Mike Bell da Canonical sobre Ubuntu: Impulsionando Ecossistemas de Robótica e Automação

Entrevista exclusiva com Mike Bell da Canonical, a empresa por trás do Ubuntu

Há muito falatório sobre o Robot Operating System (ROS). Compreensivelmente. Mas o sistema operacional mais amplamente usado no desenvolvimento de robótica e sistemas de automação é, na verdade, o Ubuntu.

ROS não é um SO

Na verdade, o ROS não é um sistema operacional – é um conjunto de frameworks de software, ou um kit de desenvolvimento de software (SDK), para ser instalado em um sistema operacional como o Ubuntu.

Como explica Mike Bell, vice-presidente executivo de internet das coisas e dispositivos na Canonical, em entrevista exclusiva: "É um pouco confuso porque se chama Robot Operating System, mas a razão é porque se você está desenvolvendo aplicações robóticas, não precisa se preocupar com o fato de que está rodando no Ubuntu. Você apenas escreve sua aplicação para interagir com um SDK ROS e depois implanta no Ubuntu."

O ROS pode ser instalado em diversos sistemas, mas o Ubuntu é provavelmente a melhor plataforma para ele – o Ubuntu está no topo da lista na página de download do ROS.

Ubuntu e o Ecossistema Linux

O Ubuntu é uma das distribuições – ou versões – mais amplamente usadas do Linux, o sistema operacional de código aberto, que por sua vez é baseado no Unix.

Embora o Ubuntu Linux seja um sistema operacional gratuito e de código aberto, muitas empresas – como a Canonical – ganham dinheiro com os serviços que constroem em torno dele. A Canonical, no entanto, é diferente de outras empresas, muitas das quais de fato ganham somas significativas com o Ubuntu Linux – a Canonical é a empresa que mantém o Ubuntu Linux.

Em termos tradicionais, a Canonical "possui" o Ubuntu Linux, embora deva ser dito que ninguém realmente possui software de código aberto como o Ubuntu Linux – por isso é chamado de código aberto.

Todo o movimento de código aberto provavelmente começou quando Linus Torvalds criou o kernel Linux, quando estava na universidade em Helsinki, Finlândia. Um kernel é a parte central, central ou mais importante de um sistema operacional, e o kernel Linux começou como hobby de Torvalds.

Após ser o desenvolvedor principal do núcleo do Linux por muito tempo, Torvalds convidou outros programadores para ajudar a desenvolvê-lo, e muitos aceitaram. Assim, não apenas o desenvolvimento do Linux foi acelerado, um movimento global de software foi estabelecido, resultando em enorme quantidade de desenvolvimento de software em muitos campos, um dos frutos do qual é o sistema operacional Android, também baseado no Linux.

O Linux é essencialmente o ecossistema para a enorme variedade de smartphones, tablets e laptops, bem como muitos outros dispositivos que vemos hoje. Se o sistema antigo persistisse, tudo o que teríamos seria macOS isto e Windows aquilo, e talvez mais um ou dois, o que significaria uma gama limitada de dispositivos, e muito, muito menos pessoas tendo a oportunidade de desenvolver seu próprio software e hardware, seja sozinhas ou com outros desenvolvedores.

Torvalds também é creditado com a invenção do sistema git de controle de revisão usado no desenvolvimento de software. E talvez também pudesse ser creditado como facilitador do ROS, embora indiretamente. O Linux foi lançado pela primeira vez em 1991, e a versão mais recente foi lançada no fim de semana, em 17 de setembro de 2017.

De qualquer forma, como diz Bell, "O ROS é um conjunto de toolkits que rodam no Ubuntu, não é um sistema operacional separado."

Uma Audiência com a Canonical

A Canonical chama a si mesma de "a empresa por trás do Ubuntu". Foi estabelecida ao mesmo tempo que o Ubuntu para fornecer o suporte necessário para ajudar o SO a alcançar um mercado mais amplo, que agora inclui muitos governos, indústrias e comunidades maker.

A flexibilidade e adaptabilidade do Ubuntu Linux é provavelmente a chave para seu sucesso – existem versões para qualquer sistema, desde um minúsculo dispositivo construído por um maker entusiasta, até servidores em data centers de grande escala ou nuvem pública.

Bell explica: "A Canonical é a empresa fundada em 2004 em torno do sistema operacional Ubuntu Linux. Desde então, dividimos a empresa em duas divisões: uma que eu comando, com foco em IoT; e a outra, que um colega meu, Anand Krishnan, comanda, que é a parte de nuvem do negócio. O lado de serviços ao cliente tem acelerado nos últimos dois anos, e vimos grande momento.

Por exemplo, na nuvem pública – digamos, AWS, Google, Azure… agora estamos em mais de 60% de todos aqueles sistemas operacionais rodando nessas nuvens públicas. Estamos agora vendo tração dentro dos data centers internos que aquelas grandes empresas têm, então estamos começando a ganhar grandes empresas."

O Ubuntu é o SO de referência para o OpenStack, plataforma de software de código aberto para gerenciar infraestrutura de cloud computing. Recentemente, o OpenStack foi atualizado para tornar mais fácil para empresas mudarem provedores de serviços e infraestrutura de nuvem mais facilmente. Isso pode acelerar o crescimento do negócio da Canonical.

Principais Downloads

• Ubuntu Desktop
• Ubuntu Server
• Ubuntu Cloud
• Ubuntu Core

Existe também o Ubuntu Kylin, criado especialmente para usuários chineses. Há também uma variedade de "flavours", com diferentes aplicações e configurações. Serviços de suporte também estão disponíveis, e dado que os sistemas operacionais são gratuitos, é aí que está o dinheiro.

O Desktop como Plataforma de Crescimento

Bell diz que gerencia a divisão da Canonical que lida com todo o compute que "não está dentro do data center", e isso inclui as plataformas de robótica Ubuntu, que a empresa categoriza sob internet das coisas.

Além de muitos outros sucessos notáveis, como ser o SO para os humanoides Robotis na imagem principal, o Ubuntu foi usado na maioria dos robôs inscritos no último Desafio de Robótica Darpa.

Uma das principais ofertas da Canonical, e dentro da área de responsabilidade de Bell, é o Ubuntu Desktop, a alternativa gratuita e de código aberto ao Windows OS ou macOS.

O Ubuntu Desktop é atualmente um dos principais impulsionadores do crescimento da Canonical. "De muitas maneiras, uma das razões para o sucesso, tanto na nuvem quanto no crescimento que vemos no espaço IoT, é realmente centrado no fato de que muitos dos desenvolvedores e inovadores do mundo estão usando o Ubuntu Linux Desktop como sua plataforma de desenvolvimento", diz Bell.

"Agora, estimamos que existam pelo menos 3 milhões de pessoas desenvolvendo em plataformas baseadas em Ubuntu. Então o que estamos começando a ver agora é a adoção no espaço embarcado. Meio que usamos o termo IoT – é um pouco preguiçoso de muitas maneiras, é apenas um termo genérico legal. Mas realmente é para computadores embarcados.

E o compute varia de tudo, desde robôs, drones, até gateways residenciais, appliances em locais de manufatura, edge gateways, e assim por diante. Há uma gama inteira de diferentes casos de uso que endereçamos. E para isso, pegamos nosso sistema operacional Ubuntu e fizemos uma versão direcionada, sabendo que as pessoas são sensíveis a custo e o compute geralmente é muito menor do que você teria em um desktop ou servidor. Então temos uma versão mínima do Ubuntu chamada Ubuntu Core, que direcionamos para esses dispositivos embarcados."

E embora "custo" possa se referir finalmente a dinheiro, a quantidade de processamento necessária para realizar tarefas está se tornando cada vez mais importante. Quanto mais eficiente uma operação de computação, menor o custo em armazenamento, transferência e processamento de dados, o que pode finalmente levar a dispositivos menores e mais eficientes energeticamente.

Ajudando Desenvolvedores a Desenvolver Coisas que Simplesmente Funcionam

Como você pode ter adivinhado, o Ubuntu desempenha papel importante na comunidade maker, estando no Raspberry Pi e sendo fácil de instalar no Arduino.

Mas o sucesso comercial do Ubuntu tem sido no mercado enterprise, onde é o SO de escolha para empresas desenvolvendo tecnologias avançadas em transporte, manufatura, logística e muitos outros setores.

"Uma das coisas importantes para nós é tornar fácil para desenvolvedores", diz Bell. "Queremos garantir que eles não tenham que entrar em um monte de questões realmente difíceis de habilitação de hardware, com drivers de dispositivos para Linux e coisas assim, então trabalhamos com empresas como Intel e licenciados ARM como Samsung, Nvidia, Qualcomm e assim por diante.

E o que fazemos é trabalhar com eles para garantir que em suas plataformas-chave para compute embarcado… habilitemos o Ubuntu lá. Agora, pode haver alguns produtos onde eles realmente enviam Ubuntu no dispositivo. Às vezes, estamos habilitando um chipset que alguém pode baixar e simplesmente funcionará. Outras vezes, como no caso do Raspberry Pi, que é um computador de placa única então você tem tudo rodando lá, habilitamos o todo. Então varia.

O que descobrimos é que a comunidade maker tende a focar em placas como o Raspberry Pi, e o que estamos vendo agora já é pessoas tentando levar isso ao mercado no board CM3 [Raspberry Pi Compute Module 3]. Mas também estamos em várias plataformas Intel para aplicações de robótica, como [Intel] Euclid, onde você tem uma câmera RealSense, e então Ubuntu instalado nela. Então temos uma gama de diferentes formas que habilitamos.

Nosso principal objetivo é realmente estar no máximo de hardware possível, seja apenas o silício em si, ou em sistemas implantados por um fabricante em um computador de placa única, para que quando alguém compre, possa literalmente apenas ligar a um monte de displays e o que quer que seja e de repente está rodando – não precisam instalar nada."

industryOS 4.0

A Canonical pode se gabar de uma impressionante gama de clientes corporativos, talvez os mais notáveis sejam Nvidia, Dell e Bosch.

O gigante industrial Bosch usa ou uma versão customizada do Linux que a empresa construiu por si mesma, ou usa a distribuição Ubuntu da Canonical. Além disso, a Mayfield Robotics – uma divisão da Bosch – construiu o robô doméstico Kuri na plataforma Ubuntu.

Através do fabricante de chips Nvidia, o Ubuntu pode ser encontrado na grande maioria dos novos carros que têm recursos de direção autônoma. Fabricantes de automóveis compram os chipsets da Nvidia, nos quais a Nvidia constrói seus próprios toolsets usando o Ubuntu como base.

Como Bell explica: "Agora, a plataforma primária que você vê a maioria dos fabricantes – como Volvo, Daimler, Tesla – indo para o mercado é o Nvidia Drive PX – e isso é habilitado pelo Ubuntu. Então quando você vai no site deles descobre que é na verdade nossa distribuição. Trabalhamos com a Nvidia, eles modificaram levemente, e suportamos o que é basicamente um sistema operacional Ubuntu para permitir que as pessoas façam desenvolvimento de carros autônomos.

Também, para a Nvidia, eles também têm algo chamado workstation DGX – e essa é uma plataforma de machine learning e inteligência artificial. Ela só vem com um sistema operacional, e esse é o Ubuntu. Então há alguns casos de uso interessantes em termos de carros autônomos, IA e machine learning.

Acho que a Nvidia foi recentemente votada uma das empresas de tecnologia mais inovadoras pelo MIT, então é ótimo poder fazer parceria com uma empresa como a Nvidia.

Se formos para aplicações industriais, a Dell tem um produto chamado Dell Edge Gateway 5000 e 3000. Esses produtos não são seu típico PC ou servidor Dell. São projetados para entrar em ambientes hostis, seja monitoramento de ambiente em uma utility, ou um local de manufatura, ou até gestão de construção.

O edge gateway lá é para fazer a ponte no ambiente de tecnologia operacional – entre a tecnologia da informação e a OT. Tipicamente, naquelas aplicações industriais, você pode ter segregação de rede – separar as coisas que são muito operacionais da sua rede TI típica.

O edge gateway é uma forma realmente ótima de pegar a vasta quantidade de dados, fazer um nível de processamento dentro do ambiente operacional, e então tê-lo indo direto para a nuvem ou de volta para a rede TI empresarial. A Dell tem mirado especificamente o mercado industrial para aquele edge gateway. É um produto muito robusto – grandes dissipadores de calor nas laterais, mas numa forma que permite ser localizado em uma fábrica ou sala de máquinas, em vez de uma aplicação típica de data center.

Outro exemplo no espaço industrial é a Bosch", continua Bell. "A Bosch Rexroth, que é uma de suas subsidiárias, tem um produto CLP – controlador lógico programável – controlando entrada-saída de baixo nível entre máquinas em plantas típicas. Podem ser plantas de manufatura, utilities, ou instalações de petróleo e gás. E aquele CLP está rodando Ubuntu Core, similar ao Dell Edge gateway. Então ambos os produtos habilitaram o Ubuntu Core para rodar como um sistema operacional embarcado seguro controlando aplicações industriais."

E enquanto carros autônomos são algo novo, e um mercado relativamente nicho, o setor industrial – manufatura, logística e assim por diante – é um dos mais antigos, o que pode explicar por que é um dos mais conservadores.

Até os últimos anos, a maioria das fábricas nem sequer estava conectada à internet – e muitas ainda não estão; nenhuma de suas máquinas tinha sensores conectados a gateways de internet, e assim por diante. Agora, com a Indústria 4.0 e a internet industrial, as máquinas estão falando e indo para a nuvem.

"Tradicionalmente", diz Bell, "o mundo de tecnologia operacional que você normalmente encontraria em uma planta de manufatura, uma utility ou uma instalação de petróleo e gás, é muito fechado, muitos firewalls, e não muda. A vida útil do ativo é bastante longa naqueles ambientes. Quando você coloca uma planta, uma linha de manufatura, você espera que tenha vida de sete a 10+ anos. E eles esperam, portanto, que os dispositivos monitorando aqueles também tenham vida longa. Então você não está falando de consumidor, vida máxima de três anos, você está falando de vidas muito mais longas.

À medida que aqueles ambientes começaram a aproveitar serviços baseados em nuvem, isso também significa que eles têm internet e as redes TI empresariais que alcançam aquelas redes, o que significa que segurança se torna prioridade máxima para as pessoas rodando ambientes OT. E uma das coisas que fazemos com o Ubuntu em toda plataforma que rodamos é que somos extremamente hábeis em manter nossos sistemas operacionais atualizados em termos de patches de segurança. Então tudo está seguro naquele ponto no tempo. Então, dias ou semanas depois, alguém encontra uma vulnerabilidade, e então você tem que consertar. Não há sistema operacional que possa dizer que é completamente seguro para sempre, então a coisa importante é quão rápido você atualiza e faz patch no seu sistema operacional e então como você leva a atualização para o campo?

O que fizemos com o Ubuntu Core é tornamos todos os aspectos do sistema operacional atualizáveis over-the-air, então os dispositivos podem pegar uma atualização assim que ela é dada. Os dispositivos podem ver que há uma nova versão e baixá-la direto. É assim que endereçamos segurança, e é por isso que estamos ganhando tração no espaço industrial porque as pessoas estão preocupadas com segurança e o Ubuntu Core é focado em segurança."

O SO para Robótica na Nuvem

Há algum tempo, muitos especialistas vêm falando sobre robótica na nuvem e sistemas ciber-físicos, onde você tem humanos e robótica e sistemas de automação todos trabalhando juntos em um ambiente integrado.

A ideia de conectar humanos, robótica e sistemas de automação através de uma fábrica inteira ou até uma série de fábricas ao redor do mundo atrai muitas empresas, especialmente as grandes. No momento, não há forma fácil de fazer isso, e a maioria das empresas industriais que fazem isso desenvolvem suas próprias soluções, trabalhando com empresas de tecnologia de computação como a Canonical e outras.

Mas o progresso em direção a um sistema de robótica na nuvem adaptável, flexível e fácil de instalar está acelerando, e o Ubuntu quase certamente será um dos componentes fundamentais de software em tal infraestrutura – já é, em grande medida.

E o custo de criar tais sistemas ciber-físicos estará dentro dos orçamentos de até pequenas e médias empresas, sugere Bell.

"Se você pensa na Lei de Moore", diz ele, "o poder de compute está aumentando mas o preço está diminuindo, e os dispositivos e componentes também estão ficando menores. Então, todos aqueles três fatores significam que na verdade colocar hardware dentro de um dispositivo – seja um robô ou qualquer outra coisa – se torna mais custo-efetivo.

Muito da razão pela qual robôs eram controlados com um tablet era porque era muito caro colocar o computador no robô por causa da complexidade do que precisaria ser feito. Agora o que você está vendo é hardware do tamanho físico certo e no preço certo para permitir que seja encaixado em um dispositivo. Acho que essa tendência se tornará cada vez mais importante. O que teria sido inacessível há apenas três anos é perfeitamente acessível hoje. Quero dizer, depende do dispositivo mas ainda. É por isso que achamos que há uma oportunidade real para o Ubuntu rodando em dispositivos embarcados IoT, porque somos capazes de tratar o dispositivo como uma plataforma e ter múltiplas aplicações rodando de forma isolada, contida e segura."

Bell fala sobre a possibilidade de robôs industriais integrarem cada vez mais as funções de um CLP, ou computadores. "O espaço tradicional de robô industrial é conservador, mas o que tem acontecido em todos esses espaços – um pouco como CLPs – é que as pessoas terão sistemas operacionais embarcados proprietários ou caros rodando neles, rodando desenvolvimentos muito bespoke. O que somos capazes de ver é pessoas implantando plataformas muito mais abertas que podem acessar na nuvem assim como no dispositivo. Então podem usar o mesmo toolkit. E vemos isso acontecendo muito."

Siri, diga ao meu carro autônomo para sair da garagem e me encontrar na frente da casa

Arguivelmente a área de robótica que trará muitas das novas inovações é robótica de serviço, ou robótica pessoal – as coisinhas parecidas com brinquedos destinadas para casa, como o Kuri. Também se poderia incluir dispositivos de casa inteligente como o Echo habilitado para Alexa da Amazon e o HomePod habilitado para Siri da Apple neste setor, já que são dispositivos que contêm robôs virtuais – embora os próprios dispositivos não se movam.

A chave é conectividade com a nuvem, onde esses robôs ou dispositivos podem acessar enormes quantidades de compute, necessárias para uma das funções mais críticas – processamento de linguagem natural. Reconhecimento de voz e processamento de linguagem natural requerem recursos massivos de computação mesmo para pessoas que falam eloquentemente, em gramática correta e não murmuram. É um desafio que ainda não foi completamente resolvido, mas Bell acha que uma solução não está longe agora, embora aceite que ainda há trabalho a fazer.

"Há muito mais desenvolvimento pela frente", diz ele. "Mas o que vai acontecer é que vai acelerar. As pessoas vão de repente ver que há uma oportunidade de mercado onde podem fazer algo, então as pessoas vão inovar muito rapidamente. Elas têm capacidades limitadas no momento, mas é um pouco como reconhecimento de voz. Se você pensa agora como está se movendo rápido. No passado, você fazia todo o reconhecimento de voz no dispositivo local, e nunca era brilhante, fosse seu PC ou outra coisa. O que está acontecendo agora, com todas as grandes empresas de tecnologia, é que todas as suas aplicações de reconhecimento de fala estão rodando na nuvem. Então isso permite que desenvolvedores façam seu processamento na nuvem, onde podem fazer enorme quantidade de machine learning e melhorar o reconhecimento de fala.

Se eu tenho um robô com quem posso falar, e se eu continuo falando com ele, o reconhecimento de fala e a compreensão vão apenas ficar melhores e melhores. O hardware vai continuar falando com a nuvem e entender o que precisa dizer e fazer."

Bell aponta que um telefone móvel típico era do tamanho de um tijolo no passado, e não podia fazer uma fração do que smartphones muito menores de hoje podem fazer. Reconhecimento de fala e processamento de linguagem natural também progrediram a uma taxa similar. E embora seja principalmente um desafio de software, tal progresso terá implicações para hardware como robôs e dispositivos de automação residencial, que Bell acredita ser grande impulsionador de crescimento para a indústria de robótica e automação como um todo.

"Acho que uma área que veremos crescer muito mais rápido é robôs de serviço", diz Bell. "Robôs de serviço podem estar em todo setor, de hospitalidade a catering, restaurantes e hotéis e assim por diante. Fizemos algum trabalho com uma empresa que faz robôs de hospitalidade que implantaram em hotéis na China. Adotaram Ubuntu para aqueles robôs de serviço. Essas são novas áreas que estão criando novos marketplaces para dispositivos que nunca existiram antes. Em termos de robôs de serviço, sinto que são apenas três a cinco anos antes de você começar a ver grande adoção deles."

Bell destaca os avanços orientados a software feitos por gigantes de tecnologia como Google, Apple, IBM e outros na área de processamento de linguagem natural. E nota o número crescente de plataformas de hardware de computação – de dimensões minúsculas – que permitem que muito mais do processamento seja feito localmente na máquina.

"Um exemplo realmente ótimo é o Intel Euclid", diz Bell. "É um dispositivo com câmera RealSense embutida, e então um kit de desenvolvimento para permitir que as pessoas construam um robô. Permite que você prototipe robôs. Então é realmente uma ótima notícia tanto em aplicações consumidor quanto industriais. Este é um exemplo realmente ótimo de um produto que vem com Ubuntu e ROS. E com a câmera RealSense instalada e o suporte, o desenvolvedor pode começar a construir aplicações baseadas em robô direto da caixa."

O fenômeno global que é o iPhone da Apple pode nunca ser igualado por ninguém mais, mas há muito espaço e oportunidade comercial para inovações e invenções fora do mundo Apple. Na verdade, em alguns períodos contábeis, a Samsung vende mais telefones que a Apple. E isso é apenas smartphones. Ninguém sabe quais dispositivos serão inventados usando as novas ferramentas – reconhecimento de fala, processamento de linguagem natural, minicomputadores Raspberry Pi, placas Arduino e Intel Euclids, para citar apenas algumas ferramentas básicas disponíveis, sem nem mencionar os toolsets de realidade aumentada e virtual agora disponíveis.

O que pode ser feito com um sistema de computação que entende tudo que você diz? Praticamente qualquer coisa, provavelmente. A única limitação pode ser o hardware. Mas mesmo essa limitação tem um limite de tempo. É só que ninguém realmente sabe qual é esse limite. Provavelmente depende da engenhosidade e visão de engenheiros, desenvolvedores e empreendedores.