Модульные технологии: от Lego до Google Blockly Олег Нечай

Модульные технологии: от Lego до Google Blockly

Олег Нечай

Опубликовано 24 декабря 2013

Людям всегда нравилось изобретать что-то новое. Однако для плодотворного творчества требуется не только личная одарённость, но и среда, позволяющая реализовать новые идеи. Классический пример такой среды — детские кубики, из которых можно построить дом, замок — или сложить разные слова. Не менее классическими можно назвать и знаменитые «кирпичики» Lego. Положенный в основу таких наборов принцип отлично работает и на более сложных уровнях, причём как в материальном мире, так и в мире алгоритмов. Проследим развитие модульных технологий как средства реализации творческих идей от Lego до Google Blockly.

1. Lego (1949)

Хотя сама идея изготовления одинаковых блоков, которые можно соединять друг с другом, восходит к глубокой древности, самая удачная её реализация принадлежит датской компании Lego, которая в 1947 году приступила к выпуску пластмассовых игрушек, а в 1949-м — знаменитых элементов LEGO. С тех пор их выпущено настолько много, что на долю каждого человека, живущего на планете, непременно придётся небольшой наборчик.

Главная идея, которой до сих пор придерживаются в компании Lego, заключается в полной совместимости всех когда-либо произведённых элементов LEGO, что обещает поистине неограниченные творческие возможности. Можно взять простейшие наборы из пятидесятых и соединить их с самыми последними моделями, делая их всё сложнее и сложнее, а что получится в результате, зависит только от вашей фантазии.

Отличная иллюстрация самой сути модульного подхода: из элементарных «кирпичиков» можно собрать как самые простые модели, так и невероятно сложные конструкции.

2. Lego MindStorms (1994)

Бум бытовой электроники не мог не затронуть и мир игрушек, поэтому в Lego решили расширить ассортимент своей продукции новым типом модульных наборов, получившим название MindStorms. 

Собственно говоря, эти игрушки были адресованы уже не только детям: в электронные «кирпичики» с удовольствием играли и взрослые, собирая всевозможных роботов, автомобильчики и даже модели для инженерных разработок и научных экспериментов. Для некоторых модулей можно было писать небольшие программы. И, разумеется, элементы MindStorms были полностью совместимы с классическими «кирпичиками» LEGO. 

Наборы MindStorms особенно понравились школьным учителям, поскольку позволяли наглядно иллюстрировать самые разные разделы курсов физики, математики и информатики. Взрослые же могли быстро и без каких-либо специальных знаний собрать действующую модель придуманного ими электронного устройства. 

3. Minecraft (2009)

В 2009 году независимый разработчик компьютерных игр из Швеции Маркус Перссон решил совместить в одной игре несколько идей из его любимых развлечений. В новом виртуальном мире Minecraft («шахтёрского ремесла») игроки получили возможность изготавливать из кубиков практически все его элементы — начиная с инструментов и зданий и заканчивая целыми местностями и экоструктурами. 

Каждый игрок получает базовый набор строительного материала — кубиков, а все другие материалы нужно добывать (mine) в рамках предоставленных ресурсов виртуального мира. Иными словами, это вариант конструктора LEGO, перенесённый на экран компьютера и ограниченный «набором» отдельного мира.

Почти сразу же с момента официального выпуска в 2011 году игра Minecraft стала не просто международным хитом, а настоящим культом. Поклонникам особенно понравился заложенный в игру творческий подход к созданию индивидуальных миров. Некоторые покупают Minecraft исключительно для того, чтобы создать некие впечатляющие структуры и хвастаться ими перед коллегами в «облачных» виртуальных мирах.

4. littleBits (2011)

Цель американской компании littleBits, основанной выпускницей Массачусетского технологического института Айей Бдейр, — открыть мир современной электроники для самых широких масс энтузиастов. Разумеется, главная целевая аудитория littleBits — это дети, но, как и в случае с Lego MindStorms, с таким конструктором не откажутся поэспериментировать и многие взрослые.

LittleBits — это набор интерактивных унифицированных элементов, каждый из которых выполняет определённую функцию. В зависимости от типа «маленькие биты» различаются по цвету корпуса. Для соединения элементов не нужны ни пайка, ни какие-то кабели: вместо этого используются магниты, причём свойство полярности предотвращает их неправильное подключение.

Базовый набор за $99 состоит из электродвигателя, датчика освещённости, светодиодного индикатора, реостата, зуммера, кнопки включения и проводов, при этом ассортимент модулей постоянно расширяется и уже превышает 50 наименований.

Поскольку в основу философии littleBits положена идея открытых инноваций, не удивительно, что и сами «биты» относятся к открытому аппаратному обеспечению, правовой статус которого регулируется Open Source Hardware Definition 1.0. Подробные схемы и конструкции печатных плат littleBits можно найти на сайте GitHub.

5. Korg Synth Kit (2013)

Потенциал электронных «кубиков», реализованный в littleBits, не могли не заметить и другие компании. В частности, известный производитель электронных музыкальных инструментов и звукового оборудования компания Korg решила добавить особый вариант littleBits к своему богатейшему ассортименту клавиатур, синтезаторов, гитарных эффектов, драм-машин и аудиорекордеров. 

Набор, получивший название littleBits Korg Synth Kit, представляет собой модульный аналоговый синтезатор, состоящий из нескольких элементов, которые полностью совместимы с любыми другими элементами littleBits. 

В 160-долларовый комплект входят модули питания, два генератора звуковой частоты (осциллятора), генератор огибающей (envelope), фильтр, эхоэффект (delay), модуль микроклавиатуры, модуль разделения клавиатуры (split), секвенсор, микшер, микрогромкоговоритель, микшер, блок питания и батарейный блок. В прилагаемом буклете описываются десять вариантов использования набора для различных музыкальных проектов.

Набор littleBits Korg Synth Kit по цене сопоставим с недорогими программными синтезаторами, но, конечно, ничто не сравнится с настоящим «железом», особенно собранным своими руками. Поставки комплекта пока не начались, но на сайте littleBits принимаются предварительные заказы.

6. Modular Robotics (2013)

В компании Modular Robotics перенесли идею кубиков Minecraft, из которых можно изготовить всё, в реальный мир. В свою очередь, у littleBits была позаимствована идея магнитного скрепления модулей. А всё вместе получило название Cubelets.

Как понятно из названия компании, из Cubelets можно конструировать роботов. «Кубики» Modular Robotics рассчитаны на детей от 4 лет и позволяют собирать самых разнообразных роботов, которые способны перемещаться, реагировать на свет, звук и температуру и вообще вести себя почти как живые. При этом от «творца» не требуется никаких навыков программирования.

http://www.youtube.com/watch?v=4EDsLayRKQA

Все Cubelets делятся на три категории — «Думающие», «Чувствующие» и «Действующие»; как и в случае с littleBits, их легко различить по цвету. В базовый набор за $160 входят шесть кубиков, по два из каждой категории, в премиальный за $520 — 20 кубиков. При желании можно отдельно приобрести понравившийся кубик: они стоят от $25 до $49. 

7. M-Blocks (2013)

В 2011 году студент выпускного курса Массачусетского технологического института Джон Романишин поделился со своим профессором робототехники Даниэлой Рас идеей о модульных роботах новой конструкции. Тогда Рас засомневалась в осуществимости этой идее, но спустя два года Романишин показал прототипы таких роботов в действии и представил доклад, описывающий их конструкцию. (См. также специальный материал на нашем сайте.) 

Роботы-«кубики» были названы M-Blocks. Внутри каждого из них установлен маховик, способный вращаться со скоростью до 20 000 оборотов в минуту. В момент затормаживания маховик передаёт «кубику» угловой момент, благодаря чему он может самостоятельно передвигаться, не имея никаких внешних движущихся частей. При этом на каждой грани M-Blocks в строго определённых местах установлены постоянные магниты, при помощи которых кубики могут присоединяться друг к другу. За счёт высокого момента M-Blocks могут отделяться от «соседей» и даже перепрыгивать через несколько модулей.

http://www.youtube.com/watch?v=6aZbJS6LZbs

Фактически это прототип самособирающихся роботов, но пока что все команды должен отдавать оператор. В перспективе M-Blocks должны получить специализированное программное обеспечение, с помощью которого кубики смогли бы самостоятельно отыскивать себе подобных и автоматически собираться в осмысленные конструкции.

8. Project Ara

Телефонное подразделение компании Motorola, которое теперь принадлежит Google, занимается претворением в жизнь оригинальной идеи модульных смартфонов: покупатель сам сможет собрать себе аппарат из необходимых ему компонентов, отказавшись от ненужных функций.

Сейчас Motorola приглашает добровольцев для участия в так называемом Project Ara. «Проект Ара» — это бесплатная и открытая аппаратная платформа для создания модульных смартфонов. Разные модули будут устанавливаться в «эндоскелет» — своего рода раму, основу будущего смартфона. 

Планируется, что в течение ближайших 6–12 месяцев участники Project Ara будут выполнять разные задания, обобщённые результаты которых станут основой для внесения корректировок в «Набор мобильного разработчика» (Mobile Developmen Kit, MDK): его выпуск запланирован на первые месяцы 2014 года.

9. ClamCase

Несложно представить, что модульный подход вполне применим и к другим категориям электронных устройств, в частности к персональным компьютерам, ноутбукам и планшетам. Кстати, в каком-то смысле он давным-давно реализован в портативных компьютерах: во многих моделях можно заменить стандартную батарею на аккумулятор повышенной ёмкости, а легендарные ThinkPad c незапамятных времён оснащаются отсеком UltraBay, в который можно установить на выбор оптический привод, дополнительный жёсткий диск или второй аккумулятор. 

Существует и немного другой подход: современные планшеты и смартфоны по вычислительной и графической производительности нередко не уступают портативным компьютерам. Им не хватает малого — полноценной клавиатуры. Выпускается множество вариантов портативных клавиатур, но нам больше всего понравился клавиатурный кейс ClamCase Pro для планшетов Apple iPad.

За $170 вы получаете аксессуар, превращающий iPad почти в полноценный ноутбук. Полноразмерная Bluetooth- клавиатура, размещённая в алюминиевом корпусе в стиле устройств Apple, поликарбонатный кейс для планшета, дополнительная встроенная батарея и ещё 680?г. веса. Чем не альтернатива MacBook Air, у которого нет сенсорного экрана и функциональности планшета?

10. Google Blockly

Модульный принцип широко применяется в программном обеспечении, однако в Google пошли ещё дальше и придумали оригинальный визуальный редактор Blockly и одноимённый язык программирования. 

Открытый проект Google Blockly позволяет писать программы при помощи напоминающих кусочки пазла блоков прямо в окне браузера. Редактор построен на JavaScript и может транслировать получившееся приложение в код одного из нескольких традиционных языков программирования — например, Python.

Существуют и более развитые визуальные объектно-ориентированные языки программирования — к примеру, Scratch, который также использует модульный подход и тем самым даёт возможность создать полноценное приложение, не написав ни строчки кода. Что может быть лучше для обучения азам программирования?

* * *

Как известно, чтобы решить сложную задачу, можно разложить её на несколько простых. Но не менее верен и обратный подход: отвечающие каким-то общим требованиям совместимости простые элементы позволяют сконструировать самую сложную систему. И это особенно верно для области высоких технологий, где разные элементы устройства могут создаваться специалистами в чрезвычайно узких областях, а самому конструктору вовсе не обязательно знать в мельчайших подробностях, как именно устроен каждый конкретный элемент. Его задача становится не столько чисто технической, сколько абстрактно-творческой. И кто знает, какие неожиданные конструкции могут прийти в голову человеку благодаря распространению модульных технологий.

К оглавлению