
  • Hokkaido, which has abundant nature and vast land, is blessed with various potential sources of renewable energy. In Japan, Hokkaido comes first and third in the potential for introducing onshore wind power and solar power, respectively. In addition, Hokkaido has thriving primary industries such as agriculture, which makes use of about a quarter of the cultivated land area of the whole country. This greatly contributes to improving the domestic food self-sufficiency rate, but Hokkaido still has many unused and underused resources. On the other hand, Hokkaido is cold and vast, so a lot of energy is used for heating and transportation, and the per capita CO2 emissions are higher than those for the whole country. Therefore, these renewable energy sources must be utilized more efficiently for achieving a sustainable low-carbon society in the future.



  • However, the outputs of renewable energy sources, such as photovoltaic (PV) and wind-power, significantly fluctuate due to climate change. As a result, their use ranges have been limited from the perspective of ensuring a stable and inexpensive supply because the fluctuations must be suppressed by adjusting the power of thermal power plants so as not to affect the electric transmission system. Furthermore, in Hokkaido, where electricity demand areas and areas suitable for renewable energy generation are widely dispersed, the capacity of power transmission lines requires a high cost and long construction period. For this reason, new renewable energy sources such as solar power and wind power are difficult to connect with the existing system. Therefore, to make full use of renewable energy, an energy system needs to be built that does not rely on long-distance power transmission and distribution networks.
  • Hitachi Hokudai Lab. and Hokkaido University are researching and developing regional energy systems for local production and local consumption in collaboration with Hokkaido Electric Power Co., Inc., Hokkaido Research Organization, and Hitachi Power Solutions Co., Ltd. In this system, multiple small grids (nano grids) that utilize renewable energy will be scattered around the area and networked with electric vehicles (EVs) to build a movable grid in which supply and demand are integrated. This system will solve the regional disparities in stable electric power supply and provide a self-sustaining electric power system, which can be used even in the event of a widespread power blackout due to a disaster. In addition, we aim to provide new electric services such as a regional commuter, which are essential for a community, by constructing a coordinating system among various nano grids. On the other hand, the introduction cost of this system is low because each grid has a small configuration. Thus, the energy system is expected to be used in various regions in Hokkaido by developing system technologies having a high affinity with the existing power transmission system.
  • To achieve this system, the next-generation optimization technology (multi-objective and spatio-temporal optimization technology) must be developed that provides the optimal solutions to environmental problems and economic challenges and robustly adapts its solutions to sudden temporal changes such as fluctuations in climate and demand. Although such features may not be easy to achieve, even the slight possibility of improving standard approaches like genetic algorithms and reinforcement learning would have a great societal impact. In this year's contest, we hope to proceed towards this goal together with our contestants and look forward to their contributions.


Impressions of the previous contests (for those interested in)

  • In FY2017 and 2018, we organized three marathon-type programming contests, each of which lasted two weeks. The content of the previous contests focused on pre-compiler algorithms that convert a given optimization problem into a form amenable to modern annealing machines, such as the D-Wave quantum annealer or Hitachi's CMOS Annealing machine. In addition, in the contest held twice in FY2019, we focused on space-time optimization technology under the theme of shopping support services.
  • Altogether, our previous contests’ participants ranged from high-school students to working-age adults. More than 400 people submitted successfully working solutions, and scores kept ever changing, resulting in a narrow race among the participants. The algorithm devised through this contest is examined for practical application together with the award winners, and the works are presented at international conferences every year.
  • The previous award ceremonies were held at the 80th (FY2018) and 81st (FY2019) National Convention of the Information Processing Society of Japan, where award winners gave impressive lectures on the award winning algorithms and their underlying ideas. (In reaction to the COVID-19 Pandemic, it was held online in FY2019 with only Hokkaido University and Hitachi officials virtually attending.) We appreciate so many participants taking part in our contest.
  • The pictures below show the organizers and award winners at the award ceremonies of the previous programming contests.