Hardware Aberto: Como e Quando Funciona

Aplicando conceitos de software livre a objetos físicos

O software livre tem sido um motivador bem-sucedido da inovação de software, mas como isso se aplica — ou pode se aplicar — ao hardware? Vários projetos de hardware estão testando conceitos de software livre, de microprocessadores até microcontroladores e computadores single-board completos. Este artigo trata de licenciamento, disponibilidade, comunidade e outros desafios e sucessos relacionados ao hardware aberto.

Jeffrey M. Osier-Mixon, Technical Writer, MontaVista Software, Inc.

Author photo - Jeffrey Osier-MixonJeffrey Osier-Mixon é escritor técnico, defensor de software livre e gerente de comunidade. Ele mantém um blog com atualizações diárias sobre software livre, possui um Meld integrado a uma comunidade Linux e faz palestras em conferências sobre o Linux.



06/Dez/2010

O que é hardware aberto?

O software livre é uma das maiores histórias de sucesso em tecnologia e negócios dos séculos XX e XXI. O movimento do software baseado em padrão aberto foi fundado por Dennis Allison no release do Tiny BASIC em 1975, com uma citação que teria grande influência no futuro: "Apoiemo-nos nos ombros uns dos outros, em vez de pisar no pé". Jim Warren, editor chefe do Dr. Dobb's Journal, aperfeiçoou a codificação do conceito em julho de 1976, com a linguagem de programação Association for Computing Machinery (ACM): "Quando o software for grátis ou tão barato que é mais fácil pagar do que duplicar, ele não será roubado". Nove anos depois, em 1985, o Dr. Dobb's Journal publicou o GNU Manifesto original de Richard Stallman, que foi um chamado à ação pelo software grátis. Atualmente, o conceito de compartilhar designs básicos deu origem a alguns dos softwares mais adotados da nossa época, como as ferramentas GNU e o sistema operacional Linux® e criou segmentos de mercado de vários bilhões de dólares que atraíram gigantes dos softwares patenteados, como Sun Microsystems, Novell e IBM®.

Agora, o sucesso do software livre está criando um novo movimento: hardware aberto. Desde o final da década de 90, os engenheiros vêm buscando formas de aplicar conceitos de software livre ao hardware eletrônico e de computador. O principal obstáculo, é claro, é que o software é fácil de duplicar e pode ser copiado gratuitamente, ao passo que o hardware é constituído por matéria — "átomos em vez de bits", nas palavras de Chris Anderson. Além disso, geralmente o hardware é patenteado (em vez de ter copyright) e o processo de obter e defender patentes é caro. Como o hardware pode ser "aberto" para aproveitar os grandes benefícios que a abertura tem a oferecer?

Aberto ou livre?

É "hardware aberto" ou "hardware livre?" Essa distinção ainda está em discussão. O termo software livre corresponde diretamente ao código de origem do programa, o que vale também para os designs de hardware descritos em linguagens como Verilog Hardware Description Language (HDL), mas não vale para designs que só podem ser descritos em desenhos do tipo computer-aided design (CAD).

O hardware aberto é aberto no mesmo sentido do software baseado em padrão aberto — o conceito de "livre, como no caso da liberdade de expressão" que Stallman abordou no GNU Manifesto. O hardware nunca pode ser "grátis como a cerveja" porque a duplicação sempre custa alguma coisa e porque até mesmo os seus defensores mais bem-intencionados não podem se dar ao luxo de oferecer produtos físicos grátis indefinidamente. No entanto, um produto físico é simplesmente a implementação de um design, e os designs de hardware — juntamente com a permissão para criar um produto físico a partir desses designs — podem ser oferecidos gratuitamente com uma licença aberta, com copyright ou patenteada. O licenciamento fica por conta do proprietário.

De fato, o hardware aberto em si ainda está sendo definido formalmente. Um grupo de trabalho de contribuidores vem aperfeiçoando uma definição desde 2009, depois da definição de "software livre" proposta por Bruce Perens. A nova definição do Open Source Hardware (OSHW) está atualmente na V0.4 e está sob discussão no fórum do Web site do Open Hardware Summit.


Projetos de hardware aberto

Já existem vários projetos bem-sucedidos de hardware aberto. Esta seção descreve alguns deles.

Power.org

Em 2004, a IBM criou o Power.org como parte de sua iniciativa Power Everywhere , estabelecendo o Power Architecture® como um projeto de hardware aberto com padrões, designs e especificações licenciados gratuitamente. A IBM anunciou planos em 2006 para colocar o núcleo PowerPC® 405 à disposição de instituições acadêmicas e de pesquisa gratuitamente; hoje, mais de 40 universidades participam do programa.

OpenSPARC T1

A Sun Microsystems seguiu o mesmo caminho em 2006 com o OpenSPARC T1, uma implementação totalmente aberta do seu bem-sucedido processador SPARC. Agora há três implementações totalmente abertas da arquitetura SPARC baseada em Reduced Instruction Set Computer (RISC), com código de origem escrito em Verilog HDL e lançado sob a GNU Public License (GPL).

BeagleBoard

O BeagleBoard é um computador single-board baseado no sistema Texas Instruments' Open Multimedia Application Platform 3 (OMAP3) on chip (SoC), que inclui um microprocessador baseado em ARM e um processador de sinal digital. O BeagleBoard usa o mesmo mecanismo de processamento de vários smartphones e netbooks, que o deixa suficientemente potente para executar uma distribuição integral de Linux e fornecer vídeo de alta definição. O BeagleBoard é suportado por uma grande comunidade e os seus documentos de design, incluindo os desenhos arquitetônicos da printed circuit board (PCB) para uso na manufatura, estão disponíveis gratuitamente para download. Já deu origem a vários produtos relacionados.

Arduino

O Arduino é um microcontrolador projetado tendo em mente o usuário final, com um modelo de programação fácil de aprender, um design totalmente aberto que pode ser usado por qualquer pessoa e um enorme ecossistema de documentação, placas complementares, produtos derivativos e comunidade. Tem sido amplamente adotado pelo crescente movimento "Maker" de praticantes de hobby e especialistas adeptos do "faça você mesmo", baseado na revista Make da O'Reilly Publishing e na Maker Faire anual — entusiastas do hardware que querem incluir recursos eletrônicos flexíveis aos seus projetos, desde diodos emissores de luz (LEDs) piscantes até sistemas sofisticados para orientação de aeronaves.

OpenCores.org

OpenCores.org, uma respeitável instituição de hardware aberto desde 1999, é um portal para núcleos de processador abertos que fornece os documentos de design de vários núcleos sob uma série de licenças abertas, inclusive uma plataforma de computador grátis em RISC, vários microcontroladores, dois SoCs e uma série de núcleos aritméticos, de comunicação e outros tipos — descritos, em sua maioria, por meio da Verilog HDL.

Designs eletrônicos abertos

Agora, várias empresas pequenas fabricam designs eletrônicos completamente abertos. Algumas criam kits ou dispositivos pequenos, ao passo que outras criam produtos de qualidade profissional. Os processos de manufatura que antes só eram abertos para corporações agora estão sendo abertos para organizações menores.

Projetos grátis

Alguns projetos são totalmente grátis e fornecem somente os planos para que outras pessoas construam os projetos; outros, como o número crescente de impressoras 3D para desktop, fornecem até mesmo os meios de autorreplicação.


Licenças de hardware aberto

Os designs de hardware frequentemente são patenteados e sujeitos a copyright ou simplesmente patenteados. O conceito das patentes é semelhante ao do copyright, já que ambos são proteções de invenções fornecidas pelo governo, mas o escopo é diferente. Este artigo apenas fornece informações básicas sobre esse assunto complexo.

Os copyrights e as patentes propriamente ditos são um reconhecimento jurídico de propriedade garantido pelo governo. O proprietário legalmente reconhecido de uma invenção tem direito a negar ou conceder a permissão de uso da invenção, e essa permissão é concedida por meio de uma licença. As empresas tradicionais proprietárias de hardware licenciam contratualmente os seus designs patenteados a outras — por exemplo: a Advanced Micro Devices Inc. (AMD) cria microprocessadores baseados em uma licença concedida pela Intel.

O copyright protege a forma de expressão e não o assunto do item protegido. É possível proteger com copyright o design de uma invenção, tal como os documentos que descrevem um microprocessador, mas não o processador físico em si. Os copyrights são concedidos automaticamente aos criadores assim que as suas criações adquirem uma forma permanente. Nos Estados Unidos, os copyrights também podem ser formalizados mediante o pagamento de uma pequena tarifa no Copyright Office dos EUA.

Aos proprietários de patentes, por outro lado, é concedido o "direito de impedir aos outros de fazer, usar, oferecer para venda ou vender" uma invenção. Por definição, as patentes são exclusivas e, portanto, impedem o tipo de compartilhamento que o hardware aberto (e o software baseado em padrão aberto) promovem. Entretanto, vários inventores optam por patentear os seus designs para proteger contra engenharia reversa direta, que é possível no caso do hardware. O processo de obtenção de patentes nos Estados Unidos é caro, porque as patentes têm que ser pesquisadas pelo U.S. Patent and Trademark Office, e o processo de defesa no tribunal também é caro.

Um grande conjunto de licenças abertas está disponível aos criadores de hardware. Entretanto, a maioria delas — como as licenças do Berkeley Software Distribution (BSD), Massachusetts Institute of Technology (MIT), GPL, e Creative Commons — se baseiam especificamente nos copyrights.

A Creative Commons instituiu recentemente um esforço para criar "zonas de liberdade" em torno das patentes para possibilitar que os proprietários de patentes abram os seus designs de hardware para outros. Compartilhando os designs dessa forma, pessoas e corporações podem trabalhar juntas em partes dos seus projetos de hardware e, ao mesmo tempo, diferenciar-se da concorrência em outros níveis.


Relatório de viagem: Open Hardware Summit 2010

O Open Hardware Summit se reuniu no New York Hall of Science em setembro de 2010, com um dia inteiro de palestras realizadas por figuras importantes do hardware aberto, especialistas em leis e educadores. De forma realmente aberta, a cúpula foi organizada por um grupo descentralizado de contribuidores de várias empresas, particularmente Alicia Gibb da Bug Labs e Ayah Bdeir da littleBits. Essa breve amostra descreve algumas das apresentações, e todas estão disponíveis (com licenças abertas) em áudio e vídeo. Várias apresentações excelentes não foram revisadas aqui. Visite o Web site do Open Hardware Summit para saber mais (consulte Recursos ).

Por que adotar o hardware aberto?

O primeiro conjunto de palestras focou as razões pelas quais os engenheiros escolhem abrir os seus designs de hardware. Limor Fried, da Adafruit, descreveu eloquentemente a experiência de abrir uma empresa de design de hardware aberto, apesar do roubo — ou até mesmo por causa do roubo — de um dos seus designs. Ela redefiniu o sucesso ao afirmar que "ser obscuro é pior do que ser onipresente" e identificou três razões fortes para a abertura do hardware:

  • Participar de uma comunidade de pessoas com ideias semelhantes, tanto pares quanto pessoas a quem podemos ambicionar
  • Criar algo que seja significativo, e não efêmero: "aquilo que fazemos durará mais do que nós"
  • Talvez o mais importante: ser um engenheiro melhor

Fried disse: "quando estou projetando algo apenas para mim, uso atalhos [e basicamente] não tomo o mesmo cuidado que tomo quando 10.000 irão ver o projeto, criticá-lo, fazer perguntas e tentar construí-lo". Ela disse, basicamente, que ao abrir o hardware (ou qualquer outra coisa), você recebe mais do que dá.

Também nesse bloco de apresentações, Gerald Coley, da Texas Instruments, descreveu o projeto BeagleBoard, discutindo a necessidade de que "mecanismos" diferentes de hardware impulsionem tarefas diferentes. Bruce Perens, cofundador da Open Source Initiative, discutiu alguns dos obstáculos que o hardware aberto enfrenta, semelhantes aos que o movimento do software livre enfrentou no início. John Wilbanks, vice-presidente de ciência da Creative Commons, entrou em detalhes sobre a proteção com patente e copyright e sobre o que a Creative Commons está fazendo para ajudar os inovadores a se proteger e abrir os seus designs, particularmente em relação às patentes.

Negócios

O painel de negócios, moderado por Eric von Hippel, professor de inovação tecnológica no MIT, contou com a participação de Chris Anderson, DIYdrones/Wired; Peter Semmelhack, Bug Labs; David Carrier, Parallax; Phil Torrone, Adafruit/Make; Massimo Banzi, criador do Arduino e Bunnie Huang, cocriador do Chumby. Von Hippel começou com a estatística segundo a qual há mais de 2,9 milhões de adeptos do "faça você mesmo" no Reino Unido, de acordo com a pesquisa dele, ou 6,2% da população, que coletivamente gastou 2,3 vezes mais que toda a R&D industrial do Reino Unido. A discussão mostrou que cada um dos participantes do painel, como líderes de negócios, chegaram a conclusões semelhantes sobre o hardware aberto e o seu papel nos negócios do futuro, que é semelhante ao impacto do software livre. Lentamente, mercado está forçando a abertura dos designs — algo que tem repercussões positivas em todo o segmento de mercado em termos de inovação e compartilhamento.

Produtização

Uma questão que surge ao levar o design de hardware da indústria para a comunidade é a produtização transformação de um projeto em produto e, subsequentemente, em um negócio. Dale Dougherty, editor da O'Reilly Publishing, moderou um painel de produtização de design aberto formado por Eric Pan, Seeed Studio; Matt Peddicord, Bug Labs; Clint Cooley, CircuitCo; Nathan Seidle, Sparkfun; Paulo Blikstein, professor da Universidade de Stanford que desenvolveu o GoGoBoard e Taylor Hokanson, DIYLILCNC.

Transformar um projeto aberto em um produto comercial é um processo envolvido, mas é basicamente o mesmo processo pelos quais as corporações passam ao produzir um projeto interno. A principal questão discutida no painel foi a manufatura, que normalmente requer uma grande quantidade de unidades para ser economicamente viável. Isso geralmente está fora do alcance dos praticantes de hobbies, adeptos do "faça você mesmo" e outros que tipicamente produzem hardware aberto. No entanto, vários fabricantes agora podem trabalhar com números pequenos. Por exemplo: o membro do painel Clint Cooley da CircuitCo disse que "agora ele pode produzir componentes eletrônicos em quantidades pequenas, até mesmo um único componente". Outros segmentos de mercado, particularmente em formatos artísticos como camisetas, também desenvolveram métodos para manufaturar em pequenas unidades. Em geral, os segmentos de mercado de manufatura estão se tornando mais acessíveis aos que produzem hardware aberto.

Leis

O painel jurídico discutiu o estabelecimento de normas e enfatizou o controle do usuário final sobre os produtos que compram como um fator motivador do hardware aberto. Moderado por David Mellis, desenvolvedor de software líder do projeto Arduino e estudante de pós-graduação do MIT Media Lab, o painel foi formado por Windell Oskay, proprietário do Evil Mad Scientist e autor do rascunho da Open Hardware Definition; Wendy Seltzer, professor de direito com uma história luminosa no software livre; Matt Stack da Liquidware, empresário; Michael Weinberg, advogado da equipe do PublicKnowledge.org; Peter Brown, controlador e diretor executivo da Freedom Software Foundation e Xavier Carcelle da Open Hardware and Design Alliance (OHANDA). Wendy Seltzer resumiu bem a perspectiva jurídica: "não restrinja a liberdade em nome da sua preservação."

Figura 1. Painel do Open Hardware Summit
Painel do Open Hardware Summit

Onde saber mais

O desenvolvimento de software livre é uma atividade participativa. A melhor forma de aprender sobre hardware é participar das discussões em comunidades como o Web site do Open Hardware Summit e dos fóruns e wikis referentes às centenas de projetos existentes.

Um dos grandes benefícios do hardware aberto é o potencial de "desenvolver o inesperado", como disse Peter Brown, usando peças e produtos de formas jamais imaginadas por seus criadores originais. Isso é a manifestação da visão de Dennis Allison em 1975: "apoiar-se nos ombros uns dos outros". Jim Warren disse há 35 anos que não é possível roubar algo que é grátis, mas — como o software livre comprovou — é muito possível usar algo grátis para criar algo melhor e, em seguida, passar gratuitamente esse benefício a outros.

O movimento do software livre é isto: usar o poder da colaboração para acelerar a inovação.

Recursos

Aprender

Obter produtos e tecnologias

Discutir

  • O Open Hardware Summit é um portal com informações sobre a cúpula e com fóruns de discussão relacionados ao hardware aberto.
  • Participe dos Blogs do developerWorks e participe da comunidade do developerWorks.

Comentários

developerWorks: Conecte-se

Los campos obligatorios están marcados con un asterisco (*).


Precisa de um ID IBM?
Esqueceu seu ID IBM?


Esqueceu sua senha?
Alterar sua senha

Ao clicar em Enviar, você concorda com os termos e condições do developerWorks.

 


A primeira vez que você entrar no developerWorks, um perfil é criado para você. Informações no seu perfil (seu nome, país / região, e nome da empresa) é apresentado ao público e vai acompanhar qualquer conteúdo que você postar, a menos que você opte por esconder o nome da empresa. Você pode atualizar sua conta IBM a qualquer momento.

Todas as informações enviadas são seguras.

Elija su nombre para mostrar



Ao se conectar ao developerWorks pela primeira vez, é criado um perfil para você e é necessário selecionar um nome de exibição. O nome de exibição acompanhará o conteúdo que você postar no developerWorks.

Escolha um nome de exibição de 3 - 31 caracteres. Seu nome de exibição deve ser exclusivo na comunidade do developerWorks e não deve ser o seu endereço de email por motivo de privacidade.

Los campos obligatorios están marcados con un asterisco (*).

(Escolha um nome de exibição de 3 - 31 caracteres.)

Ao clicar em Enviar, você concorda com os termos e condições do developerWorks.

 


Todas as informações enviadas são seguras.


static.content.url=http://www.ibm.com/developerworks/js/artrating/
SITE_ID=80
Zone=Software livre
ArticleID=596410
ArticleTitle=Hardware Aberto: Como e Quando Funciona
publish-date=12062010