開源硬體的前景如何?
開源硬體會給硬體相關技術帶來巨大發展嗎?就像開源軟體給軟體業帶來的影響那樣?
開源硬體的一個例子是:http://www.arduino.cc/
維基條目:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%96%8B%E6%BA%90%E7%A1%AC%E4%BB%B6
最近正好對軟硬結合的技術比較趕興趣,就嘗試著來回答一下這個問題吧。
我認為硬體工程相對於軟體工程而言,有著以下幾個本質的區別,使得硬體的開源工作遠遠要比軟體複雜。
1. 模塊化,標準化,以及修改的便捷性
軟體產品都有著定義完整,並且可以隨時調整的輸入輸出。一旦一個軟體模塊編寫運行測試通過,那麼這個模塊就可以被視作黑盒子,被另外一個完整定義的模塊調用運行。只要軟體之間的介面不變,那麼各個模塊之間的邏輯就不會發生變化,這就使得軟體的開發人員之間可以僅僅通過定義好的介面來互相合作,而無論這些開發人員身處何處。
而在硬體領域,工程師們就沒有那麼幸運了。首先,這個世界上不存在只要知道介面就可以加入設計使用的硬體。硬體的選型是一件很麻煩的事情,即使工作很多年的硬體設計師,在選用從未使用過的硬體設備時,也很有可能在介面電壓或是時鐘頻率的匹配這種「小事情」上栽跟頭——隨便哪裡冒出來的一個接觸電阻和寄生電容就可能把整個電路給弄砸了。硬體設計師們沒有強大的IDE,沒有美好的編譯器和解釋器,所有硬體工程師都在第一堂EDA設計課上被告知:軟體模擬是不可靠的,只能作為參考。硬體設計唯一能依靠的就是紮實的理論基礎和反覆的實驗檢測。像是「一個中國工程師和一個美國工程師遠距離合作開發出來一個信號採集器」這種在開源軟體看來很正常的合作模式在硬體領域是不可能發生的。硬體設計師們必須坐在一起跑模擬,測晶元,焊板子。
2. 生產和發布成本
在軟體開發過程中,一旦某個模塊的介面需要改變,那麼軟體工程師所要做的就是坐在電腦前修改代碼然後使用簡訊,電話,email或是git,svn這些工具通知所有需要使用這個模塊的人,大家一起調試通過後修改就完成了。這個過程的溝通成本和修改成本,除了人力以外,基本為零。發布軟體的成本那就更低了,以前好歹還需要用軟盤光碟這樣的載體,現在有了互聯網,那基本都是零成本了。
硬體開發的情景則相反,當硬體工程師千辛萬苦跑了無數模擬做出來的電路送到工廠花了不少鈔票製作出來之後,示波器,邏輯分析和頻譜分析儀(他們都價值不菲)會用嚴酷的事實告訴你:這個東西不對。如果你做的是板級電路,那麼恭喜你,運氣好的話rework其中的某些器件能夠拯救你的設計。如果你做的是晶元級設計,那麼就準備好再花個幾十萬做剖面,X光,FIB等找出問題,重新流片看看老天爺是不是能保佑你吧。硬體的設計修改成本實在是太高了,這也是為什麼現在Arduino之類的通用板和IP core的市場這麼火的原因。另外,等做出產品熱賣了,那麼隨之而來的倉儲,貨運,分銷,售後等體系的建設,絕對也是花錢如流水。在硬體產品公司中,開發人員的成本往往只是很小的一部分。
3. 入行門檻
在軟體業極度發達的今天,任何具有良好邏輯思維能力的人只要感興趣,就可以通過互聯網獲得足夠的教育從而稱為一名軟體開發人員。而所有的投資僅僅只是一台可以上網的電腦。這就使得現在的程序員數量不斷上升,你總是可以碰到幾個閑著找事的程序員一起來合作一些有趣的事情。
而硬體這行當,至今仍然還需要科班出身的專業人員來進行設計開發,我沒有見過自學成才的電子硬體設計工程師。培養一名合格的硬體設計工程師,需要大量物理和電子方面的基礎理論學習,並且伴隨大量使用各種儀器的實習工作,這其中的時間和材料成本是非常高的。硬體工程師數量不多,加上之前提到的協作的困難,使得找一批搞硬體的聚到一起做風險很高的開源工作很不容易。
總而言之,硬體的開源要做起來,就需要克服設計非標準化,成本高,入行門檻高這幾個問題。而在我看來,這些問題很難在短時間內被解決。或許像Arduino和IP core這樣的解決方案能夠在某些領域獲得突破,但就總體的電子電路設計而言,我看不到很好的開源模式。
開源硬體從業者。來說說我對開源硬體的理解。
說到開源硬體,大家不一定很了解,但是說到創客大家最近一年應該耳聞了很多。開源硬體這個東西,在現在,幾乎是和創客綁定在一起的。
幾乎所有的開源硬體社區都是由創客組成。開源硬體幾乎可以算是創客的工具箱,給創客提供了大量的方便。
開源硬體是像開源軟體學習的。把原理圖開源,初衷就是給大家一個模板,使得更多的東西能被復用,就好像編程里的對象,做好一個類,一個庫,大家只需要修修補補就行,不用再付出重複的勞動。
開源硬體,以Arduino為例,帶來的是什麼呢?
標準化。
1、介面的標準化。
Arduino定義了很多標準的介面。如Arduino UNO,Arduino Mega,Arduino Nano,以及xbee介面。在Arduino中包括SPI介面以及I2C介面的位置都是標準化的。這些標準化帶來的好處就是,對於Arduino兼容模塊的設計者來說,只要設計兼容這些介面的硬體。那麼客戶拿到手的模塊使用會非常簡單。
擴展板直接插上就可以用,模塊看清楚數字口或者模擬口就行,I2C,SPI設備接的位置都一樣。非常方便使用。
2、使用流程的標準化。
對於開源硬體來說,介面的標準化使得使用流程也可以標準化。選擇一個Arduino模塊的流程一般是。
想一個功能(idea)-&>百度(或論壇)查詢使用感測器-&>淘寶開源硬體店詢問合適模塊-&>查看模塊使用方式-&>購買-&>收到模塊後下載程序庫文件-&>打開庫里的demo常式燒錄程序-&>插上模塊運行-&>修改程序為自己所用。
3、教育的標準化
流程的標準化使得硬體的入門門檻被大幅度的降低。包括出現的一些圖形化編程軟體sketch等使得門檻被進一步降低。
門檻低,東西又標準化,那麼低齡教學,便成為可能。那麼門檻到底有多低呢?小學生也可以學。目前由於創客風流行,很多中小學老師也加入創客行列,使得創客的工具Arduino也可以被中小學生認識。目前使用Arduino教學的中小學主要還是集中在上海及周邊地區,但根據老師的反饋,確實效果不錯。
另外,根據我自己的經驗再補充一點。
我大學專業是測控,偏向於硬體方向的,電子系的學生應該都知道,電子系重硬體,輕軟體,除了C語言幾乎是不了解其他語言的。語言還是其次,更重要的是對於編程的思想也了解很少。
但是開源硬體卻給了我了解軟體的契機。
開源硬體是一個橋樑,他連接了硬體和軟體,以前我也寫過。
他讓軟體工程師可以不了解底層的使用硬體的功能。
同樣他也讓硬體工程師,在不了解庫的具體實現的情況下能使用很多人編寫的庫。再也不用過多的糾結於各種不同的通信協議,各種驅動的編寫。
還是有一點的難度,美國軟體那麼發達為什麼硬體開源比國內旺盛呢?也許和愛好不同,美國的體育運動產業那麼多,電影工業,那硬體開源就能很好的支持這些和美國戶外運動這種精神,中國還是悶騷賺錢,人家打籃球 你大data,人家電影電視劇,你這島國劇,人家wwe你這看戲,人家diy汽車,你這在用軟體賺的錢買人家的車,反正我覺得軟體就是一個思維吸血鬼,最怕和金融合體,那就會看的無盡的數據卻是軟軟的軀體,不健康,軟體更容易消滅工作機會和崗位,你說美國軟體那麼發達,可是為什麼現在工業高端設計還是不放?製作業還是有不能撼動的地位。開源就是一個社會教育,當你開源的長大你的想法思維可能在製作業能改變現在的製造業,軟體只會讓個體越來越聰明,卻呼市了產業鏈這個社會價值,更多的是商業的合作不想硬體,那是基因裡面的合作,因為物料、物流、採購、測試、軟體、這些人缺一不可,能夠更好的為我們現在這個代溝如此大,背景如此大的社會一個合作的努力機會,打一個比喻:軟體行業是武俠裡面的高手,上是錦毛鼠,下是掃地高僧;硬體行業卻像是一群亂七八糟的人融合然後工作,前進。
現在想想這完全不是一個對比可以說清的。硬體就像微型社會, 打包的流水工人焊接的工人就是你看到的富士康的工人,研發的就想科研室裡面一頭研發沒經歷看互聯網,採購就像小販去找各自供應商。市場什麼就是推銷加營銷好一點到品牌、外語好就國外市場。
軟體工程師呢? 硬體的前進我只想說值得去做,去努力做,他很接地氣很踏實,當社會的氛圍被地產、金融這樣的快錢行業壟斷,我只能看到製作業上有我們勤勞的踏實的身影。一年廠子收入比不過房子升值,當阿里走向金融的時候就看到的民間精英開始做一些更深的事情,那製造業必然是更需要我們提高的,你不能像印度一樣軟體大國和寶萊塢其他卻那麼不堪··· 說多了 但是這是內心話。
————————————————————————————————————————
今天在家也結合最近看到的感受到的再說一下
1 硬體的認識 晶元已經計算過剩 電子產業大趨勢 - 企業分析 - 知乎專欄
未來硬體應該是創意性的產業突出,追求細分和分享
2硬體的成本會漸漸下降,但還會是入門互聯網電子的重要門檻
3國內國外的天地待遇
4案例
1 晶元過剩已經是有一些年頭了,這個在電子產業裡面有說道,現在重要的是在感測器和智能採集器上需要不錯的市場,醫療,農業、工業精密儀器普及,媒體理解就是工業4.0。這是一個市場帶動晶元廠商和技術的組織方式。也就是創客這個詞的意思。市場的絕對主導技術的一個思維方式,傻大空的追求計算能力不會存在。
2 硬體還是一個重要的門檻和入口。運動攝影的成功、飛行器的民用化、家庭智能設備、智能汽車、還有和教育結合的、音樂結合的硬體產品 kickstart上有很多 大家盡量大開腦洞 這個是因為Arduino降低了技術門檻 平時實驗室和有錢人的玩具 你可以DIY了 所以有很多好玩的東西 不要被中國式思維和生活方式 禁錮你對硬體的看法 Discover Projects
Kickstarter &>&> MudWatt: Make Power From Mud! by MudWatt -——這是一個教育和發現土壤裡面的細胞(不知道這樣翻譯好不好)發電。 這類項目是有很好的意義的。類似的在電子領域還有很多。我們太多時間會功利性和戰略生存性的思考我們對項目的理解,這已經不是現在開源創客電子的理解思維了。電子必然是群體小眾和創客溫馨的一個點出發去發現生活。
https://www.kickstarter.com/projects/1425492550/sesame-your-key-reinvented?ref=category
這個是一個門開把手,這個前提是你要有一個這樣的鎖哈 你是 這不錦上添花的事情嗎 你還必須需要一個這樣的鎖。
安裝社會階層論,以後必然底層人士手機互聯交換信息,實際空間的3次元設計將是科技奢侈品,也許這個需要很多年,手機的聯網需求能滿足漫長的大範圍的需求,未來智能設備和物品會從小眾種子用戶普及,這是人性懶的必然需求。
3 國內國外,我了解的國內太多人對這個還是抱有功利心思維和心態,而不是正常科學的進入這個遊戲規則,國外的硬體文化和相對現代的社會體系,人們消費也成熟,我看到深圳的硬體玩具也會去kickstart上眾籌 然後賣貨到 歐美 日韓。 國內土壤貧瘠市場資本無法正常發育迭代硬體。
4 案例Kickstarter &>&> mDrawBot: 4-in-1 Drawing Robot by Makeblock 已經做了很多眾籌 相當於打廣告 有不錯的用戶和影響力了
https://www.kickstarter.com/projects/podolabs/podo-the-first-stick-and-shoot-camera?ref=category 硬體相機 省區low的自拍桿· (好像不是開源,但是有想法的碼農想做不就要用開源的來DIY嗎)
如果一定要算的話,開源硬體中的FPGA IP核開源應該是可以等同軟體開源的前景。
前段時間給一家「名字不能說出去!」的公司做P(dǎ)M(zá),有很多血與淚的教訓:
開源硬體的好處在於參加者都可以改進你的設計;壞處在於,硬體的運輸和倉儲成本高的離譜。
這寫方面@DeeneJD 的答案已經說得很清楚了,我來負責舉例子:
1、用於過濾噪音的電容有很多種,為了趕進度,我要把華強北的電容送到香港的機房。
2、香港的板子有問題,我要把板子送回深圳,過關的時候有被扣留的風險;
3、如果要把板子送到歐盟,還要注意板子上的鉛含量有沒有超標...
4、板子也會有」水土不服「的現象...
presentation還沒做,暫時說這麼多。
開源硬體會使得軟體與硬體與互聯網產業更好的結合,從開源硬體自身發展來講,也有著比開源軟體更好的盈利模式。我認為在一定時間裡,開源硬體會有很好的發展,最終形成硬體產品少兒化、平民化、普及化的基礎。
主的問題比較寬泛?想必是想問開源硬體是否賺錢?因為不賺錢的前景是空的,無法維持的。
就開源硬體本身,我認為基於硬體的利潤理論上趨近為零!大家都會Clone板子。除非生態上升到一定的量級,否則很難從晶元的批零差價上賺錢。由於教育的原因,國內的銷量反而不如國外。
所以開源硬體的前景首先來自國外,以及硬體之外的業務,無論是培訓、教育、系統集成、周邊銷售,都是如此。國外的Sparkfun/Adafruit,國內的Seeedstudio。很明顯都是針對國外Geek/Maker市場。
我以前也試過,但是發現國內生產,國外銷售在運費上無法突破。所以,必須走向高單價、低銷售的方式。國內又不賺錢。還不如基於開源軟硬體部署系統集成。
採用開源是用於構建生態系統和品牌知名度,提高市佔率,壓縮供應商利潤,降低維護成本和開發成本。已實現自己在某一研發領域的壟斷優勢,繼而產生利潤。
晶元供應商角度來看,開源產品所採用的量並不夠大,遠比行業關鍵客戶的採購量要小得多。但是,其影響是深遠的,許多新設計中採用此類開源設計,可以帶來新的Design-in機會。所以晶元供應商會充分利用這種業務模式。
沒有想通透自己的業務模式,不要貿然開源。即便是3D Robotics此類開源硬體公司,看到別人克隆板子,也是很不爽的。而且與大疆PK的結果也不理想。3DR也不缺錢,也融資了接近1億美元。
您提到的Arduino不是原創,是Wiring克隆版,所以這是一個典型地利用開源硬體分支出自己品牌的商業故事。
開源硬體的主要技術難題在於平衡產品的兼容性和靈活多樣性,在延伸無限可能的同時,確保其零部件的完美兼容。
比如小時候玩的lego積木,樂趣在於可以用小塊積木創造無限的可能. 可以造房子,汽車,機器人等等等. 但是有時就是因為零部件的個體差異或不匹配,使得遊戲不能順利進行下去。
有一款成功的開源汽車可以參考
義大利的汽車製造公司 OSVehicle 近日推出了 TABBY 和 Urban TABBY 兩款開源汽車,只要用戶購買了基礎零件,就可以根據說明書和視頻自行組裝,充分享受汽車DIY的樂趣,據說最快只需要45分鐘就可以搞定。除了汽車底盤、動力系統、座椅和車架等基本配備外,動力方面用戶還可以在燃油發動機、混合動力發動機和電動機之間做出選擇,車子的最高時速可達 70~150 公里。
類似的開源項目還有:https://localmotors.com/projects/
一個開源硬體論壇:Cubieboard | A series of open source hardware
KnewOne
OSVehicle - Open Source Vehicle
http://www.quora.com
前景就是火一陣,然後死掉。
我剛上大學那會剛開始接觸單片機也是覺得「只要給我一個頻率夠快的單片機,我能控制整個世界」。但是後來接觸的東西越來越多,才發現自己很幼稚。現在就是這樣,一大幫剛開始接觸單片機的人開始做同樣的夢。這樣的現狀離不開一些有背後利益的人的鼓吹。確實,「開源硬體」是個還不錯的玩具,但也僅限於此。
開源 不難, 難在 開源還要賺錢,Arduino模式 的背後 是 atmel。 energia 的背後 是TI。 這些所謂的開源模式,給你方便 給你自由度,同時擴大自己在半導體市場的影響和銷量。但是半導體公司真正賺錢的部分,是不會開給你看的,只會扶持Arduino這樣的社區 提供資金和技術支持,大家都 win win,看起來是個挺成功的模式。
本人研究方向不算是嵌入領域,原來在學校里做過幾個小東西,算是
個單片機愛好者吧,個人感覺現在的潮流是 盡量化簡單片機編程的難度,IDE 出來各種lib,TI 把 Grace 都弄出來了,要是幾年前幾年前很難想像,居然能對這一張單片機結構圖,打幾個勾 選幾個參數就算編程了。然後各種元件的 評估板給你做好,拿到手 插上配套單片機評估板就能用,電路圖也都給你,不好用沒關係,官網免費提供各種設計參考。demo code 越來越具體,改幾行就能往項目里套。真心是恨不得你今天有想法 明天就成功,後天就投產,怪不得說現在玩嵌入滿大街,罪魁禍首是 半導體公司在降門檻。(說到最後 好像有些偏題了)
排名第一的 Dee ne 是從硬體模塊化、研發和生產中原子的成本、人力培養承來闡述。我從軟體從業者、用戶、工控從業者三個的角度來說。
軟體:
- 軟體開發人員的數量數量遠遠大於多於硬體開發人員, 更多的人沉澱在系統集成行業, 而不是我們明明白白看到的互聯網行業。
- 軟體開發經過多年的快速發展, 已經形成一整套的工具和方法學,可以讓毫無經驗的人快速進入行業, 然後快速淘汰留下核心開發人員, 其他同學進去相關行業, 整個行業大大擴大, 不斷的侵襲如媒體、中介、廣告、商業這種信息交互的行業, 比特改變世界, 比特也漸漸影響到了原子。
- 軟體開發人員有更好的工具去管理、梳理、分享關於軟體開發中的經驗, 能互相推進, 呈指數級發展。
用戶:
- 普通用戶: 編程能力提升, 更容易學習編程技術
- 系統集成用戶: 需要特色和同行競爭
- 創客: 來源不同行業, 開源硬體讓大家有了共同的溝通工具
- 眾創環境: 整體大環境、工業4.0 、長三角和珠三角經濟不景氣
開源硬體之創客板
開源硬體主要包含四個部分,我們稱之為心腦合一或者知行合一
- 首先是開發板,也叫創客板、核心板、基礎板;把CPU、內存、對外介面、下載介面放到一起, 也有把無線、網口、藍牙加到上面的, 自帶通信;最著名的例子有Arduino, FPGA的板子、樹莓派, 我們稱之為"心", "行". 而無限多的感測器則是血液和四肢, 讓創客的更多創意可以展現.
- 然後是電腦上的開發工具. 這些工具從簡單圖形化編程到
- 社區: 各種思想在這裡融合, 誰都能添上一把力. 正對"一人一口,合力天下"
- 創客和創客空間: 創客讓創意可以落地, 百聞不如一見,百見不如一練。那麼多創客的例子, 而且每個創客也不是三頭六臂, 我們只要開始動手就能改變。視為一
某個產品品類開源
另外的開源硬體還有某個品類的開源的, 這樣大家根據自己針對的目標市場, 進行分支開發, 各個分支競爭、合作、融合、變異、商業化、封閉繼續突進, 最終形成一個產品體系, 比如3D列印、飛行器、百度手環、平衡車、機頂盒(勉強算)等, 這些都遵循產品發展的固有規律, 從小眾到大眾 。 有的品類也可能因為技術發展原因, 不在成為行業主流, 但開源積累的經驗和技術已經成為公共領域知識, 這些和其他創意結合就成了一種新的產品。 比如: 使用音頻口的手機紅外遙控器projects :: hijack, 裡面的積累通過音頻介面進行數據傳遞, 變成了音頻口刷卡器等其他產品。
很多工控從業者認為開源硬體在20年前以intel晶元+DOS, 10年前以intel晶元+wince/dos/開源操作系統有一波類似的潮流,。 只是現在晶元更快了、更小了、更便宜、軟體選擇更多了。組態軟體這種可視化編程的工具也早發展至少20年以上了, 現在這些工具還是太low了。 這種說法並非沒有道理, 只是行業在快速發展, 我們只能以辯證的觀點來評價。 現在的形式如下:
- Web的興起: 讓以前的組態軟體直接落後
- ARM的興起: 誰是下一個微軟? 是不是已經沒有出現下一個微軟的機會了?
- 人才的興起: 本科、專科畢業的大把, 不用為了一線產業工人更容易理解而使用PLC等.
我覺得是否能帶來巨大發展要看是否有業界大佬在背後強力推動。開源軟體離不開軟體業幾個巨頭的推動。開源硬體也一樣。沒有AVR廠商的支持,arduino也跑不起來。所以所謂開源硬體,是一些廠商推出的概念,然後再扶植一些人來運作一個社區。至於能不能推下去,很大程度要看廠商的運營情況。
現在軟體業投資回報高,資金都向軟體流動,而幾個吸金巨頭如G,A,又開始投入玩硬體,所以以後硬體怎麼走,其實要看他們怎麼玩。可能到時候也流行開源硬體,但是和你現在了解的開源硬體,應該有很大的不同。
開源硬體降低了硬體開發的成本和複雜程度,如果從創客/或者開發者的角度講,開源硬體的前景很好,seeed以及dfrobot就是例證,但他們服務的對象還是屬於小眾的創客們。
如果要說到面對最終的消費者,硬體產品的開發複雜程度要高於軟體產品,但是硬體的好處,就是用戶付費習慣要好於軟體/服務。而且,硬體對於用戶來說,也要顯得更酷一點,而不是千篇一律的IPHONE和三星,顯然更能吸引個性化十足的新一代。因此,國內一眾互聯網公司紛紛涉足硬體領域,當然大家都要在硬體的開發/製造整個流程中交學費。
總而言之,互聯網服務交互的硬體化是個大趨勢。
一直想策劃一套開源硬體,因為我就是熟悉硬體,但是成本真的難以忍受.一塊兩三塊錢的晶元,做200套就5000元成本.剛做也不會有銷量.更重要的是,硬體背後的測試和設計,是沒法傳承的.確切說就是看不懂,自己做也不知道為什麼這麼做.做出來就有問題.有問題還不知怎麼問,軟體可以打包上傳.硬體是不可能的.沒板子沒法測試,有板子不是每個人都有設備,不同問題需要設備的價格也不同.不帶射頻的幾千幾萬,帶射頻就幾十幾百萬.每一個合格的工程師都是公司燒錢培養出來的.沒法複製,複製一次十萬沒了.
That speed of innovation and our community are the barriers to entry. You can clone us, but you can』t clone our community. You can』t innovate as quickly as our community can.
談到開源硬體,首先要提起開源文化和開源思想,當衣食住行無所顧忌的時候,分享知識也許就是最大的快樂!更快的創新速度和堅實的社區基礎才是開源硬體公司發展的基礎!
社區的意義大於硬體板子本身,解決的是大家的共性需求
如何讓大家懂得分享最重要,眾籌平台是更偏商業化導向的社區形態,github形態的則更開放和自由
在社區里隨著貢獻者的增多,個性化的需求也能解決開源硬體是好東西,but硬體和軟體很大的區別是硬體玩具通常不能賣。所以開源硬體大部分用於玩或者做Demo,而開源軟體則可應用於產品直接賣錢,經濟效益決定繁榮程度。
OSH is very interesting stuff, except the part of making a lot of money. Even the cool kids like Raspberry Pi are just in the order of one million. And even if you can get your OSH accepted by the market, soon you will find Chinese clones all over the place.
So if you choose to do OSH, do it for the sake of passion and love, and leave the money part to God (or those folks in ShenZhen硬體開源面臨的主要是成本問題,制板、焊接、測量儀錶等等等等
個人看好。推薦《創客:新工業革命》一書,裡面對你的問題有詳細討論。
推薦閱讀: