Raspberry Pi's far talar Eben Upton om framtiden för teknik och mer

Det uppmuntrar människor att vara intresserade av vetenskap, teknik, teknik och matematik. Det är en steg utbildning sak, jag trotsar någon att inte vara upphetsad av det, jag trotsar bara ett barn att inte vara upphetsad genom att ta bilder från rymden.

Entusiasmen utstrålar från Eben Upton. Om dagen är han teknisk direktör och ASIC-arkitekt för Broadcom. På natten och på helgerna är han drivkraften bakom Raspberry Pi, den lilla datorn som har revolutionerat hobbyistkalkylering och framtiden för tekniken själv sedan lanseringen under 2012.

Långt, klädd avslappet och med en ledig aning om hur han reste till jobbet den morgonen - cykelglasögon klippt till sin t-shirt - grundaren och en av cheferna i Raspberry Pi Foundation förklarar mig bakgrunden till den fantastiska minikomputeren , tre-med-två-tums mediacenter, webbserver, retro spelcentrum, utbildningsverktyg och till och med, som vi har diskuterat, rymdbunden fotograferingsmaskin.

Men Upton är inte din vanliga datordesigner. Han och hans team byggde inte Raspberry Pi för att gå i pension. Vad de planerade var något djärvt, något fantastiskt.

De insåg att med den rätta hårdvaran kunde Raspberry Pi förändra världen.

Raspberry Pi's ursprung

Vi såg inte att vi själva kunde bygga en dator med allmänt ändamål.

Utrustad 2006 och inspirerad av Acorns BBC Micro (en 1980-talets dator som byggdes för BBC Computer Literacy Project och sålde till stor del för skolor i Storbritannien), började Raspberry Pi livet som en mycket större enhet, vars mål var etablerade när Upton samarbetade med lärare, akademiker och entusiaster med målet att utforma en dator som skulle inspirera barn.

“Vi såg inte att vi själva kunde bygga en dator med allmänt ändamål. Vi såg inte oss själva bygga en dator. Vi såg oss byggnader en programmerbar enhet. Vi började med microcontrollers, jag är säker på att du har sett dem på en stor apelsinbräda [som det visades på Raspberry Pi-webbplatsen], det här var en mikrokontrollerbaserad plattform som kunde driva en telly, plugga den in i komponenten av en TV och ja det var en väldigt intressant enhet. Det hade om prestanda, jag skulle säga om en 1980-talets mikrodator.

“Du kan bygga det själv, du kan lödda det tillsammans för hand.”

Omedelbart påminns jag om 1970-talets brädbrädor och väldigt enkla datorer konstruerade för hand, av Steve Wozniaks monteringsbrädor i Steve Jobs föräldrars garage tillbaka på mitten av 1970-talet. Naturligtvis har beräkningen gått väsentligt sedan dess, men Eben är uppenbart att den här idén om en dator som kan omkonfigureras för hand är viktig.

“Det har varit en nyckel till projektets framgång. Folk vill ha något som de förstår.

“Det var egentligen bara post 2009 som vi kunde börja bygga något i linje med en dator med allmänt ändamål, när den rätta chipen kom fram, blev ett Broadcom-chip med exakt rätt egenskaper för Raspberry Pi tillgänglig.”

Raspberry Pi som såg ut i början av 2012 har naturligtvis inga flyttbara delar, men det kan omkonfigureras baserat på det speciella syfte du har i åtanke för det. Det är därför som Raspberry Pi skickas utan ett tangentbord och en mus. Som Eben säger det: “Vi hade en viss vision att saken skulle vara användbar och vi byggde den och det var, och det är ganska mycket så enkelt.”

Den brittiska datorn, gjord i Storbritannien

Jag menar inte på jingoistiskt sätt, men använder ett chip som gjordes i Storbritannien, med hjälp av en IP som gjordes i Storbritannien ... det är brittiskt.

Datorframställning i Storbritannien sedan slutet av 1980-talet har i stor utsträckning varit obefintlig, med internationella 16-bitars underverk som Amiga och Atari ST, datorer, Apple Macs och spelkonsoler som ersätter de framgångsrika homegrown 8-bitarna. Annat än ett antal Acorn-datorer på 1990-talet inriktade på utbildningsinrättningar, har dessa alla i stor utsträckning baserats på mönster från USA och Japan.

Dagen av 8-bitars klassiker som Sinclair Spectrum ZX80 och Amstrad CPC 464 är långt borta - men i Raspberry Pi har brittisk dator någonting att vara stolt över igen.

Jag nämnde detta till Eben.

“Jag menar inte på jingoistiskt sätt, men med ett chip som gjordes i Storbritannien, med en IP som gjordes i Storbritannien, inklusive ARM uppenbarligen [ARM-processorer härstammar i Cambridge] ... det är brittiskt. En av de saker som förändrats för oss är att vi har en global dimension som vi inte troligen ser när vi tänkte på pedagogisk tillämpning som var vår ursprungliga tanke.”

Men vad av de greats som gick före, Sinclair, Amstrad och Acorn? Kan Eben en dag jämföras med jättar i brittisk 8-bitars databehandling, såsom den idealistiska Sir Clive Sinclair (designern av Sinclair ZX80 och ZX Spectrum) eller den skarpa affärsman Baron Sugar (Amstrad grundare, ansvarig för hemmabio datorer, ord processorer och IBM-kompatibla datorer i hela Europa på 1980-talet och 1990-talet), eller till och med Christopher Curry, grundare av Acorn Computers (vars arv bor på ARM)?

“Du måste komma ihåg dessa killar, sålde miljontals datorer och de skapade en revolution, de skapade en bransch, de skapade mitt jobb, de skapade Acorn som skapade ARM, de skapade Cambridge-scenen som skapade kärnan som vi använder i vårt chip. Det finns den här kontinuerliga linjen som börjar med dessa fellas.

“Jag tror att om 10 år vi förvandlar den brittiska tekniska industrins kompetensledning så tror jag att vi förtjänar lite kredit. Just nu förtjänar vi inte det.”

Du kommer att vara intresserad av att lära dig hur Eben har för avsikt att omvandla tekniska färdigheter både i Storbritannien och längre bort. Men först, hur exakt är en Raspberry Pi konstruerad?

Raspberry Pi Construction Line

För att förstå mer om Raspberry Pi - inklusive hur kostnaderna hålls så låga - besökte jag produktionslinjen, där jag visades runt av Gareth Jones, Senior Manager för New Business Division på Sony. Bakgrunden till växten och processen med att bygga en Raspberry Pi är båda mycket intressanta.

Byggandet av Raspberry Pi började först i Kina tillbaka 2011, men resultaten ansågs inte vara tillfredsställande. Som ett resultat flyttade Raspberry Pi Foundation produktionen till Storbritannien.

Beläget i en tidigare TV-tillverkningsanläggning i södra Wales (en halvö i Förenade kungariket) är fyra produktionslinjer (snart sex för att hålla sig till Raspberry Pis märkliga efterfrågan) som producerar 12 000 av dessa fantastiska små datorer varje dag. Detta är ett av flera samarbetspartnerskap för Sony, och slutprodukten - en fungerande Raspberry Pi-enhet - är konstruerad här för Premier Farnell, under licens från Raspberry Pi Foundation (de är en av två licensierade tillverkare, den andra är RS Components. Båda är brittiska företag).

Ägad av Sony Corporation och med en stor del av fabriken som producerar sändnings-tv-kameror, är fabriken - en del av ett större komplex av kontor - en bikupa med fokuserad verksamhet.

Processen att bygga en Raspberry Pi är ganska anmärkningsvärd. Genom att utnyttja komponentleverantörer i hela Europa och Fjärran Östern, börjar processen med lödpasta skärmtryckt på ett bräde. Det mesta av tillverkningen är automatiserad, styrd av kameror och positioneringsreglage för att justera styrelsen och öppningarna korrekt för att få den nödvändiga 100 mikron tjocka pastaavsättningen.

Därefter monteras komponenter så små som 0,5 mm på brädan, laddas i en maskin på en spole och plockas upp med en robotarm med vakuummunstycke (en metod som kallas dubbelsidig SMT, där komponenterna är monterade på båda sidor av det kretskort). Som du kan se från bilden ovan, liknar denna fas av processen en tidig dator som spyder data på tickertape - sanningen är helt annorlunda, förstås! Komponenter kommer från leverantörerna på dessa band av band, var och en innehåller 10 000 transistorer, dioder och andra diskreta komponenter. Ett system som heter TIMMS hanterar processen, övervakningskomponenterna och fungerar som lagerstyrenhet, varnar operatörer när en spol av komponenter håller på att gå slut. Återigen används en kamera för att kontrollera delarna på munstycket för orientering och när de placeras hålls de på plats av lödpasta.

På grund av produktionsvolymen monteras ca 400 000 komponenter varje dag. När processen fortsätter läggs större komponenter till, med kameror som kontrollerar korrekt rotations- och X-Y-positionering. Om det finns några problem, anpassas styrelsens orientering för att passa.

Hemligheten med Raspberry Pi: s framgång är okänd, men det har förmodligen något att göra med huvudchipet och dess rymdbesparande paketpaket, där logik- och minneskretsar staplas - samma tillvägagångssätt som används i tillverkning av smartphones. Detta börjar med CPU-komponenten plockas upp och placeras på brädet, en gång till hållet på plats av viskositeten hos lödpastaen. En gång på plats hämtas RAM-chipet, doppas in i löddet och placeras på CPU-enheten, med noggrann kontrollerad noggrannhet för att få rätt djup - för mycket eller för lite lödd skulle vara katastrofalt.

Efter detta passeras brädorna genom en ugn vid 238 grader Celsius, den temperatur vid vilken lödaren kommer att avdunsta. Raspberry Pi-brädorna är nästan färdiga, spara för provning, vilket görs i flera steg.

Först kommer den visuella inspektionen, återigen utförs av kamera och dator. Efter detta lägger handdelen av processen till Ethernet, ljuduttaget och andra komponenter som är för stora för den automatiska linjen. Dessa komponenter passerar genom en flytlödningsmaskin (ett snabbt sätt att löda komponenter i bulk), med leder kontrolleras sedan visuellt. Testningen fortsätter vid åtta teststationer, där fyra personer bemannar två stationer vardera.

Här laddas MAC-adressen till Pi, och likström, ljud och video-utgång kontrolleras och tar 60-90 sekunder. Därefter placeras brädorna i ESD-påsar och förberedas för frakt. Testprocessen har dock inte upphört. Ett oberoende QA-team försöker styrelserna, köra dem som kunder skulle, för att testa Raspberry Pi som det skulle användas i skolor eller hemma. QA-defekter är uppenbarligen sällsynta, med bara 115 återvände från de 450 000 som produceras i denna växt (jag har fått veta att den här siffran var endast 18 var faktiska defekter - de andra var sannolikt fel på grund av dåliga SD-kort).

Gareth Jones berättar att Raspberry Pi anses vara en processor för att styra industriella processer, med en division av Sony i San Jose intresserad av att använda datorn för ett projekt de utvecklar.

Mest avgörande är dock nyheten att växten har haft många skolbesök. I en värld där tillverkning i allmänhet anses ha placerats i stor utsträckning till Kina är detta viktigt eftersom det visar barn att det inte bara är en populär brittisk hemdator som byggs men att tillverkningsjobb finns och att de inte handlar om att vara täckta i fett och smuts.

Raspberry Pi Ethos

Vi gör inte bara det här eftersom vi tycker att Raspberry Pi är bra, men eftersom vi tycker att ett mycket litet antal lätt fixerbara saker är trasiga.

Siffrorna visar att Raspberry Pi har sålt runt 1 miljon enheter, med order som fortfarande är uppfyllda vid skrivningstillfället. Av detta belopp har stiftelsen uppskattat 2-300.000 hamnat i händerna på barn, som överstiger 10.000 enheter per år, de förväntade sig att sålas till skolor. “På ett eller annat sätt är det i barnens händer om [via] föräldrar, skolor, lärare, morföräldrar eller [köpte] barnen själva,” säger Eben, “speciellt med saker som Minecraft där.

“Saken med det är att det är verkligen meningsfullt för barnen, du kan göra ett program för att bygga ett hus i stället för att behöva bygga ett hus tegel med tegelsten. När du väl har byggt ett program som kan bygga ett hus kan du bygga 2 hus och den typen av automatisering är något som är väldigt värdefullt.”

Men att få den här datorn i händerna på barn är bara det första steget i Eben Uptons plan att bekämpa bristen på teknisk kompetens.

“Vi har ett land där vi har ett stort antal människor som behöver jobb, vi har ett stort antal företag som gråter desperat för människor ... inte ens doktormatematiker, bara människor som kan programmera. Vi kunde lita på invandring för en liten bit, det skulle fungera. Problemet är att landet blir en parasit på Indien, vi och Amerika kommer att suga Indien torrt av alla de bästa programmerarna. Det är en skrämmande bit av beteende.

“Vi kan inte fortsätta göra det, det är en kortsiktig fix.”

Det är ovanligt att träffa någon som verkar ha ett svar på ett så viktigt problem. Eben fortsätter, armar animerade med entusiasm för det han ser vara en enkel och långsiktig lösning, eftersom jag observerar att detta inte är det slags svar vi hör av regeringen.

“Jag vet inte varför. Vi vet alla det och det är bara en insikt om att bara spendera timmar som läser CV. Bara att hitta tillräckligt med människor för att bemanna en ingenjörsgrupp. Vi gör inte bara det här eftersom vi tycker att Raspberry Pi är bra, men eftersom vi tycker att ett mycket litet antal lätt fixerbara saker är trasiga.

För att bekämpa dessa problem upprättades Raspberry Pi Foundation med sex förvaltare (bland annat David Braben som är mest känd för många spelare som medförfattare av klassisk rymdhandelstävling Elite) för att klara organisationen. För att hjälpa förvaltarna har Eben och co anställt sex anställda. “Vi hade inga anställda för de första 700 000 Raspberry Pis sålda, så vi har verkligen bemannat med att ha sex anställda. Vi har en mycket större grupp av volontärer som vi tillbringar kvällarna och helgerna som arbetar med Raspberry Pi-saker, vissa på uni som spenderar sina dagar, kväll och helger som arbetar med Raspberry Pi.”

“Vi är en liten grupp killar, vi tycker att vi kan göra skillnad och det faktum att vi tror att vi kan göra skillnad betyder att vi tycker att problemen är ganska enkla. Gilla det med barnen, om vi trodde att vi tvingade barnen att lära sig att programmera, skulle vi inte komma någonstans. Vad jag tycker vi har insett med Raspberry Pi är om du ger människor verktygen, kommer de att göra det. Vi behöver inte driva programmet, ge dem verktyg en chans att bygga ett hus i Minecraft, ge dem chansen att få katten att springa runt i Scratch. Att ge människor chansen att göra fysisk databehandling, det har varit en riktig överraskning för mig.”

Var Nästa för Raspberry Pi?

Med en viss konstellation av matematik och vetenskapliga färdigheter, vad händer där är vi kämpar över den poolen människor vad de brukar vara vitklassiga i medelklassen och vi kämpar över denna pool, vi, och fysikerna, matematikerna och investeringsbankerna slår bara över denna pool av människor och det är ett nollsumspel.

Med 1 miljoner enheter sålda och ett växande rykte bland hobbyister, hemmabiosentusiaster och sitt mål att bli en barninspirerande dator uppfylls, är Eben jobbat? Har Raspberry Pi gjort vad det skulle göra?

“Jag tycker att vi har varit ganska uppriktiga att det finns mycket mjukvaruarbete att göra. Att fokusera på programvara istället för att springa efter nästa snabbare processor - det finns ingen bättre chip som vi skulle kunna använda för tillfället, säkert i prisfästet. Det bra med programvara är att du spenderar pengar på programvara en gång och du får tillbaka den på alla enheter. Det är ganska dyrt, optimering av programvaran för Raspberry Pi men då är alla fördelar. Alla de miljoner människor som köpte en Pi förra året, de får fördelen på Pi, det är inte som att de måste köpa en annan. Att få körsträcka ut av programvaran är verkligen vad vi gör här. Jag är säker på att någon punkt i framtiden kommer att göra en annan Pi, jag kan inte självklart se vad vi skulle förändra idag, men om en bättre chip kom fram kunde vi överväga det.”

Kan han överväga en större apparat, monterad på ett större bräda?

“Jag tycker att storleken är viktig - storleken är viktig för kostnaden. Jag tror att en av de saker som låter dig göra det, för att träffa prispunktern, är den staplade minneskonfigurationen [paketet på paketet som beskrivs ovan]. Om du vill flytta bort från det, tror jag mycket större än det är just nu skulle det inte vara häftigt längre.”

Eben är inte alltför bekymrad över tävlingen heller - åtminstone inte den nuvarande konkurrensen.

“Det finns inget annat i prisfästet. Jag tror att människor hanterar nu att få enheter på $ 50, även om de som hävdar att de är $ 50 inte tenderar att vara tillgängliga så i praktiken kan människor som klarar av att komma in i $ 70-sortimentet med saker som har jämförbara prestationsnivåer.

“Några av dessa är baserade på en mängd olika kinesiska enheter, ofta med mycket låga Cortex-processorer och mycket låg multimedia. Så människor klarar av att få en enhet med mycket mer CPU och mycket mindre GPU i den prisklassen. Ja, det är intressant att se dem dyka upp. Jag har ännu inte sett en som är särskilt hotande för oss.” Skulle det vara ett hot alls??

“Frågan om hot är en intressant, jag erkänner inte riktigt något som hotande men vårt mål är att det ska finnas många små programmerbara datorer. Om någon bygger många små programmerbara datorer som är bra.”

Små programmerbara datorer, i händerna på entusiaster och barn. Inte en omedelbar lösning på tekniken och ingenjörskraven, men ett positivt steg framåt.

“Ibland hör du någon säger "det finns ingen kompetensbrist, det finns ingen brist på ingenjörskunskap" - min rumpa! Poängen där jag besegras av kvalificerade intervjuansökare för de jobb vi har här i denna byggnad, kommer jag att tro att det inte finns någon teknisk kompetensbrist.”

Men är inte matematik, vetenskap och teknik ämnen som bara akademiskt begåvade kan utmärka sig på?

“Det finns färdigheter som någon kan ta med till sin datorprogrammering. Det finns uppgifter som i grund och botten är bäst av människor som är matematiker men jag tror att det finns en enorm potentiell färdighetsbas för människor som om du får dem i rätt ålder och du ger dem tillgång till rätt verktyg kommer de att lära sig vara bra datorprogrammerare. Du ser att killar som går till intervju i spelbranschen i synnerhet kommer genom den icke-traditionella vägen. Jag kom in via flera kurser i Cambridge, men jag hade också en hackingbakgrund som barn så jag programmerade när jag var 10.

“Jag tror att det finns obegränsad potential. Saken med programmering är det är inte så svårt, inte akademiskt svårt. Jag känner till många människor som är mycket extremt begåvade datorprogrammerare men har ingen traditionell akademisk förmåga. Det verkar vara helt avkopplat på samma sätt som att vara en bra snickare är avkopplad.

“Jag känner till människor som började arbeta vid 16 och de är bra datorprogrammerare så jag tror att effekten är potentiellt enorm. Risken är att vi kan placera den på de akademiskt mest kompetenta barnen, de människor som redan har matematik. Med en viss konstellation av matematik och vetenskapliga färdigheter, vad händer där är vi kämpar över den poolen människor vad de brukar vara vitklassiga i medelklassen och vi kämpar över denna pool, vi, och fysikerna, matematikerna och investeringsbankerna slår bara över denna pool av människor och det är ett nollsumspel.”

Så vad är svaret? Hur föreslår Eben att bekämpa denna konstellation av färdigheter, en självförståande färdighetskris som ignorerar potentialen?

“Vad du vill göra är chip bort vid de tre saker jag sa, vit, medelklass, manlig. Dubbla din pool, få tjejer involverade, etniska minoriteter engagera sig.”

Slutsats

Poängen där jag besegras av kvalificerade intervjuansökare för de jobb vi har här i denna byggnad, kommer jag att tro att det inte finns någon teknisk kompetensbrist.

Eben Upton är uppenbarligen inte en man vars mål är att bygga ett företag ut ur ingenting och gå i pension på sin yacht. Snarare är han nästan säkert en man som märkte ett verkligt problem och insåg vad lösningen är. De flesta människor kan försöka gå in i politik eller aktivism för att förändra världen - Eben Upton valde att bygga en dator som en långsiktig lösning.

Den datorn är brittisk är en stolthet för de av oss som vet. Vi brukar titta på datorer som enheter som saknar geografiska begränsningar och bekymmer. Endless strömmar av datorer, tabletter och smartphones byggda i Fjärran Östern sjunker i våra händer dagligen, deras födelseplats förstod men dess relevans ignoreras. Det har blivit i stor utsträckning obetydligt, ett faktum i livet, av gloablisation.

Hindra Pi representerar en havsbyte, ett steg mot datorer blir mer parokiala? Jag tvivlar på det. Istället är PI en möjlig dator, en kraftfull och kraftfull maskinvara som verkligen kan revolutionera undervisning och lärande av datavetenskap inte bara i Storbritannien, utan över hela världen.

.