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現(xiàn)在有一個(gè)愈來愈明顯的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，它正開始影響到設(shè)計(jì)世界乃至工程師的創(chuàng)新方式，有些人甚至說是在醞釀一場(chǎng)革命。開源正以超乎我們想象的速度進(jìn)入硬件世界，其代表是Raspberry Pi、Arduino、3D打印、嵌入式Linux，以及強(qiáng)大的社區(qū)知識(shí)共享與反饋，它可能成為設(shè)計(jì)循環(huán)中一個(gè)日益民主化的方案。 在開源世界中，硬件要落后軟件數(shù)年時(shí)間，后者主要是由Linux帶領(lǐng)。這種差異的主要原因是：硬件是實(shí)際的，因此復(fù)制成本更高，更困難。除此以外，有些情況下的許可仍很模糊，有關(guān)IP竊賊和誰將受益的擔(dān)憂也讓人望而卻步。 但對(duì)很多設(shè)計(jì)工程師、制造商、黑客或玩家來說(還包括像SparkFun和Gadget Factory這樣的年輕公司，甚至更多現(xiàn)有的業(yè)內(nèi)成員)，好處超過了顧慮，包括能夠從當(dāng)前分享的工作快速做出原型、獲得用戶社區(qū)的意見，以及低成本或無進(jìn)入成本。對(duì)很多人而言，這些好處提高了專業(yè)工程能力。開源硬件正在試圖進(jìn)入一切事物的設(shè)計(jì)中，從能夠給照片加胡子的玩樂型人臉識(shí)別相機(jī)，到智能手表，再到太空跳傘(由紅牛同溫層計(jì)劃所贊助的超高空跳傘)中使用的技術(shù)。 對(duì)于不同的公司或工程師，什么是開源，什么不是開源，定義上可能有些模糊。開源硬件協(xié)會(huì)(OSHWA)的定義是這樣的：開源硬件是其設(shè)計(jì)向公眾開放的硬件，這樣，任何人都可以在該設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上研究、修改、分發(fā)、制造和銷售該設(shè)計(jì)或硬件。硬件的來源(即產(chǎn)生設(shè)計(jì)的東西)優(yōu)先選擇方便修改的格式。理想情況下，開源硬件使用現(xiàn)成的元件與材料、標(biāo)準(zhǔn)工藝、開放基礎(chǔ)架構(gòu)、無限制的內(nèi)容，以及開源的設(shè)計(jì)工具，從而將個(gè)人制造和使用硬件的能力最大化。開源硬件在共享知識(shí)和鼓勵(lì)通過設(shè)計(jì)的公開交換來實(shí)現(xiàn)商務(wù)目標(biāo)的同時(shí)，賦予了人們控制自身技術(shù)的自由。 提示 ● 開源可以提高專業(yè)工程與設(shè)計(jì)水平，因?yàn)樗S富了創(chuàng)意，提供了快速原型路徑，并且鼓勵(lì)學(xué)習(xí)與知識(shí)共享。 ● 作為日益民主化的設(shè)計(jì)方案的一部分，來自開源社區(qū)的用戶反饋?zhàn)兊迷絹碓秸滟F。 ● 并非只有新興公司和獨(dú)立黑客與制造商涉入開源領(lǐng)域，成熟的電子公司，包括Atmel和德州儀器公司也參與其中。 ● “免費(fèi)”與“開源”不是一回事，開源硬件和開源軟件的定義主要依賴于許可。 ● 開源可以帶來收益，有些開源硬件公司已取得相當(dāng)可觀的增長(zhǎng)和利潤(rùn)。 不過，開源硬件在工程師和開發(fā)人員心中激起的精神與熱情是無法定義的。Burning Man和Maker Faire這些通過開源硬件表達(dá)創(chuàng)意的活動(dòng)都充分展現(xiàn)出了這種激情。 Atmel公司就是其中之一，它多年來一直在為Arduino這樣一個(gè)領(lǐng)先的開源電子原型平臺(tái)和社區(qū)歡呼。該公司還在繼續(xù)做自己的傳統(tǒng)系列，但也已經(jīng)開始將Arduino整合到一些產(chǎn)品中(圖1、2)，并在今年5月的Maker Faire Bay Area展示了其Arduino開發(fā)板，開發(fā)板采用了Atmel AVR UC3、megaAVR，以及基于SAM3X8 ARM處理器的MCU。 圖1：Atmel公司的應(yīng)用工程師Bob Martin破解了一臺(tái)萬代公司的六爪電子小強(qiáng)，在里面放了一個(gè)Atmel微控制器，這樣，它就具備了智能功能。 圖2：Agent智能手表，以Atmel SAM7X動(dòng)力Netduino為原型，提供與智能手機(jī)的雙向通信、無線充電以及較長(zhǎng)電池壽命。 Atmel開源設(shè)計(jì)的成果包括Agent智能手表，其原型基于一個(gè)Atmel SAM7X動(dòng)力的Netduino開源電路板。Agent由Secret Labs與House of Horology制造，Kickstarter推出，截止本文發(fā)稿時(shí)，已經(jīng)獲得了85萬美元資金，是其最初設(shè)定的10萬美元目標(biāo)的8.5倍。智能手表預(yù)計(jì)會(huì)在今秋上市，該手表采用雙處理器設(shè)計(jì)，包括一個(gè)Atmel公司的SAM4S微控制器和一個(gè)tinyAVR。 Atmel公司開源社區(qū)經(jīng)理Eric Weddington指出，采用Arduino和開源硬件做原型，然后做進(jìn)一步產(chǎn)品開發(fā)的公司數(shù)量明顯增加。Weddington說：“工程民主化，我們都是目擊者。Arduino使處理復(fù)雜的嵌入式工程變得容易，而在過去，這一直是那些有廣泛軟硬件技能的工程師的工作范疇，他們要處理相互沖突的約束和要求，尤其是在深度嵌入式系統(tǒng)中。一直都是一群非常專業(yè)的人士才能處理嵌入式系統(tǒng)。但有了開源硬件、Arduino以及開源軟件后，使用嵌入式系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單，任何從未做過嵌入式工程的人都可以參與進(jìn)來。對(duì)我來說就是這樣。它開啟了巨大的創(chuàng)造力。人們用Arduino可以做各種工作。” Atmel并非電子工程領(lǐng)域唯一一家將開源整合到自身戰(zhàn)略中的著名公司。德州儀器公司通過其LaunchPad套件和BeagleBoard與BeagleBone產(chǎn)品來支持開源。BeagleBoard.org是一個(gè)專業(yè)開發(fā)人員與愛好者聚集的社區(qū)，他們?cè)谶@里相互合作、展示項(xiàng)目、咨詢問題、提供反饋。該社區(qū)于2008年面世，現(xiàn)在每周平均有5萬次點(diǎn)擊，是業(yè)內(nèi)最活躍的開源社區(qū)之一。 TI公司Beagle家族的最新成員是45美元的1GHz BeagleBone Black開源Linux計(jì)算機(jī)(圖3)，該產(chǎn)品發(fā)布于4月份的DESIGN West，采用了該公司1GHz Sitara AM335x ARM Cortex-A8處理器。超過30塊插件板(BeagleBoard.org社區(qū)管它叫“cape(披肩)”)都兼容BeagleBone Black，預(yù)期還會(huì)有更多的cape。迄今為止，BeagleBone Black與這些cape的整合(如3D打印機(jī)、DMX照明控制器、蓋革計(jì)數(shù)器、遙控潛水艇以及LCD觸摸屏等)都獲得了積極的評(píng)價(jià)。 Black甚至獲得了Limor “Ladyada” Fried的贊許，最近她因自己的工作而被《創(chuàng)業(yè)家》雜志授予當(dāng)前工程師類別的年度創(chuàng)業(yè)家稱號(hào)，她是一名開源設(shè)計(jì)的長(zhǎng)期支持者，并建立了Adafruit Industries公司，該公司正在銷售Black平臺(tái)。 圖3：45美元的Beagle Bone Black只有信用卡大小，是Linux計(jì)算機(jī)開源軟硬件開發(fā)平臺(tái)。 BeagleBoard.org的共同創(chuàng)始人、TI公司嵌入式處理器軟件架構(gòu)經(jīng)理Jason Kridner指出，免費(fèi)硬件與開源硬件之間存在著一個(gè)差異。他解釋道：“你可以免費(fèi)獲得它們，但仍然有一些東西在許可條款內(nèi)，它限制了你的范圍和可做的工作。是否開源只在于許可條款，無關(guān)花錢多少或者是否花錢。有時(shí)候，某些事件需要有回報(bào)，這是社區(qū)成長(zhǎng)的一個(gè)重要部分。但多數(shù)情況下，我們會(huì)試圖保證你可以做自己想要的事，以及可以用硬件做自己想做的事。” 回報(bào)通常是以在這些開源社區(qū)進(jìn)行反饋的形式。Chris Taylor是SparkFun電子公司的工程師，該公司是一個(gè)已成立十年的開源硬件公司，發(fā)展迅速，現(xiàn)已擁有130多名雇員，450件原創(chuàng)產(chǎn)品。他表示：“社區(qū)提供的最有價(jià)值元素是改進(jìn)循環(huán)、反饋循環(huán)。” Taylor補(bǔ)充道：“以我們SparkFun為例，當(dāng)我們?cè)诰W(wǎng)上貼出了一個(gè)設(shè)計(jì)的代碼，就會(huì)有人得到這個(gè)代碼并加以使用，發(fā)現(xiàn)要改進(jìn)的地方或錯(cuò)誤，我們可以立即修改，這多虧有了社區(qū)。如果硬件有可改進(jìn)的地方，產(chǎn)品頁(yè)面就像一個(gè)論壇，可以提交一個(gè)評(píng)論。由于它是開源的，因此任何人都可以做改進(jìn)，當(dāng)SparkFun看到這些，就可以將這些修改加入版本修訂循環(huán)中。于是，因?yàn)橛猩鐓^(qū)，下一個(gè)產(chǎn)品版本就會(huì)更好。這種反饋與產(chǎn)生新產(chǎn)品的敏捷性相結(jié)合，就是擁有開源社區(qū)的優(yōu)勢(shì)。” Gert van Loo曾開發(fā)了非常流行的Raspberry Pi板原型，并創(chuàng)建了Gertboard(圖4)，Gertboard是用于Raspberry Pi的一塊I/O擴(kuò)展板，具有很高的靈活性。他指出，如果沒有社區(qū)反饋，Pi就不會(huì)出現(xiàn)。Pi完美地實(shí)現(xiàn)了其目標(biāo)—激發(fā)創(chuàng)造性和對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程的學(xué)習(xí)興趣，但Gert van Loo指出，沒有開源社區(qū)的滋養(yǎng)，低價(jià)板永遠(yuǎn)不會(huì)取得這樣的成就。 圖4：Gert van Loo在今年4月份DESIGN West 2013大會(huì)的一個(gè)工作室建立了一塊Gertboard。與會(huì)的每個(gè)人都收到了一塊由Newark element14提供的免費(fèi)Gertboard。 他說：“計(jì)劃開始時(shí)總是要在社區(qū)里拋出很多板子，然后會(huì)有很多針對(duì)教育、支持、軟件和驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，你需要的所有東西回過頭來又從開源得到。想法總是這樣。開始時(shí)，最終目標(biāo)非常明確是教育，但我們知道第一批面世后，肯定不會(huì)用于教育了。這可能是一場(chǎng)災(zāi)難。這個(gè)(Raspberry Pi基金會(huì)創(chuàng)始人Eben Upton)設(shè)想的開發(fā)系列是我們遵從的初始目標(biāo)。” 【分頁(yè)導(dǎo)航】 第1頁(yè)：開源硬件是向公眾開放的硬件 第2頁(yè)：付出了技術(shù)，能得到回報(bào)嗎？ 第3頁(yè)：近期有局限，但潛能無限 第4頁(yè)：附文：《開源硬件：你加入了嗎？》 付出了技術(shù)，能得到回報(bào)嗎？ 雖然所有這些回報(bào)是很好的知識(shí)分享，但接下來，一些工程師心中最大的問題就變成了IP的收入與支付。如果參與這些社區(qū)的個(gè)人是免費(fèi)工作，那他們的利益何在？誰又會(huì)得到報(bào)酬？ Brad Dixon是明導(dǎo)公司(Mentor Graphics)開源與工具解決方案總監(jiān)，該公司涉入開源領(lǐng)域的是其Embedded Alley運(yùn)行的Linux和Android產(chǎn)品，以及用于嵌入式開發(fā)的基于GNU的CodeSourcery工具鏈。他說：“Linux基金會(huì)(LF)在這方面做的很好。人們以為，Linux核心是一些愛好者在家中創(chuàng)造出來的，這是個(gè)誤解。絕大多數(shù)人為L(zhǎng)inux出力是因?yàn)檫@是他們的工作，并且他們能夠從中獲得報(bào)酬。人們有獲而勞。” “通常，你看到人們?yōu)榱死娑ぷ鳌Ｋ麄円鉀Q一個(gè)問題，并且他們知道，如果能做出改進(jìn)，就再也不必為此而困擾。或者，很多情況下，他們希望進(jìn)入某個(gè)領(lǐng)域，而成為全球人才池中的一份子是他們的一種面試方式。我們的很多工程師都曾在開源世界里與我們共同工作。” Jack Gassett是已有四年歷史的Papilio FPGA平臺(tái)公司Gadget Factory的創(chuàng)始人，該公司以Papilio FPGA而快速地聲名大振。 Jack Gassett說：“如果沒有開源，我們迄今所有的產(chǎn)品都不會(huì)存在。這就是為什么我們的板子都是開源的。我們希望人們能夠站在我們的肩上。” 但Gassett認(rèn)為，開源硬件(OSHW)許可仍需要做一些修改，才能更適合于商務(wù)許可授權(quán)。他解釋道：“最終，我們生活在一個(gè)資本社會(huì)里。開源有時(shí)候和它有些分歧。我們運(yùn)營(yíng)一項(xiàng)業(yè)務(wù)，目的是建立業(yè)務(wù)并從中盈利。我們不斷地集中資源，這樣才可以不斷發(fā)明，給市場(chǎng)帶來新的產(chǎn)品，但我們沒有人打算成為百萬富翁。” Gassett的一位曾是黑客的伙伴Kalesh Weaver補(bǔ)充說：“開源并不意味著不掙錢，開源講的是信息免費(fèi)。每個(gè)成功的開源社區(qū)都有一個(gè)成功的支持性商業(yè)社區(qū)，通常由率先開始做社區(qū)、最了解社區(qū)的開發(fā)人員組成。難道這些人不應(yīng)該獲得報(bào)酬來繼續(xù)社區(qū)工作么？” “看看互聯(lián)網(wǎng)與信息免費(fèi)吧。它正在改變世界各地的文化。這就是黑客們所一貫講述的：我們停不下來，只要找到自己的定位，并把它做好，有人會(huì)補(bǔ)償你。” 作為一個(gè)組織，OSHWA正在審核許可授權(quán)，探討其自稱的“文檔困境”(document jams)，積極活躍的OSHW開發(fā)人員聚集在一起，討論并尋找做出更標(biāo)準(zhǔn)化的開源設(shè)計(jì)文檔的方法。其中包括未明確的許可授權(quán)，以及對(duì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)的擔(dān)心，該組織認(rèn)為這種擔(dān)心可能阻止人們?nèi)ブ苽湮臋n。OSHWA表示：“文檔化包括對(duì)來自其它來源的內(nèi)容的重新使用。如果人們不了解知識(shí)產(chǎn)權(quán)許可，或不太了解自己使用內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，他們就可能不敢去做文檔。一個(gè)有關(guān)開源硬件文檔知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題的明確指引，以及一個(gè)法律支持框架可以消除這種擔(dān)憂。” 這并不是說，非開源硬件就沒有自己的許可授權(quán)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，也并不意味著開源硬件設(shè)計(jì)馬上就有許可授權(quán)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。 TI公司的Kridner說：“你一定要理解自己所獲取知識(shí)產(chǎn)權(quán)的許可證。無論它是開放許可還是封閉許可，你都必須了解自己能得到什么。開放特性并不一定產(chǎn)生問題，你只是需要了解與所獲取知識(shí)產(chǎn)權(quán)有關(guān)的條款。” 【分頁(yè)導(dǎo)航】 第1頁(yè)：開源硬件是向公眾開放的硬件 第2頁(yè)：付出了技術(shù)，能得到回報(bào)嗎？ 第3頁(yè)：近期有局限，但潛能無限 第4頁(yè)：附文：《開源硬件：你加入了嗎？》 近期有局限，但潛能無限 顯然在不遠(yuǎn)的將來，工程工作并不會(huì)全面轉(zhuǎn)向開源硬件設(shè)計(jì)，就像軟件設(shè)計(jì)并沒有全部轉(zhuǎn)向Linux一樣。但隨著更多的獨(dú)立工程師與公司加入進(jìn)來，設(shè)計(jì)改進(jìn)方面存在著巨大的潛能。 Gert van Loo認(rèn)為：“再也不存在像愛好者硬件這類東西了。處理器與PCB電子的開發(fā)已不再簡(jiǎn)單，這就是開源硬件獲得地位的原因所在。高端處理器對(duì)設(shè)計(jì)不再是微不足道的了。但另一方面，對(duì)一家大公司來說，與在營(yíng)銷和所有其它方面的開銷相比，這方面的花銷還真是九牛一毛。” 他補(bǔ)充說：“開源硬件使我們更容易選擇和嘗試一款處理器，而且很多新手也會(huì)用，僅此而已。”他警告說不要將現(xiàn)有開源硬件用于需要絕對(duì)安全和充分測(cè)試的領(lǐng)域，例如汽車和軍用領(lǐng)域(附文：《開源硬件：你加入了嗎？》)。 開源硬件及其簡(jiǎn)單系統(tǒng)仍然是一個(gè)更廣泛變革的一部分。TI公司的Kridner說：“開源硬件只是整個(gè)制造民主化中的一部分。制造者和黑客都有相當(dāng)大的用武之地。現(xiàn)在已在圍繞激光切割與3D打印機(jī)做工具開發(fā)，所有這些需要專業(yè)級(jí)制造的工作似乎都能為普通人所用。這是真正的制造民主化。” 確實(shí)，如果像Cooking Hacks這樣的公司能夠以850美元價(jià)格提供一個(gè)基于Arduino的3D打印機(jī)套件，從而快速、實(shí)惠地做出原型的機(jī)械部件，那么設(shè)計(jì)方法就很可能有一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)變。 SparkFun的Taylor說：“我們正在逐步接近于用電子郵件向某人發(fā)送一個(gè)設(shè)計(jì)，然后打印出一臺(tái)手機(jī)。人們正在獲取閉源設(shè)計(jì)并復(fù)制，然后將其掃描成3D文件，然后在3D打印機(jī)上打印出來。” 但這并非明天或后天就會(huì)到來的事。而且雖然開源可以讓更多愛好者成為工程師，但專業(yè)工程師的角色只會(huì)得到加強(qiáng)。 Atmel公司的Weddington認(rèn)為：“總體而言，工程的民主化確實(shí)擴(kuò)展了可以進(jìn)入市場(chǎng)的創(chuàng)意想法池，但我們也必須區(qū)分可以進(jìn)入市場(chǎng)的各種想法，看哪些無需正規(guī)的工程化，哪些要更專業(yè)的工程化。嵌入式系統(tǒng)中總是會(huì)提到閃動(dòng)一只燈的‘hello world’應(yīng)用。做這種事很容易，但如果打算開發(fā)醫(yī)療設(shè)備或航空設(shè)備的開關(guān)，那還是需要專業(yè)的工程背景。我絕不認(rèn)為硬件民主化會(huì)獨(dú)立于傳統(tǒng)的專業(yè)工程團(tuán)隊(duì)，它只是作為補(bǔ)充而已。” 【分頁(yè)導(dǎo)航】 第1頁(yè)：開源硬件是向公眾開放的硬件 第2頁(yè)：付出了技術(shù)，能得到回報(bào)嗎？ 第3頁(yè)：近期有局限，但潛能無限 第4頁(yè)：附文：《開源硬件：你加入了嗎？》 附文 開源硬件：你加入了嗎？ 我們最近向EDN.com社區(qū)的工程師詢問了他們是否已涉入開源領(lǐng)域。以下是他們的一些回應(yīng)： ● “我覺得開源硬件就像任何其它工具一樣……是在某個(gè)時(shí)間和地點(diǎn)使用正確東西的問題。至于我是否會(huì)用開源硬件做一個(gè)實(shí)際量產(chǎn)的產(chǎn)品？不會(huì)，原因很簡(jiǎn)單，我所做的行業(yè)沒有這方面需求。”—sam512bb ● “我的一位工程師同事把我們的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)到了Arduino，之后我也參與了。它做原型非常快速也很省錢，克服了開源硬件在測(cè)試、測(cè)量和原型方面的很多缺點(diǎn)。”—Casey H ● “實(shí)際上我正打算和大學(xué)俱樂部一起啟動(dòng)一個(gè)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目。我覺得我們會(huì)做成開源軟硬件。這樣，即使我們離校，這個(gè)項(xiàng)目也會(huì)繼續(xù)下去，希望如此……”—Ajmal14 ● “如果我把自己的設(shè)計(jì)發(fā)布成開源的，就能阻止其他所有人去擁有它的專利，而不至于因?yàn)闆]有付許可費(fèi)，連我自己都不能用了。”—Douglas Butler 您也可以進(jìn)入www.edn.com/4412385分享自己的想法。 【分頁(yè)導(dǎo)航】 第1頁(yè)：開源硬件是向公眾開放的硬件 第2頁(yè)：付出了技術(shù)，能得到回報(bào)嗎？ 第3頁(yè)：近期有局限，但潛能無限 第4頁(yè)：附文：《開源硬件：你加入了嗎？》 |
