Especial sobre o Laptop de US$ 100 da OLPC

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Especial sobre o Laptop de US$ 100 da OLPC

Durante o FISL 7.0, tivemos a chance de realizar uma rápida entrevista com James Gettys, mentor do projeto “One laptop per child”, que visa produzir notebooks destinados à educação por US$ 100 a unidade, em parceria com os governos, através do nosso “correspondente avançado” ;), Pedro Axelrud.

Um notebook tradicional não sai por menos de US$ 600 e, ainda assim, se você comprar um refurbished direto no exterior. Para chegar aos US$ 100 e ainda assim reduzir o tamanho e peso, além de aumentar a vida útil das baterias, para que ele pudesse ser usado ao longo do dia todo, o projeto utiliza um conjunto de soluções bastante criativas e interessantes, tanto do ponto de vista técnico, quanto do ponto de vista social.

Dar notebooks para as crianças do ensino fundamental parece uma idéia muito estranha a princípio. Afinal, excluindo todo o problema do custo, como impedir que os laptops sejam roubados ou extraviados, e acabem sendo usados para outros fins, ou mesmo dar acesso à web para as crianças, sem que elas fiquem o tempo todo no MSN e Orkut?

A idéia central do projeto é que o laptop não seja apenas usado nas aulas de informática, mas sim que substituam os livros e cadernos, proporcionando às crianças um aprendizado muito mais interativo. O laptop incluiria versões digitais dos livros didáticos adotados em cada país, jogos e programas educativos, e até mesmo ferramentas de programação, para as crianças que tenham uma veia geek. Tudo isso rodando sobre o Linux, naturalmente.

O laptop não seria um artigo consumível, que seria trocado a cada ano, mas sim um material que acompanharia a criança durante vários anos.

Como os componentes seriam padronizados e produzidos em larga estala, a manutenção de notebooks quebrados seria simples, pois os técnicos responsáveis teriam telas, carcaças, placas, memórias e outros componentes à mão, bastando trocar o que quebrou.

Algumas das idéias adotadas no projeto para solucionar os problemas técnicos:

1– Ele usa telas baratas, que podem operar em dois modos de operação. O primeiro, a tela funciona de forma similar a um LCD comum, com resolução de 640×480 e iluminação. No segundo modo, a tela opera em modo monocromático, mas com uma resolução e contraste maior, tornando-a ideal para a leitura de livros ou uso em ambientes muito claros, ou ao ar livre.

2– Os notebooks possuem transmissores wireless 802.11b (o mesmo padrão usado nas redes domésticas) de baixo consumo, que permite que os notebooks formem uma rede englobando o espaço da sala de aula ou da escola. Esta rede permite que o professor transfira arquivos para os micros dos alunos (tarefas, livros, etc.) e baixe de volta tarefas respondidas e outros arquivos gerados pelos alunos, além, claro, de permitir que os alunos acessem a internet quando permitido. Os softwares que estão sendo desenvolvidos permitem fazer isso de uma forma bem simples.

3– A questão do baixo consumo elétrico também é significante. Não seria possível usar PCs tradicionais em todas as salas na maioria das escolas, mesmo que eles custassem muito barato, pois um PC consome muita energia (cerca de 200 watts num desktop típico, com monitor CRT). A maioria das instalações elétricas das escolas não estão preparadas para atender a um consumo de 7000 watts ou mais em cada sala de 35 alunos. Seria preciso redimensionar toda a instalação elétrica, aumentar o tamanho das salas, instalar sistemas de ar condicionado para que os alunos não cozinhassem durante as aulas por causa do calor e assim por diante, o que seria impraticável. Isso sem nem entrar no pesadelo técnico que seria dar manutenção em um número tão grande de PCs, principalmente se eles fossem rodar Windows..

No caso do projeto do OLPC, além de muito compacto (um pouco menor que um caderno universitário), o notebook consome realmente pouca energia, eliminando todos estes problemas. Estão sendo testados também diversos tipos de geradores manuais, que permitiriam o uso mesmo em locais remotos, que não possuam energia elétrica, como é o caso de algumas regiões do Brasil, além de uma realidade em muitos países pobres, sobretudo na África, Índia e Ásia.

Os primeiros protótipos, chegou a ser cogitado o uso de uma manivela, para geração de energia, mas a idéia acabou sendo abandonada (veja mais detalhes na entrevista).

Outra idéia interessante é a inclusão de uma área de reconhecimento de escrita, junto ao teclado, que permite que, além de digitarem, as crianças pratiquem escrita manual:

fig1
Além do modo “notebook”, onde temos o teclado e mouse, o laptop pode ser usado em modo “e-book”, onde o teclado é destacado e encaixado atrás da tela, tornando-o mais confortável para ler:

fig2
Operando em modo monocromático, a tela tem um bom contraste, tornando a leitura confortável. Vale lembrar que, ao contrário dos monitores CRT tradicionais, a tela de LCD usada não tem flicker, o que a torna adequada para a leitura de textos longos, quase como se fosse uma folha de papel. Dependendo do software adotado, podem ser suportados recursos interativos, como fazer anotações dentro do texto, fazer busca por palavras ou buscas por mais informações sobre o assunto em outros livros armazenados na memória (ou na Internet) e assim por diante, coisas que não são possíveis num livro impresso convencional.

4– A questão dos roubos e extravios dos notebooks é minimizada por que eles terão pouco valor fora das escolas. Eles não são PCs completos, por isso é complicado usá-los em outras áreas. Os componentes não podem ser usados diretamente em outros micros e, além disso, eles são facilmente identificáveis, de forma que um sujeito sem cara de estudante andando por aí com um seria uma figura suspeita.

Outra questão é que os alunos realmente serão donos dos notebooks, muito diferente dos micros de uma biblioteca ou sala de aula, que são propriedade da escola. Todo mundo tende a cuidar melhor do que é seu.

No FISL foi exibido apenas um mockup (um protótipo não funcional), mas na página do projeto estão disponíveis algumas fotos de uma placa funcional. O laptop usa um design simples, onde quase todos os componentes estão integrados na placa mãe. Além dela, temos apenas o teclado e mouse, tela e carcaça.

Apesar do tamanho reduzido, a placa mãe lembra uma placa convencional de notebook, sem nada de muito exótico. O processador utilizado é um AMD Geode, de 500 MHz, um processador x86 de extremo baixo consumo, mas que possui um desempenho comparável ao de um Pentium III de 600 MHz, mais do que suficiente para rodar os aplicativos propostos.

O uso do Geode, ao invés de um chip ARM, como os usados em palmtops é um ponto positivo a meu ver, pois torna o laptop diretamente compatível com todos os aplicativos Linux para micros PC, além de proporcionar aos desenvolvedores uma plataforma com a qual eles já possuem familiaridade.

Na foto, você pode notar que os chips de memória, além do chip de memória flash são diretamente soldados na placa mãe (para reduzir o custo), mas por outro lado estão disponíveis portas USB, que permitem usar pendrives ou mesmo HDs externos. Está disponível também um slot mini-PCI, que (se continuar presente nos modelos finais), poderia ser usado como um slot de expansão.

fig3
Nesta outra foto, temos outra placa protótipo dando boot num CD do Knoppix, usando um CD-ROM USB:

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Vamos então à entrevista, que esclarece outras questões sobre o projeto:

Primeiro, você pode nos falar mais sobre os objetivos do projeto OLPC (um laptop por criança)?

O nosso objetivo é ajudas as crianças a aprender. Estou muito certo disso. É por isso que estamos fazendo maquinas o mais barato possível para leva-las ao máximo de crianças por todo o mundo.

Sobre o software, vocês pretendem usar Linux como sistema operacional. Mas, quais são os softwares educativos que vocês pretendem utilizar sobre ele? Num dos modos de operação, o laptop pode ser usado como um leitor de e-books, como fica esta questão?

É obvio que os laptops precisarão ler e-books existentes, a maioria dos e-books são coisas estáticas, mas isso é a maioria do conteúdo que temos atualmente. Para incentivar a idéia da internet, queremos que as crianças tenham seu primeiro contato com a internet, queremos realmente faze-lo não só algo que elas leiam, mas também escrevam. Ler e escrever estão intimamente relacionados. Você aprende a ler muito mais facilmente, se aprender a escrever também. Nós estamos tentando estimular a idéia do wiki. Não estamos falando do tipo atual de wiki, mas algo mais simplificado, para que uma criança possa utilizar. Mesmo assim, as páginas deverão ser muito ativas de certa forma, que elas possam ser agora de um jeito estáticas, com java, flash ou similares, nós queremos que as páginas possam ser adicionadas e modificadas ativamente.

Uma coisa muito interessante que o LNK fez, ele estava frustrado quando visitou a página do Logo na wikipedia e achou muitos códigos de exemplos maravilhosos. Logo é uma linguagem de programação específica para crianças.

Ele estava frustrado porque não podia executar os exemplos e ver o resultado imediatamente. Essas são coisas que são possíveis de fazer há muito tempo. Então, mês passado ele implementou um java script baseado no Logo e agora você pode pelo menos como demonstração adicionar o seu programa em logo e ver o resultado imediatamente pelo navegador. O ponto é que as pessoas possam ver e anotar informações interessantes, que você possa ter coisas ativas como uma simulação do sistema solar para ensinar as crianças como ele se comporta ou como certas fórmulas matemáticas funcionam, tudo isso pode ser ativo e as crianças poderão aplicar isso na sua rotina.

fig5

Vocês pensam em criar algum tipo de repositório de programas para o Laptop de 100 dólares?

Sim, nós certamente queremos prover facilidades para repositórios de softwares interessantes e conteúdo que seja útil para o aprendizado das crianças.

Na sua apresentação, você falou que os laptops teriam rede wireless integrada, mas isso é um pouco caro. Como vocês conseguiram reduzir o custo para colocar em um laptop de US$ 100?

Bom, o hardware wireless baseado em 802.11 é o mais barato que você consegue (se comparado com outros padrões wireless), atualmente custa só alguns dólares. É por isso que usamos 802.11, pois as alternativas são muito mais caras.

Nós estamos pretendendo fazer uma rede mesh, para permitir que as maquinas retransmitam pacotes vindos de outras maquinas. Isso aumenta o alcance da rede. Outra coisa que as pessoas precisam entender, é que nós estamos muito mais interessados em que as crianças tenham alguma forma de acesso a internet, do que que elas tenham acesso a internet em alta velocidade.

O 802.11b vai muito mais longe se você reduz a velocidade de transmissão. Então, você pode conseguir um alcance muito maior do que o normal se você roda-la a 1 megabit por segundo. Uma forma um pouco mais lenta de acesso é melhor do que nenhuma.

Outra coisa que nós estamos fazendo que será única no laptop: estamos colocando antenas razoavelmente boas. O laptop terá duas antenas, como orelhas de coelho, no topo. Com isso, ele não vai gerar forma nenhuma de emissão ou recepção de radiofreqüência. Nós achamos que tudo isso vai fazer o alcance da rede muito maior do que o que seria normalmente alcançado. O nosso laptop vai permitir que tenhamos rede 802.11 muito melhor do que o que você veria normalmente.

O gerador manual (a famosa manivela) que era incluído no corpo dos primeiros protótipos, não será incluído mais. Isso permitiu a vocês reduzir o custo do projeto. Mas qual é a idéia para carregar a bateria agora? E quanto a regiões onde não há fornecimento de energia elétrica?

Para começar, não foi retirado para reduzir custo. A razão por que nós estamos colocando os geradores externamente é que crianças não conseguem gerar energia o bastante com a manivela ao lado da maquina. (Se você quisesse carregar a bateria, quanto tempo precisaria ficar girando?).

Esse é exatamente o problema que nós tínhamos. Com uma manivela integrada ao corpo do laptop, uma criança não consegue gerar energia suficiente. O laptop pode ser carregado com quase qualquer coisa que que forneça de 10 a 25 volts. Nós temos em torno de quatro projetos diferentes para geradores sendo desenvolvidos por diferentes grupos de pessoas em todas as partes do mundo.

Num deles, a energia é gerada com o pé, um modelo baseado em um remo, outro é como a manivela que iria ir no corpo do laptop, porém externa. O problema de ir integrada no corpo do laptop, é que você perde a maior parte da energia segurando o laptop e não gerando energia. Para usar qualquer tipo de manivela, você precisa fixá-la em uma superfície muito firme, como uma mesa, uma cadeira ou uma arvore, algo que não vá mexer.

Outra idéia, é um dispositivo que, é difícil de explicar, você puxa uma corda ligada a um gerador. O problema é que isso envolve grandes músculos dos ombros, a criança não pode utilizar enquanto caminha até a escola.

Outra idéia, que está sendo avaliada, é um gerador que trabalha com uma corda amarrada, você puxa e volta, como algumas maquinas de exercícios, é como uma maquina orbitrac (nota: orbitrac é um aparelho de ginástica, vendido pela TV), mas para os braços.

Novamente, você precisaria de grandes músculos, e as crianças precisam gerar muita energia, nós trabalhamos muito para diminuir o consumo de energia do laptop. Na minha apresentação eu falei que o laptop seria único em aplicabilidade, que ele poderia rodar a rede mesh com o processador principal desligado e você poderá deixar coisas na tela, como textos ou figuras (como ao ler um e-book), enquanto o processador está desligado. Novamente isso deve economizar muita energia.


Quanto tempo deve ser a autonomia da bateria?

Isso tudo vai depender muito do que você está fazendo, uma coisa é quando você está mais ou menos sem fazer nada, mas o laptop vai continuar envolvido em retransmitir pacotes para outros laptops. Em um caso assim, a bateria deve durar em torno de dois dias. Se a tela estiver em modo monocromático e tiver uma imagem nela que você está lendo, uma página de texto, por exemplo, ele irá consumir em torno de meio watt, novamente com o processador desligado ou ocioso. Mas, quando você voltar a utilizá-lo novamente, ele irá consumir em torno de quatro watts.

Quando o laptop está funcionando com as baterias, você deve sempre suspender a máquina assim que você para de utilizá-la (fazê-la hibernar), para economizar energia.

O pior dos casos, do ponto de vista do consumo, seria quando você estivesse vendo um DVD. O processador está decodificando o DVD e, ao mesmo tempo, possivelmente alimentando o drive externo. Nesta situação, o laptop deve consumir algo em torno de dez watts e a bateria irá durar somente algumas horas.

O perfil de uso ao qual dedicamos mais atenção é quando você esta lendo, fazendo algumas coisas ocasionalmente. Se você reparar em como você usa o computador, a maioria do tempo você fica na frente dele sem fazer nada, como está o meu notebook enquanto fazemos esta entrevista.

Com uma tela convencional, provavelmente estaria consumindo em torno de seis watts para o backlight do LCD. Se nossa maquina, em uma situação similar, estivesse com a tela no modo monocromático, estaria consumindo algo em torno de meio watt. No modo colorido, consumiria em torno de um watt e meio, bem diferente de um laptop comum.

No modo monocromático, a tela pode ser usada com a luz do sol, o que é muito importante para crianças que estudam em ambientes abertos ou alguns lugares onde não há nem mesmo escola e o professor ensina em lugares abertos. Na nossa opinião, ter uma maquina que pode ser utilizada sob a luz do sol forte, é atualmente essencial. Em um laptop com display comum, você não poderia nem pensar em ler alguma coisa na tela sob o sol forte (o sol ofusca a tela e fica difícil de enxergar).

A tela pode trabalhar em duas resoluções diferentes, como isso funciona? Qual a tecnologia utilizada?

A tela é uma nova tecnologia que tem dois modos. Mary Lou Japsen, nossa CTO é uma das pessoas que mais entende de displays no mundo. Ela percebeu que mais da metade do custo de um LCD comum, não era o LCD propriamente dito, mas sim a lâmpada florescente e a fonte de alta voltagem (o FL Inverter, usado na tela dos notebooks) que alimenta ela. O que ela pensou foi que nós podíamos construir um display que pode operar em dois modos diferentes.

Num dos modos, temos um display refletivo de alta definição, sem usar o backlight do LCD, somente refletindo a luz. Justamente por isso ele preto e branco (para aumentar o contraste). Ele pode lhe fornecer diferentes tons de cinza, em uma resolução de 1180×830.

O outro modo usa um backlight, mas é um backlight feito com leds (e que não precisa do FL Inverter), que é muito mais eficiente e utiliza um tipo barato de plástico impresso para separar a luz nas diferentes cores e levar a luz aos pixels certos, para ligar os pixels vermelho, verde ou azul. Neste modo, ele opera em uma resolução de 640×480.

Mesmo no segundo modo, o consumo de energia é muito menor (que o de um LCD convencional), pois ele não utiliza nenhum filtro e por isso você não perde luminosidade.

Nós já sabemos que a idéia funciona, o próximo passo é começar a produção em massa. Tanto o plástico impresso (com os LEDs usados para iluminar a tela), quanto o painel de LCD não são idéias novas, ambos são coisas que são utilizadas o tempo inteiro, a combinação dos dois que é uma idéia nova.

Na sua apresentação, você disse que a segunda geração irá usar telas com a tecnologia e-paper. Fale mais sobre isso.

Isso é a segunda geração de uma tecnologia de tela que deve muito bem fazer a segunda geração dos eletrônicos que usam a tela que nós desenvolvemos agora. Então, quando tivermos uma tecnologia de telas melhor disponível, nós realmente iremos utilizá-la. Só não sabemos quando será isso, quando estará barato o bastante e os fabricantes conseguirão produzir na quantidade necessária.

Nem sempre uma tecnologia que funciona bem em laboratórios funciona tão bem na prática, quando se constrói numa escala de milhões de unidades. Você tem que ser capaz de produzir em grande volume.

Nós veremos quando a tecnologia estará disponível e quando teremos o volume que precisamos, aí certamente iremos migrar para essa nova tecnologia de telas. O principal é que a tela possa ser utilizada em ambientes abertos, com a luz do sol, isso é um dos maiores requisitos.


Sobre a memória flash e o armazenamento, o laptop vai ter algum slot de expansão, para possibilitar o uso de cartões de memória externos? Pois 512 MB para o uso comum não é muito espaço.

Para começar com 512 MB, nós estamos utilizando o sistema de arquivos para memória flash do David Woodhouse, que ele e alguns desenvolvedores chamam de JFFS 2.

O sistema faz a compressão dos dados antes de armazená-los, então nós iremos conseguir armazenar bem mais informações do que se usássemos um compact flash ou outro dispositivo de memória, graças à compressão suportada pelo sistema de arquivos que nós estamos utilizando.

Isso não ajuda com áudio ou vídeo (formatos onde os dados já estão comprimidos), porém funciona para qualquer informação que ainda não está comprimida como programas ou dados. O laptop terá três portas USB, portanto você poderá certamente plugar um memory key na USB e usá-lo sem problemas, ele pode ser do tamanho que você quiser e precisar. Você pode plugar um disco rígido externo também, basicamente qualquer coisa que você possa plugar na USB.


Vocês pensam em algum sistema de backup ou algo similar? Um jeito de deixar que o estudante use o seu PC para transferir arquivos armazenados no laptop?

Claro, eu quero dizer, automatizar o backup do laptop das crianças é certamente um dos softwares que nós teremos que fazer. Em particular eu quero um computador que seja realmente fácil de consertar e difícil de quebrar, quando se fala de software.

A razão pela qual as crianças estão interessadas em usar o computador para poder explorar e aprender como os computadores funcionam. Algumas vezes elas vão bagunçar os seus computadores e eles vão parar de funcionar bem. Nós vamos fazer com que o laptop seja muito fácil de consertar, então elas vão poder aprender como os computadores funcionam e o que acontece quando elas “bagunçam” ele.

É realmente importante que a experimentação deles seja possível. Por outro lado, nós poderíamos tentar fazer com que a maquina fosse muito difícil de desconfigurar, mas aí as crianças que querem aprender sobre computação não vão poder aprender (pois não poderiam brincar com as configurações e fuçar).

Está bem claro que isto seria um erro, então nós vamos trabalhar muito para fazer uma maquina fácil de consertar em caso de problemas, e que faça backups dos dados das crianças, tentando fazer ela difícil de quebrar.

É uma filosofia, você pode ir qualquer direção, nós estamos indo em uma direção muito diferente, assim as crianças poderão brincar com os computadores e aprender como eles funcionam.

Ele vai ter algum navegador? Como vai ser o acesso a internet no laptop?

Certamente vai ter um navegador, provavelmente será baseado no Firefox, na tecnologia da Mozilla. Existem alguns problemas de memória acontecendo com ele agora, mas as pessoas já estão trabalhando em cima disso. Nós temos alternativas para caso os problemas não sejam corrigidos a tempo, mas agora que as pessoas viram que eles existem, estão trabalhando para consertá-los. O uso de memória do Firefox está sendo bem maior do que deveria, esse é o problema que está sendo consertado, se ficar pronto a tempo, certamente iremos utilizá-lo. Caso contrário, nós usaremos a tecnologia dele (para desenvolver outro navegador).

Sobre a rede mesh para as crianças poderem acessar a internet e trabalhar juntas, isso não requer nenhuma infra-estrutura. Pontos de acesso convencionais precisam de energia e você tem que fazer a manutenção deles, esse tipo de coisas. Nós estamos trabalhando muito mais para que a rede funcione sem precisar de infra-estrutura, é por isso que a rede mesh é tão importante. Claramente algumas crianças vivem tão longe de pontos de acesso que irão distribuir a internet, que no seu caminho até a escola elas não terão acesso a internet, mas nesses casos, elas poderão pelo menos trabalhar juntas como um um grupo de computadores, elas poderão se mandar e-mails, mesmo que não estejam conectadas a internet.

Você pode nos falar mais sobre o roadmap de hardware do laptop de 100 dólares?

As primeiras placas eletrônicas recém foram construídas e deram boot no Linux há dois dias, então a parte eletrônica está pelo menos andando. Nós vamos fazer em torno de quinhentas dessas placas até o final do verão, para mandá-las para pessoas que querem ajudar a preparar a distribuição Linux, o conteúdo e os softwares para as crianças e também para a comunidade código aberto ter acesso ao hardware para trabalhar na tecnologia.

Os testes sérios de hardware, já com os displays, começarão em Agosto de acordo com o calendário atual. Nós temos que fazer vários testes de segurança, emissão de radiofreqüência (por causa da placa wireless), etc. aqueles testes pelos quais todos os produtos precisam passar.

Por volta de novembro, será quando as ferramentas para produzir unidades reais de produção estarão prontas, mas o que acontece quando se constrói em volumes como esses, é que você irá precisar de mais de um de cada. Por exemplo, nos iremos precisar de mais de trinta moldes para injeção de plástico para produzirmos esse volume. Então, o que acontece é que você primeiro precisa produzir um exemplar para os testes de eletrônica, pois é muito caro produzir muitos. Em novembro, pela primeira vez, nós teremos todas as ferramentas para construir modelos de produção, aí irão começar os testes de produção.

Considerando que nós precisaremos construir muitos moldes e preparar as linhas de produção, o laptop estará em produção em massa em 2007, acredito que em fevereiro. Em janeiro ou fevereiro nós iremos passar da produção em pequena escala para a produção em massa. Pelo menos esse é o plano.

Ouça o audio original da entrevista (em Inglês), aqui: http://pedroaxl.com/wordpress/?p=74

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