开放源码硬件蓬勃发展 加速产业或应用成形
- DIGITIMES企划
-
源自Maker自造者社群的各种开放设计，正逐步自原有的假日兴趣专案、逐步发展成应用或微型产业，透过开放与协作概念，不只让新创意可以奠基在既有的开放硬件、软件上进行应用发展，透过网际网络的快速传播，汇集全球化的开发资源，低价硬件整合出来的加值应用价值无可限量…
所谓的开放设计(open design)，指的就是经原作者同意、将自己的设计开放自由传播、同时也接受其他人的修改与延伸改作。对「开放设计」的核心开放概念而言，似乎对原作的创意毫无保障，但也因为接受改作与修改让后继开发者能在既有成果上继续发展应用，节省大量尝试错误的成本。
而开放的观念与行之有年的专利保护概念背道而驰，也因为开放设计观念下的相关产物、部分或继承原有的开放观念，反而可以让原本小众的应用或资源透过开放精神，集结众人资源快速发展、扩大，思考思维与商业优先的专利概念完全不同。
开放硬件提供丰沛资源 刺激产业快速发展
开放硬件运动的推展绝大部分由「自造者」(Maker)发起与投入，即一群人基于兴趣或专业，针对开放硬件或开放源始码的电路板，进行研究与再设计，因为在专业人士的业余兴趣驱动下，反而可以在开放硬件、开源电路板上发掘到产业上看不到的巧思。
以往在复制、抄袭与改作，都被认为是商业界的恶行，在开源应用上复制、改作反而是可以作为扩张应用、加速原有设计优化的一种手段，而透过开放原始码机制，也能让相关领域的应用可以快速扩展。
尤其是开放线路图或是开放原始码，其实在网际网络兴盛后已渐形成一股潮流，因为开放线路图、原始码资源可以让每个人进行传播、复制与修改，也能以现有设计进行进阶改善或优化，而以开放资源整合的新线路、原始码资源再透过开源精神透过再开放进行回馈，也能让开源社群得到更多正向回馈，反而可将商业环境嗤之以鼻的抄袭问题，透过知识开放分享精神转化成相关应用或产业进步的动力。
以FOSS机制分享硬件设计资源 降低个人开发者进入门槛
检视近年各种将电子电路、集成电路、电子设备甚至生产设备等设计数据公开化的开源运动，其实与开放源码软件(open source software)、开放源码硬件(open hardware)、自由软件(free software)等发展息息相关。
以「开放硬件」(Open Hardware)概念来说，其实是效法自由开源软件(Free and Open Source Software；FOSS)机制分享硬件设计资源，尤其是硬件线路这类设计方案，大多数需要大型企业才能进行功能开发的业务，透过开源精神也能将大型电路或应用公开化与提供改作资源，进而吸引更多专业人士业余参与，形成共同优化相关应用的社群机制进行功能改作。
尤其是开放(Open)的观念，让原有的设计资源可以主动、同时允许近用(access)机制下，供人阅览、检视相关信息，也能让参与开源应用的使用者吸收所需知识，进而提升未来参与开源资源改作、创作的可能性。
至于开放硬件(Open Hardware)，则是以提供开放的规格与设计信息，让参与开源硬件的用户可以依公开数据规格自行再制功能应用，或与现存的硬件载板进行功能扩充延伸或协同应用。
另外，开源硬件(Open Source Hardware)，为线路设计蓝图除以开放规格或形式提供给开放应用社群取用外，取得线路设计蓝图的开源硬件参与者，还可据取得数据进行后续研究、产品重制、修改设计等行为，而以原设计或修改后的线路蓝图，甚至还可制成商品进行后续延伸商业利用。
开放硬件资源丰沛 提供延伸改作坚实基础
一般开放硬件内容包含线路图(schematic)、布线图(Layout)、生产料件列表(Bill of Material)等数据，在线路图(schematic)中，线路图是开放硬件装置最核心的技术数据，有了电子电路的线路图，即可据线路图进行电路布线图绘制、汇整生产了件表等，进而将开放硬件设备整个重制出来，一般来说号称开放硬件的应用装置，硬件相关线路图也一定会遵照开源原则进行开放。
至于布线图(Layout)的部分，其实指的就是电子电路于PCB上实际的元件(电容、电阻、重点IC)布局、线路布局等，多数开放硬件并不一定同时开放布线图。
而生产料件表(Bill of Material)，会罗列所有需求零件汇整成列表，有了料件表即可采购相关零组件进行制造开放装置前的关键料件储备，同时可进行生产成本估算与进行料件的生产库存管理，而生产料件表与布线图一样，在多数开放硬件大多没有开放，但有经验的Maker或是生产者，仍可据开放硬件信息自行产出所需文件与推算相关成本。
而在开放硬件之中，也会提供所谓的授权条款，即厂商所宣告的授权条款，但授权条款会因为该硬件的商务条件或发展现况而有不同考量，但因为基于开源精神，一般仍会以GPL(General Public License)、LGPL(Lesser General Public License)或BSD(Berkeley Software Distribution)授权条款为主。
开放硬件的不同开放层次
至于开放硬件另仍可分开放的不同层次来检视，第一层即IC层，此为开放硬件的最底层项目，概念即将IC的底层设计图利用文件开放资源。第二层为板材层(board level)，例如目前在Maker界很流行的Arduino、Raspberry pi或是miniPC等开放硬件专案，都属于board level开放硬件专案。
第三层为系统层(system level)，此部分的开放装置则需高度的软？硬件资源，例如，现在最夯的3D打印机产品，即在软件上需整合3D建模、3D绘图，同时还要驱动硬件的3D输出装置，或是开放硬件的CNC(Computer Numerical Control)生产设备，同样也与3D打印机一样需复杂的软？硬件资源整合。
第四层则为跨领域整合层，这种开放硬件项目更为复杂，开放硬件除整合软？硬件设备外，还需要整合跨领域专业知识，例如开放硬件的个人DNA检测机这类开放设备，除设备项目外，还需专业的生物科技医学背景专业知识辅助。
目前热门的开放硬件专案
目前热门的开源硬件计划相当多，例如开源的3D打印机即是一例，对Maker而言可以利用简单的微控制器搭配硬件，即可组出精密度表现尚可的3D成型打印机。另在微控制器界相当热门的Arduino微控器board level开放硬件，发展多年已达到一个产业规模，不只满足了Maker的自制设备需求，依附在Arduino之下的周边板材、应用、关键元件等俨然成为一个庞大的电子应用产业。
此外，热门的开源硬件专案还有Global Village Construction Set、OpenCores、OpenPCR、Open Prosthetics或是相关开放机器人套件等。较有趣的是Global Village Construction Set为发展系列模块化机械元件，透过功能整合组合成大型设备。
OpenCore则提供系列芯片IP，在OpenCores社群中提供自RISC、Gigabit以太网卡控制器、多媒体或加密的硬件IC一应俱全，相关设计LGPL、BSD开源型式授权。OpenPCR(Polymerase Chain Reaction)则为DNA复制技术与开源硬件，可用低价与简易元件建构复制DNA的设备。
