Raspberry Pi's vader spreekt: Eben Upton over de toekomst van technologie en meer

Advertentie

Het moedigt mensen aan om geïnteresseerd te zijn in wetenschap, technologie, techniek en wiskunde. Het is iets bijzonders, ik daag iemand uit om niet enthousiast van te worden, ik daag een kind gewoon uit om niet opgewonden te raken door foto's te maken vanuit de ruimte.

Enthousiasme straalt uit Eben Upton. Overdag is hij de technisch directeur en ASIC-architect voor Broadcom. 'S Nachts en in het weekend is hij de drijvende kracht achter de Raspberry Pi, die kleine computer die een revolutie teweeg heeft gebracht in hobby-computing en de toekomst van de technologie zelf sinds de lancering in 2012.

Hoog, terloops gekleed en met een weggeef-idee over hoe hij die ochtend naar het werk was gereisd - wielerbril aan zijn t-shirt geknipt - legt de oprichter en een van de trustees van de Raspberry Pi Foundation mij de achtergrond uit van de verbazingwekkende minicomputer, het drie-bij-twee-inch mediacentrum, de webserver, de retro gaming-hub, de educatieve tool en zelfs, zoals we hebben besproken, een ruimte-gebonden foto-magnetiserende machine.

Maar Upton is niet je gebruikelijke computerontwerper. Hij en zijn team hebben de Raspberry Pi niet gebouwd om met pensioen te gaan. Wat ze van plan waren, was iets gewaagds, iets fantastisch.

Ze beseften dat met de juiste hardware de Raspberry Pi de wereld kon veranderen.

De oorsprong van de Raspberry Pi

We zagen niet dat we zelf een computer voor algemene doeleinden zouden kunnen bouwen.

De Raspberry Pi werd in 2006 geïntroduceerd en geïnspireerd door Acorn's BBC Micro (een computer uit de jaren 80 die werd gebouwd voor het BBC Computer Literacy Project en grotendeels werd verkocht aan scholen in het Verenigd Koninkrijk), en begon zijn leven als een veel groter apparaat, waarvan de doelstellingen werden vastgesteld toen Upton samenwerkte met leraren, academici en enthousiastelingen met als doel een computer te ontwerpen die kinderen zou inspireren.

"Oorspronkelijk hadden we niet gedacht dat we een computer voor algemene doeleinden konden bouwen. We zagen onszelf geen pc bouwen. We zagen ons gebouwen als een programmeerbaar apparaat. We zijn begonnen met microcontrollers, ik weet zeker dat je ze op een groot oranje bord hebt gezien [zoals te zien op de Raspberry Pi-website], dit was een op microcontroller gebaseerd platform dat een televisie kon aansturen, in een component van een televisie en ja, het was echt een interessant apparaat. Het had te maken met de uitvoering, zou ik zeggen van een microcomputer uit de jaren 80.

"Je zou het zelf kunnen bouwen, je zou het met de hand kunnen solderen."

Onmiddellijk wordt ik herinnerd aan broodplankjes uit de jaren 70 en zeer eenvoudige computers die met de hand zijn gemaakt, van Steve Wozniak-montageplaten in de garage van Steve Jobs 'ouders in het midden van de jaren '70. Natuurlijk is het computergebruik sindsdien aanzienlijk verbeterd, maar Eben is er zeker van dat dit idee van een computer die met de hand opnieuw kan worden geconfigureerd belangrijk is.

"Dat was een sleutel tot het succes van het project. Mensen willen iets dat ze begrijpen.

"Het was eigenlijk pas een soort post-2009 dat we konden beginnen met het bouwen van iets in de trant van een computer voor algemene doeleinden, [toen] de juiste chip kwam en een Broadcom-chip met precies de juiste featureset voor Raspberry Pi beschikbaar kwam."

De Raspberry Pi die begin 2012 werd uitgebracht, heeft natuurlijk geen verwijderbare onderdelen, maar hij kan opnieuw worden geconfigureerd op basis van het specifieke doel dat je er voor in gedachten hebt. Dit is de reden waarom de Raspberry Pi wordt geleverd zonder toetsenbord en muis. Zoals Eben het zegt: "we hadden een bepaalde visie dat het ding nuttig zou zijn en we het hebben gebouwd en zo was het, en het is zo eenvoudig."

De Britse computer, gemaakt in Groot-Brittannië

Ik bedoel niet op een jingoistische manier, maar met behulp van een chip die is gemaakt in Groot-Brittannië, met behulp van een IP die is gemaakt in Groot-Brittannië ... het is Brits.

Computerproductie in Groot-Brittannië sinds het einde van de jaren 1980 is grotendeels onbestaande, met internationale 16-bit wonderen zoals de Amiga en Atari ST, pc's, Apple Macs en gameconsoles ter vervanging van de succesvolle 8-bits in eigen land. Afgezien van een reeks Acorn-computers in de jaren negentig, gericht op onderwijsinstellingen, waren deze allemaal grotendeels gebaseerd op ontwerpen uit de VS en Japan.

De dagen van 8-bit-klassiekers zoals de Sinclair Spectrum ZX80 en Amstrad CPC 464 zijn allang voorbij - maar in de Raspberry Pi heeft British computing opnieuw iets om trots op te zijn.

Ik noemde dit aan Eben.

"Ik bedoel niet op een jingoistische manier, maar met behulp van een chip die is gemaakt in Groot-Brittannië, met behulp van een IP die is gemaakt in Groot-Brittannië, inclusief de ARM uiteraard [ARM-processors afkomstig uit Cambridge] ... het is Brits. Een van de dingen die voor ons is veranderd, is dat we een mondiale dimensie hebben die we waarschijnlijk niet zagen toen we aan het nadenken waren over educatieve toepassing, wat onze oorspronkelijke gedachte was. "

Maar hoe zit het met die grootheden die eerder zijn gegaan, Sinclair, Amstrad en Acorn? Kon Eben op een dag worden vergeleken met reuzen van Britse 8-bits computers, zoals de idealistische Sir Clive Sinclair (ontwerper van de Sinclair ZX80 en ZX Spectrum) of de slimme zakenman Baron Sugar (de oprichter van Amstrad, verantwoordelijk voor thuiscomputers, word processoren en IBM-compatibele pc's in Europa in de jaren tachtig en negentig), of zelfs Christopher Curry, oprichter van Acorn Computers (wiens nalatenschap leeft voort in ARM)?

"Je moet deze jongens onthouden, miljoenen computers hebben verkocht en ze hebben een revolutie gecreëerd, ze hebben een industrie gecreëerd, ze hebben mijn baan gecreëerd, ze hebben Acorn gemaakt die ARM heeft gemaakt, ze hebben de Cambridge-technologiescene gecreëerd die de kern heeft gemaakt die we gebruiken in onze chip. Er is een voortdurende afstamming beginnend met deze jongens.

"Ik denk dat als we over tien jaar de Britse pijplijn voor technologische vaardigheden in de industrie veranderen, ik denk dat we wat lof verdienen. Op dit moment verdienen we dat niet. "

Je zult geïntrigeerd zijn om te leren hoe Eben van plan is om technische vaardigheden te transformeren, zowel in het Verenigd Koninkrijk als daarbuiten. Maar eerst, hoe wordt een Raspberry Pi precies geconstrueerd?

De Raspberry Pi-constructielijn

Om meer te weten te komen over de Raspberry Pi - inclusief hoe de kosten zo laag gehouden worden - bezocht ik de productielijn, waar ik werd rondgeleid door Gareth Jones, Senior Manager van de New Business Division bij Sony. De achtergrond van de plant en het proces bij het bouwen van een Raspberry Pi zijn beide erg interessant.

De bouw van de Raspberry Pi begon in 2011 al in China, maar de resultaten werden niet bevredigend geacht. Als gevolg hiervan heeft de Raspberry Pi Foundation de productie naar het Verenigd Koninkrijk verplaatst.

In een voormalige productie-eenheid voor kleuren-tv in Zuid-Wales (een schiereiland in het Verenigd Koninkrijk) zijn vier productielijnen (binnenkort zes om de opmerkelijke vraag van de Raspberry Pi bij te houden) die elke dag 12.000 van deze verbazingwekkende kleine computers produceren. Dit is een van de vele samenwerkingsverbanden voor Sony en het eindproduct - een werkend Raspberry Pi-apparaat - is hier gebouwd voor Premier Farnell, onder licentie van de Raspberry Pi Foundation (zij zijn een van de twee fabrikanten met een licentie, de andere is RS Components. Beide zijn Britse bedrijven).

Eigendom van Sony Corporation en met een groot deel van de fabriek die televisiecamera's produceert, is de fabriek - onderdeel van een groter complex van kantoren - een bijenkorf van gerichte activiteiten.

Het proces van het bouwen van een Raspberry Pi is behoorlijk opmerkelijk. Gebruik makend van componentenleveranciers in heel Europa en het Verre Oosten, begint het proces met soldeerpasta die op een bord is gedrukt. Het grootste deel van de productie is geautomatiseerd, bestuurd door camera's en positioneringsknoppen om het bord en de openingen correct uit te lijnen om de noodzakelijke 100 micron dikke pastavorming te krijgen.

Hierna worden componenten zo klein als 0, 5 mm op het bord gemonteerd, in een machine op een haspel geladen en opgehaald met behulp van een robotarm met een vacuümmondstuk (een methode die bekend staat als dubbelzijdige SMT, waarbij de componenten zijn gemonteerd op beide zijden van de printplaat). Zoals je op de bovenstaande foto kunt zien, lijkt deze fase van het proces op een vroege computergestuurde data op tickertape - de waarheid is natuurlijk heel anders! Componenten komen van de leveranciers op deze rollen tape, die elk 10.000 transistors, diodes en andere discrete componenten bevatten. Een systeem met de naam TIMMS beheert het proces, bewaakt componenten en treedt op als voorraadcontroller, waardoor operators worden gewaarschuwd wanneer een haspel componenten bijna leeg is. Nogmaals, een camera wordt gebruikt om de onderdelen op het mondstuk te controleren op oriëntatie, en wanneer ze worden geplaatst, worden ze op hun plaats gehouden door de soldeerpasta.

Vanwege het volume van de productie worden dagelijks ongeveer 400.000 componenten gemonteerd. Naarmate het proces vordert, worden grotere componenten toegevoegd, opnieuw met camera's die de juiste rotatie en XY-positionering controleren. Als er problemen zijn, wordt de oriëntatie van het bord aangepast.

Het geheim van het succes van de Raspberry Pi is onbekend, maar het heeft waarschijnlijk iets te maken met de hoofdchip en zijn ruimtebesparende package-on-package-opstelling, waarin logica en geheugenchips worden gestapeld - dezelfde aanpak als in de fabricage van smartphones. Dit begint met de CPU-component opgepakt en op het bord geplaatst, nogmaals op zijn plaats gehouden door de viscositeit van de soldeerpasta. Eenmaal op zijn plaats wordt de RAM-chip opgepakt, in soldeer gedompeld en op de CPU geplaatst, met nauwkeurig gecontroleerde nauwkeurigheid om de juiste diepte te krijgen - te veel of te weinig soldeer zou rampzalig zijn.

Hierna worden de platen door een oven geleid bij 238 graden Celsius, de temperatuur waarbij het soldeer zal verdampen. De Raspberry Pi-kaarten zijn bijna klaar, behalve voor tests, die in verschillende fasen worden uitgevoerd.

Eerst komt de visuele inspectie, opnieuw uitgevoerd door camera en computer. Hierna voegt het handinvoeggedeelte van het proces de Ethernet-, audio-aansluiting en andere componenten toe die te groot zijn voor de geautomatiseerde lijn. Deze componenten worden door een flow-soldeermachine geleid (een snelle manier om soldeercomponenten in bulk te solderen), met verbindingen die vervolgens visueel worden gecontroleerd. Het testen gaat door op acht teststations, met vier personen die elk twee stations bemannen.

Hier wordt het MAC-adres naar de Pi gedownload en de gelijkstroom-, audio- en video-uitgang gecontroleerd, met een snelheid van 60-90 seconden. Hierna worden de planken in ESD-zakken geplaatst en voorbereid voor verzending. Het testproces is echter nog niet afgelopen. Een onafhankelijk QA-team probeert de borden en stuurt ze zoals klanten dat zouden doen, om de Raspberry Pi te testen zoals deze op school of thuis zou worden gebruikt. QA-defecten zijn blijkbaar zeldzaam, met slechts 115 geretourneerd van de 450.000 geproduceerd in deze fabriek (er is mij verteld dat van dit cijfer er slechts 18 echte defecten waren - de andere waren waarschijnlijk fouten als gevolg van slechte SD-kaarten).

Gareth Jones vertelt me ​​dat de Raspberry Pi wordt beschouwd als een processor voor het regelen van industriële processen, met een divisie van Sony in San Jose die geïnteresseerd is in het gebruik van de computer voor een project dat ze ontwikkelen.

Het meest cruciaal is echter het nieuws dat de plant veel schoolbezoeken heeft gehad. In een wereld waar over het algemeen wordt aangenomen dat de productie grotendeels is uitbesteed aan China, is dit van vitaal belang omdat het kinderen laat zien dat niet alleen een populaire Britse thuiscomputer wordt gebouwd, maar dat er productiebanen bestaan, en dat ze niet worden bedekt met vet en vuil.

De Raspberry Pi Ethos

We doen dit niet alleen omdat we denken dat Raspberry Pi geweldig is, maar omdat we denken dat een heel klein aantal gemakkelijk op te lossen dingen kapot is.

Uit cijfers blijkt dat de Raspberry Pi ongeveer 1 miljoen apparaten heeft verkocht, terwijl de bestellingen nog moeten worden uitgevoerd op het moment van schrijven. Van dit bedrag schat de Foundation dat 2-300.000 in de handen van kinderen zijn terechtgekomen, veel meer dan de 10.000 apparaten per jaar waarvan ze verwachtten dat ze aan scholen zouden worden verkocht. "Op de een of andere manier is het in handen van kinderen, of het nu gaat om ouders, scholen, leraren, grootouders of [gekocht door] de kinderen zelf, " zegt Eben, "vooral met dingen als Minecraft daar.

"Het ding daarover is dat het echt betekenisvol is voor kinderen, je kunt een programma maken om een ​​huis te bouwen in plaats van dat je een huis steen voor steen moet bouwen. Als je eenmaal een programma hebt gebouwd waarmee je een huis kunt bouwen, kun je 2 huizen bouwen en dat soort automatisering is echt heel waardevol. "

Maar deze computer in handen krijgen van kinderen is slechts de eerste stap in Eben Upton's plan om het tekort aan technische vaardigheden te bestrijden.

"We hebben een land waar we een enorm aantal mensen hebben die banen nodig hebben, we hebben enorme aantallen bedrijven die wanhopig huilen om mensen ... zelfs geen PhD-wiskundigen, alleen mensen die kunnen programmeren. We konden een klein beetje op immigratie vertrouwen, dat zou werken. Het probleem is dat het land verandert in een parasiet op India, wij en Amerika zullen India droog zuigen van alle beste programmeurs. Dat is een afschuwelijk stuk gedrag.

"Dat kunnen we niet blijven doen, dat is een oplossing voor de korte termijn."

Het is ongebruikelijk om iemand te ontmoeten die een antwoord lijkt te hebben op zo'n belangrijk probleem. Eben gaat verder, armen geanimeerd met enthousiasme voor wat hij ziet als een eenvoudige oplossing voor de lange termijn, aangezien ik merk dat dit niet het soort reactie is dat we van de overheid horen.

"Ik weet niet waarom. We kennen het allemaal en het is gewoon een realisatie van het urenlang lezen van CV's. Gewoon voldoende mensen vinden om een ​​technisch team te bemannen. We doen dit niet alleen omdat we denken dat Raspberry Pi geweldig is, maar omdat we denken dat een heel klein aantal gemakkelijk op te lossen dingen kapot is.

Om deze problemen te bestrijden, werd de Raspberry Pi Foundation opgericht met zes trustees (waaronder David Braben, die het best bekend is bij veel gamers als co-auteur van het klassieke ruimtevaartspel Elite) om het functioneren van de organisatie te beheren. Om de curatoren bij te staan, hebben Eben en co zes werknemers ingehuurd. "We hadden geen werknemers voor de eerste 700.000 verkochte Raspberry Pis, dus we hebben echt zes medewerkers gehad. We hebben een veel grotere gemeenschap van vrijwilligers, die we 's avonds en in het weekend bezig houden met dingen van Raspberry Pi, sommigen bij uni die hun dagen, avond en weekends doorbrengen met werken aan Raspberry Pi. "

"We zijn een kleine groep jongens, we denken dat we een verschil kunnen maken en het feit dat we denken dat we een verschil kunnen maken, betekent dat we denken dat de problemen redelijk eenvoudig zijn. Zoals het ding met kinderen, als we dachten dat we kinderen dwongen om te leren programmeren, zouden we nergens komen. Wat ik denk dat we met Raspberry Pi hebben gerealiseerd, is dat als je mensen de tools geeft, ze het zullen doen. We hoeven niet op het programma te drukken, geven ze de tools om een ​​huis te bouwen in Minecraft, geven ze een kans om de kat in Scratch te laten rondrennen. Mensen de kans geven om fysiek te computeren, dat was een echte verrassing voor mij. "

Where Next voor Raspberry Pi?

Met een bepaalde constellatie van wiskunde en wetenschappelijke vaardigheden, wat er daar gebeurt, vechten we over die pool van mensen. Wat ze zijn, zijn blanke jongens van de middenklasse en we vechten over deze pool, wij, en de natuurkundigen, wiskundigen en investeringsbankiers vechten gewoon over deze pool van mensen en het is een zero sum game.

Met 1 miljoen verkochte eenheden en een groeiende reputatie bij hobbyisten, liefhebbers van thuisbioscopen en het doel om een ​​kind-inspirerende computer te zijn, is Eben's werk gedaan? Heeft de Raspberry Pi gedaan wat hij wilde?

"Ik denk dat we redelijk openhartig zijn geweest dat er veel softwarewerk moet worden gedaan. Scherpstellen op software in plaats van draaien na de volgende snellere processor - er is geen betere chip die we op dit moment kunnen gebruiken, zeker in de prijsklasse. Het goede aan software is dat je één keer geld uitgeeft aan software en dat je het op elk apparaat terugkrijgt. Het is vrij duur, het optimaliseren van de software voor de Raspberry Pi maar dan heeft iedereen er baat bij. Al die miljoen mensen die vorig jaar een Pi hebben gekocht, krijgen het voordeel op hun Pi, het is niet dat ze een andere moeten kopen. Kilometers uit de software halen, is echt wat we hier doen. Ik weet zeker dat we in de toekomst nog een pi zullen doen, ik kan niet duidelijk zien wat we vandaag zouden veranderen, maar als er een betere fiche zou komen, zouden we er misschien over nadenken. "

Kan hij een groter apparaat beschouwen, gemonteerd op een groter bord?

"Ik denk dat de maat belangrijk is - de maat is belangrijk voor de kosten. Ik denk dat een van de dingen die je in staat stelt om dat prijsniveau te halen, de gestapelde geheugenconfiguratie is [het pakket-op-pakket zoals hierboven beschreven]. Als je daar afstand van wilt doen, denk ik dat veel groter dan het op dit moment niet meer cool zou zijn. "

Eben is ook niet al te bezorgd over de concurrentie, althans niet over de huidige concurrentie.

"Er is niets anders in de prijsklasse. Ik denk dat mensen er nu in slagen apparaten van $ 50 te krijgen, hoewel degenen die beweren dat ze $ 50 zijn, meestal niet beschikbaar zijn, dus in de praktijk zijn mensen erin geslaagd om in het bereik van $ 70 te komen met dingen die een vergelijkbaar prestatieniveau hebben.

"Sommige hiervan zijn gebaseerd op een verscheidenheid aan Chinese apparaten, vaak met zeer low-end Cortex-processors en zeer weinig multimedia. Dus het lukt mensen om een ​​apparaat te krijgen met veel meer CPU en veel minder GPU in die prijsklasse. Ja, het is interessant om die te zien ontstaan. Ik moet er nog een zien die ons bijzonder bedreigt. "Zou het zelfs een bedreiging zijn?

"Het probleem van bedreigingen is interessant, ik erken niets echt als bedreigend, maar ons doel is dat er veel kleine programmeerbare computers zijn. Als iemand veel kleine programmeerbare computers bouwt, is dat goed. "

Kleine programmeerbare computers, in handen van enthousiastelingen en kinderen. Geen instant-oplossing voor de technologie- en engineeringvaardighedencrisis, maar een positieve stap voorwaarts.

"Af en toe hoor je iemand zeggen 'er is geen tekort aan vaardigheden, er is geen technisch tekort aan vaardigheden' - mijn reet! Het punt waar ik word belaagd door gekwalificeerde interviewaanvragers voor de banen die we hier in dit gebouw hebben, zal ik geloven dat er geen gebrek aan technische vaardigheden is. "

Maar zijn het geen vakken voor wiskunde, wetenschappen en technologie waar alleen de academisch begaafden in kunnen uitblinken?

"Er zijn vaardigheden die iemand kan inbrengen in hun computerprogrammering, er zijn taken die in principe het best kunnen worden gedaan door mensen die wiskundigen zijn, maar ik denk dat er een enorme potentiële vaardighedenbasis is van mensen die als je ze op de juiste leeftijd krijgt en ze geeft toegang tot de juiste tools zullen ze leren om geweldige computerprogrammeurs te zijn. Je ziet jongens gaan voor een interview in de gamesindustrie, vooral via de niet-traditionele route. Ik kwam via verschillende cursussen bij Cambridge binnen, maar ik had ook een hackachtergrond als kind dus programmeerde ik op mijn tiende.

"Ik denk dat er een onbeperkt potentieel is. Het ding met programmeren is dat het niet erg moeilijk is, niet academisch moeilijk. Ik ken heel wat mensen die zeer buitengewoon begaafde computerprogrammeurs zijn maar geen traditioneel academisch vermogen hebben. Het lijkt volledig te zijn ontkoppeld op dezelfde manier als een goede timmerman ontkoppeld is.

"Ik ken mensen die op hun 16e zijn begonnen en het zijn geweldige computerprogrammeurs, dus ik denk dat de impact potentieel enorm is. Het risico is dat we het plaatsen bij de meest academisch bekwame kinderen, de mensen die al wiskunde hebben. Met een bepaalde constellatie van wiskunde en wetenschappelijke vaardigheden, wat er daar gebeurt, vechten we over die pool van mensen. Wat ze zijn, zijn blanke jongens van de middenklasse en we vechten over deze pool, wij, en de natuurkundigen, wiskundigen en investeringsbankiers vechten gewoon over deze pool van mensen en het is een zero sum-game. "

Dus wat is het antwoord? Hoe stelt Eben voor om te strijden tegen deze constellatie van vaardigheden, een zichzelf in stand houdende vaardighedencrisis die het potentieel negeert?

'Wat je wilt doen is de drie dingen die ik zei, witte, middenklasse, man, wegknippen. Verdubbel je pool, zorg dat er meisjes bij betrokken zijn, etnische minderheden raken erbij betrokken. "

Conclusie

Het punt waar ik word belaagd door gekwalificeerde interviewaanvragers voor de banen die we hier in dit gebouw hebben, zal ik geloven dat er geen gebrek aan technische vaardigheden is.

Eben Upton is schijnbaar geen man wiens doel het is om een ​​bedrijf uit het niets te bouwen en met pensioen te gaan op zijn jacht. Integendeel, hij is vrijwel zeker een man die een realistisch probleem opmerkt en zich realiseert wat de oplossing is. De meeste mensen proberen misschien politiek of activisme in te voeren om de wereld te veranderen - Eben Upton koos ervoor een computer te bouwen als een langetermijnoplossing.

Die computer is Brits is een bron van trots voor degenen onder ons die weten. We beschouwen computers meestal als apparaten zonder geografische beperkingen en problemen. Eindeloze stromen van computers, tablets en smartphones die in het Verre Oosten zijn gebouwd, vallen dagelijks in onze handen, hun geboorteplaats begrepen maar de relevantie ervan genegeerd. Het is grotendeels onbelangrijk geworden, een feit van het leven, van gloablisation.

Vertegenwoordigt de Raspberry Pi een zeewisseling, een beweging naar computers die meer parochiaal worden? Ik betwijfel het. In plaats daarvan is de Pi een enabling computer, een krachtig en krachtig stuk hardware dat een ware revolutie teweeg kan brengen in het onderwijzen en leren van computerwetenschappen, niet alleen in het VK, maar wereldwijd.