創新發展：Raspberry Pi的啟示

發佈於 9月 20, 2016

在今年（2016）5月份，美國時代（Time）雜誌選出50種具有空前影響力的小產品（註1），這些產品很多是你我所周知的，包括百年前的留聲機（Victrola）、早期的Sony彩色電視機、IBM電動打字機、IBM個人電腦、IBM手提電腦、HP雷射印表機，以至於目前使用的Apple產品，包括：iPod、iPhone、iPad。但有一項產品則是大家並不清楚，卻被選在其中，這項產品稱為「Raspberry Pi」，一塊名片型（信用卡）大小的電腦電路板產品。在時代雜誌中，指出臉書創辦人Zuckerberg以「修補」的態度買一片來使用。Raspberry Pi在2012年2月開始銷售，在四年後的2016年2月，已銷售出800萬片，而在最近2016年9月，正式銷售突破1000萬片。事實上，台灣各界恐不知道，Rasberry Pi的最初10000片的生產是由台灣廠商負責，但隨後就移回英國倫敦附近，由Sony工廠生產，並銷售至全世界。本文的目的在於由Raspberry Pi的發展，來探討台灣在面對數位經濟的未來所應思考的課題。

一、Raspberry Pi的發展

Raspberry Pi的發展是由Raspberry Pi Foundation一個非營利機構在負責，創辦人Eben Upton （1978年出生，今年38歲），英國劍橋大學物理與工程學士、管理碩士、電腦博士。在Broadcom半導體公司任職前，先在劍橋大學的St John學院擔任電腦科學教育主管。在2011年12月28日，Upton接受著名網路媒體Business Insider訪問（註2），談到發展Raspberry Pi的背景與目標：

「在五年前對於申請前來劍橋大學的就讀的大學生口試中，發現年輕學生對於電腦知識愈來愈貧乏。深究原因，在於20年前我這一輩學習電腦需學習如何寫程式，但現在則只知道玩遊戲或者使用已經寫好的程式。」

「因此，我開始思考是否可以提供一個機器，它的成本只要美金25元或35元（相當台幣1000元以下），並提供給小孩子來使用。過去五年，我都在尋找製造這種低成本機器的方式。在我加入Broadcom公司後，發現這家公司可以生產非常便宜的晶片（chip），而這個25美元生產計畫可以實現。」

「Raspberry Pi的目的就是要讓小孩子學習寫程式，進而瞭解位元（bits）運作而真正認識電腦。這是一個國家性的問題，當我們發現劍橋大學沒有足夠資格的學生時，也會發現這是整個英國大學的問題，當然就是英國的問題。」

「當我們將這個發展低成本電腦的構想提出，許多發展中國家紛紛表示其興趣，如：俄羅斯、巴西。另一方面，這個廉價電腦的發展已經跨越原來教育的目的。許多與我同年齡者，更表示可以利用這個電腦來發展機器人、媒體中心。在貧窮落後地區，只有電視沒有電腦下，透過這個機器將能夠把電視變成具備生產力的電腦。」

「Raspberry Pi Foundation是一個非營利機構，將擁有產品的所有智慧財產權與一家貿易公司。這家公司負責製造與銷售，但仍是註冊為非營利公司，未來可能改為慈善機構。」

「我們已經募款集資得以生產10000片產品，基金會的流動資金夠充分的話，一年大概可以生產10萬片，若要增加生產則需要募集更多資金。」

從以上的訪談對答中，可以清楚看到原先的構想與目的，一個電腦工作者正在擔心英國的未來。

Raspberry Pi於2012年1月2日首先提供10片產品在eBay網站進行拍賣，做為基金會的募款，其中，第10片於1月7日結標，決標價是1900英磅。2月29日產品正式出售，銷售兩項產品，型號A售價訂為美金25元，型號B為美金35元，分別透過兩家知名電子零件銷售商Element 14與RS Components銷售。在3月1日，兩家銷售商就宣佈第一波銷售完畢。在正式銷售後的一年（2013年1月），完成100萬片銷售。經過10個月，2013年10月則銷售出第200萬片。2014年5月銷售出第300萬片。到了正式銷售三年後的2015年2月，Raspberry Pi銷售出500萬片；在2016年的2月，銷售出800萬片；最近，2016年9月銷售出1000萬片。

Raspberry Pi至今已經有三代產品，這些產品價格都介於美金25元到35元之間，而在2015年11月另推出Zero版，價格只有美金五元。Raspberry Pi是採系統晶片（System on Chip, SoC）設計，由Broadcom負責。中央處理器（CPU）是採用ARM架構。記憶體由早期256MB，升級到目前的1G。沒有硬碟，而是採用記憶卡（SD）方式做儲存。作業系統是採用Linux免費軟體，沒有系統權利金問題。2015年Windows瞭解到Raspberry Pi的發展，設計出Windows 10 IoT系統，供Raspberry Pi使用者免費下載使用。在軟體上，Raspberry Pi是採用Python語言，同樣是免費語言，在電腦程式語言中已經具有一席地位，也是程式撰寫者應該學習的重要語言之一。基本上，Raspberry Pi是一片電腦電路版，但連接任何顯示器（包括電視）、鍵盤、滑鼠，就成為一部電腦，它的功能比目前市面上絕大多數的手機功能與效率為高。更重要的是，連接其他套件，就可以發揮許多意想不到的應用，例如：自動化控制、機器人、穿戴裝置等。

Raspberry Pi開始發展在於教育的目的，特別是提供給小孩子做學習使用，以認識電腦，而其核心構想，也是非常重要的一點就是讓小孩子同時認識電腦「硬體」與「軟體」。由於Raspberry Pi的推展，英國許多小學就開始讓小孩學習使用，而在周末班課程，甚至5~7歲小孩都來參與。因為是以小孩學習為目的，進入Raspberry Pi的官方網頁，就可以由「教育」項下的「資源」中發現許多可愛的卡通或電腦圖型畫面，在這個部份包括：教學、學習、製作，只要遵照所提供的步驟就可以完成相關作業，例如：設計遊戲程式、動態卡通製作。另外一項重點則在於進行「教育訓練」，透過「PICADEMY」訓練種子教師，經由兩天的訓練來提高受訓者的教學「信心」，該機構認為教育者的「信心」是推動電腦教育的關鍵課題。

Raspberry Pi雖以教育小孩為優先考量，但現在已廣受熱衷電腦使用者（hacker）青睞，在其社群（community）中，每周定期發表的刊物「The MagPi」其實是大人的訊息溝通。最近，英國衛報（the Guardian）社論就指出「當全球數位經濟將一般使用者轉變成小佃農（sharecropper），Raspberry Pi的使用者則擁有命運主宰者的自由與尊嚴」（註3）。

二、Raspberry Pi衝擊下的思考

1.台灣各級學校電腦教育課題

未來的社會是數位經濟的時代，是個不容否定的事實，在前面英國衛報社論就指出評價Raspberry Pi以它是在吸引小孩學習電腦語言，則是過於功利主義的論調。其實，因應數位經濟到來，讓小孩子更早接觸電腦，瞭解數位資訊的現實面，對小孩子是更加助益。

Raspberry Pi的發展源自於創始人發現要進入劍橋大學就讀的學生電腦知識貧乏，認為這個問題非常嚴重，是英國的問題，而且必須思考解決。同樣的，在台灣的大學教育過程中，許多研究所教授也發覺到現在的研究生電腦知識不足，電腦語言能力低落，欠缺程式撰寫基本技巧。這與20年前，多數大學生必須要學習程式語言的情形，完全兩樣。

Raspberry Pi的發展改變英國教育者與家長的態度，英國教育部於2013年9月發佈指引（註4），說明小學生電腦學習四個階段所應學習內容，包括撰寫程式。美國雖然不像英國這樣直接要求，但在2010年總統科學顧問委員會就建議強化美國在K-12年級的科學、技術、工程與數學（STEM）教育（註5），而在2015年通過STEM Act法案，同意利用聯邦經費進行K-12年級的電腦科學教育（註6）。民間組織如Code.org在2013年成立，受到包括：Google、Amazon、Apple、Microsoft、Facebook在內許多大公司與名人如：比爾蓋茲的資助，正積極推動K-12年級的電腦教育（註7）。

面對英、美兩國間對推動小學生學習電腦語言的思考，台灣在未來數位經濟中所要扮演的角色，也必須進一步思考各級學校的電腦教育課題。

2.電腦資訊人才引進

日前，行政院正式通過「亞洲。矽谷」計畫，這個計畫旨在推動物聯網相關發展。在具體措施中，其中一項是「開放國際人才來台管道，優先推動亞洲人才之交流」。實際上，物聯網是否能有效推動與電腦資訊人才是否充足將有明顯關聯，這也將涉及到何種國際人才會來台灣工作，而且可以彌補台灣現階段不足人力。若在美國大公司電腦部門（IT）做過事的人都會發現印度人員佔相當比例，事實上，這些人員並不是直接受雇於公司，而是派遣公司的契約人員。印度工程師撰寫程式的能力強，這是眾所周知，而這些人對美國公司來說有如外籍勞工，工作期間也許5到10年，就再回去印度發展。根據PayScale薪資網站，印度軟體工程師在印度的中位數薪資年薪約為39.5萬盧比，約合新台幣20萬元（註8），以台灣的薪資水準，台灣廠商應可以支付至少兩倍薪水聘用。新政府在推動新南向政策中，將南亞的印度列入，若考量到台灣的資訊產業發展，引進印度的電腦軟體專業人才，是一項可以考量的方案。

3.創新應用與發展

Raspberry Pi剛開始製造時是由台灣廠商負責，原先規劃也準備在台灣與中國兩地生產，但因Raspberry Pi是非營利組織，向英國大眾募款而來，甚至被視為慈善（charity）機構，爆出稅款上的爭議（註9）之後，改在英國本地製造生產。

從生產層次的觀點，Raspberry Pi原先選中台灣做為生產基地，就是看中台灣的卓越電子產品生產能力，這是台灣業界的驕傲。但是若從技術層次的觀點，為何Raspberry Pi無法由台灣這邊發展出來，這是台灣產、官、學三面要思考的。

Raspberry Pi的晶片設計者是Broadcom公司，在台灣有更多類似知名廠商如：聯發科、聯詠、瑞昱。晶圓製造部份，台積電的技術領先能力，也是有目共睹。而電路板生產，台灣廠商在世界市場中居於領導地位。在軟體部份，Raspberry Pi是建構在Linux免費系統下，利用Linux當架構發展，對台灣廠商或學界來說也是耳熟能詳。但是如何將這些整合在一起，則有賴各界努力。

事實上，在Raspberry Pi進入市場之前，就已經有類似產品在使用，Arduino （Genuino）、BeagleBone就是其中著名的兩種，國內電子學界與業者也都熟悉。但Raspberry Pi進入後，則是獨佔鰲頭受到各方關注，主要在於這個產品所提供的功能更多樣化與更強大，而且價格上一直具有優勢。更重要一點，這產品是由教育著手，由小孩的學習性與熟悉性來切入，這將會衍生以這個架構來做更大幅度的發展。最近，Google首席經濟學家Hal Varian（前UC Berkley管理學院院長、著名個體經濟學教授）在IMF指出（註10）：未來智能科技（intelligent technology）的發展將以手機及其零組件與Raspberry Pi般的便宜零件但與開發軟體（open sources）相結合的發展。2015年5月著名廠商Qualcomm 公司生產DragonBoard 410c，就是與Raspberry Pi相類似的產品，但其價格則在75~85美元之間，遠高於Raspberry Pi。

Raspberry Pi已經銷售四年，在國內的發展或重視程度，個人感受是電腦愛好者（hacker）高於產業界（註11），中小業者的重視高於學界（含教育機構），學界重視又高於官方組織與政府。但是，利用Raspberry Pi進行應用分析已經逐漸產生令人意想不到的效果，今年7月美國Popular Science報導來自美國Cincinnati大學博士班畢業學生利用人工智慧（AI）技術在美國空軍飛行空戰模擬器中（註12），不僅打敗其他AI技術，也打敗具有幾十年資深經驗的空軍飛行員。而令人驚訝的是，這套AI裝置不是在價格昂貴的超級電腦中，而是僅利用35美元的Raspberry Pi（註13、14）。

從Raspberry Pi被Time選為最具影響力的50種產品之一，而且在短短四年間在全球賣出1,000萬片來看，它持續在未來的數位科技發展中將具有其影響力。由創新應用與產業發展觀點，由Raspberry Pi的發展啟示，足得國內產業、學術與官方來特別重視。

（註1）http://time.com/4309573/most-influential-gadgets/

（註2）http://www.businessinsider.com/inside-the-raspberry-pi-how-this-25-compu...

（註3）https://www.theguardian.com/commentisfree/2016/sep/08/the-guardian-view-...

（註4）https://www.gov.uk/government/publications/national-curriculum-in-englan...

（註5）https://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/pcast-ste...

（註6）http://innovation.ed.gov/2015/12/07/a-new-chapter-for-computer-science-e...

（註7）https://code.org/

（註8）http://www.payscale.com/research/IN/Job=Software_Engineer/Salary

（註9）http://www.taxnews.com/news/Raspberry_Pi_Balks_At_UK_Tax_Regime____53494...

（註10）http://www.imf.org/external/pubs/ft/fandd/2016/09/pdf/varian.pdf

（註11）台灣樹莓派為e洛盟台灣指定經銷商，會辦理分享活動。https://www.raspberrypi.com.tw/