Ojciec Raspberry Pi mówi Ebenowi Uptonowi o przyszłości technologii i nie tylko

Zachęca ludzi do zainteresowania się nauką, technologią, inżynierią i matematyką. To kwestia edukacji krokowej, przeciwstawiam się komuś, aby nie być tym podekscytowanym, po prostu przeciwstawiam się dziecku, które nie ekscytuje się, robiąc zdjęcia z kosmosu.

Entuzjazm promieniuje z Eben Upton. Za dnia jest dyrektorem technicznym i architektem ASIC w Broadcom. W nocy i w weekendy jest siłą napędową Raspberry Pi, tego małego komputera, który rewolucjonizuje hobbystyczną informatykę i przyszłość samej technologii od momentu jej premiery w 2012 r..

Wysoki, ubrany od niechcenia i zdradzający, jak tego ranka pojechał do pracy - okulary rowerowe przypięte do koszulki - założyciel i jeden z powierników Fundacji Raspberry Pi wyjaśnia mi tło niezwykłego minikomputera , centrum medialne o wymiarach trzy na dwa cale, serwer internetowy, retro centrum gier, narzędzie edukacyjne, a nawet, jak już mówiliśmy, maszyna do robienia zdjęć w przestrzeni kosmicznej.

Ale Upton nie jest zwykłym projektantem komputerów. On i jego zespół nie zbudowali Raspberry Pi, aby przejść na emeryturę. Zaplanowali coś zuchwałego, coś fantastycznego.

Zdali sobie sprawę, że przy odpowiednim sprzęcie Raspberry Pi może zmienić świat.

Początki Raspberry Pi

Początkowo nie widzieliśmy, że możemy zbudować komputer ogólnego przeznaczenia.

Opracowany w 2006 roku i zainspirowany przez Acorn BBC Micro (komputer z lat 80., zbudowany dla BBC Computer Literacy Project i sprzedawany głównie szkołom w Wielkiej Brytanii), Raspberry Pi rozpoczął życie jako znacznie większe urządzenie, którego cele zostały ustalone kiedy Upton współpracował z nauczycielami, nauczycielami akademickimi i entuzjastami w celu opracowania komputera, który zainspirowałby dzieci.

“Początkowo nie widzieliśmy, że możemy zbudować komputer ogólnego przeznaczenia. Nie widzieliśmy się przy budowie komputera. Widzieliśmy, jak budujemy programowalne urządzenie. Zaczęliśmy od mikrokontrolerów, jestem pewien, że widziałeś je na dużej pomarańczowej tablicy [jak na stronie internetowej Raspberry Pi], była to platforma oparta na mikrokontrolerach, która mogła prowadzić telewizję, podłączyć ją do komponentu telewizja i tak, to było naprawdę interesujące urządzenie. Chodziło o wydajność, powiedziałbym o mikrokomputerze z lat 80.

“Możesz sam go zbudować, możesz lutować razem ręcznie.”

Natychmiast przypominają mi się płyty do chleba z lat 70. i bardzo proste ręcznie zbudowane komputery, Steve Woźniak montujący płyty w garażu rodziców Steve'a Jobsa w połowie lat 70. Oczywiście od tego czasu znacznie się rozwinęło, ale Eben ma jasność, że pomysł komputera, który można ręcznie skonfigurować, jest ważny.

“To był klucz do sukcesu projektu. Ludzie chcą czegoś, co rozumieją.

“Tak naprawdę dopiero po 2009 roku mogliśmy zacząć budować coś na wzór komputera ogólnego przeznaczenia, [kiedy] pojawił się odpowiedni układ, udostępniono układ Broadcom z dokładnie odpowiednim zestawem funkcji dla Raspberry Pi.”

Raspberry Pi, który pojawił się na początku 2012 roku, oczywiście nie ma żadnych wymiennych części, ale można go ponownie skonfigurować w zależności od konkretnego celu, jaki masz na myśli. Właśnie dlatego Raspberry Pi jest dostarczany bez klawiatury i myszy. Jak to ujął Eben: “mieliśmy szczególną wizję, że ta rzecz będzie przydatna, i zbudowaliśmy ją, i była, i to jest tak proste.”

The British Computer, Made in Britain

Nie mam na myśli żargonu, ale używając chipa wyprodukowanego w Wielkiej Brytanii, używając adresu IP wyprodukowanego w Wielkiej Brytanii….

Produkcja komputerów w Wielkiej Brytanii od końca lat 80. XX wieku w dużej mierze nie istniała, a międzynarodowe 16-bitowe cuda, takie jak Amiga i Atari ST, komputery PC, Apple Mac i konsole do gier, zastępują odnoszące sukcesy domowe 8-bitów. Oprócz wielu komputerów Acorn z lat 90. przeznaczonych dla placówek edukacyjnych, wszystkie zostały w dużej mierze oparte na projektach z USA i Japonii.

Czasy 8-bitowych klasyków, takich jak Sinclair Spectrum ZX80 i Amstrad CPC 464, już dawno minęły - ale w Raspberry Pi brytyjska informatyka może po raz kolejny być dumna.

Wspomniałem o tym Ebenowi.

“Nie mam na myśli żargonu, ale używając chipa wyprodukowanego w Wielkiej Brytanii, używając adresu IP wyprodukowanego w Wielkiej Brytanii, w tym oczywiście ARM [procesory ARM pochodzą z Cambridge]… to jest Brytyjczyk. Jedną z rzeczy, które się dla nas zmieniły, jest globalny wymiar, którego prawdopodobnie nie widzieliśmy, gdy myśleliśmy o aplikacji edukacyjnej, która była naszą pierwotną myślą.”

Ale co z tymi wielkimi, którzy poszli wcześniej, Sinclair, Amstrad i Acorn? Czy Eben pewnego dnia można porównać do gigantów brytyjskiego 8-bitowego komputera, takich jak idealistyczny Sir Clive Sinclair (projektant Sinclair ZX80 i ZX Spectrum) lub sprytny biznesmen Baron Sugar (założyciel Amstrad, odpowiedzialny za komputery domowe, słowo procesory i komputery kompatybilne z IBM w całej Europie w latach 80. i 90.), a nawet Christopher Curry, założyciel Acorn Computers (którego dziedzictwo przetrwało w ARM)?

“Musisz pamiętać o tych facetach, sprzedać miliony komputerów i oni stworzyli rewolucję, stworzyli przemysł, stworzyli moją pracę, stworzyli Acorn, który stworzył ARM, stworzyli scenę technologiczną Cambridge, która stworzyła rdzeń, w którym używamy nasz chip. Istnieje ciągły rodowód, począwszy od tych facetów.

“Myślę, że jeśli za 10 lat zmienimy linię umiejętności w branży technologicznej w Wielkiej Brytanii, to zasługuję na uznanie. W tej chwili nie zasługujemy na to.”

Zaintryguje Cię, jak Eben zamierza przekształcić umiejętności techniczne zarówno w Wielkiej Brytanii, jak i poza nią. Ale po pierwsze, jak dokładnie zbudowano Raspberry Pi?

Linia konstrukcyjna Raspberry Pi

Aby dowiedzieć się więcej o Raspberry Pi - w tym o tym, jak koszty są tak niskie - odwiedziłem linię produkcyjną, gdzie zostałem oprowadzony przez Garetha Jonesa, Senior Managera New Business Division w Sony. Zarówno tło, jak i proces budowy Raspberry Pi są bardzo interesujące.

Budowa Raspberry Pi po raz pierwszy rozpoczęła się w Chinach w 2011 roku, ale wyniki nie zostały uznane za zadowalające. W rezultacie Raspberry Pi Foundation przeniosła produkcję do Wielkiej Brytanii.

W dawnej fabryce kolorowych telewizorów w południowej Walii (półwysep w Wielkiej Brytanii) znajdują się cztery linie produkcyjne (wkrótce będzie ich sześć, aby nadążyć za niezwykłym popytem Raspberry Pi), które produkują 12.000 tych niesamowitych małych komputerów każdego dnia. Jest to jedna z kilku współpracy partnerskich dla Sony, a produkt końcowy - działające urządzenie Raspberry Pi - jest tutaj konstruowany dla Premier Farnell, na licencji Raspberry Pi Foundation (są one jednym z dwóch licencjonowanych producentów, drugim jest RS Components. Obie są firmami brytyjskimi).

Będąca własnością Sony Corporation i z dużą częścią fabryki produkującej kamery telewizyjne, fabryka - część większego kompleksu biur - jest ulicą skoncentrowanej działalności.

Proces budowy Raspberry Pi jest dość niezwykły. Proces ten, z wykorzystaniem dostawców komponentów w całej Europie i na Dalekim Wschodzie, rozpoczyna się od nadruku pasty lutowniczej na płycie. Większość produkcji jest zautomatyzowana, kontrolowana przez kamery i elementy sterujące pozycjonowaniem, aby prawidłowo wyrównać płytkę i otwory w celu uzyskania niezbędnego nakładania pasty o grubości 100 mikronów.

Następnie komponenty tak małe jak 0,5 mm są montowane na płycie, ładowane do maszyny na szpuli i podnoszone za pomocą ramienia robota z dyszą próżniową (metoda znana jako dwustronna SMT, w której komponenty są montowane na obie strony płytki drukowanej). Jak widać na powyższym zdjęciu, ten etap procesu przypomina wczesne komputerowe wyrzucanie danych na taśmę klejącą - prawda jest oczywiście inna! Komponenty przybywają od dostawców na tych rolkach taśmy, z których każdy zawiera 10 000 tranzystorów, diod i innych dyskretnych komponentów. System o nazwie TIMMS zarządza procesem, monitoruje komponenty i działa jako kontroler zapasów, ostrzegając operatorów, gdy rolka komponentów się wyczerpie. Ponownie kamera służy do sprawdzania orientacji części dyszy, a po umieszczeniu są one utrzymywane na miejscu przez pastę lutowniczą.

Ze względu na wielkość produkcji każdego dnia montowanych jest około 400 000 komponentów. W miarę postępu procesu dodawane są większe elementy, a kamery sprawdzają poprawne ustawienie obrotu i położenia X-Y. W przypadku problemów orientacja deski jest dostosowywana do potrzeb.

Sekret sukcesu Raspberry Pi jest nieznany, ale prawdopodobnie ma to coś wspólnego z głównym układem i jego oszczędzającym miejsce układem pakiet-na-pakiecie, w którym układane są układy logiczne i pamięciowe - takie samo podejście jak w przypadku produkcja smartfonów. Zaczyna się to od podniesienia komponentu CPU i umieszczenia go na płytce, po raz kolejny utrzymywanego na miejscu przez lepkość pasty lutowniczej. Po umieszczeniu układ pamięci RAM jest podnoszony, zanurzany w lutu i umieszczany na procesorze, z ściśle kontrolowaną dokładnością, aby uzyskać odpowiednią głębokość - zbyt duża lub zbyt mała ilość lutu byłaby katastrofalna.

Następnie płyty przepuszcza się przez piec w temperaturze 238 stopni Celsjusza, w temperaturze, w której lutowie wyparuje. Płyty Raspberry Pi są prawie gotowe, z wyjątkiem testów, które są wykonywane w kilku etapach.

Najpierw przychodzi kontrola wizualna, ponownie przeprowadzana przez kamerę i komputer. Następnie część procesu ręcznego wprowadzania dodaje Ethernet, gniazdo audio i inne komponenty, które są zbyt duże dla linii automatycznej. Elementy te są przepuszczane przez lutownię strumieniową (szybki sposób lutowania elementów luzem), a następnie złącza sprawdzane wizualnie. Testy trwają na ośmiu stacjach testowych, z których każda obsługuje cztery osoby.

Tutaj adres MAC zostanie pobrany do Pi, a moc DC, wyjście audio i wideo zostaną sprawdzone, co zajmie 60-90 sekund. Następnie deski umieszcza się w workach ESD i przygotowuje do wysyłki. Proces testowania jednak się nie zakończył. Niezależny zespół ds. Kontroli jakości testuje tablice, prowadząc je tak, jak zrobiliby to klienci, aby przetestować Raspberry Pi w taki sposób, aby był używany w szkołach lub w domu. Wady kontroli jakości są najwyraźniej rzadkie, a tylko 450 zostało zwróconych z 450 000 wyprodukowanych w tym zakładzie (powiedziano mi, że z tej liczby tylko 18 było faktycznymi wadami - pozostałe prawdopodobnie były wadami z powodu złych kart SD).

Gareth Jones powiedział mi, że Raspberry Pi jest uważany za procesor do sterowania procesami przemysłowymi, a oddział Sony w San Jose zainteresowany wykorzystaniem komputera do projektu, który opracowuje.

Najważniejsza jest jednak wiadomość, że zakład miał wiele wizyt szkolnych. W świecie, w którym powszechnie uważa się, że produkcja została w dużej mierze zlecona na zewnątrz Chinom, ma to zasadnicze znaczenie, ponieważ pokazuje dzieciom, że nie tylko powstaje popularny brytyjski komputer domowy, ale także że istnieją miejsca produkcyjne i nie chodzi o to, by pokryć je tłuszczem i brud.

Raspberry Pi Ethos

Nie robimy tego tylko dlatego, że uważamy, że Raspberry Pi jest świetny, ale ponieważ uważamy, że bardzo mała liczba łatwych do naprawienia rzeczy jest zepsuta.

Liczby wskazują, że Raspberry Pi sprzedał około 1 miliona urządzeń, a zamówienia jeszcze nie zostały zrealizowane w momencie pisania. Z tej kwoty Fundacja szacuje, że 2-300 000 trafiło w ręce dzieci, znacznie przekraczając 10 000 urządzeń rocznie, które, jak oczekiwano, zostaną sprzedane szkołom. “Tak czy inaczej leży w rękach dzieci, niezależnie od tego, czy [przez] rodziców, szkoły, nauczycieli, dziadków, czy [kupionych przez] same dzieci,” mówi Eben, “szczególnie z takimi rzeczami jak Minecraft.

“Chodzi o to, że dla dzieci jest to naprawdę znaczące, możesz stworzyć program budowy domu zamiast budować dom cegła po cegle. Po zbudowaniu programu, który może zbudować dom, możesz zbudować 2 domy, a taka automatyzacja jest naprawdę cenna.”

Ale przekazanie tego komputera w ręce dzieci to tylko pierwszy krok w planie Ebena Uptona, aby zwalczyć niedobór umiejętności technicznych.

“Mamy kraj, w którym mamy ogromną liczbę ludzi, którzy potrzebują pracy, mamy ogromną liczbę firm rozpaczliwie płaczących za ludźmi… nawet doktoratów, tylko ludzi, którzy potrafią programować. Moglibyśmy przez chwilę polegać na imigracji, to by działało. Problem polega na tym, że zmienia on kraj w pasożyta w Indiach, my i Ameryka wyssiemy Indie z dala od najlepszych programistów. To przerażające zachowanie.

“Nie możemy tego robić dalej, to jest krótkoterminowa poprawka.”

To niezwykłe spotkanie z kimś, kto wydaje się mieć odpowiedź na tak ważny problem. Eben kontynuuje z entuzjazmem uzbrojonym w to, co uważa za proste, długoterminowe rozwiązanie, ponieważ widzę, że nie jest to reakcja, którą słyszymy od rządu.

“Nie wiem dlaczego. Wszyscy to wiemy i to po prostu realizacja godzin spędzonych na czytaniu CV. Po prostu znalezienie wystarczającej liczby osób do obsadzenia zespołu inżynierów. Nie robimy tego tylko dlatego, że uważamy, że Raspberry Pi jest świetny, ale ponieważ uważamy, że bardzo mała liczba łatwych do naprawienia rzeczy jest zepsuta.

Aby zwalczyć te problemy, Fundacja Raspberry Pi Foundation została założona z sześcioma powiernikami (w tym Davidem Brabenem, który jest najbardziej znany wielu graczom jako współautor klasycznej gry kosmicznej Elite) do zarządzania działaniem organizacji. Aby pomóc powiernikom, Eben i spółka zatrudnili sześciu pracowników. “Nie mieliśmy pracowników dla pierwszych 700 000 sprzedanych Raspberry Pis, więc naprawdę zatrudniliśmy sześciu pracowników. Mamy znacznie większą społeczność wolontariuszy, którzy spędzają wieczory i weekendy pracując nad Raspberry Pi, niektórzy z uniwersytetów, którzy spędzają swoje dni, wieczór i weekendy pracując nad Raspberry Pi.”

“Jesteśmy małą grupą facetów, uważamy, że możemy coś zmienić, a fakt, że uważamy, że możemy coś zmienić, oznacza, że ​​uważamy, że problemy są dość proste. Podobnie jak w przypadku dzieci, gdybyśmy myśleli, że zmuszamy dzieci do nauki programowania, nigdzie byśmy nie dotarli. Myślę, że zdaliśmy sobie sprawę z Raspberry Pi, że jeśli dasz ludziom narzędzia, zrobią to. Nie musimy naciskać na program, dać im narzędzi do zbudowania domu w Minecraft, dać im szansę, by kot zaczął biegać w Scratch. Dawanie ludziom możliwości wykonywania obliczeń fizycznych było dla mnie prawdziwą niespodzianką.”

Where Next dla Raspberry Pi?

Ze szczególną konstelacją matematyki i umiejętności naukowych, to, co się dzieje, walczymy o tę pulę ludzi, to, czym są zwykle biali chłopcy z klasy średniej i walczymy o tę pulę, my, fizycy, matematycy i bankierzy inwestycyjni, po prostu walczymy nad tą pulą ludzi i jest to gra o sumie zerowej.

Czy przy sprzedaży 1 miliona sztuk i rosnącej popularności wśród hobbystów, entuzjastów kina domowego i dążeniu do tego, aby komputer był inspirujący dla dzieci, czy praca Ebena została wykonana? Czy Raspberry Pi zrobił to, co zamierzał zrobić?

“Myślę, że byliśmy dość szczerzy, że jest wiele do zrobienia. Koncentrujemy się na oprogramowaniu zamiast na następnym szybszym procesorze - nie ma lepszego układu, którego moglibyśmy użyć w tej chwili z pewnością w przedziale cenowym. Zaletą oprogramowania jest to, że wydajesz pieniądze na oprogramowanie raz i odzyskujesz je na każdym urządzeniu. Jest to dość drogie, optymalizacja oprogramowania dla Raspberry Pi, ale wtedy wszyscy korzystają. Wszystkie miliony ludzi, którzy kupili Pi w zeszłym roku, czerpią korzyści z ich Pi, to nie tak, że będą musieli kupić kolejny. To, co tutaj robimy, pozwala uzyskać mile z oprogramowania. Jestem pewien, że w przyszłości zrobimy kolejne Pi, oczywiście nie widzę, co zmienilibyśmy dzisiaj, ale jeśli pojawiłby się lepszy układ, możemy to rozważyć.”

Może pomyśli o większym urządzeniu zamontowanym na większej płycie?

“Myślę, że rozmiar jest ważny - rozmiar jest ważny dla kosztów. Myślę, że jedną z rzeczy, która pozwala ci to zrobić, aby osiągnąć ten punkt cenowy, jest konfiguracja pamięci w stosie [opisany powyżej pakiet-na-pakiecie]. Jeśli chcesz odejść od tego, myślę, że znacznie większy niż w tej chwili nie byłby już fajny.”

Eben nie jest zbytnio zainteresowany konkurencją - przynajmniej nie obecną konkurencją.

“W tym przedziale cenowym nie ma nic więcej. Myślę, że ludzie teraz zarządzają, aby uzyskać urządzenia w zakresie 50 USD, chociaż te, które twierdzą, że wynoszą 50 USD, zwykle nie są dostępne, więc w praktyce ludzie, którym udaje się dostać do zakresu 70 USD z rzeczami o porównywalnym poziomie wydajności.

“Niektóre z nich oparte są na różnych chińskich urządzeniach, często z bardzo niskimi procesorami Cortex i bardzo niskimi multimediami. Tak więc ludziom udaje się zdobyć urządzenie z dużo większym procesorem i znacznie mniejszą liczbą procesorów graficznych w tym przedziale cenowym. Tak, interesujące jest to, że się pojawiają. Nie widziałem jeszcze takiego, który jest dla nas szczególnie groźny.” Czy w ogóle byłoby to zagrożeniem??

“Problem zagrożeń jest interesujący, tak naprawdę nie uznaję niczego za zagrożenie, ale naszym celem jest, aby było wiele małych programowalnych komputerów. Jeśli ktoś buduje wiele małych programowalnych komputerów, to dobrze.”

Małe programowalne komputery w rękach entuzjastów i dzieci. Nie jest to natychmiastowe rozwiązanie kryzysu technologicznego i umiejętności inżynieryjnych, ale pozytywny krok naprzód.

“Czasami słyszysz, jak ktoś mówi: „nie brakuje umiejętności, nie brakuje umiejętności inżynieryjnych” - mój tyłek! Punkt, w którym jestem oblegany przez kwalifikujących się kandydatów do rozmowy kwalifikacyjnej o pracę, którą mamy tutaj w tym budynku, uważam, że nie brakuje umiejętności inżynieryjnych.”

Ale nie są matematyką, naukami ścisłymi i technologiami, w których mogą się pochwalić tylko utalentowani naukowo?

“Są umiejętności, które ktoś może wnieść do programowania komputerów, są zadania, które najlepiej wykonywać matematycy, ale myślę, że istnieje ogromna potencjalna baza umiejętności osób, które jeśli zdobędziesz je w odpowiednim wieku i dasz im dostęp do odpowiednich narzędzi nauczą się być świetnymi programistami komputerowymi. Widzisz, jak faceci idący na wywiad w branży gier przechodzą nietradycyjną drogę. Byłem na kilku kursach w Cambridge, ale jako dziecko miałem również doświadczenie w hakowaniu, więc programowałem, gdy miałem 10 lat.

“Myślę, że potencjał jest nieograniczony. Problem z programowaniem polega na tym, że nie jest to trudne, nie jest trudne z naukowego punktu widzenia. Znam wielu ludzi, którzy są bardzo utalentowanymi programistami komputerowymi, ale nie mają tradycyjnych umiejętności akademickich. Wydaje się być całkowicie oddzielony w taki sam sposób, jak bycie dobrym stolarzem jest oddzielony.

“Znam ludzi, którzy rozpoczęli pracę w wieku 16 lat i są świetnymi programistami komputerowymi, więc myślę, że wpływ może być ogromny. Ryzyko polega na tym, że możemy postawić to na najbardziej zdolnych naukowo dzieciach, ludziach, które już mają matematykę. Ze szczególną konstelacją matematyki i umiejętności naukowych, to, co się dzieje, walczymy o tę pulę ludzi, to, czym są zwykle biali chłopcy z klasy średniej i walczymy o tę pulę, my, fizycy, matematycy i bankierzy inwestycyjni, po prostu walczymy nad tą pulą ludzi i jest to gra o sumie zerowej.”

Więc jaka jest odpowiedź? W jaki sposób Eben proponuje walkę z tą konstelacją umiejętności, samonapędzającym się kryzysem umiejętności, który ignoruje potencjał?

“To, co chcesz zrobić, to odciąć się od trzech rzeczy, które powiedziałem: białej, klasy średniej, mężczyzny. Podwoj swój basen, zaangażuj dziewczyny, zaangażuj się mniejszości etniczne.”

Wniosek

Punkt, w którym jestem oblegany przez kwalifikujących się kandydatów do rozmowy kwalifikacyjnej o pracę, którą mamy tutaj w tym budynku, uważam, że nie brakuje umiejętności inżynieryjnych.

Eben Upton najwyraźniej nie jest człowiekiem, którego celem jest zbudowanie biznesu z niczego i przejście na jacht. Raczej prawie na pewno jest człowiekiem, który zauważył problem w świecie rzeczywistym i zrozumiał, jakie jest rozwiązanie. Większość ludzi może próbować wejść w politykę lub aktywizm, aby zmienić świat - Eben Upton postanowił zbudować komputer jako rozwiązanie długoterminowe.

Ten komputer jest brytyjskim źródłem dumy dla tych z nas, którzy wiedzą. Zwykle patrzymy na komputery jako urządzenia pozbawione ograniczeń geograficznych i problemów. Niekończące się strumienie komputerów, tabletów i smartfonów zbudowanych na Dalekim Wschodzie codziennie wpadają w nasze ręce, ich miejsce narodzin jest zrozumiane, ale jego znaczenie jest ignorowane. Stało się w dużej mierze nieistotne, faktem życia, gloablizacji.

Czy Raspberry Pi reprezentuje zmianę morską, ruch w kierunku komputerów coraz bardziej parafialnych? Wątpię. Zamiast tego Pi jest komputerem umożliwiającym, potężnym i potężnym sprzętem, który może naprawdę zrewolucjonizować nauczanie i uczenie się informatyki nie tylko w Wielkiej Brytanii, ale na całym świecie.