Лаборатория роботехники и девушки в Сколково

Сколково в ноябре напоминает военно-воздушную базу Ванденберг — военное сооружение с космодромом, расположенное в США (округ Санта-Барбара штата Калифорния). Та же безблагодатная жухлая равнина под серым небом, на которой стоят коробки и призмы загадочных сооружений. Вот сравним несколько мест Сколково и базы Ванденберг (по первому я ходил, а вторую фотографировал из окна поезда):

Это Сколково:









А вот это Ванденберг:









Однако в Сколково за этой суровостью работают девушки той утонченной красоты, которая растет только рядом с высокими технологиями:



Я зашел в Сколково по приглашению Николая Суетина, главного сколковца, разбирающегося в электронике, преимущественно с физической стороны. То есть он не только директор по науке и технологиям в ИТ-кластере «Сколково», но еще и реальный ученый, автор более 20 патентов и более 200 научных публикаций в области физики, химии, наноматериалов и электронике:



Я побеседовал с Николаем Суетиным об опубликованных сделках Imagination Technologies с группой компаний «Элвис» и Байкал Электроникс. Как бывалый интеловец, Николай напомнил, что на рынке микросерверов ни Imagination, ни ARM так и не потеснили Интел. Я сослался на недавно выпущенный 64-битный Out-of-Order процессор MIPS P6600, но Николай отнесся к этому скептически, на что я не стал спорить — позиции интела на рынке серверов несомненны, посему там все непросто.

Дальше Николай представил меня джентльменам в Robotics Labs — Дмитрию Тетерюкову и Михаилу Матросову. Там же проходил руководитель робототехнического центра Альберт Ефимов, и на одном из фото вы можете увидеть Петра Левича, с которым я познакомился потом:



Михаил Матросов показал мне квадрокоптер с камерой, который распознает лица и вручает нечто человеку:



Для контроля моторов и сенсоров они используют классический AVR-ный Ардуино, для распознавания образов — компьютер на интеловском процессоре.

Я согласился, что простые встроенные системы вполне можно программировать в программной среде Ардуино, не заморачиваясь профессиональными средами, так как в среде Ардуино есть способы обработки прерываний, т.е. она достаточно гибкая для приложений требуемого типа. Однако у меня сразу возник вопрос, преподают ли в Сколтехе курсы по 1) профессиональному программированию микроконтроллеров и 2) использованию операционных систем реального времени (с введением таких концепций как tasks, event, mailbox, semaphore и т.д.)

Выяснилось — нет. Лаборатория роботехники в Сколтехе сделана по образу и подобию соответствующей лаборатории в MIT и других международных университетах, и ее цель — быть сфокусированными чисто на роботехнике, в не на технологиях, на которые опирается роботехника.

По этой же причине они как правило не проектируют свои платы (PCB), хотя у них есть специалист по проектированию плат.

То же самое относится и к программам распознования образов. Роботехнические сколковцы используют готовые open-source программы распознавая, скрепляя их с контролирующими камеры, сенсорами и активаторами сравнительно небольшим количеством glue кода.

Так как я сам 25 лет назад работал над программой распознавания, я согласился с товарищами, что это не должно делаться в лаборатории роботехники. Так как такие программы состоят из сотен алгоритмов (и общего назначения и ad hoc), и каждый алгоритм может быть темой целого исследования для одного исследователя (который потом публикует об этом статью) или целым многомесячным проектом для программиста-практика (который статьи не пишет а довольствуется практическими результатами).

Однако тут встает интересный вопрос. Возьмем другие лаборатории роботехники, например вот я как-то заехал в подобную лабораторию в 4-х летнем инженерном колледже Harvey Mudd College рядом с Лос-Анжелесом. Выглядит он так:





Эта лаборатория в Harvey Mudd, как и у сколковцев, тоже фокусируется на конечных системах, а не на технологиях, на основе которых строятся компоненты этих систем. Однако в Harvey Mudd, как и в других вузах этого типа, в тех же зданиях, есть и курсы по технологиям компонент — основы цифровой логики, лабы с микроконтроллерами и ПЛИС-ами, введению во встроенные системы и т.д.

Посему и от сколковцев я бы ожидал наличия рядом экспертизы по данным вопросам. А также соответствующих курсов или в Сколтехе, или в сотрудничающих с ними других учебных учреждениях. Честно говоря, я так и не понял, как они решают эту проблему.

С одной стороны, в 2010 году в прессе муссировалось, что якобы сколковцы планировали ввезти всю такую экспертизу с Запада поскольку они хотели разорвать с традиционными российскими вузами которые были якобы 1) ретроградами 2) традиционно связанными с ВПК, что омрачало западных партнеров (вспомним что тогда даже Макфол участвовал в технотусовках).

С другой стороны понятно, что закон Ома и правила булевой алгебры не зависят от полушария Земли и степени восторженности при обсуждении Стива Джобса (это ��ункт, который мне приходится периодически разъяснять гуманитариям), поэтому было бы логично приспособить для нужд преподавания курсов по технолониям компонент традиционные российские кадры, т.е. создать смычку Сколкова с МИФИ, МГУ, МФТИ, МИЭТ, ИТМО и другими вузами такого типа.

Я думаю, что это в конечно итоге и произойдет, особенно учитывая, что традиционные российские вузы и сами не стоят на месте, а обновляют свои программы. Ибо ввозить в Россию профессоров из Америки или там Японии для преподавания основ цифровой логики, языков описания аппаратуры Verilog, программирования микроконтроллеров, создания RTOS-ов и других такого рода вещей — это не есть cost efficient.

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Помимо осмотра сколковских лабораторий я предложил им попробовать некоторые продукты от нашей компании Imagination Technologies и наших партнеров. В частности платы на основе микроконтроллера Microchip PIC32MZ как альтернативный Ардуино и более мощный контролирующий компьютер. Платы на основе Microchip PIC32MZ могут программироваться как с помощью индустриальной среды MPLAB X, так и с помощью точного аналога среды Ардуино MPIDE.



Также сейчас Imagination спонсирует создание нового университетского курса по программированию микроконтроллеров Microchip PIC32MZ, причем этот курс включает RTOS-ы и новомодное соединение микроконтроллеров с облаком. Главный создатель курса — профессор Алекс Дин из Университета Северной Каролины, в комитет по созданию курса входят представители Imagination Technologies (в том числе я), Microchip Technology и Digilent (отделение National Instruments).

В ревью и бета-тестировании курса будут принимать участие и некоторые российские вузы. Микроконтроллер Microchip PIC32MZ как основа курса превосходит популярные альтернативы (STM32F3/4) тем, что несет в себе кэши и TLB MMU, что расширяет опции для обучения (даже позволяет запустить на PIC32MZ операционные системы Linux и BSD (Lite)).

Вот пару слайдов Алекса Дина на конференции Microchip Masters по поводу этого курса:








Хорошо, PIC32MZ годится для контроля. А как насчет встроенного компьютера средней производительности / высокой энергоэффективности, который можно было бы применить для более сложных алгоритмов, например для для распознавания образов?

Именно о таком компьютере был недавний пресс-релиз от Imagination. Плата MIPS Creator Ci40 — это общедоступная плата на основе SoC с микропроцессорным ядром MIPS interAptiv с поддержкой многопоточности на одном ядре — того, чего нет у конкурирующей с MIPS/Imagination компании ARM.

MIPS interAptiv использует для распознавания образов в частности компания MobilEye которая создала на его основе систему предотвращения столкновений автомобилей. Клиентами MobilEye являются более 20 компаний, в частности Audi, BMW, Fiat, Ford, General Motors, Honda, Nissan, Peugot, Citroen, Renault, Volvo и Tesla.



Пару лет назад я слелал слайды с объяснением преимуществ многопоточности на одном ядре по сравнению с многоядерной системой. Главное преимущество — повышение эффективности, производительности на милливатт, за счет более полной загрузки конвейера процессора. Пока один поток/тред долго чего-нибудь ждет, инструкции из других тредов могут проходить через конвейер процессора. Пример ожидания: загрузка данных из памяти, если этих данных нет в кэше, может занимать до 150 циклов и выше. Слайды основаны на ядре MIPS 34K, предшественнике MIPS interAptiv но практически все что верно для 34K, верно и для interAptiv:







С технической частью все, теперь еще несколько фоток Сколкова. В нем есть например водоем:



Он совсем другой, чем ручей, который течет по Silicon Valley между офисами Imagination и Intel:



И наконец фотка меня со сколковскими карандашами. Архитекторы этого здания явно знакомы с оформителями офисов Гугла:



В заключение я могу сказать, что Сколково, как это не странно, полностью открыто для посещений. Хотя говорили, что оно якобы окружено колючей проволокой и вообще, но на самом деле туда трудно проехать только на автомобиле (серьезный контрольно-пропускной пункт). Если же хотите походить там пешком, то все что вам нужно — это приехать на парковку рядом со входом (либо на автобусе от метро, либо на машине), после чего сесть на шаттл и без всяких проверок проехать через этот самый КПП, после чего ходить и наслаждаться запахом осенней травы и ранним снегом вокруг сколковских зданий и водоемов (внутрь гиперкуба тоже можно пройти без проблем).