Это побуждает людей интересоваться наукой, технологиями, инженерией и математикой. Это пошаговое обучение, я бросаю вызов кому-то, чтобы не быть взволнованным этим, я просто бросаю вызов ребенку, чтобы он не был взволнован фотографированием из космоса.
Энтузиазм исходит от Эбена Аптона. Днем он технический директор и архитектор ASIC для Broadcom. Ночью и в выходные дни он является движущей силой Raspberry Pi, того маленького компьютера, который революционизировал любительские вычисления и будущее технологий с момента его запуска в 2012 году.
Высокий, одетый небрежно и с легкой подсказкой о том, как он ездил на работу тем утром — велосипедные очки пристегнуты к его футболке — основатель и один из попечителей Фонда Raspberry Pi объясняют мне историю удивительного мини-компьютера медиа-центр размером три на два дюйма, веб-сервер, центр ретро-игр, учебный инструмент и даже, как мы уже говорили, космическая машина для фотосъемки.
Но Аптон не ваш обычный компьютерный дизайнер. Он и его команда не строили Raspberry Pi, чтобы уйти в отставку. То, что они планировали, было чем-то смелым, чем-то фантастическим.
Они поняли, что при правильном оборудовании Raspberry Pi может изменить мир.
Происхождение малины пи
Изначально мы не видели себя способными построить компьютер общего назначения.
Разработанный в 2006 году и вдохновленный компанией Acorn BBC Micro (компьютер 1980-х годов, который был построен для проекта BBC Computer грамотности и продан в основном школам в Соединенном Королевстве), Raspberry Pi начал жизнь как гораздо более крупное устройство, цели которого были установлены когда Аптон сотрудничал с учителями, учеными и энтузиастами с целью разработки компьютера, который вдохновил бы детей.
«Изначально мы не видели, что можем создать компьютер общего назначения. Мы не видели, как мы строим ПК. Мы видели сами здания программируемым устройством. Мы начали с микроконтроллеров, я уверен, что вы видели их на большой оранжевой доске [как видно на веб-сайте Raspberry Pi, это была платформа на основе микроконтроллеров, которая могла управлять телевизором, подключать его к компоненту.
телевидения и да, это было действительно интересное устройство. Это касалось производительности, я бы сказал, микрокомпьютера 1980-х годов.
«Вы можете сделать это сами, вы можете спаять их вручную».
Мне сразу вспоминаются макеты 1970-х годов и очень простые компьютеры, сконструированные вручную, о том, как Стив Возняк собирал доски в гараже родителей Стива Джобса в середине 1970-х годов. Конечно, с тех пор вычисления значительно продвинулись, но Эбен ясно, что эта идея компьютера, который можно перенастроить вручную, важна.
«Это был ключ к успеху проекта. Люди хотят чего-то, что они понимают.
«Это был действительно единственный пост-2009, когда мы смогли начать строить что-то по образцу компьютера общего назначения, [когда] появился правильный чип, и стал доступен чип Broadcom с точно подходящим набором функций для Raspberry Pi».
Разумеется, Raspberry Pi, выпущенный в начале 2012 года, не имеет съемных частей, но его можно перенастроить в зависимости от конкретной цели, которую вы для него запланировали. Вот почему Raspberry Pi поставляется без клавиатуры и мыши. Как говорит Эбен: «У нас было особое видение, что эта вещь будет полезна, и мы создали ее, и она была, и это в значительной степени так просто».
Британский компьютер, сделанный в Британии
Я имею в виду не в укоренившейся форме, а в использовании чипа, который был сделан в Британии, с использованием IP, который был сделан в Британии … это британский.
Компьютерное производство в Британии с конца 1980-х годов практически не существовало: международные 16-битные чудеса, такие как Amiga и Atari ST, ПК, Apple Mac и игровые приставки, заменили успешные отечественные 8-битные. Помимо ряда компьютеров Acorn в 1990-х годах, предназначенных для образовательных учреждений, все они были в значительной степени основаны на разработках из США и Японии.
Дни 8-битной классики, такой как Sinclair Spectrum ZX80 и Amstrad CPC 464, давно прошли, но в Raspberry Pi британским вычислениям есть чем гордиться еще раз.
Я говорил об этом Эбену.
«Я не имею в виду шутку, но использую чип, который был сделан в Британии, используя IP, который был сделан в Британии, включая, очевидно, ARM [процессоры ARM происходят из Кембриджа]… это британцы. Одна из вещей, которые изменили для нас, это то, что у нас есть глобальное измерение, которого мы, вероятно, не видели, когда думали об образовательном приложении, которое было нашей первоначальной мыслью ».
Но что из тех великих, которые были раньше, Синклер, Амстрад и Желудь? Может ли Эбен когда-нибудь сравниться с гигантами британских 8-битных вычислений, такими как идеалист сэр Клайв Синклер (дизайнер Sinclair ZX80 и ZX Spectrum) или проницательный бизнесмен Барон Шугар (основатель Amstrad, отвечающий за домашние компьютеры)? процессоры и IBM-совместимые ПК в Европе в 1980-х и 1990-х), или даже Кристофер Карри, основатель Acorn Computers (чье наследие живет в ARM)?
«Вы должны помнить этих ребят, продали миллионы компьютеров, и они создали революцию, они создали индустрию, они создали мою работу, они создали Acorn, которая создала ARM, они создали технологическую сцену Кембриджа, которая создала ядро, которое мы используем в нашем чипе. Эта непрерывная родословная начинается с этих парней.
«Я думаю, что если через 10 лет мы трансформируем британский конвейер технических навыков, я думаю, что мы заслуживаем некоторого кредита. Прямо сейчас мы этого не заслуживаем ».
Вы будете заинтригованы, узнав, как Эбен намерен преобразовать технические навыки как в Великобритании, так и за ее пределами. Но сначала, как именно построен Raspberry Pi?
Строительная линия Raspberry Pi
Чтобы больше узнать о Raspberry Pi, в том числе о том, как затраты сохраняются на таком низком уровне, я посетил производственную линию, где меня показывал Гарет Джонс, старший менеджер отдела нового бизнеса в Sony. История завода и процесс, связанный с созданием Raspberry Pi, очень интересны.
Строительство Raspberry Pi впервые началось в Китае еще в 2011 году, но результаты не были признаны удовлетворительными. В результате Фонд Raspberry Pi переместил производство в Великобританию.
На бывшем заводе по производству цветных телевизоров в Южном Уэльсе (полуостров в Соединенном Королевстве) расположены четыре производственные линии (скоро их станет шесть, чтобы удовлетворить спрос Raspberry Pi), производящие 12 000 таких удивительных маленьких компьютеров каждый день. Это одно из нескольких совместных партнерств для Sony, и конечный продукт — работающее устройство Raspberry Pi — создается здесь для Premier Farnell по лицензии от Raspberry Pi Foundation (они являются одним из двух лицензированных производителей, другой — RS Components). Обе британские компании).
Находящийся в собственности корпорации Sony и имеющий большую часть фабрики, производящей телевизионные телекамеры, фабрика, являющаяся частью большого комплекса офисов, представляет собой улей целенаправленной деятельности.
Процесс создания Raspberry Pi довольно замечательный. Используя поставщиков компонентов по всей Европе и на Дальнем Востоке, процесс начинается с трафаретной паяльной пасты, нанесенной на плату. Большая часть производства автоматизирована, управляется камерами и средствами управления позиционированием для правильного выравнивания платы и отверстий для получения необходимого отложения пасты толщиной 100 микрон.
После этого компоненты размером всего 0,5 мм устанавливаются на плату, загружаются в машину на катушке и поднимаются с помощью манипулятора робота с вакуумной насадкой (метод, известный как двухсторонний SMT, в котором компоненты устанавливаются на обе стороны печатной платы). Как вы можете видеть на фото выше, эта стадия процесса напоминает ранние компьютерные данные о тикертапе — правда, конечно же, все по-другому! Компоненты поступают от поставщиков на этих катушках с лентой, каждый из которых содержит 10 000 транзисторов, диодов и других дискретных компонентов. Система под названием TIMMS управляет процессом, контролирует компоненты и выступает в качестве контроллера запаса, предупреждая операторов, когда барабан компонентов заканчивается. Опять же, камера используется для проверки деталей сопла на предмет ориентации, и когда они находятся на месте, они удерживаются паяльной пастой.
Из-за объема производства каждый день монтируется около 400 000 компонентов. По мере продолжения процесса добавляются более крупные компоненты, при этом камеры проверяют правильность вращения и позиционирование по оси XY. Если есть какие-либо проблемы, ориентация платы регулируется в соответствии с требованиями.
Секрет успеха Raspberry Pi неизвестен, но, вероятно, он имеет отношение к основному чипу и его компактной компоновке «пакет на упаковке», в которой логика и чипы памяти сложены — тот же подход, который используется в производство смартфонов. Это начинается с того, что компонент ЦП поднят и размещен на плате, еще раз удерживаемый на месте вязкостью паяльной пасты. После установки микросхема ОЗУ извлекается, погружается в припой и помещается в ЦП с тщательно контролируемой точностью, чтобы получить правильную глубину — слишком много или слишком мало припоя будет иметь катастрофические последствия.
После этого доски пропускаются через печь при температуре 238 градусов по Цельсию, температуре, при которой припой испаряется. Платы Raspberry Pi практически готовы, за исключением тестирования, которое выполняется в несколько этапов.
Сначала идет визуальный осмотр, снова выполняемый камерой и компьютером. После этого часть процесса вставки вручную добавляет Ethernet, аудиоразъем и другие компоненты, которые слишком велики для автоматической линии. Эти компоненты пропускаются через аппарат для пайки потоком (быстрый способ пайки компонентов в массе), затем соединения проверяются визуально. Испытания продолжаются на восьми испытательных станциях, причем четыре человека обслуживают по две станции каждая.
Здесь MAC-адрес будет загружен в Pi, и будет проверен выход питания постоянного тока, аудио и видео, что займет 60-90 секунд. После этого платы помещаются в мешки ESD и готовятся к отправке. Однако процесс тестирования еще не закончился. Независимая команда QA тестирует доски, управляя ими, как клиенты, чтобы протестировать Raspberry Pi, как он будет использоваться в школах или дома. Дефекты QA, по-видимому, редки, только 115 из 450 000 произведенных на этом заводе (мне сказали, что из этого числа только 18 были фактическими, остальные были, вероятно, из-за плохих SD-карт).
Гарет Джонс говорит мне, что Raspberry Pi рассматривается как процессор для управления производственными процессами, а подразделение Sony в Сан-Хосе заинтересовано в использовании компьютера для проекта, который они разрабатывают.
Однако самое важное — это то, что завод много раз посещал школу. В мире, где производство, как обычно полагают, было в значительной степени передано на аутсорсинг Китаю, это жизненно важно, поскольку оно показывает детям, что не только строится популярный британский домашний компьютер, но и существуют рабочие места в производстве, и речь идет не о покрытии смазкой. и грязь.
Raspberry Pi Ethos
Мы делаем это не просто потому, что считаем Raspberry Pi великолепной, а потому, что думаем, что очень небольшое количество легко исправимых вещей сломано.
Цифры показывают, что Raspberry Pi было продано около 1 миллиона устройств, при этом заказы еще не были выполнены на момент написания. По оценкам Фонда, 2 300 000 человек оказались в руках детей, что намного превышает 10 000 устройств в год, которые они ожидали продавать в школах. «Так или иначе, это в руках детей, будь то через родителей, в школах, учителей, бабушек и дедушек или [купленных у самих детей», — говорит Эбен, — особенно с такими вещами, как Minecraft.
«Дело в том, что это действительно важно для детей, вы можете создать программу для строительства дома, а не строить дом по кирпичику. После того, как вы создали программу, которая может построить дом, вы можете построить 2 дома, и такая автоматизация является действительно ценной ».
Но передача этого компьютера в руки детей — это только первый шаг в плане Эбена Аптона по борьбе с нехваткой технических навыков.
«У нас есть страна, где у нас огромное количество людей, которым нужна работа, у нас огромное количество компаний, отчаянно плачущих о людях … даже не докторах математики, просто люди, которые могут программировать. Мы могли бы немного положиться на иммиграцию, это сработало бы. Проблема в том, что превращает страну в паразита на Индию, мы с Америкой высосем Индию из всех лучших программистов. Это ужасная часть поведения.
«Мы не можем продолжать делать это, это краткосрочное решение».
Необычно встретить кого-то, у кого, кажется, есть ответ на такую важную проблему. Эбен продолжает, вооруженные энтузиазмом по поводу того, что он считает простым долгосрочным решением, поскольку я наблюдаю, что это не тот ответ, который мы слышим от правительства.
«Я не знаю почему. Мы все это знаем, и это просто осознание того, что нужно часами читать резюме. Просто найти достаточно людей, чтобы укомплектовать команду инженеров. Мы делаем это не просто потому, что считаем Raspberry Pi великолепной, а потому, что думаем, что очень небольшое количество легко исправимых вещей сломано.
Для борьбы с этими проблемами был создан Фонд Raspberry Pi Foundation, в состав которого входили шесть опекунов (среди них Дэвид Брабен, который известен многим игрокам как соавтор классической космической торговой игры Elite ) для управления организацией. Чтобы помочь опекунам, Эбен и Ко наняли шесть сотрудников. «У нас не было сотрудников на первые 700 000 проданных« Малиновых Пис », поэтому мы действительно укомплектованы шестью сотрудниками. У нас гораздо большее сообщество добровольцев, которые проводят свои вечера и выходные, работая над материалом Raspberry Pi, некоторые в университете, которые проводят свои дни, вечер и выходные, работая над Raspberry Pi ».
«Мы — небольшая группа парней, мы думаем, что можем что-то изменить, и тот факт, что мы думаем, что мы можем что-то изменить, означает, что мы думаем, что проблемы довольно просты. Как и в случае с детьми, если бы мы думали, что заставляем детей учиться программировать, мы никуда не денемся. Я думаю, что мы поняли с Raspberry Pi, что если вы дадите людям инструменты, они это сделают. Нам не нужно продвигать программу, дать им возможность построить дом в Minecraft, дать им возможность заставить кошку бегать по царапинам . Предоставить людям возможность заниматься физическими вычислениями, для меня это стало настоящим сюрпризом ».
Где дальше для Raspberry Pi?
Имея определенную совокупность математических и научных навыков, происходит то, что мы боремся за этот пул людей, которым они, как правило, являются белые мальчики среднего класса, и мы боремся за этот пул, мы, физики, математики и инвестиционные банкиры просто сражаемся за этот пул людей, и это игра с нулевой суммой.
Продана ли Эбен работа, когда было продано 1 миллион единиц и выросла популярность среди любителей, любителей домашнего кинотеатра и его цель стать вдохновляющим детей компьютером? Raspberry Pi сделал то, что намеревался сделать?
«Я думаю, что мы были довольно откровенны, потому что есть много работы программного обеспечения. Сосредоточив внимание на программном обеспечении, а не на прогоне следующего более быстрого процессора — лучшего ценового чипа, который мы могли бы использовать на данный момент, конечно, не было бы в ценовой категории. Преимущество программного обеспечения в том, что вы тратите деньги на программное обеспечение один раз и получаете его обратно на каждое устройство. Это довольно дорого, оптимизировать программное обеспечение для Raspberry Pi, но тогда все выиграют. Все те миллионы людей, которые купили пи в прошлом году, получают выгоду от своего пи, не то чтобы им пришлось покупать еще один. Получение пробега от программного обеспечения, это действительно то, что мы делаем здесь. Я уверен, что когда-нибудь в будущем мы сделаем еще один Pi, я не могу видеть, что мы изменили бы сегодня, но если бы появился лучший чип, мы могли бы рассмотреть это ».
Может ли он рассмотреть большее устройство, установленное на большую плату?
«Я думаю, что размер важен — размер важен для стоимости. Я думаю, что одна из вещей, которая позволяет вам сделать это, чтобы достичь этой цены, — это конфигурация с накоплением памяти [пакет-на-упаковке, описанный выше]. Если вы хотите отойти от этого, я думаю, что намного больше, чем сейчас, было бы не здорово ».
Эбен тоже не слишком обеспокоен конкуренцией — по крайней мере, не текущей конкуренцией.
«В ценовой категории больше ничего нет. Я думаю, что людям сейчас удается получить устройства с диапазоном в 50 долларов, хотя те, которые претендуют на 50 долларов, обычно недоступны, поэтому на практике люди, которым удается попасть в диапазон за 70 долларов с вещами, которые имеют сопоставимые уровни производительности.
«Некоторые из них основаны на множестве китайских устройств, часто с процессорами Cortex очень низкого уровня и очень низким уровнем мультимедиа. Таким образом, людям удается получить устройство с гораздо большим процессором и гораздо меньшим количеством графических процессоров в этой ценовой категории. Да, интересно наблюдать, как они появляются. Мне еще предстоит увидеть ту, которая нам особенно угрожает ». Будет ли это вообще угрозой?
«Проблема угроз интересная, я не признаю ничего угрожающего, но наша цель — создать множество небольших программируемых компьютеров. Если кто-то строит много маленьких программируемых компьютеров, это хорошо ».
Небольшие программируемые компьютеры, в руках энтузиастов и детей. Не мгновенное решение кризиса технологий и инженерных навыков, а позитивный шаг вперед.
«Иногда вы слышите, как кто-то говорит:« Нет недостатка в навыках, нет недостатка в инженерных навыках »- моя задница! В тот момент, когда меня осаждают квалифицированные кандидаты на собеседование на работу, которую мы имеем здесь, в этом здании, я буду верить, что нет недостатка инженерных навыков ».
Но разве математика, наука и техника не могут превзойти только академически одаренных?
«Есть навыки, которые кто-то может привнести в свое компьютерное программирование, есть задачи, которые в основном лучше всего выполнять математики, но я думаю, что существует огромная потенциальная база навыков людей, которые, если вы получите их в нужном возрасте, и вы дадите им доступ к нужным инструментам, они научатся быть хорошими программистами. Видите ли, ребята, которые собираются на собеседование в игровой индустрии, в частности, проходят нетрадиционный путь. Я прошел несколько курсов в Кембридже, но в детстве у меня был опыт взлома, поэтому я программировал, когда мне было 10 лет.
«Я думаю, что потенциал безграничен. С программированием дело не в этом, а в академическом. Я знаю многих людей, которые очень одаренные программисты, но не имеют традиционных академических способностей. Кажется, что он полностью отделен так же, как и хороший плотник.
«Я знаю людей, которые начали работать в 16 лет, и они являются отличными программистами, поэтому я считаю, что влияние может быть огромным. Риск состоит в том, что мы можем позиционировать его на самых академически способных детей, людей, у которых уже есть математика. Имея определенную совокупность математических и научных навыков, происходит то, что мы боремся за этот пул людей, которым они, как правило, являются белые мальчики среднего класса, и мы боремся за этот пул, мы, физики, математики и инвестиционные банкиры просто сражаемся над этим пулом людей, и это игра с нулевой суммой ».
Так каков ответ? Как Эбен предлагает бороться с этим созвездием умений, самосохраняющимся кризисом умений, который игнорирует потенциал?
«То, что вы хотите сделать, это отказаться от трех вещей, которые я сказал: белый, средний класс, мужчина. Удвойте свой бассейн, включите девушек, включите этнические меньшинства ».
Вывод
В тот момент, когда меня осаждают квалифицированные кандидаты на собеседование на рабочие места, которые мы имеем здесь, в этом здании, я поверю, что нет недостатка инженерных навыков.
Эбен Аптон, похоже, не тот человек, чья цель — построить бизнес из ничего и уйти в отставку на своей яхте. Скорее, он почти наверняка человек, который заметил реальную проблему и понял, каково ее решение. Большинство людей могут попытаться заняться политикой или активизмом, чтобы изменить мир — Эбен Аптон решил построить компьютер в качестве долгосрочного решения.
Этот компьютер британский, является источником гордости для тех из нас, кто знает. Мы обычно рассматриваем компьютеры как устройства, лишенные географических ограничений и проблем. Бесконечные потоки компьютеров, планшетов и смартфонов, построенных на Дальнем Востоке, ежедневно попадают в наши руки, их место рождения понятно, но его актуальность игнорируется. Это стало в значительной степени неважным, фактом жизни, глобализации.
Представляет ли Raspberry Pi кардинальные изменения, движение к компьютерам, становящимся более узкими? Я в этом сомневаюсь. Вместо этого Pi представляет собой стимулирующий компьютер, мощный и мощный аппарат, способный по-настоящему революционизировать преподавание и изучение компьютерных наук не только в Великобритании, но и во всем мире.