Entrevista com o chefe do Ubuntu:Um rico ecossistema para robótica e sistemas de automação

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

Fala-se muito sobre o sistema operacional do robô. Compreensivelmente. Mas o sistema operacional mais utilizado em robótica e desenvolvimento de sistemas de automação é, na verdade, o Ubuntu.

Na verdade, o ROS não é realmente um sistema operacional – é um conjunto de estruturas de software, ou um kit de desenvolvimento de software, a ser instalado em um sistema operacional como o Ubuntu.

Como Mike Bell, vice-presidente executivo de internet das coisas e dispositivos da Canonical, explica em uma entrevista exclusiva: “É um pouco confuso porque é chamado de Robot Operating System, mas o motivo é porque se você está desenvolvendo aplicativos de robô, você não não precisa se preocupar com o fato de estar rodando no Ubuntu.

“Você apenas escreve seu aplicativo para fazer interface em um ROS SDK e depois implanta no Ubuntu.”

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

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

E embora o Ubuntu Linux seja um sistema operacional gratuito e de código aberto, muitas empresas – como a Canonical – ganham dinheiro com os serviços que criam em torno dele.

A Canonical, no entanto, é diferente de outras empresas, muitas das quais, de fato, ganham quantias bastante significativas com o Ubuntu Linux – a Canonical é na verdade a empresa que mantém o Ubuntu Linux.

Em termos antiquados, a Canonical é dona do Ubuntu Linux, embora deva-se dizer que ninguém realmente possui software de código aberto como o Ubuntu Linux – é por isso que é chamado de código aberto.

Todo o movimento de código aberto provavelmente começou quando Linus Torvalds criou o kernel Linux em primeiro lugar, quando ele estava na universidade em Helsinque, Finlândia.

Um kernel é a parte central, núcleo ou mais importante de um sistema operacional, e o kernel Linux começou como um hobby de Torvalds.

Depois de ser o principal desenvolvedor do núcleo Linux por muito tempo, Torvalds convidou outros programadores para ajudar a desenvolvê-lo, e muitos aceitaram o convite.

E assim, não só o desenvolvimento do Linux foi acelerado, como todo um movimento global de software foi estabelecido, resultando em uma enorme quantidade de desenvolvimento de software em muitas áreas, um dos frutos disso é o sistema operacional Android, também baseado em Linux.

O Linux é essencialmente o ecossistema para a enorme variedade de smartphones, tablets e laptops, bem como muitos outros dispositivos que vemos no mundo hoje.

Se o sistema antigo persistisse, tudo o que teríamos seria o macOS isso e o Windows aquilo, e talvez um ou dois outros, o que significaria uma gama limitada de dispositivos e muito, muito poucas pessoas tendo a oportunidade de desenvolver seu próprio software e hardware , sozinhos 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 ele também possa ser creditado como o facilitador do ROS, ainda que 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, “ROS é um conjunto de kits de ferramentas que rodam no Ubuntu, não é um sistema operacional separado”.

Um público com Canonical 

A Canonical se autodenomina a empresa por trás do Ubuntu. Foi estabelecido ao mesmo tempo que o Ubuntu para fornecer o suporte necessário para ajudar o sistema operacional a alcançar um mercado mais amplo, um mercado que agora inclui muitos governos, indústrias e comunidades de fabricantes.

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

Bell explica:“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 dirijo, que é o foco de IoT; e o outro, administrado por um colega meu, Anand Krishnan, que faz parte da nuvem do negócio.

“O lado do serviço ao cliente do negócio vem se acelerando nos últimos dois anos e vimos um grande impulso.”

“Por exemplo, dentro da nuvem pública – digamos, AWS, Google, Azure… agora estamos em mais de 60% em todos os sistemas operacionais executados nessas nuvens públicas.

“Agora estamos vendo a tração dentro dos data centers internos que essas grandes empresas têm, então estamos começando a conquistar grandes empresas.”

O Ubuntu é o sistema operacional de referência para o OpenStack, uma plataforma de software de código aberto para gerenciar a infraestrutura de computação em nuvem. Recentemente, o OpenStack foi atualizado para tornar mais fácil para as empresas mudarem os serviços de nuvem e os provedores de infraestrutura com mais facilidade. Isso pode acelerar o crescimento dos negócios da Canonical.

Os principais downloads disponíveis na Canonical são:

• Ubuntu Desktop
• Servidor Ubuntu
• Ubuntu Cloud; e
• Ubuntu Core

Depois, há o Ubuntu Kylin, criado especialmente para usuários chineses. Além disso, há uma variedade de “sabores”, com diferentes aplicações e configurações.

Os serviços de suporte também estão disponíveis e, como os sistemas operacionais são gratuitos, é onde está o dinheiro.

O computador é a plataforma de crescimento 

Bell diz que gerencia a divisão da Canonical que lida com toda a computação que “não está dentro do data center”, e isso inclui as plataformas de robótica Ubuntu, que a empresa categoriza em internet das coisas.

Além de muitos outros sucessos notáveis, como ser o sistema operacional para os humanóides Robotis na imagem principal, o Ubuntu foi usado na maioria dos robôs que entraram no último Darpa Robotics Challenge.

Uma das principais ofertas da Canonical, e dentro da área de responsabilidade da Bell, é o Ubuntu Desktop, a alternativa gratuita e de código aberto ao sistema operacional Windows 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 da IoT, está realmente centrado no fato de que muitos dos desenvolvedores e inovadores do mundo estão usando o Ubuntu Linux Desktop como seu plataforma de desenvolvedor”, diz Bell.

“No momento, estimamos que existam pelo menos 3 milhões de pessoas desenvolvendo em plataformas baseadas no Ubuntu. Então, o que estamos começando a ver agora é a adoção dentro do espaço incorporado.

“Nós meio que usamos o termo IoT – é um pouco preguiçoso de muitas maneiras, é apenas um bom termo abrangente. Mas na verdade é para computadores embutidos.

“E a computação varia de tudo, desde robôs, drones, até gateways domésticos, aparelhos em locais de fabricação, gateways de borda e assim por diante. Há toda uma gama de diferentes casos de uso que abordamos.

“E para isso, pegamos nosso sistema operacional Ubuntu e fizemos uma versão direcionada, sabendo que as pessoas são sensíveis ao custo e a computação geralmente é muito menor do que você obteria em um desktop ou servidor. Portanto, temos uma versão mínima do Ubuntu chamada Ubuntu Core, que visa esses dispositivos incorporados.”

E embora “custo” possa se referir a dinheiro, a quantidade de processamento necessária para realizar tarefas está se tornando cada vez mais importante. Quanto mais eficiente for uma operação de computação, menor será o custo de armazenamento, transferência e processamento de dados, o que pode levar a dispositivos menores e com maior eficiência energética.

Ajudar os desenvolvedores a desenvolver coisas que simplesmente funcionam

Como você já deve ter adivinhado, o Ubuntu desempenha um papel importante na comunidade maker, sendo como está no Raspberry Pi e fácil de instalar no Arduino.

Mas o sucesso comercial do Ubuntu está no mercado corporativo, onde é o sistema operacional de escolha para empresas que desenvolvem tecnologias avançadas em transporte, fabricação, logística e muitos outros setores.

“Uma das coisas que é importante para nós é facilitar para os desenvolvedores, diz Bell.

“Queremos ter certeza de que eles não terão que entrar em um monte de problemas realmente difíceis de habilitação de hardware, com drivers de dispositivo 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 principais plataformas para computação incorporada… que habilitemos o Ubuntu lá.

“Agora, pode haver alguns produtos em que eles realmente enviam o Ubuntu no dispositivo.

“Às vezes, estamos habilitando um chipset que alguém pode baixar e funcionará. Outras vezes, como no caso do Raspberry Pi, que é um computador de placa única para que você tenha tudo funcionando lá, habilitamos tudo.

“Então varia.

“O que descobrimos é que a comunidade de fabricantes tende a se concentrar em placas como a Raspberry Pi, e o que estamos vendo agora são pessoas tentando levar isso ao mercado na placa CM3 [Raspberry Pi Compute Module 3].

“Mas também estamos em várias plataformas Intel para aplicativos de robótica, como [Intel] Euclid, onde você tem uma câmera RealSense e, em seguida, o Ubuntu instalado nela.

“Portanto, temos várias maneiras diferentes de habilitar.

“Nossa principal coisa é realmente obter o máximo de hardware possível, seja apenas o próprio silício, ou em sistemas implantados por um fabricante em um computador de placa única, para que, quando alguém o compre, possa literalmente conectá-lo para um monte de monitores e qualquer outra coisa e, de repente, está funcionando – eles não precisam instalar nada.”

indústriaOS 4.0 

A Canonical pode ostentar uma impressionante variedade de clientes corporativos, sendo os mais notáveis, talvez, Nvidia, Dell e Bosch.

A gigante industrial Bosch usa uma versão personalizada do Linux que a empresa construiu por conta própria 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 da fabricante de chips Nvidia, o Ubuntu pode ser encontrado na grande maioria dos carros novos que possuem recursos de direção autônoma. Os fabricantes de automóveis compram os chipsets da Nvidia, nos quais a Nvidia constrói seus próprios conjuntos de ferramentas usando o Ubuntu como base.

Como Bell explica:“No momento, a principal plataforma 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 acessa o site deles, descobre que é na verdade nossa distribuição.

“Trabalhamos com a Nvidia, eles a modificaram um pouco e apoiamos o que é basicamente um sistema operacional Ubuntu para permitir que as pessoas façam desenvolvimento de carros autônomos.

“Além disso, para a Nvidia, eles também têm algo chamado de estação de trabalho DGX – e essa é uma plataforma de aprendizado de máquina de inteligência artificial. Ele só vem com um sistema operacional, e esse é o Ubuntu.

“Há alguns casos de uso interessantes em termos de carros autônomos, IA e aprendizado de máquina.

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

“Se formos para aplicativos industriais, a Dell tem um produto chamado Dell Edge Gateway 5000 e 3000.

“Esses produtos não são o tipo típico de PC ou servidor Dell. Eles são projetados para entrar em ambientes agressivos, seja monitorando o ambiente em uma concessionária, um local de fabricação ou até mesmo o gerenciamento de construção.

“Portanto, o edge gateway existe para fazer a ponte entre o ambiente de tecnologia operacional – entre a tecnologia da informação e o OT.

“Normalmente, nesse tipo de aplicação industrial, você pode ter a segregação da rede – separar as coisas que são muito operacionais de sua rede de TI típica.

“O edge gateway é uma ótima maneira de pegar a grande quantidade de dados, fazer um nível de processamento dentro do ambiente operacional e depois levá-los direto para a nuvem ou de volta para a rede de TI corporativa.

“A Dell tem visado especificamente o mercado industrial para esse edge gateway. É um produto muito robusto - grandes dissipadores de calor nas laterais, mas de uma forma que permite que seja localizado em uma fábrica ou em uma sala de máquinas, em vez de um aplicativo típico de data center.

“Outro exemplo no espaço industrial é a Bosch”, continua Bell.

“A Bosch Rexroth, que é uma de suas subsidiárias, possui um produto PLC – que é um controlador lógico programável – controlando uma entrada-saída de baixo nível entre máquinas em fábricas típicas. Podem ser fábricas, podem ser serviços públicos ou instalações de petróleo e gás.

“E esse PLC está executando o Ubuntu Core, semelhante ao gateway Dell Edge.

“Então, ambos os produtos permitiram que o Ubuntu Core fosse executado como um sistema operacional embarcado seguro controlando aplicativos industriais.”

E enquanto os carros autônomos são uma novidade e um mercado relativamente de 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 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 migrando para a nuvem.

“Tradicionalmente”, diz Bell, “o mundo da tecnologia operacional que você normalmente encontraria em uma fábrica, uma concessionária ou uma instalação de petróleo e gás é muito fechado, com muitos firewalls e não muda.

“A vida útil dos ativos é bastante longa nesses ambientes. Quando você instala uma fábrica, uma linha de fabricação, espera que tenha uma vida útil de sete a mais de 10 anos.

“E eles esperam, portanto, que os dispositivos que os monitoram também tenham vida longa. Então você não está falando sobre o consumidor, vida útil máxima de três anos, você está falando sobre vidas muito mais longas.

“Como esses ambientes começaram a tirar proveito dos serviços baseados em nuvem, isso também significa que eles têm a Internet e as redes de TI corporativas que alcançam essas redes, o que significa que a segurança se torna uma prioridade primordial para as pessoas que operam nos ambientes OT.

“E uma das coisas que fazemos com o Ubuntu em todas as plataformas que executamos é que somos extremamente hábeis em manter nossos sistemas operacionais atualizados em termos de patches de segurança.

“Então, tudo está seguro naquele momento.

“Então, dias ou semanas depois, alguém encontra uma vulnerabilidade e você precisa corrigi-la. Não há sistema operacional que possa dizer que eles são completamente seguros para sempre, então o importante é a rapidez com que você atualiza e corrige seu sistema operacional e, em seguida, como você obtém a atualização em campo?

“O que fizemos com o Ubuntu Core é que tornamos todos os aspectos do sistema operacional atualizáveis ​​pelo ar, para que os dispositivos possam receber uma atualização assim que for fornecida.

“Para que os dispositivos vejam que há uma nova versão e baixem imediatamente.

“É assim que abordamos a segurança, e é por isso que estamos ganhando força no espaço industrial porque as pessoas estão preocupadas com a segurança e o Ubuntu Core está focado na segurança.”

O SO para robótica na nuvem 

Há algum tempo, muitos especialistas falam sobre robótica em nuvem e sistemas ciberfísicos, que é onde você tem humanos, robótica e sistemas de automação trabalhando juntos em um ambiente integrado.

A ideia de que você pode conectar humanos, robótica e sistemas de automação em uma fábrica inteira ou mesmo em uma série de fábricas ao redor do mundo atrai muitas empresas, principalmente as grandes.

No momento, não há uma maneira fácil de fazer isso, e a maioria das empresas industriais que fazem isso desenvolvem suas próprias soluções, trabalhando com empresas de tecnologia de computadores como Canonical e outras.

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

E o custo da criação de tais sistemas ciberfísicos estará dentro dos orçamentos de pequenas e médias empresas, sugere Bell.

“Se você pensar na Lei de Moore”, diz ele, “o poder de computação está aumentando, mas o preço está diminuindo, e os dispositivos e componentes também estão ficando menores.

“Então, todos esses três fatores significam que realmente colocar hardware dentro de um dispositivo – seja um robô ou qualquer outra coisa – se torna mais econômico.

“Muitos dos motivos pelos quais os robôs eram controlados com um tablet era porque era muito caro colocar o computador no robô devido à complexidade do que precisaria ser feito.

“Agora, o que você está vendo é um hardware do tamanho físico certo e com o preço certo para permitir que ele seja instalado em um dispositivo.

“Acho que essa tendência se tornará cada vez mais importante.

“O que seria inacessível apenas três anos atrás é perfeitamente acessível hoje. Quer dizer, depende do dispositivo, mas ainda assim.

“É por isso que achamos que há uma oportunidade real para o Ubuntu rodar em dispositivos embarcados IoT, porque podemos tratar o dispositivo como uma plataforma e ter vários aplicativos rodando de forma isolada e segura”.

Bell fala sobre a possibilidade de robôs industriais integrarem cada vez mais as funções de um PLC, ou computadores. “O espaço tradicional do robô industrial é conservador, mas o que está acontecendo em todos esses espaços – um pouco como os PLCs – é que as pessoas terão sistemas operacionais incorporados proprietários ou caros rodando nele, executando desenvolvimentos muito personalizados.

“O que podemos ver são pessoas implantando plataformas muito mais abertas que podem acessar na nuvem e no dispositivo. Assim, eles podem usar o mesmo kit de ferramentas. E vemos isso acontecendo muito”.

Siri, diga ao meu carro sem motorista para sair da garagem e me encontre na frente da casa 

Indiscutivelmente, a área da robótica que apresentará muitas das inovações é a robótica de serviço, ou robótica pessoal – as pequenas coisas parecidas com brinquedos que são destinadas ao lar, como Kuri.

Pode-se também incluir dispositivos domésticos inteligentes, como o Echo habilitado para Alexa da Amazon e o HomePod habilitado para Siri da Apple neste setor, pois são dispositivos que contêm robôs virtuais - embora os próprios dispositivos não se movam.

A chave é a conectividade com a nuvem, onde esses robôs ou dispositivos podem acessar grandes quantidades de computação, o que é necessário para uma das funções mais críticas – processamento de linguagem natural.

O reconhecimento de voz e o processamento de linguagem natural exigem enormes recursos de computação, mesmo para pessoas que falam com eloquência, com 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 ser feito.

“Há muito mais desenvolvimento para continuar”, diz ele. “Mas o que vai acontecer é que vai acelerar. As pessoas de repente verão que há uma oportunidade de mercado onde elas podem fazer algo, então as pessoas vão inovar muito rapidamente.

“Eles têm recursos limitados no momento, mas é um pouco como reconhecimento de voz. Se você pensar agora o quão rápido está se movendo. No passado, você fazia todo o reconhecimento de voz no dispositivo local, e nunca foi brilhante, seja no seu PC ou em qualquer outra coisa.

“O que está acontecendo agora, com todas as grandes empresas de tecnologia, é que todos os seus aplicativos de reconhecimento de fala estão sendo executados na nuvem. Isso permite que os desenvolvedores façam seu processamento na nuvem, onde podem fazer uma enorme quantidade de aprendizado de máquina e melhorar o reconhecimento de fala.

“Se eu tiver um robô com quem posso falar, e se continuar falando com ele, o reconhecimento de fala e a compreensão ficarão cada vez melhores. O hardware continuará falando com a nuvem e entenderá o que ela precisa dizer e fazer.”

Bell aponta que um telefone celular típico era do tamanho de um tijolo no passado e não podia fazer uma fração do que smartphones muito menores de hoje podem fazer. O reconhecimento de fala e o processamento de linguagem natural também progrediram em um ritmo semelhante.

E embora seja principalmente um desafio de software, esse progresso terá implicações para hardware, como robôs e dispositivos de automação residencial, que Bell acredita ser um grande impulsionador de crescimento para a indústria de robótica e automação como um todo.

“Acho que uma área que veremos crescer muito mais rápido são os robôs de serviço”, diz Bell. “Os robôs de serviço podem estar em todos os setores, desde hotelaria a catering, restaurantes e hotéis e assim por diante.

“Trabalhamos com uma empresa que fabrica robôs de hospitalidade que eles implantaram em hotéis na China. Eles adotaram o Ubuntu para esses robôs de serviço.

“Essas são novas áreas que estão criando novos mercados 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 uma grande adoção deles.”

Bell destaca os avanços orientados a software feitos por gigantes da tecnologia como Google, Apple, IBM e outros na área de processamento de linguagem natural. E ele observa 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 ótimo exemplo é o Intel Euclid”, diz Bell. “É um dispositivo com uma câmera RealSense embutida e, em seguida, um kit de desenvolvimento para permitir que as pessoas construam um robô. Ele permite que você faça protótipos de robôs.

“Portanto, é realmente uma ótima notícia em aplicações industriais e de consumo.

“Este é um ótimo exemplo de um produto que vem com Ubuntu e ROS. E com a câmera RealSense instalada e o suporte, o desenvolvedor pode começar a construir aplicativos baseados em robôs imediatamente.”

O fenômeno global que é o iPhone da Apple pode nunca ser igualado por mais ninguém, mas há muito espaço e oportunidade comercial para inovações e invenções fora do mundo da Apple.

De fato, em alguns períodos contábeis, a Samsung vende mais telefones do que a Apple.

E isso são apenas smartphones.

Ninguém sabe quais dispositivos serão inventados usando as novas ferramentas – o reconhecimento de fala, o processamento de linguagem natural, os minicomputadores Raspberry Pi, as placas Arduino e Intel Euclids, para citar apenas algumas ferramentas básicas disponíveis, e sem falar na realidade aumentada e virtual. conjuntos de ferramentas de realidade agora disponíveis.

O que pode ser feito com um sistema de computação que pode entender tudo o que você diz? Praticamente qualquer coisa, provavelmente.

A única limitação pode ser com o hardware.

Mas mesmo essa limitação tem um limite de tempo. É só que ninguém sabe realmente qual é esse limite de tempo. Provavelmente depende da engenhosidade e visão de engenheiros, desenvolvedores e empreendedores.