关于开源硬件的性能分析和应用

在人类的历史上，依靠分享和合作来促进发展有着很悠久的历史！

从技术角度来说，实践算不了什么但它是种创新，虽然Linux和Netscape 浏览器的源代码早已发布，但直到90年代对开源软件才第一次为人们所关注。

实际上，“开源”这一词语正式被使用，是在90年代后期OSI（开放代码促进会）成立时。OSI是为协作开发而成立的宣传和管理的组织。

图1:OSHW 将使社会和世界收益。来源：贸泽电子

在早些时候，开源的大部分注意力都集中在开源软件上（OSS），但回顾下开源硬件（OSHW）的起源也很重要。

1997年，Bruce Perens（开源定义的创造者，OSI的共同创立者，同时也是一个业余无线电操作员和爱好者）发布了开源硬件认证程序。该程序可以让硬件开发者将他们的产品自行认证为开源。这就意味着，为一套特定的硬件设备提供硬件接口编程接口文档成为了一种承诺。已取得认证经销商可以把开源硬件的LOGO印在他们的包装上，并且可以在广告里提及他们的设备是已经开源认证的。购买这些认证设备的人就可以认为，在操作系统发生变化甚至制造商消亡的时候，还有人为他们的设备编写新的软件程序。这是开源准则第一次被应用于硬件。

1998年，很多人给出了他们的想象中开源硬件的发展方向。David Freeman宣布了开源硬件规范工程（OHSpec）；Troy Benjegerdes把将开源软件准则应用于硬件，并创立一个商业投机机构的想法公之于众；Reinoud Lamberts创建了一个致力于低成本和开放设计电路的协作网站Open Design Circuits。

一年后，Sepehr Kiani博士，Ryan Vallance博士和Samir Nayfeh博士参与一个项目，把开源哲学应用到机器设计应用，并共同建立了非盈利结构开源设计基金会（ODF），而且着手于开发一个开源设计定义。

直到今天，硬件开源还有着多种多样的形式，标准定义依旧是：“开源硬件的设计公开，任何人都能学习，修改，发布，制作和售卖其设计或基于设计的硬件。”

开源硬件协会（OSHWA）还讲到“硬件的来源，即它所来自的设计，在修改时以偏好的形式可用。理论上说，开源硬件使用成熟的元器件和材料，标准的进程，开放的基础设施，不受限的内容和开源设计工具来最大化个人制作和使用硬件的能力。开源硬件在给人们控制其技术的自由的同时，还共享信息，并且在开放交换设计的过程中促进了贸易”

尽管在90年代末爆发了许多围绕不成熟的OSHW概念的活动，但大多数上述提到概念一两年内都逐渐消失了，直到2005年左右，伴随着几个主流的开源硬件项目和公司的出现，比如OpenCores，Reprap，Arduino，Intel loT on Instructables和Open Prothetics Project（因为“Prothetics不应该付出过高的代价。”），开源硬件才再次成为焦点。

图2:基于灵活易用的软硬件，Arduino提供开源的电子成型平台。来源：Mouser Electronics

当然，OSHW不同于OSS是有道理的，特别是在处理有形的工件-机器，设备或者其他的物体方面。如果这些“物体”是开放的的，它们的设计将以任何人都能制作，修改，贡献和使用它们的形式公之于众。

根据OSHWA条例，那些以OSHW规范生产“物体”的的人应该明确指出那些“物体”是“不能被制造、售卖以及保修的，否则会被原设计师制裁”，并且他们也不能使用归原设计师所有的商标。

图3:Intel的Edison Boards for Arduino是面向Arduino用户的。这些和Arduino Yun相似（Arduino Sketch，Linux，WiFi&BT），而且能和Arduino Uno兼容。来源：Mouser Electronics

硬件需要连同相关文档一起发布，包括设计文件，而且必须允许对那些设计文件进行修改和发布。

“至于源文件是什么，其实它就是一切你怎样制作产品的源头。对一些东西来说，源文件是一个样式，对其它东西来说，它是一个原理图和PCB板文件，而对于另外一些则可能是CAD绘图，或STL文件，”OSHWA的董事长Alicia Gibb说。“换句话说，如果其他人能根据你的文件适当的把你的硬件再现，那你就知道你已经成功共享这个资源”

法律上说来，源文件版权所有，因而“非营利版权”或者GPL执照会来做这个事情。CC0，CC-BY和CC-BY-SA也是开源执照。然而，硬件并不像版权一样自动被保护。“硬件生来开放，只要你不给它加专利权。发表你的设计和产品也创造了一种先有技术，确保了没人能把你的工作成果纳入囊中，”Gibb说。目前情况还不错，只不过仍有一个高频问题：“现如今大多数的硬件究竟有多开放？”

“大多数时候不是那么开放，”Hackidemia的建立者Stefania Druga说道。Hackidemi是一个全球网站，通过设计工作坊和工具，让孩子们能用他们的好奇心，玩的天性和热情去解决全球性的挑战。Druga 说她经常预定一个“开放板”或者机器-比如3D打印机或激光切割器——结果只发现不止很难找到一个方案，就连附带文档和wiki资料也很不清晰，或者不连贯。“作为制造商运动的成长结果，我相信开源硬件已经变成了一个品牌，就像寒冷的标签一样，但很少有人在使用它时遵从了分享和访问权限的标准线，”她说。Druga相信迫切地需要在开放和访问之间建立联系，她提到，“如果你的方案，原理图和代码特别难以寻找，建立一个开源项目的意义是什么呢？这就像你烤好了曲饼干，却不告诉任何人它们在哪放着一样。”

Druga不是唯一一个对现状失望的OSHW爱好者。委员会里的许多人似乎都对滥用很担忧，比如那种在Github上可见的上百条评论，关于Arduino基于商标的丑闻，或者在OSH论坛中的反应。现实中对“开源”一词的滥用不只局限于板上。随着制造商运动的流行扩散，甚至汽车和家具产业也正被这个词的误用折磨着。Druga能指出几个OSH 标志显著出现在一些公司的网站和描述中的实例，尽管他们并没有持着标准。“人们期待着原理图和代码可以开放，然而，他们通常不关心这到底算不算开源”她说。

Druga说，投机取巧的做法开始迅猛增长，主要是因为OSHW目前欠发达的法律体制，企业和现在的经济模型没有真正尊重和拥抱真实的OSHW。在表面上，围绕着开源数据和开源硬件的法律问题和围绕开源软件的法律问题有许多共同点。然而，开源软件的批准到现在已是法律中相对健全和成熟的区域，而OSHW的批准仍然处于不成熟期，仍有很大成长和发展的空间。

然而，尽管有着不断增长的痛苦，OSHW还是保持着很大的希望；不只是当做一个美好的概念，而是作为一种能实际更好地改变人类的工具。拿Rory Aronson的FarmBot举例，它是一个致力于把农业技术开放给所有人的项目，其目的是帮助人类更有效率的种植食物。或者Precious Plastics，它是一系列被荷兰安荷芬设计学院的毕业生Dave Hakkens用来把废旧塑料变成有用的新东西的开源机器。更关心经济适用房？看看Wikihouse吧，它是开源的建造项目，其允许用户随意下载一系列文件，购买胶合板，然后使用数控镂铣机来剪裁出自己的设计。接着零件就结合在了一起，就像一个巨型拼图（带有说明书），并且人们甚至能做出木槌来把结合点锁死。这个项目降低了进入房屋建造行业的门槛，因此几乎每个人都能做到。还在担心未来的能源危机？Zenman Energy旗下的一个团队致力于发展一个更加廉价的太阳能集中器，使用开源硬件来控制太阳能。

这还不是结束；从开源蜂房到建造开源汽车到开源心电图仪，开源硬件爱好者满腔热情地试着打破壁垒，即便一些公司到现在还没学会在“开放”上走得更远。这是个学习曲线，而对于OSHW，我们知道我们一开始就是正确的。

Mouse Electronics有一个专门的真实开源硬件网站，旨在在一个方便的地方通过提供一些数小时的研究来削减花在画在研究最优板上的时间。基于一系列的区分不同功能可视矩阵，该网站允许开发者快速的选择适合他们项目的板。项目决定了所需的功能，而上面的矩阵允许在30个不同的特点/参数之间快速比较，包括处理器类型和速度，内存，扩展能力无线和有线网络，用户界面选项，视频互连，等等。所有相关的最新文档被聚集在了同一个地方，包括用户深度比较每块板时需用到的用户指南、原理图、布线文件和支持软件。用OSHW做成的项目能对社会和世界做出创造性的贡献，可以解决各种关心的问题，包括环境，娱乐，社会，健康，安全和交流问题。开源美好的一点在于，它利用了人类内心深处分享和帮助彼此的本能。