Novena : quand un ingénieur crée son PC portable "open hardware"

Depuis des décennies, tout utilisateur s'achetant un nouvel ordinateur le fait en connaissance de cause : quelques années plus tard, celui-ci deviendrait obsolète face à une machine plus puissante. Mais depuis quelques temps, la loi de Moore, à l'origine de cette évolution, ralentit.

De nombreux défis techniques limitent la possibilité d'ajouter toujours plus de transistors aux processeurs. Dommage ? Cet état de fait va en réalité donner de plus en plus de chances aux "petits" qui voudront se faire une place dans le monde du hardware.

Un ingénieur

C'est la théorie d'Andrew "Bunnie" Huang, un ingénieur hardware qui vient de démontrer ce qu'il est possible de faire pour une petite équipe. Bunnie a en effet conçu et fabriqué son propre ordinateur portable.

 

Le "Do-It-Yourself" (DIY) n'est pas neuf, et a toujours de beaux jours devant lui. Il n'y a qu'à voir les nombreux bidouilleurs, amateurs ou professionnels, qui se prennent de passion pour des machines comme le Raspberry Pi ou l'Arduino. Mais Andrew Huang a conçu un appareil un peu spécial : il est entièrement open source, jusqu'au plus petit composant.

Une démarche "open hardware" qui a permis à l'ingénieur de créer le Novena. De la documentation en pagaille décrit la conception et le fonctionnement de chaque composant, de la carte mère aux processeurs, en passant par les ports de connexion. Tout est documenté et disponible en ligne. Et chacun peut, avec les connaissances adéquates, compiler les firmwares pour chaque composant depuis la source.

Le projet est intéressant, mais soulève une question : pourquoi Huang, un ex-ingénieur en chef du projet open source Chumby, a-t-il décidé de se lancer dans la conception du Novena ?

"C'est un peu un fantasme de geek que de construire son propre ordinateur portable," répond-il. "Quand j'étais à la fac, l'une des choses que je voulais faire en étudiant la technologie, c'était créer mon propre ordinateur. Mais quand vous vous retrouvez dans le monde réel, vous vous rendez compte que vous ne construisez pas vraiment des ordinateurs, mais des petites pièces et composants de l'ensemble."

"J'ai donc finalement décidé que j'allais en construire un en entier, pour m'encourager à apprendre de nouvelles choses et m'entraîner." Fantasme idéal d'un non-conformiste banal ? Justement, Andrew Huang ne se voit pas comme anti-conformiste. Il pense simplement qu'avec l'évolution technologique plus lente des derniers temps, une personne seule ou une petite équipe peuvent tout à fait fabriquer leur propre matériel, et le mettre sur le marché avant qu'il devienne obsolète.

Un modèle

"Dans les années 1990, la loi de Moore faisait changer les choses tellement vite que si vous n'étiez pas une grosse entreprise, vous étiez tout simplement balayé. Il était impossible de concevoir quelque chose en étant petit, alors que tous les deux ans, la technologie allait plus vite et qu'il fallait investir énormément pour rester à la page."

Mais pour Bunnie, "les MHz ont arrêté de croître substantiellement il y a des années, et les plateformes se stabilisent. On commence à voir un certain nombre de startups hardware qui connaissent succès et croissance. Une fois que la technologie ralentit un peu, quelques gus dans un garage peuvent prendre deux ans pour construire un ordinateur portable et avoir une machine pas trop mauvaise à sa sortie."

L'ouverture est la clé pour faire émerger cette industrie artisanale du hardware informatique, selon Huang. L'ingénieur dit avoir été témoin du rôle de l'envie de partager designs, codes et techniques comme tremplin d'émergence de petites équipes hardware en Chine.

"L'open hardware a une signification différente en Chine. Là-bas, les gens conçoivent des smartphones et des appareils vraiment compliqués, et pensent que ce n'est même pas assez intéressant pour en parler."

Les petites entreprises "Shanzhai", célèbres pour leur capacité à cloner pour pas cher des appareils populaires comme l'iPhone, démontrent selon Huang l'impact que peuvent avoir de petites équipes avec un budget réduit sur le marché du hardware.

Selon la rumeur, les coûts traditionnels pour ces startups "Shanzhai" sont de "quelques centaines de milliers pour une opération qui peut au final dégager plus de 50 millions de revenu par an au bout de deux ans", précise Huang.

"Ce sont des organisations de cinq à 10 personnes, pas de grosses entreprises. Généralement, elles conduisent leurs affaires entre elles sur un plan plus individuel que les grandes entreprises. C'est très informel, par exemple "Je vous aide sur la carte-mère si vous m'aidez sur la conception du plastique". Elles échangent des faveurs plutôt que de passer par des accords, des NDAs, et toutes ces choses."

Un ordinateur

Evidemment, la conception et la fabrication d'un ordinateur portable de A à Z avec du matériel ouvert est un défi. Tous les composants ne sont pas également ouverts, et pour certaines parties, Huang admet qu'il est compliqué de trouver des composants dont la conception est documentée et dont le firmware n'est pas caché au milieu de BLOBs (binary large objects).

"Il y a vraiment des parties qui se sont révélées très compliquées, comme de trouver une carte wifi qui était acceptable à certains membres du Debian user group." D'autres compromis ont dû être faits, sur les performances par exemple.

Le Novena est motorisé par une puce Freescale iMX6, un processeur quad-core basé sur le modèle de l'ARM Cortex A9, qui offre des performances légèrement moins bonnes que les téléphones mobiles les plus rapides du moment pour les tâches courantes, comme la navigation sur le web ou l'édition de documents.

Mais le but de Huang n'était pas de construire un appareil dédié à un usage général. Il s'agit plus d'un kit d'outils matériel hyper-personnalisable pour hackers, avec un FPGA (field programmable gate array, un type de circuit logique programmable) ou d'autres fonctionnalités permettant de l'utiliser comme un analyseur logique ou un oscilloscope.

"Il ne sera pas incroyablement rapide mais vous n'aurez pas non plus l'impression d'être à l'âge de pierre. Comparé aux autres oscilloscopes ou équipements de test, il sera à la pointe parce que ceux-ci ont généralement du hardware beaucoup plus ancien."

Pour certaines tâches, le Novena sera aussi parfaitement capable. Par exemple, pour la compilation de code, son bus mémoire comparativement très large lui donnera un net avantage.

Aujourd'hui, l'appareil peut démarrer sur un système d'exploitation, et la carte-mère comme tous les composants ont été réalisés et validés. Cela a pris un an à Andrew Huang d'en arriver là. Désormais, il lui faut concevoir le châssis et le montage mécanique. "Cela va sans doute prendre encore six mois avant que j'arrive à obtenir quelque chose qui ressemblera, pour quelqu'un qui n'est pas un geek fini, à un ordinateur portable."

Un but

Mais les plans de Bennie pour le boîtier sont assez peu orthodoxes... Ce qui fait qu'en réalité, la machine devrait au final plus ressembler à un livre qu'à un ordinateur portable. "J'utilise quelques tactiques de guérilla pour concevoir l'ordinateur, avec des matériaux non conventionnels qui sont un peu plus accessibles dans des volumes réduits."

"Par exemple, ça peut sembler étrange, mais j'ai récupéré une reliure de livre. Je veux utiliser du cuir et de l'aluminium pour faire ce qui ressemble à une couverture de livre, et monter l'écran à l'intérieur puis les composants sur la partie basse. J'aime l'idée que de l'extérieur, cela ressemblera à un beau livre relié de cuir."

Autre besoin de Huang : pouvoir reconfigurer rapidement la machine. A cet effet, le clavier sera simple à enlever et à remettre, pour pouvoir accéder facilement à la carte-mère.

Pour l'heure, difficile de savoir à quel prix il peut espérer vendre son ordinateur portable. Extrêmement personnalisable, la machine sera facturée en fonction des configurations demandées. Et même si son projet suscite de l'engouement - son premier billet de blog a atteint le million de visiteurs uniques l'an dernier - il insiste sur le fait qu'il a conçu le Novena pour lui et pour des spécialistes du hardware pour lui.

Pas vraiment du grand public, donc, et même assez peu adapté aux bidouilleurs amateurs. Quand on lui demande ce que sera le type d'utilisateurs de la machine, il répond : "Moi, essentiellement."

Mais même si l'appareil ne se vend pas, ce n'est pas le but principal de Huang. Il veut plutôt démontrer qu'il n'est pas indispensable d'avoir un budget R&D de plusieurs millions de dollars pour aller sur le marché du hardware.

"L'une des choses que j'ai essayées de faire au cours des dernières années, c'est de changer la façon dont les gens réfléchissent le hardware. De leur montrer que ce n'est pas seulement ce domaine impénétrable où seules les grandes entreprises peuvent avoir droit de citer. J'adorerais que d'autres gens se mettent à des projets similaires."

Des spécs

CPU Freescale iMX6 - prise en charge de versions dual et quad-core

• CPU Cortex A9 quadruple coeur avec FPU NEON @ 1,2GHz
• GPU Vivante GC2000 OpenGL ES2.0, 200 Mtri/s, 1Gpix/s
• documentation sans NDA et manuel de programmation

Mémoire interne :

• Boot depuis firmware microSD
• 64-bit, DDR3-1066 SO-DIMM, jusqu'à 4Go
• Sata-II (3Gbps)

Ports et capteurs internes :

• port mini PCI-Express (pour wifi, bluetooth, réseaux cellulaires, etc)
• port UIM pour cartes mPCIe
• connecteur LCD LVDS bicanal (jusqu'à une définition de 2048 par 1536 (QXGA) @ 60Hz)
• contrôleur d'écran tactile résistif
• connecteurs de hauts-parleurs internes à 1,1W et 8 ohm
• deux connecteurs internes USB 2.0 pour clavier et souris / trackpad
• microphone numérique
• accéléromètre 3 axes
• port pour module wifi optionnel AW-NU137

Ports externes :

• HDMI
• lecteur de carte SD
• ports micro et casque (compatible avec la plupart des casques de mobiles)
• deux ports USB 2.0 délivrant 1,5A
• Ethernet 1Gbit