Michael Fisher
0 
1001
49
Det opfordrer folk til at være interesseret i videnskab, teknologi, teknik og matematik. Det er en trinuddannelse, jeg trosser nogen om ikke at blive begejstret for det, jeg trodser bare et barn for ikke at blive begejstret ved at tage billeder fra rummet.
Begejstelse stråler fra Eben Upton. Om dagen er han teknisk direktør og ASIC-arkitekt for Broadcom. Om aftenen og i weekenderne er han drivkraften bag Raspberry Pi, den lille computer, der har revolutioneret hobbykunst og fremtiden for selve teknologien siden lanceringen i 2012.
Høj, klædt afslappet og med en givende anelse om, hvordan han rejste på arbejde den morgen - cykelbriller klippet til sin t-shirt - grundlæggeren og en af trustees for Raspberry Pi Foundation forklarer mig baggrunden for den fantastiske minicomputer , det tre-to-to tommer mediecenter, webserver, retro-spilnav, uddannelsesværktøj og endda, som vi har diskuteret, pladsbundet fotosnapmaskine.
Men Upton er ikke din sædvanlige computer designer. Han og hans team byggede ikke Raspberry Pi for at gå på pension. Hvad de planlagde var noget dristigt, noget fantastisk.
De indså, at Raspberry Pi med den rigtige hardware kunne ændre verden.
Oprindelsen af Raspberry Pi
Vi så oprindeligt ikke, at vi kunne bygge en computer til generelle formål.
Raspberry Pi startede i 2006 og inspireret af Acorns BBC Micro (en 1980'ers computer, der blev bygget til BBC Computer Literacy Project og hovedsageligt solgt til skoler i Storbritannien). Begyndte Raspberry Pi som et meget større udstyr, hvis mål blev etableret da Upton samarbejdede med lærere, akademikere og entusiaster med det formål at udtænke en computer, der ville inspirere børn.
“Vi så oprindeligt ikke, at vi kunne bygge en computer til generelle formål. Vi så os ikke selv bygge en pc. Vi så os selv bygge en programmerbar enhed. Vi startede med mikrokontrollere, jeg er sikker på, at du har set dem på et stort orange bord [som det ses på Raspberry Pi-webstedet], dette var en mikrocontroller-baseret platform, der kunne drive en telly, tilslutte den til komponenten i en tv og ja, det var en virkelig interessant enhed. Det havde om ydeevnen, ville jeg sige om en mikrocomputer fra 1980'erne.
“Du kunne bygge det selv, du kunne lodde det sammen med hånden.”
Øjeblikkeligt mindes jeg om 1970'erne brødbrædder og meget basale computere, der er konstrueret for hånd, af Steve Wozniak samleborde i Steve Jobs 'forældres garage i midten af 1970'erne. Databehandling er selvfølgelig gået markant siden da, men Eben er klar over, at denne idé om en computer, der kan rekonfigureres med hånden, er vigtig.
“Det har været en nøgle til projektets succes. Folk vil have noget, de forstår.
“Det var virkelig kun slags post 2009, at vi kunne begynde at bygge noget i retning af en computer til generelle formål, [da] den rigtige chip kom med, blev en Broadcom-chip med nøjagtigt det rigtige funktionssæt til Raspberry Pi tilgængelig.”
Raspberry Pi, der så frigivelse i begyndelsen af 2012, har selvfølgelig ikke nogen aftagelige dele, men det kan konfigureres igen ud fra det bestemte formål, du har i tankerne for det. Derfor leveres Raspberry Pi uden et tastatur og en mus. Som Eben udtrykker det: “vi havde en bestemt vision om, at tinget ville være nyttigt, og vi byggede det og det var, og det er stort set så enkelt.”
Den britiske computer, fremstillet i Storbritannien
Jeg mener ikke på en jingoistisk måde, men ved hjælp af en chip, der blev lavet i Storbritannien, ved hjælp af en IP, der blev lavet i Storbritannien ... det er britisk.
Computerproduktion i Storbritannien siden slutningen af 1980'erne har stort set ikke eksisteret, med internationale 16-bit vidundere som Amiga og Atari ST, pc'er, Apple Macs og spilkonsoller, der erstattede den vellykkede hjemmegrønne 8-bit. Bortset fra en række Acorn-computere i 1990'erne rettet mod uddannelsesinstitutioner, har disse alle stort set været baseret på design fra USA og Japan.
Dage af 8-bit klassikere som Sinclair Spectrum ZX80 og Amstrad CPC 464 er længe gået - men i Raspberry Pi har britisk computing noget at være stolt af igen.
Jeg nævnte dette til Eben.
“Jeg mener ikke på en jingoistisk måde, men ved hjælp af en chip, der blev lavet i Storbritannien, ved hjælp af en IP, der blev oprettet i Storbritannien, inklusive ARM åbenlyst [ARM-processorer stammer fra Cambridge]… det er britisk. En af de ting, der ændrede sig for os, er, at vi har en global dimension, som vi sandsynligvis ikke så, da vi tænkte på uddannelsesmæssig anvendelse, som var vores originale tanke.”
Men hvad med de storere, der gik før, Sinclair, Amstrad og Acorn? Kunne Eben en dag sammenlignes med giganter fra britisk 8-bit computing, såsom den idealistiske Sir Clive Sinclair (designer af Sinclair ZX80 og ZX Spectrum) eller den kloge forretningsmand Baron Sugar (grundlæggeren af Amstrad, ansvarlig for hjemmecomputere, word processorer og IBM-kompatible pc'er overalt i Europa i 1980'erne og 1990'erne) eller endda Christopher Curry, grundlægger af Acorn Computers (hvis arv lever videre i ARM)?
“Du er nødt til at huske disse fyre, solgte millioner af computere, og de skabte en revolution, de skabte en industri, de skabte mit job, de skabte Acorn, som skabte ARM, de skabte Cambridge tech scene, som skabte den kerne, som vi bruger i vores chip. Der er denne kontinuerlige afstamning, der starter med disse fellas.
“Jeg tror, at hvis vi om 10 år ændrer den britiske teknikindustri i færdigheder med teknikindustrien, tror jeg, at vi fortjener lidt kredit. Lige nu fortjener vi det ikke.”
Du vil blive fascineret af at lære, hvordan Eben agter at transformere teknologiske færdigheder både i England og længere væk. Men først, hvordan præcist er en Raspberry Pi konstrueret?
Raspberry Pi-konstruktionslinjen
For at forstå mere om Raspberry Pi - inklusive hvordan omkostningerne holdes så lave - besøgte jeg produktionslinjen, hvor jeg blev vist rundt af Gareth Jones, Senior Manager for New Business Division hos Sony. Baggrunden for planten og processen, der er involveret i opbygningen af en Raspberry Pi, er begge meget interessant.
Bygningen af Raspberry Pi begyndte først i Kina allerede i 2011, men resultaterne blev ikke betragtet som tilfredsstillende. Som et resultat flyttede Raspberry Pi Foundation produktionen til England.
Beliggende i et tidligere farve-tv-produktionsanlæg i det sydlige Wales (en halvø i Det Forenede Kongerige) er der fire produktionslinjer (snart snart seks for at følge med Raspberry Pis bemærkelsesværdige efterspørgsel), der producerer 12.000 af disse fantastiske små computere hver dag. Dette er et af flere samarbejdspartnere for Sony, og slutproduktet - en fungerende Raspberry Pi-enhed - er konstrueret her til Premier Farnell, under licens fra Raspberry Pi Foundation (de er en af to licenserede producenter, den anden er RS Components. Begge er britiske virksomheder).
Ejet af Sony Corporation og med en stor del af fabrikken, der producerer tv-kameraer, er fabrikken - en del af et større kompleks af kontorer - en bikup af fokuseret aktivitet.
Processen med at bygge en Raspberry Pi er ganske bemærkelsesværdig. Ved hjælp af komponentleverandører i hele Europa og Fjernøsten begynder processen med lodningspasta skærmtrykt på et bord. Det meste af fremstillingen er automatiseret, styret af kameraer og positioneringskontroller for korrekt at justere pladen og åbningerne for at få den nødvendige 100 mikron tykke pastaaflejring.
Herefter monteres komponenter så små som 0,5 mm på brættet, lægges i en maskine på en rulle og samles op ved hjælp af en robotarm med et vakuumdyse (en metode, der kaldes dobbeltsidet SMT, hvor komponenterne er monteret på begge sider af printkortet). Som du kan se på billedet ovenfor, ligner dette trin i processen en tidlig computer, der spyr data på tickertape - sandheden er selvfølgelig en helt anden! Komponenter ankommer fra leverandørerne på disse båndruller, der hver har 10.000 transistorer, dioder og andre diskrete komponenter. Et system kaldet TIMMS styrer processen, overvåger komponenter og fungerer som lagercontroller og advarer operatører, når en rulle med komponenter er ved at løbe ud. Igen bruges et kamera til at kontrollere dele på dysen for orientering, og når de placeres holdes de på plads af loddemassen.
På grund af produktionsvolumenet monteres ca. 400.000 komponenter hver dag. Når processen fortsætter, tilføjes større komponenter, igen med kameraer, der kontrollerer korrekt rotations- og X-Y-positionering. Hvis der er problemer, justeres bestyrelsens orientering efter det.
Hemmeligheden bag Raspberry Pis succes er ukendt, men det har sandsynligvis noget at gøre med hovedchippen og dens pladsbesparende, pakke-på-pakke-arrangement, hvor logik og hukommelseschips er stablet - den samme tilgang som brugt i fremstilling af smartphones. Dette begynder med, at CPU-komponenten opsamles og placeres på tavlen, når den igen holdes på plads af loddemassens viskositet. Når den først er på plads, samles RAM-chippen, dyppes i loddemetaller og placeres på CPU'en med nøje kontrolleret nøjagtighed for at få den rigtige dybde - for meget eller for lidt lodde ville være katastrofalt.
Herefter føres brædderne gennem en ovn ved 238 grader celsius, temperaturen ved hvilken loddet fordampes. Raspberry Pi-pladerne er næsten klar, gemt til test, hvilket udføres i flere faser.
Først kommer den visuelle inspektion, igen udført af kamera og computer. Efter dette tilføjer håndsættelsesdelen af processen Ethernet, lydstik og andre komponenter, der er for store til den automatiserede linje. Disse komponenter ledes gennem en flow-loddemaskine (en hurtig måde at lodde komponenter i bulk) med samlinger derefter kontrolleret visuelt. Testningen fortsætter ved otte teststationer, hvor fire personer hver bemander to stationer.
Her vil MAC-adressen blive downloadet til Pi, og DC-strømmen, lyd- og videoudgangen kontrolleres, det tager 60-90 sekunder. Herefter placeres brædderne i ESD-poser og klargøres til forsendelse. Testprocessen er imidlertid ikke afsluttet. Et uafhængigt QA-team prøver bestyrelserne og kører dem, som kunderne ville, for at teste Raspberry Pi, som det ville blive brugt i skoler eller derhjemme. QA-defekter er tilsyneladende sjældne, med kun 115 returneret fra de 450.000, der er produceret i dette anlæg (jeg får at vide, at af dette tal kun 18 var faktiske mangler - de andre var sandsynligvis fejl på grund af dårlige SD-kort).
Gareth Jones fortæller mig, at Raspberry Pi betragtes som en processor til styring af industrielle processer, med en afdeling af Sony i San Jose, der er interesseret i at bruge computeren til et projekt, de udvikler.
Mest afgørende er imidlertid nyheden om, at anlægget har haft mange skolebesøg. I en verden, hvor produktion generelt antages at have været outsourcet til Kina, er dette vigtigt, da det viser børn, at der ikke kun bygges en populær britisk hjemmecomputer, men at der findes produktionsopgaver, og de handler ikke om at blive dækket af fedt og snavs.
Raspberry Pi Ethos
Vi gør ikke bare dette, fordi vi synes, Raspberry Pi er stor, men fordi vi synes, at et meget lille antal let fixbare ting er ødelagt.
Tallene viser, at Raspberry Pi har solgt omkring 1 million enheder med ordrer, der stadig skal udføres på skrivende tidspunkt. Af dette beløb vurderer fonden, at 2-300.000 er havnet i hænderne på børn, langt overstiger de 10.000 enheder om året, de forventede at blive solgt til skoler. “En eller anden måde er det i hænderne på børnene, uanset om [via] forældre, skoler, lærere, bedsteforældre eller [købt af] børnene selv,” siger Eben, “især med ting som Minecraft derinde.
“Sagen ved det er, at det virkelig er meningsfyldt for børn, du kan lave et program til at bygge et hus snarere end at skulle bygge et hus mursten for mursten. Når du først har bygget et program, der kan bygge et hus, kan du bygge 2 huse, og den slags automatisering er noget, der er virkelig værdifuldt.”
Men at få denne computer i hænderne på børn er kun det første skridt i Eben Uptons plan om at bekæmpe manglen på teknologiske færdigheder.
“Vi har et land, hvor vi har et stort antal mennesker, der har brug for job, vi har et stort antal virksomheder, der græder desperat efter folk ... ikke engang ph.d.-matematikere, bare mennesker, der kan programmere. Vi kunne stole på indvandring lidt, det ville fungere. Problemet er, der gør landet til en parasit på Indien, vi og Amerika vil suge Indien tørt af alle de bedste programmerere. Det er et rystende stykke opførsel.
“Vi kan ikke fortsætte med at gøre det, det er en kortvarig løsning.”
Det er usædvanligt at møde nogen, der ser ud til at have et svar på et så vigtigt problem. Eben fortsætter, våben animeret med entusiasme for, hvad han ser for at være en enkel, langsigtet løsning, da jeg bemærker, at dette ikke er den slags reaktion, vi hører fra regeringen.
“Jeg ved ikke hvorfor. Vi ved alle det, og det er bare en forståelse af, at vi bare bruger timer på at læse CV'er. Bare at finde nok mennesker til at bemanne et ingeniørteam. Vi gør ikke bare dette, fordi vi synes, Raspberry Pi er stor, men fordi vi synes, at et meget lille antal let fixbare ting er ødelagt.
For at bekæmpe disse problemer blev Raspberry Pi Foundation nedsat med seks trustees (blandt dem David Braben, der er bedst kendt for mange spillere som medforfatter til det klassiske rumhandelsspil Elite) for at styre driften af organisationen. For at hjælpe trustees har Eben og co ansat seks ansatte. “Vi havde ingen ansatte til de første 700.000 Raspberry Pis, der blev solgt, så vi har virkelig bemandet med at have seks ansatte. Vi har et meget større samfund af frivillige, som vi tilbringer deres aftener og weekender med at arbejde på Raspberry Pi-ting, nogle på uni, der tilbringer deres dage, aften og weekender med at arbejde på Raspberry Pi.”
“Vi er en lille gruppe af fyre, vi tror, vi kan gøre en forskel, og det faktum, at vi tror, vi kan gøre en forskel, betyder, at vi synes, at problemerne er ret ligetil. Som tingene med børn, hvis vi troede, at vi tvang børnene til at lære at programmere, ville vi ikke komme nogen steder. Det, jeg tror, vi har indset med Raspberry Pi, er, hvis du giver folk værktøjerne, så gør de det. Vi behøver ikke at skubbe til programmet, give dem værktøjer en chance for at bygge et hus i Minecraft, give dem en chance for at få katten til at løbe rundt i Scratch. At give folk chancen til at udføre fysisk computing, det har været en rigtig overraskelse for mig.”
Hvor næste til Raspberry Pi?
Med en bestemt konstellation af matematik og videnskabsfærdigheder, hvad der sker der, er vi, der kæmper for den pulje af mennesker, hvad de plejer at være, er middelklasse hvide drenge, og vi kæmper om denne pulje, vi og fysikere, matematikere og investeringsbankfolk kæmper bare over denne pulje af mennesker, og det er et nul-sum-spil.
Med 1 million solgte enheder og et voksende ry blandt hobbyister, hjemmebiografentusiaster og dets mål at være en børne-inspirerende computer opfyldt, er Eben's arbejde udført? Har Raspberry Pi gjort, hvad den besluttede at gøre?
“Jeg tror, vi har været temmelig oprigtige, at der er meget softwarearbejde at gøre. Med fokus på software snarere end at køre efter den næste hurtigere processor - der er ingen bedre chip, vi kunne bruge i øjeblikket bestemt i prisbeslaget. Den gode ting ved software er, at du bruger penge på software en gang, og du får det tilbage på hver enhed. Det er ret dyrt, optimering af softwaren til Raspberry Pi, men så drager alle fordel af det. Alle de millioner mennesker, der købte en Pi sidste år, de får fordelen på deres Pi, det er ikke som om de bliver nødt til at købe en anden. At få kilometertal ud af softwaren er virkelig det, vi laver her. Jeg er sikker på, at et eller andet tidspunkt i fremtiden vil gøre en ny Pi, jeg kan tydeligvis ikke se, hvad vi ville ændre i dag, men hvis en bedre chip fulgte, overvejer vi det måske.”
Han kan måske overveje en større enhed, monteret på et større bord?
“Jeg synes størrelsen er vigtig - størrelsen er vigtig for omkostningerne. Jeg tror, en af de ting, der giver dig mulighed for at gøre det, for at ramme det prispunkt, er den stablede hukommelseskonfiguration [pakken-på-pakken beskrevet ovenfor]. Hvis du vil flytte væk fra det, tror jeg, at meget større, end det er i øjeblikket, ikke ville være fedt længere.”
Eben er heller ikke for bekymret over konkurrencen - i det mindste ikke den aktuelle konkurrence.
“Der er intet andet i prisbeslaget. Jeg tror, folk klarer sig nu for at få enheder på $ 50, selvom dem, der hævder at være $ 50, ikke har tendens til at være tilgængelige, så i praksis er folk, der klarer at komme ind i $ 70-området med ting, der har sammenlignelige ydelsesniveauer.
“Nogle af disse er baseret på en række kinesiske enheder, ofte med meget lave ende Cortex-processorer og meget lav i multimedia. Så folk klarer at få en enhed med meget mere CPU og meget mindre GPU i det prisbeslag. Ja, det er interessant at se dem dukke op. Jeg har endnu ikke set en, der er særlig truende for os.” Ville det overhovedet være en trussel?
“Spørgsmålet om trusler er interessant, jeg anerkender ikke rigtig noget som truende, men vores mål er, at der skal være masser af små programmerbare computere. Hvis nogen bygger en masse små programmerbare computere, er det godt.”
Små programmerbare computere i hænderne på entusiaster og børn. Ikke en øjeblikkelig løsning på krisen inden for teknologi og tekniske færdigheder, men et positivt skridt fremad.
“Lejlighedsvis hører du nogen sige 'der er ingen mangel på færdigheder, der er ingen mangel på ingeniørfærdigheder' - min røv! Det punkt, hvor jeg er belejret af kvalificerede interviewsøgere til de job, vi har her i denne bygning, vil jeg tro, at der ikke er nogen mangel på ingeniørfærdigheder.”
Men er ikke matematik, naturvidenskab og teknologifag, som kun de akademisk begavede kan udmærke sig ved?
“Der er færdigheder, som nogen kan bringe til deres computerprogrammering, der er opgaver, der dybest set udføres af folk, der er matematikere, men jeg tror, der er et enormt potentielt færdighedsgrundlag for mennesker, hvis du får dem i den rigtige alder og du giver dem adgang til de rigtige værktøjer vil de lære at være gode computerprogrammører. Du ser, at fyre, der kommer til interview i spilbranchen, især kommer gennem den ikke-traditionelle rute. Jeg kom ind via flere kurser på Cambridge, men jeg havde også en hackingbaggrund som barn, så jeg programmerede, da jeg var 10.
“Jeg tror, at der er et ubegrænset potentiale. Sagen med programmering er, at det ikke er meget hårdt, ikke fagligt hårdt. Jeg kender en masse mennesker, der er meget ekstremt begavede computerprogrammører, men ikke har traditionel akademisk evne. Det ser ud til at være frakoblet fuldstændigt på samme måde som at være en god tømrer er afkoblet.
“Jeg kender folk, der begyndte at arbejde 16 år, og de er gode computerprogrammører, så jeg synes, at virkningen potentielt er enorm. Risikoen er, at vi måske placerer den hos de mest akademisk dygtige børn, de mennesker, der allerede har matematik. Med en bestemt konstellation af matematik og videnskabsfærdigheder, hvad der sker der, er vi, der kæmper for den pulje af mennesker, hvad de plejer at være, er middelklasse hvide drenge, og vi kæmper om denne pulje, vi og fysikere, matematikere og investeringsbankfolk kæmper bare over denne pulje af mennesker, og det er et nul-sum-spil.”
Så hvad er svaret? Hvordan foreslår Eben at kæmpe mod denne konstellation af færdigheder, en selvudviklende færdighedskrise, der ignorerer potentiale?
“Hvad du vil gøre er at fjerne de tre ting, jeg sagde, hvid, middelklasse, mand. Dobbelt din pool, involver piger, etniske minoriteter blive involveret.”
Konklusion
Det punkt, hvor jeg er belejret af kvalificerede interviewsøgere til de job, vi har her i denne bygning, vil jeg tro, at der ikke er nogen mangel på ingeniørfærdigheder.
Eben Upton er tilsyneladende ikke en mand, hvis mål er at opbygge en forretning ud af intet og gå på pension på sin yacht. Snarere er han næsten helt sikkert en mand, der bemærkede et ægte problem og indså, hvad løsningen er. De fleste mennesker forsøger måske at komme ind i politik eller aktivisme for at ændre verden - Eben Upton valgte at bygge en computer som en langsigtet løsning.
Denne computer er britisk er en kilde til stolthed for dem af os, der ved. Vi ser normalt på computere som enheder uden geografiske begrænsninger og bekymringer. Uendelige strømme af computere, tablets og smartphones, der er bygget i Fjernøsten, falder dagligt i vores hænder, deres fødested forstod, men dens relevans ignoreres. Det er blevet stort set uvæsentlig, en kendsgerning om liv, af globalisering.
Representerer Raspberry Pi en ændring i havet, et skridt mod computere, der bliver mere parochiale? Det tvivler jeg på. I stedet for er Pi en aktiverende computer, et kraftfuldt og kraftigt stykke hardware, der virkelig kan revolutionere undervisning og læring af computervidenskab, ikke kun i England, men over hele verden.