Open -source hardware - Open-source hardware

Logo „open source hardware“ navržené OSHWA , jednou z hlavních definujících organizací
RepRap general-purpose Mendel 3D tiskárna se schopností pořizovat kopie většiny svých vlastních konstrukčních dílů

Open-source hardware ( OSH ) se skládá z fyzických artefaktů technologie navržené a nabízené hnutím open-design . Oba zdarma a open-source software (FOSS) a open-source hardware jsou vytvořeny touto open-source kultury pohybu a použít jako koncept do různých složek. Někdy je proto označován jako FOSH (bezplatný a open-source hardware). Termín obvykle znamená, že informace o hardwaru jsou snadno rozeznatelné, aby je mohli vytvářet ostatní - v těsném spojení s hnutím výrobce . Hardwarový design (tj. Mechanické výkresy, schémata , kusovníky , data rozvržení desky plošných spojů , zdrojový kód HDL a data rozvržení integrovaného obvodu ), kromě softwaru, který pohání hardware, jsou všechny vydávány za podmínek free/ libre . Původní sdílení sdílí zpětnou vazbu a potenciálně vylepšení designu od komunity FOSH. Nyní existují významné důkazy, že takové sdílení může vědecké komunitě zajistit vysokou návratnost investic .

Nestačí pouze použít licenci open-source ; open source produkt nebo projekt se bude řídit zásadami open source, jako je modulární design a komunitní spolupráce.

Od vzestupu rekonfigurovatelných programovatelných logických zařízení je sdílení logických návrhů formou hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem. Místo schémat je sdílen kód kódu popisu hardwaru (HDL). Popisy HDL se běžně používají k nastavení systémů systém na čipu buď v programovatelných hradlových polích (FPGA), nebo přímo v návrzích integrovaných obvodů specifických pro aplikaci (ASIC). Moduly HDL, pokud jsou distribuovány, se nazývají polovodičová jádra duševního vlastnictví , také známá jako IP jádra.

Open-source hardware také pomáhá zmírnit problém s proprietárními ovladači zařízení pro bezplatnou a open-source softwarovou komunitu, není však jeho předpokladem a neměl by být zaměňován s konceptem otevřené dokumentace pro proprietární hardware, což je již dostačující pro psaní ovladačů zařízení FLOSS a kompletních operačních systémů. Rozdíl mezi těmito dvěma koncepty spočívá v tom, že BOZP obsahuje jak pokyny k replikaci samotného hardwaru, tak informace o komunikačních protokolech, které musí software (obvykle ve formě ovladačů zařízení ) používat ke komunikaci s hardwarem ( často nazývaná registrová dokumentace nebo otevřená dokumentace k hardwaru), zatímco proprietární hardware s otevřeným zdrojovým kódem by zahrnoval pouze ten druhý, aniž by zahrnoval první.

Dějiny

logo openhardware.org (2013)
Logo OSHWA

První hardwarově zaměřené „ open source “ aktivity zahájil kolem roku 1997 Bruce Perens , tvůrce Open Source Definition , spoluzakladatel Open Source Initiative a radioamatér . Spustil program Open Hardware Certification Program, jehož cílem bylo umožnit výrobcům hardwaru vlastní certifikaci svých produktů jako otevřených.

Krátce po spuštění programu certifikace otevřeného hardwaru David Freeman oznámil projekt Open Hardware Specification Project (OHSpec), další pokus o licencování hardwarových komponent, jejichž rozhraní jsou veřejně dostupná, a vytvoření zcela nové výpočetní platformy jako alternativy k proprietárním počítačovým systémům. Na začátku roku 1999 se Sepehr Kiani, Ryan Vallance a Samir Nayfeh spojili se snahou uplatnit filozofii open-source v aplikacích návrhu strojů. Společně založili Open Design Foundation (ODF) jako neziskovou společnost a vydali se vyvinout definici otevřeného designu . Většina těchto činností však po několika letech odezněla.

Organizaci „Free Hardware“, známou jako FreeIO, založil koncem devadesátých let Diehl Martin, který také na začátku roku 2000 spustil web FreeIO. Na začátku až do poloviny roku 2000 se FreeIO zaměřovalo na návrhy hardwaru volně/otevřeně vydané pod GNU General Public License . Projekt FreeIO obhajoval koncept Free Hardware a navrhoval čtyři svobody, které takový hardware poskytoval uživatelům, na základě podobných svobod poskytovaných licencemi svobodného softwaru. Návrhy získaly určitou proslulost díky Martinovu schématu pojmenování, ve kterém každý bezplatný hardwarový projekt dostal název snídaně, jako je Donut, Flapjack, Toast atd. Martinovy ​​projekty přilákaly řadu vývojářů hardwaru a softwaru i další dobrovolníky. Vývoj nových otevřených návrhů hardwaru ve FreeIO skončil v roce 2007, kdy Martin zemřel na rakovinu slinivky, ale stávající návrhy zůstávají k dispozici na webových stránkách organizace.

V polovině roku 2000 se hardware s otevřeným zdrojovým kódem opět stal centrem činnosti v důsledku vzniku několika velkých hardwarových projektů a společností s otevřeným zdrojovým kódem, jako jsou OpenCores , RepRap ( 3D tisk ), Arduino , Adafruit a SparkFun . V roce 2007 Perens znovu aktivoval web openhardware.org.

V návaznosti na Open Graphics Project , snahu navrhnout, implementovat a vyrobit bezplatnou a otevřenou sadu 3D grafických čipů a referenční grafickou kartu, Timothy Miller navrhl vytvoření organizace, která by chránila zájmy komunity Open Graphics Project. V roce 2007 tedy Patrick McNamara založil Open Hardware Foundation (OHF).

Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR), která byla založena v roce 1982 jako nezisková organizace provozovatele amatérských rádiových stanic s cíli podpořit úsilí v oblasti výzkumu a vývoje v oblasti amatérských digitálních komunikací, která vznikla v roce 2007 jako první open hardware licence, TAPR Otevřít Hardwarová licence . OSI prezident Eric S. Raymond vyjádřil určité obavy ohledně některých aspektů OHL a rozhodla, že nebude přezkoumávat povolení.

Kolem roku 2010 v kontextu projektu Freedom Defined byla definice otevřeného hardwaru vytvořena jako spolupráce mnoha lidí a od roku 2016 je přijímána desítkami organizací a společností.

V červenci 2011 vydala CERN ( Evropská organizace pro jaderný výzkum ) licenci open-source hardwaru CERN OHL . Javier Serrano, inženýr v oddělení paprsků CERN a zakladatel otevřeného úložiště hardwaru, vysvětlil: „Otevřeným sdílením návrhů CERN očekává zlepšení kvality návrhů prostřednictvím vzájemného hodnocení a zaručení jejich uživatelů - včetně komerčních společností - svobody studovat, upravovat a vyrábět, což povede k lepšímu hardwaru a menšímu zdvojování úsilí “. Ačkoli byl původně navržen tak, aby řešil obavy specifické pro CERN, jako je sledování dopadu výzkumu organizace, v současné podobě jej může použít kdokoli, kdo vyvíjí hardware s otevřeným zdrojovým kódem.

Po summitu o otevřeném hardwaru v roce 2011 a po vášnivých debatách o licencích a o tom, co představuje hardware s otevřeným zdrojovým kódem, Bruce Perens opustil definici OSHW a společné úsilí těch, kteří se na ní podíleli. Openhardware.org, vedený Brucem Perensem, propaguje a identifikuje postupy, které splňují všechny kombinované požadavky Open Source Hardware Definition, Open Source Definition a Four Freedoms of Free Software Foundation Od roku 2014 openhardware.org není online a zdá se mít ukončenou činnost.

Open Source Hardware Association (OSHWA) při oshwa.org se chová jako rozbočovač open-source hardware aktivity všech žánrů a zároveň spolupracuje s dalšími subjekty, jako jsou TAPR, CERN a OSI. OSHWA byla založena jako organizace v červnu 2012 v Delaware a v červenci 2013 podala žádost o osvobození od daně. Po několika debatách o zasahování ochranných známek do OSI podepsaly OSHWA a OSI v roce 2012 dohodu o koexistenci.

Projekt FSF Replicant navrhl v roce 2016 alternativní definici „bezplatného hardwaru“, odvozenou ze čtyř svobod FSF .

Formy hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem

Termín hardware v hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem byl historicky používán v opozici vůči termínu software softwaru s otevřeným zdrojovým kódem. To znamená odkazovat na elektronický hardware, na kterém software běží (viz předchozí část). Protože se však stále více neelektronických hardwarových produktů stává otevřeným zdrojovým kódem (například WikiHouse , OpenBeam nebo Hovalin), bývá tento termín používán zpět v širším smyslu pro „fyzický produkt“. Bylo ukázáno, že oblast hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem přesahuje rámec elektronického hardwaru a pokrývá větší škálu kategorií produktů, jako jsou obráběcí stroje, vozidla a lékařské vybavení. V tomto smyslu se hardware týká jakékoli formy hmatatelného produktu, ať už jde o elektronický hardware, mechanický hardware, textilní nebo dokonce stavební hardware. Open Source Hardware (OSHW) Definition 1.0 definuje hardware jako „hmatatelné artefakty - stroje, zařízení nebo jiné fyzické věci“.

Počítače

Vzhledem ke kombinaci obav o soukromí, zabezpečení a životní prostředí byla zahájena řada projektů, jejichž cílem je dodávat různá výpočetní zařízení s otevřeným zdrojovým kódem. Mezi příklady patří EOMA68 ( SBC ve formátu PCMCIA , určený k zapojení do šasi notebooku nebo stolního počítače), Novena (holá základní deska s volitelným šasi pro notebook) a GnuBee (řada zařízení Network Attached Storage).

Několik zájmových skupin retropočítačů vytvořilo četná přestavby nebo adaptace raných domácích počítačů sedmdesátých a osmdesátých let, z nichž některé zahrnují vylepšenou funkčnost a modernější komponenty (například integrované obvody pro povrchovou montáž a čtečky karet SD ). Někteří fandové také vyvinuli přídavné karty (například řadiče jednotek, rozšíření paměti a zvukové karty) za účelem vylepšení funkcí starších počítačů. Byly také vytvořeny miniaturizované rekreace historických počítačů.

Elektronika

Elektronika je jedním z nejpopulárnějších typů hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem. Existuje mnoho společností, které poskytují velké množství open-source elektroniky, jako je Sparkfun , Adafruit a Seeed. Kromě toho existují neziskové organizace a společnosti, které poskytují konkrétní open-source elektronickou součást, jako je platforma pro prototypování elektroniky Arduino . Existuje mnoho příkladů speciální elektroniky s otevřeným zdrojovým kódem, jako je levný napěťový a proudový 3-D monitor s otevřeným zdrojem GMAW a platforma pro hmotnostní spektrometrii podporovaná robotikou . Elektronika s otevřeným zdrojovým kódem nachází různé využití, včetně automatizace chemických postupů.

Mecha (tro) nics

Byla vyvinuta široká škála mechatronických produktů s otevřeným zdrojovým kódem, včetně mechanických součástí, obráběcích strojů, vozidel, hudebních nástrojů a lékařského vybavení. Mezi příklady open-source obráběcích strojů patří 3D tiskárny jako RepRap , Prusa a Ultimaker a také laserový řezač Lasersaur . Byly také vyvinuty open-source vozidla, včetně jízdních kol, jako jsou XYZ Space Frame Vehicles a automobilů, jako je Tabby OSVehicle . Mezi příklady zdravotnického vybavení s otevřeným zdrojovým kódem patří otevřené ventilátory , echostetoskop echOpen a široká škála protetických rukou uvedených v přehledové studii Ten Kate et.al. např. protetické ruce OpenBionics .

jiný

Příklady hardwarových produktů s otevřeným zdrojovým kódem lze v menší míře nalézt také ve stavebnictví ( Wikihouse ), textilu ( Kit Zéro Kilomètres ) a střelných zbraních ( 3D tištěná střelná zbraň , Defense Distributed ).

Licence

Některé hardwarové projekty s otevřeným zdrojovým kódem namísto vytváření nové licence používají stávající, bezplatné a open-source softwarové licence. Tyto licence nemusí odpovídat patentovému právu .

Později bylo navrženo několik nových licencí určených k řešení problémů specifických pro návrh hardwaru. V těchto licencích bylo mnoho základních principů vyjádřených v licencích open source softwaru (OSS) „přeneseno“ do jejich protějškových hardwarových projektů. Nové hardwarové licence jsou často vysvětlovány jako „hardwarový ekvivalent“ známé licence OSS, jako je licence GPL , LGPL nebo BSD .

Navzdory povrchním podobnostem se softwarovými licencemi se většina hardwarových licencí zásadně liší: od přírody se obvykle více spoléhají na patentové právo než na autorské právo, protože mnoho návrhů hardwaru není chráněno autorskými právy. Zatímco licence na autorská práva může řídit distribuci zdrojového kódu nebo návrhových dokumentů, patentová licence může řídit používání a výrobu fyzického zařízení vytvořeného z návrhových dokumentů. Toto rozlišení je výslovně uvedeno v preambuli TAPR Open Hardware License :

„... ti, kdo těží z designu OHL, nesmí podávat žaloby, v nichž tvrdí, že design porušuje jejich patenty nebo jiné duševní vlastnictví.“

-  Otevřená hardwarová licence TAPR

Mezi pozoruhodné licence patří:

Open Source Hardware asociace doporučuje sedm průkazů, které následují své open-source definici hardwaru . Z obecného copyleft licenci na GNU General Public License (GPL) a Creative Commons Attribution-ShareAlike licence, z hardware specifické copyleft licenci na CERN Otevřít Hardware License (OHL) a TAPR Otevřít Hardware License (OHL) a od permisivních licencí FreeBSD licence je licence MIT a Creative Commons licence. Openhardware.org doporučil v roce 2012 licenci TAPR Open Hardware License, Creative Commons BY-SA 3.0 a GPL 3.0.

Organizace mají tendenci shromažďovat sdílené licence. Například OpenCores upřednostňuje LGPL nebo upravenou licenci BSD , FreeCores trvá na GPL , Open Hardware Foundation propaguje „ copyleft nebo jiné permisivní licence“, Open Graphics Project používá řadu licencí, včetně licence MIT , GPL a proprietární licenci a projekt Balloon Project napsal vlastní licenci.

Rozvoj

OSHW (Open Source Hardware) logo silkscreened na neobydleném PCB

Adjektivum „open-source“ odkazuje nejen na konkrétní soubor svobod vztahujících se k produktu, ale také obecně předpokládá, že produkt je předmětem nebo výsledkem „procesu, který závisí na příspěvcích geograficky rozptýlených vývojářů prostřednictvím internetu . " V praxi však v obou oblastech hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem a softwaru s otevřeným zdrojovým kódem mohou být produkty buď výsledkem vývojového procesu prováděného uzavřeným týmem v soukromém prostředí nebo komunitou ve veřejném prostředí, přičemž prvním případem je častější než druhý, což je náročnější. Vytvoření procesu vývoje produktu založeného na komunitě čelí několika výzvám, jako například: najít vhodné nástroje pro správu produktových dat, dokumentovat nejen produkt, ale i samotný vývojový proces, přijmout ztrátu všudypřítomné kontroly nad projektem, zajistit kontinuitu v kontextu nestálé účasti dobrovolných členů projektu, mimo jiné.

Arduino Diecimila, další populární a brzy open source hardware designu.

Jedním z hlavních rozdílů mezi vývojem softwaru s otevřeným zdrojovým kódem a vývojem hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem je to, že hardware vede k hmatatelným výstupům, jejichž prototyp a výroba stojí peníze. Výsledkem je, že fráze „zdarma jako v řeči, ne jako v pivu“, formálněji známá jako Gratis versus Libre , rozlišuje mezi myšlenkou nulových nákladů a svobodou používat a upravovat informace. Zatímco hardware s otevřeným zdrojovým kódem čelí výzvám při minimalizaci nákladů a snižování finančních rizik pro jednotlivé vývojáře projektů, někteří členové komunity navrhli modely pro řešení těchto potřeb. Vzhledem k tomu existují iniciativy k rozvoji udržitelných mechanismů financování komunity, jako je Open Source Hardware Central Bank .

Proběhla rozsáhlá diskuse o způsobech, jak zpřístupnit hardware s otevřeným zdrojovým kódem stejně jako software s otevřeným zdrojovým kódem . Poskytování jasné a podrobné produktové dokumentace je základním faktorem usnadňujícím replikaci produktů a spolupráci na projektech vývoje hardwaru. Byly vyvinuty praktické příručky, které jim mají pomoci. Další možností je navrhnout produkty tak, aby se daly snadno replikovat, jak je ukázáno na konceptu technologie vhodné pro open-source .

Proces vývoje hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem v komunitním prostředí se alternativně nazývá otevřený design , vývoj open source nebo vývoj produktů s otevřeným zdrojovým kódem . Všechny tyto podmínky jsou příklady open-source modelu použitelného pro vývoj jakéhokoli produktu, včetně softwaru, hardwaru, kultury a vzdělávání. Viz zde pro vymezení těchto pojmů.

Hlavním přispěvatelem k výrobě návrhů hardwarových produktů s otevřeným zdrojovým kódem je vědecká komunita. Vynaložilo se značné úsilí na výrobu open-source hardwaru pro vědecký hardware pomocí kombinace open-source elektroniky a 3-D tisku . Dalšími zdroji hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem jsou prodejci čipů a dalších elektronických součástek sponzorujících soutěže s ustanovením, že účastníci a vítězové musí sdílet své návrhy. Časopis Circuit Cellar organizuje některé z těchto soutěží.

Laboratoře s otevřeným zdrojovým kódem

Průvodce byl publikován ( Open-Source Lab (kniha) od Joshua Pearce ) o používání open-source elektroniku a 3D tisk , aby se open-source laboratoře . Vědci dnes vytvářejí mnoho takových laboratoří. Mezi příklady patří:

Obchodní modely

Otevřené hardwarové společnosti experimentují s obchodními modely. Například LittleBits implementuje open-source obchodní modely zpřístupněním návrhů obvodů v každém modulu LittleBits v souladu s CERN Open Hardware License Verze 1.2. Dalším příkladem je Arduino , které zaregistrovalo svůj název jako ochrannou známku ; ostatní mohou vyrábět výrobky podle návrhů Arduina, ale nemohou je nazývat produkty Arduino. I v tradičních firmách existuje mnoho použitelných obchodních modelů pro implementaci hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem. Aby se urychlil vývoj a technické inovace, fotovoltaický průmysl například experimentoval s partnerstvími, franšízami, sekundárními dodavateli a modely s otevřeným zdrojovým kódem.

Nedávno bylo mnoho hardwarových projektů s otevřeným zdrojovým kódem financováno prostřednictvím crowdfundingu na Indiegogo nebo Kickstarter . Obzvláště populární je Crowd Supply pro crowdfunding otevřených hardwarových projektů.

Recepce a dopad

Richard Stallman , zakladatel hnutí svobodného softwaru , byl v roce 1999 skeptický k myšlence a relevanci volného hardwaru (jeho terminologie pro to, co je nyní známé jako hardware s otevřeným zdrojovým kódem). V článku z roku 2015 ve Wired Magazine tento postoj upravil; uznal důležitost volného hardwaru, stále neviděl žádnou etickou paralelu se svobodným softwarem. Stallman také upřednostňuje termín design hardwaru před hardwarem s otevřeným zdrojovým kódem , což je požadavek, který je v souladu s jeho dřívějším odmítnutím termínu software s otevřeným zdrojovým kódem (viz také Alternativní podmínky pro svobodný software ).

Jiní autoři, například profesor Joshua Pearce , tvrdili, že pro hardware s otevřeným zdrojovým kódem existuje etický imperativ-konkrétně s ohledem na technologii vhodnou pro udržitelný rozvoj . V roce 2014 napsal také knihu Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Research , která podrobně popisuje vývoj bezplatného a open-source hardwaru primárně pro vědce a univerzitní fakultu . Pearce ve spolupráci s Elsevier představil vědecký časopis HardwareX . Představil mnoho příkladů aplikací open-source hardwaru pro vědecké účely.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Budování hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem: DIY Manufacturing for Hackers and Makers od Alicie Gibb, Addison Wesley, 7. prosince 2014, ISBN  0321906047
  • Hardware s otevřeným zdrojovým kódem Kompletní průvodce Gerardusem Blokdykem, 5STARCooks, 15. března 2021, ISBN  1867321645
  • Open Source Hardware Technology Paperback od Fouad Soliman, Sanaa A. Kamh, Karima A. Mahmoud, Vydavatel: Lap Lambert Academic Publishing, 24. března 2020, ISBN  6202516399
  • Laboratoř open-source: Jak si vybudovat vlastní hardware a snížit náklady na výzkum Joshua M. Pearce, Elsevier, 17. prosince 2013, ISBN  0124104622

externí odkazy

Úložiště