開放源碼硬體蓬勃發展 加速產業或應用成形
- DIGITIMES企劃
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源自Maker自造者社群的各種開放設計，正逐步自原有的假日興趣專案、逐步發展成應用或微型產業，透過開放與協作概念，不只讓新創意可以奠基在既有的開放硬體、軟體上進行應用發展，透過網際網路的快速傳播，匯集全球化的開發資源，低價硬體整合出來的加值應用價值無可限量…
所謂的開放設計(open design)，指的就是經原作者同意、將自己的設計開放自由傳播、同時也接受其他人的修改與延伸改作。對「開放設計」的核心開放概念而言，似乎對原作的創意毫無保障，但也因為接受改作與修改讓後繼開發者能在既有成果上繼續發展應用，節省大量嘗試錯誤的成本。
而開放的觀念與行之有年的專利保護概念背道而馳，也因為開放設計觀念下的相關產物、部分或繼承原有的開放觀念，反而可以讓原本小眾的應用或資源透過開放精神，集結眾人資源快速發展、擴大，思考思維與商業優先的專利概念完全不同。
開放硬體提供豐沛資源 刺激產業快速發展
開放硬體運動的推展絕大部分由「自造者」(Maker)發起與投入，即一群人基於興趣或專業，針對開放硬體或開放源始碼的電路板，進行研究與再設計，因為在專業人士的業餘興趣驅動下，反而可以在開放硬體、開源電路板上發掘到產業上看不到的巧思。
以往在複製、抄襲與改作，都被認為是商業界的惡行，在開源應用上複製、改作反而是可以作為擴張應用、加速原有設計優化的一種手段，而透過開放原始碼機制，也能讓相關領域的應用可以快速擴展。
尤其是開放線路圖或是開放原始碼，其實在網際網路興盛後已漸形成一股潮流，因為開放線路圖、原始碼資源可以讓每個人進行傳播、複製與修改，也能以現有設計進行進階改善或優化，而以開放資源整合的新線路、原始碼資源再透過開源精神透過再開放進行回饋，也能讓開源社群得到更多正向回饋，反而可將商業環境嗤之以鼻的抄襲問題，透過知識開放分享精神轉化成相關應用或產業進步的動力。
以FOSS機制分享硬體設計資源 降低個人開發者進入門檻
檢視近年各種將電子電路、積體電路、電子設備甚至生產設備等設計資料公開化的開源運動，其實與開放源碼軟體(open source software)、開放源碼硬體(open hardware)、自由軟體(free software)等發展息息相關。
以「開放硬體」(Open Hardware)概念來說，其實是效法自由開源軟體(Free and Open Source Software；FOSS)機制分享硬體設計資源，尤其是硬體線路這類設計方案，大多數需要大型企業才能進行功能開發的業務，透過開源精神也能將大型電路或應用公開化與提供改作資源，進而吸引更多專業人士業餘參與，形成共同優化相關應用的社群機制進行功能改作。
尤其是開放(Open)的觀念，讓原有的設計資源可以主動、同時允許近用(access)機制下，供人閱覽、檢視相關資訊，也能讓參與開源應用的使用者吸收所需知識，進而提升未來參與開源資源改作、創作的可能性。
至於開放硬體(Open Hardware)，則是以提供開放的規格與設計資訊，讓參與開源硬體的用戶可以依公開資料規格自行再製功能應用，或與現存的硬體載板進行功能擴充延伸或協同應用。
另外，開源硬體(Open Source Hardware)，為線路設計藍圖除以開放規格或形式提供給開放應用社群取用外，取得線路設計藍圖的開源硬體參與者，還可據取得資料進行後續研究、產品重製、修改設計等行為，而以原設計或修改後的線路藍圖，甚至還可製成商品進行後續延伸商業利用。
開放硬體資源豐沛 提供延伸改作堅實基礎
一般開放硬體內容包含線路圖(schematic)、佈線圖(Layout)、生產料件列表(Bill of Material)等資料，在線路圖(schematic)中，線路圖是開放硬體裝置最核心的技術資料，有了電子電路的線路圖，即可據線路圖進行電路佈線圖繪製、彙整生產了件表等，進而將開放硬體設備整個重製出來，一般來說號稱開放硬體的應用裝置，硬體相關線路圖也一定會遵照開源原則進行開放。
至於佈線圖(Layout)的部分，其實指的就是電子電路於PCB上實際的元件(電容、電阻、重點IC)布局、線路布局等，多數開放硬體並不一定同時開放佈線圖。
而生產料件表(Bill of Material)，會羅列所有需求零件彙整成列表，有了料件表即可採購相關零組件進行製造開放裝置前的關鍵料件儲備，同時可進行生產成本估算與進行料件的生產庫存管理，而生產料件表與佈線圖一樣，在多數開放硬體大多沒有開放，但有經驗的Maker或是生產者，仍可據開放硬體資訊自行產出所需文件與推算相關成本。
而在開放硬體之中，也會提供所謂的授權條款，即廠商所宣告的授權條款，但授權條款會因為該硬體的商務條件或發展現況而有不同考量，但因為基於開源精神，一般仍會以GPL(General Public License)、LGPL(Lesser General Public License)或BSD(Berkeley Software Distribution)授權條款為主。
開放硬體的不同開放層次
至於開放硬體另仍可分開放的不同層次來檢視，第一層即IC層，此為開放硬體的最底層項目，概念即將IC的底層設計圖利用文件開放資源。第二層為板材層(board level)，例如目前在Maker界很流行的Arduino、Raspberry pi或是miniPC等開放硬體專案，都屬於board level開放硬體專案。
第三層為系統層(system level)，此部分的開放裝置則需高度的軟？硬體資源，例如，現在最夯的3D印表機產品，即在軟體上需整合3D建模、3D繪圖，同時還要驅動硬體的3D輸出裝置，或是開放硬體的CNC(Computer Numerical Control)生產設備，同樣也與3D印表機一樣需複雜的軟？硬體資源整合。
第四層則為跨領域整合層，這種開放硬體項目更為複雜，開放硬體除整合軟？硬體設備外，還需要整合跨領域專業知識，例如開放硬體的個人DNA檢測機這類開放設備，除設備項目外，還需專業的生物科技醫學背景專業知識輔助。
目前熱門的開放硬體專案
目前熱門的開源硬體計畫相當多，例如開源的3D印表機即是一例，對Maker而言可以利用簡單的微控制器搭配硬體，即可組出精密度表現尚可的3D成型印表機。另在微控制器界相當熱門的Arduino微控器board level開放硬體，發展多年已達到一個產業規模，不只滿足了Maker的自製設備需求，依附在Arduino之下的週邊板材、應用、關鍵元件等儼然成為一個龐大的電子應用產業。
此外，熱門的開源硬件專案還有Global Village Construction Set、OpenCores、OpenPCR、Open Prosthetics或是相關開放機器人套件等。較有趣的是Global Village Construction Set為發展系列模組化機械元件，透過功能整合組合成大型設備。
OpenCore則提供系列晶片IP，在OpenCores社群中提供自RISC、Gigabit乙太網卡控制器、多媒體或加密的硬體IC一應俱全，相關設計LGPL、BSD開源型式授權。OpenPCR(Polymerase Chain Reaction)則為DNA複製技術與開源硬體，可用低價與簡易元件建構複製DNA的設備。
