El hardware de código abierto ( OSH , OSHW ) consiste en artefactos físicos de tecnología diseñados y ofrecidos por el movimiento de diseño abierto . Tanto el software libre y de código abierto (FOSS) como el hardware de código abierto son creados por este movimiento de cultura de código abierto y aplican un concepto similar a una variedad de componentes. Por eso, a veces se lo conoce como FOSH (hardware libre y de código abierto). El término generalmente significa que la información sobre el hardware se puede discernir fácilmente para que otros puedan fabricarlo, lo que lo vincula estrechamente con el movimiento de los creadores . [1] El diseño de hardware (es decir, dibujos mecánicos, esquemas , listas de materiales , datos de diseño de PCB , código fuente HDL [2] y datos de diseño de circuitos integrados ), además del software que controla el hardware, se publican en términos libres/ libres . El compartidor original obtiene retroalimentación y posibles mejoras en el diseño de la comunidad FOSH. Ahora hay evidencia significativa de que tal intercambio puede generar un alto retorno de la inversión para la comunidad científica. [3]
No basta con utilizar una licencia de código abierto ; un producto o proyecto de código abierto seguirá los principios del código abierto, como el diseño modular y la colaboración comunitaria. [4] [5] [6]
Desde el surgimiento de los dispositivos lógicos programables reconfigurables , compartir diseños lógicos ha sido una forma de hardware de código abierto. En lugar de los esquemas, se comparte el código del lenguaje de descripción de hardware (HDL). Las descripciones HDL se utilizan comúnmente para configurar sistemas de sistema en un chip, ya sea en matrices de puertas programables en campo (FPGA) o directamente en diseños de circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC). Los módulos HDL, cuando se distribuyen, se denominan núcleos de propiedad intelectual de semiconductores , también conocidos como núcleos IP.
El hardware de código abierto también ayuda a aliviar el problema de los controladores de dispositivos propietarios para la comunidad de software libre y de código abierto , sin embargo, no es un requisito previo para ello y no debe confundirse con el concepto de documentación abierta para hardware propietario, que ya es suficiente para escribir controladores de dispositivos FLOSS y sistemas operativos completos. [7] [8] La diferencia entre los dos conceptos es que OSH incluye tanto las instrucciones sobre cómo replicar el hardware en sí como la información sobre los protocolos de comunicación que el software (generalmente en forma de controladores de dispositivos ) debe usar para comunicarse con el hardware (a menudo llamado documentación de registro o documentación abierta para hardware [7] ), mientras que el hardware propietario compatible con código abierto solo incluiría este último sin incluir el primero.
Las primeras actividades de código abierto centradas en hardware fueron iniciadas alrededor de 1997 por Bruce Perens , creador de la Definición de Código Abierto , cofundador de la Iniciativa de Código Abierto y radioaficionado . Lanzó el Programa de Certificación de Hardware Abierto, que tenía como objetivo permitir a los fabricantes de hardware autocertificar sus productos como abiertos. [9] [10]
Poco después del lanzamiento del Programa de Certificación de Hardware Abierto, David Freeman anunció el Proyecto de Especificación de Hardware Abierto (OHSpec), otro intento de licenciar componentes de hardware cuyas interfaces están disponibles públicamente y de crear una plataforma informática completamente nueva como alternativa a los sistemas informáticos propietarios. [11] A principios de 1999, Sepehr Kiani, Ryan Vallance y Samir Nayfeh unieron esfuerzos para aplicar la filosofía de código abierto a las aplicaciones de diseño de máquinas. Juntos establecieron la Open Design Foundation (ODF) [12] como una corporación sin fines de lucro y se propusieron desarrollar una Definición de Diseño Abierto . Sin embargo, la mayoría de estas actividades se desvanecieron después de unos años.
A finales de los años 1990, Diehl Martin inició una organización de "hardware libre" conocida como FreeIO, que también lanzó un sitio web de FreeIO a principios de 2000. A principios y mediados de los años 2000, FreeIO fue un foco de diseños de hardware libre/abierto publicados bajo la Licencia Pública General de GNU . El proyecto FreeIO defendía el concepto de hardware libre y proponía cuatro libertades que dicho hardware proporcionaba a los usuarios, basándose en las libertades similares proporcionadas por las licencias de software libre. [13] Los diseños ganaron cierta notoriedad debido al esquema de nombres de Martin en el que cada proyecto de hardware libre recibía el nombre de un alimento para el desayuno como Donut, Flapjack, Toast, etc. Los proyectos de Martin atrajeron a una variedad de desarrolladores de hardware y software, así como a otros voluntarios. El desarrollo de nuevos diseños de hardware abierto en FreeIO finalizó en 2007 cuando Martin murió de cáncer de páncreas, pero los diseños existentes siguen estando disponibles en el sitio web de la organización. [14]
A mediados de la década de 2000, el hardware de código abierto volvió a convertirse en un centro de actividad debido al surgimiento de varios proyectos y empresas importantes de hardware de código abierto, como OpenCores , RepRap ( impresión 3D ), Arduino , Adafruit , SparkFun y Open Source Ecology . En 2007, Perens reactivó el sitio web openhardware.org, pero actualmente (agosto de 2023) está inactivo.
Tras el proyecto Open Graphics Project , un esfuerzo por diseñar, implementar y fabricar un conjunto de chips gráficos 3D y una tarjeta gráfica de referencia libres y abiertos, Timothy Miller sugirió la creación de una organización para salvaguardar los intereses de la comunidad del proyecto Open Graphics Project. Así, Patrick McNamara fundó la Open Hardware Foundation (OHF) en 2007. [15]
La Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR), fundada en 1982 como una organización sin fines de lucro de operadores de radioaficionados con el objetivo de apoyar los esfuerzos de I+D en el área de las comunicaciones digitales de aficionados, creó en 2007 la primera licencia de hardware abierta, la TAPR Open Hardware License . El presidente de la OSI, Eric S. Raymond, expresó algunas preocupaciones sobre ciertos aspectos de la OHL y decidió no revisar la licencia. [16]
Alrededor de 2010, en el contexto del proyecto Freedom Defined , se creó la Definición de Hardware Abierto como trabajo colaborativo de muchos [17] y es aceptada a partir de 2016 por docenas de organizaciones y empresas. [18]
En julio de 2011, el CERN ( Organización Europea para la Investigación Nuclear ) publicó una licencia de hardware de código abierto, CERN OHL . Javier Serrano, ingeniero del Departamento de Vigas del CERN y fundador del Repositorio de Hardware Abierto, explicó: "Al compartir diseños abiertamente, el CERN espera mejorar la calidad de los diseños a través de la revisión por pares y garantizar a sus usuarios, incluidas las empresas comerciales, la libertad de estudiarlos, modificarlos y fabricarlos, lo que conduce a un mejor hardware y una menor duplicación de esfuerzos". [19] Si bien inicialmente se redactó para abordar preocupaciones específicas del CERN, como el seguimiento del impacto de la investigación de la organización, en su forma actual puede ser utilizado por cualquier persona que desarrolle hardware de código abierto. [20]
Tras la Cumbre de Hardware Abierto de 2011, y tras acalorados debates sobre licencias y lo que constituye hardware de código abierto, Bruce Perens abandonó la Definición OSHW y los esfuerzos concertados de los involucrados en ella. [21] Openhardware.org, dirigido por Bruce Perens, promueve e identifica prácticas que cumplen con todos los requisitos combinados de la Definición de Hardware de Código Abierto, la Definición de Código Abierto y las Cuatro Libertades de la Free Software Foundation [22] Desde 2014, openhardware.org no está en línea y parece haber cesado su actividad. [23]
La Asociación de Hardware de Código Abierto (OSHWA) en oshwa.org actúa como centro de actividad de hardware de código abierto de todos los géneros, al tiempo que coopera con otras entidades como TAPR, CERN y OSI. La OSHWA se estableció como organización en junio de 2012 en Delaware y solicitó la exención de impuestos en julio de 2013. [24] Después de algunos debates sobre interferencias de marcas registradas con la OSI, en 2012 la OSHWA y la OSI firmaron un acuerdo de coexistencia. [25] [26]
La Fundación FOSSi se fundó en 2015 como una organización sin fines de lucro con sede en el Reino Unido para promover y proteger el movimiento de chips de silicio de código abierto, aproximadamente un año después del lanzamiento oficial de la arquitectura RISC-V . [27]
La Free Software Foundation ha sugerido una definición alternativa de "hardware libre" derivada de las Cuatro Libertades . [28] [29]
El término hardware en el hardware de código abierto se ha utilizado históricamente en oposición al término software del software de código abierto. Es decir, para referirse al hardware electrónico en el que se ejecuta el software (véase la sección anterior). Sin embargo, a medida que cada vez más productos de hardware no electrónicos se convierten en código abierto (por ejemplo, WikiHouse , OpenBeam o Hovalin), este término tiende a volver a utilizarse en su sentido más amplio de "producto físico". Se ha demostrado que el campo del hardware de código abierto va más allá del hardware electrónico y cubre una gama más amplia de categorías de productos, como máquinas herramienta, vehículos y equipos médicos. [30] En ese sentido, el hardware se refiere a cualquier forma de producto tangible, ya sea hardware electrónico, hardware mecánico, textil o incluso hardware de construcción. La Definición 1.0 de Hardware de Código Abierto (OSHW) define el hardware como "artefactos tangibles: máquinas, dispositivos u otras cosas físicas". [31]
La electrónica es uno de los tipos de hardware de código abierto más populares. Los diseños basados en PCB se pueden publicar de forma similar al software como archivos CAD, que los usuarios pueden enviar directamente a las empresas de fabricación de PCB y recibir un diseño por correo. O los usuarios pueden obtener componentes y soldarlos ellos mismos.
Existen muchas empresas que ofrecen una gran variedad de productos electrónicos de código abierto, como Sparkfun , Adafruit y Seeed. Además, existen organizaciones sin fines de lucro y empresas que ofrecen un componente electrónico de código abierto específico, como la plataforma de creación de prototipos electrónicos Arduino . Existen muchos ejemplos de productos electrónicos de código abierto especializados, como un monitor de impresora 3D de código abierto GMAW de voltaje y corriente de bajo costo [32] [33] y una plataforma de ensayo de espectrometría de masas asistida por robótica . [34] [35] La electrónica de código abierto encuentra diversos usos, incluida la automatización de procedimientos químicos. [36] [37]
Los diseños de chips con estándares abiertos son ahora comunes. OpenRISC (2000 - LGPL / GPL), OpenSparc (2005 - GPLv2) y RISC-V (2010 - Estándar abierto, libre de implementar para fines no comerciales) son ejemplos de arquitecturas de conjuntos de instrucciones de uso libre .
OpenCores es una gran biblioteca de subcomponentes de diseño de chips estándar que pueden combinarse en diseños más grandes.
Actualmente se encuentran disponibles pilas de software de código abierto completas y servicios de fabricación de lanzaderas que pueden llevar los diseños de chips OSH desde lenguajes de descripción de hardware hasta la fabricación de máscaras y ASIC con presupuestos a escala de fabricante. [38]
Los diseños de seguridad y salud en el trabajo puramente mecánicos incluyen componentes mecánicos, máquinas herramienta y vehículos. Open Source Ecology es un gran proyecto que busca desarrollar un ecosistema completo de herramientas y componentes mecánicos que puedan replicarse a sí mismos.
También se han desarrollado vehículos de código abierto, incluidas bicicletas como XYZ Space Frame Vehicles y automóviles como Tabby OSVehicle.
La mayoría de los sistemas de seguridad y salud en el trabajo combinan elementos de electrónica y mecánica para formar sistemas mecatrónicos . Se ha desarrollado una amplia gama de productos mecatrónicos de código abierto , entre los que se incluyen máquinas herramienta, instrumentos musicales y equipos médicos. [30]
Entre los ejemplos de máquinas herramienta de código abierto se incluyen impresoras 3D como RepRap , Prusa y Ultimaker , extrusoras de filamentos de impresoras 3D como polystruder [39] XR PRO, así como el cortador láser Lasersaur .
Algunos ejemplos de equipos médicos de código abierto incluyen ventiladores de código abierto , el ecoestetoscopio echOpen y una amplia gama de manos protésicas enumeradas en el estudio de revisión de Ten Kate et.al. [40] (por ejemplo, las manos protésicas de OpenBionics).
La robótica de código abierto combina la mecatrónica de hardware de código abierto con inteligencia artificial y software de control de código abierto.
También se pueden encontrar, en menor medida, ejemplos de productos de hardware de código abierto en la construcción (Wikihouse), el textil (Kit Zéro Kilomètres) y las armas de fuego ( 3D printed firearm , Defense Distributed ).
En lugar de crear una nueva licencia, algunos proyectos de hardware de código abierto utilizan licencias de software existentes, gratuitas y de código abierto . [41] Estas licencias pueden no ser compatibles con la ley de patentes . [42]
Más tarde, se propusieron varias licencias nuevas, diseñadas para abordar cuestiones específicas del diseño de hardware. [43] En estas licencias, muchos de los principios fundamentales expresados en las licencias de software de código abierto (OSS) se han "trasladado" a sus proyectos de hardware homólogos. Las nuevas licencias de hardware se suelen explicar como el "equivalente de hardware" de una licencia OSS conocida, como la licencia GPL , LGPL o BSD .
A pesar de las similitudes superficiales con las licencias de software , la mayoría de las licencias de hardware son fundamentalmente diferentes: por naturaleza, suelen depender más de la ley de patentes que de la ley de derechos de autor , ya que muchos diseños de hardware no son susceptibles de protección por derechos de autor. [44] Mientras que una licencia de derechos de autor puede controlar la distribución del código fuente o los documentos de diseño, una licencia de patente puede controlar el uso y la fabricación del dispositivo físico construido a partir de los documentos de diseño. Esta distinción se menciona explícitamente en el preámbulo de la licencia de hardware abierto TAPR :
“…quienes se benefician de un diseño de OHL no pueden interponer demandas alegando que el diseño infringe sus patentes u otra propiedad intelectual”.
— Licencia de hardware abierto TAPR [45]
Entre las licencias más destacadas se incluyen:
La Open Source Hardware Association recomienda siete licencias que siguen su definición de hardware de código abierto . [50] De las licencias copyleft generales, la Licencia Pública General GNU (GPL) y la licencia Creative Commons Attribution-ShareAlike , de las licencias copyleft específicas de hardware, la Licencia de Hardware Abierto CERN (OHL) y la Licencia de Hardware Abierto TAPR (OHL) y de las licencias permisivas , la licencia FreeBSD , la licencia MIT y la licencia Creative Commons Attribution . [51] Openhardware.org recomendó en 2012 la Licencia de Hardware Abierto TAPR, la licencia Creative Commons BY-SA 3.0 y la licencia GPL 3.0. [52]
Las organizaciones tienden a agruparse en torno a una licencia compartida. Por ejemplo, OpenCores prefiere la LGPL o una licencia BSD modificada , [53] FreeCores insiste en la GPL , [54] la Open Hardware Foundation promueve " copyleft u otras licencias permisivas", [55] el Open Graphics Project utiliza [56] una variedad de licencias, incluyendo la licencia MIT , GPL y una licencia propietaria, [57] y el Balloon Project escribió su propia licencia. [58]
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El adjetivo "código abierto" no sólo se refiere a un conjunto específico de libertades que se aplican a un producto, sino que también presupone generalmente que el producto es el objeto o el resultado de un "proceso que se basa en las contribuciones de desarrolladores geográficamente dispersos a través de Internet ". [59] En la práctica, sin embargo, en ambos campos del hardware y el software de código abierto, los productos pueden ser el resultado de un proceso de desarrollo realizado por un equipo cerrado en un entorno privado o por una comunidad en un entorno público, siendo el primer caso más frecuente que el segundo, que es más desafiante. [30] Establecer un proceso de desarrollo de productos basado en la comunidad enfrenta varios desafíos como: encontrar herramientas adecuadas de gestión de datos de productos, documentar no sólo el producto sino también el proceso de desarrollo en sí, aceptar perder el control ubicuo sobre el proyecto, asegurar la continuidad en un contexto de participación voluble de miembros voluntarios del proyecto, entre otros. [60]
Una de las principales diferencias entre el desarrollo de software de código abierto y el desarrollo de hardware de código abierto es que el hardware produce resultados tangibles, cuyo prototipo y fabricación cuestan dinero. Como resultado, la frase "libre como la palabra, no como la cerveza", [61] conocida más formalmente como gratis versus libre , distingue entre la idea de costo cero y la libertad de usar y modificar la información. Si bien el hardware de código abierto enfrenta desafíos para minimizar los costos y reducir los riesgos financieros para los desarrolladores de proyectos individuales, algunos miembros de la comunidad han propuesto modelos para abordar estas necesidades [62]. En vista de esto, existen iniciativas para desarrollar mecanismos de financiación comunitaria sostenibles, como el Banco Central de Hardware de Código Abierto.
Se ha debatido mucho sobre las formas de hacer que el hardware de código abierto sea tan accesible como el software de código abierto . Proporcionar una documentación clara y detallada del producto es un factor esencial que facilita la replicación del producto y la colaboración en proyectos de desarrollo de hardware. Se han desarrollado guías prácticas para ayudar a los profesionales a hacerlo. [63] Otra opción es diseñar productos de manera que sean fáciles de replicar, como se ejemplifica en el concepto de tecnología apropiada para el código abierto . [64]
El proceso de desarrollo de hardware de código abierto en un entorno comunitario se denomina alternativamente diseño abierto , desarrollo de código abierto [65] o desarrollo de productos de código abierto . [66] Todos estos términos son ejemplos del modelo de código abierto aplicable al desarrollo de cualquier producto, incluido software, hardware, cultural y educativo. ¿El diseño abierto y el proceso de diseño de hardware de código abierto implican nuevas prácticas de diseño o plantean requisitos para nuevas herramientas? ¿Es la cuestión de la apertura realmente clave en la SST? [67] Consulte aquí una descripción de estos términos.
Un importante contribuyente a la producción de diseños de productos de hardware de código abierto es la comunidad científica. Se ha trabajado mucho para producir hardware de código abierto para hardware científico utilizando una combinación de electrónica de código abierto e impresión 3D . [68] [69] [70] Otras fuentes de producción de hardware de código abierto son los vendedores de chips y otros componentes electrónicos que patrocinan concursos con la condición de que los participantes y ganadores deben compartir sus diseños. La revista Circuit Cellar organiza algunos de estos concursos.
Se ha publicado una guía ( Open-Source Lab (libro) de Joshua Pearce ) sobre el uso de la electrónica de código abierto y la impresión 3D para crear laboratorios de código abierto . En la actualidad, los científicos están creando muchos de esos laboratorios. Algunos ejemplos incluyen:
Las empresas de hardware abierto están experimentando con modelos de negocio . [74] Por ejemplo, littleBits implementa modelos de negocio de código abierto poniendo a disposición los diseños de circuitos en cada módulo electrónico, de acuerdo con la Licencia de Hardware Abierto del CERN Versión 1.2. [75] Otro ejemplo es Arduino , que registró su nombre como marca ; otros pueden fabricar productos a partir de diseños de Arduino pero no pueden llamar a los productos productos Arduino. [76] Hay muchos modelos de negocio aplicables para implementar algún hardware de código abierto incluso en empresas tradicionales. Por ejemplo, para acelerar el desarrollo y la innovación técnica, la industria fotovoltaica ha experimentado con asociaciones, franquicias, proveedores secundarios y modelos completamente de código abierto. [77]
Recientemente, muchos proyectos de hardware de código abierto se han financiado a través de financiación colectiva en plataformas como Indiegogo , Kickstarter o Crowd Supply . [78]
Richard Stallman , el fundador del movimiento del software libre , era escéptico en 1999 sobre la idea y la relevancia del hardware libre (su terminología para lo que ahora se conoce como hardware de código abierto). [79] En un artículo de 2015 en la revista Wired , modificó esta actitud; reconoció la importancia del hardware libre, pero todavía no vio ningún paralelo ético con el software libre. [28] Además, Stallman prefiere el término diseño de hardware libre sobre hardware de código abierto , una solicitud que es consistente con su rechazo anterior del término software de código abierto (ver también Términos alternativos para software libre ). [28]
Otros autores, como el profesor Joshua Pearce, han argumentado que existe un imperativo ético para el hardware de código abierto, específicamente con respecto a la tecnología apropiada de código abierto para el desarrollo sostenible . [80] En 2014, también escribió el libro Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs , que detalla el desarrollo de hardware gratuito y de código abierto principalmente para científicos y profesores universitarios . [81] Pearce, en asociación con Elsevier, presentó una revista científica HardwareX . Ha presentado muchos ejemplos de aplicaciones de hardware de código abierto para fines científicos.
Además, Vasilis Kostakis et al [82] han sostenido que el hardware de código abierto puede promover valores de equidad, diversidad y sostenibilidad. Las iniciativas de hardware de código abierto trascienden las dicotomías tradicionales de contextos global-local, urbano-rural y desarrollado-en desarrollo. Pueden aprovechar las diferencias culturales, las condiciones ambientales y las necesidades/recursos locales, al tiempo que adoptan la hiperconectividad, para fomentar la sostenibilidad y la colaboración en lugar del conflicto. [82] Sin embargo, el hardware de código abierto enfrenta algunos desafíos y contradicciones. Debe sortear tensiones entre la inclusión, la estandarización y la funcionalidad. [82] Además, si bien el hardware de código abierto puede reducir la presión sobre los recursos naturales y las poblaciones locales, aún depende de infraestructuras intensivas en energía y materiales, como Internet. A pesar de estas complejidades, sostienen Kostakis et al, el marco del hardware de código abierto puede servir como catalizador para conectar y unificar diversas iniciativas locales bajo narrativas radicales, inspirando así un cambio genuino. [82]
La seguridad y la salud en el trabajo (OSH) ha crecido como campo académico a través de dos revistas: Journal of Open Hardware (JOH) y HardwareX . Estas revistas compiten para publicar los mejores diseños de OSH y cada una define sus propios requisitos sobre lo que constituye una calidad aceptable de los documentos de diseño, incluidos requisitos específicos para las instrucciones de construcción, la lista de materiales, los archivos CAD y las licencias. Estos requisitos suelen ser utilizados por otros proyectos de OSH para definir cómo realizar una versión de OSH. Estas revistas también publican artículos que contribuyen al debate sobre cómo se debe definir y utilizar la OSH.
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{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )El hardware es la columna vertebral de la innovación, transformando las ideas en una realidad tangible, un circuito a la vez."
