Интервью с боссом Ubuntu:богатая экосистема для робототехники и систем автоматизации

Эксклюзивное интервью с Майком Беллом из Canonical , компания, стоящая за Ubuntu

Много говорят об операционной системе для роботов. Понятно так. Но наиболее широко используемой операционной системой в робототехнике и разработке систем автоматизации на самом деле является Ubuntu.

На самом деле ROS — это вообще не операционная система, а набор программных фреймворков или комплект для разработки программного обеспечения, который нужно установить в такую ​​операционную систему, как Ubuntu.

Майк Белл, исполнительный вице-президент по Интернету вещей и устройств Canonical, объясняет в эксклюзивном интервью:«Это немного сбивает с толку, потому что это называется Robot Operating System, но причина в том, что если вы разрабатываете приложения для роботов, вы не не нужно беспокоиться о том, что он работает на Ubuntu.

«Вы просто пишете свое приложение для взаимодействия с ROS SDK, а затем развертываете его в Ubuntu».

ROS можно установить на различные системы, но Ubuntu, вероятно, является лучшей платформой — Ubuntu в любом случае находится в верхней части списка на странице загрузки ROS.

Ubuntu — это один из наиболее широко используемых дистрибутивов или версий Linux, операционной системы с открытым исходным кодом, которая сама основана на Unix.

И хотя Ubuntu Linux — это бесплатная операционная система с открытым исходным кодом, многие компании, такие как Canonical, зарабатывают деньги на сервисах, которые они создают на ее основе.

Однако Canonical отличается от других компаний, многие из которых на самом деле зарабатывают довольно значительные суммы денег на Ubuntu Linux. Canonical — это компания, которая поддерживает Ubuntu Linux.

Говоря старомодными терминами, Canonical вроде как владеет Ubuntu Linux, хотя нужно сказать, что никто на самом деле не владеет программным обеспечением с открытым исходным кодом, таким как Ubuntu Linux, поэтому оно называется открытым исходным кодом.

Все движение за открытый исходный код, вероятно, началось, когда Линус Торвальдс впервые создал ядро ​​Linux, еще когда он учился в университете в Хельсинки, Финляндия.

Ядро — это центральная, основная или самая важная часть операционной системы, и ядро ​​Linux начиналось как хобби Торвальдса.

Будучи главным разработчиком ядра Linux в течение долгого времени, Торвальдс пригласил других программистов помочь в его разработке, и многие из них приняли это приглашение.

Таким образом, не только ускорилась разработка Linux, но и было создано целое глобальное движение за программное обеспечение, что привело к огромному количеству разработок программного обеспечения во многих областях, одним из плодов которых является операционная система Android, также основанная на Linux.

Linux — это, по сути, экосистема для огромного количества смартфонов, планшетов и ноутбуков, а также многих других устройств, которые мы видим сегодня в мире.

Если бы старая система сохранялась, все, что у нас было бы, — это macOS и Windows и, возможно, одна или две другие, что означало бы ограниченный набор устройств и очень, очень мало людей, имеющих возможность разрабатывать собственное программное и аппаратное обеспечение. , самостоятельно или с другими разработчиками.

Торвальдсу также приписывают изобретение системы контроля версий git, используемой при разработке программного обеспечения. И, возможно, его также можно считать фасилитатором ROS, хотя и косвенно.

Впервые Linux был выпущен в 1991 году, а последняя версия была выпущена в выходные, 17 сентября 2017 года.

В любом случае, как говорит Белл, «ROS — это набор инструментов, которые работают в Ubuntu, а не отдельная операционная система».

Аудитория Canonical 

Canonical называет себя компанией, стоящей за Ubuntu. Он был создан одновременно с Ubuntu, чтобы обеспечить необходимую поддержку, чтобы помочь ОС выйти на более широкий рынок, рынок, который теперь включает многие правительства, отрасли и сообщества производителей.

Гибкость и адаптируемость Ubuntu Linux, вероятно, являются ключом к его успеху — существуют версии для любой системы, от крошечного устройства, созданного увлеченным производителем, до серверов в крупномасштабном центре обработки данных или общедоступном облаке.

Белл поясняет:«Canonical — это компания, основанная в 2004 году для операционной системы Ubuntu Linux.

«С тех пор мы разделили компанию на два подразделения:одно, которым я руковожу, занимается IoT; а другой, которым руководит мой коллега Ананд Кришнан, является облачной частью бизнеса.

"За последние пару лет бизнес-направление обслуживания клиентов ускорилось, и мы наблюдаем большой импульс".

«Например, в общедоступном облаке — скажем, AWS, Google, Azure… мы сейчас используем более 60% всех операционных систем, работающих в этих общедоступных облаках.

"Теперь мы видим рост внутренних центров обработки данных, которые есть у этих крупных предприятий, поэтому мы начинаем завоевывать крупные предприятия".

Ubuntu является эталонной ОС для OpenStack, программной платформы с открытым исходным кодом для управления инфраструктурой облачных вычислений. Недавно OpenStack был обновлен, чтобы компаниям было проще менять поставщиков облачных услуг и инфраструктуры. Это может ускорить рост бизнеса Canonical.

Основные загрузки, доступные на Canonical:

• Настольная версия Ubuntu
• Сервер Ubuntu
• Облако Ubuntu; и
• Ядро Ubuntu

Тогда есть Ubuntu Kylin, созданная специально для китайских пользователей. Кроме того, существует множество «вкусов» с разными приложениями и настройками.

Также доступны услуги поддержки, а учитывая, что операционные системы бесплатны, деньги тут как тут.

Настольный компьютер — это платформа для роста

Белл говорит, что он управляет подразделением Canonical, которое занимается всеми вычислениями, которые «не находятся в центре обработки данных», включая платформы робототехники Ubuntu, которые компания относит к категории Интернета вещей.

Помимо многих других заметных успехов, таких как ОС для роботов-гуманоидов на главной картинке, Ubuntu использовалась в большинстве роботов, которые участвовали в последнем конкурсе Darpa Robotics Challenge.

Одним из основных предложений Canonical, за которое отвечает Белл, является Ubuntu Desktop — бесплатная альтернатива ОС Windows или macOS с открытым исходным кодом.

Ubuntu Desktop в настоящее время является одним из основных драйверов роста Canonical. «Во многих отношениях одна из причин успеха как в облаке, так и в росте, который мы наблюдаем в пространстве IoT, действительно связана с тем фактом, что многие разработчики и новаторы мира используют Ubuntu Linux Desktop в качестве своего платформа для разработчиков, — говорит Белл.

«На данный момент, по нашим оценкам, не менее 3 миллионов человек работают над платформами на основе Ubuntu. Итак, сейчас мы начинаем видеть внедрение встроенного пространства.

«Мы как бы используем термин IoT — во многих смыслах он немного ленив, это просто хороший универсальный термин. Но на самом деле это для встроенных компьютеров.

«И вычислительные ресурсы варьируются от роботов и дронов до домашних шлюзов, устройств на производственных площадках, пограничных шлюзов и так далее. Мы рассматриваем целый ряд различных вариантов использования.

«И для этого мы взяли нашу операционную систему Ubuntu и сделали целевую версию, зная, что люди чувствительны к затратам, а вычислительные ресурсы, как правило, намного меньше, чем вы могли бы получить на настольном компьютере или сервере. Таким образом, у нас есть минимальная версия Ubuntu под названием Ubuntu Core, предназначенная для этих встроенных устройств».

И хотя «стоимость» может в конечном итоге относиться к деньгам, объем обработки, необходимой для выполнения задач, становится все более важным. Чем эффективнее вычислительная операция, тем меньше затраты на хранение, передачу и обработку данных, что в конечном итоге может привести к меньшим по размеру и более энергоэффективным устройствам.

Помогаем разработчикам разрабатывать вещи, которые просто работают

Как вы уже, наверное, догадались, Ubuntu играет важную роль в сообществе разработчиков, так как она есть на Raspberry Pi и проста в установке на Arduino.

Но коммерческий успех Ubuntu был достигнут на корпоративном рынке, где ее выбирают компании, разрабатывающие передовые технологии в сфере транспорта, производства, логистики и многих других секторах.

«Одна из вещей, которая важна для нас, — это облегчить работу разработчиков, — говорит Белл.

«Мы хотим убедиться, что им не придется столкнуться с целой кучей действительно сложных проблем с аппаратным обеспечением, с драйверами устройств для Linux и тому подобными вещами, поэтому мы работаем с такими компаниями, как Intel, и лицензиатами ARM, такими как Samsung, Nvidia. , Qualcomm и т. д.

«И что мы делаем, так это работаем с ними, чтобы убедиться, что на их ключевых платформах для встраиваемых вычислений … мы включаем там Ubuntu».

«Теперь могут быть некоторые продукты, в которых Ubuntu действительно поставляется на устройстве.

«Иногда мы включаем набор микросхем, который кто-то может загрузить, и он просто работает. В других случаях, как в случае с Raspberry Pi, который является одноплатным компьютером, так что у вас там все работает, мы включаем все.

«Значит, бывает по-разному.

«Мы обнаружили, что сообщество производителей, как правило, сосредотачивается на таких платах, как Raspberry Pi, и то, что мы уже видим сейчас, это то, что люди пытаются вывести это на рынок на плате CM3 [Raspberry Pi Compute Module 3].

«Но мы также используем различные платформы Intel для приложений робототехники, такие как [Intel] Euclid, где у вас есть камера RealSense, а затем на ней установлена ​​Ubuntu».

«Поэтому у нас есть целый ряд различных способов, которые мы можем использовать.

«Наша главная задача — получить как можно больше аппаратного обеспечения, будь то просто сам кремний или системы, развернутые производителем на одноплатном компьютере, чтобы, когда кто-то его купит, он мог буквально просто подключить его. к куче дисплеев и тому подобному, а потом вдруг он запускается — им не нужно ничего устанавливать».

industryOS 4.0 

Canonical может похвастаться впечатляющим набором корпоративных клиентов, наиболее заметными из которых, пожалуй, являются Nvidia, Dell и Bosch.

Промышленный гигант Bosch использует либо специальную версию Linux, которую компания создала сама, либо использует дистрибутив Canonical Ubuntu. Более того, Mayfield Robotics — подразделение Bosch — создало домашнего робота Kuri на платформе Ubuntu.

Благодаря производителю чипов Nvidia Ubuntu можно найти на подавляющем большинстве новых автомобилей с функциями автономного вождения. Производители автомобилей покупают чипсеты Nvidia, на основе которых Nvidia создает свои собственные наборы инструментов, используя Ubuntu в качестве основы.

Как объясняет Белл:«Сейчас основной платформой, с которой большинство производителей, таких как Volvo, Daimler, Tesla, выходят на рынок, является Nvidia Drive PX, и она поддерживается Ubuntu.

«Поэтому, когда вы заходите на их веб-сайт, вы обнаружите, что это на самом деле наш дистрибутив.

«Мы работали с Nvidia, они немного изменили его, и мы поддерживаем то, что по сути является операционной системой Ubuntu, чтобы люди могли заниматься разработкой беспилотных автомобилей.

«Кроме того, у Nvidia есть так называемая рабочая станция DGX — платформа машинного обучения с искусственным интеллектом. Он поставляется только с одной операционной системой, и это Ubuntu.

«Итак, есть пара интересных вариантов использования с точки зрения беспилотных автомобилей, искусственного интеллекта и машинного обучения.

«Я думаю, что Nvidia недавно была признана Массачусетским технологическим институтом одной из самых инновационных технологических компаний, поэтому здорово иметь возможность сотрудничать с такой компанией, как Nvidia.

«Если мы перейдем к промышленным приложениям, у Dell есть продукт под названием Dell Edge Gateway 5000 и 3000.

«Эти продукты не являются типичными ПК или серверами Dell. Они предназначены для использования в суровых условиях, будь то мониторинг окружающей среды в коммунальном хозяйстве, на производственной площадке или даже в управлении строительством.

«Таким образом, пограничный шлюз служит связующим звеном между операционной технологической средой — между информационными технологиями и OT.

«Обычно в промышленных приложениях такого типа вы можете разделить сеть — отделить очень рабочие вещи от вашей типичной ИТ-сети.

«Пограничный шлюз — это действительно отличный способ получить огромный объем данных, выполнить определенный уровень обработки в операционной среде, а затем отправить их либо прямо в облако, либо обратно в корпоративную ИТ-сеть.

«Компания Dell специально нацелилась на промышленный рынок для этого пограничного шлюза. Это очень прочный продукт – большие теплоотводы по бокам, но такая форма, которая позволяет размещать его на заводе или в машинном зале, а не в типичном приложении центра обработки данных.

«Другой пример в промышленной сфере — Bosch, — продолжает Белл.

«Bosch Rexroth, одна из ее дочерних компаний, имеет продукт PLC — это программируемый логический контроллер — управляющий низкоуровневым вводом-выводом между оборудованием на типичных предприятиях. Это могут быть производственные предприятия, предприятия коммунального обслуживания или нефтегазовые установки.

«И этот ПЛК работает под управлением Ubuntu Core, аналогичного шлюзу Dell Edge.

«Таким образом, оба продукта позволили Ubuntu Core работать как безопасная встроенная операционная система, управляющая промышленными приложениями».

И хотя беспилотные автомобили — это новое явление и относительно нишевый рынок, промышленный сектор — производство, логистика и т. д. — является одним из старейших, что может объяснить, почему он является одним из самых консервативных.

До последних нескольких лет большинство фабрик даже не были подключены к Интернету, а многие и по сей день; ни на одной из их машин не было датчиков, подключенных к интернет-шлюзам, и так далее. Теперь, благодаря Индустрии 4.0 и промышленному Интернету, машины общаются и перемещаются в облако.

«Традиционно, — говорит Белл, — мир операционных технологий, который вы обычно найдете на заводе, коммунальном предприятии или нефтегазовой установке, очень закрыт, имеет множество брандмауэров и не меняется.

«Срок службы активов в таких условиях довольно долгий. Когда вы запускаете завод или производственную линию, вы ожидаете, что срок службы составит от семи до десяти с лишним лет.

«И поэтому они ожидают, что устройства, контролирующие их, также будут иметь долгую жизнь. Таким образом, вы не говорите о потребительском максимальном сроке службы в три года, вы говорите о гораздо более длительном сроке службы.

«Поскольку эти среды начали использовать преимущества облачных сервисов, это также означает, что у них есть Интернет и корпоративные ИТ-сети, которые выходят в эти сети, а это означает, что безопасность становится первостепенным приоритетом для людей, использующих носовые среды OT.

«И одна из вещей, которую мы делаем с Ubuntu с каждой используемой платформой, заключается в том, что мы очень хорошо умеем поддерживать наши операционные системы в актуальном состоянии с точки зрения исправлений безопасности.

«Значит, на данный момент все в безопасности.

«Затем, через несколько дней или недель, кто-то находит уязвимость, и тогда вам нужно ее исправить. Ни одна операционная система не может сказать, что они полностью безопасны навсегда, поэтому важно, как быстро вы обновляете и исправляете свою операционную систему, а затем как вы получаете обновление в полевых условиях?

«Что мы сделали с Ubuntu Core, так это сделали все аспекты операционной системы обновляемыми по воздуху, поэтому устройства могут получать обновления, как только они появляются.

«Чтобы устройства могли видеть, что есть новая версия, и сразу же загружать ее.

«Вот как мы решаем вопросы безопасности, и именно поэтому мы набираем обороты в промышленной сфере, потому что люди беспокоятся о безопасности, а Ubuntu Core ориентирован на безопасность».

ОС для облачной робототехники

Уже довольно давно многие эксперты говорят об облачной робототехнике и киберфизических системах, где люди, робототехника и системы автоматизации работают вместе в интегрированной среде.

Идея о том, что вы можете подключить людей, робототехнику и системы автоматизации на всей фабрике или даже на целой серии фабрик по всему миру, нравится многим компаниям, особенно крупным.

На данный момент нет простого способа сделать это, и большинство промышленных компаний, которые занимаются этим, разрабатывают собственные решения, работая с компаниями компьютерных технологий, такими как Canonical и другими.

Но продвижение к адаптируемой, гибкой и простой в установке системе облачной робототехники ускоряется, и Ubuntu почти наверняка станет одним из фундаментальных программных компонентов в такой инфраструктуре — в значительной степени она уже уже есть.

И стоимость создания таких киберфизических систем будет в рамках бюджета даже малого и среднего бизнеса, предполагает Белл.

«Если подумать о законе Мура, — говорит он, — вычислительная мощность увеличивается, но цена снижается, а устройства и компоненты также становятся меньше.

«Итак, все эти три фактора означают, что фактическое размещение оборудования внутри устройства — будь то робот или что-то еще — становится более рентабельным.

«Главная причина, по которой роботы управлялись с помощью планшетного компьютера, заключалась в том, что встраивать компьютер в робота было слишком дорого из-за сложности того, что нужно было делать.

«Теперь то, что вы видите, — это аппаратное обеспечение подходящего физического размера и по подходящей цене, чтобы его можно было встроить в устройство.

«Я думаю, что эта тенденция будет становиться все более важной.

«То, что было недоступно всего три года назад, сегодня вполне доступно. Я имею в виду, что это зависит от устройства, но все же.

«Вот почему мы думаем, что у Ubuntu есть реальная возможность работать на встроенных устройствах IoT, потому что мы можем рассматривать устройство как платформу и иметь несколько приложений, работающих изолированно и безопасно».

Белл говорит о возможности того, что промышленные роботы будут все больше интегрировать функции ПЛК или компьютеров. «Традиционное пространство промышленных роботов консервативно, но то, что происходит во всех этих пространствах — немного похоже на ПЛК — заключается в том, что люди будут иметь проприетарные или дорогие встроенные операционные системы, работающие на них, и выполнять очень индивидуальные разработки.

«То, что мы можем видеть, это то, что люди развертывают гораздо больше открытых платформ, к которым они могут получить доступ как в облаке, так и на устройстве. Таким образом, они могут использовать один и тот же инструментарий. И мы часто видим, как это происходит».

Siri, скажи моему беспилотному автомобилю, чтобы он выехал из гаража и встретил меня перед домом 

Возможно, областью робототехники, которая принесет много новых инноваций, является служебная робототехника или персональная робототехника — маленькие, похожие на игрушки, предназначенные для дома, такие как Kuri.

К этому сектору можно также отнести устройства умного дома, такие как Echo с поддержкой Alexa от Amazon и HomePod с поддержкой Apple Siri, поскольку они представляют собой устройства, содержащие виртуальных роботов, хотя сами устройства не двигаются.

Ключевым моментом является подключение к облаку, где эти роботы или устройства могут получить доступ к огромным объемам вычислений, которые необходимы для одной из самых важных функций — обработки естественного языка.

Распознавание голоса и обработка естественного языка требуют огромных вычислительных ресурсов даже для людей, которые красноречиво говорят с правильной грамматикой и не бормочут. Это проблема, которая еще не решена полностью, но Белл считает, что решение уже не за горами, хотя и признает, что еще многое предстоит сделать.

«Есть еще много возможностей для развития», — говорит он. «Но произойдет то, что он ускорится. Люди внезапно увидят, что есть рыночная возможность, где они могут что-то сделать, и люди очень быстро начнут внедрять инновации.

«На данный момент у них ограниченные возможности, но это немного похоже на распознавание голоса. Если вы сейчас подумаете, как быстро это происходит. В прошлом вы использовали распознавание голоса на локальном устройстве, и это никогда не было блестящим, будь то ваш компьютер или что-то еще.

«То, что сейчас происходит со всеми крупными технологическими компаниями, заключается в том, что все их приложения для распознавания речи работают в облаке. Это позволяет разработчикам выполнять обработку данных в облаке, где они могут проводить огромное количество машинного обучения и улучшать распознавание речи.

«Если у меня есть робот, с которым я могу говорить, и если я буду продолжать с ним разговаривать, распознавание речи и понимание будут становиться все лучше и лучше. Аппаратное обеспечение будет продолжать общаться с облаком и понимать, что ему нужно сказать и сделать».

Белл отмечает, что в прошлом типичный мобильный телефон был размером с кирпич и не мог делать и доли того, что могут делать современные смартфоны гораздо меньшего размера. Распознавание речи и обработка естественного языка также развивались с той же скоростью.

И хотя это в основном проблема с программным обеспечением, такой прогресс будет иметь последствия для аппаратного обеспечения, такого как роботы и устройства домашней автоматизации, которые, по мнению Белла, станут важным драйвером роста для индустрии робототехники и автоматизации в целом.

«Я думаю, одна из областей, в которой мы увидим гораздо более быстрый рост, — это сервисные роботы, — говорит Белл. «Сервисные роботы могут использоваться в любой сфере:от гостиничного бизнеса до общепита, ресторанов, отелей и т. д.

«Мы немного поработали с компанией, производящей гостиничных роботов, которых они разместили в отелях Китая. Они приняли Ubuntu для этих сервисных роботов.

«Это новые области, которые создают новые рынки для устройств, которых раньше не было.

"Что касается сервисных роботов, я чувствую, что пройдет всего три-пять лет, прежде чем вы начнете замечать их широкое распространение".

Белл подчеркивает программно-ориентированные достижения технологических гигантов, таких как Google, Apple, IBM и других, в области обработки естественного языка. Он также отмечает растущее число компьютерных аппаратных платформ — крошечных размеров, — которые позволяют выполнять гораздо больше операций локально на компьютере.

«Действительно отличный пример — Intel Euclid, — говорит Белл. «Это устройство со встроенной камерой RealSense, а затем комплект для разработки, позволяющий людям создавать роботов. Он позволяет создавать прототипы роботов.

«Так что это действительно отличные новости как для потребительского, так и для промышленного применения.

«Это действительно отличный пример продукта, поставляемого с Ubuntu и ROS. А с установленной камерой RealSense и поддержкой разработчик может начать создавать роботизированные приложения прямо из коробки».

Глобальное явление, которым является Apple iPhone, возможно, никогда не сравнится ни с кем другим, но есть много места и коммерческих возможностей для инноваций и изобретений за пределами мира Apple.

На самом деле, в некоторые отчетные периоды Samsung продает больше телефонов, чем Apple.

И это только смартфоны.

Никто не знает, какие устройства будут изобретены с использованием новых инструментов — распознавания речи, обработки естественного языка, мини-компьютеров Raspberry Pi, плат Arduino и Intel Euclids, и это лишь некоторые из доступных базовых инструментов, не говоря уже о дополненной реальности и виртуальной реальности. теперь доступны наборы инструментов реальности.

Что можно сделать с вычислительной системой, которая понимает все, что вы говорите? Да что угодно, наверное.

В таком случае единственным ограничением может быть аппаратное обеспечение.

Но даже у этого ограничения есть ограничение по времени. Просто никто на самом деле не знает, что это за срок. Вероятно, это зависит от изобретательности и дальновидности инженеров, разработчиков и предпринимателей.