Technology Articles

نظرة اخرى للتقنية بالعالم العربي

نظرة اخرى  للتقنية بالعالم العربي

جميل الخطيب

هندسة عربية

بعد انتقالي للعيش في احدى الدول المتقدمة، قررت الاشتراك في الإنترنت أخيرا، بعد بحث وتنقيب ومقارنة للاسعار دامت عدة أشهر، وها أنا ذا أجرب سرعة الاتصال والتي تبلغ 6000kbps المبنية على تقنية DSL، إنها فعلا سريعة لم أشهد مثلها في عالمنا العربي. فبدأت أتساءل لماذا لايتوفر لبلداننا مثل هذه التقنيات العالية، التي تكون بالدول المتطورة متوفرة للجميع، فلديهم اتصالات فائقة السرعة، واجهزه جوالة تنقل الصوت والصورة ،وغيرهاوغيرها في مجالات عدة للحياة.  ولكن ما أن بدأت أفكر في الأسباب حتى خطرت على بالي تساؤلات عدة: هل لابد من ان نمتلك تقنيات مثل الدول المتقدمة؟ هل كل ماهو حديث مناسب لنا؟ هل اختراعاتهم هي مانحتاج؟ ولماذا لا تناسبنا هذه التقنيات؟ ام أننا بحاجة لتقنيات تناسب بلادنا وظروفنا؟ وماهي هذه التقنيات؟

في الواقع قبل محاولة الاجابة على كل هذة الاسئلة ،يجب أن نفكر في حاجات بلداننا من حيث النواحي التقنية، التي قد تكون حاجات مشتركة لمعظم البلدان النامية. فقد قامت العديد من المؤسسات العالمية بالكثير من الدراسات من اجل الإجابة عن هذة التساؤلات و لتحليل المشاريع المقامة في مجالات التقنية المعلوماتية والاتصالات بهذه الدول.

فكانت النتيجة، أن الخصائص مختلفة بين الدول النامية و الدول المتقدمة ،خاصة في مجال التقنية ،فكل منها لدية احتياجاتة الخاصة،حتى وان كانت التقنيات هي نفسها  المستخدمة ، فان الهدف من استخدامها قد يكون مختلف تبعا للحاجات المختلفة.

إن أهم اهداف التقنية يجب أن تكون تقليل البطالة وإنقاص الفقر وتطويرونمو البلدان في العالم اجمع خاصة في الدول النامية .حتى أن مؤسسات مثل  Infodev التابعة للبنك الدولي وهيئة الامم المتحدة اصدروا تقارير موسعة عن هذا الموضوع.

فهل نحن في بلداننا نسعى بالتقنية لنصل لهذه الاهداف؟ أم انها فقط لسد بعض الحاجات والترفيه؟

على سبيل المثال عندما حاولت كينيا قبل سنوات أن تستخدم تقنية لقطف الزهور عن طريق الألات؛ تم الاعتراض عليها لانها ستزيد البطالة وتحرم المزارعين من مصدر رزقهم. المشكلة لاتكمن بمجرد استخدام التقنية الحديثة ولكن أين ستستخدم وكيف ستفيد البلد. ربما يكون من الافضل تعليم المزارعين استخدام تقنيات حديثة للعناية بالزهور وتصديرها.

من الامثلة الجيدة عن استخدام التقنية للمساعدة على تقليل الفقر؛ ما حدث في الهند عند إيصال خدمة الهواتف الجوالة للقرى النائية مما مكن المزاعين من عرض منتجاتهم على أكثر من تاجر وعدم انتظار تاجر القرية والقبول باسعاره الزهيده.

بعد هذه المقدمة سنحاول تلخيص بعض المعوقات التي تواجه البلدان العربية في تبني التقنيات الحديثة  بالاعتماد على خصائص بلداننا.

إن نظم الاتصالات والمعلومات تعتمد على 4 عوامل أساسية وهي: مصادر الطاقة ، البنية التحتية للاتصال، التكلفة للمستخدم، وأخيرا سهولة الاستعمال من قبل المستخدم.

الطاقة:

إن الأجهزة الإلكترونية تعتمد على الكهرباء كمصدر للطاقة، فعلى الرغم من أن العالم العربي يعتبر المصدر الرئيسي للطاقة النفطية ؛فبالكاد أن نجد دولة عربية تخلو من مشاكل في توزيع الطاقة الكهربائية، ليس على مستوى استقرارها فقط  بل كذلك بتغطية المناطق النائية التي من المعلوم أن نسبة كبيرة من سكان الدول العربية مستقرة بها. فإذا لدى العالم العربي مشكلة بإيصال التقنيات الحديثة لنسبة كبيرة من السكان بسبب عدم توفر الطاقة اللازمة.

فمن الداعي أن يتم العمل على إبتكار تقنيات خاصة لبلادنا، لتوفير الطاقة للمناطق النائية قبل العمل على إدخال تقنيات لا يمكن استغلالها.

التكلفة:

إن الأجهزة التقنية واستخدامها مكلف جدا، لذلك فإن كل ما هو جديد يأتي لبلداننا متأخرا، ريثما يصبح المستثمرون قادرين على التكلفة. إن هذه ليست بالمعوقة الكبيرة مقارنة عندما يتمركز انتشار استعمال التقنية  لدى الأفراد القادرين على دفع تكلفة الأجهزة واستخدامها فقط. فمستوى الدخل للفرد العربي متدني بالنسبة للدول الغنية ،وحتى أن نسبة الفقر عالية جدا، مما يجعل من الصعب اقتناء الأجهزة حتى وان كان سعر الحاسوب لا يتجاوز ال100$ و الهاتف الجوال30$. فالمشكلة ليست فقط هنا ؛ فبعض التقنيات تحتاج بالإضافة الى الجهاز؛ لمزود للخدمة كالإتصالات وخدمة الإنترنت والتي قد لاتكون بمقدور العديد من الأفراد.

إن توفير مثل هذه الأجهزة والخدمات بأسعار مناسبة؛ يعتمد على تصميم وتصنيع الأجهزة محليا بناء على الموارد المحلية. والحديث عن هذا الموضوع طويل لايسعنا التوسع به هنا.

لقد حاولت بعض البلدان اعتماد مشاريع لتطوير حواسيب ذات تكلفة قليلة مثل مشروع Simputer الهندي، ولكن هذه المشاريع لم تحقق المراد منها  فالسعر ليس المشكلة الوحيدة هنا؛ فالتقنية العالية سريعة التطور و تبيدل الأجهزة وتحديثها مكلف.

بنية الاتصالات التحتية:

يمكن أن نتحدث طويلا عن مشاكل البنية التحتية للاتصالات في بلداننا، فبعضها قديم ولكن القدم ليس  بالمشكلة مقارنة بمشكلة تغطية المناطق السكانية. فإلى حد ما لايزال هنالك هاتف القرية الذي يستخدمة كل سكان المنطقة، فهذه المشكلة تتشابه مع مشاكل ايصال مصادر الطاقة؛ لأن أغلب نظم الاتصالات مبنية على الأنظمة السلكية والتي يعتبر إيصالها للمنازل والقرى الصغيرة مكلف.

إن هذه المشكلة ليست خاصة ببلداننا ولكن عامة لكل الدول النامية، وقد يكون ذلك هو السبب في أن هنالك العديد من الدول التي تزيد نسبة الهواتف النقالة (اللاسلكية) فيها أكثر من الهواتف الثابتة ،كما يبرز من إحصائيات الإتحاد الدولي للاتصالات. لذلك قام عدد من المؤسسات كالبنك الدولي من خلال(InfoDev) لاجراء دراسات عن أهمية الاتصالات اللاسلكية للبلدان النامية؛ وكان من أهم الإستنتاجات؛ أن وصل المناطق النائية والبعيدة عن طريق شبكات لاسلكية قد يكون حلا مناسبا، فمثل هذه التقنيات تطورت بشكل كبير في السنوات الاخيرة وأصبحت تنقل ليس فقط الصوت بل والصورة والمعلومات بشكل سريع.

الاستخدام والتعامل مع الأجهزة:

قد تعتبر طرق التواصل مع الأجهزة التقنية هي من أهم العوائق التي تحول دون استخدام التقنيات الحديثة.

فعلى الرغم من أن العرب لديهم المقدرة على الإبداع والتعلم السريع ، ولكن هناك نسبة عالية من الأمية في بلداننا وخاصة في الأرياف، فعلى سبيل المثال 60% من سكان الأرياف المغربية أميون.

مشكلة التعليم ليست هي المعوق الوحيد، فقد يكون الشخص على قدر من التعليم ولكن بما أن الأجهزه  والبرمجيات تصمم وتصنع بدول غيرعربية، قد لا تكون تعليماتها بلغة عربية وحتى أن الدعم والمساعدة ليس بالعربية.

بالإضافة لكل ذلك فإن العديد لا يعرفون مبادئ التعامل مع التقنيات، فكيف لشخص لا يعرف ما هو الحاسوب وكيف يتعامل مع لوحة المفاتيح سيستطيع أن يتعامل مع برامج وأجهزة أعقد.

 كل هذه المشاكل تساهم في زيادة ما يعرف بالتفرقة الرقمية أو Digital divide،وهي تعبر عن الهوة في استخدام التقنية بين الدول المتحضرة والنامية، أو حتى بين المدن والقرى في البلدان النامية. على الرغم من أن هذه المشكلة تخص الدول النامية، إلا أن هنالك القليل من الخطوات العربية الجادة للتقليل منها؛ والتي تكون في الغالب بناء على طلب من المؤسسات العالمية ؛التي قد تكون تسعى لإدخال التقنيات لأسباب تجارية كفتح اسواق لمنتجات بلدانها بناء على التقنيات المناسبة لها.

نعم قد نقول أنة من المهم أن ندخل تقنيات  لتساعد ولو البعض، ولكن يجب أن يتم استخدامها وتطويرها لتصل وتساعد من لا يستطيع الوصول إليها، والاهم أن تساهم في تحسين الأوضاع المعيشية للناس وتخلق فرص عمل.

نحن وهم:

سأحاول بهذه الفقرة أن أشرح بعض الأمثلة التي قد تبين بعض الفروق في استعمال التقنية بالدول المتقدمة وبلداننا.

الاتصالات اللاسلكية:

إن أهم فائدة للاتصالات اللاسلكية بالدول المتقدمة هي توفير سهولة التنقل والحصول على الخدمات بكل الأماكن لمتابعة العمل بأي موقع. وهذا ما قد نراه في تقنيات الهواتف النقالة وWiMAX. أما بالنسبة للتقنيات مثل Bluetooth أو WLAN فإنها تستخدم لتسهيل ربط العديد من الأجهزة المستخدمة في المنزل ببعض ولتمكين الشخص من الحركة بالمنزل خلال الاستخدام أو أنها تستخدم بالمؤسسات والمكاتب لإنشاء شبكه داخلية بدون الحاجة للتوصيلات المعقدة والمكلفة.

بالنسبة للبلدان النامية فان الهدف منها هو توفير خدمة الاتصال للمناطق البعيدة بدون الحاجة لتأسيس شبكات سلكية مكلفة. أما التقنيات المنزلية مثل WLAN فإنها قد تستخدم لربط عدد من المساكن مع بعض لتوفير خدمة الإنترنت لأهل الحي أو المنطقة (بالدول المتقدمة تستخدم لربط أجهزة شخص واحد أما بالدول النامية فهي لربط أجهزة لعدد من الأشخاص)

الإنترنت:

أن مجال الحديث عن الإنترنت طويل، لذلك سنحصرها في مستوى الجامعات؛ فمن المعلوم أن الجامعات كانت من الأسباب الأساسية لانتشار الإنترنت بالعالم ،لأن هدف الجامعات الأساسي هو تسهيل عملية الاتصال بين الباحثيين وتسريع نقل المعلومات ونتائج التجارب والأبحاث. فالتعاون بين الباحثيين والطلاب لإنجاز مشاريع كبيرة كانت إحدى الحوافز لدعم الإنترنت وتطويرها.

بالنسبة لجامعاتنا فان الطلاب بالكاد يستخدمونها للحصول على معلومات تساعدهم بالدراسة، ويغيب عن فكرهم وحتى عن فكر الأساتذة التعاون العلمي بالأبحاث والمشاريع بين الجامعات العربية أو حتى بنفس الدولة. فمن الممكن أن تستخدم الإنترنت في عالمنا في النواحي العلمية؛ من اجل التواصل مع العلماء والمهندسين العرب الموجودين بالدول المتقدمة لنقل خبراتهم وانجاز مشاريع وأبحاث بالتعاون معهم.

الحكومة الالكترونية:

العديد من الدول المتقدمة والعربية بدأت القيام بمشاريع للحكومة الإلكترونية، وهي فكرة ممتازة لإجبار الناس على استخدام الإنترنت،ولكن يجب تجاوز العديد من المعوقات السابقة الذكر وتحسين البنية ليتمكن الناس من استخدامها. ربما  تقوم الحكومات بوضع أجهزة للجمهور بالمراكز العامة لتوفر مثل هذه الخدمات، مع مرشدين لتقلل الضغط على الموظفين في الدوائر الرسمية وتشجعهم حتى على تعلم التقنيات الحديثة. ويكمن أن يتم التشجيع عليها بأن تكون المعاملات الإلكترونية بالمجان وبالطرق التقليدية مقابل مبلغ مالي.

الخاتمه:

بالنهاية فإن على العالم العربي أن يعي أن التقنيات المنتجة بالدول المتطورة ليست بالضرورة هي التي ستفي بحاجات بلداننا وحتى أن استعمالها قد يكون ليغطي حاجات أخرى عن البلدان المتطورة.

لذلك يجب علينا التدقيق بحاجاتنا والمعوقات التي تواجهنا وأن نقوم بـ:

1. تطوير التقنيات اللازمة لنا

2. استخدام التقنيات المستوردة بالطرق المناسبة لحاجاتنا

3. إيجاد وخلق الحاجة للتقنية في المجتمع

4. استغلال التقنية لخلق فرص عمل وتقليل الفقر

المراجع:

-The  case for technology in Developing regions. E. Brewer et al., IEEE computer magazine, June 2005

– Information And Communication Technologies, Poverty And Development – Learning From Experience. McNamara, Kerry, InfoDev, http://www.infodev.org/content/library/detail/833

– The Wireless Internet Opportunity For Developing Countries, infoDev, http://www.infodev.org/content/library/detail/838

نظرة اخرى للتقنية بالعالم العربي

نظرة اخرى  للتقنية بالعالم العربي

جميل الخطيب

هندسة عربية

 

بعد انتقالي للعيش في احدى الدول المتقدمة، قررت الاشتراك في الإنترنت أخيرا، بعد بحث وتنقيب ومقارنة للاسعار دامت عدة أشهر، وها أنا ذا أجرب سرعة الاتصال والتي تبلغ 6000kbps المبنية على تقنية DSL، إنها فعلا سريعة لم أشهد مثلها في عالمنا العربي. فبدأت أتساءل لماذا لايتوفر لبلداننا مثل هذه التقنيات العالية، التي تكون بالدول المتطورة متوفرة للجميع، فلديهم اتصالات فائقة السرعة، واجهزه جوالة تنقل الصوت والصورة ،وغيرهاوغيرها في مجالات عدة للحياة.  ولكن ما أن بدأت أفكر في الأسباب حتى خطرت على بالي تساؤلات عدة: هل لابد من ان نمتلك تقنيات مثل الدول المتقدمة؟ هل كل ماهو حديث مناسب لنا؟ هل اختراعاتهم هي مانحتاج؟ ولماذا لا تناسبنا هذه التقنيات؟ ام أننا بحاجة لتقنيات تناسب بلادنا وظروفنا؟ وماهي هذه التقنيات؟

 

في الواقع قبل محاولة الاجابة على كل هذة الاسئلة ،يجب أن نفكر في حاجات بلداننا من حيث النواحي التقنية، التي قد تكون حاجات مشتركة لمعظم البلدان النامية. فقد قامت العديد من المؤسسات العالمية بالكثير من الدراسات من اجل الإجابة عن هذة التساؤلات و لتحليل المشاريع المقامة في مجالات التقنية المعلوماتية والاتصالات بهذه الدول.

فكانت النتيجة، أن الخصائص مختلفة بين الدول النامية و الدول المتقدمة ،خاصة في مجال التقنية ،فكل منها لدية احتياجاتة الخاصة،حتى وان كانت التقنيات هي نفسها  المستخدمة ، فان الهدف من استخدامها قد يكون مختلف تبعا للحاجات المختلفة.

 

إن أهم اهداف التقنية يجب أن تكون تقليل البطالة وإنقاص الفقر وتطويرونمو البلدان في العالم اجمع خاصة في الدول النامية .حتى أن مؤسسات مثل  Infodev التابعة للبنك الدولي وهيئة الامم المتحدة اصدروا تقارير موسعة عن هذا الموضوع.

فهل نحن في بلداننا نسعى بالتقنية لنصل لهذه الاهداف؟ أم انها فقط لسد بعض الحاجات والترفيه؟

 

على سبيل المثال عندما حاولت كينيا قبل سنوات أن تستخدم تقنية لقطف الزهور عن طريق الألات؛ تم الاعتراض عليها لانها ستزيد البطالة وتحرم المزارعين من مصدر رزقهم. المشكلة لاتكمن بمجرد استخدام التقنية الحديثة ولكن أين ستستخدم وكيف ستفيد البلد. ربما يكون من الافضل تعليم المزارعين استخدام تقنيات حديثة للعناية بالزهور وتصديرها.

من الامثلة الجيدة عن استخدام التقنية للمساعدة على تقليل الفقر؛ ما حدث في الهند عند إيصال خدمة الهواتف الجوالة للقرى النائية مما مكن المزاعين من عرض منتجاتهم على أكثر من تاجر وعدم انتظار تاجر القرية والقبول باسعاره الزهيده.

 

بعد هذه المقدمة سنحاول تلخيص بعض المعوقات التي تواجه البلدان العربية في تبني التقنيات الحديثة  بالاعتماد على خصائص بلداننا.

إن نظم الاتصالات والمعلومات تعتمد على 4 عوامل أساسية وهي: مصادر الطاقة ، البنية التحتية للاتصال، التكلفة للمستخدم، وأخيرا سهولة الاستعمال من قبل المستخدم.

 

الطاقة:

إن الأجهزة الإلكترونية تعتمد على الكهرباء كمصدر للطاقة، فعلى الرغم من أن العالم العربي يعتبر المصدر الرئيسي للطاقة النفطية ؛فبالكاد أن نجد دولة عربية تخلو من مشاكل في توزيع الطاقة الكهربائية، ليس على مستوى استقرارها فقط  بل كذلك بتغطية المناطق النائية التي من المعلوم أن نسبة كبيرة من سكان الدول العربية مستقرة بها. فإذا لدى العالم العربي مشكلة بإيصال التقنيات الحديثة لنسبة كبيرة من السكان بسبب عدم توفر الطاقة اللازمة.

فمن الداعي أن يتم العمل على إبتكار تقنيات خاصة لبلادنا، لتوفير الطاقة للمناطق النائية قبل العمل على إدخال تقنيات لا يمكن استغلالها.

 

التكلفة:

إن الأجهزة التقنية واستخدامها مكلف جدا، لذلك فإن كل ما هو جديد يأتي لبلداننا متأخرا، ريثما يصبح المستثمرون قادرين على التكلفة. إن هذه ليست بالمعوقة الكبيرة مقارنة عندما يتمركز انتشار استعمال التقنية  لدى الأفراد القادرين على دفع تكلفة الأجهزة واستخدامها فقط. فمستوى الدخل للفرد العربي متدني بالنسبة للدول الغنية ،وحتى أن نسبة الفقر عالية جدا، مما يجعل من الصعب اقتناء الأجهزة حتى وان كان سعر الحاسوب لا يتجاوز ال100$ و الهاتف الجوال30$. فالمشكلة ليست فقط هنا ؛ فبعض التقنيات تحتاج بالإضافة الى الجهاز؛ لمزود للخدمة كالإتصالات وخدمة الإنترنت والتي قد لاتكون بمقدور العديد من الأفراد.

إن توفير مثل هذه الأجهزة والخدمات بأسعار مناسبة؛ يعتمد على تصميم وتصنيع الأجهزة محليا بناء على الموارد المحلية. والحديث عن هذا الموضوع طويل لايسعنا التوسع به هنا.

لقد حاولت بعض البلدان اعتماد مشاريع لتطوير حواسيب ذات تكلفة قليلة مثل مشروع Simputer الهندي، ولكن هذه المشاريع لم تحقق المراد منها  فالسعر ليس المشكلة الوحيدة هنا؛ فالتقنية العالية سريعة التطور و تبيدل الأجهزة وتحديثها مكلف.

 

بنية الاتصالات التحتية:

يمكن أن نتحدث طويلا عن مشاكل البنية التحتية للاتصالات في بلداننا، فبعضها قديم ولكن القدم ليس  بالمشكلة مقارنة بمشكلة تغطية المناطق السكانية. فإلى حد ما لايزال هنالك هاتف القرية الذي يستخدمة كل سكان المنطقة، فهذه المشكلة تتشابه مع مشاكل ايصال مصادر الطاقة؛ لأن أغلب نظم الاتصالات مبنية على الأنظمة السلكية والتي يعتبر إيصالها للمنازل والقرى الصغيرة مكلف.

إن هذه المشكلة ليست خاصة ببلداننا ولكن عامة لكل الدول النامية، وقد يكون ذلك هو السبب في أن هنالك العديد من الدول التي تزيد نسبة الهواتف النقالة (اللاسلكية) فيها أكثر من الهواتف الثابتة ،كما يبرز من إحصائيات الإتحاد الدولي للاتصالات. لذلك قام عدد من المؤسسات كالبنك الدولي من خلال(InfoDev) لاجراء دراسات عن أهمية الاتصالات اللاسلكية للبلدان النامية؛ وكان من أهم الإستنتاجات؛ أن وصل المناطق النائية والبعيدة عن طريق شبكات لاسلكية قد يكون حلا مناسبا، فمثل هذه التقنيات تطورت بشكل كبير في السنوات الاخيرة وأصبحت تنقل ليس فقط الصوت بل والصورة والمعلومات بشكل سريع.

 

الاستخدام والتعامل مع الأجهزة:

قد تعتبر طرق التواصل مع الأجهزة التقنية هي من أهم العوائق التي تحول دون استخدام التقنيات الحديثة.

فعلى الرغم من أن العرب لديهم المقدرة على الإبداع والتعلم السريع ، ولكن هناك نسبة عالية من الأمية في بلداننا وخاصة في الأرياف، فعلى سبيل المثال 60% من سكان الأرياف المغربية أميون.

مشكلة التعليم ليست هي المعوق الوحيد، فقد يكون الشخص على قدر من التعليم ولكن بما أن الأجهزه  والبرمجيات تصمم وتصنع بدول غيرعربية، قد لا تكون تعليماتها بلغة عربية وحتى أن الدعم والمساعدة ليس بالعربية.

بالإضافة لكل ذلك فإن العديد لا يعرفون مبادئ التعامل مع التقنيات، فكيف لشخص لا يعرف ما هو الحاسوب وكيف يتعامل مع لوحة المفاتيح سيستطيع أن يتعامل مع برامج وأجهزة أعقد.

 

كل هذه المشاكل تساهم في زيادة ما يعرف بالتفرقة الرقمية أو Digital divide،وهي تعبر عن الهوة في استخدام التقنية بين الدول المتحضرة والنامية، أو حتى بين المدن والقرى في البلدان النامية. على الرغم من أن هذه المشكلة تخص الدول النامية، إلا أن هنالك القليل من الخطوات العربية الجادة للتقليل منها؛ والتي تكون في الغالب بناء على طلب من المؤسسات العالمية ؛التي قد تكون تسعى لإدخال التقنيات لأسباب تجارية كفتح اسواق لمنتجات بلدانها بناء على التقنيات المناسبة لها.

 

نعم قد نقول أنة من المهم أن ندخل تقنيات  لتساعد ولو البعض، ولكن يجب أن يتم استخدامها وتطويرها لتصل وتساعد من لا يستطيع الوصول إليها، والاهم أن تساهم في تحسين الأوضاع المعيشية للناس وتخلق فرص عمل.

 

نحن وهم:

سأحاول بهذه الفقرة أن أشرح بعض الأمثلة التي قد تبين بعض الفروق في استعمال التقنية بالدول المتقدمة وبلداننا.

 

الاتصالات اللاسلكية:

إن أهم فائدة للاتصالات اللاسلكية بالدول المتقدمة هي توفير سهولة التنقل والحصول على الخدمات بكل الأماكن لمتابعة العمل بأي موقع. وهذا ما قد نراه في تقنيات الهواتف النقالة وWiMAX. أما بالنسبة للتقنيات مثل Bluetooth أو WLAN فإنها تستخدم لتسهيل ربط العديد من الأجهزة المستخدمة في المنزل ببعض ولتمكين الشخص من الحركة بالمنزل خلال الاستخدام أو أنها تستخدم بالمؤسسات والمكاتب لإنشاء شبكه داخلية بدون الحاجة للتوصيلات المعقدة والمكلفة.

بالنسبة للبلدان النامية فان الهدف منها هو توفير خدمة الاتصال للمناطق البعيدة بدون الحاجة لتأسيس شبكات سلكية مكلفة. أما التقنيات المنزلية مثل WLAN فإنها قد تستخدم لربط عدد من المساكن مع بعض لتوفير خدمة الإنترنت لأهل الحي أو المنطقة (بالدول المتقدمة تستخدم لربط أجهزة شخص واحد أما بالدول النامية فهي لربط أجهزة لعدد من الأشخاص)

 

الإنترنت:

أن مجال الحديث عن الإنترنت طويل، لذلك سنحصرها في مستوى الجامعات؛ فمن المعلوم أن الجامعات كانت من الأسباب الأساسية لانتشار الإنترنت بالعالم ،لأن هدف الجامعات الأساسي هو تسهيل عملية الاتصال بين الباحثيين وتسريع نقل المعلومات ونتائج التجارب والأبحاث. فالتعاون بين الباحثيين والطلاب لإنجاز مشاريع كبيرة كانت إحدى الحوافز لدعم الإنترنت وتطويرها.

بالنسبة لجامعاتنا فان الطلاب بالكاد يستخدمونها للحصول على معلومات تساعدهم بالدراسة، ويغيب عن فكرهم وحتى عن فكر الأساتذة التعاون العلمي بالأبحاث والمشاريع بين الجامعات العربية أو حتى بنفس الدولة. فمن الممكن أن تستخدم الإنترنت في عالمنا في النواحي العلمية؛ من اجل التواصل مع العلماء والمهندسين العرب الموجودين بالدول المتقدمة لنقل خبراتهم وانجاز مشاريع وأبحاث بالتعاون معهم.

 

 

الحكومة الالكترونية:

العديد من الدول المتقدمة والعربية بدأت القيام بمشاريع للحكومة الإلكترونية، وهي فكرة ممتازة لإجبار الناس على استخدام الإنترنت،ولكن يجب تجاوز العديد من المعوقات السابقة الذكر وتحسين البنية ليتمكن الناس من استخدامها. ربما  تقوم الحكومات بوضع أجهزة للجمهور بالمراكز العامة لتوفر مثل هذه الخدمات، مع مرشدين لتقلل الضغط على الموظفين في الدوائر الرسمية وتشجعهم حتى على تعلم التقنيات الحديثة. ويكمن أن يتم التشجيع عليها بأن تكون المعاملات الإلكترونية بالمجان وبالطرق التقليدية مقابل مبلغ مالي.

 

 

الخاتمه:

بالنهاية فإن على العالم العربي أن يعي أن التقنيات المنتجة بالدول المتطورة ليست بالضرورة هي التي ستفي بحاجات بلداننا وحتى أن استعمالها قد يكون ليغطي حاجات أخرى عن البلدان المتطورة.

لذلك يجب علينا التدقيق بحاجاتنا والمعوقات التي تواجهنا وأن نقوم بـ:

1. تطوير التقنيات اللازمة لنا

2. استخدام التقنيات المستوردة بالطرق المناسبة لحاجاتنا

3. إيجاد وخلق الحاجة للتقنية في المجتمع

4. استغلال التقنية لخلق فرص عمل وتقليل الفقر

 

المراجع:

 

-The  case for technology in Developing regions. E. Brewer et al., IEEE computer magazine, June 2005

 

– Information And Communication Technologies, Poverty And Development – Learning From Experience. McNamara, Kerry, InfoDev, http://www.infodev.org/content/library/detail/833

 

– The Wireless Internet Opportunity For Developing Countries, infoDev, http://www.infodev.org/content/library/detail/838

من الشراء للإنقاذ الى التعدي على الحريات

من الشراء للإنقاذ الى التعدي على الحريات

 تقنية RFID

جميل الخطيب/هندسة عربية

 

 

مقدمة:

قبل اكثر من نصف عام  ضرب إعصار كاترينا  المدّمر جنوب شرق الولايات المتحدة الأمريكية  خاصة ولاية لويزيانا والميسيسيبي و منطقة الاباما وقد قتل الألاف من الأشخاص اثر موجات الفيضان الهائلة التي غمرت المنطقة لاكثر من أسبوع  . مثل هذه الكوارث الطبيعية تحدث دوما بالعالم ولكن يختلف تعامل الدول بنتائجها, ونظرا لكون  الولايات المتحدة مركز العلم  والقوة في العالم ,استغلت كل ماهو متوفر من تقنيات حديثة لعمليات الإنقاذ. ومن ابرز  الأمثلة على ذلك تهيئة  فرق الإنقاذ الأمريكية على  استخدام رقائق إلكترونية تزرع بالجثث للإسراع بالتعرف عليها وجمع المعلومات، وأن الهيئة المسؤولة عن الإنقاذ ستتعامل مع  هذه الرقائق وأجهزة قراءتها لتساهم في أي عمليات إنقاذ مستقبلية. هذه الرقائق تعتمد على تقنية بدأت بالانتشار حديثا تسمى RFID. فما هي هذه التقنية وما هو مبدأ عملها واستخداماتها؟ ، هذا ما سنحاول هنا  مناقشته وتوضيحه.

نبذة مختصرة:

هذه الرقائق المبنية على تقنية “نظم التعرف على الموجات اللاسلكية Radio Frequency Identification (RFID)  بدأ تطويرها قبل عشر سنوات وتهدف لاستبدال نظم الترميز (Barcode) المستخدمة في ترقيم وتصنيف البضائع وهي ترميز مطبوع على البضاعة أوعلى بطاقة مستقلة وتتم قراءتها بواسطة جهاز خاص. تقنية RFID تتميز بأنها تستطيع أن تخزن معلومات أكثر بواسطة هذه الرقائق الإلكترونية المثبتة على البضائع اضافة  إلى أن قراءتها تتم لاسلكيا.

Barcode

مبدأ العمل:

تقنية RFID تتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية:

–          البطاقات Tagsوالتي تحتوي على جهاز الإرسال والمعلومات

–          جهاز القراءة والإرسال

–          برامج الحاسوب وقواعد البيانات

الشكل التالي يوضح بشكل مبسط مبدأ وكيفية عمل نظام مبني على هذه التقنية

تكون عادة الرقائق الإلكترونية الخاصة بهذه التقنيه على شكل بطاقات  يمكن لصقها أو تثبيتها على الأشياء. وهذه الرقائق الصغيرة جدا (والتي تقارب حجم حبة الأرز) تحتوي على هوائي لاستقبال الموجات والذي يكون على شكل سلك رفيع ملفوف في داخل البطاقة كما بالشكل التالي:

يقوم الهوائي باستقبال الموجات المغناطيسية الصادرة من جهاز القراءة ويشغل الدائرة الإلكترونية بالبطاقة التي بدورها تبدأ عملية البث اللاسلكي للقارئ وتتم عملية نقل المعلومات بهذه الطريقة لتصل الى جهاز الحاسوب أو الشبكة بأخر المطاف.

البطاقة بخلاف الرقم المرمز Bar Code  لا تحتوي فقط على رقم يرسل للقارئ ولكنها تشمل  ذاكرة صغيرة (عادة من نوع EEPROM) تتسع  للمعلومات الأكثر تفصيلا و تصل قدرتها التخزينية إلى 256 بايت.

من الملاحظ أن هذه البطاقات لاتحتوي على مصدر للطاقة خاص بها (كالبطاريات)  وذلك ليكون من السهل وضعها على البضائع. ولكن كيف تعمل الدائرة الإلكترونية؟

تعمل هذه التقنية على مبدأ دوائر الرنين (resonance circuit) والتي تقوم باستخدام طاقة الموجات الكهرومغناطيسية الصادرة من جهاز القراءة .تتكون الدائرة بشكل مبسط من ملف ومكثّف (Coil & capacitor) تصل لمرحلة الرنين عند توافق تردد الموجات الصادرة من القارئ وتردد الدائرة, فتستخدم هذه الطاقة لإرسال المعلومات للقارئ.

القارئ يقوم بتحويل الإشارات اللاسلكية الواصلة من البطاقة إلى بيانات رقمية قابلة للتعامل بالحاسوب حيث تتم معالجتها بالبرامج.

أنواع البطاقات:

كما ذكرنا بالسابق فإن بطاقات RFID لاتحتوي على مصدر للطاقة، ولكن هذا لاينطبق على كل الأنواع. هناك نوعان رئيسيان من البطاقات، البطاقات النشطة والتي تعتمد على بطارية أومصدر للطاقة، والبطاقات الخاملة والتي لا تحتاج لبطارية

البطاقة النشطة البطاقة الخاملة
Active Tag Passive Tag
مصدر الطاقة بطارية لا تعتمد على بطارية وإنما على الطاقة الصادرة من القارئ
توفر الطاقة دوما عند القراءة
التردد 455 MHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz مختلفة من الترددات المنخفضة الى العالية UHF
مسافة القراءة تصل الى 100 متر من مترين(ISO 14443) الى 3-5 أمتار (ISO 18000-6)
حجم الذاكرة تصل الى 128Kبايت تصل الى 256بايت
جاهزية العمل تكون البطاقة دوما في حالة تأهب وتنشط عند وصول الإشارة من القارئ لاتعمل سوى بحالة القراءة ويكون الإستجابة بطيئة نسبيا
الصيانة الدورية تحتاج لاتحتاج
الإستعمال عادة على صناديق الشحن الكبيرة عادة على المعلبات والأشياء الصغيرة
السعر 10-100 دولار دولار واحد

معايير ومقاييس:

وضعت الهيئة العالمية للمقاييس The International Organization for Standardization (ISO) أسس ومقاييس تقنية RFID  وهذه قائمة ببعض المقاييس التي أقرتها الهيئة والتي تستعمل لإدارة المعلومات على البطاقات والأنظمة اللاسلكية للأجهزة:

  • ISO 11784  كيفية توزيع المعلومات على البطاقة
  • ISO 11785 طريقة التواصل عبر الأثير
  • ISO 14443 طريقة التواصل عبر الأثير وتنظيم عملية الدفع بالبطاقات الذكية
  • ISO 18047 وISO 18046 لفحص البطاقات والقارئ والتحقق من توافقها مع المعايير
  • ISO 18000 طريقة التواصل عبر الأثير وتقسم لعدة معايير بالإعتماد على الترددات مثل:
  • 18000—1: Generic parameters for air interfaces for globally accepted frequencies
  • 18000—2: Air interface below 135 kHz
  • 18000—3: Air interface for 13.56 MHz
  • 18000—4: Air interface for 2.45 GHz
  • 18000—5: Air interface for 5.8 GHz
  • 18000—6: Air interface for 860 MHz to 930 MHz
  • 18000—7: Air interface at 433.92 MHz

الإستعمالات:

التسوق بالمستقبل

تخيل أنك تتجول في  السوق التجاري حاملا بطاقة التسوق وقائمة المشتريات، تأخذ عربة التسوق التي تقودك لأماكن البضائع في المتجر ثم تتوجه الى البوابة الإلكترونية التي ستقرأ البضائع وتحسب السعر ثم تأخذ معلومات حسابك البنكي لتقيد عليك المشتريات عبر شبكة المعلومات.

على الرغم من أن هذه الفكرة قد تبدو مذهلة  ولكن السعر الحالي لرقائق RFIDتتراوح قيمته بدولار أمريكي واحد مما يجعلها غير ملائمة للاستعمال في البضائع ذات الحساسية العالية للسعر مثل زجاجات الحليب لأنها ستلقى وتتلف بالانتهاء من الزجاجة أو العلبة.  ولكن يهدف المنتجون لأن يصلوا  لسنت أمريكي واحد وبالتالي تصبح حلا منافسا لاستبدال الترميز الحالي Barcode

من أهم إستعمالات RFID في مراقبة البضائع  وبيعها وحتى عملية نقلها وتوزيعها كما يوضح لنا  الرسم التالي:

هو عملية  تثبيت البطاقات بالمنتج في  داخل المصنع خلال عملية التصنيع أوالتعبئة، وعند خروج المنتج من المصنع تتم عملية القراءة أثناء مغادرة الشاحنة وتقرأ مرة اخرى عندما تصل للبائع وتسجل انها خرجت من المصنع ودخلت للمتجر وزمن الشحن وعدد القطع. وحتى عندما يشتري الزبون يتم تسجيل خروج القطعة من المتجر وكل ذلك يتم بدون تدخل من البشر فالقارئ يكون مثبت عند أبواب المتجر والمصنع وتتم العملية آلياً.

المصدر موقع: How stuff works

جواز السفر

بدأت محاولات عدة في دول  العالم تغيير  فكرة جوازات السفر وتأشيرات الدخول  التقليدية لتزيد من الرقابة والأمان والتحقق من الأشخاص. يمكن استخدام RFID وتثبيتها بالجواز أوالتأشيرة وتخزين معلومات المسافر وصورته وعند مرور الشخص على المراقبة تتم قراءة المعلومات وإظهار الصورة أمام المراقب. بهذه الطريقة يتم التأكد من أن المعلومات والصورة لم يتم تزويرها لأنه من الصعب تعديل المعلومات بالبطاقة كما انه لا  يتم الاعتماد على الصورة المرفقة بالجواز.

المجالات الطبية:

بعض الشركات مثل VeriChip  تحاول استخدام هذه التقنية في المجالات الطبية لحفظ المعلومات عن المرضى وعلاجهم ومساعدة الأطباء في مراجعة تاريخ المريض بمجرد دخول المريض أو زيارته. ويمكن حتى زراعة هذه الرقائق إما تحت الجلد أو في ملابس المريض.

من هنا كانت فكرة الشركة  استخدام هذه الرقائق للمساعدة في تجميع المعلومات عن ضحايا الكوارث والجثث غير المتعرف عليها. فيمكنهم تسجيل معلومات عن الجثة مثل موقع العثور عليها وحالتها وحتى صورتها. كل هذا ينقل لقواعد البيانات وتساعد العائلات للتعرف على المفقودين بتلك المنطقة.

مجالات أخرى

تقنية RFID تعتبر من التقنيات التي ستفتح أبوابا لمجالات استعمالات وحلول جديدة. من هذه المجالات التي يمكن تطبيق هذه التقنية بالمكتبات، البريد والسفر. بالإضافة لذلك يمكن أن تستخدمRFIDفي أجهزة الحماية والإنذار التي تراقب المداخل وتتعرف على المارة من خلال البطاقات والأهم أنها قد تساعد في حالات الاختطاف بالتعرف على الأماكن التي مر بها الشخص المطلوب .

تجربة زراعة بطاقة  RFID   بجسم الانسان:

Amal Graafstra أمال جرافسترا قام بزراعة بطاقتي RFID بكلتا يدية احداهما بمساحة 3ملم ب13ملم والأخرى 2 ملم ب12 ملم. وخزن بهذه البطاقات معلومات عنه لتساعدة باستعمال الحاسوب والأجهزة وحتى فتح الأبواب من خلال التحقق من هويته وعدم السماح لغيرة من استعمالها.يمكن مشاهدة صور الزراعة على موقع: http://amal.net/rfid.html

خاتمة:

على الرغم من فوائد هذه التقنية واهميتها في عصرنا الحديث الا انها تنتهك الخصوصية في حال  زرعت  البطاقات في الانسان فهي ستتعدى بذلك  على الحريات الشخصية وسيكون الحصول على المعلومات الخاصة في منتهى السهولة وحتى وإن اقتصر مبدئيا على  مستوى و  عادات الشراء.

فهل سينتهي الأمر بالبشرية بزرع مثل هذه الرقائق لمراقبة البشر انفسهم  وتتبع حركاتهم وخصوصياتهم؟ المستقبل وحده سيخبرنا.

للاستزادة:

– RFID chips used to track dead after Katrina

Published: September 16, 2005,By Michael Kanellos, CNET News.com http://news.com.com/RFID+chips+used+to+track+dead+after+Katrina/2100-11390_3-5869708.html

 

Idea of implanting ID tags raises Orwellian fears

Published: August 23, 2004, By Michael Kanellos, CNET News.com http://news.com.com/Human+chips+more+than+skin-deep/2009-7337_3-5318076.html

 

– VeriChip corporation

http://www.verichipcorp.com

 

– How RFID work

http://electronics.howstuffworks.com/smart-label.htm

 

– An Introduction to RFID Development

http://www.devx.com/enterprise/Article/31108

– RFID in Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/RFID

– Loser: Passport To Nowhere

http://www.spectrum.ieee.org/jan05/2705

 

–  RFID toyes by Amal Graafstra

http://www.rfidtoys.net/

 

– Amal Graafstra RFID page

http://amal.net/rfid.html

 

– RFID weblog

http://www.rfid-weblog.com

An introduction to open-source hardware development

An introduction to open-source hardware development

 

Most read Article on EETimes in July 2004
Mohamed A. Salem and Jamil I. Khatib
7/1/2004 10:00 PM EDT

This paper introduces a new trend in hardware design and development — open-source hardware. It defines open-source hardware design terms, features and requirements. It presents FPGA-based platforms as the most suitable for open-source design implementation. It also discusses open-source hardware business models.

Open-source hardware is proposed as a bridge for the technological, educational and cultural gaps between developing and developed countries. Open-source hardware organizations are introduced with statistics of activities. The role of the Internet with respect to hardware openness is introduced.

Open source hardware’s challenges, problems and suggested solutions are described. The paper aims to introduce open-source hardware to the electronic engineering community as an interesting topic of practice, study and research.

1 Introduction and motivation
Open-source software has become an important part of the software development process [1]. A hardware-software analogy allows consideration of open-source hardware. HDLs resemble conventional software programming languages, and programmable implementation platforms resemble general-purpose processors.

An open source phenomenon has several properties that make it interesting for study, and relevant for the discipline of engineering design. Open source eschews traditional engineering concepts such as planning and prototyping in favor of a more organic approach [2]. For instance, the open-source Linux kernel [3] is one engineering feat that reaches high quality.

The economics of open source defies conventional economic principles, because participants are on volunteer basis. A COCOMO [4] analysis of widely distributed open-source programs concluded these programs would be valued at one billion U.S. dollars if they were created by conventional means. Open source is a product of the Internet, which enables open-source products to produce tangible results.

The application of open source to hardware brings new benefits to the hardware development process. Open source hardware would reduce development time and design cost. Open source IP cores could be reused, in black box or white box modes. The white box model allows designers to customize a particular core to their own requirements [5].

2 Open-source hardware definition
Open source hardware is based on publishing all necessary data about the hardware. The design specification, HDL files, simulation test benches, synthesis results, utilization instructions and interfaces to other systems should be documented [6]. The openness of necessary design documentation and its disclosure to the public should be governed by the terms of GPL like licenses [7].

All information is disclosed for free, according to the terms of GPL-like licenses. The EDA tools used to develop open hardware should also be open. Openness of resources is a must to allow the community to reuse, develop and improve open designs.

3 Open-source hardware implementation
Conventional hardware implementation platforms have various choices. Designs can fit in ASICs, custom silicon, FPGAs [8], and CPLDs. The question is, what suits open-source hardware design?

The hardware-software analogy points to programmable implementation platforms; hence the answer is programmable logic devices such as PLDs, FPGAs, CPLDs and FPAAs. The analogy between software and hardware implementations applies to different aspects in the development process. Software programs run on general purpose processors, but open hardware designs fit on programmable logic devices.

Software assemblers generate assembly code based on a processor’s instruction set. Hardware synthesis tools generate a netlist of a particular device, using a digital or analog library. Software compilers generate binary code format from an assembly of set of processor’s instruction set. The programming elements of an FPGA generate a bit-stream format from a netlist of device’s component library.

The dynamic reconfigurability [9] of FPGAs optimizes the performance of hardware designs using real-time dynamic loading and unloading of hardware components on the programmable logic array. This analogy between software and hardware execution and implementation phases helps prove the feasibility of adopting an open-source hardware strategy.
Table 1 — Hardware/software implementation analogy
4 Business models
Open source hardware has a set of business models [10] that include the following:

Design distribution — Companies can pack sets of designs and sell the distribution just like Linux distributions. The OpenTech CD-ROM [11] is an example of this method.
Design technical support — Experts can give support for Open designs. Asics.ws [12] is a company that follows this model by releasing IP cores and charging customers for technical support.
Design implementation — Companies can implement the designs, sell them and pay royalties to original designers, according to their release license.
Releasing — The release of open designs under the control of GPL-compatible licenses can occur whenever a silicon implementation is considered commercially.
5 Open-source hardware roadmap
The open source hardware roadmap [13] can be divided into three main stages as follows:

Phase I (Primary)
The primary stage objective is to start the development of a set of simple and generic FPGA-based prototyping boards that can be used to test and implement simple open-source IP cores. Open EDA development tools would be used, such that designers can provide feedback to open-source tools developers. The communication between FPGA-based board designers, open IP core designers, and open EDA developers will improve the whole development process of open source- hardware and lead to the next phase.

Phase II (Advanced)
This advanced stage assumes that open-source hardware publicity has taken place. Designers will release advanced open-source designs, including FPGA prototyping boards. The market demand for prototyping boards will boom, which encourages vendors to produce volumes at low prices. The low price exists because the board designs are originally open source, and there is large market demand.

The vendors could produce open-source device programming tools in order to enlarge their market base. The objective of this stage is to allow an open-source hardware user to download open designs from Internet, and implement designs on prototyping boards, just as computer users download open-source software and run it on general-purpose processors in personal computers.

Phase III (Run time configuration)
At this stage, the complexity and density of designs would reach the limitations of conventional programmable logic devices. The dynamic reconfigurability of certain programmable devices is characterized by their ability to reconfigure subsets of their logic and routing resources at runtime, while continuing to operate normally. This intrinsic dynamic reconfiguration results in accommodation of complex and dense designs while maintaining high performance.

The objective of this phase is open-source complex systems design and implementation. This assumes a seamless architecture of system models in which boundaries between software and hardware vanish. For instance, there is an effort to run a Linux kernel as a pure hardware platform that depends mainly on dynamic reconfigurability [14].

6 High-tech promotion in developing countries
Open-source hardware can contribute to bridging the technological, educational and cultural gaps between developing and developed countries. Open source can help build a high-tech base in these regions due to the following considerations:

Open-source hardware is an open resource for industrial and academic fields.
Lack of high-tech activities and firms.
Lack of expertise in the high-tech field.
Open-source allows interaction with a wide spectrum of experts in high-tech fields all over the world.
HDL designs that address programmable logic devices based implementation platforms can be affordable, as chip manufacturing is beyond economic capabilities.
Open source might help focus the spotlight on high-tech talents and qualifications in developing countries that are hidden due to market constraints.
7 Open-source hardware organizations
This section introduces organizations that adopted the open source hardware model. It provides statistics of activities that run under the Handasa Arabia [15], OpenCores [16], and Opencollector [17] organizations.

The organizational work is a result of volunteer engineers’ efforts to manage the operations and projects under development. An open hardware design of a RISC architecture processor, open RISC1K [18], is used by some commercial companies that embed the design in their platforms.

The following table (Table 2) could be considered as a performance indicator for open-source hardware. The statistics provide a sample of Handasa Arabia, OpenCores and Opencollector activities.
Table 2 — Open-source organization statistics
8 New computational engines and the Internet
Open-source hardware could produce a new generation of computers and the Internet. Computational engines might change from traditional architectures that are based on software instructions that execute on hardware resources, into algorithms that process hardware functions that load and unload dynamically onto a programmable logic platform.

Future personal computers might be built from FPGA-based boards that contain connectors to the external world. Hardware designers will be able to code modules or cores for specific FPGA computing machines or future computers. The Internet, the fundamental framework for open source designers, might be affected by the concept of dynamic reconfiguration and open-source hardware design. FPGA prototyping boards can be connected to the Internet to act as free computing and debugging machines.

The future might give rise to a new Internet service called “Hardware Computing Resource Protocol” or HCRP. This may enable developers to design their algorithms, which are based on hardware cores, and upload them to these machines to run and implement them. The open source designs, open source computational resources, and global networking introduce a new era of innovative technologies and applications.

9 Challenges and suggested solutions
There are problems that face designers and prevent them from developing open-source hardware.

Cost of EDA tools
Designers can’t afford the cost of EDA tools. The suggested solution is to pursue development of open-source EDA tools and improve them with feedback from the design community. Alliance [19]and gEDA [20] are good models for open EDA tools.

Manufacturing cost
Hardware manufacturing is relatively expensive. The suggested solution is implementation on FPGA-based prototyping boards or simulation of designs using formal verification techniques.

Design protection
The suggested solution is the protection of the open designs using GPL-like licenses that reserve rights for original designers, according to particular terms and rules.

Market
Market competition is mainly based on patents and intellectual property that maintain all rights for the originator firm. Companies may oppose aspects of open source that generate alternatives for commercially protected products.

The suggested solution is that companies might take advantage of open source as a way of bridging the gap for time and cost absorbed in R&D. The researchers might find they don’t have to reinvent already existing wheels. Companies may find adoption of an open-source design with large base of customers as a win-win deal. Companies can refine the open-source design with affordable prices and make use of bug fixing provided from the community. The end result is cutting-edge reliable products with affordable prices.

Credibility
Open source has to build confidence. The suggested solution is that designers produce high quality and completely documented designs. It will be only a matter of time to convince the user community of the credibility of open designs. For instance, the Linux operating system has become reliable and competitive due to efforts exerted to enhance quality and performance from the developing community.

Conclusion
The paper has presented an introduction to open-source hardware as a new trend in the hardware development process. It has defined the requirements for a hardware design to be considered as open. The business models and the phases of an open source hardware roadmap have been presented. The challenges, problems and suggested solutions have been discussed. The paper has introduced the open source hardware to the engineering community as a relevant field of practice, study and future research.

References
1 Audris Mockus, Roy T. Fielding and James Herbsleb; “A Case Study of Open Source Software Development: The Apache Server.” ACM proceedings of ICSE 2000.
2 Gregor J. Rothfuss; “A Framework for Open Source Projects.” Master’s Thesis in computer science, Department of Information technology, University of Zurich. November 12, 2002, Supervisor, Prof. K. Bauknecht.
3 Linux Operating System.
4 More than a GigaBuck: Estimating GNU/Linux size.
5 Scott A. Hissam, Charles B. Weinstock; “Open Source Software: The Other Commercial Software.” Software Engineering Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA, USA.
6 Jamil I. Khatib; “Open Hardware Designs for Configurable Computing.”
7 GNU General Public License.
8 Scott Hauck; “The Roles of FPGAs in Reprogrammable Systems.” To appear in Proceedings of the IEEE, Department of Electrical and Computer Engineering, Northwestern University, IL, USA. 9 Michael J. Wirthlin and Brad L. Hutchings; “A Dynamic Instruction Set Computer.” Department of Electrical and Computer Engineering, Brigham Young University, Provo, UT, USA. 10 Opencores Project
11 OpenTech CD ROM
12 Asic.ws Technical Consulting Company
13 Opencores road map
14 Gnu Xilinx Project, Whiphy Computer Systems, UK.
15 Handasa Arabia Organization
16 Opencores Project
17 Opencollector Project
18 Opencores OpenRISC1000
19 Alliance, a free VLSI design system
20 gEDA Project
Mohamed A. Salem is currently a teaching assistant at the School of Engineering at German University of Cairo, Egypt. He was previously a hardware design engineer at Ellipsis Digital Systems.

Jamil I. Khatib is pursuing a master’s degree in technology and innovation management at Brandenburg University in Germany. He was previously a senior FPGA design engineer at Exalt-Technologies (formerly Siemens ICT) in Ramallah, West Bank.

The original version of this article is located at the Handasa Arabia web site. Salem and Khatib are co-founders of that site.

 

Momentum builds for open-source processors Article at EETimes

Momentum builds for open-source processors

By Peter Clarke
2/1/2001 08:01 PM EST

Published by EET, Original article at this link
Momentum builds for open-source processors
LONDON — Momentum is slowly building for freely available open-source processors, the semiconductor equivalent of open-source software movements like Linux.

A handful of commercial efforts are experimenting with open-source CPU cores. Contract-manufacturing giant Flextronics, for example, is laying plans to tap into open-source hardware for its ASICs. And both Metaflow Technologies Inc. (La Jolla, Calif.) and IROC Technologies SA (Grenoble, France) are building products using the Leon-1, a Sparc-like open-source processor developed at the European Space Agency’s Technology Center.

Meanwhile, free cores for Bluetooth and the USB 2.0 interface could become available later this year, open-source developers said.

But the movement has its detractors. “Licensees won’t be able to go back to the source” — that is, the engineer who created the design. “That was what killed IP intellectual-property core brokerage in the 1990s,” said Luke Collins, a principal semiconductor analyst at market research firm Gartner Dataquest (Egham, England).

And even EDA companies like Cadence, which is enabling this grass-roots movement by freely licensing tools such as NC-Sim to enthusiasts, believe the free-cores effort is marginal at the moment. “To be honest, there’s little attention paid by the silicon vendors to these open-source blocks,” said Adam Sherer, director of system- and functional-verification IP management at Cadence Design Systems Inc. (San Jose, Calif.).

Nevertheless, say backers, open-source software has scored a dazzling success in Linux, the open-source version of Unix that has swept into the software industry like the Santa Ana winds. Why not open-source cores?

“Open-source IP is a new idea,” said Lior Shtram, an ASIC design manager with Flextronics Semiconductor Inc. in Israel. “In the short term, this concept will have to mature, in terms of studying how to create reliable, well-documented and supported IP using this approach. But open-source software has gone through a similar process and nowadays offers remarkable results.”

Indeed, Flextronics is intrigued enough to consider taking a chance on turning selected cores into ASICs. Shtram said the company is meeting with representatives from the OpenCores organization, a loose but global affiliation of hobbyists, students and young professional engineers, with an eye toward taking some of the hardware cores its members design to silicon.

Indifferent collaborators
Enabled by the Internet revolution, OpenCores accomplishes much of its work in e-mail reflectors, chat rooms and newsgroups and through individuals using university or shareware EDA tools. Many of the designers don’t know or care where their collaborators are based. Other open-source hardware projects exist as well, with home bases in Europe, Japan and the United States, although the open-source movement is probably strongest in Europe, where Linux too has its roots.

A step-up in activity over the last year has sparked development of a multitude of open-source cores and ignited industry buzz as the concept wends its way to the world of commercial production.

Late last year Metaflow and IROC announced they were using the European Space Agency’s open-source processor Leon-1 in a system-on-chip (SoC) platform and a demonstration vehicle, respectively. Metaflow, a subsidiary of STMicroelectronics Inc., uses Leon as the heart of an SoC development system called Implosion, which it launched in December. And Leon-1 is the basis of IROC Technologies’ ROC-S81 32-bit RISC processor, designed to protect space-borne electronics systems from soft errors.

Leon was designed for the space agency’s ERC32 platform for space electronics by Jiri Gaisler, who has just left his job at the agency’s Technology Center in Noordwijk, Netherlands. ERC32 is based on a commercial Sparc 32-bit processor in packaged-chip form. But because the agency knew it would need to embed Sparc RISC processors in SoCs, it opted to develop its own hardware core.

To help increase the availability of development tools, operating systems and application software — and thereby reduce its own costs — the Technology Center, called Estec, decided to spread the architecture widely by making it available under an open-source agreement. The result is Leon-1, an implementation of the IEEE’s proposed P1754 standard for a Sparc V8 microprocessor. Leon-1 source code is distributed under the GNU Lesser General Public License; links to the source code, software and other developer’s resources can be found at the Estec Web site.

Leon-1 evolved throughout 2000 and has reportedly been implemented in several FPGA projects by enthusiasts around the world. “Leon-1 2.2 now has Amba AHB and APB on-chip buses,” said Gaisler, referring to the ARM Ltd. microprocessor buses. “This makes it very much simpler to add peripherals.”

Gaisler, whose new company, Gaisler Research (Goteborg, Sweden), will provide consulting services to the European Space Agency on the ERC32 project, said that “five or six FPGA versions of Leon-1 have been built already,” emphasizing one of the advantages of open-source: that multiple developers can share debugging costs and build confidence in the functional integrity of the source code.

Moreover, said Gaisler, “We’re expecting samples of the Leon 2.1-FT in February.” This fault-tolerant version is being built in a 0.35-micron CMOS process at Atmel Corp.’s foundry at Rousset, France. Gaisler said the designation “FT” indicates the design has been augmented with European Space Agency fault-tolerance structures intended to make commercial CMOS fit to sustain radiation effects, in order to allow SoC deployment in space.

As for the commercial uses of Leon-1, Gaisler described Metaflow’s implementation “as an ARM processor-core replacement. Rather than paying a lot of money to ARM you get a core for free — but you have to be prepared to spend a lot of your own engineering time on it,” he cautioned.

IROC, meanwhile, is awaiting silicon for its Leon-based implementation from an unidentified foundry in the next few weeks. IROC adds protective circuitry for both logic and memories, a strategy the company claimed is unique, to guard against cosmic-radiation-induced soft errors, crosstalk effects and even signal-timing errors, said Michael Nicolaidis, chief technology officer.

Free demo
He said IROC picked the Leon as a demonstration vehicle because it was freely available. The company now intends to apply the scheme to other processors, he said, and has a contract to add its form of robustness to a 16-bit microcontroller. IROC has also started negotiations on licensing the ROC-S81, Nicolaidis said.

Perhaps a bigger coup for the open-source core movement is the potential backing of Flextronics Semiconductor (Sunnyvale, Calif.). That company is looking to mine some of the cores, working or in development, generated by the OpenCores developers as the possible basis for ASICs. The group’s Web site lists everything from 32- and 8-bit RISC cores through cryptography devices to standard peripherals, I/O controllers and memories. Usually the OpenCores designers are restricted to blowing their designs into FPGAs, since it’s all they can afford.

“We’ve certainly taken a look at OpenCores,” said Ralph Waggitt, vice president of marketing at Flextronics Semiconductor, a company known for its ability to retarget FPGAs to ASIC technology. Formerly called Orbit Semiconductor, it is a subsidiary of Flextronics International Ltd., a manufacturing-services company based in Singapore.

Open reservations
“We’re not in the IP business,” Waggitt said. “We’re in the silicon business and we have some reservations. We’re trying to understand how OpenCores works and what the responsibilities and liabilities might be.”

Shtram said the OpenCores project would likely involve providing a number of development tools to individual OpenCores designers, and also supplying engineering time to prepare the cores for manufacture.

“We’re talking about a one-year schedule,” said Shtram. “We understand that just taking cores directly from OpenCores will not work; much hard work should be put in in order to enable the creation of reliable, tested and supported IP within this framework. And we are ready to put that effort and those resources into the project.”

Flextronics intends to “identify interesting cores within the group, and support the development process of these cores with funds, work and a test ASIC,” Shtram said. “In this way developers within OpenCores could achieve working silicon that implements their IP, and we achieve the experience needed to create a working ASIC using the IP and a demonstration ASIC to show our customers.”

Shtram would like to see more companies sign on to explore the possibilities inherent in the open-core movement. “At this stage more companies joining this game will add their experience and help the speed of the maturing process,” said Shtram. “It’s a good place to have cooperation. We wouldn’t want to be the only player. It would be good if other companies would get involved.”

Barriers to success
But analyst Collins is among those who foresee business problems for any companies setting foot in open-source terrain. “Building a business model around a core which is not your own and from which you are decoupled by one or more layers is going to raise the barriers to success,” Collins said.

Though the idea of obtaining a core for free might be appealing, Collins pointed out that the cost of a major SoC project usually far exceeds the cost of licensing intellectual property, once you figure in engineering time and mask sets that cost up to half a million dollars for deep-submicron silicon. In his view, it is not worth jeopardizing a project for the small amount saved on a free core that comes with no reliable warranties and nobody to sue if things go wrong.

Indeed, one open-source developer, Rudolf Usselmann, adds heavy disclaimers to the designs he posts on the OpenCores site, along the lines of “I have no idea if implementing this core will or will not violate patents, copyrights or cause any other type of lawsuits. I provide this core as is, without any warranties.”

Of course, if all one needs is a processor and a C compiler — perhaps to build a system in an FPGA — then an open-source core might be just the ticket, argued Usselmann, who spent 15 years working in Silicon Valley before entering semiretirement in his mid-30s. Usselmann has developed an 8-bit data, 12-bit instruction word microcontroller compatible with the PIC16C57 from Microchip Technologies Inc. (Chandler, Ariz.) and several crypto-processor cores. Usselmann makes the source code available for the PIC-like device.

A former Sun Microsystems Inc. designer, Usselmann said he developed his PIC core “as an exercise for myself — I did the whole thing in about one night.” He said he is now working on a USB 2.0-compliant interface core.

Usselmann praised the OpenCores group for its freewheeling atmosphere. “Being an open organization, we don’t have marketing and management people forcing their ideas on us,” he said. “We can let our imaginations fly and do some neat things.”

Another designer tinkering with open cores is Jamil Khatib, by day an electronics designer for Siemens ICT (Rammala, Palestine) but on his own time active in the open-source community. Khatib said he began looking for free hardware cores on the Internet while still a university student in the mid-1990s and, when he couldn’t find any, started writing and publishing his own.

“My first project was a FIFO,” he said. “Why shouldn’t we have generic hardware, not just for CPUs but all sorts of hardware?”

Khatib later worked on the Freedom-CPU, a 64-bit superpipelined RISC microprocessor that is being developed by a team united in a coalition that describes itself as “a bunch of people that speak about CPU design on a mailing list where the owner has disappeared.” The University of Paris is one hot spot of Freedom-CPU activity, and much of the impetus for the ambitious 64-bit processor design comes from European engineers.

F-CPU has just released VHDL and support files for the ROP2 execution unit that is at the heart of this single-instruction, multiple-data (SIMD) device. But there are still many more building blocks to be designed, and therefore a great deal of testing to be done.

Far to close
“This is a problem. It is very hard to get a group to close a design,” said Khatib. “Sometimes it’s just easier for one person to work at something, make the decisions and get it done. I’ve just started work on a Bluetooth baseband core like that.”

Whether lone wolf or part of a design team, core developers need EDA tools to bring their designs to fruition. Sherer at Cadence confirmed that his company has made a limited number of NC-Sim licenses available at no cost or at heavily discounted charges to OpenCores and made a similar offer to the Freedom-CPU group.

“Cadence has been operating as an IP facilitator in the market for some time,” Sherer said. “OpenCores is an interesting case. It’s an open-source environment that was looking to move to a more sophisticated tool set. So we’ve provided NC-Sim and VHDL packaging tools.”

Sherer said Cadence viewed these groups as similar to educational establishments, and not as competitors to its mainstream customers.

“There’s a big gap between developing and delivering a complete virtual component and developing a simulation model,” he said. “To get an IP core into the market is not that large an effort. You get hold of a specification for something and develop the core. But it’s a very large gap to get from there to providing a tier-one company with a core, which is where the revenue is.”

In Sherer’s view, there’s good reason to provide such groups with EDA tools for a company like Cadence that wants to keep its finger on the pulse of the industry. Even if the particular cores an open-source group is working on today do not prove to be significant, he said, the individuals involved could move on to bigger things. Like Linux developers before them, they could turn into next-generation entrepreneurs with an impact in setting standards in the IP-cores community.

Sherer wants these maverick engineers to be familiar with Cadence and to help make Cadence EDA tools the standard in the IP community.