【非關科學】生活中的軟性電子

繼最無聊的機器人主題後，又來一篇更無聊的軟性電子，
只是不放上來，最近也沒什麼新文章好post了。

這次真的很感謝成大微奈米中心的林主任和謝博士、吳博士，
又親切又熱心。

也要感謝素未謀面的Qualcomm劉純娟小姐，上班下班都一直被我煩插畫的事，真的太謝謝你了，記得找我請你喝咖啡:)

也謝謝我表姊阿君姊姊，邊抱著小孩餵奶還要邊跟我分析軟性基本的優缺點之類的，後來小娃娃還尿在她身上…

謝謝哲榮、邱哥、插畫家超級辛苦的把我自己都搞不懂得插畫弄出來了。

每次都在想，我們花了幾個月上山下海做出來的東西，
大家花了幾秒就翻完了呢？
剩最後一篇就結束實驗傳奇系列了，讀者有記得什麼嗎？
我又留下了什麼呢？

好多人都說這系列很難、很無趣，叫我blog上多寫一點對生活的碎碎念。
我其實一直在努力把科學寫的跟那些風花雪月的事一樣有趣，
希望大家也能給點機會去讀讀看我的努力，
說不定科學沒有想的那麼恐怖。

這次是採訪、寫稿都最痛苦的一期。訪了快二十個人，結果一個故事都沒有。想到這期就好累…連心得都懶得打了。還是去睡覺好了…


欄目：實驗傳奇
大標：柔軟勝剛強
小標：生活中的軟性電子

撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)

我把自己包成卡通「南方公園」裡「阿尼」的模樣，跟著成功大學助理研究教授謝伯宗來參觀微奈米科技研究中心的無塵室。

機台上放著綠色包裝的椰香口味「乖乖」，綠色是機器正常運作的燈號，而乖乖就是要機器乖乖的別鬧彆扭。每年中元普渡，這些研究人員就會拿拜過的乖乖鎮住機器。謝伯宗說，有一年，一個嘴饞的傢伙把乖乖吃了，後來機台壞了兩個月。

謝伯宗研究的是「軟性能源材料」，屬於這次主題──軟性電子(Flexible electronics)的一環。軟性能源材料有不少研發、製作的部分就是在無塵室中進行的。

軟性電子嚴格說來不能算是一個科技領域，而是一種創新概念。如果看到了電子元件號稱「軟性」、「可撓」、「薄膜」，大概都與軟性電子相關。

軟性電子簡單來說，就是把過去硬的電子元件變成軟的。如果應用於顯示器上，未來你的電腦螢幕就可以捲起來帶著走；用在電燈上，就可以把燈當成壁紙貼在家裡當裝潢；如果衣服上有軟性電子的概念，也許在寒冷的冬天就會自動加熱；電子皮膚則可以附著在機器人手上，讓代勞取物的機器人東西拿的更穩。 軟性電子的應用，已漸漸在生活中見到蹤跡。

●軟性電子現身花博
如果有機會去台北國際花卉博覽會的夢想館，可以試著找找看音樂從哪發出來的。這是工研院電光所的研發技術之一──「紙喇叭」，因為如紙一般輕薄、可裁切。所以做成像是花、葉的形狀，藏身在夢想館裡。不過，你可能要把頭抬高一點才找得到，因為工研院擔心遊客會將這些美麗的機械花葉帶回家作紀念，所以裝設的時候位置放得比較高。

工研院電光所奈米電子技術組經理劉昌和說，原本想把軟性電子的概念拿來製作卡片，但考慮到軟性電子的最大特色就是大面積，所以改為研發這款以紙和金屬電極為材質的紙喇叭。原理是把兩張紙上鍍上金屬當作電極，中間夾了層帶電薄膜。當金屬電極一通電，薄膜就會開始前後震動發出聲音。

軟性顯示器、紙喇叭、電子皮膚、軟性照明、軟性能源……上述每一種軟性電子的應用都是完全不同的學問。其中，只有一件事情共通，那就是不管要做成什麼，都需要軟性的「基板」。

基板就像是三明治外層的吐司片，你可以裡面夾生菜、夾蛋或放上任何你愛的食物，做成不同口味的三明治。但是，不論什麼口味都需要吐司片來承載這些配料。工程師所說的「基板」，就是承載內容的吐司片。上面可以放電路成為電路板，或是形成三色濾光膜應用在彩色螢幕上。

過去的基板十之八九都是玻璃或是矽基板。以矽為基板生產半導體晶片的矽谷
也因此得名。玻璃和矽基板性質堅硬、穩定，但是一摔一撞就碎了，而且又重又硬不好攜帶和應用。於是，使用金屬以及塑膠做成的軟性基板就應運而生。

工研院電光所軟性電子系統組的蔡金津博士說，軟性電子的出現，除了代表更人性更便利的應用；也因為它的軟薄特性，得以讓它像印報紙一樣，可以一卷一卷(roll to roll)用滾輪把想要的材料印製上去。如果是傳統的玻璃基板，因為材質堅硬、面積固定，不可能把它捲起來印製，所以必須在真空環境中把材料鍍上去。

抽真空的成本高、速度慢，而且容器的大小固定，沒辦法讓你想放多大的基板進去都隨心所欲。軟性基板克服了這點，但接下來還有更多的挑戰要面對，以材料的特質來說，塑膠耐不了高溫，水和氧氣的滲入也會造成破壞，必須塗布阻氧阻水的阻隔層。以成品來說，可彎曲的程度、次數是不是足以符合消費者的標準，而不是多捲幾次軟螢幕就變得皺巴巴的。

以製程來說，軟性基板的問題更複雜，因為印製的過程類似噴墨印表機。先把我們要的材料(溶質)溶在有機溶液中(溶劑)，精準地噴到我們要的位置，然後再把不要的溶劑讓它揮發掉，留下我們要的溶質附著在基板上。但是，就像蓋章一樣，你要抓多少印泥壓到紙上，希望紙上能殘留多少，而且還要印到數十奈米的精準度，這都牽扯到複雜的表面化學。「光講這個就一篇博士論文了。」台灣大學電機工程學系助理教授陳奕君說。

●電子紙在台灣
在台灣，軟性電子發展最火紅的領域，就屬軟性顯示器和軟性能源了。軟性能源大多是指軟性電池以及軟性太陽能板。為什麼要研發軟性電池呢？如果，研究人員花了九牛二虎之力，終於研發出軟的電腦螢幕或軟的手機，卻獨缺軟性電池，使得軟性螢幕還得背負硬梆梆的電池，那也是白搭。軟性電池的挑戰在於將傳統的電解液改成柔軟固態的材質，才不會有電解液外漏的問題。而軟性太陽能板則可以作為帳棚的外罩，讓露營的人在戶外也可以充電。

另一個熱門領域則為軟性顯示器，像是手機、電腦、電視螢幕，如果能做成軟性的，那將來在家打棒球都不怕電器壞掉了。其中的「電子書閱讀器」更是台灣目前發展火紅的領域。

嚴格來說，「電子書閱讀器」其實與「電子書」是兩回事。「電子書」泛指可在
電腦螢幕、手機、閱讀器上閱讀的電子檔書本內容。而閱讀器指的則是承
載「電子書」的機器，比方說Amazon的Kindle、美國最大書店Barnes & Noble出的nook，或是華碩和慈濟合作研發的「靜思電子書閱讀器」。

這些閱讀器的螢幕，看起來就跟紙一樣，不像電腦螢幕會自己發光，而是靠著自然光的反射。所以也像一般紙張一樣，關燈就看不到了。最大的好處是可以重複使用、輕薄、省電、不傷眼，比會自己發光的液晶螢幕更適於長時間閱讀。

一本電子書閱讀器是由很多元件拼裝在一起的，前蓋、背蓋、以及使用玻璃基板
製作的電路板因為沒用上軟性電子的概念，我們就暫且不管。只要把顯示板中薄薄的「電子紙」抽出來看就好。

台灣師範大學應用電子科技學系高文忠主任說明，電子紙技術可以分成：最上面負責顯示圖像的電泳顯示器(EPD)、負責控制電流的電晶體(TFT)和負責提供驅動電壓、軟硬體溝通、告訴顯示器要顯示什麼字樣的驅動電路系統(Driving System)。

電子紙技術中後兩者原本就是台灣的強項，獨缺電泳顯示器技術還掌握在美國手上。這幾年，台灣的元太、友達，分別併購了美國最知名的電泳顯示器公司E Ink和SiPix，等於把電子紙產業整個兒移到台灣了。

●電子怎麼排出字型
電泳顯示器中的「電泳」，顧名思義就是帶電的顯示顆粒因為附近電場的影響而游泳。比方說在帶負電的顯示顆粒附近施加正電電場，顯示顆粒就會往正電方向跑去；如果附近有負電，就會同性相斥而跑得遠遠的。所以研發電子紙的人就利用同性相斥、異性相吸的原理驅動電子移動。
以電子紙大廠之一的E Ink技術來說明，它是由兩層薄膜電極中間夾著上百萬個細小透明的樹脂膠囊。膠囊中裝著透明的液態介質，裡頭有帶正電的二氧化鈦白色顆粒和帶負電的黑色碳顆粒。
當底部的電極給了正電，帶正電的白色顆粒就會同性相斥跑到膠囊上方，同時間帶負電的黑色顆粒就異性相吸到膠囊底部。因此，從上方看起來，這個膠囊就白色的；反之，看起來就會是黑色的。因此可以藉著控制電極給予正電或負電，來控制膠囊中黑白粒子的移動，而排出我們想要的字或影像。

因為膠囊中的介質濃稠，所以給予電壓後讓顆粒移動到定點，顆粒會停滯在原處不會亂跑，如此一來就算斷電後畫面還是固定的，稱之為「雙穩態」。等到要切換畫面時再施加電壓讓黑白顆粒大風吹即可。電泳顯示器因為雙穩態的特性，只有切換畫面的時候需要用到電，所以這樣的閱讀器就算不充電也可以連續使用兩個禮拜以上。

相對於E Ink的微膠囊技術，最大對手SiPix使用「微杯」技術。原理差不了多少，只是膠囊換成了一堆極小的杯子，稱作微杯。微杯裡面裝著黑色的液體，液體中懸浮著白色的二氧化鈦顆粒。只要控制電壓，讓白色顆粒往上，看起來就是白色；如果白色顆粒往下沈，看到的就是黑色液體所呈現出的黑色。

近年來黑白兩色的電泳顯示器技術已逐漸成熟，但高文忠回憶，幾年前剛進入這領域時，拿到的
電泳顯示材料，需要很高的電壓才能驅動、顯示的顏色也綠綠髒髒的。甚至畫面不是雙穩態，畫面顯示結束後，上面的字體圖案沒多久慢慢就會消失不見了(對閱讀速度慢的人來說壓力會很大)。另外，如果不用很高的電壓，很難驅動該顯示器，外加成本高、技術也複雜。

●全彩、快速是電子紙的下一步
時至今日，電泳顯示器還有缺點。第一，無法顯示全彩。曾經有人試著加裝三色濾光片，但顏色汙濁並不美觀。另一個缺點就是電子紙反應很慢，一秒鐘只能換一、兩頁，當然沒辦法看影片、動畫。而且如果氣溫一低，介質變得濃稠，帶電顯示顆粒游動速度更慢，畫面切換速度也更慢。
為了克服氣溫帶來的影響，華碩電腦易平板事業處資深經理戴佩勇說明，電子閱讀器中的溫度感測裝置可以讓閱讀器調整電壓。當溫度低，施加的電壓大一點，就可以讓顯示顆粒跑得快一點，以維持固定的切換速度。

然而，因為電泳顯示器先天的限制，電子泡在濃稠介質中要游來游去當然會花點時間。就像過去幾年的國慶日活動，有用人體排出「國運昌隆」等字樣。如果要這些人泡在水裡排字，肯定反應會慢很多。

因此，台達電及輪胎公司普利司通就想到了，何必要把啦啦隊泡在水裡排字，把他們撈出來在空氣中排字，速度應該會快很多！

於是，他們研發了快速反應液態粉狀顯示器(QR –LPD)，就是把微杯中間的介質是換成空氣來取代原本的液體，如此將可以大大提高顯示器的反應速率。以空氣當介質還有一個好處，傳統電泳式顯示器的反應速度會因為氣溫改變，溫度一低，介質會變得濃稠，一變濃稠，顯示顆粒要跑到位就更吃力了。但是QR –LPD以空氣為介質，空氣對溫度變化的敏感度比液體來得低，所以QR-LPD的面版在攝氏零下二十度還是可以工作的。

如果誰還有閒情逸致在零下七十度的地方看電子書，可以考慮高通科技即將上市的Mirasol電子書閱讀器。

Mirasol雖然一樣是反射式電子紙，但最好的是，它是全彩而且適合播放動畫的。它已經不是用過去黑白顯示顆粒跑來跑去的傳統，而使用「干涉測量調節」來反射出各種顏色。

首先，每個像素可以區分為九個(依製程不同而有不同的數目)小像素(sub-pixel)，小像素的底部是反射膜，上面是玻璃基板，中間夾著固定距離的空間(空氣層)。當加上電壓開始控制驅動電路，玻璃基板和反射膜就會緊貼，而無法反射任何光線。當沒有電壓的時候，玻璃基板和反射膜是分開的；光線進入後，會根據空氣層的高度，反射出不同的顏色。

空氣層的高度有三種，分別負責紅、綠、藍三種原色的反射。間距最大的，反射波長最長的紅光；其次為綠光；間距最小的，反射波長最短的藍光。不同的光線反射到我們的眼睛後共同作用，就會給我們全彩的感受。舉例來說，如果對負責反射藍光的小像素施加電壓，該小像素就會不反射藍光。整個大像素由紅光和綠光組成，而我們看到的就是黃色。

由於這樣的反射科技，類似孔雀閃閃發亮的羽毛，也像是蝴蝶翅膀在陽光下隱隱發光，加上Mirasol每秒可以跑十五張以上的影像，所以得以播訪影片。這樣的產品令人期待萬分。只可惜Mirasol從幾年前說要上市，到今天還不見影子，而且大家最關心的價格也還沒公布，就像是看著一個大正妹在面前晃來晃去，卻不知道是否單身一樣令人難耐。

電子紙的科技不斷在突破。但是，技術歸技術，市場歸市場。選擇電子書的時候，很少人會在乎電子紙究竟是使用微杯還是膠囊技術。影響消費者購買意願的因素，還牽涉到附加功能是否實用(能否上網、有無觸控手寫功能等等)、數位內容充不充足(頁面切換速度飛快，卻沒幾本書可看的話，應該也沒人要買)、價格等等。另外，現在人閱讀習慣改變，尤其年輕人大多只有在應徵工作和相親時會號稱自己愛讀書，大部分的人僅在網路上瀏覽資料，坐下來靜靜看書的時間其實很有限。

即使閱讀習慣改變會影響電子書閱讀器被接受的程度，但軟性電子的其他應用卻仍然是眾所矚目的焦點。從顯示科技、居家照護、軍事航空等，軟性電子的概念，已經柔軟綿長地滲透到生活中了。

【非關科學】機器人還要走多久？

這一篇應該是最無聊的一篇了吧！
不過還是厚者臉皮貼上來，
反正不管我覺得寫的好不好也沒人願意看（鬧彆扭中…）

照例要感謝所有的老師同學，
尤其是謝銘原老師很熱心的幫我修改還教我怎麼回家。
也謝謝北台灣科大的的機器人博物館，
很不好意思沒有放你們照片。也謝謝你們幫忙。

這期最開心的是楊谷洋教授好帥人好好喔！
採訪那天穿運動短褲咧！（羞…）
而且還說我很聰明有概念等等，真是個好老師啊！害我很想去跟著他唸博班。

希望明天訪工研院也會遇到帥哥：ｐ

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大標：機器人還要走多久？
副標：從實驗室到客廳

撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/陳弘岱(經典雜誌攝影)

幾年以後，一個人的生活或許沒那麼糟。

也許當你下班回家，就可以癱倒在床上讓機器人幫你按摩，自動化廚房也按照設定好的時程及菜單，煮了一桌熱騰騰的飯菜；這時候伴侶機器人可以陪你談天說地，甚至無條件捧你每個無聊笑話的場；更好的是，在這麼冷的冬天，你可以不用爬出棉被就有機器代理人幫你進公司開會、幫你被老闆訓話......。

科技始終來自於人性。因為人怕髒、怕死、怕無聊，所以有可以取代人類做3D工作（Dirty骯髒, Dangerous危險, Dull無聊）的工業、探勘和軍事機器人；因為我們怕孤單、怕沒人照顧終老，所以研發可以陪伴及照顧我們的居家照護和伴侶機器人。

五十年前，美國的「機器人之父」恩格柏格（Joseph F. Engelberger）與德沃爾（George Devol）開發出第一個產業機器人，接著被日本汽車產業充分運用在生產線上。如今，由科幻作品及2005年日本愛知縣博覽會引領的機器人風潮，讓機器人從工廠走入人們日常生活中。這些能夠與入共同生活、具有感測外界環境能力、並適當反應的機器人，我們稱它們為「智慧型機器人」。

智慧型機器人所需要的關鍵技術非常廣泛，像是驅動機器人活動的馬達、給予機器人感官知覺的影像和語音處理技術、相當於機器人大腦的智慧運算系統，以及讓機器人可以自由走動的導航與環境感知避障技術，當然還要有人進行機構及系統的整合設計，才能給機器人一個身體……。

小標：實驗室巡禮
Google「機器人、台灣之光」會發現總共有一百三十萬筆。新聞媒體一天到晚報導台灣哪些研發團隊奪得機器人競賽大獎、或是台灣又研發了具有特殊功能的機器人。但是，脫下這些新聞稿製造的形象，台灣的機器人領域發展到了什麼高度？未來的方向又該何去何從？

精密機械研究發展中心機器人發展組張乃文統計從民國九十年到九十七年，全台灣發表過與機器人相關報告的教授，竟然高達約一百六十位，足見學術界對機器人研究的熱忱。

像是由台灣大學電機工程學系羅仁權教授帶領的智慧型機器人暨自動化實驗室，就處處都是大大小小的機器人：粉紅色的Monica白天是接待員，晚上則兼差當保全；身材壯碩的「戰士」則是羅仁權在中正大學任教時開發出來的，具有保全和遠距醫療功能；可以用手機遙控、個頭很小的RenQ，則可以跟在小孩屁股後走動、陪他們玩遊戲。

台大研發成果中最令人感到興奮的機器人則是，如果有機會量產絕對會掀起風潮的按摩機器人。這個只有上半身、裝設在床上的機器人，與傳統的按摩椅相較，其最大特點就是可以躺著趴著享受、還可以按摩正面。按摩機器人不使用CCD攝影機，以免有照片外洩的疑慮，它擅長用是敏銳的觸覺來感應人的身體結構和肌肉壓力。

成功大學電機系李祖聖教授的團隊，最近差點上了當紅的綜藝節目，就是因為該團隊在2010 FIRA 機器人世界盃中勇奪最多獎項。這間實驗室的另一個主角，就是智慧型機器手臂「阿機師」，雖然外觀只是一隻手臂，卻也具備聲音、影像辨識等功能，還會跳舞、抓球、舉重、揮毫等。

小標：高齡社會推動機器人時代
交通大學電機系宋開泰教授的智慧型系統控制整合實驗室也是研發保全機器人的重鎮。這實驗室有個又大又圓頭部的「阿伯（UP. Bot）」鎮守，阿伯配有攝影機和SIM卡，一有風吹草動就可以撥打相關人員的手機號碼，並且立即傳輸影像畫面。
交大的另一個居家看護機器人RoLA（Robot of Living Aid），則可以確保家裡銀髮族的安全。只要透過銀髮族身上配戴的三軸加速規，偵測到摔倒時，RoLA會鈴聲大作，並立即透過網路定位巡航到銀髮族的身邊，將即時畫面傳送至遠端，讓醫生、家人或相關人員可以透過即時視訊判斷是不是真的摔倒受傷，再做出因應。
同樣因應高齡社會，交通大學電機系楊谷洋教授團隊，就不侷限人形限制，研發輔助行走的行動輔助機器人「i-go」。這個必須被人推著走才會動的「被動式」機器人，每個把手上有十四個壓力感測器，可以透過感測使用者雙手手掌施力的分佈情形，來判斷使用者想往那邊走的意圖。知道使用者的方向後，i-go會順應使用者意圖給予重力補償、引導或煞車及省力的運動輔助。例如在上下坡時，因為i-go的重力補償，讓使用者不會一路滑下去。
往技術門檻較高的醫療機器人發展也是一種趨勢，像是由台灣科技大學電機工程系郭重顯教授帶領的醫療機器人實驗室，就研發縮小開刀傷口的手術機器人、電子義肢。最近也連同包括醫學、建築等不同背景的團隊，製作出協助下半身障礙者的智慧型輪椅。

台灣科技大學機械工程系林其禹教授團隊也創建了全球第一台與真人等高的仿真人臉、雙足人型機器人Janet，他們還打算開發多個這樣的機器人，組成機器人劇團。

小標：感官世界
很多人看到機器人有個頭，就直覺反應裡面應有眼睛耳朵嘴巴等功能。其實，機器人的感官功能需裝置及整合各種系統才能達成。

比方說，CCD攝影機像是機器人的眼睛，可以感應物件的顏色、特徵、位置，來辨識或追蹤物件或人；麥克風陣列就像機器人的耳朵，接收到聲波轉換成電壓來進行語音或語意辨識。機器人可以透過全球或室內定位系統知道自己的位置；雷射測距或超音波測距讓機器人可避開障礙物；觸覺感應器可以讓機器人對擁抱、撫摸有反應……。

當然，用這些系統和程式設計出來的感官，目前仍無法和生物的感覺神經系統媲美。比方說當前的語音辨識系統，在安靜的環境可以辨識百分之九十的單字，但是在吵雜的環境下，辨識成功率就會降到百分之五十。而這還只是「單字」的辨識而已。如果在台灣這種多語言的環境，你跟機器人說一句「挖嘜七seven-eleven買思樂冰（我要去7-11買思樂冰）」，你的機器人可能就要當機了。

想讓機器人的肢體動作和真人一樣流暢也是一大挑戰。就連機器人界的運動健將Asimo也曾在表演中從樓梯上滾下來，嚇的一群工程師衝上台，趕緊用屏風遮著維修。如果有機會看RoboCup（機器人世界盃足球賽），就有機會看到機器人摔成一團，或傻愣愣看著球從身旁穿越進入球門。雖然，現有的兩足機器人走起路來還像小嬰孩包尿布。但是RoboCup聯盟很有信心的認為，到2050年，機器人已經可以和真人比賽足球，而且贏定了！

而要讓機器人呈現擬真表情也很不容易，南台科技大學機器人中心主任謝銘原團隊與工業技術研究院，合作開發可呈現擬真表情的互動玩偶機器人。後來發現最難控制的是嘴部表情，因為玩偶的嘴動起來一點都不真。而美國聖地牙哥加州大學（UCSD）開發的愛因斯坦機器人，臉部表層覆蓋著一種近似人類皮膚的橡膠材質，並裝置了三十六個馬達來拉動臉部肌肉，因此可以做出各種精細的表情。

幾經努力後，有的科學家就發現，靠這些電路設計無法達到類似人類完美的感官能力。如果連感官都沒辦法和人類一樣，更不用說擁有類似人類的智慧了。也因此從生物技術複製人類的倫理課題，才會每每在機器人領域上也參了一腳。

小標：等一個天才
除了人工智慧的瓶頸外，智慧型機器人的技術在實驗室已經初步實現了。雖然不盡完美：可能你花大錢買的保全機器人，卻怎麼樣都跑不過小偷；可能你請它幫你播放昊恩家家的「不自由」，結果語音辨識不精準，而播放成澎恰恰的「種瓠仔生菜瓜」。但比起技術上的無法完美，更大的問題在於無法商品化。

現在來做個調查，你願意用多少錢買一台萬能的機器人，可以幫你燒飯做菜開車、打掃家裡？告訴你，即時你有十五萬美金（相當於五百萬台幣），也只能租到Asimo一天。如果有這麼珍貴的機會，你希望Asimo能幫你做什麼？

穴道按摩？太強人所難了。倒水打掃嗎？十五萬美元都可以請好幾個林志玲來幫你倒茶水了。踢足球？以Asimo要偵測球體、運算反應的速度，跟家裡老狗踢還比較有趣一點。仔細想想，你會發現生活中，其實找不到非要機器人的理由。

講起機器人未來的應用，每個人都可以講的天花亂墜、無邊無際。但是，交大楊谷洋教授引用了資訊工業界的老話：「什麼是機器人的Killer application?
（什麼是機器人最了不起的應用）？」冰箱可以防止食物腐壞、汽車可以幫你快速移動，那機器人呢？

如果答不出來？那這個東西的銷路可能會是問題。但令人好奇的是，在答案揭曉前，大家究竟在忙什麼？南台科大謝銘原主任說：「大家在等一個天才的出現！」在等一個革命性的想法，和一條清晰的方向。

小標：產學研必須大串連
也許在現今包山包海的廣大研究範圍下，會有特定的領域，尤其是攸關性命的探勘、戰爭及太空探索上，機器人會被廣泛應用。但是，多功能的居家服務機器人，商品化之路恐怕還有一大段路要走。其實，正因為機器人產業發展及市場需求仍不明確，研究團隊才有天馬行空拼創意的空間。這樣的創意漫遊，也許尚未聚焦但卻充滿希望及樂趣。

不過，學者也憂心因為全台灣有非常多團隊都曾涉足機器人領域，造成資源分散。成大學李祖聖教授認為，機器人領域的經費規劃要從「計劃性經濟」和「民生經濟」雙管齊下。都是計畫經濟，那科技大學、技術學院就會被排除其外，若都是民生經濟，則會缺乏突破性的發展。

台灣大學羅仁權教授也表示，台灣太多單位做的研究都重複了，非常浪費資源。在政府資源有限的情況下，一定要規劃分工。比方說研究型大學，就盡量發展攻擊性、原創性專利以及核心技術。科技大學和技職體系可以成為業界和學界的橋樑。而業界就負責評估市場需求、整合各項技術、降低成本。

過去台灣的機器人領域，學界、業界一直是各走各的路。近年來因為台灣機器人學會、台灣機器人產業發展協會及幾個法人研究單位的努力，台灣的產、學、研單位才逐漸開始密切的溝通合作、整合各單位專長。

小標：業界的疑慮
而業界最擔心的也不是技術，而是消費者能接受機器人的程度。以通訊起家的華寶通訊，新技術開發部副處長黃國聰認為，機器人「做不做的到」不是最大的問題，「能不能接受」才是重點。如果叫機器人花十分鐘拿杯水，的確是達到「拿水」的目標，但是消費者能接受嗎？或是機器人不小心碰撞到了人體，人們會以對自己人一樣的寬容來原諒機器人嗎？

南台科大謝銘原主任也以保全機器人為例，萬一配戴武器的保全機器人傷錯人了，誰該負責？是主人、賣方、還是設計者要負責？抑或是受害者要自認倒楣？在無法釐清責任歸屬前，業界當然不敢輕舉妄動。

這問題也會擴張到人類對機器人的害怕和敵視，尤其在西方社會更加明顯。歐美因為受到宗教影響，認為只有上帝能造人，因此對人形機器人，尤其是具備五官的擬真機器人更是排斥。加上十九、二十世紀，工業化造成大量人口失業的歷史背景，讓歐美社會視機器人和人工智慧為威脅。大量的早期電影像是「2001:太空漫遊」「大都會」，以及幾年前才出版的《機器人咬人：專家教你戰勝機器人的保命技巧》書籍都反應了這樣的恐懼。

以當今的技術來說，擔心機器人叛變有點多慮了。機器人沒有意識，既然沒有意識，就不會叛變。交通大學楊谷洋教授覺得，現在的確面對到機器人的倫理問題，但要規範的對象不是機器人，而是設計者和使用者。機器人只是工具，用在對或錯的地方則是我們的責任。

機器人要從實驗室走到人們的生活中，還要通過消費者、產、官、學的層層考量。若缺乏串連、溝通，機器人就只能永遠待在實驗室和科幻電影中，而讓「家家都有機器人」的夢想，越來越漫長。


BOX:

大標：創造屬於台灣的機器人

每個社會的文化特色，可以從機器人的發展看出些端倪。

比如說特別重視人民福祉的歐洲社會，為了因應高齡社會，發展出各種居家照護、醫療用途機器人。同時，各地區也都有各具特色的機器人，像是瑞典有個小兒痲痺患者發明了可以協助餵食的機械手臂、義大利有真實版的「瓦力」，可以上街收拾垃圾並且監測空氣品質……。

美國的機器人發展則著重在軍事太空，已經有多種機器人士兵逐步被開發並且取代真人。預計2015年有三分之一的陸軍會機器人化。像是名叫「大狗」（Big Dog）的四足機器人，就比坦克車更適應崎嶇不平的地形，還可以運送上百公斤的彈藥和補給品；偵察機器人則能配有機翼與足，可以上天下地；芝加哥大學和iRobot公司合作的「化學機器人」（ChemBot），外型就是一團濕軟的物體，可以感測環境而改變形狀，東鑽西爬不成問題，未來可以應用在軍事偵查和救災上。

反觀憲法禁止發起戰爭的日本，就致力於發展因應高齡社會的居家照護機器人。隨著高齡人口的增加，工作人口逐漸無法負擔照護銀髮族的工作，因此對居家照護的需求提高。但是，日本社會很重視種族純淨，對於外籍看護的態度並不開放，加上重視尊嚴、不願在人前失態，所以看護機器人將是發展重點。同時，銀髮族的心靈照護也不能缺少，因此可愛的機器寵物，像是對於聲音、觸摸、光線都有反應的Sony的愛寶狗和雪白毛茸茸的Paro小海豹也隨之開發出來。

另外受到1950年代「原子小金剛」的影響，不少工程師因此投入機器人領域，連帶讓日本的人形與擬真機器人也聞名全球。像是有廣大粉絲的本田汽車Asimo、豐田汽車會拉小提琴的機器人。大阪大學的石黑浩教授，也製作了和自己如出一轍的擬真機器人，還有另一個擬真的女機器人，前陣子也客串百貨公司客服人員招呼客人。

而企圖心很強的韓國，力求在2013年可以成為全球製造機器人的前三大國。韓國最有名的機器人，就屬與美國聖地牙哥加州大學合作開發，模仿愛因斯坦臉部表情的Hubo機器人，第二代的Hubo甚至還可以跑跳和打太極拳。

比起上述國家，台灣的機器人文化則顯得比較保守。從1968年漫畫家劉興欽的作品《機器人》就可以看得出來，劉興欽筆下的「劉型機器人」不用對抗什麼邪惡博士、也不用拯救地球，而是老老實實的幫忙種田割草、抓小偷強盜等等。劉型機器人相當人性化，甚至會怕胖想減肥、也有筋骨酸痛的問題。

而現今台灣的機器人發展，則大多跟在其他國家腳步之後，東做一點西摸一點。雖然主力在居家照護、教育娛樂機器人，但卻沒有做出特色和口碑。對此，台灣大學羅仁權教授認為，將中華文化融入機器人中也許是一個賣點，比方說會穴道按摩的機器人、會功夫的機器人，說不定會是擦亮台灣機器人招牌的一條路。

【非關科學】鷹蹤顯影--氣象雷達的第二春

這是這一期經典雜誌實驗傳奇的內容，
剛好搭配灰面鵟鷹赤腹鷹過境，看看氣象雷達能否追蹤老鷹的飛行路徑。

照片在這
http://www.rhythmsmonthly.com/?p=10256

這期比較有趣的地方
是跟著長榮的同學住在社頂梅花鹿保育區工作站，
跟三個小男生同住一間，真是無福消受啊:p

因為在梅花鹿保育區，
早上四點多起床到廁所的時候，聽到「刷」的很大一聲，
一群梅花鹿在廁所外面被嚇到跑走。我也嚇了一跳馬上清醒。

我在山上記者兼保母，要負責煮三餐，
看銷路還不錯:p
管理員還會叫我提醒同學曬衣繩不要掛外面之類的。

這次最困難的，就是整篇文章一開始要有一張主照片，
主照片就是要把整個文章的概念呈現出來，
也就是要有「老鷹」和「雷達」。

但當老鷹飛到雷達那邊，高度就太高了，
根本拍不到，我開玩笑跟攝影說，抓一隻到雷達站放開讓他飛，
我攝影竟然認真的沉思起可能性，
我趕快叫他不要想了，用插畫就好了。

所以各位如果有機會翻翻雜誌，就會看到很壯觀的插畫。
這是我們插畫家自己畫的，完全沒有範本可以參考！
更厲害的是，插畫家完全沒跟我講到半句話，
靠著我傳話給編輯、編輯傳話給美術總監、美術總監再傳話給插畫家。
一有問題，就是插畫家問美術總監、美術總監再問編輯、編輯再問我。

這樣N級傳播竟然也完成了這麼美麗的插畫。大家去書店一定要翻翻囉！

還有當初標題我下「雷達很忙」！結果瞬間被否決。
經典真的是太規矩了＠＠

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作家張小嫻說： 「守候的本身，便是愛情， 不需要有任何的結果。」守候的甘苦，遠距的戀人知道，等候鷹群過境的賞鳥人也嘗過。墾丁社頂公園凌霄亭從九月起就有多雙熱切的眼睛仰望天空，深怕錯過猛禽遷徙。

「讚讚讚讚讚讚讚！」台灣猛禽研究會的大哥拿起大砲鏡頭，快門機關槍式地連發。我以為有什麼好東西，順著方向看去，一隻一臉跩樣的林鵰在樹頭上打盹。九月初的這天，除了幾隻家燕、日本松雀鷹和零星的鳥兒，沒看到半隻主角──赤腹鷹(Accipiter soloensis )和灰面鵟鷹(Butastur indicus )。但「空等」似乎不減損賞鳥人的熱情，據說這些人患了「鳥癌」、中了「鳥毒」，就算望著天空都能飲鴆止渴。

凌霄亭上還有幾張不太甘願的臉，除了每七、八分鐘起身對天空拍照，其餘時間就鬆著臉、眼神失焦地飄著。這些是長榮大學環境資訊研究中心賴信志教授的學生，不甘願是有原因的，平日打電動到半夜好幾點的小宅男，被要求早上四點起床。

四個人靠著一台不太靈光的手排重機車，由一個會認路的同學來回三趟，把其他成員從住宿的社頂工作站運送到社頂公園停車場。路途不遠，但要在漆黑中穿越大小石頭及雨後冒出的小瀑布時還頗令人心驚。沿途還會跳出幾隻想不開的梅花鹿、各種各樣的蛇、用獠牙挖著樹根的山豬、加上民間流傳的鬼故事，讓這段路顯得十分漫長。之後還要靠比月光還微弱的手電筒，摸黑走過泥濘溼滑的山路，才能到達賞鳥視野最好的凌霄亭。

雷達怎麼賞鳥
這幾個小朋友做的事情很簡單，就是利用魚眼相機拍天空的雲。這是「墾丁國家公園猛禽遷徙資訊系統建置計畫」(簡稱「鳥計畫」)的一部分。簡單說來，整個計畫想利用墾丁氣象雷達站的回波資料來辨識猛禽，進一步歸納猛禽產生的回波訊息。如果順利的話，未來也許能作為特定猛禽抵台的預報系統。

墾丁氣象雷達外表像顆綠色的足球，內部是碟狀天線。天線隨碟子朝著不同仰角、方位轉動，並主動發出電磁波束，電磁波撞擊到空氣中的物質產生回波，雷達再自己接收回波，然後得到半徑兩百五十公里左右的水氣分布情形。

關鍵字是「物質」！雷達不會告訴你打出的電磁波撞到了什麼，可能是氣象局想要的水氣分布，也有可能是飛機、高山、鳥群等等。對報氣象的人來說，地形、飛機、鳥群所產生的是「雜訊」，但對鳥計畫來說，若能辨識哪些雜訊就是要觀察的鳥，這些雜訊就能垃圾變黃金，成為生態研究上的要角。

台灣四個氣象雷達全為「都卜勒雷達」， 就是應用都卜勒效應( T h e Doppler Effect)的雷達。都卜勒效應告訴我們，為何在睡夢中也打得到蚊子。當「嗡嗡」頻率越高，就算不用睜眼就知道牠飛近了，頻率低就知道牠飛遠了。

蚊子當然不會故意「嗡」得比較尖銳讓你打牠。拍打翅膀的「嗡嗡」頻率是固定的。造成我們聽覺的差異，就是都卜勒效應。都卜勒效應除了適用在聲波，也適用於由雷達所發出的電磁波。

拜都卜勒效應所賜，雷達不僅能從回波強度得知物質的分布，還能判斷「徑向速度」，也就是物質朝雷達方向的移動速度，以及回波的分散程度(如果電磁波撞擊到的是同一種物質，彈回的回波組成單純，分散度就小；如果夾雜著水氣、飛機等等，分散度就會大。可以藉此判斷回波中是否有多種物質)。

氣象雷達賞鳥史
台灣從二○○二年起，矮胖如綠色蘑菇的墾丁氣象雷達有了氣象觀測外的第二專長──觀測猛禽。主要是當地過境猛禽──灰面鵟鷹和赤腹鷹的觀測。

因為這兩種鳥是墾丁的明星物種，也是台灣少數長期監測的動物，有足夠的背景知識可以應用。另外，台灣大學森林環境暨資源學系丁宗蘇教授分析，想用雷達觀測鳥類有幾個前提：第一，背景要乾淨，例如在海上。若在地形地貌複雜的陸上，就有過多雜訊干擾；第二，鳥的飛行高度要夠高。就算在海上低空飛行，還是有海面雜訊干擾。所以飛彈都強調低空飛行，才不容易被對方雷達攔截；第三，雷達回波要夠強。最好就是大隻、大群遷徙的鳥類。

台灣符合這些前提的鳥種寥寥可數。灰面鵟鷹和赤腹鷹靠垂直熱對流滑行，能夠飛得高，閃掉地面雜訊干擾；牠們體型夠大，又有集結遷徙行為，尤其在秋季出海時特別明顯；最重要的是，這兩種鳥又非常配合地錯開時間抵台──秋季時赤腹鷹九月抵台，而灰面鵟鷹在十月；春季，灰面鵟鷹三月抵台，赤腹鷹在四月。衡量各項限制和條件後發現，這兩種猛禽很適合雷達觀測。

屏東科技大學野生動物保育研究所孫元勳教授，帶領學生利用氣象雷達進行灰面鵟鷹調查。那時尚未研發軟體將雷達圖上的水氣資料過濾掉，所以是用肉眼在雷達圖圈出「鷹河」位置。

直到這兩年，「鳥計畫」由中央大學太空科學研究所潘貞杰所長(在接這計畫前，他只認識鴿子和白鷺鷥)，和長榮大學環境資訊研究中心賴信志主任合作，才帶入資訊處理的概念，利用全天空相
機、電腦軟體把水氣資料濾掉，剩下清晰的雜訊，進一步歸納雜訊的模式。

鳥計畫用的概念是這樣的：首先，研究團隊有氣象雷達資料，其中包含了水氣、海浪、雜訊。在地面上，雷達雜訊可能來自鳥群或是地形地物，但在海面上，沒有地形地物的干擾，因此研究人員覺得可以大略判斷雜訊就是鳥類。

另外，鳥計畫還用了全天空和魚眼相機，記錄雲分布的情形。若將天空照片中「沒有雲」的地方，比對同時段雷達圖中的同個位置，發現雷達圖中出現訊號，因為相片告訴你當時沒有雲，就可以推斷雷達回波訊號就是鳥群。大量累積無雲狀態時雷達圖的雜訊，就可以找到鳥群模式，把這模式拿來訓練電腦，將來電腦就可以自動辨識鳥的位置。

這計畫還有幾個衍生目標像是利用回波強度計算鳥的數量。配合地面調查，可以估算多強的回波值代表多少鳥。數鳥任務鳥的數量調查一直很令人頭大。當今科技可以複製生物、排列原子，但卻算不出鳥有多少隻。過去地面調查，礙於人力有限，因此有漏算的可能，外加大群過境時，整個天空成千上百隻鳥，根本就眼花來不及算。

鳥計畫想找出雷達回波強度和鳥數量的關係，但雷達的解析度還不足以辨識種類，既然不知道種類又怎麼能夠算數量呢？人工、雷達兩個方法都有限制，很難推算對應的數值。賴信志教授說，這個方法誤差還太大，不過一個研究的成功與否，要連同設備本身限制一併考量，不是要求研究能達到完美，而是要看能否把擁有的資源發揮到最好。

這兩年馬來西亞大學的研究生也來墾丁賞鷹，透過拍照協助數鳥，用電腦影像分析其中的黑點以計算數量。但是，畢竟鳥群不像高速公路車流只會順著一個方向飛，牠們可能會閃過攝影機、或是不斷搶鏡頭，而造成計數上的誤差。

此外，擁有大量遙測資源的中央大學，也發現衛星影像可能派得上用場。雖然衛星一天只經過台灣一次，但可以藉著照片上不同地區的反射率判斷哪兒是田、哪裡是河。研究團隊發現赤腹鷹和灰面鵟鷹過夜的地方，由於排泄物遍布的關係，棲息地的反射率在衛星影像上略有差異。研究團隊很開心，希望能藉由反射率追蹤棲息地並推算數量。

但要準確測量排泄物的反射率，需要有一張A4紙大小的排泄物。剛好特有生物保育中心撿到一隻受傷的灰面鵟鷹，但這隻鳥吃少拉少，好不容易集滿一張A4大小的排泄物，馬上冷凍宅配到中央大學太空科學所研究。然而，想「比對」特定物種的排泄物反射率，就代表要鳥類排泄物反射率的資料庫。要這些太空科學學者「不務正業」地蒐集鳥糞建立資料庫，似乎也太辛苦。

不少媒體對「預測」、「預報」、「監測」搞不清楚，認為鳥計畫是猛禽「預報」系統，可以在猛禽來台前即時通知賞鳥人，免得槓龜。「這不是預報系統，」墾丁國家公園管理處技士，也是計畫發起人之一的蔡乙榮告訴我，「目前它只能每小時告知鳥群現在位置、移動速度。」但若能更長期監測，搭配專業預報人才，是有機會成為猛禽預報系統的。

不論是氣象或是地震，想做到「預報」，就要有大量的監測基礎。鳥計畫這兩年都還在進行監測工作，想達到預報目的，準確告訴賞鳥人何時、什麼鳥種、多少數量、從哪個方向、會抵達何處，這計畫還必須克服不少限制。最大的限制，就是雷達無法辨識鳥種。在台灣，灰面鵟鷹和赤腹鷹的行為和過境時間不同，所以得以藉此區分，但這不是雷達的功勞，而是奠基於鳥類本身的行為和長期的地面調查。

無法辨識種類，除了影響數量計算，也連帶影響這方法的使用範圍。研究人員告訴我，當猛禽南遷時，如果聯合其他國家的監測資料，會是很廣大的監測利器。但是，其他國家鳥種組成跟我們不一樣，不見得能夠如此順利區分。

另外，鳥計畫僅採用墾丁氣象雷達資訊，但是墾丁雷達北面有老佛山擋著，只能看見南邊海面上、進入陸地前的春季北返鳥兒，和秋季已經出海後的鳥兒。所以，墾丁雷達也許可以預報猛禽何時抵達墾丁，但想在北部看鳥的人，就要自己推算鳥群從墾丁飛到北部的時間，然後就看天候和鳥兒賞不賞臉了。

提出這些難關絕不是要打擊研究人員，而是表達對他們的敬意。生態研究比其他科學領域更多限制，外加台灣彆腳的生態研究環境、不少人摩拳擦掌等著潑冷水，這些學者和賞鳥人士仍保有源源不絕的創意和熱情，勇敢走出「舒服區」，尋找和其他領域的人對話合作的機會，實屬難能可貴。丁宗蘇教授很用力地告訴我：「一定要鼓勵！」


十月中，我和攝影記者又回到社頂。長榮大學剩鍾文鴻同學留守凌霄亭。一個月不見，鍾文鴻滔滔不絕講著最近發生的大小事。某個颱風夜，一隻躲雨的龜殼花跑到宿舍裡；他早上爬山時差點弄壞人面蜘蛛的網子，又輕描淡寫帶過下雨摔車的事；最後還提醒要去滿州觀落鷹(觀看集體降落棲息的老鷹)的我們，記得回報鳥況給數鳥的大哥。短短一個月，這個小朋友已經完全沒有當初沒飯吃也心心念念要打Wii的宅男影子了。

出發前兩天，聽說灰面鵟鷹瘋狂飛一早上，數量高達七千隻。我們滿懷期望地下了墾丁，卻發現一朵厚厚的積雨雲跟在頭上，一夥人在大鐵棚下躲雨，當然是什麼也沒看到。隔天早上六點我們又出發到凌霄亭，可惜也沒什麼鳥，但賞鳥的人仍捧著大砲相機，保持高度興奮狀態，不斷碎念著「來了來了！再靠近點吧！」或「喔！這個讚！」比少女等待偶像還要熱切。

正失望沒看到幾隻鳥時，接到墾丁雷達站鄧財文博士的電話，他關切又開心地問：「有看到鳥吧？我在雷達上也有看到喔！」後來我們去雷達站找他，他指著藍花花的雷達圖上一條亮藍色細線說：「這是大概二十幾公里的鷹河。」我回想了一下雷達掃瞄的時間，同個時間地點，我們在凌霄亭只看見了不到十隻的灰面鵟鷹，令我不禁有點擔心雷達和人類視野的落差。

下午，我們又到了滿州，一對從高雄來滿州觀落鷹的夫婦告訴我，可能是因為今年還沒有落山風，所以鷹群不需要集體躲在滿州這個背風處，而可以到處停棲。聊著聊著，一個臉頰深凹、戴著太陽眼鏡的老伯賣力踩著骨頭快散了的腳踏車迎向我們。就在窄窄的田間小路中央，當自己家一樣停了下來，不顧後面卡著一台要通過的黑色轎車。

老伯遞給我們一張B 4的紙，上面印了幾則賞鷹新聞，用準備吵架的音量安慰我們 ：「沒關係，明年春天去八卦山看！」然後又用力踩著「嘰嘰喳喳」的腳踏車發著自製的「賞鷹快訊」。我心裡升起一股暖意，因為這群過境的鳥兒，將不分地區、不同背景的人串連了起來。在台灣的南端，雖然天空不作美、鳥兒不賞臉，但是，遇到這麼多可愛的人們，空等一場也值得。