Encontrando os gatilhos para o sucesso do hardware de código aberto

A última década foi definida por inovações de código aberto em vários campos de tecnologia. A natureza publicamente acessível da pilha de software capacitou a comunidade de desenvolvedores a trocar códigos e realizar ideias para construir obras-primas colaborativas além das fronteiras organizacionais. A comunidade em geral não reconheceu a tendência por um longo tempo. Eventualmente, o volume e a qualidade absolutos conquistaram muitos defensores, e o código-fonte aberto tornou-se o padrão ouro de fato para software, mas e o hardware de código-fonte aberto?

Enquanto o software crescia, o desenvolvimento de hardware permanecia isolado e focado na empresa para criar uma vantagem competitiva. A história do hardware está repleta de movimentos não colaborativos que levam ao surgimento de especificações divergentes. Existem muitos exemplos em que a inovação em silos levou, em última análise, a um mercado fragmentado. Em vez de se tornar uma vantagem comercial sustentável, a natureza proprietária tornou-se um gargalo e acabou levando ao fim desse padrão. Sony BlueRay foi um exemplo.

Uma possível razão pode ser que o hardware é a fonte de competitividade empresarial por meio da proteção de IP, portanto, as empresas desejam mantê-lo internamente. Evidentemente, essa abordagem não foi dimensionada e testemunhamos um crescimento muito mais lento das plataformas de hardware. Por exemplo, a indústria não estava pronta quando surgiram casos de uso enxutos, mas exigentes, para inteligência artificial (IA). Os jogadores existentes tentaram empurrar soluções tradicionais de FPGA, GPU e CPU, que não eram ideais para os cálculos exigidos por uma indústria de inferência em evolução. Por muito tempo, Arm continuou a inovação e forneceu um conjunto de instruções muito evoluído, mas no final, ele também não conseguiu acompanhar o ritmo.

Este cenário culminou com a Amazon e o Google vendo o potencial das soluções de computação customizadas, então eles começaram a investir em semicondutores para trabalhar em soluções de processamento customizado de inferência. Ele trouxe uma fresta de esperança para os veículos conduzidos por hardware de código aberto que ajudarão a estreitar o abismo entre a ciência de dados e a inteligência movida a big data. Este artigo traça a jornada do software de código aberto e tira lições que podem ajudar o hardware de código aberto a se recuperar, adotando as práticas recomendadas.

Figura 1:O Arm e sua arquitetura de conjunto de instruções (ISA) têm sido um centro de conhecimento há anos. (Fonte:Arm)

Molho secreto de código aberto

Quando o conceito de código aberto surgiu pela primeira vez, há mais de duas décadas, havia muitas questões em torno da monetização e, com o tempo, vários modelos evoluíram. Hoje, mais de 35 milhões de desenvolvedores contribuem para o código, alimentando bilhões de dispositivos e gerando um valor significativo como resultado. É evidente a partir da listagem pública do MongoDB ($ 7,9 bilhões) e Elastic ($ 7,3 bilhões), além das aquisições de alto custo do GitHub pela Microsoft ($ 7 bilhões), RedHat pela IBM ($ 34 bilhões) e MuleSoft pela Salesforce após o público listagem de US $ 6,5 bilhões.

Hoje, todas as grandes empresas estão usando o código aberto de alguma forma, pois ajuda a criar o software otimizado para resolver os problemas em questão. Enquanto os setores de informática e telecomunicações são os maiores consumidores de software de código aberto, cobrindo cerca de 60% de suas necessidades de software, as empresas industriais e de saúde estão adotando rapidamente. O código-fonte aberto reduziu drasticamente o tempo de desenvolvimento, pois a maioria dos módulos está disponível em uma forma bem testada e otimizada, pronta para ser integrada à pilha de software para resolver problemas específicos.

O código aberto oferece uma lição clássica de marketing:os usuários já são um cliente antes mesmo de perceberem. Quando eles percebem isso, eles estão usando tanto código aberto em sua pilha que é melhor comprar uma licença. A indústria percorreu um longo caminho desde a licença incubada do Apache até as licenças mais amigáveis ​​aos negócios que o MongoDB, Elastic e Cockroach oferecem. Foi assim que o código aberto foi pioneiro no freemium, sem nenhuma necessidade clara de marketing nos primeiros dias.

O molho secreto para o sucesso do software de código aberto é encontrar um problema no centro de qualquer nova jornada e permitir que o modelo de negócios surja com o tempo. Conforme você resolve problemas mais significativos, a demanda do seu código-fonte cresce, levando ao dimensionamento do projeto, atraindo mais capital. É por isso que os quartis superiores dos projetos de código aberto geram uma tração significativa do desenvolvedor, enquanto a maioria deles são projetos comunitários gratuitos.

Também é essencial entender por que alguém pagaria por um código que já é open source? A resposta está no suporte dedicado, correções de segurança e manutenção durante um período. Isso leva a diferentes níveis de abertura para atender a diversos níveis de demanda da indústria.

Advento do Linux

Hoje, o software de código aberto evoluiu significativamente em termos de masterclass de código e modelos de negócios. Sempre que uma empresa líder se envolvia no desenvolvimento de código aberto, ela se tornava o catalisador para a criação de uma pilha grande e duradoura.

O Google foi o pioneiro em várias histórias de sucesso, como sistema operacional móvel Android, aprendizado de máquina TensorFlow e Kubernetes para implantação, dimensionamento e gerenciamento de aplicativos em contêiner. Existem vários exemplos de startups mais jovens por empreendedores que se esforçam para resolver um problema. À medida que as massas reconheciam o problema de maneira proeminente, a solução crescia em tamanho e volume, levando a uma história de sucesso empresarial.

Nessa jornada de crescimento, o componente principal foi o advento do Linux. Ele serve como um backbone escalonável que pode assimilar tantos componentes e hardware diversos e oferecer alto desempenho de forma integrada. Seja fornecendo um backbone robusto para lidar com requisitos de tempo rigorosos ou criando espaço para acomodar diferentes maneiras de lidar com elementos específicos da arquitetura, o Linux tem vivido os casos de uso exigentes ao entregar resultados com sucesso.

Construindo cola semelhante ao Linux

Com este contexto sobre a evolução do software de código aberto, vamos mudar nossa exploração para o mundo do hardware de código aberto. Não é que o hardware de código aberto não tenha tido sucesso; onde quer que o hardware seja de código aberto, torna-se uma grande história de sucesso. Arduino, uma placa de microcontrolador de código aberto, é um poster de como o hardware de código aberto revolucionou a maneira como as pessoas usam o hardware para atividades de pesquisa e relacionadas a projetos.

Figura 2:As placas de microcontrolador Arduino são uma prova da promessa do hardware de código aberto. (Fonte:Arduino)

A ideia de hardware de código aberto está ganhando força rapidamente com a necessidade crescente no mundo da computação. Vários pequenos participantes experimentaram hardware modular para fornecer aos clientes opções de configuração com os módulos de hardware preferidos. A ideia é empolgante, permitindo aos usuários empregar o melhor hardware da classe para alto-falantes, câmeras e módulos de rede de diferentes fornecedores e criar qualquer dispositivo que desejarem.

Mas essa abordagem falhou em se traduzir em ofertas escaláveis ​​e adoção em massa pelos consumidores. O motivo pode ser rastreado até a ausência de código de hardware de condução que pudesse tornar a modularidade do hardware verdadeiramente utilizável. O desenvolvimento em silos e extremamente amarrado torna quase impossível alcançar a modularidade no produto final. Com os processadores chegando ao ponto de violar a Lei de Moore, há uma necessidade sem precedentes de inovação revolucionária para reunir a sabedoria predominante neste setor.

Como vemos a demanda por código aberto no espaço de hardware, os pioneiros podem pegar emprestadas algumas lições de seus irmãos de software de código aberto. O software de código aberto foi concebido para preencher a lacuna de desempenho do software fornecido pelos principais fornecedores. Como resultado, o foco nunca foi na facilidade de uso, mas em maior confiabilidade e desempenho de código em ambientes desafiadores.

O Linux se tornou um sistema operacional popular para servidores. O MySQL desafiou a Oracle nesse espaço puramente pelos méritos da robustez arquitetônica e abordagem modular e abordou as deficiências das arquiteturas monolíticas. Hoje, vemos a Amazon vendendo quase todos os módulos de software como um serviço separado, o que era impossível na filosofia de software monolítica anterior.

A questão principal é:qual é o equivalente do Linux para hardware de código aberto? O desafio está na complexidade do hardware, tornando quase impossível construir uma cola como o Linux para unir todo o hardware. Como resultado, as barreiras físicas, legais e econômicas nunca são verdadeiramente desafiadas para construir um ecossistema de hardware democrático. Na primeira parte, o limite físico é bastante complicado e restritivo para a evolução de um equivalente Linux real para o breakout de hardware de código aberto. Mas o advento de ramificações 5G de hardware aberto, como redes de acesso de rádio (RANs), mostrou que é possível imaginá-lo e criá-lo.

A próxima questão crucial é se as arquiteturas de conjunto de instruções (ISAs), como RISC-V, podem desencadear a proliferação de hardware de código aberto da mesma forma que o Linux abriu caminho para a assimilação suave de vários componentes heterogêneos. Nesse caso, é importante entender o que impediu os jogadores anteriores de construir tal ecossistema.

Figura 3:Microsemi implementou núcleos RISC-V em seus projetos FPGA. (Fonte:Microchip)

Por muito tempo, o Arm atuou como um centro de conhecimento e trouxe o melhor conjunto de instruções para ser usado por jogadores que não estavam dispostos a ficar presos às opções predominantes. O RISC-V oferece uma oportunidade única no espaço de hardware de código aberto e tem o potencial de se tornar o padrão ouro após a Arm potencialmente ser transformada em um grande semicondutor.

Gatilho para adoção em massa

O desafio subsequente está na curva de aprendizado de novas ferramentas. Por um período inacreditável, a indústria de hardware não viu uma mudança drástica na forma como verifica o código RTL. SV-UVM é uma escolha de fato que evoluiu gradativamente e criou uma zona de conforto significativa. É um desafio criar uma nova solução e esperar que as pessoas a adotem com alegria. O valor deve ser significativamente maior para desencadear a adoção em massa de um novo design e conjunto de ferramentas de verificação para criar designs de hardware elegantes.

Existem histórias de sucesso em especificações de hardware de código aberto, como PCIe, USB e OpenCL e OpenCV, no entanto, o caminho para o verdadeiro hardware de código aberto passa pelo quebra-cabeça da produção. Isso envolveria o advento do próximo TSMC que pode suportar remessas flexíveis e criar o pipeline de ponta a ponta para fita-saída de verificação RTL alinhada com um novo mundo de hardware de código aberto. É mais fácil falar do que fazer porque, ao contrário do software em que o investimento não é grande, em hardware, cada camada é construída ao longo de décadas de uma maneira fortemente acoplada e é dispendiosa desmontar para dar lugar ao hardware de código aberto.

A evolução incremental das ferramentas existentes pode levar um século para atingir o estágio de hardware de código aberto que muda os negócios. A solução é dar início a uma nova era de pensamento diferente e romper com um roteiro definido. A menos que os pioneiros do hardware de código aberto encontrem a resposta para problemas de ponta a ponta, a adoção e o estabelecimento de um equivalente Linux de fato terá compradores limitados. O investimento em ferramentas de design e produção precisará ser bem-sucedido com requalificação maciça para fazer uma nova cadeia de ferramentas adotada em massa pela comunidade de design para criar um desenvolvimento ágil de hardware.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EDN.

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Prasant Agarwal trabalhou com STMicroelectronics, Samsung e Solarflare Communications em várias funções de estratégia, marketing e gerenciamento de produtos.

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