Arduinon testailua

Jipii, vihdoin Amazonista tilaamani Arduinon aloituspaketti saapui! Kerron myöhemmin mitä kaikkea se sisältää, kunhan tutustun ensin kaikkiin osiin. Siellä oli ainakin sensoreita, johtoja, koekytkentälevy, ledejä ja resistoreja (vai sanotaanko niitä vain vastuksiksi, en ole varma suomenkielisistä termeistä), ja ennen kaikkea Arduino! Osat olivat menneet kuljetuksen aikana sikin sokin, toivottavasti kaikki ovat ehjiä. Kuvassa on laatikko, jonka olen jo järjestänyt. Tarkistin, että se sisältää kaikki osat, ja sisälsihän se! Cd-levyn tiedostoja en saanut vielä purettua koneelleni, mutta en jaksanut vielä selvittää mistä se johtuu. Aloituspaketti maksoi postikuluineen 57 euroa.

Tässä itse Arduino! Pääsinkin kokeilemaan sitä ennen Raspberry Pitä. Luulin aluksi, että Arduino ja Raspberry ovat samanlaisia laitteita, mutta Arduinoa käytetään tietokoneen välityksellä, kun taas Raspberry Pi on tietokone itsessään, eli siihen kytketään näyttö ja näppäimet sun muut. Wikipedia tiesi kertoa Arduinosta seuraavaa: "Arduino on avoimeen laitteistoon perustuva mikro-ohjain-/elektroniikka-alusta ja ohjelmointiympäristö. Laitteisto perustuu 8-bittiseen Atmel AVR -mikro-ohjaimeen, jonka pinneihin voi kytkeä erilaisia antureita, moottoreita, LED-valoja ja muita komponentteja. Laitteistoa ohjelmoidaan C++:aan perustuvalla Arduino-ohjelmointikielellä.". Arduino-laitteita on eri malleja, minulla on UNO R3. Mallit eroavat Wikipedian mukaan toisistaan mm. keskusmuistin, Flash-muistin ja digitaalisten ja analogisten pinnien määrässä.

Ohjelmoinnissa käytetään Arduino Alpha-ohjelmaa. Seurasin Arduinon käynnistämisessä kirjan "Make: Sensors -Projects and Experiments to Measure the World with Arduino and Raspberry Pi" (Tero Karvinen, Kimmo Karvinen ja Ville Valtokari) ohjeita. Kirja on vaikuttanut tähän mennessä todella hyvältä: se kertoo Raspberryn ja Arduinon eroista ja miten kummankin laitteen avulla voi rakentaa samanlaisia projekteja. 

Latasin kyseisen kirjain ohjeiden mukaisesti ensimmäiseksi Arduinon ohjelmointiohjelmiston täältä. Kytkin Arduinon USB-johdon avulla tietokoneeseeni ja jippii! Siihen syttyi valot! Vihreä valo oli koko ajan päällä, keltainen vilkkui. Tuntui hienolta: tästä kaikki lähtee! 

Ohjelmiston lataaminen ja asentaminen sujui hyvin, ja pääsin käynnistämään itse ohjelman, joka näkyy alla olevassa kuvassa. Piinkin ohjelmoinnissa käytetään Arduinon ohjelmistoa, joten se näytti tutulta. Latasin ohjelman nähtävästi vahingossa suomeksi. Englanninkielinen versio olisi parempi, koska kirjatkin ovat englanniksi. No, en jaksanut ladata sitä ainakaan vielä uudestaan. Näkisin ainakin mitä eri termit ovat suomeksi, kun niitä Piin kanssa välillä pohdiskelin.

Valitsin kirjan ohjeen mukaan boardeista (Työkalut -> Kortti) oletuksen, eli Arduino / Genuino Unon. Yleisin ensimmäinen Arduinolle siirrettävä ohjelma eli koodinpätkä on Blink, joka vilkuttaa yhtä Arduinon sisäänrakennettua LED-valoa. Siitä näkee, toimiiko kaikki niin kuin pitääkin. Eli jos Blinkin lataa Arduinoon ja led alkaa vilkkua, kaikki on sujunut oikein. Kannattaa siis ensimmäiseksi kokeilla sitä.

     Ohjelmia ladataan Arduinolle kuvassa näkyvää nuolta (Tiedosto-kohdan alla) painamalla. Kun laittaa hiiren sen kohdalle, siinä lukee lähetä (englanniksi varmaan upload). Kun ohjelma ladataan Arduinoon, Arduinon valot vilkkuvat nopeasti. En ole varma, mitä lähetä-painikkeen vasemmanpuoleinen merkki "varmista" tekee, pitää tarkistaa! 

     Hoksasin, että minullahan kyseinen LED-valo vilkkui koko ajan. Olikohan Arduinoni rikki? Netissä joku sanoi, että monissa Arduinoissa kyseinen Blink-ohjelma on jo valmiiksi ladattuna. Ehkä minullakin oli kyse siitä? Yritin kuitenkin testausmielessä ajaa Blink-ohjelmaa (Tiedosto -> Esimerkit -> 01.Basics -> Blink), mutta siihen tuli alla näkyvä virhe. Kirja oli onneksi varoittanut, että virhe saattaa ilmaantua, mikäli ei ole vielä valinnut oikeaa porttia. Valitsin porteista (Työkalut -> Portti) ainoan vaihtoehdon eli COM5:en. Sen jälkeen virhettä ei tullut. Mutta kuten saattoi olettaa, mikään valon toiminnassa ei muuttunut, koska led vilkkui muutenkin koko ajan.

Miten siis saisin testattua, että kaikki toimii kuin pitääkin? Hoksasin, että voisin kokeilla vilkuttamisen sijaan LED-valon sammuttamista. Esimerkkien koodeissa onneksi kerrotaan, mitä kukin koodin kohta tekee. Koodin muokkaaminen onnistui siis helposti sellaiseksi, että valon pitäis sammua. Alla olevassa kuvassa on kyseinen koodi.

Ja kyllä, valo todellakin sammui! Olin hurjan ylpeä itsestäni! LED-valon sammuttaminen on pieni askel konkareille, mutta suuri askel aloittelijalle. Ystäväni keksi, että Arduinon LED-valon voisi laittaa morsettamaan jotain. Sekin oli helppo toteuttaa! Kuka keksii, mitä LED-valo sanoo? Alla on video itse morsetuksesta ja sen koodi.

Olen ilokseni huomannut itsessäni edistymistä: kun tutkailin kuukausia sitten Piin ohjelmointia, en kunnolla ymmärtänyt mistä on kyse, koska kaikki tuntui niin uudelta ja oudolta. En olisi varmaan silloin osannut muokata tämän päiväisiä koodeja toimiviksi. Todella hienoa huomata kehittyneensä! 

Tilannepäivitys ja mietteitä oppimisestani

En ole vähään aikaan kirjoittanut blogiini, koska minulla oli elämässäni vaihe, jolloin en oikein tiennyt, mitä elämältäni haluaisin. Asiat, jotka ennen inspiroivat, erityisesti tiede, eivät enää innostaneetkaan. Olin aina halunnut tehdä väitöskirjan ja päästä tutkijaksi, mutta yhtäkkiä se ei enää tuntunutkaan omalta jutultani. Tiedemaailma tuntuu liian erilaiselta verrattuna omaan ajatusmaailmaani; ikään kuin omille ajatuksille pitäisi saada jatkuvasti muiden hyväksyntä, ja ajatuksiaan pitäisi todistella muille. Ymmärrän toki, että asioiden todistelu on tieteen ydin ja hyvä niin, mutta se ei enää resonoi itselleni. Haluan vain olla, en selitellä miksi olen. Tulevaisuuden suunnitelmieni muututtua minun piti vähentää kaikkea ulkoista toimintaa mahdollisimman paljon, jotta pystyin kääntymään sisimpääni ja kuunnella, mitä sillä on sanottavana. Olin vähän kuin tyhjiössä, mutta se ei ollut sinänsä huono asia vaikka se siltä monesti tuntuikin: tyhjyydessä kaikki on mahdollista. Pitää vain keksiä, mitä siihen tyhjyyteen haluaa luoda! 

     En ole vieläkään täysin varma tulevaisuuden suunnastani, mutta sain roboiluinspiraationi takaisin. Ja se inspiraatio iski todella voimakkaasti! Minulla on ollut voimakas palo opiskella taas asioita, jotka edistävät robotiikan ymmärtämistäni. Inspiraationi tuli takaisin oikeastaan siinä vaiheessa, kun pääsin sisään Jyväskylän yliopiston tietotekniikan maisteriohjelmaan. Tutkailin kurssitarjontaa, ja siellä oli tarjolla mm. konenäkö- ja tekoälykursseja! Halusin pystyä suoriutumaan kyseisistä (ja muistakin) kursseista, vaikka käynkin samaan aikaan kokoaikatöissä. Vähän jännittää, miten työn ja opiskelun yhdistäminen onnistuu. Mutta olen luottavainen sen suhteen, että asiat järjestyvät. 

     Aloin jo etukäteen opiskella matematiikkaa ystäväni ammattikorkeakoulun kirjoista ja jatkoin Mooc.fi:n ohjelmointikurssin opiskelua, jotta olisin yliopiston kurssien alkaessa jo hieman perillä siitä, mistä niissä on kyse. Olen ainakin vielä jaksanut hyvin opiskella töiden jälkeen ja viikonloppuisin, mitä olen hieman ihmetellytkin! Yleensä en töiden jälkeen ole jaksanut yhtään mitään, mutta nyt olen mielummin opiskellut kuin esimerkiksi katsonut sarjoja. Päämäärä ja inspiraatio antavat energiaa! Mutta otan myös rennosti sitten, kun tuntuu että tarvitsen taukoa. Olen oppinut, että väkisin ei kannata tehdä mitään, ja että itseä ja omia tuntemuksiaan kannattaa kuunnella, muuten väsyy.

     Moocin kurssilla opiskellaan Javaa, mutta olen opettelemassa myös Pythonin käyttöä: Luen Cory Althoffin kirjaa The Self Taught Programmer, jossa selitetään ohjelmoinnista selkeästi käyttäen esimerkkinä Pythonia. Kirjan kirjoittaja oppi itse vuodessa ohjelmoimaan niin hyvin, että pääsi töihin muistaakseni Googlelle. Raspberry Pin ohjelmointikieli on Python, joten kun vihdoin pääsen testaamaan omaa Raspberryani, pääsen opettelemaan Pythonia myös käytännössä. Olin viime viikonloppuna jo testaamassa Raspberryani, mutta olen hukannut sen micro SD-kortin. Kortille on esiasennettu kuusi Raspberryn käyttöjärjestelmää ja se maksaa parikymppiä, joten en haluaisi heti tilata uutta. 

     Tilasin myös varusteita erilaisien projektien tekemiseen: ostin Arduinon aloituspaketin, tilasin sensoreita ja mm. elektroniikan ja ohjelmoinnin kirjoja. Minua kiinnostaa kovasti sensoritekniikka, ja yksi yliopiston tietotekniikan maisteriohjelmista onkin sensoriverkot! Ilostuttaa ajatus, että sensorit ovat robottien aistit. Pieni Pii tutkailee maailmaa niiden avulla, söpöä <3

https://www.javacodegeeks.com/wp-content/uploads/2015/01/programming-java.jpg

Vaikka minulla onkin ollut melko pitkä tauko robotiikkaan liittyvien asioiden aktiivisessa opiskelussa, koen, että tauko on ollut tarpeellinen. Olen muuttunut paljon ihmisenä viimeisen vuoden aikana: olen saanut enemmän itseluottamusta ja uskoa itseeni, enkä enää hae hyväksyntää muilta. Asioiden oppimiseen vaikuttaa todella paljon oma suhtautumistapa itseen ja se, ajatteleeko pystyvänsä oppimaan. Minulla on tapahtunut kyseisten asioiden kohdalla suuria edistysaskelia! Aiemmin myös tein oppimiseni kannalta inspiroivia juttuja vain silloin, jos niille oli aikaa. Sitten ymmärsin, että asian pitää olla päinvastoin, mikäli haluan todella kehittyä. Se tarkoittaa valitettavasti sitä, että joudun sanomaan yhä useammin ei esimerkiksi ystävien näkemiselle, mikäli sisimmissäni koen sillä hetkellä tarvetta muiden asioiden tekemiselle, kuten opiskelulle. Olen vihdoin hyväksynyt sen, miten paljon tarvitsen aikaa olla yksin ja tehdä omia juttujani, jotta en stressaannu. Mutta se ei tarkoita, etten pitäisi ystävieni seurasta, todellakin pidän. Minulla pitää vain olla tunne, että silloin on aidosti hyvä hetki nähdä.

Tauko on ollut minulle myös osa oppimisprosessiani. Olen huomannut, että varsinkin uusien asioiden oppiminen ja omaksuminen menee minulla sykleissä:

     Vaihe 1: Ensin innostun asiasta ja olen siitä niin innoissani, etten pysty kunnolla edes keskittymään mihinkään (ajatukset ja innostukseni sinkoilevat sinne tänne ja en saa kunnon otetta mistään). Kyseisen vaiheen aikana haen inspiraationi ja intuitioni vallassa hirveästi tietoa ja varusteita (esim kirjoja, etsin kursseja ym). En välttämättä saa esimerkiksi kunnolla luettua ostamaani kirjaa, koska olen siitä niin innoissani. Tämän vaiheen aikana istutetaan kuitenkin siemenet: löydän salamannopeasti tietoa ja yhdistän eri asioita ja aloja kokonaisuudeksi. Tiedän intuitiivisesti, mitä asioita minun kannattaa alkaa opiskella, jotta saavutan tavoitteeni. Löydän innostuksen vallassa helposti opiskelumateriaalia.

     Vaihe 2: Ensimmäisen vaiheen jälkeen tulee hiljainen kausi, jolloin prosessoin tietoa sisäisesti, enkä ole asiasta "ulkoisesti" enää niin innostunut. Hiljaisen kauden aikana etsin myös tietoa, mutta maltillisemmin. Etenen hitaasti ja rakennan ensimmäisen vaiheen aikana kerättyjen inspiraatioalkujen päälle pohjaa. Olen esimerkiksi tämän hiljaisen kauteni aikana osallistunut monelle eri robotiikan, tekoälyn ja matematiikan kursseille, mutta ne ovat kaikki jääneet kesken. Ne ovat kuitenkin muokanneet ajattelutapaani ja tapaani nähdä asioita. Olen myös oppinut enemmän siitä, mitä minun olisi hyvä vielä oppia. Tietoa on vähitellen kertynyt tiedon päälle. Ensimmäisen vaiheen aikana istutetut siemenet ovat alkaneet siis itää.

     Vaihe 3: Hiljaisen kauden jälkeen tulee yleensä vaihe, jolloin innostun uudestaan asiasta, mutta tällä kertaa olen muutaman askeleen pidemmällä kuin ensimmäisellä kerralla. Hiljaisen kauden aikana prosessoitu tieto on nyt tavallaan tietoisessa mielessäni, ja ymmärrän paljon enemmän innostukseni kohteena olevasta asiasta kuin ensimmäisessä vaiheessa. Pystyn fokusoitumaan paremmin ja olen määrätietoisempi. En sinkoile ajatuksissani sinne tänne, vaan tiedän, mitä asioita minun kannattaa oppia ja miten minun kannattaa edetä kehittääkseni itseäni. Olen myös viime viikkojen aikana huomannut, etten enää koe, että minun pitäisi olla juuri oikeanlaisessa mielentilassa opiskellessani esimerkiksi ohjelmointia. Aiemmin koin, että minun tarvitsee olla virkeä ja energinen, jotta voisin opiskella. Nyt se sujuu myös väsyneenä!

Listaan vielä lopuksi sivustoja, jotka olen kokenut erityisen hyödylliseksi oppimiseni kannalta. 

• Moocin ohjelmointikurssi
• Tämän Helsingin yliopiston kurssin olen kokenut erityisen hyödylliseksi, vaikkakin se on melko työläs ja välillä aikaa vievä. Mutta juuri siksi se onkin tehokas kurssi: ohjelmointia oppii vain tekemällä!  Kurssilla opiskellaan Javaa alkeista lähtien. Kurssi vastaa sisällöltään Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksen kursseja Ohjelmoinnin perusteet ja Ohjelmoinnin jatkokurssi, jotka ovat 5 opintopisteen laajuisia perusopintotason kursseja. Kurssin suorittaja voi saada pääaineen opinto-oikeuden tietojenkäsittelytieteeseen Helsingin yliopistoon. Tämän kurssin avulla olen oppinut myös kehittämään ongelmanratkaisukykyäni, mikä on osaltaan auttanut matematiikan opiskelussa.

• edX:n nettikurssit
• Sivulla on eri korkeakoulujen (mm. Harvard, MIT) järjestämiä verkkokursseja. Kurssit ovat ilmaisia, mutta jos niistä haluaa todistuksen, se maksaa (joskus melko paljonkin). Sivustolla on paljon robotiikkaankin liittyviä kursseja. Olen bongannut sieltä mm. seuraavia mielenkiintoisia kursseja: Artificial Intelligence (AI), Machine Learning Course, Robotics, Introduction to Computer Science. 

• Kindle-kirjat
• Vaikka pidänkin enemmän fyysisistä kirjoista, Amazonin Kindle-sovellus on kätevä. Sieltä löytää helposti kirjoja ihan mistä tahansa aiheesta, ja vaihtoehtoisia kirjoja on paljon. Kindlessä (ja Amazonissa) voi lukea muiden käyttäjien arvosteluja kirjasta ennen sen ostamista. Kirjani The Self-taught Programmer on Kindlestä ostettu, eli voin lukea sitä kännykälläni ja tabletillani. Tapanani onkin ollut lukea sitä ennen nukkumaanmenoa.

• Khan Academy
• Loistava Samlan Khanin perustama sivusto, jonka tarkoitus on tarjota ilmaista koulutusta kaikille, joilla on pääsy nettiin. Sivustolla voi opiskella mm. kemiaa, fysiikkaa, matematiikkaa, biologiaa ja historiaa. Mielestäni videot ovat erittäin opettavaisia ja niitä on helppo seurata, koska yksi video kestää noin kymmenisen minuuttia. Hoksasin tänään, että voin katsoa videoita tabletilta vaikka samalla kun pyöräilen kuntopyörällä. Kivaa! Videoita katsoessa käy helposti niin, että päätän katsovani vielä nopeasti seuraavankin, koska se on niin lyhyt, mikä toistuukin monta kertaa. Huomaamatta olenkin sitten käyttänyt videoiden katsomiseen paljon aikaa, mikä on hyvä juttu! En pidä pitkistä luentojen mittaisista videoista, koska ne eivät ole joustavia, ja on kynnys alkaa katsoa 1,5 tunnin mittaista videota on melko korkea. Mutta Khan Academyssa ei ole sitä ongelmaa! 

Loppuun vielä muistutus Khan Academyn väeltä:

https://cdn.kastatic.org/images/marketing/share-thumb-a.jpg