Вопреки общеизвестным материалам Википедии, открытое аппаратное обеспечение (open
source hardware) в том или ином виде существует больше десятка лет; другое дело,
что до последнего времени участники этого условного движения работали в
узкоспециализированных нишах, главная из которых — разработка чипов и
интегральных схем.
Только один пример: словенский сайт
Opencores.org существует почти девять
лет, его участники — образовательные организации, частные энтузиасты и компании
— обмениваются дизайном как специализированных (ASIC), так и программируемых
интегральных схем (FPGA). Последние особенно привлекательны для энтузиастов,
потому что универсальные FPGA используются по большей части для обработки
сигналов, а стоимость их перепрограммирования под конкретную задачу приближается
к нулю.
Тем не менее, в последние годы открытое аппаратное обеспечение становится
понятным и доступным для энтузиастов, не имеющих специального инженерного и
технического образования. Яркий пример — итальянский проект Arduino, за
несколько лет своего существования получивший горячую поддержку любителей и
профессионалов во всём мире. Arduino — открытая платформа для создания несложных
интерактивных объектов, по большому счёту представляющая собой набор недорогих
печатных плат с микропроцессором фирмы Atmel. Платы Arduino можно подключать к
компьютеру через один из доступных интерфейсов (как правило, это USB или
BlueTooth) и программировать при помощи открытого мультиплатформенного языка
Processing, хотя с равным успехом можно наладить «разговор» платы Arduino с
программами на Flash, Pure Data, Max/MSP и так далее.
Продукция Arduino, слева направо: Nano, Diecimila, LilyPad (Иллюстрация по
материалам Arduino.cc)
Для чего нужны Arduino? Собрать небольшую конструкцию из мигающих
светодиодов, при помощи датчиков влажности сделать несложную систему полива
цветов или, напротив, соединить их с музыкальными инструментами в интерактивную
инсталляцию — на выставочной странице проекта есть десятки примеров
использования Arduino. Огромный плюс модельного ряда — наличие интегральных
блоков, позволяющих общаться с различными сетевыми протоколами, сенсорами,
управлять сервомоторами и так далее, так что при помощи этих плат можно
соединять практически любые электронные устройства. Сложно ли это? Совсем нет, в
большинстве случаев не потребуется даже паяльник, поэтому реализация проекта на
плате Arduino под силу даже пытливому младшему школьнику. У нас плату Arduino
можно купить в Линукс-центре чуть меньше, чем за 1000 рублей.
Одна из моделей LilyPad (Фото: Leah Buechley)
Одна из последних моделей платы называется Diecimila («десять тысяч») — в
честь выпуска десятитысячного экземпляра, так что проект действительно
популярен. Есть и версия Arduino для ношения на одежде, она называется LilyPad и
действительно похожа на маленький фиолетовый цветочек, который, кроме всего
прочего, переносит бережную стирку. Занимается этой разработкой Ли Бикли из
университета Колорадо; «умный» текстиль и электронная одежда — её специальность.
Если купить у одного из поставщиков LilyPad (например,
Sparkfun.com) набор с
токопроводящей серебряной нитью и несколькими датчиками, то можно самостоятельно
шить «интерактивную» одежду. Например, г-жа Бикли предлагает сделать
мотоциклетный жилет с датчиком ускорения и светящимися стрелочками, которые
будут автоматически загораться и показывать сигнал поворота в зависимости от
направления движения транспортного средства.
В последние годы развилось целое движение открытого аппаратного обеспечения
для музыкантов. Первой ласточкой была небольшая филадельфийская фирма Monome,
придумавшая серию одноимённых светящихся клавиатур для музыкантов, виджеев и
прочих творческих людей. Проект стал настолько популярным, что предварительные
заказы расписаны на долгие месяцы вперёд. Впрочем, Monome не делают из своих
клавиатур никакого секрета, и на сайте в лучших традициях open hardware выложены
подробные схемы этих устройств. Кстати, учитывая открытую природу Arduino и
Monome, уже несколько энтузиастов собрали гибридные клавиатуры на основе этих
двух проектов, например, Arduinome. Вдохновившись примером Monome, люди из
MachineCollective.org планируют уже в сентябре выпустить открытый модульный
контроллер для музыки, видео и вообще чего угодно, а проект Aurora Mixer будет
посвящён открытому микшеру для диджеев и виджеев — его можно будет собрать
самостоятельно (стоимость деталей предварительно оценивается в $250) или же
купить в готовом виде. Кстати, американцы Bug Labs развивают идею модульности
дальше — с помощью их открытого конструктора и набора сенсоров можно собрать
довольно внушительное количество разнообразных гаджетов.
Модули Bug Labs. Иллюстрация от создателей
Впрочем, самое интересное в open hardware происходит на передовой инженерной
мысли — речь идёт о так называемых фабрикаторах. Современный фабрикатор — это
прямоугольная металлопластиковая конструкция, больше напоминающая остов
небольшого аквариума. Внутри такой конструкции находится подвижная печатающая
головка, под наблюдением компьютера «печатающая» небольшие объекты из эпоксидных
смол, быстрозастывающего пластика или светоотверждающих материалов. Вообще
трёхмерная прототипизация — уже устоявшийся в промышленности способ быстрого
создания опытных образцов (например, технологии фабрикации уже не одно
десятилетие работают в автопроме), другое дело, что даже «недорогие»
промышленные фабрикаторы стоят десятки тысяч долларов. Оба «открытых»
фабрикатора RepRap и Fab@Home вполне доступны для рядового энтузиаста — готовые
модели Fab@Home стоят три с небольшим тысячи долларов, детали для RepRap — и
того меньше. Но самое удивительное тут даже не это — «открытые» фабрикаторы
постоянно дорабатываются, и новые версии модулей и механических блоков можно
скачать из интернета и «распечатать», а затем и установить в свой собственный
фабрикатор самостоятельно. В конце мая профессор Эдриан Бойе из университета
Бат, один из участников проекта, продемонстрировал почти полную копию
фабрикатора-ребёнка, созданного фабрикатором-родителем; немногие модули, которые
пока не поддаются копированию, можно купить за полтысячи долларов и собрать в
домашних условиях. Конечно, качество «печати» у таких фабрикаторов пока что
неважнецкое, но, например, вторую версию RepRap хотят научить печатать
металлические объекты и печатные платы, а это уже совсем другой уровень! Пройдёт
несколько лет, и возможно, мы будем каждый день скачивать и распечатывать нужные
нам предметы обихода и электронные устройства, а там, глядишь, и до
фантастических наноассемблеров недалеко!
Примечание
Внушительное количество проектов, основанных на open source hardware, можно
найти на сайте журнала Make,
пропагандирующего возведение концепции DIY в статус образа жизни.
Ссылки по теме:
Arduino.cc
Arduino в продаже на LinuxCenter.ru
Monome.Org
Видео: гибридный Arduinome
Aurora Mixer
Bug Labs
Наноассемблер в Википедии
