Σύνταξη άρθρου: Ευθύμης Κυρίκος
Επιμέλεια άρθρου: Κωνσταντίνος Ουρανός

 

Η εξέλιξη της ψηφιακής τεχνολογίας και ηλεκτρονικής τα τελευταία χρόνια επέτρεψε τη δημιουργία ολοκληρωμένων υπολογιστών με πολύ μικρό κόστος παραγωγής. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή πολύ φτηνών και αξιόπιστων υπολογιστικών συσκευών τόσο για το κοινό όσο και για ερευνητικούς σκοπούς. Μια τέτοια τεχνολογία αποτελεί η διάσημη σειρά υπολογιστών Raspberry Pi, η οποία αναπτύχθηκε και κατασκευάστηκε στο Ηνωμένο Βασίλειο από το ίδρυμα Raspberry Pi. Raspberry Pi σημαίνει δε «Πίττα σμέουρου»!

Υπολογιστής μονής πλακέτας

Σήμερα, η πιο συχνή αρχιτεκτονική κατασκευής φτηνών υπολογιστικών συστημάτων είναι η αρχιτεκτονική μονής πλακέτας (single-board computer). Στην αρχιτεκτονική αυτή όλα τα υποσυστήματα του υπολογιστή (επεξεργαστής, μνήμη, περιφερειακά) βρίσκονται ενσωματωμένα πάνω σε μια κοινή πλακέτα πυριτίου. Το αποτέλεσμα είναι πως αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την κατασκευή πολύ φτηνών υπολογιστών, με μικρή κατανάλωση ενέργειας και πολύ μικρών σε μέγεθος (το raspberry pi έχει μέγεθος όσο περίπου μια πιστωτική κάρτα). Το μόνο μειονέκτημα αυτής της αρχιτεκτονικής είναι πως οι υπολογιστές αυτοί δεν είναι αναβαθμίσιμοι, όπως ένας κλασικός υπολογιστής γραφείου (desktop).

To Raspberry Pi

Το Raspberry Pi είναι μια σειρά υπολογιστών μονής πλακέτας (single-board computer), η οποία αναπτύχθηκε για εκπαιδευτικούς σκοπούς στη διδασκαλία της επιστήμης των υπολογιστών στις φτωχές και αναπτυσσόμενες χώρες. Ωστόσο λόγω του πολύ μικρού κόστους κατασκευής και πώλησης, έγινε ιδιαίτερα αποδεκτό σε εφαρμογές γύρω από τη ρομποτική και τον αυτοματισμό. Μάλιστα σήμερα η λίστα αυτή των εφαρμογών του συνεχώς διευρύνεται. Ενδεικτικά υπάρχουν μια σειρά από εφαρμογές, όπως το διαδικτυακό ραδιόφωνο, μετεωρολογικός σταθμός, οικιακός εξυπηρετητής αρχείων (file server) και ασύρματη σύνδεση με εκτυπωτές. Επιπλέον, αποτελεί και μια πλατφόρμα, την πιο φτηνή, πάνω στην οποία γίνεται ανάπτυξη και δοκιμή λογισμικού, το οποίο απευθύνεται σε κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα, σε υπολογιστές δηλαδή που βρίσκονται σε διαφορετικά δίκτυα και επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μηνυμάτων.

Το κόστος του Raspberry Pi

Το κόστος του Raspberry Pi είναι το μεγάλο του πλεονέκτημα. Το κόστος του ξεκινάει από τα 35 ευρώ, με μέγιστη τιμή τα 80 ευρώ αναλόγως με την έκδοση και τη σειρά. Φυσικά το κόστος αυτό αφορά στη πλακέτα την ίδια. Βέβαια τα ελάχιστα απαραίτητα για να λειτουργήσει ο υπολογιστής είναι το καλώδιο τροφοδοσίας USB (9-10 ευρώ), ένα καλώδιο HDMI για τη σύνδεση με οθόνη ή τηλεόραση (3-10 ευρώ), ένα πληκτρολόγιο και ποντίκι (οι τιμές ξεκινούν από 10 ευρώ για ένα σετ) και μια κάρτα μνήμης τύπου micro SD για την αποθήκευση του λειτουργικού συστήματος και των δεδομένων (από 10 ευρώ, ανάλογα και με τη χωρητικότητα). Καλό είναι για την προστασία της πλακέτας να υπάρχει και μια θήκη (από 3,5 ευρώ). Τέλος, ο υπολογιστής μπορεί να συνδεθεί με οποιαδήποτε οθόνη υπολογιστή ή και με την τηλεόραση.

Η χρήση του Raspberry Pi ως οικιακού υπολογιστή

Ο πρώτος υπολογιστής της σειράς Raspberry Pi κυκλοφόρησε το 2012. Ως σήμερα έχουν κυκλοφορήσει τέσσερις γενιές της σειράς. Οι κύριες διαφορές από σειρά σε σειρά είναι οι καλύτερες επιδόσεις και κάποιες μικρές διαφορές στα περιφερειακά (από την έκδοση 3 και μετά υπάρχει και υποστήριξη WiFi). Λόγω της ευρείας αποδοχής που έχει λάβει η σειρά, έχουν κυκλοφορήσει και εκδόσεις οι οποίες είναι πολύ φτηνές. Φυσικά, δε διαθέτουν όλες τις λειτουργίες του βασικού μοντέλου και έχουν συγκεκριμένες χρήσεις, ιδίως στη ρομποτική και τον αυτοματισμό, όπως το Raspberry Pi Zero το οποίο περιλαμβάνει μόνο τα απολύτως απαραίτητα υποσυστήματα και κοστίζει κάτω από 10 ευρώ!

Το 2019 κυκλοφόρησε η έκδοση 4 του Raspberry Pi με αρκετά αυξημένες επιδόσεις σε σχέση με τον προκάτοχό του. Οι επιδόσεις του συγκεκριμένου υπολογιστή πλέον πλησιάζουν εκείνες των χαμηλού κόστους φορητών υπολογιστών προηγούμενων τεχνολογικών γενεών. Μάλιστα σε ορισμένες λειτουργίες, όπως η αναπαραγωγή βίντεο υψηλής ανάλυσης, το raspberry pi έχει καλύτερες επιδόσεις από τους προαναφερθέντες.

Η τελευταία έκδοση της σειράς Raspberry pi λοιπόν, διαθέτει αρκετή υπολογιστική ισχύ για την εκτέλεση καθημερινών εργασιών, όπως η παρακολούθηση ενός βίντεο, η πλοήγηση στο διαδίκτυο και η ανάγνωση κειμένων και εγγράφων. Παράλληλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως υπολογιστής για επεξεργασία εγγράφων του Office (αν και δεν διαθέτει επίσημη υποστήριξη για το Microsoft Office), τα οποία το καθιστούν μια αξιόπιστη λύση ενός υπολογιστή για καθημερινή χρήση.

Ένα βασικό μειονέκτημα της σειράς ωστόσο που ενδεχομένως αποθαρρύνει κάποιους χρήστες είναι η ασυμβατότητα λογισμικού. Λόγω αρχιτεκτονικής επεξεργαστή αλλά και λειτουργικού συστήματος, δεν είναι δυνατή η εκτέλεση προγραμμάτων συμβατών με την αρχιτεκτονική ενός σταθερού ή φορητού υπολογιστή στο Raspberry pi. Αν και πολλές εταιρείες και ανεξάρτητοι προγραμματιστές έχουν εργαστεί τόσο στη μεταφορά όσο και στη δημιουργία προγραμμάτων για τη σειρά, εντούτοις η υποστήριξη λογισμικού παραμένει περιορισμένη. Δεν είναι δυνατή η εγκατάσταση κάποιας desktop έκδοσης των windows στη συσκευή, αν και πλέον έχει δημιουργηθεί το Raspberry Pi OS που αποτελεί ουσιαστικά ένα λειτουργικό σύστημα βασισμένο στα Debian Linux με υποστήριξη για το συγκεκριμένο υλικό και αποτελεί ένα πολύ φιλικό περιβάλλον για τον μέσο χρήστη. Φυσικά υποστηρίζονται οι περισσότεροι γνωστοί φυλλομετρητές για πλοήγηση στο διαδίκτυο, υπάρχει δυνατότητα αναπαραγωγής εικόνας και ήχου και υπάρχουν προγράμματα συμβατά με αρχεία του Microsoft Office. Δυστυχώς ακόμα δεν μπορεί κάποιος να εγκαταστήσει το επίσημο Office στη συσκευή, αν και υπάρχουν δωρεάν εναλλακτικά πακέτα γραφείου, όπως το LibreOffice που είναι προεγκατεστημένα με το Raspberry pi OS.

Στα συν προσμετράται το ότι το σύνολο όλων αυτών των προγραμμάτων υπόκεινται στην κατηγορία του ανοικτού κώδικα, πράγμα που σημαίνει πως είναι ελεύθερα και δωρεάν για χρήση.

Επιπλέον χρήσεις

Παρόλο που η σειρά Raspberry pi κατασκευάστηκε με σκοπό τη χρήση της ως προσωπικού υπολογιστή, εντούτοις, λόγω του πολύ μικρού του μεγέθους, του πολύ μικρού κόστους και της πολύ μικρής κατανάλωσης ενέργειας, χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές αυτοματισμού και ρομποτικής ως μονάδα επεξεργασίας δεδομένων. Η εξέλιξη των ρομποτικών συστημάτων τα τελευταία χρόνια δημιούργησε την ανάγκη να εκτελούνται ορισμένοι πολύπλοκοι υπολογισμοί από το ίδιο το ρομπότ χωρίς να χρειάζεται απομακρυσμένος υπολογιστής για να επεξεργάζεται τα δεδομένα (κυρίως για θέμα ταχύτητας). Τα χαρακτηριστικά του raspberry pi ταιριάζουν σε αυτές τις εφαρμογές. Έτσι πλέον μπορεί το ρομπότ να ενσωματώνει έναν ολοκληρωμένο υπολογιστή, που να εκτελεί τις απαραίτητες λειτουργίες πολύ γρήγορα χωρίς να εξαρτάται από κάποιο απομακρυσμένο τερματικό υπολογιστή.

Επιπροσθέτως, ακριβώς λόγω του μικρού κόστους και της ελάχιστης κατανάλωσης ενέργειας, το raspberry pi χρησιμοποιείται πολύ συχνά και ως εξυπηρετητής (server) στον οποίο συνδέονται άλλοι υπολογιστές και ζητούν πληροφορίες και δεδομένα. Μια κλασική εφαρμογή του είναι η δημιουργία ενός εξυπηρετητή αρχείων (file server), όπου η συσκευή αναλαμβάνει να διαμοιράζει αρχεία σε ένα δίκτυο υπολογιστών. Μία άλλη ευρεία χρήση του είναι η δημιουργία ασύρματου δικτυακού εκτυπωτή.

Τέλος, μια από τις πιο διαδεδομένες χρήσεις του raspberry pi είναι αυτή του εξομοιωτή (emulator) παιχνιδομηχανών. Σήμερα υπάρχει μια μεγάλη κοινότητα που αναπτύσσει και συντηρεί εξομοιωτές παλιότερων παιχνιδομηχανών στο raspberry pi. Να σημειώσουμε πως ο εξομοιωτής είναι ένα πρόγραμμα που «αντιγράφει» τη λειτουργία μιας ηλεκτρονικής μηχανής μέσα σε μια άλλη ηλεκτρονική μηχανή, έχοντας φυσικά πάντα την ανάλογη ισχύ. Μια σύγχρονη παιχνιδομηχανή δεν μπορεί να εξομοιωθεί από το raspberry pi καθώς αυτό είναι αδύνατο λόγω της μικρότερης υπολογιστικής ισχύος του τελευταίου.

Τι γίνεται με την τηλεκπαίδευση και την τηλεργασία

Ένα ερώτημα που τίθεται είναι το κατά πόσο η σειρά Raspberry pi μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες τηλεργασίας ή τηλεκπαίδευσης. Σε ό,τι αφορά στην τηλεκπαίδευση δυστυχώς δεν φαίνεται να είναι εφικτό. Η πλατφόρμα της τηλεπαίδευσης απαιτεί την εγκατάσταση ενός ειδικού λογισμικού για την είσοδο στο σύστημα, το οποίο είναι συμβατό είτε με το λειτουργικό Windows είτε με MacOS. Τόσο το linux, όσο και το Raspberry Pi OS, αλλά και τα υπόλοιπα λειτουργικά με τα οποία είναι συμβατό το Raspberry pi, δεν υποστηρίζονται από την εταιρεία που έχει κατασκευάσει τη Ν πλατφόρμα τηλεκπαίδευσης, με αποτέλεσμα να μην είναι εφικτή η σύνδεση.

Για την τηλεργασία τα πράγματα είναι σαφώς διαφορετικά καθώς κάθε εργασία έχει τις δικές της ανάγκες και παραμέτρους. Αν κάποιος ενδιαφέρεται να εργαστεί, μέσω του Raspberry pi, από το σπίτι του, θα πρέπει να συνεννοηθεί με τον τεχνικό υπεύθυνο της εταιρείας, όπου εργάζεται, για το αν είναι εφικτή η διασύνδεση. Σε κάθε περίπτωση η σύνδεση σε κάποιο εταιρικό δίκτυο είναι εφικτή, μέσω του Raspberry pi, καθώς υποστηρίζει τα περισσότερα συνήθη πρωτόκολλα. Η σημαντικότερη δυσκολία είναι η χρήση λογισμικών για συναντήσεις, όπως το zoom ή το skype, οι εταιρείες των οποίων δε δίνουν υποστήριξη για Raspberry pi. Τώρα τελευταία μια κοινότητα προγραμματιστών έχε φτιάξει μια επέκταση λογισμικού για τη χρήση του skype μέσω του φυλλομετρητή, ωστόσο η εμπειρία χρήσης δεν πλησιάζει εκείνη στα Windows ή MacOS.

Δυστυχώς επειδή η πλατφόρμα του Raspberry pi δεν έχει καθιερωθεί ακόμα ως βασικός υπολογιστής εργασίας, αν και οι επιδόσεις του είναι υψηλές, οι περισσότερες εταιρείες δεν ενδιαφέρονται να κατασκευάσουν εκδόσεις των επαγγελματικών λογισμικών τους για τη συγκεκριμένη πλατφόρμα υπολογιστών. Οι όποιες προσπάθειες ανάπτυξης λογισμικού γίνονται από ανεξάρτητους προγραμματιστές και κοινότητες που ενδιαφέρονται είτε ερευνητικά για τη συγκεκριμένη τεχνολογία είτε από χόμπυ.

Επίλογος

Η σειρά υπολογιστών raspberry pi αποτελεί ένα σπουδαίο τεχνολογικό δημιούργημα των τελευταίων ετών. Η ανοικτή σχεδίαση του συστήματος είναι προσβάσιμη από όλους και ήδη αποτελεί πηγή έμπνευσης και δημιουργίας για κάθε είδους ψηφιακές κατασκευές. Στο διαδίκτυο υπάρχουν πολλές ιστοσελίδες και οδηγοί για την κατασκευή και τον προγραμματισμό του raspberry pi και ο καθένας μπορεί να βρει ό,τι τον εμπνέει να ασχοληθεί.

Η δημιουργία ενός πολύ φτηνού και με πολύ μικρή κατανάλωση υπολογιστή, εκτός από το γεγονός πως έκανε τους υπολογιστές πιο προσβάσιμους προς τους φτωχότερους έδωσε και τη δυνατότητα να εφαρμοστούν νέες τεχνολογίες που ως τότε ήταν ιδιαίτερα ακριβές και πολύπλοκες. Αλλά ίσως το σπουδαιότερο, έδωσε ένα ανοικτό εργαλείο σε αυτούς που θέλουν να εξοικειωθούν και να δημιουργήσουν μέσω της τεχνολογίας.

 

Πηγές:

Ιδέες για εργασίες με το Raspberry Pi:

 

Ηλ. Ταχ.: robot@athinodromio.gr

Ευθύμης Κυρίκος

Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Ειδικός Αυτοματισμού και Ρομποτικής