推動中國開源軟硬件發(fā)展的經驗與建議 – 科技導報（開源軟硬件的優(yōu)缺點）

加強開源領域的部署、投資與引導，圍繞源代碼或硬件設計信息構建相適應的治理體系，對于培育數字經濟發(fā)展新動能至關重要。本文分析了開源發(fā)展的基本邏輯，從研發(fā)支持、需求側政策供給、開源生態(tài)建設等方面闡述了促進開源發(fā)展的國際經驗。以比較視角分析了美國開源發(fā)展現狀，認為美國在開源領域具有相對較高的話語權，中國應堅持“融入全球 自主開源”雙輪驅動，理清基于國外開源平臺而受到制約的邊界，探索開源發(fā)展戰(zhàn)略路徑，加大協(xié)同研究支持力度，開展開源部署試點并確立安全評估框架，補齊開源生態(tài)建設短板。

以人工智能、物聯網、大數據、區(qū)塊鏈等為代表的新一輪技術革命為中國數字經濟帶來歷史機遇。2022年，中國數字經濟規(guī)模達到50.2萬億元，占GDP比重達41.5%，名義增長10.3%，成為穩(wěn)定經濟增長的關鍵動力。人工智能、區(qū)塊鏈等信息技術均得益于開源而逐漸發(fā)展起來。在大國博弈不斷升級的背景下，加強對開源領域的部署、投資與引導，完善開源治理體系，對于培育數字經濟發(fā)展動能至關重要。

開源發(fā)展的基本邏輯

開源通常指公開源代碼或硬件設計信息，是開放、共享、共贏的大規(guī)模協(xié)作生產方式之一。

開源的源起

開源軟件可以追溯到UNIX操作系統(tǒng)的創(chuàng)建。UNIX操作系統(tǒng)由美國電話電報公司貝爾實驗室的一個研究小組在1969年至1970年之間開發(fā)。20世紀70年代，貝爾實驗室和學術界（主要是加州大學伯克利分校）的不同團隊對該操作系統(tǒng)進行改寫，并不斷適應新的硬件變化，專家之間共享的獨特環(huán)境為開源的發(fā)展奠定了基礎。1998年，網景公司決定向公眾開放其網絡瀏覽器的源代碼，開源一詞逐漸被接受并廣泛使用。人們越來越認識到，開源使得一些企業(yè)、個人不僅能獲取計算機軟件的底層源代碼，且可以修改并重新發(fā)布。越來越多的用戶反過來也推動了開源軟件和標準的不斷創(chuàng)新與完善。

開源硬件是在借鑒開源軟件經驗基礎上發(fā)展起來的，其設計理念與開源軟件類似。開源硬件主要提供物理硬件的源代碼，包括材料清單、原理圖、計算機輔助設計以及詳細說明等。當前，開源硬件已逐漸成為開源文化中的重要組成部分，比較代表性的項目是Facebook的Open Compute，承諾開源Facebook的數據中心設計，使每個企業(yè)都能夠像Facebook一樣運作。

開源發(fā)展的基本范式

1、開源技術研發(fā)遵循李納斯定律

李納斯定律（Linus’ Law）表明，只要吸引足夠多的用戶關注，就可讓軟件的所有缺陷浮現。開源技術的研發(fā)遵循李納斯定律，即越來越多的人參與研發(fā)項目時，發(fā)現源代碼或硬件信息錯誤的概率越大，從而使得設計結果更加穩(wěn)定可靠。開源允許參與者自由修改源代碼和硬件信息，并對問題作出快速響應，進而降低開發(fā)成本、提升安全可驗證性，這是驅動開源發(fā)展的重要因素。

2、開源技術擴散符合羅杰斯創(chuàng)新擴散理論

羅杰斯（Rogers）創(chuàng)新擴散理論表明，當一項創(chuàng)新的接受曲線涵蓋了早期采用者和多數人群時，它便達到了被應用的臨界點，也意味著落后者可能會錯失創(chuàng)新帶來的機遇。開源技術的擴散符合Rogers創(chuàng)新擴散理論，早期的采用者和多數人群為技術擴散夯實了基礎，一旦突破臨界值，便進入快速擴散階段。開源托管平臺GitHub的年度開發(fā)者報告顯示：2023年是GitHub平臺首次開源貢獻者數量最多的一年，開源生成式人工智能項目成為最受歡迎的項目之一，預計開源開發(fā)人員將在GitHub上推動人工智能創(chuàng)新。在互聯網和軟件基礎設施領域的代碼庫中，開源數量占比最高，如表1所示。實踐表明，開源社區(qū)、開源項目的商業(yè)屬性已經越來越強，開源軟件早已經突破被采用的臨界值，而開源硬件的發(fā)展雖然遇到選型問題等更多阻礙，但開源硬件項目數量仍在增長、專業(yè)協(xié)會亦日益成熟。

表1 按行業(yè)劃分的代碼庫種開源數量占比

3、開源是提升企業(yè)和國家競爭力的重要手段

無論是開源軟件還是開源硬件，都是融入全球價值創(chuàng)造的關鍵要素。在創(chuàng)新發(fā)展過程中實施開源戰(zhàn)略，促進從基礎研究到商業(yè)化整個過程的橫向、縱向技術轉移，以獲得更多的競爭優(yōu)勢，是提升國家競爭力的重要途徑。

一方面，先開源并迅速匯聚資源，逐漸形成“你中有我，我中有你”彼此嵌入型的生態(tài)鏈，是國際領先企業(yè)通過開源技術尤其是開源軟件占領市場的主要手段。例如云計算領域的Kubernetes、OpenStack，移動互聯網領域的Android，人工智能領域的Tensorflow等。后發(fā)企業(yè)要想超越、較為困難。另一方面，開源對產業(yè)發(fā)展有重要推動作用。哈佛商學院Wright等衡量了GitHub開源平臺的參與度如何影響相關產業(yè)發(fā)展，研究發(fā)現：居住在一個特定國家的人提供的GitHub承諾（代碼貢獻）每增加1%，在該國創(chuàng)建的技術企業(yè)數量就會增加0.1%~0.5%，新的融資交易數量增加0.6%，融資價值增加0.97%，技術收購數量增加0.3%，全球性的企業(yè)數量增加0.1%~0.5%。對于開源硬件而言，未來“大規(guī)模協(xié)作科學”可以受益于低成本的硬件，進而促進一國產業(yè)發(fā)展。

促進開源發(fā)展的主要國際經驗

在開放精神的引領下，圍繞源代碼或硬件設計信息構建相適應的治理體系，成為促進開源發(fā)展的核心。

公共研發(fā)支持帶動了技術及上下游相關產業(yè)發(fā)展

政府對開源技術創(chuàng)新的支持可以產生溢出效應，帶動上下游產業(yè)發(fā)展。例如，UNIX系列操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議等均源于由政府公共研發(fā)資金支持的研究原型。面向Linux的Beowulf集群軟件最初由美國航空航天局（NASA）開發(fā)，它降低了商業(yè)化操作系統(tǒng)的準入門檻，從而使很多硬件供應商受益。美國聯邦政府對國家超級計算中心（NSCC）投入了大量資金，不僅帶來了計算機硬件的進步，而且促進了Apache開源網頁服務器（Apache HTTP Server）的發(fā)展。布魯金斯學會的研究報告顯示，Apache自身的回報率至少為17%，而建立在Apache基礎之上的技術、商業(yè)和生態(tài)的回報率更多，遠遠高于美國聯邦政府通常使用的7%基準預期回報率。

需求側政策促進了技術快速擴散

需求側政策的“刺激”對于開源技術快速擴散非常重要。Nagle研究了法國技術采購政策變更的影響，新的政策要求政府機構傾向于使用開源軟件而非專有軟件，研究發(fā)現，這一政策變化導致法國每年增加近60萬份開源軟件捐獻，創(chuàng)造了極大的社會價值。美國聯邦政府對開源技術采購也提供了政策支持。2016年，美國管理與預算辦公室（OMB）提出開源代碼政策（備忘錄M-16-21），致力于通過可重復使用的開源軟件提高效率、透明度和創(chuàng)新能力，并設計了試點計劃。

美國主要聯邦政府對發(fā)展開源軟件的態(tài)度如表2所示。

表2 美國聯邦政府主要開源軟件政策

在開源硬件方面，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）建立了3D打印交換數據庫，創(chuàng)立了醫(yī)學可應用的開源3D打印模型，在COVID-19大流行期間提供開源的3D模型設計，該開源硬件已得到美國聯邦政府的采購支持，在國家層面開始使用。

多要素、多主體協(xié)同創(chuàng)新支撐了開源生態(tài)建設

政府在幕后搭臺設計，引導企業(yè)、高校和科研機構、非營利組織、風險投資、媒體平臺等相互協(xié)同，是構建開源生態(tài)的關鍵。例如，美國國防高級研究計劃局（DARPA）與Linux基金會展開廣泛合作，推出OPS-5G計劃，致力于安全的5G網絡軟件和應用程序開發(fā)；OPS-5G計劃旨在通過創(chuàng)建一種架構來解耦硬件和軟件生態(tài)系統(tǒng)，以提高5G的安全性。DARPA與Linux基金會的結盟，其意圖是在生態(tài)系統(tǒng)中促進企業(yè)、高校和科研機構等各利益相關方利用、共享資源，加速安全的開源創(chuàng)新，增強美國在突破性技術上的競爭力。美國的開源發(fā)展全球領先，在美國的開源生態(tài)尤其是開源軟件生態(tài)中，多種要素、多方主體協(xié)同創(chuàng)新，共同引領開源發(fā)展。筆者通過與部分企業(yè)交流研討，得出了美國開源軟件生態(tài)構成的關鍵要素，如圖1所示。

圖1 美國開源軟件生態(tài)構成的關鍵要素

美國開源發(fā)展現狀分析

美國主導全球開源發(fā)展

從全球范圍來看，美國在開源領域具有相對較高的話語權。就開源軟件而言，國際著名的開源基金會如Linux基金會、Apache基金會、RISC-V基金會雖然代碼開源、流程開放，但慣常做法是企業(yè)通過代碼貢獻度來決定其話語權，美國企業(yè)在此方面占據絕對優(yōu)勢；微軟收購的GitHub已經成為全球開源社區(qū)基礎設施的事實標準；谷歌主導建立的Andriod、Chromium、TensorFlow等框架，通過開源形成了全球技術壟斷。與此同時，開源硬件與開源軟件的交互作用越來越明顯。2018年，DARPA宣布了其電子復蘇計劃（ERI）的第一批資助項目，包括為開源硬件POSH（Posh Open Source Hardware）計劃提供資金，該計劃旨在將開源軟件的文化帶入硬件設計領域，創(chuàng)建一個基于Linux的平臺和生態(tài)系統(tǒng)，用于設計和驗證開源IP硬件模塊。

中國工業(yè)和信息化部于2019年主導推出了中國首個開源協(xié)議“木蘭寬松許可證”（MulanPSL）；于2020年依托“碼云Gitee”建設中國獨立的開源托管平臺，推出了基于Git的代碼托管服務。工業(yè)和信息化部還主導建立了服務全球區(qū)塊鏈發(fā)展的DAppLedger開源社區(qū)等。但總體而言，中國在參與開源的高校和科研院所、風險投資、初創(chuàng)企業(yè)、媒體平臺、開源基金會等領域仍存在要素缺失。可以認為，中國仍處于開源初級發(fā)展階段。

美國對中國開源領域進行限制的可能范圍

近年來，美國多個政府機構和核心智庫提出要對中國進行關鍵技術出口管制。例如，2021年美國國會提出要研究中國獲得美國開源技術和基礎研究所能帶來的收益，以及是否應加強出口管制。需要認識到，盡管一些代碼托管平臺如GitHub等默認同意遵守美國的出口管制條例和美國法律，但不是所有開源領域都會受到美國遏制。例如，由DARPA主導的RISC-V開源項目是一個指令集規(guī)范，指令集規(guī)范開源、開放和免費，但基于RISC-V開發(fā)的處理器卻是商品，如果美國以外的企業(yè)自主研制RISC-V處理器，則一般不會違反美國出口管制條例。因此，亟需理清基于國外開源平臺研發(fā)的產品而受到制約的邊界，做好極端情況發(fā)生的準備，未雨綢繆、有的放矢。

建議

堅持“融入全球 自主開源”雙輪驅動，將開源硬件與開源軟件發(fā)展放在同等重要程度，“兩手抓、兩手都要硬”，把發(fā)展開源作為促進數字經濟發(fā)展的政策切口。

探索開源發(fā)展戰(zhàn)略路徑

一方面，對源代碼和建構在此基礎上的軟件/硬件適用的出口管制規(guī)則、法律規(guī)范進行跟蹤研判，評估風險，注重引導、支持、保護，提高中國在開源領域的國際競爭力；另一方面，鼓勵企業(yè)、高校和科研院所在遵守國際開源規(guī)則的基礎之上，從國際開源底層平臺切入開展協(xié)同研究，打造更多適用的應用場景，逐漸打破技術壟斷，讓更多的開發(fā)者、合作方可以基于開源平臺和組件迅速完成國產化實踐，與此同時，大力發(fā)展自己的根技術和根社區(qū)。

加大對協(xié)同研究支持力度

政府部門可提供資金和政策支持，引導企業(yè)、學術界協(xié)同開展開源軟、硬件的交互研究。利用好發(fā)展開源硬件可帶來的科學共享、降低成本等優(yōu)勢，資助由企業(yè)、高校和科研院所建立聯合工作組，識別創(chuàng)造開源硬件高投資回報率并實現國家戰(zhàn)略目標的最佳機會，研究創(chuàng)建經驗證的開源硬件列表目錄，并公開發(fā)布。

開展開源部署試點并確立安全評估框架

政府部門牽頭聯合實施開源部署試點計劃。對試點計劃進行開源軟件、硬件及其交互方案的安全、可靠性檢測，制定基本風險識別框架；通過發(fā)布白皮書等形式，利用情景分析等方法確立在主流許可下將政府資助的軟件、硬件開源發(fā)布的風險及路線圖。同時，利用政府采購、稅收優(yōu)惠等手段促進開源推廣應用。

補齊開源生態(tài)短板

推動開源基金會、開源行業(yè)協(xié)會等發(fā)展，鼓勵中國開源基金會建立知識產權聯盟。引導、發(fā)揮媒體平臺在開源宣傳推廣中的重要作用。在高校、科研機構中培養(yǎng)開源教育和研究文化。

作者簡介：郭滕達，中國科學技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院，副研究員，研究方向為區(qū)塊鏈技術發(fā)展與政策、科技創(chuàng)新治理。

原文發(fā)表于《科技導報》2024年第2期，歡迎訂閱查看。