用“積木”搭成的智能終端

未來的硬件將模塊化，每一個模塊就像智能手機里的App一樣，由全球的開發者發揮創意開發出來，放在一個應用市場里讓用戶自由挑選。

由喬布斯想出來的應用程序（App）在手機上的下載和應用，大大改變了手機的功能。過去，一家手機廠商做出的一部手機，就僅僅限于這部手機本身的通信功能，無法擴展。而App充分發揮了全球軟件開發者的創意，把各種應用開發出來，然后放到一個應用市場里讓手機用戶自己自由挑選。這樣，就使智能手機根據用戶的個人需求成為一部“個性化”的手機，使手機變成人們日常生活和工作離不開的工具了。App剛出來的時候，還不到200種，而目前已超過100萬種。現在，智能手機的App不但已經覆蓋了如記事本、天氣預報、新聞、電視、電臺廣播、微信、聊天、電子銀行、詞典等等應用，還出現了如空氣質量PM值的測量、計步器、血壓計、周圍輻射值測量等關系到人們健康的特殊應用。

但是，雖然智能手機的軟件變得如此豐富多彩，硬件上還是一個樣：如蘋果iPhone 6就是這個外形和結構，它的CPU、攝像頭、麥克風都無法改變，更談不上要改變它的內臟---各種芯片和其他組件了。就像軟件一樣，人們對于硬件也有個性化的要求，最簡單的就是要有個性化的外形、尺寸、顏色和性能。

硬件的個性化，正是“創客”們最拿手的。諾基亞公司有過一個項目，就是配給用戶一個圖紙和說明，讓用戶自己使用3D打印機，根據自己的愛好把外殼打印出來。而谷歌公司準備實現一種完全模塊化的智能手機，使得一部智能手機可以像積木一樣讓用戶自己組裝。

可以DIY的積木塊智能手機

谷歌公司準備組建一個智能手機模組化的巨大開源硬件平臺，所有手機零組件供應商都來報名，經過評選打分進入供應庫。這個項目名為“Ara”。用戶可以自行選擇零組件來定制手機。這樣就形成一種全新的商業模式，打破了傳統的手機供應鏈和生態系統。過去，很多生產芯片和其他零組件的企業的產品一直無法被蘋果、三星等公司采用，現在由用戶來決定，只要用戶覺得好，就可以拿來試，選不選用戶說了算。這樣的手機當然是完全“個性化”定制的。

最近，谷歌在Project Ara開發者大會上正式發布了首款模塊化手機Spiral 2，從配置來看，這部手機沒有什么特殊的地方。這款手機目前擁有11個運行模塊，谷歌表示到年末運行模塊數將增至30個。該模塊化手機將于今年下半年在波多黎各展開有限的銷售試點，這表明谷歌公司已經真的把這個用“積木塊”做智能手機的想法變成了商業應用。雖然這種模塊化手機現在還剛剛問世，但是它的發展前景卻不能低估，它很可能會形成一個嶄新的產業。

在模塊化手機里，模塊都設計成不同大小的方塊形狀，以便于組裝。用戶可以像玩樂高一樣把WiFi、照相機、電池、處理器、收音機、喇叭等等組件搭成一部手機。用戶可以根據自己的喜好選擇顏色、價格、尺寸、外形設計等等。如果對某個模塊有特殊的要求，可以專門對這個模塊進行更新換代；對某個功能如果沒有需求，也可以把它去除。用了這樣的組裝方式就不需要更新整部手機，達到了極大的靈活性，也避免了浪費。有的用戶只需要最簡單的功能，如不需要拍照或者藍牙功能，那就使用最少的模塊來拼接，這樣價格就可以非常低廉。谷歌公司最近已經宣布了這種基本型“模塊化”手機的成本價為50美元，并稱如果今后和運營商綁定銷售，還可以低于這個價格。

這個模塊化手機還可以包括對應環境監測、食物監測及健康監測的組件，例如空氣質量（PM2.5、PM10）組件、二氧化碳組件、光線監測組件、氣味監測組件、熟食成分監測組件、飲料成分監測組件、心臟監測組件、血糖計組件和呼吸探測器組件。還可以包括如顯微鏡、望遠鏡、紅外鏡頭、放大鏡等特殊光學鏡頭，以滿足特殊人群的需要。電池模塊也將會有很多選擇，如太陽能電池、化學電池、鋰電池等等。這些模塊分別由不同的廠商用不同的材料和結構生產，由用戶自己按照需求拼接在一起。

日本東芝公司成了谷歌公司“模塊化”手機的首家合作伙伴，為這種手機提供芯片組件。為了使各種“積木”能方便拼接，要解決積木之間如何接口的問題。東芝公司在處理器芯片里創新地設計了“橋接”電路，解決了這個問題。這種芯片從2014年上半年開始研發，預計2015年將可以批量供貨。另外，東芝公司還在研發攝像頭組件。

要真正解決各個積木塊之間的接口問題，需要為各個零組件制造商建立標準。這將牽動各方的利益，會有較大難度。但首先要有一家公司領頭、提出基本解決方案。東芝公司已經開了一個很好的頭。

另一家谷歌的合作伙伴是位于美國邁阿密的Yezz公司，這家公司正在為谷歌的“模塊化”手機設計制造30種“積木塊”。Yezz公司的模塊將增加到100種，他們目前在美國和中國都有生產廠家。在今年3月巴塞羅那的MWC移動通信展上，Yezz已展示了他們最新研制的“積木塊”。

谷歌的Ara模塊化手機的原創者并不是谷歌公司，而是被谷歌公司收購的摩托羅拉公司的移動通信研發團隊。而Ara也不是目前唯一的模塊化手機。位于芬蘭的Circular Devices公司，正在積極研發他們的模塊化手機，稱為Puzzle Phone。它不像Ara由很多模塊組成，而是僅包含3個模塊：“脊椎”、“心臟”和“大腦”。“脊椎”是手機的主心骨，包含LCD屏幕、主要按鍵、喇叭及麥克風；“心臟”包含電池和一些次要零部件；而“大腦”包含處理器、攝像頭等組件。他們認為這三個基本積木塊就可以組成一部手機，太多零組件會增加復雜度，并引起供應鏈混亂。但是，他們要組成一個“硬件開發平臺”和一個模塊市場的想法和谷歌還是一致的，即讓大量的創客和硬件開發者參與進來。

“智能椅子”成為智能終端的一個模塊

開源硬件的核心思想是開放和以用戶為中心。傳統手機的設計方案由手機廠商研發，技術掌握在手機廠商那里；而模塊化手機的用戶面對的不再是手機廠商，而是零部件生產廠家。在維修的時候，用戶不需要為了換某個零件而換掉整個手機底板甚至整部手機。這就不但降低了手機本身的成本，也大大降低了維修的成本。

谷歌公司正在準備建立一個“Ara模塊市場”，讓模塊開發者把新開發的模塊放入這個市場，并讓用戶在這個市場里自己任意挑選，就如目前應用軟件App市場一樣。這將會吸引一大批第三方開發者。

在這樣一個開源硬件平臺上，想象力可以得到充分的發揮。從一部智能手機的形狀的角度來講，可以延伸到各種各樣的智能終端：從身上穿的各種可穿戴設備（如智能手環、智能項鏈、智能手鐲、智能衣服等等），一直到房間里的智能文具、智能桌子、智能椅子、智能墻壁、智能冰箱等等，都屬于智能終端的延伸，變成智能終端的模塊。這時，例如智能終端的一塊“積木”就是墻壁上的顯示屏，它可以覆蓋整面墻壁，把在手機上的所有信息轉換到這面墻壁上，也可以直接用手在上面觸摸進行控制或書寫。另外一塊“積木”可以是一把“智能椅子”，可以根據人體工程學自動調節角度、高度和位置，每隔40分鐘會提醒久坐的人起來活動。

這類智能化“積木”本身，也可以進一步模塊化。例如，作為智能終端的智能手表，也可以由用戶自行拼接模塊，進行組裝；或者提供給用戶CAD圖紙，讓用戶自己用3D打印機打印出來。目前已經在實驗室里演示的模塊化智能手表稱為“Blocks”。這些模塊包含長方形和圓形的手表觸摸屏表面、電子墨水表面、水晶罩殼、麥克風、運動傳感器、姿態控制、GPS、心跳監測、血氧監測、環境傳感器、指紋掃描器、耳機插座、攝像頭、外接電池、隱蔽的U盤、NFC芯片（用于感應付款）、手電筒、可編程按鈕、SIM接口以及動力充電器。這些模塊可以讓用戶自行挑選，甚至給用戶圖紙讓用戶自己用3D打印機打印出來，然后組裝成一個適合自己需求的智能手表。這個研發團隊目前還在籌款中，他們預計在2015年底正式推出這款“Blocks”模塊化智能手表。

“跨界”的積木塊平臺

這個開源硬件平臺不單是把手機零件組裝起來的平臺，而是一個“跨界”的平臺，這個“跨界”的平臺可以擴展為一個物聯網的平臺。物聯網的各個終端，可以看成是智能終端的一個個“積木塊”。通過把積木塊無線連接在一起，有著無限的可能性。這將會激發出硬件制造商、尤其是零組件制造商的創新積極性，給用戶提供更豐富、更便宜的“積木塊”，讓極客、創客和喜歡體驗新鮮感的人們愛不釋手。

這樣的商業模式會遭受到來自如蘋果這樣的手機整機品牌廠商的阻力和排擠。但是，隨著智能硬件、可穿戴設備以及各種創客的涌現，可以預計未來的智能手機產業鏈會被慢慢打破和改變。而上游零部件供應商的數量又遠遠大于手機品牌廠商。當3D打印日益普及的時候，當這些創客及零部件供應商利用開源硬件平臺，把創意和創新發揮到極致的時候，也就是人人可以DIY做自己個性化的智能終端的時候。

到那個時候，“硬件模塊市場”里的模塊的數量，也會像App一樣達到100萬個，每個人、每個家庭、每個工作場所，都會有自己獨特的完全個性化、智能化的智能終端，五彩繽紛、各放異彩。由“積木”所組成的智能終端，也正是所謂的智能家居、智慧城市的基本組件，為未來的智能化的家庭和城市奠定了基礎。

（作者張臣雄，在世界500強企業之一的大型高科技公司任首席科學家）