OLPC XO-1

歴史

2005年11月19日、チュニジアのチュニスで開催された世界情報社会サミット (WSIS) で、プロジェクト創始者ニコラス・ネグロポンテと当時の国連事務総長コフィー・アナンが初期のプロトタイプを公開した。公開されたプロトタイプは普通のマザーボードを使ったものだった。ネグロポンテは画面部分だけでもあと3カ月かかると見積もっていた。最初の実働するプロトタイプは2006年5月23日、同プロジェクトの Country Task Force Meeting でデモンストレーションを行った。量産版は同じ大きさでもっと大きなディスプレイを備えると期待されていた。
2006年中ごろに約400の開発用基板（Alpha-1）が配布され、2006年後半には実働プロトタイプ（Beta 1)が875個され、2007年2月には Beta-2 が2400個配布された。量産版は2007年11月6日に製造開始となった。プロジェクトが契約した製造業者クアンタ・コンピュータは2007年2月、100万台の注文を既に受けていることを明かした。同社は、複数の国（アルゼンチン、ブラジル、リビア、ナイジェリア、ルワンダ、タイ、ウルグアイ）が子供たちに配布することを約束しており、同年中に500万から1000万台の出荷も可能だとしていた。同社はXO-1に酷似したマシンを通常の市場で販売する計画も持っていた。
OLPCプロジェクトは当初、XOの一般市場版は計画していないとしていた。同プロジェクトは後に（2007年）、laptopgiving.org というサイトを立ち上げた。これは、上述した "Give One, Get One" キャンペーンによる寄付を募るもので、2007年11月12日から2007年12月31日までキャンペーンが行われた（北米のみの展開）。これは399ドルでXOを1台購入すると、別の1台が途上国の子供に贈られるというものだった。2008年11月には、OLPCは "Give One, Get One" キャンペーンを Amazon.com で再開した。
2008年5月20日、OLPCはXOの次世代機 XO-2 を発表した。2008年後半、ニューヨーク市の教育部門がXOを多数購入し、ニューヨーク市の子供たちに配布する計画を開始した。
Computer Aid International によると、2009年4月に行われた評価で、この機器が教育用情報通信機器の中で最も消費電力が少ないという評価を受けた。

意図的に省かれた機能

頑健性と低消費電力を保つため、モーターで動作する部品を意図的に排除している。このためハードディスクドライブ、光学ディスク (CD/DVD) ドライブ、フロッピーディスクドライブ、冷却ファンなどを備えていない。ハードディスクがないので、ATAインタフェースが不要である。PCカードスロットもないが、代わりにSDメモリーカードスロットとUSBポートがある。
手回しクランク式発電機能を内蔵する予定だったが、2006年のLinuxWorldでネグロポンテがその取りやめを発表した。代わりに別売りの電源ユニットに手回し式か足踏み式の発電機能を付けたものを後に発売するとした。

消費電力

通常使用では約2Wを消費する。これは一般的なノートパソコンが10Wから45Wを消費するのに比べると非常に低い。"Give One, Get One" キャンペーンで販売されたマシンで実際に測定すると5Wから8Wの消費電力だった。ソフトウェアを適切に構築することでさらに消費電力を減らせると考えられる。
計画されている電子書籍モード（開発中であり、未リリース）では、モノクロディスプレイ以外の使用しないハードウェアの電源を切る。そして、ユーザーがページをめくろうとするとシステムが覚醒し、新たなページを表示して、再びスリープ状態となる。このため、電子書籍モードでの電力消費は0.3Wから0.8Wとされている。

ディスプレイ

OLPCの最初のノートパソコンには、極めて低コストの液晶ディスプレイを採用していた。その後の世代のマシンでは、低コストだけでなく、低消費電力で高解像度の電子ペーパーのようなカラーディスプレイを採用することが期待されている。
ディスプレイはノートパソコンの中で最もコストのかかる部分である。2005年4月、ネグロポンテはOLPCの最高技術責任者として Mary Lou Jepsen を雇った。Jepsen はポータブルDVDプレーヤーの小型液晶画面の設計にヒントを得て、XO-1のために新たなディスプレイ技術を開発し、そのコストを約35ドルと推定した。OLPC XO-1 では、この画面が2番目に高価な部品と推定される（1番目はCPUとチップセット）。
Jepsenによれば、新液晶ディスプレイの発明的な設計は、RGBのカラーフィルタを排除した点にあるという。カラーフィルタの代わりとしてプラスチック製の回折格子とレンズを液晶とバックライトの間に置く。回折格子はDVD製造と同じ技術で成型する。回折格子を通すことで、バックライトの白色光が場所によって違う色の光になる。赤、緑、青の光が適切な位置に生じるように調整することで、それぞれのピクセルがそれぞれの色に対応するようになる。この発明により、バックライトの光量が同じならば、見た目がより明るくなる。通常の液晶ディスプレイではカラーフィルタがバックライトの光の85%を吸収しているが、新方式では光をほとんど吸収しない。多くの場合バックライトには冷陰極管を使っているが、壊れやすく、修理が難しく、高い電圧を印加する必要がある。そのため消費電力も大きいし、ディスプレイのコストの約半分がバックライトに費やされる。XO-1では冷陰極管ではなく発光ダイオードをバックライトに採用した。これは、交換が容易で頑丈であり、安価でもある。
液晶ディスプレイの他の部分は既存の技術を使っており、一般的な製造装置を利用できる。回折格子マスクも既存の材料と製造工程の組合せで製造可能である。

解像度

白色LEDのバックライトを主な光源とする場合、このディスプレイはカラー画像を表示する。日光など周囲の光を主な光源とする場合、このディスプレイはグレースケールのモノクロ画像を表示する。
このモード切り替えは、バックライトのレベルを調整したときに行われる。強いバックライトを使ったカラー画像表示は、ラップトップモードでの使用を意図しており、弱いバックライトを使ったグレースケール表示は、タブレットモードなどでテキストを表示させて読む場合の使用を意図している。グレースケール表示の場合、日光の下で長時間、電子書籍を読むことができる。
カラーモードでは、液晶ディスプレイで一般的なRGBピクセル配置（各ピクセルにRGBのそれぞれに対応する部分がある）を採用していない。その代わりにXO-1のディスプレイでは各ピクセルにそれぞれ一色を対応させている。右上から左下に直線的に同じ色のピクセルが並んでいる（図を参照）。このようなピクセル配置で色が自然に表現できるよう、表示する画像の色成分はディスプレイコントローラでぼやかすように調整した後で画面に送られる。色をぼやかしても、それなりの高解像度で表示できる。2007年2月現在、588×441から882×662ピクセルまでのカラー画像を鮮明に表示でき、サブピクセルレンダリングを使ってより高解像度の画像も表示できる。Philips Research の調査によると、XO-1の実質カラー解像度は984×738だという。XO-1のディスプレイと緑のピクセル数が同じ通常の液晶ディスプレイ（緑は人間の目の感度が最も高い）は、693×520となる。通常のカラー液晶ディスプレイとは異なり、XO-1のディスプレイは見る角度によって解像度が異なる。右上から左下にかけての角度が最も解像度がよく、左上から右下にかけの角度の解像度が低い。正しく色を表示できる解像度以上の画像を表示させると、色が不自然になったり、ぼやけて見える。なお、グレースケールモードの方が当然ながら解像度がよく、カラーモードでは色をぼやけさせているため、200dpiの解像度で表示することはできない。

無線メッシュネットワーク

IEEE 802.11bサポートには、Wi-Fi “Extended Range”チップセットを使っている。消費電力を抑えるため、一般的な5.5Mbit/sや11Mbit/sよりも低速な最大2Mbit/sでの運用を選択した。通常の IEEE 802.11b システムはイーサネットと同様で、そのノードが関わるトラフィックのみを扱い、直接通信できないノード間の中継などは行わない。OLPC XO-1 では IEEE 802.11s を採用し、無線メッシュネットワークを構築する。
XO-1の電源を入れると、交信可能範囲内の他のXO-1と Peer to Peer 風の運用をするモバイルアドホックネットワーク (MANET) に参加し、その中でパケットの転送（中継）を行う。そのネットワーク内の1台のコンピュータがインターネットにアクセスできる場合、ネットワーク内の全コンピュータがそのアクセスを共有できる。データレートは高くはないが、ネグロポンテによれば、類似のストアアンドフォワード型のMotomanプロジェクトではカンボジアの児童1000人の電子メールサービスをサポートした例がある。データレートは、電子メールのような非同期型通信アプリケーションでは十分である。ウェブブラウジングのようなインタラクティブな用途や、ビデオストリーミングなどの高帯域を必要とするアプリケーションは、MANET内でのみなら十分である。メッシュネットワークでのIPアドレス割り当ては自動で行われ、サーバによる管理や人手による管理は不要である。

外装

XOの外観のデザインは Yves Behar が中心となって行った。ほこりや湿気に強い素材で、2mmの厚さのプラスチックでできている（通常のノートパソコンの50%増しの厚さ）。反転可能なディスプレイ部、可動式の無線アンテナ、防水式メンブレンキーボードといった特徴がある。

キーボードとタッチパッド

10種類以上のキーボードのレイアウトを試して、対象とする国々の標準的キーボードとマッチするかどうかを確認した。その約半分は実際にプロトタイプとして制作された。世界には、その国の言語を表現する標準キーボードが定まっていない国もある。ネグロポンテは「キーボードを作ることに商業的関心がないから」だと言っている。OLPCがこのギャップを埋めるために行った具体例の1つとして、エチオピアのアムハラ語用のキーボードを作った。
ネグロポンテはCapsLockキーを持たないキーボードにするよう要求した。これによってキーが1つ空くので、それを将来 “view source”キーなどに利用したいという。
キーボードの手前には大きなタッチパッド領域があり、Jepsen はこれを「マウスパッド」と称した。中央の3分の1は静電容量センサー方式で指で使うことができる。全体は抵抗膜方式のタッチパネルのようなものでスタイラスを使うことを意図していたが、これをサポートしたソフトウェアはない。なお、ポインタの動きが変になるということで、この機能は後のハードウェア（CL1A）では削除された。

代替ソフトウェア

Sugarの軽量な代替GUIとして Xfce がある。yumを使うと33MB程度で済み、XO-1の限りあるストレージを圧迫しない（GNOMEやKDEより容量が少なくて済む）。
また、Windowsとのデュアルブート構成も可能である。