Mike Bell van Canonical over Ubuntu: Robotica- & Automatiseringsecosystemen Aandrijven

Exclusief interview met Mike Bell van Canonical, het bedrijf achter Ubuntu

Er is veel prater over het Robot Operating System. Begrijpelijk genoeg. Maar het meest gebruikte besturingssysteem in robotica- en automatiseringssysteemontwikkeling is eigenlijk Ubuntu.

In feite is ROS helemaal geen besturingssysteem – het is een set softwareframeworks, of een software development kit, om te installeren in een besturingssysteem zoals Ubuntu.

Zo legt Mike Bell, executive vicepresident internet of things en devices bij Canonical, uit in een exclusief interview: "Het is een beetje verwarrend omdat het Robot Operating System heet, maar de reden is dat als je robotapplicaties ontwikkelt, je je geen zorgen hoeft te maken over het feit dat het op Ubuntu draait.

"Je schrijft gewoon je applicatie om te interfacen met een ROS SDK en deploy dan op Ubuntu."

ROS kan op diverse systemen geïnstalleerd worden, maar Ubuntu is waarschijnlijk het beste platform ervoor – Ubuntu staat bovenaan de lijst op de ROS-downloadpagina.

Ubuntu is een van de meest gebruikte distributies – of versies – van Linux, het open-source besturingssysteem, dat zelf gebaseerd is op Unix.

En hoewel Ubuntu Linux een gratis, open-source besturingssysteem is, verdienen veel bedrijven – zoals Canonical – geld aan de diensten die ze eromheen bouwen.

Canonical is echter anders dan andere bedrijven, die in feite aanzienlijke bedragen verdienen met Ubuntu Linux – Canonical is eigenlijk het bedrijf dat Ubuntu Linux onderhoudt.

In oude termen bezit Canonical een beetje Ubuntu Linux, hoewel gezegd moet worden dat niemand eigenlijk open-source software zoals Ubuntu Linux bezit – daarom heet het open-source.

De hele open-source-beweging begon waarschijnlijk toen Linus Torvalds de Linux-kernel creëerde, toen hij op universiteit was in Helsinki, Finland.

Een kernel is het centrale, kern-, of belangrijkste deel van een besturingssysteem, en de Linux-kernel begon als Torvalds' hobby.

Na lange tijd de hoofdontwikkelaar van de Linux-kern te zijn, nodigde Torvalds andere programmeurs uit om ermee te helpen ontwikkelen, en velen aanvaardden de uitnodiging.

En zo werd niet alleen de Linux-ontwikkeling versneld, er werd een hele mondiale softwarebeweging opgericht, wat resulteerde in een enorme hoeveelheid softwareontwikkeling in veel velden, een van de vruchten van wat het Android-besturingssysteem is, ook gebaseerd op Linux.

Linux is eigenlijk het ecosysteem voor de enorme verscheidenheid aan smartphones, tablets en laptops, alsook veel andere apparaten die we vandaag in de wereld zien.

Als het oude systeem had voortgeduurd, hadden we alleen macOS dit en Windows dat, en misschien een of twee anderen, wat een beperkt bereik aan apparaten zou hebben betekend, en veel, veel minder mensen de kans zouden hebben gehad om hun eigen software en hardware te ontwikkelen, ofwel zelf of met andere ontwikkelaars.

Torvalds wordt ook de uitvinding van het git-systeem van revisiebeheer toegeschreven dat in softwareontwikkeling gebruikt wordt. En misschien zou hij ook als facilitator van ROS kunnen worden gezien, alhoewel indirect.

Linux werd voor het eerst uitgebracht in 1991, en de nieuwste versie werd in het weekend uitgebracht, op 17 september 2017.

In elk geval, zoals Bell zegt, "ROS is een set toolkits die op Ubuntu draaien, het is geen apart besturingssysteem."

Een publiek met Canonical

Canonical noemt zichzelf het bedrijf achter Ubuntu. Het werd opgericht op hetzelfde moment als Ubuntu om de benodigde ondersteuning te bieden om het OS een breder bereik te geven, een markt die nu veel regeringen, industrieën en maker-communities omvat.

De flexibiliteit en aanpasbaarheid van Ubuntu Linux is waarschijnlijk de sleutel tot zijn succes – er zijn versies voor elk systeem, van een klein apparaat gebouwd door een enthousiaste maker, tot servers in een grootschalig datacenter of publieke cloud.

Bell legt uit: "Canonical is het bedrijf opgericht in 2004 rond het Ubuntu Linux-besturingssysteem.

"Sindsdien hebben we het bedrijf opgedeeld in twee divisies: een die ik run, wat de IoT-focus is; en de andere, die een collega van mij, Anand Krishnan, runt, wat de cloud-kant van het bedrijf is.

"De klantservice-kant van het bedrijf is de afgelopen paar jaar versneld, en we zien geweldige momentum."

"Bijvoorbeeld, binnen de publieke cloud – zeg AWS, Google, Azure… we zijn nu op meer dan 60 procent op al die besturingssystemen die op die publieke clouds draaien.

"We zien nu de traction binnen de interne datacenters die die grote enterprises hebben, dus we beginnen grote enterprises te winnen."

Ubuntu is de referentie-OS voor OpenStack, een open-source softwareplatform om cloud computing-infrastructuur te beheren. Onlangs werd OpenStack bijgewerkt om het voor bedrijven makkelijker te maken om cloudservices en infrastructuurproviders te wisselen. Dit kan de zakelijke groei van Canonical versnellen.

De belangrijkste downloads beschikbaar bij Canonical zijn:

• Ubuntu Desktop
• Ubuntu Server
• Ubuntu Cloud; en
• Ubuntu Core

Daarnaast is er Ubuntu Kylin, speciaal gemaakt voor Chinese gebruikers. Ook zijn er diverse "flavours", met verschillende applicaties en instellingen.

Ondersteuningsdiensten zijn ook beschikbaar, en aangezien de besturingssystemen gratis zijn, zit daar het geld.

De Desktop is het platform voor groei

Bell zegt dat hij de divisie beheert van Canonical die alle compute beheert die "niet in het datacenter zit", en dat omvat de Ubuntu-robotica-platforms, die het bedrijf categoriseert onder internet of things.

Naast zijn vele andere bekende successen, zoals het OS zijn voor de Robotis-humanoïden in de hoofdafbeelding, werd Ubuntu gebruikt in de meerderheid van robots die deelnamen aan de laatste Darpa Robotics Challenge.

Een van Canonical's hoofdaanbiedingen, en binnen Bell's verantwoordelijkheidsgebied, is de Ubuntu Desktop, de gratis, open-source alternatief voor Windows OS of macOS.

Ubuntu Desktop is momenteel een van de hoofddrijvers van Canonical's groei. "Op veel manieren is een van de redenen voor het succes, zowel in de cloud als de groei die we zien in de IoT-ruimte, echt gecentreerd rond het feit dat veel van de ontwikkelaars en innovators van de wereld Ubuntu Linux Desktop gebruiken als hun ontwikkelplatform," zegt Bell.

"Nu schatten we dat er ten minste 3 miljoen mensen ontwikkelen op Ubuntu-gebaseerde platforms. Dus wat we nu zien is de adoptie binnen de embedded-ruimte.

"We gebruiken een beetje de term IoT – het is op veel manieren lui, het is gewoon een handige vangterm. Maar eigenlijk is het voor embedded computers.

"En de compute varieert van alles van robots, drones, tot home gateways, apparaten op productielocaties, edge gateways, en zo verder. Er is een heel bereik aan verschillende use cases die we adresseren.

"En daarvoor hebben we ons Ubuntu-besturingssysteem genomen en een gerichte versie gemaakt, wetend dat mensen kosten-gevoelig zijn en de compute doorgaans veel minder is dan op een desktop of server. Dus we hebben een minimale versie van Ubuntu genaamd Ubuntu Core, die we richten op die embedded apparaten."

En hoewel "kost" uiteindelijk naar geld kan verwijzen, wordt de hoeveelheid verwerking die nodig is om taken uit te voeren steeds belangrijker. Hoe efficiënter een computing-operatie, des te lager de kosten in data-opslag, -overdracht en -verwerking, wat uiteindelijk kan leiden tot kleinere, energie-efficiëntere apparaten.

Ontwikkelaars helpen dingen te ontwikkelen die gewoon werken

Zoals je nu misschien hebt geraden, speelt Ubuntu een belangrijke rol in de maker-community, aangezien het op de Raspberry Pi zit en makkelijk te installeren is op Arduino.

Maar het commerciële succes van Ubuntu zit in de enterprisemarkt, waar het de OS van keuze is voor bedrijven die geavanceerde technologieën ontwikkelen in transport, productie, logistiek en veel andere sectoren.

"Een van de dingen die belangrijk is voor ons is om het voor ontwikkelaars makkelijk te maken," zegt Bell.

"We willen ervoor zorgen dat ze niet in een heleboel moeilijke hardware-enablement-issues hoeven te duiken, met device drivers voor Linux en zo, dus we werken met bedrijven zoals Intel en de ARM-licentiehouders zoals Samsung, Nvidia, Qualcomm en zo verder.

"En wat we doen is met hen werken om ervoor te zorgen dat op hun sleutelplatforms voor embedded compute… we Ubuntu daar inschakelen.

"Nu kunnen er producten zijn waar ze eigenlijk Ubuntu op het apparaat shippen.

"Soms enablen we een chipset die iemand kan downloaden en het werkt gewoon. Andere keren, zoals in het geval van de Raspberry Pi, wat een single-board computer is dus je hebt alles erop draaien, enablen we het hele pakket.

"Dus het varieert.

"Wat we zien is dat de maker-community zich richt op boards zoals de Raspberry Pi, en wat we nu al zien is dat mensen proberen dat naar de markt te brengen op de CM3 [Raspberry Pi Compute Module 3] board.

"Maar we zitten ook op diverse Intel-platforms voor robotica-applicaties, zoals [Intel] Euclid, waar je een RealSense-camera hebt, en dan Ubuntu geïnstalleerd op zit.

"Dus we hebben een reeks verschillende manieren waarop we enablen.

"Onze hoofddoel is echt om op zoveel mogelijk hardware te komen, of het nu alleen het silicium is, of op systemen gedeployed door een fabrikant op een single-board computer, zodat als iemand het koopt, ze het letterlijk kunnen aansteken op een reeks displays en wat dan ook en dan plotseling draait het – ze hoeven niets te installeren."

industryOS 4.0

Canonical kan een indrukwekkende reeks bedrijfsklanten tonen, meest opvallend misschien Nvidia, Dell en Bosch.

Industriegigant Bosch gebruikt of een custom versie van Linux die het bedrijf zelf heeft gebouwd, of het gebruikt Canonical's Ubuntu-distributie. Bovendien heeft Mayfield Robotics – een divisie van Bosch – de Kuri-thuisrobot gebouwd op het Ubuntu-platform.

Via chipmaker Nvidia kan Ubuntu worden gevonden op de grote meerderheid van nieuwe auto's die zelfrijdende functies hebben. Auto-fabrikanten kopen Nvidia's chipsets, waarop Nvidia zijn eigen toolsets bouwt met Ubuntu als basis.

Zo legt Bell uit: "Nu is het primaire platform dat je de meeste fabrikanten ziet – zoals Volvo, Daimler, Tesla – naar de markt brengen is de Nvidia Drive PX – en die wordt geëNABLED door Ubuntu.

"Dus als je op hun website gaat, vind je dat het eigenlijk onze distributie is.

"We hebben met Nvidia gewerkt, ze hebben het licht gewijzigd, en we ondersteunen wat eigenlijk een Ubuntu-besturingssysteem is om mensen in staat te stellen zelfrijdende auto-ontwikkeling te doen.

"Ook, voor Nvidia, hebben ze ook iets genaamd de DGX-workstation – en dat is een kunstmatige intelligentie machine learning-platform. Het komt met maar één besturingssysteem, en dat is Ubuntu.

"Dus er zijn een paar interessante use cases in termen van zelfrijdende auto's, AI en machine learning.

"Ik denk dat Nvidia recentelijk gestemd is als een van de meest innovatieve tech-bedrijven door MIT, dus het is geweldig om te kunnen partneren met een bedrijf als Nvidia.

"Als we kijken naar industriële toepassingen, heeft Dell een product genaamd de Dell Edge Gateway 5000 en 3000.

"Die producten zijn niet je typische Dell PC of server. Deze zijn ontworpen om in harde omgevingen te gaan, of het nu monitoring is in een utility, of een productiesite, of zelfs bouwmanagement.

"Dus de edge gateway is er om de operationele technologie-omgeving te bruggen – tussen de informatietechnologie en de OT.

"Typisch in die soort industriële toepassingen, kun je segregatie van het netwerk hebben – scheid de dingen die erg operationeel zijn van je typische IT-netwerk.

"De edge gateway is een geweldige manier om de enorme hoeveelheid data te nemen, een niveau van verwerking te doen binnen de operationele omgeving, en dan ofwel rechtstreeks naar de cloud of terug in het enterprise IT-netwerk te sturen.

"Dell heeft specifiek de industriële markt getarget voor die edge gateway. Het is een heel robuust product – grote koelvinnen aan de zijkanten, maar in een vorm die het mogelijk maakt om in een fabriek of machinekamer te plaatsen, in plaats van een typische datacenter-applicatie.

"Een ander voorbeeld in de industriële ruimte is Bosch," vervolgt Bell.

"Bosch Rexroth, wat een van zijn dochterbedrijven is, heeft een PLC-product – dat is een programmeerbare logische controller – die een laag-niveau input-output regelt tussen machines in typische installaties. Ze kunnen productie-installaties zijn, ze kunnen utilities zijn, of olie- en gasinstallaties.

"En die PLC draait Ubuntu Core, vergelijkbaar met de Dell Edge gateway.

"Dus beide producten hebben Ubuntu Core ingeschakeld om te draaien als een veilige embedded besturingssysteem die industriële toepassingen controleert."

En hoewel zelfrijdende auto's een nieuw ding zijn, en een relatief nichtek markt, is de industriële sector – productie, logistiek en zo verder – een van de oudste, wat kan verklaren waarom het een van de meest conservatieve is.

Tot de afgelopen paar jaren waren de meeste fabrieken niet eens met het internet verbonden – en veel nog steeds niet; geen van hun machines had sensoren op aangesloten op internetgateways, enzovoort. Nu, met Industrie 4.0 en het industriële internet, praten de machines en bewegen ze naar de cloud.

"Traditioneel," zegt Bell, "is de wereld van operationele technologie die je normaal in een productiefabriek, een utility of een olie- en gasinstallatie vindt, erg afgeschermd, veel firewalls, en verandert niet.

"Asset-leven is tamelijk lang in die omgevingen. Als je een fabriek zet, een productielijn in, verwacht je dat die een leven heeft van zeven tot 10-plus jaar.

"En ze verwachten daarom dat de apparaten die die monitoren ook een lang leven hebben. Dus je praat niet over consumenten, drie jaar maximum levensduur, je praat over veel langere levensduur.

"Naarmate die omgevingen begonnen te profiteren van cloud-gebaseerde diensten, betekent dat ook dat ze internet en enterprise IT-netwerken hebben die in die netwerken reiken, wat betekent dat beveiliging een paramount prioriteit wordt voor de mensen die die OT-omgevingen runnen.

"En een van de dingen die we doen met Ubuntu op elk platform dat we runnen is dat we extreem goed zijn in het up-to-date houden van onze besturingssystemen wat beveiligingspatches betreft.

"Dus alles is op dat moment veilig.

"Dan, dagen of weken later, vindt iemand een kwetsbaarheid, en dan moet je het fixen. Er is geen besturingssysteem dat kan zeggen dat ze voor altijd volledig veilig zijn, dus het belangrijke is hoe snel update en patch je je besturingssysteem en hoe krijg je de update in het veld?

"Wat we met Ubuntu Core hebben gedaan is dat we alle aspecten van het besturingssysteem upgradebaar over-the-air hebben gemaakt, zodat de apparaten een update kunnen nemen zodra deze gegeven wordt.

"Dus de apparaten kunnen zien dat er een nieuwe versie is en die direct downloaden.

"Dat is hoe we beveiliging adresseren, en dat is waarom we traction krijgen in de industriële ruimte omdat mensen bezorgd zijn over beveiliging en Ubuntu Core gefocust is op beveiliging."

Het OS voor cloud-robotica

Al enige tijd praten veel experts over cloud-robotica en cyber-fysische systemen, waar je mensen, robotica en automatiseringssystemen allemaal samenwerkt in een geïntegreerde omgeving.

Het idee dat je mensen, robotica en automatiseringssystemen over een hele fabriek of zelfs een hele reeks fabrieken over de hele wereld kunt verbinden, spreekt veel bedrijven aan, grote in het bijzonder.

Op dit moment is er geen gemakkelijke manier om dit te doen, en de meeste industriële bedrijven die dit doen, ontwikkelen hun eigen oplossingen, in samenwerking met computertechnologiebedrijven zoals Canonical en anderen.

Maar de voortgang naar een aanpasbare, flexibele en makkelijk te installeren cloud-robotica-systeem versnelt, en Ubuntu zal bijna zeker een van de fundamentele softwarecomponenten in zo'n infrastructuur zijn – het is dat al in significante mate.

En de kosten van het creëren van zulke cyber-fysische systemen zullen binnen de budgetten van zelfs kleine en middengrote bedrijven vallen, suggereert Bell.

"Als je denkt over Moore's Law," zegt hij, "de compute-kracht neemt toe maar het prijspunt daalt, en de apparaten en componenten worden ook kleiner.

"Dus al die drie factoren betekenen dat het eigenlijk kosten-effectiever wordt om hardware in een apparaat te stoppen – of het nu een robot is of iets anders.

"Veel van de reden dat robots gecontroleerd werden met een tabletcomputer was omdat het te duur was om de computer in de robot te stoppen vanwege de complexiteit van wat er gedaan moest worden.

"Nu zie je hardware van de juiste fysieke grootte en op het juiste prijspunt om dat in een apparaat te passen.

"Ik denk dat deze trend steeds belangrijker wordt.

"Wat onbetaalbaar was drie jaar geleden, is vandaag perfect betaalbaar. Ik bedoel, het hangt af van het apparaat, maar nog steeds.

"Dit is waarom we denken dat er een echte kans is voor Ubuntu op IoT-embedded apparaten te draaien, omdat we in staat zijn om het apparaat als een platform te behandelen en meerdere applicaties te laten draaien in een geïsoleerde, ingesloten, veilige manier."

Bell praat over de mogelijkheid dat industriële robots de functies van een PLC, of computers, zullen integreren. "De traditionele industriële robot-ruimte is conservatief, maar wat er in al die ruimtes gebeurt – een beetje als PLCs – is dat mensen proprietaire of dure embedded besturingssystemen op hebben draaien, met heel specifieke ontwikkelingen.

"Wat we kunnen zien is dat mensen veel meer open platforms deployen die ze in de cloud kunnen benaderen alsook op het apparaat. Dus ze kunnen dezelfde toolkit gebruiken. En we zien dit heel veel gebeuren."

Siri, vertel mijn zelfrijdende auto de garage uit te rijden en me te ontmoeten voor het huis

Discussieerbaar is het gebied van robotica dat veel van de nieuwe innovaties naar voren zal brengen service-robotica, of persoonlijke robotica – de kleine speelgoed-achtige dingen die voor thuis bedoeld zijn, zoals Kuri.

Men zou ook slimme huisapparaten zoals Amazon's Alexa-ingeschakelde Echo en de Apple Siri-ingeschakelde HomePod in deze sector kunnen opnemen, aangezien ze apparaten zijn die virtuele robots bevatten – hoewel de apparaten zich niet bewegen.

De sleutel is connectiviteit met de cloud, waar deze robots of apparaten toegang hebben tot enorme hoeveelheden compute, wat nodig is voor een van de meest kritische functies – natuurlijke taalverwerking.

Spraakherkenning en natuurlijke taalverwerking vereisen massive computing-bronnen zelfs voor mensen die eloquent spreken, in correcte grammatica en niet mompelen. Het is een uitdaging die nog niet volledig opgelost is, maar Bell denkt dat een oplossing niet ver weg is, hoewel hij accepteert dat er nog werk te doen is.

"Er is nog veel meer ontwikkeling nodig," zegt hij. "Maar wat er zal gebeuren is dat het zal versnellen. Mensen zullen plotseling zien dat er een marktkans is waar ze iets mee kunnen doen, dan zullen mensen heel snel innoveren.

"Ze hebben nu beperkte mogelijkheden, maar het is een beetje als spraakherkenning. Als je nu denkt hoe snel het voortgaat. In het verleden deed je alle spraakherkenning op het lokale apparaat, en het was nooit briljant, of het nu je PC was of iets anders.

"Wat er nu gebeurt, met alle grote tech-bedrijven, is dat al hun spraakherkenning-applicaties in de cloud draaien. Dus dat stelt ontwikkelaars in staat om hun verwerking in de cloud te doen, waar ze een enorme hoeveelheid machine learning kunnen doen en spraakherkenning verbeteren.

"Als ik een robot heb waar ik mee kan praten, en als ik blijf met het praten, zullen de spraakherkenning en het begrip alleen maar beter worden. De hardware blijft met de cloud praten en begrijpt wat het moet zeggen en doen."

Bell wijst erop dat een typische mobiele telefoon vroeger de grootte van een baksteen had, en niet een fractie kon doen van wat veel kleinere smartphones van vandaag kunnen doen. Spraakherkenning en natuurlijke taalverwerking hebben ook vooruitgang geboekt met een vergelijkbare snelheid.

En hoewel het voornamelijk een software-uitdaging is, zal dergelijke vooruitgang implicaties hebben voor hardware zoals robots en huisautomatiseringsapparaten, wat Bell gelooft een grote groeidriver zal zijn voor de robotica- en automatiseringsindustrie als geheel.

"Ik denk dat één gebied dat we veel sneller zullen zien groeien is service-robots," zegt Bell. "Service-robots kunnen in elke sector zitten, van horeca tot catering, restaurants en hotels en zo verder.

"We hebben werk gedaan met een bedrijf dat horeca-robots maakt die ze in hotels in China deployden. Ze adoptieerden Ubuntu voor die service-robots.

"Dat zijn nieuwe gebieden die nieuwe marktplaatsen creëren voor apparaten die nooit eerder bestonden.

"Wat service-robots betreft, voel ik dat het nog drie tot vijf jaar duurt voordat je begint grote adoptie van ze te zien."

Bell benadrukt de software-gerichte vooruitgang die tech-giganten zoals Google, Apple, IBM en anderen in het gebied van natuurlijke taalverwerking hebben gemaakt. En hij noteert het toenemende aantal computing-hardware-platforms – van minuscule afmetingen – die veel meer verwerking lokaal op de machine mogelijk maken.

"Een echt geweldig voorbeeld is de Intel Euclid," zegt Bell. "Het is een apparaat met een RealSense-camera ingebouwd, en dan een development kit om mensen in staat te stellen een robot te bouwen. Het stelt je in staat om robots te prototypen.

"Dus het is echt geweldig nieuws in zowel consumenten- als industriële toepassingen.

"Dit is een echt geweldig voorbeeld van een product dat met Ubuntu en ROS shipped. En met de RealSense-camera geïnstalleerd en de ondersteuning, kan de ontwikkelaar direct beginnen met het bouwen van robot-gebaseerde applicaties uit de doos."

Het mondiale fenomeen dat de Apple iPhone is, zal misschien nooit door iemand anders geëvenaard worden, maar er is genoeg ruimte en commercieel potentieel voor innovaties en uitvindingen buiten de Apple-wereld.

In feite, in sommige boekperiodes verkoopt Samsung meer telefoons dan Apple.

En dat zijn alleen smartphones.

Niemand weet welke apparaten uitgevonden zullen worden met de nieuwe tools – de spraakherkenning, natuurlijke taalverwerking, de Raspberry Pi-minicomputers, de Arduino-boards en Intel Euclids, om maar een paar basis-tools te noemen, en zonder zelfs de augmented reality en virtual reality toolsets te noemen die nu beschikbaar zijn.

Wat kan er gedaan worden met een computing-systeem dat alles begrijpt wat je zegt? Best wel alles, waarschijnlijk.

De enige beperking zou dan met de hardware kunnen zitten.

Maar zelfs die beperking heeft een tijdslimiet. Het is gewoon dat niemand echt weet wat die tijdslimiet is. Het hangt waarschijnlijk af van de ingenieurs, ontwikkelaars en entrepreneurs.