martes, 12 de marzo de 2013

DEFINICION Y CLASIFICACION DE HARDWARE LIBRE


Para la gran mayoría es extraño el término del inglés "hardware", que no es más que un término general que se utiliza para describir los artefactos físicos de una tecnología. En este sentido, el hardware puede ser equipo militar importante, equipo electrónico, o equipo informático. En informática, se denomina hardware o soporte físico al conjunto de elementos materiales que componen un computador. Hardware también son los componentes físicos de una computadora tales como el disco duro, la unidad de disco óptico, la disquetera, etc. El hardware se refiere a lo que es tangible (que se puede tocar), es decir todos los componentes físicos de la computadora.
El software libre ofrece al usuario cuatro libertades: libertad de uso, de estudio y modificación, de distribución, y de redistribución de las versiones modificadas. Existen licencias que las garantizan y que dan una cobertura legal, como por ejemplo la licencia GNU GPL. El hardware libre toma estas mismas ideas del software libre para aplicarlas en su campo.
Es una propuesta casi tan antigua como la del software libre, sin embargo su empleo no es tan directo. Compartir diseños de hardware es más complicado. No hay una definición exacta (se pueden encontrar referencias a distintos artículos). Incluso el propio Richard Stallman afirma que las ideas del software libre se pueden aplicar a los ficheros necesarios para su diseño y especificación (esquemas, PCB, etc), pero no al circuito físico en sí.
Al no existir una definición clara de hardware libre, cada autor lo interpreta a su manera. Se han creado licencias, algunas de las cuales están todavía en desarrollo.
Dependiendo del enfoque, podemos establecer dos clasificaciones: la primera teniendo en cuenta cómo es su naturaleza (estático o reconfigurable) y la otra en función de su filosofía.


 Según su naturaleza

Dada su diferente naturaleza, al hablar de hardware abierto o libre hay que especificar de qué tipo de hardware se está hablando. A continuación se describen cada uno del diferente hardware según su naturaleza:

Hardware reconfigurable

Es aquél que viene descrito mediante un lenguaje de descripción de hardware. Su naturaleza es completamente diferente a la del hardware estático. Se desarrolla de una manera muy similar a como se hace con el software. Ahora nuestros diseños son ficheros de texto, que contienen el código fuente. Se les puede aplicar directamente una licencia libre, como la GPL. Los problemas no surgen por la definición de qué es libre o qué debe cumplir para serlo, sino que aparecen con las herramientas de desarrollo necesarias.
Para hacer que el hardware reconfigurable sea libre, sólo hay que aplicar la licencia GPL a su código. Sin embargo, aún no está claro qué es lo que se entiende por hardware libre al referirse al hardware estático.

Hardware estático

Es el conjunto de elementos materiales de los sistemas electrónicos. Tiene una existencia física (se puede "tocar"). Esta propiedad no la tiene el software, por lo que surgen una serie de problemas que se describen en el apartado "Desventajas".

Según su filosofía

Al no existir una definición clara de hardware libre, cada autor lo interpreta a su manera. Muchos de los argumentos acerca del free hardware design provienen de la gente que habla en las comunidades de software y hardware. Una causa de esto es el simple hecho de que la palabra "software" refiere tanto al código fuente como a los ejecutables, mientras que las palabras "hardware" y "diseño de hardware" se refieren claramente a dos cosas distintas. Usar la palabra "hardware" como taquigrafía para el diseño y el objeto físico es una receta para la confusión. Los términos siguientes se han utilizado en discusiones de este asunto.

Free hardware design

Se refiere a un diseño que pueda ser copiado, distribuido, modificado, y fabricado libremente. No implica que el diseño no puede también ser vendido, o que cualquier puesta en práctica de hardware del diseño estará libre de coste. Todas las mismas discusiones sobre el significado de la "libertad" entre los partidarios de la Free Software Foundation, y los partidarios del estilo BSD que licencian el software, desafortunadamente las trasladan a los diseños del hardware.

 Libre hardware design

Se refiere a la misma clase del diseño free hardware design, pero intenta hacer la aclaratoria que la palabra libre, se refiere a la libertad, no al precio. El término suena fuera de contexto a muchos oídos ingleses, pero resulta natural para los franceses. Sus traducciones son naturales para hablantes de otros idiomas, quienes no utilizan una palabra para dar diferentes significados; como por ejemplo: en inglés "free beer" cerveza gratuita y "free speech" libertad de expresión.

Open source hardware

Se refiere al hardware para el cual toda la información del diseño se pone a disposición del público en general. Open source hardware se puede basar en un free hardware design, o el diseño en el cual se basa puede ser restringido de alguna manera.
Open Hardware
Es una marca registrada del Open Hardware Specification Program. Es una forma limitada de open source hardware, para la cual el requisito es que:
"La suficiente documentación del dispositivo debe estar disponible para que un programador competente pueda escribir un controlador del dispositivo. La documentación debe cubrir todas las características de la interfaz del dispositivo - controlador que se espera que cualquier usuario emplee. Esto incluye funciones de entrada-salida, de control y funciones auxiliares como medidas de funcionamiento o diagnósticos de auto prueba. Los detalles de soporte de firmware on-board y de la puesta en práctica de hardware no necesitan ser divulgados excepto cuando son necesarios para permitir programar un controlador para el dispositivo".
Es decir, solamente una cantidad de información limitada sobre el diseño necesita estar disponible; posiblemente no mucha, por ejemplo, para hacer una reparación.

 Free hardware

Es un término usado de vez en cuando como sinónimo para el open source hardware. Es un término que busca ser directamente paralelo entre el "hardware" y el "software", pero vela la distinción entre el diseño y la puesta en práctica. El término de free hardware es particularmente confuso puesto que implica el estado físico del hardware, más que su diseño, el cual de alguna manera es libre. Esto no es del todo cierto en el sentido del costo, y tiene poca importancia (excepto metafóricamente) en el sentido social. Lo más simple es evitar este término totalmente, exceptuando su significado de costo, como por ejemplo: las computadoras libres "free computers" dadas por varias organizaciones sociales.


Libre no es gratuito
Al igual que en el software libre, la denominación de hardware libre, se refiere a la libertad de poder utilizar el dispositivo y su documentación, no a que sea necesariamente gratuito. Aunque comparta filosofía con el software libre, debido a la propia naturaleza de estos componentes físicos, muchos de sus preceptos son limitados. Básicamente se considera que un hardware es abierto si cumple una serie de requisitos.
La información sobre la manera de comunicarse con el hardware, el diseño del mismo y las herramientas utilizadas para crear ese diseño deben ser publicadas para ser usadas libremente. De esta manera se facilita el control, implementación y mejoras en el diseño por la comunidad de desarrolladores.
La información sobre la manera de comunicarse con el hardware, el diseño del mismo y las herramientas utilizadas para crear ese diseño deben ser publicadas para ser usadas libremente
Sin embargo, debido a la gran cantidad de patentes que existen en la creación de componentes informáticos, muchas veces se hace complicado el conseguir una solución optima que previamente no haya sido patentada por una empresa. Además, cada vez más, los componentes informáticos son lanzados al mercado con una limitada documentación, hasta el punto de hacer imposible una reparación.
Por otra parte, el hardware se ha convertido en un 'comodity' (materia prima) sobre el cual crear modelos de negocios y ejercer un control descarado de los usos que puedan realizarse con ellos. En 2000, por iniciativa de Microsoft y otros fabricantes informáticos, se lanzó el llamado sistema 'Trusted Computing' para certificar qué tipo de programas pueden funcionar en cada tipo de aparato.
Este sistema un tanto 'perverso' es utilizado normalmente para la gestión de derechos digitales (DRM) en multitud de dispositivos como reproductores de DVD, equipos de Audio, teléfonos, televisores, etc. Es el culpable de que un CD con DRM no se pueda copiar en el ordenador más que un número limitado de veces.
De la unión de plataformas de software y hardware abierto, nacen proyectos que suponen una ventaja para usuarios y desarrolladores
Certificación de 'Hardware libre'
En la comunidad del software libre, existe un programa de certificación de hardware denominado 'Open Hardware Specification Program' que es una forma limitada del concepto del Hardware libre, utilizado principalmente para hacer compatibles diversos componentes informáticos con el sistema operativo GNU Linux, como es el caso común de crear drivers (controladores) para hacer que las impresoras funcionen con este sistema operativo.
En internet existen algunos proyectos en este sentido, como OpenCores y OpenHardware.de, que recopilan esquemas y desarrollos de componentes de hardware enviados por profesionales independientes, que colaboran con el mismo espíritu que mueve la comunidad del software libre.
OpenMoko y Android, telephonos abiertos
De la unión de plataformas de software y hardware abierto, nacen proyectos que suponen una ventaja para usuarios y desarrolladores al disponer estos de mayor libertad para crear e instalar aplicaciones al mismo tiempo que adaptar algunas funciones del hardware.
OpenMoko es una plataforma abierta para desarrolladores para crear un sistema operativo libre basado en Linux que funcione sobre teléfonos móviles. De esta manera, diversos fabricantes de teléfonos móviles podrían incluirlo en los terminales llamados 'smartphone'.
El primer teléfono móvil que funciona con OpenMoko es el Neo1973 fabricado por FIC, cuya versión para desarrolladores está actualmente a la venta por 300 dólares. Se espera que un nuevo dispositivo móvil con mayores funcionalidades sea lanzado próximamente bajo el nombre en clave HXD8.
- Imagen: Android -
En este sentido, Google ha presentado recientemente una plataforma de software abierta para desarrolladores de dispositivos móviles llamada Android, junto con la creación de una alianza con 34 empresas del sector denominada 'Open Handset Alliance', para dotar de un sistema operativo abierto a los fabricantes de teléfonos. Esta iniciativa puede suponer que se pueda ensamblar un teléfono móvil por piezas de diferentes fabricantes y hacerlo funcionar con Android.
Arduino

Otra de las iniciativas nacidas bajo el concepto de harware libre es el proyecto Arduino. Esta plataforma consiste en una placa con diversas entradas y salidas que permite el desarrollo de infinidad de proyectos para el control de objetos interactivos autónomos, al mismo tiempo que sirve de plataforma para estudiantes como iniciación al mundo de la electrónica.
Una de las opciones más utilizadas de la plataforma Arduino es la del diseño y construcción de instrumentos musicales electrónicos en combinación con el software libre de audio Pure Data, que permite crear experiencias sonoras y visuales en tiempo real por parte de artistas digitales.


Hardware libre


El Aurora 224: un mezclador DJ de 2 canales libre que ofrece 24 potenciómetros analógicos, tres deslizadores lineales, y 8 botones con realimentación por LED.


Hardware libre de Bug Labs.
El Arduino Diecimila.
Se llama hardware libre a los dispositivos de hardware cuyas especificaciones y diagramas esquemáticos son de acceso público, ya sea bajo algún tipo de pago o de forma gratuita. La filosofía del software libre (las ideas sobre la libertad del conocimiento) es aplicable a la del hardware libre. Se debe recordar en todo momento que libre no es sinónimo de gratis. El hardware libre forma parte de la cultura libre.
Un ejemplo de hardware libre es la arquitectura UltraSparc cuyas especificaciones están disponibles bajo una licencia libre.
Algo del ímpetu para el desarrollo del hardware libre fue iniciado en 2001 con el Challenge to Silicon Valley publicado por Kofi Annan. Debido a que la naturaleza del hardware es diferente a la del software, y debido a que el concepto de hardware libre es relativamente nuevo, aún no ha surgido una definición exacta del hardware libre.
Dado que el hardware tiene asociados a él costos variables directos, ninguna definición de software libre se puede aplicar directamente sin modificación. En cambio, el término hardware libre se ha usado principalmente para reflejar el uso del software libre con el hardware y el lanzamiento libre de la información con respecto al hardware, a menudo incluyendo el lanzamiento de los diagramas esquemáticos, diseños, tamaños y otra información acerca del hardware. De todos modos, incluye el diseño del hardware y la distribución de los elementos en la tarjeta madre.
Con el auge de los dispositivos de lógica programable reconfigurables, el compartir los diseños lógicos es también una forma de hardware libre. En vez de compartir los diagramas esquemáticos, el código HDL es compartido. Esto difiere del software libre. Las descripciones HDL son usadas comúnmente para instalar sistemas SoC en FPGA o directamente en diseños ASIC. Los módulos HDL, cuando se distribuyen, son llamados semiconductor intellectual property cores, o núcleos IP.
Existen muchas comunidades que trabajan en el diseño, desarrollo y pruebas de hardware libre, y que además brindan soporte. Algunas de ellas son Open Collector, OpenCores y el Proyecto gEDA.

DESARROLLO DE HARDWARE LIBRE EN VENEZUELA

Pingüino es un dispositivo electrónico que funciona bajo las cuatro libertades del Software Libre (SL) que refieren al uso, estudio, adaptación y distribución del código fuente, que facilitan a cualquier persona automatizar tareas y procesos, pues es un Controlador Lógico Programable -PLC por sus siglas en inglés- diseñado para el control de procesos industriales, permitiendo la programación de tareas ejecutadas secuencialmente, en tiempo real.
Este proyecto, utilizado por la Cooperativa Tecnología Guayana (TG).. y Venezolana de Kits y Desarrollos Electrónicos (Vekit), es una muestra del desarrollo de códigos de programas informáticos, así como de planos y esquemas para construir dispositivos electrónicos con Tecnologías Libres, bajo un modelo sustentable.
Joan Espinoza, representante de TG y Vekit, explicó que Pingüino nace afinales de 2008 en Francia, como una plataforma para la fabricación de equipos electrónicos libres: “en Venezuela queremos –a partir de las iniciativas que otras personas han emprendido- atender necesidades nacionales y regionales, así como potenciar el desarrollo de la industria venezolana”, agregó.
-Nuestra cooperativa busca aplicar y potenciar modelos de crecimiento endógeno que promuevan las capacidades nacionales, liberándonos de la dependencia de tecnologías privativas -en este caso hardware privativo- aportando soluciones concretas y eficaces a los requerimientos de formación e implementación de Tecnologías Libres en las organizaciones públicas y privadas- apuntó.
Espinoza subrayó que en el país, cada día, se incrementa el uso de equipos electrónicos (hogar, academia, comercio, industria, deporte, salud, entre otros) que utilizan controladores construidos sólo con tecnologías privativas, “convirtiéndonos en meros consumidores, lo que a largo plazo nos aleja de cualquier posibilidad de progresar, y de revertir la fuga de recursos por la importación de mercancías que pueden ser fabricadas con materia prima y talento nacional”.
Estas declaraciones fueron ofrecidas por Espinoza durante su participación en el primer campamento de desarrolladores (DevCamp), realizado en Caracas, donde estuvo presente el Centro Nacional de Tecnologías de Información para promocionar las Tecnologías de Información Libres.
Enfatizó que la intención de llevar el proyecto a ese escenario fue difundir lo que vienen haciendo en esta materia, “sin que Pingüino sea vista como la venta de un producto o una marca, sino como conocimiento libre y explotable; demostrar que el desarrollo de Tecnologías Libres es sustentable y que es perfectamente posible mantenerla en el tiempo
  hablar de la historia del hardware libre debemos remontarnos hasta los inicios de la informática, en el siglo XX. Existen dos épocas críticas para que se pensara en la idea del hardware libre.

 Años 1970

Lee Felsenstein y el Homebrew Computer Club, era un híbrido con los elementos del movimiento radical del colegiado de los años 1960, de los activistas que trabajaban el área de computación de la comunidad de Berkeley y de los aficionados a los hobbys electrónicos.
Participatory Democracy From the 1960s and SDS into the Future On-line, escrito por Michael Hauben quién describe las ideas de “Los estudiantes para una Sociedad Democrática” y explica cómo ellos transformaron los movimientos que trabajaban en el área de la computación de la comunidad de los años 1970 y más adelante.

Años 1990

Los FPGA y Open Design Circuits, surge en los años 1990, en el sitio web de Reinoud Lamberts. Open Design Circuits fue el primero en proponer la creación de una comunidad de diseño de hardware con el espíritu del software libre. En teoría, FPGA permitiría el intercambio de diseños libres electrónicamente, de la misma manera que los programas pueden ser intercambiados.
Pero en la práctica, la comunidad que creció alrededor del sitio nunca agrego diseños libres por la carencia de software libre para el diseño electrónico (que entonces no existía) para lo cual se debatió sobre el uso del software libre o el freeware comercial, hasta el extremo que no se creó ningún diseño real en el sitio en sí mismo.
Pero las discusiones involucraron a una gran cantidad de personas, muchas que estaban implicadas en otras empresas libres de diseño de hardware. Esta fue la primera vez que un gran grupo de gente había discutido seriamente acerca de qué era práctico y qué no era práctico con respecto al hardware. Con la creación de este sitio web, Open Design Circuits sentó las bases para una comunidad entera.

PROBLEMA ACTUAL, LICENCIAS , VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE HARDWARE LIBRE


Problemática actual

Existen varios problemas que hacen casi imposible llevar a la práctica el concepto de hardware libre. A continuación se citan algunos de los más relevantes:

 Dependencia tecnológica extranjera de los componentes

Al intentar fabricar un diseño, es posible encontrarse con el problema de la falta de material. En un país puede no darse este problema, pero en otros puede que no se encuentren los materiales necesarios y está demostrado que las TIC, son herramientas indispensables para el desarrollo de las naciones por lo cual es de vital importancia a la vez que estratégica el que cada nación no dependa de otra para su desarrollo tecnológico.

Altos costos de producción

La persona que desea utilizar el hardware que un tercero ha diseñado, primero lo tiene que fabricar, para lo cual tendrá que comprobar los componentes necesarios, construir el diseño y verificar que se ha hecho correctamente. Todo esto tiene un costo.

 El conocimiento lo poseen pocas empresas

Se sigue reteniendo el conocimiento en las grandes industrias productoras; como resultado el consumidor del producto tiene que adecuarse al producto que ofrece el mercado que es por lo general un producto genérico que no cumple con las necesidades muy específicas de un determinado consumidor; allí es cuando se ata, a las decisiones de las empresas productoras, al usuario y no se le da la libertad elegir.

Gran inversión de tiempo en trabajos de diseño redundantes

Tanto en el hardware como en el software propietario existe mucho diseño redundante, es decir, se "reinventa la rueda" en vez de usar ese conocimiento previo e innovar en nuevas áreas de investigación y producción.

Gestión de derechos digitales

Gestión de derechos digitales, también conocido por su acrónimo en inglés, DRM, es un término que aglomera todas las tecnologías orientadas a ejercer restricciones sobre los usuarios de un sistema o forzar los derechos digitales permitidos, por comisión de los poseedores de derechos de autor e independientemente de la voluntad de uso del usuario del sistema.
Generalmente estos dispositivos son instalados como condición previa a la distribución de software no libre, obras musicales, libros electrónicos o cualquier tipo de archivo sujeto a derechos de autor. En algunos casos, las restricciones aplicadas se extienden más allá de los archivos que debían proteger, agregando restricciones sobre el uso de otros documentos o aplicaciones presentes en la computadora. Para evitar el trusted computing y el DRM se han creado varias campañas como ejemplo, algunas listadas a continuación.

Defective by Design

Defective by Design es una campaña anti-DRM de base amplia cuyo objetivo son los grandes medios, los fabricantes y los distribuidores de DRM. La campaña apunta a lograr que los fabricantes sean cautelosos a la hora de llevar al mercado sus productos con DRM. Los productos con DRM tienen características intrínsecas que restringen lo que se puede hacer con ellos. Estos productos fueron mutilados intencionalmente desde la perspectiva de los usuarios, por lo que son "defectuosos por diseño". Esta campaña identificará esos productos "defectuosos" y los señalará para su eliminación. Su meta es abolir los DRM como "práctica social".

[LAFKON]

 A movie about Trusted Computing es un cortometraje animado realizado por Benjamin Stepahn y Lutz Vogel, que muestra la puesta en práctica del trusted computing. Está licenciado bajo la licencia Creative Commons Sampling Plus 1.0.

 Modelos de intercambio

Son una de las necesidades básicas de los proyectos de hardware libre, ya que se debe generar un estándar para intercambiar los diseños y para que éstos sean legibles por todos.
Con respecto a los lenguajes de descripción de hardware, no existe mayor problema ya que éstos son realmente archivos de texto ASCII. El inconveniente aparece cuando se habla de esquemas de circuitos, máscaras o ruteados.
Una de las primeras soluciones fue la de trabajar con imágenes JPEG y no con los propios diseños y, si bien este mecanismo es funcional, tiene la clara desventaja de que para poder trabajar sobre el diseño se lo debe transcribir por completo.
Otra de las soluciones aportadas se basa en la utilización de herramientas CAD comunes y libres, pero lamentablemente los programas que apuntan hacia este camino se encuentran en un estado alfa, todavía lejos de poder ser usados bajo las características requeridas por el hardware libre.

Licencias

Se han creado licencias específicas para hardware libre, algunas de las cuales están todavía en desarrollo y se mencionan a continuación:

 Grupos que usan GNU GPL

  • Free Model Foundry.
  • ESA Sparc.

Grupos que usan otras licencias

  • Free-IP Project (al estilo MIT).
  • LART (al estilo MIT).
  • GNUBook (basada en la licencia GPL, con las adiciones de los derechos ambientales y humanos).

Grupos desarrolladores de nuevas licencias

  • Simputer GPL, una licencia de hardware se basa en la licencia GPL.
  • Freedom CPU.
  • OpenIPCores OHGPL.
  • The Open NDA.
  • OpenPPC (basada en Apple Public Source License).
  • Hardware Design Public License Open Collector, basada en la licencia GPL.

Comercialización

Un diseño de hardware libre puede ser implementado por una empresa para su posterior comercialización. La única premisa: mantener el diseño libre. Desde este punto de vista, las empresas de desarrollo tienen la posibilidad de ahorrar en costes y tiempos de diseño. Cuentan con un equipo de diseñadores repartidos por todo el mundo.
El miedo de las empresas a hacer libres sus diseños debe ser acabado, no solamente admirando el éxito del caso del software libre, sino deteniéndose a pensar en la competencia como co-desarrolladores.
Realmente la fuente de negocio, tanto en el caso del hardware como en el del software, no se encuentra en las empresas ya establecidas, sino en la nueva generación de diseñadores, en las generaciones ahora universitarias que cuentan no solamente con los medios técnicos, sino con una energía y afluencia de ideas muy grande. "Linux partió de un estudiante universitario y no de una multinacional. Ahora, existen multinacionales basadas en la idea del universitario".

 Ventajas y desventajas

Ventajas

  • Protege y defiende la soberanía, permitiendo a las naciones no depender de ninguna otra que le provea los recursos necesarios para su desarrollo e independencia tecnológica.
  • Fomenta a que el hardware pueda ser de calidad, los estándares abiertos y que sean más económicos.
  • La reutilización y la adaptación de diseños (corés) permitiendo así innovar y mejorar los diseños de forma colaborativa a nivel mundial.
  • Ayudaría a las compañías a ahorrar costes y tiempos de diseño en sus trabajos.
  • Existen comunidades de diseño, programación, pruebas, y soporte que día a día crecen de forma dinámica y participativa.
  • Evita la alianza trusted computing y la gestión de derechos digitales (DRM), que imponen restricciones a los dispositivos electrónicos como por ejemplo electrodomésticos, computadoras, entre otras más.

 Desventajas

No se pueden aplicar directamente las cuatro libertades del software libre al hardware, dada su naturaleza diferente. Uno tiene existencia física, el otro no. Esto hace que surjan una serie de problemas:
  • Un diseño físico es único. La compartición depende de la facilidad de reproducción que este posea.
  • La compartición tiene asociado un coste. La persona que quiera utilizar el hardware que otra haya diseñado primero lo tiene que fabricar, para lo cual tendrá que comprobar los componentes necesarios, construir el diseño y verificar que se ha hecho correctamente. Todo esto tiene un coste.
  • Disponibilidad de los componentes. ¿Están disponibles los chips?. Al intentar fabricar un diseño nos podemos encontrar con el problema de la falta de material. En un país puede no haber problema, pero en otro puede que no se encuentran.
  • El mundo del hardware está plagado de patentes; es una realidad, por eso muchos de las motivaciones de los autores de este concepto es que no se libere el código o el diseño si no lo desea, pero se anima a que nuevas empresas desarrollen y liberen nuevo hardware, en pro de crear estándares públicos y libres, en los cuales todos puedan colaborar.
  • Modelo de producción, no cualquiera podrá realizar hardware, debido a las implicaciones que conlleva toda la infraestructura de diseño, simulación, producción e implementación del hardware, al contrario de lo que se da en el software libre.

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