littleBits快速上手指南：用模組化電路學習與創造

前言

我在2008年初開始開發littleBits，當時我已從麻省理工媒體實驗室（MIT Media Lab）畢業，並有電子工程背景。我在黎巴嫩貝魯特長大。老實說我從沒想過要當工程師。家裡除了我以外還有三個姐妹，父母說我喜歡工藝、喜歡自己動手做，而且常常搞破壞。當我在決定大學要念什麼的時候，父母跟老師都說我應該當個工程師，因為我對科學和數學很在行，但我總覺得工程學很枯燥；直到我進入媒體實驗室，才發現工程與創意結合的力量。我開始運用電路製作藝術品，像是穿戴式電子裝置、互動裝置藝術、照明藝術等。一段時間後，我發現我對工具的興趣超過作品本身。我和同學傑夫˙霍夫斯（Jeff Hoefs）曾和Smart Design設計事務所合作，並一起寫了篇論文叫做〈以電路為素材〉（Electronics as Material）。我們一起設計出littleBits最早的部分雛形，將電路的力量交到每個人手上這個漫長的研究計劃於此開始。

我最主要的兩個靈感來源是樂高積木和物件導向程式設計（Object-Oriented programming）。它們也是當代最成功的模組化系統。

模組化電路

我認為要瞭解複雜的概念，就不能忽視模組化系統的力量。模組讓我們拆解過去覺得很困難的概念，進而逐步建構起更複雜的概念。

第一個靈感來源你一定也很熟悉。1947年，樂高將全世界最重要的建築材料──水泥磚──變成發揮想像力的工具，人人都可以使用。有了樂高，你不用是建築專家，就能直覺地學習，一塊一塊蓋出愈來愈複雜的結構。幾年內，樂高成了家家戶戶都有的玩具。根據估計，總共有超過4千億片的樂高積木被生產出來，全球平均每人有70片。不是工程師也可以砌墻壁、蓋房子、起大樓和造橋。樂高把當代的建築素材變成創意的基石。突然之間我們進一步瞭解了身邊的世界；市中心街上的建築物，過去看起來巨大又複雜，現在似乎不再那麼高不可攀了：你可以想像它們是如何被一磚一磚地蓋起來。

第二個靈感來源是物件導向程式設計。軟體曾經是線性的、深奧的學問，只有專家才知道怎麼寫。後來物件導向程式設計出現了，引進模組的概念，人們可以重複使用過去寫過或其他人寫好的程式碼，一磚一磚地結合成更複雜的程式碼。現在只要有電腦，任何人都可以花兩週的時間學會怎麼寫出全世界最成功的遊戲。

但是硬體沒有那麼簡單。硬體產業是高度依賴資本的產業，製作原型很花時間、很需要專業，因此這個產業很大一部分仍只掌握在工程師手中。那該如何才能讓每個人都能擁有電路的力量呢？我們的做法是電路模組化。

我的第一個littleBits原型是在厚紙板上用Home Depot買來的銅箔膠帶組合成一個裝置。這是實際觸摸、感受模組最好的方式。想像一下，一個從來沒有碰過電路的人會如何與這些模組互動、會受到何種啟發？

littleBits的每個細節都是精心設計的成果，沒有什麼是理所當然的。我們花了超過三年半的時間，做了成百上千個實驗和決策，才讓littleBits成為今天的模樣。當然首要任務是讓電路設計真正模組化：每顆電子積木必須能和系統中任何一顆其他積木作用，模組庫必須可無限擴充。另一個重大挑戰是幫每個模組找出正確的抽象層次。littleBits不是元件層次的模組，而是方塊圖層次的模組。方塊圖層次要多高才能被理解，同時具備足夠的功能，是其中的關鍵。

除了電路設計外，介面設計、機構設計、成本、品牌、美學、產品命名、色碼等各方面都花了許多時間做決定。舉例來說，我花了幾週的時間尋找容易拆裝的連接器，只希望組裝的過程中不要造成任何不確定感和恐懼感。連接器必須夠小、能反覆使用，更重要的是極化方式要防錯跟防呆，不論使用者如何組裝都不會造成危險。篩選了上百個連接器後，我選了一個連我自己都不曾在電路上看過的選項：磁鐵。磁鐵還有另一個好處，就是能讓任何東西顯得神奇。

電路的尺寸必須是彼此的倍數，這樣才能以任何配置方式組成較大的電路，而且可以2D和3D旋轉，只是如此一來成品有時會比理想中稍大些。我想要讓電路看起來平易近人，而不是像一般綠色和黑色的PCB板那樣有距離感，所以我試了許多不同的電路板顏色，希望讓電路看起來乾淨俐落，最後發現白色效果最好。電路看起來必須人性化、中性，所以用手寫筆跡寫上模組的名字；電路是創意的基石而不是成品，所以線路必須外露。電路要通有許多的規則，所以我們設計了一套色碼，把電路規則以顏色表示：藍色和綠色是必要元件，粉紅色和橘色是其中的選擇性元件。我必須確保你能馬上看懂各個模組是什麼、如何使用，所以在使用者介面上，所有的接點都在頂面，其他的線路都在底面，儘管這不一定是最好的電路設計方式。

我可以一一解釋模組和系統的每個細節是怎麼設計的，但那要花上另一本書了。相信我，littleBits的各個方面，包括工程、設計、機構、製造和互動方式，都不是任意決定的，而是精心設計出來的。

前言

我在2008年初開始開發littleBits，當時我已從麻省理工媒體實驗室（MIT Media Lab）畢業，並有電子工程背景。我在黎巴嫩貝魯特長大。老實說我從沒想過要當工程師。家裡除了我以外還有三個姐妹，父母說我喜歡工藝、喜歡自己動手做，而且常常搞破壞。當我在決定大學要念什麼的時候，父母跟老師都說我應該當個工程師，因為我對科學和數學很在行，但我總覺得工程學很枯燥；直到我進入媒體實驗室，才發現工程與創意結合的力量。我開始運用電路製作藝術品，像是穿戴式電子裝置、互動裝置藝術、照明藝術等。一段時間後，我發現我對工具的興趣...

創辦人自序
前言
第1章／littleBits基礎：輸入和輸出
電子積木
電源（藍色）
輸出（綠色）
輸入（粉紅色）
線路（橘色）
其他配件
專題：夜間飛機
專題： 咖啡桌照明燈
littleBits相關資源總整理

第2章／控制和邏輯
逆變器（Inverter）
脈衝（Pulse）
專題：閃爍LED看板
鎖存器（Latch）
延時器（Timeout）
專題：午夜點心燈
臨界值（Threshold）
邏輯電子積木
雙及（Double AND）
雙或（Double OR）
反及（NAND）
反或（NOR）
互斥或（XOR）
進階應用

第3章／音樂和運動
合成器套件
振盪器（Occiliator）
隨機（Random）
鍵盤（Keyboard）
微音序器（Micro Sequencer）
音序器（Sequencer）
混音器（Mixer）
波封（Envelope）
濾波器（Filter）
延遲（Delay）
專題：用合成器套件打造合成器
MP3播放器
來自KORG的新模組：MIDI、CV、USB i/o
動起來
震動馬達（Vibration Motor）
直流馬達（DC Motor）
伺服（Servo）
專題：遙控車

第4章／無線和雲端通訊
無線傳輸器和接收器（Wireless Transmitter and Receiver）
專題教學：視訊遙控車
遠端觸發（Remote Trigger）
紅外線傳輸器（IR Transmitter）和交流開關（AC Switch）
雲端電子積木（cloudBit）
基本設定
雲端控制
IFTTT
專題：遊戲開始！
專題：突然好想你
雲端電子積木進階班

第5章／用Arduino電子積木寫程式
Arduino到底是何方神聖？
基本設定
Arduino腳本入門
pinMode
digitalWrite
delay
Arduino輸入和輸出
digitalRead
analogWrite
analogRead
鍵盤和滑鼠控制
變數可視範圍
滑鼠功能
專題：HelloRun遊戲控制器
鍵盤模擬
while
用Scratch幫Arduino電子積木寫程式

第6章／創造你自己的電子積木
Proto（自訂輸出入）模組
自製輸出模組
自製輸入模組
Perf（自訂電路）模組
輸入和輸出
還能做什麼？

創辦人自序
前言
第1章／littleBits基礎：輸入和輸出
電子積木
電源（藍色）
輸出（綠色）
輸入（粉紅色）
線路（橘色）
其他配件
專題：夜間飛機
專題： 咖啡桌照明燈
littleBits相關資源總整理

第2章／控制和邏輯
逆變器（Inverter）
脈衝（Pulse）
專題：閃爍LED看板
鎖存器（Latch）
延時器（Timeout）
專題：午夜點心燈
臨界值（Threshold）
邏輯電子積木
雙及（Double AND）
雙或（Double OR）
反及（NAND）
反或（NOR）
互斥或（XOR）
進階應用

第3章／音樂和運動
合成器套...