Hårdvara med öppen källkod

Logotypen för "öppen källkodshårdvara" som föreslagits av OSHWA , en av de viktigaste definierande organisationerna
RepRap Mendels allmänna 3D-skrivare med möjlighet att göra kopior av de flesta av sina egna strukturella delar

Hårdvara med öppen källkod ( OSH ) består av fysiska artefakter av teknik som designats och erbjuds av öppen designrörelsen . Både fri och öppen källkod (FOSS) och hårdvara med öppen källkod skapas av denna kulturrörelse med öppen källkod och tillämpar ett liknande koncept på en mängd olika komponenter. Det kallas ibland därför för FOSH (gratis och öppen källkodshårdvara). Termen betyder vanligtvis att information om hårdvaran lätt kan urskiljas så att andra kan göra den – kopplar den nära till tillverkarens rörelse . Hårdvarudesign (dvs. mekaniska ritningar, scheman , stycklistor , PCB- layoutdata, HDL -källkod och layoutdata för integrerade kretsar ), utöver programvaran som driver hårdvaran, släpps alla under fria/ fria villkor. Den ursprungliga delaren får feedback och potentiella förbättringar av designen från FOSH-gemenskapen. Det finns nu betydande bevis för att sådan delning kan leda till en hög avkastning på investeringen för forskarvärlden.

Det räcker inte att bara använda en öppen källkodslicens ; en produkt eller ett projekt med öppen källkod kommer att följa principer för öppen källkod, såsom modulär design och community-samarbete.

Sedan uppkomsten av omkonfigurerbara programmerbara logikenheter har delning av logikdesigner varit en form av hårdvara med öppen källkod. Istället för schemat delas HDL-kod ( hardware description language) . HDL-beskrivningar används vanligtvis för att sätta upp system-på-ett-chip- system antingen i fältprogrammerbara grindmatriser (FPGA) eller direkt i applikationsspecifika integrerade kretsar (ASIC)-designer. HDL-moduler, när de distribueras, kallas halvledarkärnor för immateriella rättigheter, även kända som IP-kärnor.

Hårdvara med öppen källkod hjälper också till att lindra problemet med proprietära enhetsdrivrutiner för mjukvarugemenskapen med gratis och öppen källkod, men det är inte en förutsättning för det och bör inte förväxlas med konceptet med öppen dokumentation för proprietär hårdvara, vilket redan är tillräckligt för att skriva FLOSS enhetsdrivrutiner och kompletta operativsystem. Skillnaden mellan de två koncepten är att OSH inkluderar både instruktionerna om hur man replikerar själva hårdvaran samt informationen om kommunikationsprotokoll som programvaran (vanligtvis i form av enhetsdrivrutiner) måste använda för att kommunicera med hårdvaran ( ofta kallad registerdokumentation, eller öppen dokumentation för hårdvara), medan proprietär hårdvara som är vänlig med öppen källkod endast skulle inkludera den senare utan att inkludera den förra.

Historia

openhardware.org logotyp (2013)
OSHWA logotyp

De första hårdvarufokuserade aktiviteterna med " öppen källkod " startades runt 1997 av Bruce Perens , skapare av Open Source Definition , medgrundare av Open Source Initiative och en hamradiooperatör . Han lanserade Open Hardware Certification Program, som hade som mål att tillåta hårdvarutillverkare att självcertifiera sina produkter som öppna.

Strax efter lanseringen av Open Hardware Certification Program tillkännagav David Freeman Open Hardware Specification Project (OHSpec), ytterligare ett försök att licensiera hårdvarukomponenter vars gränssnitt är offentligt tillgängliga och att skapa en helt ny datorplattform som ett alternativ till proprietära datorsystem. I början av 1999 gick Sepehr Kiani, Ryan Vallance och Samir Nayfeh ansträngningar för att tillämpa open source-filosofin på maskindesignapplikationer. Tillsammans etablerade de Open Design Foundation (ODF) som ett icke-vinstdrivande företag och satte sig för att utveckla en Open Design Definition. De flesta av dessa aktiviteter försvann dock efter några år.

En "Free Hardware"-organisation, känd som FreeIO, startades i slutet av 1990-talet av Diehl Martin, som också lanserade en FreeIO-webbplats i början av 2000. I början till mitten av 2000-talet var FreeIO ett fokus för fri/öppen hårdvarudesign som släpptes under GNU General Public License . FreeIO-projektet förespråkade konceptet med fri hårdvara och föreslog fyra friheter som sådan hårdvara gav användarna, baserat på liknande friheter som fri mjukvarulicenser ger. Designen blev en del känd på grund av Martins namnschema där varje gratis maskinvaruprojekt fick namnet på en frukostmat som Donut, Flapjack, Toast, etc. Martins projekt lockade en mängd olika hårdvaru- och mjukvaruutvecklare såväl som andra volontärer. Utvecklingen av nya öppna hårdvarudesigner på FreeIO avslutades 2007 när Martin dog i bukspottkörtelcancer men de befintliga designerna är fortfarande tillgängliga från organisationens webbplats.

I mitten av 2000-talet blev hårdvara med öppen källkod återigen ett nav för aktivitet på grund av uppkomsten av flera stora hårdvaruprojekt och företag med öppen källkod, som OpenCores , RepRap ( 3D-utskrift ), Arduino , Adafruit och SparkFun . 2007 återaktiverade Perens webbplatsen openhardware.org.

Efter Open Graphics Project , ett försök att designa, implementera och tillverka en gratis och öppen 3D-grafikkretsuppsättning och referensgrafikkort, föreslog Timothy Miller skapandet av en organisation för att skydda Open Graphics Project-gemenskapens intressen. Således grundade Patrick McNamara Open Hardware Foundation (OHF) 2007.

Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR), som grundades 1982 som en ideell organisation av amatörradiooperatörer med målsättningen att stödja FoU-insatser inom området för digital amatörkommunikation, skapade 2007 den första öppna hårdvarulicensen, TAPR Open Hårdvarulicens . OSI -presidenten Eric S. Raymond uttryckte viss oro över vissa aspekter av OHL och beslutade att inte granska licensen.

Runt 2010 inom ramen för Freedom Defined- projektet skapades Open Hardware Definition som ett samarbete mellan många och accepteras från och med 2016 av dussintals organisationer och företag.

I juli 2011 släppte CERN ( European Organization for Nuclear Research ) en hårdvarulicens med öppen källkod, CERN OHL . Javier Serrano, ingenjör vid CERNs Beams Department och grundaren av Open Hardware Repository, förklarade: "Genom att dela design öppet förväntar sig CERN att förbättra kvaliteten på design genom peer review och att garantera sina användare – inklusive kommersiella företag – friheten att studera, modifiera och tillverka dem, vilket leder till bättre hårdvara och mindre dubbelarbete”. Även om den ursprungligen utformades för att ta itu med CERN-specifika problem, som att spåra effekten av organisationens forskning, kan den i sin nuvarande form användas av alla som utvecklar hårdvara med öppen källkod.

Efter Open Hardware Summit 2011, och efter hetsiga debatter om licenser och vad som utgör hårdvara med öppen källkod, övergav Bruce Perens OSHW-definitionen och de samordnade ansträngningarna från de involverade i den. Openhardware.org, som leds av Bruce Perens, främjar och identifierar metoder som uppfyller alla de kombinerade kraven i Open Source Hardware Definition, Open Source Definition och Four Freedoms of the Free Software Foundation Sedan 2014 är openhardware.org inte online och verkar att ha upphört med verksamheten.

Open Source Hardware Association (OSHWA) på oshwa.org fungerar som nav för öppen källkodshårdvaruaktivitet av alla genrer, samtidigt som de samarbetar med andra enheter som TAPR, CERN och OSI. OSHWA etablerades som en organisation i juni 2012 i Delaware och ansökte om skattebefrielse i juli 2013. Efter några debatter om varumärkesinterferenser med OSI undertecknade OSHWA och OSI 2012 ett samexistensavtal.

FSF:s Replicant -projekt föreslog 2016 en alternativ definition av "gratis hårdvara", härledd från FSF:s fyra friheter .

Former av hårdvara med öppen källkod

Termen hårdvara i hårdvara med öppen källkod har historiskt använts i motsats till termen mjukvara för programvara med öppen källkod. Det vill säga att hänvisa till den elektroniska hårdvaran som programvaran körs på (se föregående avsnitt). Men eftersom fler och fler icke-elektroniska hårdvaruprodukter görs med öppen källkod (till exempel WikiHouse , OpenBeam eller Hovalin), tenderar denna term att användas tillbaka i sin bredare betydelse av "fysisk produkt". Området för hårdvara med öppen källkod har visat sig gå längre än elektronisk hårdvara och täcka ett större utbud av produktkategorier som verktygsmaskiner, fordon och medicinsk utrustning. I den meningen hårdvara till varje form av påtaglig produkt, vare sig det är elektronisk hårdvara, mekanisk hårdvara, textil eller till och med konstruktionshårdvara. Open Source Hardware (OSHW) Definition 1.0 definierar hårdvara som "påtagliga artefakter - maskiner, enheter eller andra fysiska saker".

Datorer

På grund av en blandning av integritet, säkerhet och miljöhänsyn har ett antal projekt startat som syftar till att leverera en mängd olika datorenheter med öppen källkod. Exempel inkluderar EOMA68 ( SBC i en PCMCIA -formfaktor, avsedd att anslutas till en bärbar dator eller stationär chassi), Novena (bart moderkort med valfritt laptopchassi) och GnuBee (serie av nätverksanslutna lagringsenheter).

Flera retrocomputing- hobbygrupper har skapat många rekreationer eller anpassningar av de tidiga hemdatorerna på 1970- och 80-talen, av vilka några inkluderar förbättrad funktionalitet och modernare komponenter (som ytmonterade IC:er och SD- kortläsare). Vissa hobbyister har också utvecklat tilläggskort (som enhetskontroller, minnesexpansion och ljudkort) för att förbättra funktionaliteten hos äldre datorer. Miniatyriserade rekreationer av vintagedatorer har också skapats.

Elektronik

Elektronik är en av de mest populära typerna av hårdvara med öppen källkod. Det finns många företag som tillhandahåller stora varianter av öppen källkodselektronik som Sparkfun , Adafruit och Seeed. Dessutom finns det ideella organisationer och företag som tillhandahåller en specifik elektronisk komponent med öppen källkod, såsom Arduinos elektronikprototypplattform. Det finns många exempel på specialelektronik med öppen källkod, såsom lågkostnadsspänning och ström GMAW öppen källkod 3D-skrivarmonitor och en robotassisterad masspektrometrianalysplattform . Öppen källkodselektronik har olika användningsområden, inklusive automatisering av kemiska procedurer.

Meka(tro)nics

mekatroniska produkter med öppen källkod har utvecklats, inklusive mekaniska komponenter, verktygsmaskiner, fordon, musikinstrument och medicinsk utrustning.

Exempel på maskinverktyg med öppen källkod inkluderar 3D-skrivare som RepRap , Prusa och Ultimaker , 3D-skrivare med filamentextrudrar som polystruder XR3 samt laserskäraren Lasersaur. Fordon med öppen källkod har också utvecklats inklusive cyklar som XYZ Space Frame Vehicles och bilar som Tabby OSVehicle. Exempel på medicinsk utrustning med öppen källkod inkluderar ventilatorer med öppen källkod , ekostetoskopet echOpen och ett brett utbud av proteshänder listade i granskningsstudien av Ten Kate et.al. (t.ex. OpenBionics protetiska händer).

Övrig

Exempel på hårdvaruprodukter med öppen källkod kan också hittas i mindre utsträckning inom konstruktion (Wikihouse), textil (Kit Zéro Kilomètres) och skjutvapen ( 3D-tryckt skjutvapen , Defense Distributed ).

Licenser

Istället för att skapa en ny licens använder vissa hårdvaruprojekt med öppen källkod befintliga, gratis och öppen källkodsprogramvarulicenser . Dessa licenser kanske inte stämmer väl överens med patentlagstiftningen .

Senare föreslogs flera nya licenser, utformade för att lösa problem som är specifika för hårdvarudesign. I dessa licenser har många av de grundläggande principerna som uttrycks i licenser för öppen källkod (OSS) "porterats" till sina motsvariga hårdvaruprojekt. Nya hårdvarulicenser förklaras ofta som "hårdvarumotsvarigheten" till en välkänd OSS-licens, såsom GPL , LGPL eller BSD-licensen .

Trots ytliga likheter med mjukvarulicenser är de flesta hårdvarulicenser fundamentalt annorlunda: till sin natur förlitar de sig vanligtvis mer på patentlagstiftning än på upphovsrättslagstiftning , eftersom många hårdvarudesigner inte är upphovsrättsskyddade. Medan en upphovsrättslicens kan styra distributionen av källkoden eller designdokumenten, kan en patentlicens kontrollera användningen och tillverkningen av den fysiska enheten som är byggd från designdokumenten. Denna distinktion nämns uttryckligen i ingressen till TAPR Open Hardware License :

"... de som drar nytta av en OHL-design får inte väcka stämningar som hävdar att design gör intrång i deras patent eller annan immateriell egendom."

— TAPR Open Hardware License

Anmärkningsvärda licenser inkluderar:

  • TAPR Open Hardware License : utarbetad av advokat John Ackermann, granskad av OSS-gemenskapsledare Bruce Perens och Eric S. Raymond , och diskuterad av hundratals frivilliga i en öppen samhällsdiskussion
  • Balloon Open Hardware License: används av alla projekt i Balloon Project
  • Även om det ursprungligen var en mjukvarulicens, uppmuntrar OpenCores LGPL
  • Hardware Design Public License: skriven av Graham Seaman, administratör för Opencollector.org
  • I mars 2011 släppte CERN CERN Open Hardware License (OHL) avsedd för användning med Open Hardware Repository och andra projekt.
  • Solderpad-licensen är en version av Apache-licensen version 2.0, ändrad av advokaten Andrew Katz för att göra den mer lämplig för hårdvaruanvändning.

Open Source Hardware Association rekommenderar sju licenser som följer deras definition av öppen källkod . Från de allmänna copyleft-licenserna GNU General Public License (GPL) och Creative Commons Attribution-ShareAlike- licensen, från de hårdvaruspecifika copyleft-licenserna CERN Open Hardware License (OHL) och TAPR Open Hardware License (OHL) och från de tillåtande licenserna FreeBSD-licensen , MIT-licensen och Creative Commons Attribution- licensen. Openhardware.org rekommenderade 2012 TAPR Open Hardware License, Creative Commons BY-SA 3.0 och GPL 3.0-licensen.

Organisationer tenderar att samlas kring en delad licens. Till exempel föredrar OpenCores LGPL eller en modifierad BSD-licens , FreeCores insisterar på GPL , Open Hardware Foundation främjar " copyleft eller andra tillåtande licenser", Open Graphics Project använder en mängd olika licenser, inklusive MIT-licensen , GPL , och en proprietär licens, och Balloon Project skrev sin egen licens.

Utveckling

OSHW-logotypen (Open Source Hardware) silkscreenad på ett obefolkat PCB

Adjektivet "öppen källkod" hänvisar inte bara till en specifik uppsättning friheter som gäller för en produkt, utan förutsätter också generellt att produkten är föremålet för eller resultatet av en "process som är beroende av bidrag från geografiskt spridda utvecklare via Internet ." I praktiken, inom båda områdena för hårdvara med öppen källkod och programvara med öppen källkod, kan produkter antingen vara resultatet av en utvecklingsprocess som utförs av ett slutet team i en privat miljö eller av en gemenskap i en offentlig miljö, varvid det första fallet är oftare än den andra vilket är mer utmanande. Att etablera en gemenskapsbaserad produktutvecklingsprocess står inför flera utmaningar såsom: att hitta lämpliga produktdatahanteringsverktyg, dokumentera inte bara produkten utan även själva utvecklingsprocessen, acceptera att förlora den allestädes närvarande kontrollen över projektet, säkerställa kontinuitet i ett sammanhang av ombytligt deltagande av frivilliga projektmedlemmar, bland annat.

Arduino Diecimila, en annan populär och tidig hårdvarudesign med öppen källkod .

En av de stora skillnaderna mellan att utveckla mjukvara med öppen källkod och att utveckla hårdvara med öppen källkod är att hårdvaran resulterar i konkreta resultat, vilket kostar pengar att prototypa och tillverka. Som ett resultat skiljer frasen "fri som i tal, inte som i öl", mer formellt känd som Gratis versus Libre , mellan idén om noll kostnad och friheten att använda och ändra information. Även om hårdvara med öppen källkod står inför utmaningar när det gäller att minimera kostnader och minska finansiella risker för enskilda projektutvecklare, har vissa communitymedlemmar föreslagit modeller för att möta dessa behov. Mot bakgrund av detta finns det initiativ för att utveckla hållbara gemenskapsfinansieringsmekanismer, såsom Open Source Hardware Central Bank .

En omfattande diskussion har ägt rum om sätt att göra hårdvara med öppen källkod lika tillgänglig som programvara med öppen källkod . Att tillhandahålla tydlig och detaljerad produktdokumentation är en väsentlig faktor som underlättar produktreplikering och samarbete i hårdvaruutvecklingsprojekt. Praktiska guider har tagits fram för att hjälpa utövare att göra det. Ett annat alternativ är att designa produkter så att de är lätta att replikera, vilket exemplifieras i konceptet med öppen källkod lämplig teknologi .

Processen att utveckla hårdvara med öppen källkod i en gemenskapsbaserad miljö kallas alternativt öppen design , utveckling av öppen källkod eller produktutveckling med öppen källkod . Alla dessa termer är exempel på den öppen källkodsmodell som är tillämplig för utveckling av alla produkter, inklusive mjukvara, hårdvara, kultur och utbildning. Innebär öppen design och hårdvarudesignprocess med öppen källkod ny designpraxis eller höjer kraven på nya verktyg? är frågan om öppenhet verkligen nyckeln till OSH?. Se här för en avgränsning av dessa termer.

En stor bidragsgivare till produktionen av hårdvaruprodukter med öppen källkod är det vetenskapliga samfundet. Det har gjorts avsevärt arbete med att ta fram hårdvara med öppen källkod för vetenskaplig hårdvara med en kombination av elektronik med öppen källkod och 3D-utskrift . Andra källor till produktion av öppen källkodshårdvara är leverantörer av chips och andra elektroniska komponenter som sponsrar tävlingar med förutsättningen att deltagarna och vinnarna måste dela med sig av sin design. Circuit Cellar magazine anordnar några av dessa tävlingar.

Labb med öppen källkod

En guide har publicerats ( Open-Source Lab (bok) av Joshua Pearce ) om användning av öppen källkodselektronik och 3D-utskrift för att skapa labb med öppen källkod . Idag skapar forskare många sådana labb. Exempel inkluderar:

Affärsmodeller

Öppna hårdvaruföretag experimenterar med affärsmodeller . Till exempel implementerar littleBits affärsmodeller med öppen källkod genom att tillgängliggöra kretsdesignerna i varje elektronikmodul, i enlighet med CERN Open Hardware License Version 1.2. Ett annat exempel är Arduino , som registrerade sitt namn som ett varumärke ; andra kan tillverka produkter från Arduino-design men kan inte kalla produkterna för Arduino-produkter. Det finns många tillämpliga affärsmodeller för att implementera viss hårdvara med öppen källkod även i traditionella företag. Till exempel, för att påskynda utveckling och teknisk innovation, solcellsindustrin experimenterat med partnerskap, franchiseavtal, sekundära leverantörer och helt öppen källkodsmodeller.

På senare tid har många hårdvaruprojekt med öppen källkod finansierats via crowdfunding på plattformar som Indiegogo , Kickstarter eller Crowd Supply .

Mottagande och påverkan

Richard Stallman , grundaren av fri mjukvarurörelsen, var 1999 skeptisk till idén och relevansen av fri hårdvara (hans terminologi för vad som nu är känt som hårdvara med öppen källkod). I en artikel 2015 i Wired Magazine ändrade han denna attityd; han erkände vikten av fri hårdvara, han såg fortfarande ingen etisk parallell med fri mjukvara. Stallman föredrar också termen fri hårdvarudesign framför hårdvara med öppen källkod , en begäran som är förenlig med hans tidigare avslag på termen öppen källkod (se även Alternativa termer för fri programvara ).

Andra författare, som professor Joshua Pearce, har hävdat att det finns ett etiskt krav för hårdvara med öppen källkod – särskilt med avseende på lämplig teknologi med öppen källkod för hållbar utveckling . 2014 skrev han också boken Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs , som beskriver utvecklingen av gratis och öppen källkodshårdvara främst för forskare och universitetsfakulteten . Pearce i samarbete med Elsevier introducerade en vetenskaplig tidskrift HardwareX . Den har innehållit många exempel på tillämpningar av hårdvara med öppen källkod för vetenskapliga ändamål.

Se även

Vidare läsning

  •   Bygga hårdvara med öppen källkod: DIY Manufacturing for Hackers and Makers av Alicia Gibb, Addison Wesley, 7 december 2014, ISBN 0321906047
  •   Hårdvara med öppen källkod En komplett guide av Gerardus Blokdyk, 5STARCooks, 15 mars 2021, ISBN 1867321645
  •   Open Source Hardware Technology Pocketbok av Fouad Soliman, Sanaa A. Kamh, Karima A. Mahmoud, utgivare: Lap Lambert Academic Publishing, 24 mars 2020, ISBN 6202516399
  •   Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs av Joshua M. Pearce, Elsevier, 17 december 2013, ISBN 0124104622
Scholia har en ämnesprofil för hårdvara med öppen källkod .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Open-source_hardware&oldid=1142531507 "