Matériel open source

Le matériel libre ( OSH , OSHW ) se compose d' artefacts physiques issus de technologies conçues et proposées par le mouvement de conception ouverte . Ce mouvement, qui s'appuie sur la culture du logiciel libre, crée à la fois des logiciels libres et open source (FOSS) et du matériel libre , et applique un concept similaire à divers composants. On parle alors parfois de matériel libre et open source ( FOSH ), car sa conception est facilement accessible (« ouverte ») et peut être utilisée, modifiée et partagée librement (« gratuite »). Ce terme signifie généralement que les informations relatives au matériel sont facilement discernables, permettant ainsi à d'autres de le fabriquer – un aspect étroitement lié au mouvement des makers . La conception matérielle (plans mécaniques, schémas , nomenclatures , données d'implantation des circuits imprimés , code source HDL et données d'implantation des circuits intégrés ), ainsi que le logiciel qui la pilote , sont tous diffusés sous licence libre . Le créateur du matériel bénéficie de retours et d'améliorations potentielles de la part de la communauté FOSH. De nombreux éléments prouvent aujourd'hui que ce partage peut générer un retour sur investissement important pour la communauté scientifique.

Il ne suffit pas d’utiliser une licence open source ; un produit ou un projet open source suivra les principes de l’open source, tels que la conception modulaire et la collaboration communautaire .

Depuis l'avènement des circuits logiques programmables reconfigurables , le partage de schémas logiques est devenu une forme de matériel libre. Au lieu des schémas, c'est le code du langage de description matérielle (HDL) qui est partagé. Les descriptions HDL sont couramment utilisées pour la mise en œuvre de systèmes sur puce (SoC) , soit dans des réseaux de portes programmables (FPGA), soit directement dans des circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC). Les modules HDL, lorsqu'ils sont distribués, sont appelés cœurs de propriété intellectuelle ( IP) pour semi-conducteurs.

Le matériel libre contribue également à atténuer le problème des pilotes de périphériques propriétaires pour la communauté des logiciels libres et open source. Cependant, il n'en est pas une condition préalable et ne doit pas être confondu avec le concept de documentation ouverte pour le matériel propriétaire, qui est déjà suffisante pour écrire des pilotes de périphériques et des systèmes d'exploitation complets pour les logiciels libres et open source. La différence entre les deux concepts réside dans le fait que le matériel libre inclut à la fois les instructions permettant de reproduire le matériel lui-même et les informations sur les protocoles de communication que le logiciel (généralement sous forme de pilotes de périphériques ) doit utiliser pour communiquer avec le matériel (souvent appelée documentation des registres ou documentation ouverte pour le matériel ). En revanche, le matériel propriétaire compatible avec l'open source n'inclut que ces dernières, sans les premières.

Peu après le lancement du programme de certification Open Hardware, David Freeman annonça le projet Open Hardware Specification (OHSpec), une autre tentative de mise sous licence de composants matériels dont les interfaces sont publiques et de création d'une plateforme informatique entièrement nouvelle, alternative aux systèmes informatiques propriétaires. Début 1999, Sepehr Kiani, Ryan Vallance et Samir Nayfeh unirent leurs efforts pour appliquer la philosophie de l'open source aux applications de conception de machines. Ensemble, ils fondèrent l'Open Design Foundation (ODF) , une organisation à but non lucratif, et entreprirent d'élaborer une définition de conception ouverte . Cependant, la plupart de ces activités s'essoufflèrent au bout de quelques années.

L'organisation FreeIO, dédiée au « matériel libre », a été fondée à la fin des années 1990 par Diehl Martin, qui a également lancé le site web FreeIO au début des années 2000. Au début et au milieu des années 2000, FreeIO s'est concentrée sur la conception de matériel libre et ouvert, distribué sous la licence publique générale GNU (GPL) . Le projet FreeIO défendait le concept de matériel libre et proposait quatre libertés offertes aux utilisateurs par ce type de matériel, inspirées des libertés similaires offertes par les licences de logiciels libres. Les conceptions ont acquis une certaine notoriété grâce à la façon dont Martin nommait chaque projet de matériel libre : donut, flapjack, toast, etc. Les projets de Martin ont attiré divers développeurs de matériel et de logiciels, ainsi que d'autres bénévoles. Le développement de nouveaux projets de matériel libre chez FreeIO a cessé en 2007, année du décès de Martin des suites d'un cancer du pancréas, mais les conceptions existantes restent disponibles sur le site web de l'organisation.

Au milieu des années 2000, le matériel libre a connu un regain d'activité grâce à l'émergence de plusieurs projets et entreprises majeurs, tels qu'OpenCores , RepRap ( impression 3D ), Arduino , Adafruit , SparkFun et Open Source Ecology . En 2007, Perens a réactivé le site web openhardware.org, mais celui-ci est actuellement (février 2025) inactif.

Suite au projet Open Graphics , une initiative visant à concevoir, implémenter et fabriquer un jeu de puces graphiques 3D et une carte graphique de référence libres et ouverts, Timothy Miller a suggéré la création d'une organisation pour défendre les intérêts de la communauté Open Graphics. C'est ainsi que Patrick McNamara a fondé l' Open Hardware Foundation (OHF) en 2007.

La Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR), fondée en 1982 en tant qu'association à but non lucratif d'opérateurs radioamateurs ayant pour objectif de soutenir les efforts de recherche et développement dans le domaine des communications numériques amateurs, a créé en 2007 la première licence de matériel libre, la TAPR Open Hardware License ( OHL ). Le président de l'OSI, Eric S. Raymond, a exprimé certaines réserves quant à certains aspects de l'OHL et a décidé de ne pas examiner la licence.

Aux alentours de 2010, dans le contexte du projet Freedom Defined , la définition du matériel ouvert a été créée comme un travail collaboratif de nombreux et est acceptée depuis 2016 par des dizaines d'organisations et d'entreprises.

En juillet 2011, le CERN ( Organisation européenne pour la recherche nucléaire ) a publié une licence de matériel libre, CERN OHL . Javier Serrano, ingénieur au département des faisceaux du CERN et fondateur du dépôt de matériel libre, a expliqué : « En partageant ouvertement les conceptions, le CERN espère améliorer leur qualité grâce à l’évaluation par les pairs et garantir à ses utilisateurs – y compris les entreprises commerciales – la liberté de les étudier, de les modifier et de les fabriquer, ce qui permettra de développer du matériel de meilleure qualité et de réduire la duplication des efforts. » Initialement conçue pour répondre à des préoccupations spécifiques au CERN, comme le suivi de l’impact de ses recherches, cette licence peut, dans sa forme actuelle, être utilisée par toute personne développant du matériel libre.

Suite au Sommet sur le matériel libre de 2011 et après de vifs débats sur les licences et la définition du matériel libre, Bruce Perens a abandonné la définition du matériel libre et les efforts concertés de ses membres. Openhardware.org, dirigé par Bruce Perens, promeut et recense les pratiques qui répondent à l'ensemble des exigences de la définition du matériel libre, de la définition du logiciel libre et des quatre libertés de la Free Software Foundation. Depuis 2014, openhardware.org n'est plus en ligne et semble avoir cessé toute activité.

L’ Open Source Hardware Association (OSHWA), accessible à l’adresse oshwa.org, centralise les activités liées au matériel libre, tous genres confondus, et collabore avec d’autres organismes tels que TAPR, le CERN et l’OSI. L’OSHWA a été fondée en juin 2012 dans le Delaware et a déposé une demande d’exonération fiscale en juillet 2013. Suite à des débats concernant des conflits de marques avec l’OSI, l’OSHWA et l’OSI ont signé un accord de coexistence en 2012.

La Fondation FOSSi a été fondée en 2015 en tant qu'organisation à but non lucratif basée au Royaume-Uni pour promouvoir et protéger le mouvement des puces de silicium open source, environ un an après la sortie officielle de l' architecture RISC-V .

La Free Software Foundation a proposé une définition alternative du « matériel libre » dérivée des Quatre Libertés .

Dans le domaine du matériel libre, le terme « matériel » a historiquement été utilisé par opposition au terme « logiciel » dans le domaine des logiciels libres. Autrement dit, il désigne le matériel électronique sur lequel le logiciel s'exécute (voir section précédente). Cependant, avec la multiplication des produits matériels non électroniques rendus libres (par exemple WikiHouse , OpenBeam ou Hovalin), ce terme tend à retrouver son sens plus large de « produit physique ». Il a été démontré que le domaine du matériel libre dépasse le cadre du matériel électronique et couvre une gamme plus étendue de catégories de produits, telles que les machines-outils, les véhicules et les équipements médicaux. En ce sens, le terme « matériel » désigne toute forme de produit tangible, qu'il s'agisse de matériel électronique, mécanique, textile ou même de quincaillerie de construction. La définition 1.0 du matériel libre (OSHW) définit le matériel comme des « artefacts tangibles — machines, dispositifs ou autres objets physiques ».

Conception de puces

Les architectures de puces à normes ouvertes sont désormais courantes. OpenRISC (2000 - LGPL / GPL), OpenSparc (2005 - GPLv2) et RISC-V (2010 - Norme ouverte, libre d'utilisation pour tout usage, même commercial ) sont des exemples d' architectures de jeu d'instructions libres d'utilisation .

OpenCores est une vaste bibliothèque de sous-composants de conception de puces standard qui peuvent être combinés en des conceptions plus importantes.

Des piles logicielles open source complètes et des services de fabrication à la demande sont désormais disponibles, permettant de réaliser des conceptions de puces OSH à partir de langages de description matérielle, de masques et de la fabrication d'ASIC , à l'échelle des makers.

Plutôt que de créer une nouvelle licence, certains projets de matériel libre utilisent des licences de logiciels libres existantes . Ces licences peuvent ne pas être compatibles avec le droit des brevets .

Par la suite, plusieurs nouvelles licences ont été proposées, conçues pour répondre aux problématiques spécifiques à la conception matérielle. Dans ces licences, nombre de principes fondamentaux énoncés dans les licences de logiciels libres ont été transposés aux projets matériels correspondants. Les nouvelles GPL , la LGPL ou la licence BSD .

Malgré des similitudes superficielles avec les licences logicielles , la plupart des licences matérielles sont fondamentalement différentes : par nature, elles reposent généralement davantage sur le droit des brevets que sur le droit d’auteur , car de nombreuses conceptions matérielles ne sont pas protégeables par le droit d’auteur. Alors qu’une licence de droit d’auteur peut contrôler la distribution du code source ou des documents de conception, une licence de brevet peut contrôler l’utilisation et la fabrication du dispositif physique construit à partir de ces documents. Cette distinction est explicitement mentionnée dans le préambule de la licence TAPR Open Hardware License :

"...ceux qui bénéficient d'une conception OHL ne peuvent pas intenter de poursuites en affirmant que cette conception enfreint leurs brevets ou autres droits de propriété intellectuelle."

Parmi les licences notables, citons :

• La licence TAPR Open Hardware : rédigée par l'avocat Bruce Perens et Eric S. Raymond , et discutée par des centaines de bénévoles dans une discussion communautaire ouverte
• OpenCores encourage la LGPL.
• Licence publique de conception matérielle : rédigée par le CERN a publié la licence CERN Open Hardware License (OHL) destinée à être utilisée avec l'Open Hardware Repository et d'autres projets.
• La licence Solderpad est une version de la licence Apache version 2.0, modifiée par l'avocat Andrew Katz pour la rendre plus appropriée à une utilisation matérielle.

L’ Open Source Hardware Association recommande sept licences conformes à sa définition du matériel libre . Parmi les licences copyleft générales, on trouve la licence publique générale GNU (GPL) et la licence Creative Commons Attribution-Partage à l’ Identique ; parmi les licences copyleft spécifiques au matériel, on trouve la licence CERN Open Hardware (OHL) et la licence TAPR Open Hardware (OHL) ; et parmi les licences permissives, on trouve la licence FreeBSD , la licence MIT et la licence Creative Commons Attribution . En 2012, Openhardware.org recommandait la licence TAPR Open Hardware, la licence Creative Commons BY-SA 3.0 et la licence GPL 3.0.

Les organisations ont tendance à se rallier autour d'une licence commune. Par exemple, OpenCores préfère la LGPL ou une licence BSD modifiée , GPL , l'Open Hardware Foundation promeut « le copyleft ou d'autres licences permissives » , l' Open Graphics Project utilise diverses licences, dont la licence MIT , la GPL et une licence propriétaire , et le

L’adjectif « open source » ne se réfère pas seulement à un ensemble spécifique de libertés applicables à un produit, mais présuppose aussi généralement que ce produit est l’objet ou le résultat d’un processus reposant sur les contributions de développeurs géographiquement dispersés via Internet . En pratique, cependant, dans les domaines du matériel et des logiciels libres, les produits peuvent être le fruit d’un processus de développement mené soit par une équipe restreinte dans un cadre privé, soit par une communauté dans un environnement public. Le premier cas est plus fréquent que le second, qui est plus complexe . La mise en place d’un processus de développement de produit communautaire se heurte à plusieurs difficultés : trouver des outils de gestion des données produit adaptés, documenter non seulement le produit mais aussi le processus de développement lui-même, accepter une perte de contrôle total sur le projet, assurer la continuité dans un contexte de participation irrégulière des membres bénévoles, etc.

L'une des principales différences entre le développement de logiciels libres et celui de matériel libre réside dans le fait que le matériel produit des résultats tangibles, dont le prototypage et la fabrication engendrent des coûts. C'est pourquoi l'expression « libre comme dans la parole, pas comme dans la bière » , plus formellement appelée « gratis » versus « libre » , distingue la notion de coût nul de la liberté d'utiliser et de modifier l'information. Si le matériel libre est confronté à des difficultés pour minimiser les coûts et réduire les risques financiers pour les développeurs de projets individuels, certains membres de la communauté ont proposé des modèles pour répondre à ces besoins Dans ce contexte, des initiatives visent à développer des mécanismes de financement communautaire durables, comme la Banque centrale du matériel libre.

De nombreuses discussions ont porté sur les moyens de rendre le matériel libre aussi accessible que les logiciels libres . Fournir une documentation produit claire et détaillée est essentiel pour faciliter la réplication des produits et la collaboration dans les projets de développement matériel. Des guides pratiques ont été élaborés pour aider les professionnels dans cette démarche. Une autre option consiste à concevoir des produits faciles à reproduire, comme l'illustre le concept de technologie appropriée pour les logiciels libres .

Le processus de développement de matériel libre dans un contexte communautaire est également appelé conception ouverte , développement open source ou développement de produits open source . Tous ces termes illustrent le modèle open source applicable au développement de tout produit, qu'il s'agisse de logiciels, de matériels, de ressources culturelles ou éducatives. La conception ouverte et le processus de conception de matériel open source impliquent-ils de nouvelles pratiques de conception ou nécessitent-ils de nouveaux outils ? La question de l'ouverture est-elle réellement essentielle en matière de matériel open source ? Voir ici pour une définition de ces termes.

La communauté scientifique contribue largement à la production de conceptions de matériel libre. Des efforts considérables ont été déployés pour développer du matériel libre destiné à la recherche scientifique, en combinant l'électronique libre et l'impression 3D . D'autres acteurs contribuent à la production de matériel libre : les fabricants de puces et autres composants électroniques organisent des concours, exigeant notamment le partage des conceptions par les participants et les lauréats. Le magazine Circuit Cellar organise certains de ces concours.

Un guide a été publié ( Open-Source Lab, de Joshua Pearce ) sur l'utilisation de l'électronique libre et de l'impression 3D pour créer des laboratoires open source . Aujourd'hui, de nombreux scientifiques créent de tels laboratoires. En voici quelques exemples :

• Laboratoire de science open source de Boston , Somerville, Massachusetts
• Laboratoire Open Source de BYU, Université Brigham Young
• Michigan Tech
• Université nationale Tsing Hua
• Laboratoire de logiciels libres de l'OSU , Université d'État de l'Oregon
• Laboratoire de recherche sur les logiciels libres, Université du Texas à El Paso

Les entreprises de matériel libre expérimentent différents modèles économiques . Par exemple, littleBits met en œuvre des modèles économiques open source en mettant à disposition les schémas de circuits de chaque module électronique, conformément à la licence Open Hardware License du CERN, version 1.2. Autre exemple : Arduino , qui a déposé sa marque , peut fabriquer des produits à partir de schémas Arduino, mais ne peut pas les commercialiser sous cette appellation. De nombreux modèles économiques sont applicables pour la mise en œuvre de matériel libre, même au sein d’entreprises traditionnelles. Par exemple, afin d’accélérer le développement et l’innovation technique, l’ industrie photovoltaïque a expérimenté des partenariats, des franchises, des fournisseurs secondaires et des modèles entièrement open source.

En sciences, la majorité des matériels libres sont encore financés par des fonds publics, au même titre que les autres domaines scientifiques. Cependant, comme ces matériels ont généralement des coûts économiques bien moindres, ils offrent un retour sur investissement élevé aux organismes de financement de la recherche. Il en résulte une opportunité pour les investisseurs de prendre le même risque que les financeurs traditionnels tout en obtenant un retour sur investissement.

Récemment, de nombreux projets de matériel open source ont été financés par le biais du financement participatif sur des plateformes telles que Indiegogo , Kickstarter ou Crowd Supply .

Richard Stallman , fondateur du mouvement du logiciel libre , était sceptique en 1999 quant à l'idée et à la pertinence du « matériel libre » (terme qu'il utilisait pour désigner ce que l'on appelle aujourd'hui le matériel libre). Dans un article paru en 2015 dans Wired Magazine, il a nuancé son point de vue : il a reconnu l'importance du matériel libre, mais n'y voyait toujours aucun parallèle éthique avec le logiciel libre. Par ailleurs, Stallman préfère le terme « conception de matériel libre » à celui de « matériel libre » , une préférence cohérente avec son rejet antérieur du terme « logiciel libre » (voir aussi « Termes alternatifs pour le logiciel libre » ).

D'autres auteurs, comme le professeur Joshua Pearce, ont soutenu qu'il existe un impératif éthique en faveur du matériel libre, notamment en ce qui concerne les technologies libres et appropriées pour le développement durable . En 2014, il a également publié l'ouvrage « Open-Source Lab : How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs » , qui détaille le développement de matériel libre et gratuit principalement destiné aux scientifiques et aux enseignants- chercheurs . En partenariat avec Elsevier, Pearce a lancé la revue scientifique HardwareX , qui a présenté de nombreux exemples d'applications de matériel libre à des fins scientifiques.

Par ailleurs, Journal of Open Hardware (JOH) et HardwareX . Ces revues rivalisent pour publier les meilleures conceptions OSH et définissent chacune leurs propres critères de qualité pour les documents de conception, notamment les instructions de montage, la nomenclature, les fichiers CAO et les licences. Ces critères servent souvent de référence à d'autres projets OSH pour définir les modalités de publication. Ces revues publient également des articles contribuant au débat sur la définition et l'utilisation de l'OSH.