關(guān)于開源硬件的性能分析和應(yīng)用

在人類的歷史上，依靠分享和合作來促進(jìn)發(fā)展有著很悠久的歷史！

從技術(shù)角度來說，實(shí)踐算不了什么但它是種創(chuàng)新，雖然Linux和Netscape 瀏覽器的源代碼早已發(fā)布，但直到90年代對開源軟件才第一次為人們所關(guān)注。

實(shí)際上，“開源”這一詞語正式被使用，是在90年代后期OSI（開放代碼促進(jìn)會）成立時(shí)。OSI是為協(xié)作開發(fā)而成立的宣傳和管理的組織。

圖1:OSHW 將使社會和世界收益。來源：貿(mào)澤電子

在早些時(shí)候，開源的大部分注意力都集中在開源軟件上（OSS），但回顧下開源硬件（OSHW）的起源也很重要。

1997年，Bruce Perens（開源定義的創(chuàng)造者，OSI的共同創(chuàng)立者，同時(shí)也是一個業(yè)余無線電操作員和愛好者）發(fā)布了開源硬件認(rèn)證程序。該程序可以讓硬件開發(fā)者將他們的產(chǎn)品自行認(rèn)證為開源。這就意味著，為一套特定的硬件設(shè)備提供硬件接口編程接口文檔成為了一種承諾。已取得認(rèn)證經(jīng)銷商可以把開源硬件的LOGO印在他們的包裝上，并且可以在廣告里提及他們的設(shè)備是已經(jīng)開源認(rèn)證的。購買這些認(rèn)證設(shè)備的人就可以認(rèn)為，在操作系統(tǒng)發(fā)生變化甚至制造商消亡的時(shí)候，還有人為他們的設(shè)備編寫新的軟件程序。這是開源準(zhǔn)則第一次被應(yīng)用于硬件。

1998年，很多人給出了他們的想象中開源硬件的發(fā)展方向。David Freeman宣布了開源硬件規(guī)范工程（OHSpec）；Troy Benjegerdes把將開源軟件準(zhǔn)則應(yīng)用于硬件，并創(chuàng)立一個商業(yè)投機(jī)機(jī)構(gòu)的想法公之于眾；Reinoud Lamberts創(chuàng)建了一個致力于低成本和開放設(shè)計(jì)電路的協(xié)作網(wǎng)站Open Design Circuits。

一年后，Sepehr Kiani博士，Ryan Vallance博士和Samir Nayfeh博士參與一個項(xiàng)目，把開源哲學(xué)應(yīng)用到機(jī)器設(shè)計(jì)應(yīng)用，并共同建立了非盈利結(jié)構(gòu)開源設(shè)計(jì)基金會（ODF），而且著手于開發(fā)一個開源設(shè)計(jì)定義。

直到今天，硬件開源還有著多種多樣的形式，標(biāo)準(zhǔn)定義依舊是：“開源硬件的設(shè)計(jì)公開，任何人都能學(xué)習(xí)，修改，發(fā)布，制作和售賣其設(shè)計(jì)或基于設(shè)計(jì)的硬件?！?/p>

開源硬件協(xié)會（OSHWA）還講到“硬件的來源，即它所來自的設(shè)計(jì)，在修改時(shí)以偏好的形式可用。理論上說，開源硬件使用成熟的元器件和材料，標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)程，開放的基礎(chǔ)設(shè)施，不受限的內(nèi)容和開源設(shè)計(jì)工具來最大化個人制作和使用硬件的能力。開源硬件在給人們控制其技術(shù)的自由的同時(shí)，還共享信息，并且在開放交換設(shè)計(jì)的過程中促進(jìn)了貿(mào)易”

盡管在90年代末爆發(fā)了許多圍繞不成熟的OSHW概念的活動，但大多數(shù)上述提到概念一兩年內(nèi)都逐漸消失了，直到2005年左右，伴隨著幾個主流的開源硬件項(xiàng)目和公司的出現(xiàn)，比如OpenCores，Reprap，Arduino，Intel loT on Instructables和Open Prothetics Project（因?yàn)椤癙rothetics不應(yīng)該付出過高的代價(jià)?！保?，開源硬件才再次成為焦點(diǎn)。

圖2:基于靈活易用的軟硬件，Arduino提供開源的電子成型平臺。來源：Mouser Electronics

當(dāng)然，OSHW不同于OSS是有道理的，特別是在處理有形的工件-機(jī)器，設(shè)備或者其他的物體方面。如果這些“物體”是開放的的，它們的設(shè)計(jì)將以任何人都能制作，修改，貢獻(xiàn)和使用它們的形式公之于眾。

根據(jù)OSHWA條例，那些以O(shè)SHW規(guī)范生產(chǎn)“物體”的的人應(yīng)該明確指出那些“物體”是“不能被制造、售賣以及保修的，否則會被原設(shè)計(jì)師制裁”，并且他們也不能使用歸原設(shè)計(jì)師所有的商標(biāo)。

圖3:Intel的Edison Boards for Arduino是面向Arduino用戶的。這些和Arduino Yun相似（Arduino Sketch，Linux，WiFi&BT），而且能和Arduino Uno兼容。來源：Mouser Electronics

硬件需要連同相關(guān)文檔一起發(fā)布，包括設(shè)計(jì)文件，而且必須允許對那些設(shè)計(jì)文件進(jìn)行修改和發(fā)布。

“至于源文件是什么，其實(shí)它就是一切你怎樣制作產(chǎn)品的源頭。對一些東西來說，源文件是一個樣式，對其它東西來說，它是一個原理圖和PCB板文件，而對于另外一些則可能是CAD繪圖，或STL文件，”O(jiān)SHWA的董事長Alicia Gibb說?！皳Q句話說，如果其他人能根據(jù)你的文件適當(dāng)?shù)陌涯愕挠布佻F(xiàn)，那你就知道你已經(jīng)成功共享這個資源”

法律上說來，源文件版權(quán)所有，因而“非營利版權(quán)”或者GPL執(zhí)照會來做這個事情。CC0，CC-BY和CC-BY-SA也是開源執(zhí)照。然而，硬件并不像版權(quán)一樣自動被保護(hù)。“硬件生來開放，只要你不給它加專利權(quán)。發(fā)表你的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品也創(chuàng)造了一種先有技術(shù)，確保了沒人能把你的工作成果納入囊中，”Gibb說。目前情況還不錯，只不過仍有一個高頻問題：“現(xiàn)如今大多數(shù)的硬件究竟有多開放？”

“大多數(shù)時(shí)候不是那么開放，”Hackidemia的建立者Stefania Druga說道。Hackidemi是一個全球網(wǎng)站，通過設(shè)計(jì)工作坊和工具，讓孩子們能用他們的好奇心，玩的天性和熱情去解決全球性的挑戰(zhàn)。Druga 說她經(jīng)常預(yù)定一個“開放板”或者機(jī)器-比如3D打印機(jī)或激光切割器——結(jié)果只發(fā)現(xiàn)不止很難找到一個方案，就連附帶文檔和wiki資料也很不清晰，或者不連貫?！白鳛橹圃焐踢\(yùn)動的成長結(jié)果，我相信開源硬件已經(jīng)變成了一個品牌，就像寒冷的標(biāo)簽一樣，但很少有人在使用它時(shí)遵從了分享和訪問權(quán)限的標(biāo)準(zhǔn)線，”她說。Druga相信迫切地需要在開放和訪問之間建立聯(lián)系，她提到，“如果你的方案，原理圖和代碼特別難以尋找，建立一個開源項(xiàng)目的意義是什么呢？這就像你烤好了曲餅干，卻不告訴任何人它們在哪放著一樣?！?/p>

Druga不是唯一一個對現(xiàn)狀失望的OSHW愛好者。委員會里的許多人似乎都對濫用很擔(dān)憂，比如那種在Github上可見的上百條評論，關(guān)于Arduino基于商標(biāo)的丑聞，或者在OSH論壇中的反應(yīng)?，F(xiàn)實(shí)中對“開源”一詞的濫用不只局限于板上。隨著制造商運(yùn)動的流行擴(kuò)散，甚至汽車和家具產(chǎn)業(yè)也正被這個詞的誤用折磨著。Druga能指出幾個OSH 標(biāo)志顯著出現(xiàn)在一些公司的網(wǎng)站和描述中的實(shí)例，盡管他們并沒有持著標(biāo)準(zhǔn)。“人們期待著原理圖和代碼可以開放，然而，他們通常不關(guān)心這到底算不算開源”她說。

Druga說，投機(jī)取巧的做法開始迅猛增長，主要是因?yàn)镺SHW目前欠發(fā)達(dá)的法律體制，企業(yè)和現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)模型沒有真正尊重和擁抱真實(shí)的OSHW。在表面上，圍繞著開源數(shù)據(jù)和開源硬件的法律問題和圍繞開源軟件的法律問題有許多共同點(diǎn)。然而，開源軟件的批準(zhǔn)到現(xiàn)在已是法律中相對健全和成熟的區(qū)域，而OSHW的批準(zhǔn)仍然處于不成熟期，仍有很大成長和發(fā)展的空間。

然而，盡管有著不斷增長的痛苦，OSHW還是保持著很大的希望；不只是當(dāng)做一個美好的概念，而是作為一種能實(shí)際更好地改變?nèi)祟惖墓ぞ?。拿Rory Aronson的FarmBot舉例，它是一個致力于把農(nóng)業(yè)技術(shù)開放給所有人的項(xiàng)目，其目的是幫助人類更有效率的種植食物?；蛘逷recious Plastics，它是一系列被荷蘭安荷芬設(shè)計(jì)學(xué)院的畢業(yè)生Dave Hakkens用來把廢舊塑料變成有用的新東西的開源機(jī)器。更關(guān)心經(jīng)濟(jì)適用房？看看Wikihouse吧，它是開源的建造項(xiàng)目，其允許用戶隨意下載一系列文件，購買膠合板，然后使用數(shù)控鏤銑機(jī)來剪裁出自己的設(shè)計(jì)。接著零件就結(jié)合在了一起，就像一個巨型拼圖（帶有說明書），并且人們甚至能做出木槌來把結(jié)合點(diǎn)鎖死。這個項(xiàng)目降低了進(jìn)入房屋建造行業(yè)的門檻，因此幾乎每個人都能做到。還在擔(dān)心未來的能源危機(jī)？Zenman Energy旗下的一個團(tuán)隊(duì)致力于發(fā)展一個更加廉價(jià)的太陽能集中器，使用開源硬件來控制太陽能。

這還不是結(jié)束；從開源蜂房到建造開源汽車到開源心電圖儀，開源硬件愛好者滿腔熱情地試著打破壁壘，即便一些公司到現(xiàn)在還沒學(xué)會在“開放”上走得更遠(yuǎn)。這是個學(xué)習(xí)曲線，而對于OSHW，我們知道我們一開始就是正確的。

Mouse Electronics有一個專門的真實(shí)開源硬件網(wǎng)站，旨在在一個方便的地方通過提供一些數(shù)小時(shí)的研究來削減花在畫在研究最優(yōu)板上的時(shí)間?；谝幌盗械膮^(qū)分不同功能可視矩陣，該網(wǎng)站允許開發(fā)者快速的選擇適合他們項(xiàng)目的板。項(xiàng)目決定了所需的功能，而上面的矩陣允許在30個不同的特點(diǎn)/參數(shù)之間快速比較，包括處理器類型和速度，內(nèi)存，擴(kuò)展能力無線和有線網(wǎng)絡(luò)，用戶界面選項(xiàng)，視頻互連，等等。所有相關(guān)的最新文檔被聚集在了同一個地方，包括用戶深度比較每塊板時(shí)需用到的用戶指南、原理圖、布線文件和支持軟件。用OSHW做成的項(xiàng)目能對社會和世界做出創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)，可以解決各種關(guān)心的問題，包括環(huán)境，娛樂，社會，健康，安全和交流問題。開源美好的一點(diǎn)在于，它利用了人類內(nèi)心深處分享和幫助彼此的本能。