Hitachi Hokudai Lab. & Hokkaido University Contest 2021

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2021「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。
  • 2021年10月14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。
  • 2021年10月14日：Twitterのハッシュタグは#2HC2021です。
  • 2021年11月 3日：コンテストの開催日を延期しました。*
  • 2021年11月10日：2021年11月9日に、岩見沢市と共同で、本コンテストに係わる実証サイトのオープニングセレモニーを開催しました。内容はこちらをクリック下さい。
  • 2021年11月12日：問題A公開
  • 2021年11月17日：問題AのToolkitsの配布と入出力制約について更新する予定
  • 2021年11月17日：大変お待たせしてしまい申し訳ありません。問題Aが解答できるようになりました。また、toolkitの配布を開始しました。
  • 2021年11月26日：一部ジャッジコードに不備があり大変申し訳ありません。問題Aのジャッジコードとtoolkitを修正致しました。また、問題文の記載を一部明確化しております。詳しくは問題ページをご覧ください。
  • 2021年12月5日：ご迷惑をおかけしております。
    • 問題AのジャッジプログラムとToolkitの修正を行いました。最新Toolkit（2021.12.05版）の再ダウンロードをお願い致します。また、本日までの回答スコアのRejudgeを順々に行いますので、ご了承ください。
    • 実行時間制限とメモリ使用量の課題については12月24日までに対応する予定です。
    • 問題BとToolkit_Bの公開日は12月13日に延長させていただきます。
  • 2021年12月14日:ジャッジプログラムの不具合の対応のため、問題Bの公開日を延期いたします。公開日は12月15日に再公知いたします。大変申し訳ありません。
  • 2021年12月15日: 問題Bとツールキットの公開と配布が12月24日に延期させていただきます。大変申し訳ありません。
  • 2021年12月24日: 問題Bとツールキットを公開しました。お待たせしてしまい、申し訳ございませんでした。
  • 2021年12月28日: 問題Bのジャッジシステムに不具合を発見し、ジャッジシステムとツールキットを更新しました。ご迷惑をお掛けして大変申し訳ありません。
  • 2021年12月28日: 実行時間制限とメモリ使用量の改善を実施してましたが、もう暫く修正時間を要する状況です。本改善を反映した問題Aと問題Bのジャッジシステムとツールキットを1月6日までに再更新する予定です。お待たせしてしまい、大変申し訳ありません。
  • 2021年12月28日: 問題Aと問題Bのシステムテストで使用するテストケースの詳細については、1月17日に各問題ページに公開する予定です。
  • 2022年1月7日: お待たせしてしまい、大変申し訳ありません。実行時間制限とメモリ使用量を改善した問題Bのジャッジシステムとツールキットを公開しました。なお、合わせて、車両に積載した前日の運搬注文が日を跨いで残らないように修正しております。
  • 2022年1月11日: お待たせしてしまい、大変申し訳ありません。実行時間制限とメモリ使用量を改善した問題Aのジャッジシステムとツールキットを公開しました。なお、合わせて、始点と終点が同じ辺(自己ループ)がグラフデータに含まれていた不具合と、N_acc>N_dayの場合に発生するジャッジの不具合を修正しました。本修正に伴い、問題Bのテストケースとツールキットを更新しました。
  • 2022年1月12日: 問題Bのジャッジシステムと問題文に一部不具合があったため、これらを修正しました。問題文の修正箇所は赤字で示しています。本修正に伴い、問題Bのテストケースとツールキットを更新しました（詳細はrabotさんより頂いた質問(created time 2022-01-11 18:03:22)を御覧ください）。
  • 2022年1月13日: 問題Bのジャッジシステムにバグがあったため、ジャッジシステムとツールキットを更新しました（詳細はrabotさんより頂いた質問(created time 2022-01-12 19:47:55)を御覧ください）。また、問題Bの問題文に一部ジャッジとの不整合(入出力形式\alpha^envが余分)があったため、修正しました。問題文の修正箇所は赤字で示しています。
  • 2022年1月14日: 問題Bの問題文を修正しました(w_workの制約条件を追加)。問題文の修正箇所は赤字で示しています。問題AとBでリジャッジを行いました。また、問題AとBのツールキットが最新のジャッジシステムを反映していなかったため更新しました。ご迷惑をおかけして申し訳ございませんでした。
  • 2022年1月14日：今年のTシャツとステッカーのデザインを掲載しました。
  • 2022年1月18日: 問題Bの問題文を修正しました(\alpha_workの制約条件を追加)。問題文の修正箇所は赤字で示しています。また、問題Bに関してジャッジシステムと問題文に一部不整合があったため、問題Bのジャッジシステムとツールキットを更新しました（詳細はa9ua1i0nさんより頂いた２件の質問(created time 2022-01-14 06:37:28, 2022-01-15 19:44:45)を御覧ください）。
  • 2022年1月18日: お待たせしてしまい、大変申し訳ありません。問題Aと問題Bのシステムテストの詳細を公開しました。問題文の"採点方法"の"最終順位決定方法"を御覧ください。
  • 2022年1月21日: 問題Bの問題文を修正しました(\alpha_canceled^trans​の制約条件を変更、"電力需給詳細"の制約不等式から\Delta_t^FEを削除)。問題文の修正箇所は赤字で示しています。また、問題Bに関してジャッジシステムに不具合及び問題文との一部不整合があったため、問題Bのジャッジシステムとツールキットを更新しました（詳細は全体公開した３件の質問(created time 2022-01-19 10:57:43, 2022-01-19 22:57:23, 2022-01-20 22:15:45)を御覧ください）。
  • 2022年1月24日: 問題Bの問題文を修正しました(入出力3”PV発電抑制量”->"過剰発電量"に修正, FEアセット情報に燃料消費量の計算を追加)。問題文の修正箇所は赤字で示しています。
  • 2022年1月25日: 問題Bのジャッジシステムと問題文に一部不整合が合ったため、問題文を修正しました(入出力形式2のナノグリッドIDの割当)。問題文の修正箇所は赤字で示しています。また、問題Bのジャッジシステムに不具合があったため、問題Bのジャッジシステムとツールキットを更新しました（詳細は全体公開した３件の質問(created time 2022-01-21 19:52:50, 2022-01-22 13:43:43, 2022-01-23 14:23:13)を御覧ください）。
  • 2022年1月27日: サマリーの要項と記載例を掲載しました。詳細は本ページ"賞金"の節を御覧ください。
  • 2022年2月3日: コンテスト期間中の問題Aのジャッジに、EV及びナノグリッドの初期蓄電量の制約チェック漏れがあったため、コンテスタントコードからの入力に一部制約違反が有っても動作する仕様となっておりました。そのため、システムテストではジャッジ側に上記2点の制約チェックを加え、制約違反が有った場合は範囲内に収める処理を行っております。これにより、一部の提出に対して、得点に影響が出る可能性があります。ジャッジの不具合によりご迷惑をおかけしたことをお詫び致します。システムテストが終わり次第、最終順位を本ページで告知致します。もう少々お待ち下さい。
  • 2022年2月8日: お待たせして申し訳ございません。一部のテストケースで不具合が生じていたため、再度システムテストを実行中です。来週、最終順位を発表する予定ですので、暫くお待ち下さい。
  • NEW! 2022年2月14日: システムテストの結果を掲載しました。本ページの"最終結果"をご覧下さい。

    • 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。

    *2021年11月5日開催に向けて準備を進めておりましたが、開発コードに一部不具合が見つかり、検証作業に時間を要しております。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11月13日（問題A）、12月4日（問題B）～1月31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。11月13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】関西大学）
  • 本コンテストは2021年11月5日～2022年1月31日2021年11月13日(問題A)、12月4日(問題B)～2022年1月31日に開催します。
  • 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）。
  • 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過去4回（2017、2018、2019、2020年度）開催しました(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、2020年度はこちらをクリック下さい)。
  • 2017、2018年度は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に関する問題を出題しました。また、2019年度は買物支援サービス、2020年度は地域エネルギーシステム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。
  • 地域エネルギーシステムでは、気象、電力需要、運搬需要等の不確実性を考慮しながら、複数の小型グリッドと電気自動車（EV）の設備配置、構成案、運用方針を決定する必要があります。
  • 本コンテストは、EV等を活用した日々のサービス（短期運用）で得られる収益を最適化しながら、長期運用における複数の小型グリッドの最適設備配置、最適運用方針を提示するための最適化問題（階層的時空間最適化問題）に対して、最良な解を求めるアルゴリズム開発をテーマに開催されます。
  • 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。また、これまで開催してきた全てのコンテストにおいて、一部の入賞者（主に優勝者）と共に、国際会議で成果発表を行ってきました。
    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に掲載されました。
    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、2020年度のコンテストで考案された小型グリッド相互連携アルゴリズムについては、国際会議IEEE EPEC2021にて発表予定です。

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。参加登録は本公開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約３か月(2021年11月13日～2022年1月31日)です。（ただし、問題Bは2021年12月4日に開始します）。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(提出制限は、それぞれの問題で適用されます)。
  • 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「#2HC2021」です）。また、自身のソースコードをgithub等のソースコード共有サイトにアップロード頂いても構いません。共有されたアイデアやソースコード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*。
    • *アイデアやソースコードを公開頂く際には、MITライセンスや修正BSDライセンスなど、再利用に際して制約の少ないライセンスを指定頂くようお願いいたします。公開されたアイデアやソースコードをベースに第三者がより効率の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、第三者に帰属す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が実行できる環境で動作します。動作テストはWSLおよびUbuntu上で行われています。
  • ３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（システムテストに用いられるテストケースは、コンテスト期間中に提供するテストケースとは異なります）。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、賞金、賞品・記念品（北大・日立グッズ）を贈呈いたします。

  • 問題A
    • １位 300,000円
    ２位 50,000円
    ３位 30,000円
    ４位～10位 賞品①
    11位～20位 賞品②
    21位～40位 記念品①

  • 問題B
    • １位 500,000円
    ２位 100,000円
    ３位 50,000円
    ４位～10位 賞品③
    11位～20位 賞品④
    21位～40位 記念品②

    問題A、問題Bそれぞれ10位以内で、ご自身のアルゴリズムのサマリーレポートを送って頂いた方には、Amazonギフト券5,000円分を贈呈いたします。サマリーの要項はこちら、サマリーの記載例はこちらを御覧ください。

    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。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。

    さらに問題Ａ、問題Ｂの41～80位の方の中から、抽選でそれぞれ10名ずつに記念品③とステッカーを贈呈いたします。なお、当選者の発表はメールの通知をもってかえさせて頂きます。


今年のコンテストのオリジナルTシャツとステッカー

最終結果

システムテストの結果を以下に掲載します。ご参加頂いた皆様、ありがとうございました。

入賞者・当選者には順次メールでお知らせが届きますので、賞品の発送に伴う個人情報のご提供に同意される方は情報登録フォームに入力をお願い致します。入力期間が短いため、お気をつけください。

表彰式

  • 情報処理学会 第84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　：　2022年3月3日(木) ～ 4日(金)　【調整中】
  • 会場　：　愛媛大学　＋　オンライン開催　【調整中】
  • 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。（参考)
  • 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ステークホルダーと連携して、北海道における過疎化、少子高齢化などの社会課題解決と持続可能な地域社会の実現に向けて、健康・人財・産業創出・環境の地域循環による共生のまちづくりを推進しています[1][2]。
  • 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、全国総計の約4分の１を占める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。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排出量は全国平均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・安価な電力供給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を既存の電力系統へ接続することが難しく、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。
  • また、全道179市町村の中で149市町村が過疎地域に指定され、人口も点在していることから、暖房や輸送が滞ることは生存に関わる大問題になります。したがって、十分なエネルギーが常時安定的に供給されることは地域が生き残る前提条件にもなっています。
    特に、大規模な自然災害も増加しており、大規模停電、さらには地域の孤立に備えた冬の暖房・防寒対策が求められます。また、地方公共交通の衰退やガソリンスタンド数の減少が顕在化しているほか、高齢化も加わり交通弱者も増加しており、環境負荷を低減するEV等を活用した、地域の生活利便性を向上させる施策提案も求められます。
  • 以上のことから、近接地域、遠隔地域での多種・多様な再生可能エネルギーを活用した低炭素・脱炭素の自立型エネルギーシステムの構築が求められます。その際、新規エネルギーシステム導入に伴うコスト面での負担を抑えるため、地域産業や生活に資する新規サービスの構築が重要となります。
    これにより、エネルギーの地域間格差を解消し、各地域におけるコミュニティの維持、住民の安心・安全な生活環境の実現が可能となります。

  • 日立北大ラボと北大は、岩見沢市と連携して、地産地消地域エネルギーシステムの研究開発を推進しています。
  • 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、気象や、需要の変動等の不確実な変化を考慮し、短期・長期運用における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（階層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るため、環境変化に対して速やかに順応し、ロバストに動作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）

  • 日立北大ラボと北大は、複雑化する社会課題解決に向けて、解決したい実問題を数理モデリングで定式化し、明確な評価基準とアルゴリズムを考える楽しさを含めた、実問題のオープンプロブレム化によるマラソン型コンテストを毎年開催しています。
  • 単純なベンチマークではなく、実際の問題を取り扱うことで、世界中の方々に解決したい社会課題の共有、提供したいサービスの価値が共感され、実用につながる高性能なアルゴリズムが本コンテストを通じて考案されています。

  • 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。
    さらに、2020年のコンテストでは、地域エネルギーシステムをテーマに多目的時空間最適化技術に関する問題を出題しました。
  • 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、第81回、第83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（新型コロナウイ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。

Announcements

We will post the updated announcements about the programming contest on “Future autonomous distributed city development” in this section. Please come back occasionally and check for updates.
  • October 14th, 2021: Registration is opened. Please register from here.
  • October 14th, 2021: Follow us on Twitter #2HC2021
  • November 3rd, 2021: The date of the contest was postponed.
  • November 10th, 2021: On November 9th, 2021, in collaboration with Iwamizawa city, we held the opening ceremony of the site for demonstrating a nanogrid related to this contest. Click here (only in Japanese currently) for the contents.
  • November 12th, 2021: Problem A has been published.
  • November 17th：Distribution of toolkits for problem A, and information of input and output constraints will be updated soon.
  • November 17th: We are sorry for the inconvenience. Your code can now be scored! Distribution of a toolkit for problem A, and information of input and output constraints has been updated. Your understanding would be greatly appreciated.
  • November 26th: We apologize for any incompleteness in the judge code. We fixed the judge code and toolkit of the "problem A". In addition, we revised the part of the problem statement to make the explanation more clearly. Please refer to the problem page about the detail of the information. We would highly appreciate your understanding.
  • December 5th：We are sorry for the inconvenience and we would highly appreciate your understanding.
    • Judge program and Toolkit for problem A has been updated. Please download the latest version of the Toolkit (2021.12.05ver). According to the change in the Judge program, the answer submitted before December 4th will be all rejudged and your new score will be displayed.
    • We are planing to fix the problem related to execution time limits and memory usage later within December 24th.
    • Publishment and distribution of toolkit of problem B is postponed to December 13th.
  • December 14th: We will postpone the release date of Problem B in order to deal with the problem of the Judge Program. The release date will be announced again on December 15th. We apologize for our delays.
  • December 15th: We have to apologize that the publishment and distribution of toolkit of problem B will be postponed to December 24th.
  • December 24th: Problem B and distribution of a toolkit for problem B have been published. Your understanding would be greatly appreciated.
  • December 28th: Problem B and distribution of a toolkit for problem B have been updated because we have fixed some bugs of judge system for problem B. Your understanding would be greatly appreciated.
  • December 28th: Although we are fixing the problems related to the execution time limit and memory usage, we need more time to complete it. We are going to update the judge system and toolkit distribution for problems A and B, which have resolve these problems, by January 6th. We would highly appreciate your understanding.
  • December 28th: Details on testcases to conduct the system tests of problems A and B will be announced on each problem page by January 17th.
  • January 7th: We are sorry for the inconvenience. The problem related to the execution time limit and memory usage has been fixed, and the judge system and toolkit for Problem B are updated. Also, we made a correction so that the previous day's transportation order loaded on the vehicle would not remain across days. The correction is reflected in the judge system and toolkit together with the improvement of the execution time limit and memory usage.
  • January 11th: We are sorry for the inconvenience. The problem related to the execution time limit and memory usage has been fixed, and the judge system and toolkit for Problem A are updated. Also, we have fixed two bugs; (1) maps "graphs" include self-loops (start vertex and destination vertex are same) and (2) runtime error occurs in the judge system in the case of N_acc>N_day. According to the fixes, we have updated testcases and toolkit of problem B.
  • January 12th: The judge system and statement of problem B have been updated due to some bugs in them. The modified parts of statement of problem B are highlighted in red. According to the modification, we have updated testcases and toolkit of problem B. Details of the modification is referred to "Clarifications" by rabot (created time 2022-01-11 18:03:22).
  • January 13th: We have fixed a bug in the judge system of problem B and updated the judge system and the toolkit of problem B. Details of the modification is referred to "Clarifications" by rabot (created time 2022-01-12 19:47:55). Also, we have modified the statement of problem B due to inconsistency with the judge system (\alpha^env in input and output format was extra). The modified parts of statement of problem B are highlighted in red.
  • January 14th: The statement of problem B has been modified (constraint of w_work has been added). The modified parts of statement of problem B are highlighted in red. The answers submitted before Jan. 13th have been rejudged and your new score has been displayed. Also, the toolkits of problems A and B are updated due to their inconsistency with the judge systems. We are sorry for your inconvenience.
  • January 14th: This year's sticker and T-shirt design has been announced.
  • January 18th: The statement of problem B has been modified (constraint of \alpha_work has been added). The modified parts of statement of problem B are highlighted in red. Also, regarding problem B, the judge system and toolkit have been updated due to their inconsistency with the statement of problem B. Details of the updates are referred to "Clarifications" by a9ua1i0n (created time 2022-01-14 06:37:28 and 2022-01-15 19:44:45).
  • January 18th: Details on the system tests of problems A and B have been announced. Please refer to "Decision of final ranking" of "Scoring" in each problem page. We are sorry for your inconvenience.
  • January 21st: The statement of problem B has been modified (constraint of \alpha_canceled^trans has been modified and \Delta_t^FE has been deleted from constraint inequality in "Energy balance in detail"). The modified parts of statement of problem B are highlighted in red. Also, regarding problem B, the judge system and toolkit have been updated due to their inconsistency with the statement of problem B and some bugs in the judge system. Details of the updates are referred to "Clarifications" (newly published 3 questions: created time 2022-01-19 10:57:43, 2022-01-19 22:57:23, and 2022-01-20 22:15:45).
  • January 24th: The statement of problem B has been modified (Input output format 3 "The amount of excess power generation", the calculation of fuel consumption has been added.) The modified parts of statement of problem B are highlighted in red.
  • January 25th: The statement of problem B has been modified (assigning nanogrid ID in "Input and output format 2") due to the inconsistency with the judge system of problem B. The modified parts of statement of problem B are highlighted in red. Also, the judge system and toolkit for problem B have been updated due to some bugs in the judge system. Details of the updates are referred to "Clarifications" (newly published 3 questions: created time 2022-01-21 19:52:50, 2022-01-22 13:43:43, and 2022-01-23 14:23:13).
  • January 27th: The summary guidelines and the summary examples have been announced. Please see "Prizes" on this page.
  • February 3rd: During the contest, the judge system of problem A did not check whether constraints for initial storage amount of nanogrids and initial EV charge amount are satisfied. So,the judge system worked even if the input from the contestant code contained some these constraint violations. In the system test, the above two constraint checks are added to the judge system, and if there is a constraint violation, the input values are processed to be within the range. This modification may affect scores for some submissions. We apologize for any inconvenience caused by the bugs of the judge system. As soon as the system test is finished, we will announce the final ranking on this page. Please wait a little longer.
  • February 8th: We are sorry to have kept you waiting. We are running the system test again due to bugs in some test cases. We will announce the final ranking next week, so please wait for a while.
  • NEW! February 14th: The final ranking obtained by the system test has been announced. Please see "Final Ranking" on this page.

    • Hokkaido University will entrust a third party, with the distribution of award money and special gifts for the best ranked contestants. The third party in question will be announced via this webpage, prior to contacting contestants. We certify that the contracted third party will have a 'privacy mark', ensuring high quality standards on handling of personal information.

    We were preparing for the contest starting on November 5th, but the preparation has been delayed due to some bugs found in the development code and we need additional time to investigate them.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 November 13th (Problem A) and December 4th (Problem B) to January 31st. 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 November 13th, and your understanding would be greatly appreciated.

Topic and Background

  • A marathon-type programming contest will be held in the collaboration between Hitachi Ltd. and Hokkaido University
    (Hosted by Hitachi Hokudai Lab, Center for Exploratory Research, Hitachi Ltd. and Hokkaido University, and cooperated by Kansai University).
  • This contest will be held fromNovember 5th, 2021 to January 31st, 2022November 13th(Problem A) and December 4th(Problem B), 2021 to January 31st, 2022.
  • The contest organizers are a group of researchers atHitachi Hokkaido University Laboratory (Hitachi Hokudai Lab) and Hokkaido Universitywho develop novel services in collaboration with local governments by exploring new mathematical concepts for social creativity. (See the last section of this page 「Background for those who are interested in the research mission behind the programming contest」 for further details.)
  • • Hitachi Hokudai Lab and Hokkaido university held this marathon-type contests for the past 4 years started in 2017. See further details of past contests: here and here, in 2018here, in 2019here and here, in 2020here.
  • We set problems about pretreatment technology for annealing machines to solve combinatorial optimization problems in 2017 and 2018, about spatio-temporal (dynamic) optimization technology with the theme of a shopping support service in 2019, and with the theme of regional energy systems in 2020.
  • • In regional energy systems, it is necessary to determine the facility layout, configuration plan, and operation policy of multiple nanogrids and electric vehicles (EV), taking into consideration of various uncertainties such as weather, electricity demand and transportation demand.
  • • In this contest, while optimizing the profits obtained from daily services (short-term operation), optimization problems (hierarchy) for presenting the optimal facility layout and optimal operation policy for multiple nanogrids in long-term operation will be solved. It will be held under the theme of algorithm development to find the optimum solution for the target space-time optimization problem.
  • • In past contests, a large number of participants submitted various ideas, and algorithms that surpassed conventional methods were devised. In addition, in all the contests we have held so far, we have presented the results at international conferences with some winners (mainly top rank winners). For example, the graph conversion algorithm devised in the 2017 contest was examined for practical application at Hokkaido University and Hitachi together with the winner of the contest, and the results were presented at the international conference TPNC2018 and were published in Springer Lecture Notes in Computer Science. In addition, the results of the efficiency improvement algorithm for shopping support services devised in the 2019 contest was presented at the international conference NOLTA2020, and the nanogrids and EVs mutual cooperation algorithm devised in the 2020 contest will be presented at the international conference IEEE EPEC2021.

Rules

  • Eligibility: Anyone is eligible to participate in the contest, regardless of age, gender, nationality, or affiliation. The contest is open for registration until the contest closes. For registration of participation, click here.
  • Contest Period: The contests will be held online for about 3 months (from November 13th, 2021 until January 31st, 2022). It is noted that problem B will starts on December 4th, 2021.
  • Problems: We will prepare two different 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, the server may reject further submissions to the same problem. (Submission restrictions will be applied for each problem.)
  • Sharing ideas: through Twitter or blogs during the contests period is explicitly allowed. Please use the contest hashtag #2HC2021 for doing so. You may upload your own source code to a source code sharing site such as github. You can also solve problems based on ideas which others have posted*.
    • * When you publish your ideas and source code, please specify a license with few restrictions on reuse, such as the MIT license and the modified BSD license. If a third party creates the award-winning algorithm on the basis of previously shared ideas or source code, the score will be attributed to the algorithm of the third party.
  • Scoring: Submission to problem A and B will be ranked separately, according to 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 better. A participant’s submission date is defined by the last top-scoring submission.
  • Sample Code: We will prepare sample code of test case generation and score calculation programs. This tool works in an environment where C++ and Python can be executed. Operation tests will be done on WSL and Ubuntu.
  • System Test: After the 3-month contest is over, 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. It is noted that the test cases used for the system test are different from the test cases provided during the contest period.

Prizes

  • The top-scoring contestants will be awarded the following prizes.

  • Problem A
    • 1st rank 300,000 yen
    2nd rank 50,000 yen
    3rd rank 30,000 yen
    4th-10th rank Special Rewards 1 (Hokkaido University and Hitachi Ltd.’s goods)
    11th-20th rank Special Rewards 2 (Hokkaido University and Hitachi Ltd.’s goods)
    21st-40th rank　 Special Gifts 1 (Hokkaido University and Hitachi Ltd.’s goods)

  • Problem B
    • 1st rank 500,000 yen
    2nd rank 100,000 yen
    3rd rank 50,000 yen
    4th-10th rank Special Rewards 3 (Hokkaido University and Hitachi Ltd.’s goods)
    11th-20th rank Special Rewards 4 (Hokkaido University and Hitachi Ltd.’s goods)
    21st-40th rank　 Special Gifts 2 (Hokkaido University and Hitachi Ltd.’s goods)

  • In addition, we award all prize winners with an original T-shirt and a sticker. The special gifts 3 and stickers will be additionally presented to 20 randomly selected winners (10 winners respectively from problem A and B(41st—80th). We will return to the announcement with notification.
  • We will award US dollar equivalent to 5,000 yen to the top performers (Problem A: 1st—10th, and Problem B:1st—10th) who submitted a summary report on their algorithm. The summary guidelines are here and the summary examples are here.

    • 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 receiving the prize. Please note that we will have to cancel the prize, in case we do not receive a reply by the designated date.

* The prizes will be presented not only to participants from Japan but also to participants from abroad.

This year's T-shirt and sticker have been released.

Final Result

The final ranking of contestants after conducting the system test is announced in the table below. We thank all contestants for their contribution to as well as their participation in the contest.

The system test is finished. Prize winners will be notified by email. In order to deliver the prize, the winners are required to fill out the information and acceptance form and reply the email within the deadline. Please note that we have a very tight deadline for replying the email.

Award Ceremony

    The contest's awards ceremony will be held online during the lunch seminar session of the 84th National Convention of the Information Processing Society of Japan. .
  • Date and time: March 3rd (Thu.) — 4th, 2022 (Fri.) (To be Announced)
  • Venue: Ehime University and Online (To be announced)
  • Program:(Tentative)
    • Introduction to the contest background through the organizers
    • Explanation of the contest task by the organizer
    • Award ceremony
    • Invited lecture by the winners of problem A and B, explaining the main ideas and logic behind the winning algorithm*
* 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 should be compatible with AtCoder Regular Contest. (For reference)
  • 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, aims to solve social issues such as depopulation, declining birthrate and aging population in Hokkaido, and to realize sustainable local communities. We are promoting community development that coexists with health, human resources, industry creation, and regional circulation of the environment.

  • Hokkaido, which has abundant nature and vast land, is blessed with various potential sources of renewable energy. In Japan, Hokkaido comes first and third ranked 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 unpredictable weather. As a result, their use ranges have been limited from the perspective of ensuring a stable and inexpensive supply because power fluctuations must be suppressed by adjusting the power using thermal power plants so the fluctuations will not 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.

  • In addition, 149 of 179 municipalities in Hokkaido, are designated as depopulated areas and the population is scattered, so delays in heating and transportation are a major problem for survival. Therefore, a stable supply of sufficient energy at all times is also a prerequisite for the survival of the region. In particular, large-scale natural disasters are increasing, and winter heating and cold protection measures are required to prepare for large-scale power outages and isolation of the region.
    Furthermore, the decline of local public transportation and the decrease in the number of gas stations are becoming apparent, and the number of vulnerable people is increasing due to the aging of the population. It is also required to propose measures to improve the convenience of living in the region by utilizing EVs that reduce the environmental load.

  • Based on the above, it is necessary to build a low-carbon and decarbonized self-sustaining energy system that utilizes a wide variety of renewable energies in nearby and remote areas. At that time, it is important to build new services that contribute to local industry and daily life in order to reduce the cost burden associated with the introduction of new energy systems. This will eliminate regional disparities in energy, maintain communities in each region, and realize a safe and secure living environment for residents.

  • Hitachi Hokudai Lab and Hokkaido University are promoting research and development of regional energy systems for local production and local consumption in collaboration with Iwamizawa City. In this system, multiple small grids (nanogrids) 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 services utilizing electricity provided by the nanogrids such as a regional commuter, which are essential for a community. On the other hand, the installation 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 (hierarchical multi-objective and spatio-temporal optimization technology) must be developed that provides the optimal solutions to environmental problems and economic challenges in short-term and long-term operation and robustly adapts its solutions to sudden temporal changes such as fluctuations in climate and demand. With conventional optimization solvers, it is difficult to solve optimization problems that take into account changes in the surrounding environment on the time axis, so we will develop new algorithms that quickly adapt to changes in the environment and operate robustly.

Impressions of the previous contests (for those interested in)

  • Hitachi Hokudai Lab and Hokkaido University hold a marathon-type contest every year by formulating the actual problems including the fun of thinking about clear criteria and algorithms, to be solved by mathematical modeling and making them open problems in order to solve complicated social problems.

  • By dealing with actual problems rather than simple benchmarks, people all over the world can share social issues that we want to solve, sympathize with the value of the services we want to provide, and devise high-performance algorithms that lead to practical use through this contest.


  • 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. Furthermore, in FY2020, we focused on multipurpose spatiotemporal optimization technology under the theme of regional energy systems.
  • The previous award ceremonies were held at the 80th (FY2017), 81st (FY2018), and 83rd (FY2020) 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, the award ceremony in FY2019 was held online with only Hokkaido University and Hitachi officials virtually attending. We appreciate all participants taking part in our contest. The pictures below show the organizers and award winners at the award ceremonies of the previous programming contests.