Raspberry Pi's far snakker Eben Upton om fremtiden for teknologi og mer

Det oppfordrer folk til å være interessert i vitenskap, teknologi, ingeniørfag og matematikk. Det er en trinnvis utdanningssak, jeg bekjemper noen for ikke å bli begeistret av det, jeg trosser bare et barn for ikke å være begeistret ved å ta bilder fra rommet.

Entusiasme utstråler fra Eben Upton. Om dagen er han teknisk direktør og ASIC-arkitekt for Broadcom. Om natten og i helgene er han drivkraften bak Raspberry Pi, den lille datamaskinen som har revolusjonert hobbyistisk databehandling og fremtiden for teknologien selv siden lanseringen i 2012.

Tall, kledd tilfeldig og med en ledig anelse om hvordan han reiste til arbeid den morgenen - sykkelbriller klippet til sin t-skjorte - grunnleggeren og en av Trustees av Raspberry Pi Foundation forklarer bakgrunnen til den fantastiske minikomputeren , tre-av-to-tommers mediasenter, webserver, retro gaming hub, pedagogisk verktøy og til og med, som vi har diskutert, plassbundet foto-snakkemaskin.

Men Upton er ikke vanlig datamaskindesigner. Han og hans team bygget ikke Raspberry Pi å gå på pensjon. Det de planla var noe dristig, noe fantastisk.

De innså at med riktig maskinvare kunne Raspberry Pi endre verden.

Opprinnelsen til Raspberry Pi

Vi oppdaget ikke at vi selv kunne bygge en generell datamaskin.

Utviklet i 2006 og inspirert av Acorns BBC Micro (en 1980-tallskomponent som ble bygget for BBC Computer Literacy Project og solgt i stor grad til skoler i Storbritannia), begynte Raspberry Pi livet som en mye større enhet, hvis formål ble etablert da Upton samarbeidet med lærere, akademikere og entusiaster med sikte på å utarbeide en datamaskin som ville inspirere barn.

“Vi oppdaget ikke at vi selv kunne bygge en generell datamaskin. Vi så ikke oss selv å bygge en PC. Vi så oss selv å bygge en programmerbar enhet. Vi startet med mikrokontrollere, jeg er sikker på at du har sett dem på et stort oransje bord [som vist på Raspberry Pi-nettstedet], dette var en mikrokontrollerbasert plattform som kunne kjøre en telly, plugge den inn i komponenten av en TV og ja, det var en veldig interessant enhet. Det hadde om forestillingen, jeg vil si om en mikrocomputer fra 1980.

“Du kan bygge det selv, du kan lodde det sammen for hånd.”

Øyeblikkelig er jeg påminnet om 1970-tallet brødbrett og svært grunnleggende datamaskiner konstruert for hånd, av Steve Wozniak monteringstavler i Steve Jobs foreldres garasje tilbake på midten av 1970-tallet. Selvfølgelig har databehandling gått vesentlig siden da, men Eben er klart at denne ideen om en datamaskin som kan omkonfigureres for hånd, er viktig.

“Det har vært en nøkkel til prosjektets suksess. Folk vil ha noe de forstår.

“Det var egentlig bare en slags innlegg i 2009 at vi kunne begynne å bygge noe i tråd med en generell datamaskin, [når] den riktige brikken kom sammen, en Broadcom-brikke med akkurat den rette funksjonen til Raspberry Pi ble tilgjengelig.”

Raspberry Pi som så utgivelsen tidlig i 2012 har selvsagt ingen flyttbare deler, men det kan omkonfigureres basert på det spesielle formålet du har i tankene for det. Dette er grunnen til at Raspberry Pi sendes uten tastatur og mus. Som Eben sier det: “Vi hadde en bestemt visjon om at saken ville være nyttig, og vi bygget det og det var, og det er ganske mye så enkelt.”

Den britiske datamaskinen, laget i Storbritannia

Jeg mener ikke på jingoistisk måte, men bruker en brikke som ble laget i Storbritannia, ved hjelp av en IP som ble laget i Storbritannia ... det er britisk.

Datamaskinproduksjon i Storbritannia siden slutten av 1980-tallet har i stor grad vært ikke-eksisterende, med internasjonale 16-bit underverk som Amiga og Atari ST, PCer, Apple Macs og spillkonsoller som erstatter de vellykkede hjemmelaget 8-bitene. Annet enn et utvalg av Acorn-datamaskiner på 1990-tallet rettet mot utdanningsinstitusjoner, har disse alle vært i stor grad basert på design fra USA og Japan.

Dagene til 8-biters klassikere som Sinclair Spectrum ZX80 og Amstrad CPC 464 er langt borte - men i Raspberry Pi har britisk databehandling noe å være stolt av igjen.

Jeg nevnte dette til Eben.

“Jeg mener ikke på jingoistisk måte, men ved hjelp av en brikke som ble laget i Storbritannia, bruker en IP som ble laget i Storbritannia, inkludert ARM åpenbart [ARM prosessorer stammer fra Cambridge] ... det er britisk. En av de tingene som forandret seg for oss er at vi har en global dimensjon som vi ikke sannsynligvis ser når vi tenkte på utdanningssøknad som var vår opprinnelige tanke.”

Men hva med de greats som gikk før, Sinclair, Amstrad og Acorn? Kunne Eben en dag sammenlignes med gigantene av britisk 8-bit databehandling, som den idealistiske Sir Clive Sinclair (designer av Sinclair ZX80 og ZX Spectrum) eller den skarpe forretningsmannen Baron Sugar (grunnleggeren av Amstrad, ansvarlig for hjemmedatamaskiner, ord prosessorer og IBM-kompatible PCer i hele Europa på 1980-tallet og 1990-tallet), eller til og med Christopher Curry, grunnlegger av Acorn Computers (hvis arv lever i ARM)?

“Du må huske disse gutta, solgte millioner av datamaskiner og de opprettet en revolusjon, de skapte en industri, de skapte jobben min, de skapte Acorn som skapte ARM, de opprettet Cambridge-teknologien som skapte kjernen vi bruker i vår chip. Det er denne kontinuerlige linjen som starter med disse fellas.

“Jeg tror at om 10 år vil vi forvandle den britiske teknikkindustrien ferdigheter pipeline da jeg tror vi fortjener litt kreditt. Akkurat nå fortjener vi ikke det.”

Du vil bli fascinert til å lære akkurat hvordan Eben har til hensikt å forandre tekniske ferdigheter både i Storbritannia og lenger unna. Men først, hvordan er det akkurat en Raspberry Pi konstruert?

Raspberry Pi Byggelinje

For å forstå mer om Raspberry Pi - inkludert hvordan kostnadene holdes så lavt - besøkte jeg produksjonslinjen, hvor jeg ble vist rundt av Gareth Jones, Senior Manager for New Business Division på Sony. Bakgrunnen til anlegget og prosessen involvert i å bygge en Raspberry Pi er begge veldig interessante.

Byggingen av Raspberry Pi begynte først i Kina tilbake i 2011, men resultatene ble ikke ansett som tilfredsstillende. Som et resultat flyttet Raspberry Pi Foundation produksjonen til Storbritannia.

Ligger i en tidligere farge-tv-fabrikk i sør Wales (en halvøy i Storbritannia) er fire produksjonslinjer (snart seks for å holde tritt med Raspberry Pis bemerkelsesverdige etterspørsel) som produserer 12.000 av disse fantastiske, små datamaskinene hver dag. Dette er et av flere samarbeidspartnere for Sony, og sluttproduktet - en fungerende Raspberry Pi-enhet - er konstruert her for Premier Farnell, under lisens fra Raspberry Pi Foundation (de er en av to lisensierte produsenter, den andre er RS ​​Components. Begge er britiske selskaper).

Eies av Sony Corporation og med en stor del av fabrikkproduserende kringkastingskameraer, er fabrikken - en del av et større kompleks av kontorer - et bikube med fokusert aktivitet.

Prosessen med å bygge en Raspberry Pi er ganske bemerkelsesverdig. Ved å benytte komponentleverandører over hele Europa og Fjernøsten, begynner prosessen med loddemasse på skjermen på et brett. Det meste av produksjonen er automatisert, styrt av kameraer og posisjoneringskontroller for å justere styret og åpningene riktig for å få den nødvendige 100 mikron tykk pastaavsetningen.

Etter dette monteres komponenter så små som 0,5 mm på bordet, lastes inn i en maskin på en hjuls og plukkes opp med en robotarm med en vakuumdyse (en metode som kalles dobbeltsidig SMT, hvor komponentene er montert på begge sider av det trykte kretskortet). Som du kan se fra bildet ovenfor, ligner denne fasen av prosessen en tidlig datamaskin som spytter data på tickertape - sannheten er ganske annerledes, selvfølgelig! Komponenter kommer fra leverandørene på disse spolene, hver med 10.000 transistorer, dioder og andre diskrete komponenter. Et system kalt TIMMS styrer prosessen, overvåker komponenter og fungerer som lagerstyring, varsle operatører når en del av komponentene er i ferd med å gå tom. Igjen, et kamera brukes til å sjekke delene på dysen for orientering, og når de plasseres holdes de på plass ved loddetinnpastaen.

På grunn av produksjonsvolumet er rundt 400 000 komponenter montert hver dag. Når prosessen fortsetter, legges større komponenter til, igjen med kameraer som kontrollerer korrekt rotasjons- og X-Y-posisjonering. Hvis det er noen problemer, er styrets orientering justert for å passe.

Hemmeligheten til Raspberry Pi suksess er ukjent, men det har trolig noe å gjøre med hovedbrikken og dens plassbesparende pakke-på-pakke-arrangement, der logikk- og minnebrikker er stablet - samme tilnærming som brukt i produksjon av smarttelefoner. Dette begynner med CPU-komponenten plukket opp og plassert på brettet, en gang til på plass ved viskositeten til loddemassen. En gang på plass blir RAM-brikken hentet, dyppet i loddet og plassert på CPU-en, med nøye kontrollert nøyaktighet for å få riktig dybde. For mye eller for lite lodd ville være katastrofalt.

Etter dette sendes brettene gjennom en ovn ved 238 grader Celsius, temperaturen der loddet vil fordampe. Raspberry Pi-brettene er nesten klare, lagre for testing, som er gjort i flere stadier.

Først kommer visuell inspeksjon, igjen utført av kamera og datamaskin. Etter dette legger hånddelen av prosessen til Ethernet, audio jack og andre komponenter som er for store til den automatiserte linjen. Disse komponentene føres gjennom en flytende loddemaskin (en hurtig måte å lodde komponenter i bulk), med leddene deretter sjekket visuelt. Testingen fortsetter på åtte teststasjoner, med fire personer bemanning to stasjoner hver.

Her vil MAC-adressen lastes ned til Pi, og likestrøm, lyd og video-utgang blir sjekket, og tar 60-90 sekunder. Etter dette er platene plassert i ESD poser og forberedt på frakt. Testprosessen er imidlertid ikke avsluttet. Et uavhengig QA-team forsøker styrene, kjører dem som kunder ville, for å teste Raspberry Pi som det ville bli brukt på skolen eller hjemme. QA defekter er tilsynelatende sjeldne, med bare 115 returnert fra 450.000 produsert i denne planten (jeg er fortalt at i denne figuren var bare 18 faktiske feil - de andre var sannsynlig feil på grunn av dårlige SD-kort).

Gareth Jones forteller meg at Raspberry Pi betraktes som en prosessor for å kontrollere industrielle prosesser, med en divisjon av Sony i San Jose interessert i å bruke datamaskinen til et prosjekt de utvikler.

Mest avgjørende er imidlertid nyheten om at anlegget har hatt mange skolebesøk. I en verden der produksjonen generelt antas å ha blitt stort sett outsourcet til Kina, er dette viktig da det viser barn at det ikke bare er en populær britisk hjemmedatamaskin som bygges, men at produksjonsjobber eksisterer, og de handler ikke om å være dekket av fett og smuss.

The Raspberry Pi Ethos

Vi gjør ikke bare dette fordi vi tror at Raspberry Pi er flott, men fordi vi tror et veldig lite antall lett reparerbare ting er ødelagte.

Tallene indikerer at Raspberry Pi har solgt rundt 1 million enheter, med ordrer som fortsatt skal oppfylles ved skrivingstidspunktet. Av dette beløpet har fondet anslått 2-300.000 til slutt i hendene på barn, som langt overstiger 10.000 enheter per år, de forventet å bli solgt til skoler. “En eller annen måte er det i barnas hender om [via] foreldre, skoler, lærere, besteforeldre eller [kjøpt av] barna selv,” sier eben, “spesielt med ting som Minecraft der.

“Saken om det er at det er veldig meningsfylt for barn, du kan lage et program for å bygge et hus i stedet for å måtte bygge et hus murstein med murstein. Når du har bygget et program som kan bygge et hus, kan du bygge 2 hus og den typen automatisering er noe som er veldig verdifullt.”

Men å få denne datamaskinen i hendene på barn, er bare det første skrittet i Eben Uptons plan om å bekjempe teknikkferdighetenes mangel.

“Vi har et land hvor vi har et stort antall mennesker som trenger jobb, vi har mange bedrifter som griner desperat for folk ... ikke engang PhD matematikere, bare folk som kan programmere. Vi kunne stole på innvandring for en liten stund, det ville fungere. Problemet er at det blir landet til en parasitt på India, vi og Amerika vil suge India tørt av alle de beste programmørene. Det er et forferdelig stykke oppførsel.

“Vi kan ikke fortsette å gjøre det, det er en kortsiktig løsning.”

Det er uvanlig å møte noen som ser ut til å ha et svar på et så viktig problem. Eben fortsetter, armer animert med entusiasme for det han ser å være en enkel og langsiktig løsning, da jeg ser at dette ikke er den typen respons vi hører fra regjeringen.

“Jeg vet ikke hvorfor. Vi vet alle det, og det er bare en oppfatning som bare er å tilbringe timer som leser CV-er. Bare å finne nok folk til å ansette en ingeniørgruppe. Vi gjør ikke bare dette fordi vi tror at Raspberry Pi er flott, men fordi vi tror et veldig lite antall lett reparerbare ting er ødelagte.

For å bekjempe disse problemene ble Raspberry Pi Foundation satt opp med seks forvaltere (blant dem David Braben som er mest kjent for mange spillere som medforfatter av klassisk space trading game Elite) for å administrere driften av organisasjonen. For å bistå forvalterne har Eben og co ansatt seks ansatte. “Vi hadde ingen ansatte for de første 700.000 Raspberry Pis solgt, så vi har virkelig bemannet å ha seks ansatte. Vi har et mye større samfunn av frivillige som vi tilbringer sine kvelder og helger jobber med Raspberry Pi ting, noen på uni som tilbringer sine dager, kveld og helger jobber med Raspberry Pi.”

“Vi er en liten gruppe gutter, vi tror vi kan gjøre en forskjell, og det faktum at vi tror vi kan gjøre en forskjell betyr at vi tror at problemene er ganske enkle. Som ting med barn, hvis vi trodde vi tvang barn til å lære å programmere, ville vi ikke komme hvor som helst. Hva jeg tror vi har innsett med Raspberry Pi er hvis du gir folk verktøyene, vil de gjøre det. Vi trenger ikke å presse programmet, gi dem verktøyene en sjanse til å bygge et hus i Minecraft, gi dem sjansen til å få katten til å løpe rundt i Scratch. Å gi folk sjansen til å gjøre fysisk databehandling, det har vært en ekte overraskelse for meg.”

Hvor neste for Raspberry Pi?

Med en bestemt konstellasjon av matte og vitenskapsfunksjoner, hva skjer der vi kjemper over det bassenget av folk hva de pleier å være, er hvite gutter i middelklassen, og vi kjemper over dette bassenget, vi og fysikerne, matematikere og investeringsbankfolk bare kjemper over dette bassenget av folk og det er et nullsum spill.

Med 1 million enheter solgt, og et voksende rykte blant hobbyister, hjemmekinoentusiaster og målet om å være en barnevasende datamaskin oppfylt, er Eben arbeid gjort? Har Raspberry Pi gjort hva det hadde til hensikt å gjøre?

“Jeg tror vi har vært ganske ærlige at det er mye programvarearbeid å gjøre. Fokuserer på programvare i stedet for å kjøre av etter neste raskere prosessor - det er ingen bedre chip vi kunne bruke for øyeblikket, sikkert i prisbraketten. Det gode ved programvare er at du bruker penger på programvare en gang, og du får den tilbake på hver enhet. Det er ganske dyrt, og optimaliserer programvaren for Raspberry Pi, men alle fordeler. Alle de millioner menneskene som kjøpte Pi i fjor, får de fordelen på Pi, det er ikke som om de må kjøpe en annen. Å få kjørelengde ut av programvaren, er egentlig det vi gjør her. Jeg er sikker på at noen poeng i fremtiden vil vi gjøre en annen Pi, jeg kan ikke selvfølgelig se hva vi ville endre i dag, men hvis en bedre chip kom sammen, kan vi vurdere det.”

Kan han vurdere en større enhet, montert på et større bord?

“Jeg tror størrelsen er viktig - størrelsen er viktig for pris. Jeg tror at en av tingene som gjør at du kan gjøre det, for å slå det prispunktet, er den stablede minnekonfigurasjonen [pakken på pakken beskrevet ovenfor]. Hvis du vil flytte bort fra det, tror jeg mye større enn det er for øyeblikket, ville ikke være kult lenger.”

Eben er ikke så bekymret for konkurransen heller - i hvert fall ikke den nåværende konkurransen.

“Det er ingenting annet i prisbraketten. Jeg tror at folk administrerer nå for å få enheter på $ 50, selv om de som hevder å være $ 50, ikke pleier å være tilgjengelige, slik at folk i praksis kan komme inn på $ 70-serien med ting som har sammenlignbare ytelsesnivåer.

“Noen av disse er basert på en rekke kinesiske enheter, ofte med svært lave Cortex-prosessorer og svært lite multimedia. Så folk klarer å få en enhet med mye mer CPU og mye mindre GPU i denne prisbraketten. Ja, det er interessant å se dem komme opp. Jeg har ennå ikke sett en som er spesielt truende for oss.” Ville det til og med være en trussel i det hele tatt?

“Problemet med trusler er en interessant, jeg anerkjenner ikke noe som å være truende, men vårt mål er at det skal være mange små programmerbare datamaskiner. Hvis noen bygger mange små programmerbare datamaskiner som er gode.”

Små programmerbare datamaskiner, i hendene på entusiaster og barn. Ikke en umiddelbar løsning på teknologi- og ingeniørkunnskapskrisen, men et positivt skritt fremover.

“Noen ganger hører du noen sier "det er ingen ferdigheter mangel, det er ingen ingeniørfag mangel" - min røv! Poenget der jeg er beleiret av kvalifiserte intervjuansøkere for de jobbene vi har her i denne bygningen, vil jeg tro at det ikke er noen ingeniørfag mangel.”

Men er ikke matte, vitenskap og teknologi fag som bare den akademisk begavede kan utmerke seg på?

“Det er ferdigheter noen kan bringe til sin dataprogrammering. Det er oppgaver som i utgangspunktet er best gjort av folk som er matematikere, men jeg tror det er en enorm potensiell ferdighetsgrunnlag for folk som hvis du får dem i riktig alder, og du gir dem tilgang Til de rette verktøyene lærer de seg å være gode dataprogrammerere. Du ser gutta som går for intervju i spillbransjen, spesielt, kommer gjennom den ikke-tradisjonelle ruten. Jeg kom inn via flere kurs i Cambridge, men jeg hadde også en hacking bakgrunn som barn, så jeg var programmering da jeg var 10 år.

“Jeg tror at det er ubegrenset potensial. Saken med programmering er det er ikke veldig vanskelig, ikke akademisk vanskelig. Jeg kjenner mange mennesker som er svært ekstremt begavede dataprogrammerere, men har ikke tradisjonell akademisk evne. Det ser ut til å være helt avkoblet på samme måte som å være en god snekker er avkoblet.

“Jeg kjenner folk som begynte å jobbe klokken 16 og de er flotte dataprogrammerere, så jeg tror at effekten er potensielt enorm. Risikoen er at vi kan plassere den på de mest akademisk mulige barna, folkene som allerede har matematikk. Med en bestemt konstellasjon av matte og vitenskapsfunksjoner, hva skjer der vi kjemper over det bassenget av folk hva de pleier å være, er hvite gutter i middelklassen, og vi kjemper over dette bassenget, vi og fysikerne, matematikere og investeringsbankfolk bare kjemper over dette bassenget av folk og det er et nullsum spill.”

Så hva er svaret? Hvordan foreslår Eben å kjempe mot denne konstellasjonen av ferdigheter, en selvforståelig ferdighetskrise som ignorerer potensialet?

“Det du vil gjøre er å vri på de tre tingene jeg sa, hvit, mellomklasse, mann. Dobbel ditt basseng, få involverte jenter, etniske minoriteter bli involvert.”

Konklusjon

Poenget der jeg er beleiret av kvalifiserte intervjuansøkere for de jobbene vi har her i denne bygningen, vil jeg tro at det ikke er noen ingeniørfag mangel.

Eben Upton er tilsynelatende ikke en mann som har som mål å bygge en bedrift ut av ingenting og gå på pension på sin yacht. Snarere er han nesten sikkert en mann som la merke til et virkelighetsproblem og skjønte hva løsningen var. De fleste kan prøve å gå inn i politikk eller aktivisme for å forandre verden - Eben Upton valgte å bygge en datamaskin som en langsiktig løsning.

Den datamaskinen er britisk er en kilde til stolthet for de av oss som vet. Vi ser vanligvis på datamaskiner som enheter uten geografiske begrensninger og bekymringer. Uendelige strømmer av datamaskiner, nettbrett og smarttelefoner bygget i Fjernøsten slipper daglig i hendene våre, forstått deres fødested, men dens relevans ignoreres. Det har blitt stort sett ubetydelig, et faktum i livet, av gloablisering.

Fremhever Raspberry Pi en havbytting, et trekk mot datamaskiner som blir mer parokale? Det tviler jeg på. I stedet er Pi en enabling-datamaskin, et kraftig og kraftig maskinvare som virkelig kan revolusjonere undervisning og læring av datavitenskap, ikke bare i Storbritannia, men over hele verden.

.