Hardware open-source - Open-source hardware

Logo-ul „hardware open source” propus de OSHWA , una dintre principalele organizații definitorii
RepRap Mendel de uz general Imprimanta 3D cu capacitatea de a face copii de cele mai multe dintre propriile sale părți structurale

Hardware-ul open-source ( OSH ) constă din artefacte fizice ale tehnologiei proiectate și oferite de mișcarea de proiectare deschisă . Atât software-ul gratuit și open-source (FOSS), cât și hardware-ul open-source sunt create de această mișcare de cultură open-source și aplică un concept similar unei varietăți de componente. Uneori este, așadar, denumit FOSH ( hardware gratuit și open-source). Termenul înseamnă, de obicei, că informațiile despre hardware sunt ușor de discernut, astfel încât alții să le poată realiza - cuplându-le strâns cu mișcarea producătorului . Proiectarea hardware-ului (de exemplu, desene mecanice, scheme , facturi de material , date de dispunere PCB , cod sursă HDL și date de dispunere a circuitelor integrate ), pe lângă software-ul care conduce hardware-ul, sunt lansate în condiții gratuite / libere . Sharer-ul original câștigă feedback și potențial îmbunătățiri asupra designului din partea comunității FOSH. Există acum dovezi semnificative că o astfel de partajare poate conduce la o rentabilitate ridicată a investițiilor pentru comunitatea științifică.

Nu este suficient să folosiți doar o licență open-source ; un produs sau proiect open source va urma principiile open source, cum ar fi designul modular și colaborarea comunității.

De la apariția dispozitivelor logice programabile reconfigurabile , partajarea proiectelor logice a fost o formă de hardware open-source. În loc de schemă, codul limbajului de descriere hardware (HDL) este partajat. Descrierile HDL sunt utilizate în mod obișnuit pentru a configura sisteme sistem pe un cip fie în matricele de poartă programabile pe teren (FPGA), fie direct în proiectele de circuite integrate specifice aplicației (ASIC). Modulele HDL, atunci când sunt distribuite, se numesc nuclee de proprietate intelectuală semiconductoare , cunoscute și sub numele de nuclee IP.

Hardware-ul open-source ajută, de asemenea, la atenuarea problemei driverelor de dispozitiv proprietar pentru comunitatea software gratuită și open-source , cu toate acestea, nu este o condiție prealabilă pentru acesta și nu trebuie confundat cu conceptul de documentație deschisă pentru hardware-ul proprietar, ceea ce este deja suficient pentru scrierea driverelor de dispozitiv FLOSS și a sistemelor de operare complete. Diferența dintre cele două concepte constă în faptul că OSH include atât instrucțiunile despre modul de replicare a hardware-ului în sine, cât și informațiile privind protocoalele de comunicații pe care software-ul (de obicei sub formă de drivere de dispozitiv ) trebuie să le utilizeze pentru a comunica cu hardware-ul ( numită adesea documentație de registru sau documentație deschisă pentru hardware), în timp ce hardware-ul proprietar compatibil cu sursele deschise ar include doar pe acesta din urmă, fără a-l include pe primul.

Istorie

logo openhardware.org (2013)
Sigla OSHWA

Primele activități „ open source ” axate pe hardware au fost începute în jurul anului 1997 de Bruce Perens , creatorul Open Source Definition , cofondator al Open Source Initiative și operator de radioamatori . El a lansat Programul de certificare a hardware-ului deschis, care avea scopul de a permite producătorilor de hardware să-și autocertifice produsele ca fiind deschise.

La scurt timp după lansarea Open Hardware Certification Program, David Freeman a anunțat Open Hardware Specification Project (OHSpec), o altă încercare de licențiere a componentelor hardware ale căror interfețe sunt disponibile public și de a crea o platformă de calcul complet nouă ca alternativă la sistemele de calcul proprietare. La începutul anului 1999, Sepehr Kiani, Ryan Vallance și Samir Nayfeh și-au unit eforturile pentru a aplica filosofia open-source la aplicațiile de proiectare a mașinilor. Împreună au înființat Open Design Foundation (ODF) ca o corporație non-profit și și-au propus să dezvolte o Definiție Open Design . Cu toate acestea, majoritatea acestor activități au dispărut după câțiva ani.

O organizație „Free Hardware”, cunoscută sub numele de FreeIO, a fost începută la sfârșitul anilor 1990 de Diehl Martin, care a lansat și un site web FreeIO la începutul anului 2000. La începutul până la jumătatea anilor 2000, FreeIO a fost un focus al proiectelor hardware gratuite / deschise lansate sub GNU General public License . Proiectul FreeIO a susținut conceptul de hardware gratuit și a propus patru libertăți pe care un astfel de hardware le oferea utilizatorilor, pe baza libertăților similare oferite de licențele de software gratuit. Proiectele au câștigat o oarecare notorietate datorită schemei de numire a lui Martin în care fiecărui proiect hardware gratuit i s-a dat numele unui aliment pentru micul dejun, cum ar fi Donut, Flapjack, Toast, etc. Proiectele lui Martin au atras o varietate de dezvoltatori de hardware și software, precum și alți voluntari. Dezvoltarea de noi modele de hardware deschis la FreeIO sa încheiat în 2007, când Martin a murit de cancer pancreatic, dar modelele existente rămân disponibile de pe site-ul web al organizației.

Până la mijlocul anilor 2000 hardware - ul open-source a devenit din nou un centru de activitate ca urmare a apariției mai multor proiecte majore open-source hardware și companii, cum ar fi OpenCores , RepRap ( imprimare 3D ), Arduino , Adafruit și SparkFun . În 2007, Perens a reactivat site-ul openhardware.org.

În urma proiectului Open Graphics , un efort de a proiecta, implementa și produce un set de cipuri grafice 3D gratuite și deschise și o placă grafică de referință, Timothy Miller a sugerat crearea unei organizații pentru a proteja interesele comunității Open Graphics Project. Astfel, Patrick McNamara a fondat Open Hardware Foundation (OHF) în 2007.

Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR), fondat în 1982 ca o organizație non-profit a operatorilor radio amatori cu obiectivele de sprijinire a eforturilor de cercetare și dezvoltare în domeniul comunicațiilor digitale de amatori, creat în 2007 prima licență de hardware deschisă, TAPR Open - Licență hardware . OSI presedinte Eric S. Raymond a exprimat unele preocupări cu privire la anumite aspecte ale OHL și a decis să nu revizuiască licența.

În jurul anului 2010, în contextul proiectului Freedom Defined , Definiția Open Hardware a fost creată ca o colaborare a multora și este acceptată începând cu 2016 de zeci de organizații și companii.

În iulie 2011, CERN ( Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară ) a lansat o licență hardware open-source, CERN OHL . Javier Serrano, inginer la Departamentul Beams al CERN și fondatorul Open Hardware Repository, a explicat: „Prin partajarea deschisă a proiectelor, CERN se așteaptă să îmbunătățească calitatea proiectelor prin evaluarea inter pares și să le garanteze utilizatorilor - inclusiv companiilor comerciale - libertatea de a studiați-le, modificați-le și fabricați-le, ducând la hardware mai bun și la mai puține duplicări de eforturi ". În timp ce a fost elaborat inițial pentru a răspunde preocupărilor specifice CERN, cum ar fi urmărirea impactului cercetării organizației, în forma sa actuală poate fi folosit de oricine dezvoltă hardware open-source.

În urma Summit-ului Open Hardware din 2011 și după dezbateri aprinse privind licențele și ceea ce constituie hardware open-source, Bruce Perens a abandonat definiția OSHW și eforturile concertate ale celor implicați în aceasta. Openhardware.org, condus de Bruce Perens, promovează și identifică practicile care îndeplinesc toate cerințele combinate ale Open Source Hardware Definition, definiția Open Source, iar cele patru libertăți ale Free Software Foundation din 2014 încoace openhardware.org nu este on - line și pare să fi încetat activitatea.

Asociația Open Source Hardware (OSHWA) de la oshwa.org acționează ca hub al activității hardware open-source de toate genurile, cooperând în același timp cu alte entități precum TAPR, CERN și OSI. OSHWA a fost înființată ca organizație în iunie 2012 în Delaware și a solicitat scutirea de impozite în iulie 2013. După unele dezbateri despre interferențele mărcilor comerciale cu OSI, în 2012 OSHWA și OSI au semnat un acord de coexistență.

Proiectul Replicant al FSF a sugerat în 2016 o definiție alternativă de „hardware gratuit”, derivată din cele patru libertăți ale FSF .

Forme de hardware open-source

Termenul hardware din hardware open-source a fost folosit istoric în opoziție cu termenul software al software-ului open-source. Adică, pentru a face referire la hardware-ul electronic pe care rulează software-ul (a se vedea secțiunea anterioară). Cu toate acestea, întrucât din ce în ce mai multe produse hardware non-electronice sunt produse open source (de exemplu WikiHouse , OpenBeam sau Hovalin), acest termen tinde să fie folosit înapoi în sensul său mai larg de „produs fizic”. S-a demonstrat că domeniul hardware-ului open-source depășește hardware-ul electronic și acoperă o gamă mai largă de categorii de produse, cum ar fi mașini-unelte, vehicule și echipamente medicale. În acest sens, hardware se referă la orice formă de produs tangibil, fie el hardware electronic, hardware mecanic, textil sau chiar hardware de construcție. Definiția 1.0 Open Source Hardware (OSHW) definește hardware-ul ca „artefacte tangibile - mașini, dispozitive sau alte lucruri fizice”.

Calculatoare

Datorită unui amestec de confidențialitate, securitate și preocupări de mediu, au început mai multe proiecte care au ca scop livrarea unei varietăți de dispozitive de calcul open-source. Exemplele includ EOMA68 ( SBC într-un factor de formă PCMCIA , destinat a fi conectat la un șasiu de laptop sau desktop), Novena (placa de bază goală cu șasiu de laptop opțional) și GnuBee (seria de dispozitive de stocare conectate la rețea).

Mai multe grupuri de hobby-uri retrocomputabile au creat numeroase recreații sau adaptări ale primelor computere de acasă din anii 1970 și 80, dintre care unele includ funcționalități îmbunătățite și componente mai moderne (cum ar fi IC -uri montate pe suprafață și cititoare de carduri SD ). Unii pasionați au dezvoltat, de asemenea, carduri suplimentare (cum ar fi controlere de unitate, extinderea memoriei și plăci de sunet) pentru a îmbunătăți funcționalitatea computerelor mai vechi. De asemenea, au fost create recreații miniaturizate ale computerelor de epocă.

Electronică

Electronica este unul dintre cele mai populare tipuri de hardware open-source. Există multe companii care oferă varietăți mari de electronice open-source, cum ar fi Sparkfun , Adafruit și Seeed. În plus, există NPO-uri și companii care furnizează o componentă electronică specifică open-source, cum ar fi platforma de prototipare electronică Arduino . Există multe exemple de electronice specializate cu sursă deschisă, cum ar fi monitorul de imprimantă 3-D GMAW cu tensiune și curent redus și o platformă de testare a spectrometriei de masă asistată de robotică . Electronica open-source găsește diverse utilizări, inclusiv automatizarea procedurilor chimice.

Mecha (tro) nics

A fost dezvoltată o gamă largă de produse mecatronice open-source, inclusiv componente mecanice, mașini-unelte, vehicule, instrumente muzicale și echipamente medicale. Exemple de mașini-unelte open-source includ imprimante 3D, cum ar fi RepRap , Prusa și Ultimaker , precum și tăietorul laser Lasersaur . Vehiculele open-source au fost, de asemenea, dezvoltate, inclusiv biciclete precum XYZ Space Frame Vehicles și mașini precum Tabby OSVehicle . Exemple de echipamente medicale open source includ ventilatoare open-source , echostetoscopul echOpen și o gamă largă de mâini protetice enumerate în studiul de revizuire de Ten Kate et al. de exemplu, mâinile protetice ale OpenBionics .

Alte

Exemple de produse hardware open-source pot fi găsite, de asemenea, într-o măsură mai mică în construcții ( Wikihouse ), textile ( Kit Zéro Kilomètres ) și arme de foc ( armă de foc imprimată 3D , Defence Distributed ).

Licențe

În loc să creeze o nouă licență, unele proiecte hardware open-source folosesc licențe software existente, gratuite și open-source . Este posibil ca aceste licențe să nu fie în concordanță cu legea brevetelor .

Ulterior, au fost propuse mai multe licențe noi, concepute pentru a aborda probleme specifice proiectării hardware. În aceste licențe, multe dintre principiile fundamentale exprimate în licențele software open-source (OSS) au fost „portate” către proiectele lor hardware omolog. Noile licențe hardware sunt adesea explicate ca „echivalentul hardware” al unei binecunoscute licențe OSS, cum ar fi licența GPL , LGPL sau BSD .

În ciuda similitudinilor superficiale cu licențele software , majoritatea licențelor hardware sunt fundamental diferite: prin natura lor, ele se bazează de obicei mai mult pe legea brevetelor decât pe legea drepturilor de autor , deoarece multe modele hardware nu sunt protejate prin drepturi de autor. În timp ce o licență pentru drepturi de autor poate controla distribuirea codului sursă sau a documentelor de proiectare, o licență de brevet poate controla utilizarea și fabricarea dispozitivului fizic construit din documentele de proiectare. Această distincție este menționată în mod explicit în preambulul licenței TAPR Open Hardware :

„... cei care beneficiază de un desen OHL nu pot iniția procese care susțin că proiectul își încalcă brevetele sau alte proprietăți intelectuale.”

-  Licență TAPR Open Hardware

Licențele demne de menționat includ:

Open Source Hardware Association recomandă șapte licențe care urmează lor definiție hardware open-source . Din copyleft generală licentiaza GNU General Public License (GPL) și Creative Commons Attribution-ShareAlike licență, de la copyleft hardware specifice licentelor CERN Deschideți Hardware License (OHL) și TAPR Open License Hardware (OHL) și din licențele permisive licență FreeBSD , licența MIT și Creative Commons Atribuire licență. Openhardware.org a recomandat în 2012 licența TAPR Open Hardware, licența Creative Commons BY-SA 3.0 și licența GPL 3.0.

Organizațiile tind să se reunească în jurul unei licențe comune. De exemplu, OpenCores preferă LGPL sau o licență BSD modificată , FreeCores insistă asupra GPL , Open Hardware Foundation promovează „ copyleft sau alte licențe permisive”, Open Graphics Project folosește o varietate de licențe, inclusiv licența MIT , GPL și un licență de proprietate, iar proiectul Balloon și-a scris propria licență.

Dezvoltare

Sigla OSHW (Open Source Hardware) serigrafiată pe un PCB nepopulat

Adjectivul „open-source” nu se referă numai la un set specific de libertăți care se aplică unui produs, dar presupune, de asemenea, în general că produsul este obiectul sau rezultatul unui „proces care se bazează pe contribuțiile dezvoltatorilor dispersați geografic prin Internet . " Cu toate acestea, în practică, în ambele domenii ale hardware-ului open-source și al software-ului open-source, produsele pot fi rezultatul unui proces de dezvoltare realizat de o echipă închisă într-un cadru privat sau de o comunitate într-un mediu public, primul caz fiind mai frecvent decât al doilea care este mai provocator. Stabilirea unui proces de dezvoltare a produsului comunitar se confruntă cu mai multe provocări, cum ar fi: găsirea instrumentelor adecvate de gestionare a datelor de produs, documentarea nu numai a produsului, ci și a procesului de dezvoltare în sine, acceptarea pierderii controlului omniprezent asupra proiectului, asigurarea continuității într-un context de participare nestatornică a membrilor voluntari ai proiectului, printre altele.

Arduino Diecimila, un alt popular și timpurie open source de proiectare hardware.

Una dintre diferențele majore dintre dezvoltarea software-ului open-source și dezvoltarea hardware-ului open-source este că hardware-ul are ca rezultat rezultate tangibile, care costă bani pentru prototip și fabricare. Drept urmare, sintagma „liber ca în vorbire, nu ca în bere”, mai cunoscută formal sub numele de Gratis versus Libre , face distincția între ideea de cost zero și libertatea de a utiliza și modifica informațiile. În timp ce hardware-ul open-source se confruntă cu provocări în ceea ce privește minimizarea costurilor și reducerea riscurilor financiare pentru dezvoltatorii individuali de proiecte, unii membri ai comunității au propus modele pentru a răspunde acestor nevoi. .

Au avut loc discuții ample despre modalitățile de a face hardware-ul open-source la fel de accesibil ca software-ul open-source . Furnizarea unei documentații clare și detaliate despre produs este un factor esențial care facilitează replicarea produsului și colaborarea în proiectele de dezvoltare hardware. Au fost elaborate ghiduri practice pentru a ajuta practicienii să facă acest lucru. O altă opțiune este de a proiecta produse astfel încât să fie ușor de reprodus, așa cum se exemplifică în conceptul de tehnologie adecvată open-source .

Procesul de dezvoltare a hardware-ului open-source într-un cadru comunitar se numește alternativ design deschis, dezvoltare open source sau dezvoltare produs open source . Toți acești termeni sunt exemple de model open-source aplicabil pentru dezvoltarea oricărui produs, inclusiv software, hardware, cultural și educațional. Vedeți aici o descriere a acestor termeni.

Comunitatea științifică contribuie major la producția proiectelor de produse hardware cu sursă deschisă. S-a lucrat considerabil pentru a produce hardware open-source pentru hardware științific folosind o combinație de electronice open-source și imprimare 3D . Alte surse de producție de hardware open-source sunt furnizorii de cipuri și alte componente electronice care sponsorizează concursuri, cu condiția ca participanții și câștigătorii să își împărtășească proiectele. Revista Circuit Cellar organizează unele dintre aceste concursuri.

Laboratoare open-source

A fost publicat un ghid ( Open-Source Lab (carte) de Joshua Pearce ) cu privire la utilizarea electronicii open-source și a tipăririi 3D pentru a realiza laboratoare open-source . Astăzi, oamenii de știință creează multe astfel de laboratoare. Exemplele includ:

Modele de afaceri

Companiile de hardware deschis experimentează cu modele de afaceri. De exemplu, littleBits implementează open-source modele de afaceri prin punerea la dispoziție a circuitului de modele în fiecare littleBits modul, în conformitate cu CERN Deschideți Hardware License versiunea 1.2. Un alt exemplu este Arduino , care și-a înregistrat numele ca marcă comercială ; alții pot fabrica produse din modele Arduino, dar nu pot numi produsele produse Arduino. Există multe modele de afaceri aplicabile pentru implementarea unor hardware open-source chiar și în firmele tradiționale. De exemplu, pentru a accelera dezvoltarea și inovația tehnică, industria fotovoltaică a experimentat parteneriate, francize, furnizori secundari și modele complet open-source.

Recent, multe proiecte hardware open-source au fost finanțate prin crowdfunding pe Indiegogo sau Kickstarter . Deosebit de popular este Crowd Supply pentru proiecte de hardware deschis de crowdfunding.

Recepție și impact

Richard Stallman , fondatorul mișcării de software liber , a fost sceptic în 1999 cu privire la ideea și relevanța hardware-ului gratuit (terminologia sa pentru ceea ce este acum cunoscut sub numele de hardware open-source). Într-un articol din 2015 din revista Wired , el a modificat această atitudine; el a recunoscut importanța hardware-ului gratuit, nu a văzut încă nicio paralelă etică cu software-ul liber. De asemenea, Stallman preferă termenul gratuit de proiectare hardware - ul peste hardware - ul open source , o cerere care este în concordanță cu respingerea lui anterioară a termenului software open source ( a se vedea , de asemenea , termeni alternativi pentru software - ul gratuit ).

Alți autori, precum profesorul Joshua Pearce, au susținut că există un imperativ etic pentru hardware-ul open-source - în special în ceea ce privește tehnologia open-source adecvată pentru dezvoltare durabilă . În 2014, el a scris și cartea Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs , care detaliază dezvoltarea hardware-ului gratuit și open-source în primul rând pentru oamenii de știință și facultățile universitare . Pearce în parteneriat cu Elsevier a introdus o revistă științifică HardwareX . A prezentat multe exemple de aplicații de hardware open-source în scopuri științifice.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

  • Building Open Source Hardware: DIY Manufacturing for Hackers and Makers de Alicia Gibb, Addison Wesley, 7 decembrie 2014, ISBN  0321906047
  • Open Source Hardware Un ghid complet de Gerardus Blokdyk, 5STARCooks, 15 martie 2021, ISBN  1867321645
  • Open Source Hardware Technology Paperback de Fouad Soliman, Sanaa A. Kamh, Karima A. Mahmoud, editor: Lap Lambert Academic Publishing, 24 martie 2020, ISBN  6202516399
  • Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Costs Research de Joshua M. Pearce, Elsevier, 17 decembrie 2013, ISBN  0124104622

linkuri externe

Depozite