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郭德盛教授及陳茂盈先生榮退茶會

撰文:江簡富(台大電機系暨電信研究所教授)

二○○一年十二月二十六日上午十點,郭斯彥主任在電機系142會議室舉辦茶會,歡送郭德盛教授和陳茂盈先生榮退。教師及員工同仁出席非常踴躍,會議室座無虛席。同仁們充分利用這個場合,表達對郭教授和陳先生的敬意與祝福。茶會進行到下午一點,同仁們才盡興離席。謹摘要記錄茶會間同仁們回溯的點滴,以為紀念。

郭德盛教授於一九三八年一月八日出生於台灣,一九六○年台大電機系第一名畢業,服完兵役後回本系擔任助教。郭教授在任職期間兩次出國進修:於一九六三年到荷蘭Philips International Institute of Technological Studies研習數位計算機一年;一九六六年赴美進修,並於一九六七及七○年分別獲得美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)電機碩士及博士學位,隨後於一九七○年到美國德州農工(Texas A&M)大學電機系擔任訪問助理教授。

郭教授於一九七五至八一年擔任電機系主任。期間延攬學人回本系任教,協助同仁出國進修,為同仁爭取空間、設備及經費,不遺餘力。自一九七五年起即開始規劃籌建電機新館(現在的電機二館);經多年的努力,終於在一九八一年暑假獲得校方將電機新館第一期建築經費以第一順位編入本校送教育部的預算之中。為加強研究所的教學及研究,將研究所分成四組招生。積極改善教學、研究設備:曾獲洪建全文教基金會資助,建立設備充裕的電子實驗室;獲國科會大力支援,積極推動微處理機應用的研究;獲教育部補助,並獲得學校配合款,購置VAX780計算機。並於一九八○年由本系自籌70多萬經費,重點支援電波組建立小型微波無反射實驗室 (mini anechoic chamber);設置於現在的土木工程系館二樓,進行天線輻射、散射量測等研究。

郭教授在系主任任內與李學養教授共同規劃資工系的成立,後來李教授受聘為資工系第一任系主任,此為資工系和電機系的淵源之一。

郭教授溫文儒雅、秉性厚道,與同仁及學生相處融洽;凡事以身作則、不苛求別人;對學生非常寬容,經常給學生表現或補救的機會,使學生如沐春風。對同仁和職員的昇遷與生涯發展也很重視。郭教授很樂意為學生在系上爭取經費及空間,但也不過度勉強而產生爭執。

郭教授任教電機系三十多年,深切體會其間的重大變化,並以電機系的進步為榮:一九六○年代,土木、機械、電機、化工四系共用目前的土木工程系館,電機系能使用的空間不到四百坪,到目前本系空間已擴充到約五千坪。一九六○年代,教學、研究設備甚為簡陋缺乏,目前則已相當充裕。近二十年來,師資陣容大幅提昇,教學方面有很優異的表現,研究方面也有輝煌的成果。早期本系很少發表國際水準的論文,目前同仁們發表的論文,質量皆甚優異。早期本系畢業生在國內求職不易,絕大多數出國進修,並留在國外就業。近年來本系畢業生留在國內進修、就業已佔很高的比例;且系友在國內創業者甚多,對我國電子工業的發展有很大的貢獻。

郭教授於一九八六至九二年擔任台大電子計算機中心主任。任內推動電算中心採購全國第一部超級電腦,並率先推動網路建置。

電算中心早期和資工系共同使用一千多坪的電算中心大樓,相當擁擠。郭教授遂和當時的資工系主任林逢慶教授合作,共同提出新建築案;並獲當時任職教育部科技顧問的張進福教授協助,得以順利進行資工系館一期工程,並使電算中心得以使用電算中心大樓的大部份空間。

郭教授於一九九三至九六年擔任本校教務長。一九九四年新大學法通過,學校內部修改組織章程;郭教授獨具眼光,在教務處設立資訊組以建立教務處業務之管理資訊系統,後來發揮很大的功能。

郭教授對工程發展有先見之明:早期從事控制系統和計算機輔助設計的研究,為國內控制界最受尊重的前輩之一;領導張帆人、傅立成、馮蟻剛、張時中、陳永耀等控制組相關教授長期執行中科院大型計畫,與中科院奠定良好的合作關係。郭教授在國內最早推動資訊工程學系的成立;近期則致力於生物醫學工程的研究,推動成立本系醫工組,協助台大醫學工程中心的學術研究,並於一九九八年接受台大醫工所的合聘。

郭教授於二○○一年十二月二日榮退,並獲聘為本系兼任教授。郭教授曾發表一百多篇期刊論文及一百多篇研討會論文,並榮獲中國工程師學會優秀青年工程師獎、中山學術著作獎、中國工程師學會論文獎、教育部傑出研究獎及國科會傑出研究獎等榮譽。

陳茂盈先生於一九六九年進入台大,並於次年進入電機系服務。歷任助理技術員、技術員、技佐、技士、技正等職位,協助歷任系主任處理總務、財務等庶務工作,條理井然、帳目清楚;深獲郭德盛、于惠中、陳俊雄、張進福、吳靜雄、李嗣涔、許博文、貝蘇章、王維新、郭斯彥等十位系主任的信任與倚重。陳先生於一九九六年當選為優秀公務人員,並於二○○一年十二月二十六日榮退。

( 2001-12-26江簡富記錄整理,2002-1-21郭德盛教授校對。)

1960級四十週年同學會(一)(續)

由於IC製造工廠內空氣淨度要求非常高,大夥兒只能在有色的落地窗外觀看內部人員的作業情形。隨後在公司的門口照像留念,離開矽統科技時不小心把胡北山夫婦放鴿子了;原來他們還在一號未出來,只得再回去載他們了。
其次參訪嘉信光電,該公司是由我們光電權威及專家黃呈嘉博士所創設的。黃博士曾在美國Bell Labs. Murray Hills 工作,後來轉到HP;於八○年代在新澤西州先後創設兩家光電公司,對雷射二極體的磊晶技術甚有獨到之處。在六、七年前金土把他從新澤西州禮聘回國,在電信研究所擔任光電計畫的特別顧問,報請行政院特別核准原薪聘用。他設立無塵室,指導特殊研究計畫及產品,像中央研究院物理所參加美國Fermi Labs.所需的光電轉換器幾百套,都是經由他指導完成,可以說貢獻卓著。可惜公家單位的作法不夠彈性,使他英雄無用武之地。據說國內傳統產業開始給他四億元資金,在新竹科學園區創設了嘉信光電,先是生產雷射光筆(Laser Pointer),後也計畫產製傳輸用發光器,及醫療用雷射。我們去參觀時他說他的公司已經被美國Luminace公司所併購,並答應他們繼續服務三年。我們在聽完了簡報及透過窗子可以看到裡面操作的情形,當然最好的紀念品是雷射光筆了。晚上是由黃呈嘉博士在我們住的煙波大飯店請大家吃飯,席開四桌;又吃又喝的,可說賓主盡歡。主人黃博士在晚上請完客後,次日即欲赴美,而吳昭明及黃定雄兩位同學也來參加晚宴,但不能隨隊南下到溪頭及墾丁。大夥兒在酒醉飯飽之後,仍然忘不了盡情的唱卡拉OK,直到十一時才結朿一天疲憊的行程。
四、 第三天以後赴溪頭及墾丁並住宿高雄
由於付梓在即,以後的行程容後再補續集,敘述金土一路掛急診的事:到了墾丁居然坐上輪椅,而且被迫搭飛機先回台北處理心血管堵塞,做了心導管汽球擴張術。除了吃得太好以外,太累是不爭的事實。欲知後續如何,且聽下回分解。

1961級四十週年同學會

葉玉鉉
歲月匆匆,離開被「交流電路」、「電機機械」折磨得不成人形的日子已經很遙遠了。這次同學會,重新見到了闊別多年的盛慶?來、白光弘兩位教授,他們很是和藹可親。到底是四十年的光陰,我們已不在是每學期修二十五個學分的年輕人了。
我們這一屆,本地學生有四十餘人,僑生有七十餘人。畢業後,由於背景相近,保持聯絡的以本地同學為主。除了少數幾人留在台灣發展外,其他的同學都去了美國。為什麼這樣做?大概是一窩蜂的順應潮流吧。在洋學校畢業後,除了有幾位早已立定志向,毅然回國服務外,其他的人,都在美國定居下來。值得一提的是,竟然有十二位同學加入了IBM。不知是IBM慧眼識英雄,還是我們同學一窩蜂的習性未改。
同學們除了六人在教育界外,其他都在工業界工作。創業的雖然不多,但卓然有成的卻也有幾位;尤其是潘精中的成功,讓我們大家都分沾了他的光彩。據可靠研究,絕大多數同學們的資產雖然都微不足道;但平均下來,每人的資產在全盛時期居然高達美金七千萬元;大概也可以同電機系其他各屆系友們一較長短了。至於電機本行的研究工作,我們已有五位同學獲選為IEEE Fellow。
在畢業三十年後,從一九九一年起我們有了第一次的同學會;以後每三年一次,從一九九七年起改為每兩年一次。來日無多,看來不久就得改為每年一次了。每次在美聚會,總有三分之二的同學參加。這一次在台灣舉行,雖然受到九一一的影響,仍然有二十位同學參加;可見同學會的吸引力仍然不減當年。
在台灣的同學們,為了四十年的聚會,由吳鐵雄主持,王水海、徐振方、蔡式生協助,不厭其煩每月開會;全部行程都用工程人員零缺失的精神,預習了一遍。使得我們四天的聚會,完滿無瑕。從美國回來的同學,除了享受到溫馨的友情外,也喚起了難以為繼的恐懼感。
十一月十二日回到母系,二十位同學和眷屬浩浩蕩蕩地從福華會館出發,沿新生南路、穿過椰林大道,迆邐來到了電機資訊學院。熟悉的景物,勾起了以前騎車遨遊的回憶;一幕幕往事,不由得浮上了眼前。大紅的橫幅「歡迎一九九一年畢業班同學」又把我們帶回了現實。郭斯彥主任熱情地招待我們,並為我們詳盡地介紹了母系的發展以及今日的盛況,讓我們也與有榮焉。過去台北三省中多年的情結,也在郭主任的入學生原畢業中學報告表中煙消雲散。如今建國中學居然佔有了過半的新生名額。何崇文同學聽了報告後,對我哈哈大笑,總算報復了當年在柏克萊人單勢孤,被附中同學逼寫不該誤入建中的悔過書的恨事。連萬年班代施超(成功中學)如此能言善道的人,也啞口無言。如果是二○○一級的話,施兄的寶位恐怕已經是建國中學的了。
在一頓豐盛的午餐招待後,我們參觀了母系各研究所,也見到了世界級的總圖書館。稍後李嗣涔教授熱心地向我們介紹了特異功能的研究。這是一個自有人類以來就引人興趣的題目。雖然爭議仍多,我們卻衷心祝福他能有突破性的貢獻。
十一月十三日,我們開始了三天的旅遊參觀節目。觀光為名,同學們聚在一起,天南地北,插科打諢,調笑譏諷才是聚會的真正目的。從故宮到陽明山、淡水。又從台北南下參觀了靜宜大學、霧峰地震展示館、日月潭、暨南大學,盡興而返。李家同盡心盡力,讓我們在靜宜和暨南得到了精彩的簡報,也為此行加上了一些書卷氣息。這次同學會在朝桂餐廳由台灣同學招待的惜別宴後,圓滿結束。兩年後,西雅圖再見。

1962級四十週年同學會公告

黃于倉
諸位62級老兄 :
從兩年前,60級的學長們創下了先例,去年61級的學長跟進,今年輪到我們了。回母系來做一個40年的Reunion吧 ! 按美國標準65歲退休,今年是最後一次的Decade  reunion before retirement ! 是不是該好好辦一辦呢?
弟當年領先回母校做助教,這次又誤打誤撞的回到學校的旁邊,做遊方和尚的顧問工作。於是和現在的系主任,郭斯彥教授聯絡了,希望大家支援我,回台灣來做40年的Reunion。
至於日期最好是在元月底以前,大家提出一點意見。(去年61級是在9月,前年60級是在11月辦的)。
有任何建議請與以下兩位聯絡,謝謝。

弟 于倉 敬上
91.01.22

賈永如 助教
02 – 23635251 # 159
傳真 : 02-23671909 or rose@cc.ee.ntu.edu.tw
02-23638247

趙芳婷 小姐
02 – 25918706
傳真 : 02-25918717
tina@kalem.com.tw

第3期 動態報導

捐款芳名錄
捐贈人 畢業年份 捐贈金額
黃盛昭 1960 US$1,000
袁漢宗 1960 US$1,000
吳小儉 1970 US$100
侯清雄 1971 NT$2,200
陳政偉 1973 US$1,000

  • 台大電機之友配合學校會計制度修訂,自即日起更改帳戶名稱為
    (91F002) 電機系系務發展基金。

研討會訊息
Globecom 2002, Taipei

IEEE Communications Society 為IEEE所屬第二大Society,全球會員有6萬多人;它每年有兩大flagship conferences:在5、6月間舉行的International Conference on Communications(ICC)及在11、12月間舉行的Global Telecommunications Conference(Globecom)。除了有十餘個平行的Technical Sessions發表技術論文以外,這兩個大會中也同時召開IEEE Communications Society的所有行政工作會議,例如President所主持的Board of Governors meeting、VP-Technical Affairs所主持的Technical Activities Council meeting、二十餘個Technical Committee Chairs所主持的Technical Committee meetings、Director for Journals所主持的Journals Board meeting、VP-Membership Development所主持的Membership Development Council meeting等,故這個領域的代表性人物幾乎全數到齊。在1998年雪梨召開的Globecom ‘98中,本系李琳山教授、吳靜雄教授、陳光禎教授代表中國電機工程學會成功地爭取到台北主辦Globecom ‘02的榮譽,當時中華電信、中國電機工程學會所承諾的全力支持也是爭取成功的關鍵之一。2002年恰逢IEEE Communications Society成立五十週年,ICC ‘02將在IEEE總部所在地的紐約市舉行,而Globecom ‘02則在地球對面的台北舉行,更能彰顯這個學會的全球性。本次大會將由全國各單位協力共同主辦。大會日期為今年的11月17至21日,相關資訊請見網址:http://www.globecom2002.com/

系友獲獎報導

  • 盧超群博士(1975年電機系畢業,鈺創科技股份有限公司董事長)榮獲九十年度「新竹科學園區優良廠商創新產品獎」,獲獎產品為EL7300液晶顯示控制單晶片。

同仁獲獎報導

  • 李嗣涔教授榮膺IEEE Fellow
  • 楊志忠教授榮膺OSA Fellow
  • 郭斯彥教授榮獲Best Paper Award of “IEEE 2001 Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing”
  • 陳良基教授指導DSP/IC設計實驗室成功開發 JPEG coder,技術移轉至創意電子,每月量產超過50萬顆;並獲得經濟部第八屆「產業發展創新研究獎」。

同仁動態

  • 劉深淵教授指導學生團隊參加Start-Up Asia獲第一名,並榮獲總統召見表揚。
  • 陳良基教授獲邀擔任 “Proceedings of IEEE” 期刊2002年之編輯。
  • 電機系新聘林宗男助理教授,二○○二年二月到任。

學生獲獎報導

  • 德州儀器公司(Texas Instruments)舉辦 “DSP and Analog Challenge 2000”:江秉翰、陳摘文、林宜學、黃英慈(陳光禎教授指導)以「一個速率適應性的OFDM高速收發器」為製作主題,在全球二百四十一支隊伍中脫穎而出,獲得亞洲區冠軍;並應邀至TI總部與歐洲冠軍和美洲冠軍進行最後總決賽及頒獎。該隊為三隊中唯一全數由大學生組成的隊伍,證明台大在通訊及訊號處理教學研究的世界一流水準。
  • 90年度中華民國資訊學會最佳碩博士論文獎:蘇銓清榮獲佳作(郭斯彥教授指導)。
  • 中華民國物理學會優良論文獎:黃英傑榮獲佳作(孫啟光教授指導)。
  • 光電所石清文及陳彥宏榮獲「台灣國際航電獎學金」。
  • 中央廣播電台「大專盃英語演講比賽」:電機系二年級林澂榮獲第三名。
  • 中國電機工程學會九十年度「青年論文獎」獲獎名單:

名次 得獎學生 系所 指導教授 論文題目
第一名 林崇勳 電機所 劉致為教授 超薄氧化層電性分析與增強可靠度之氚製程研究
第二名 徐紹文 電機所 雷欽隆教授 條碼化數位浮水印之演算法設計
第二名 朱士維 光電所 孫啟光教授 新型多模態非線性顯微術之原理及應用
第三名 王逸竹 電機所 陳良基教授 MPEG-4形狀編碼之硬體架構設計與實現
第三名 曾志光 電機所 賴飛羆教授 應用於安全群播環境下金鑰管理之新架構
第三名 張景程 電信所 鄭士康教授 多層次次網格架構二維時域有限差分法

  • 行政院國家科學委員會九十年度碩士論文獎獲獎名單:

得獎學生 系所 指導教授 論文題目
林崇勳 電機所 劉致為教授 超薄氧化層電性分析與增強可靠度之氚製程研究
王逸竹 電機所 陳良基教授 MPEG-4形狀編碼之硬體架構設計與實現
蘇柏青 電信所 鄭士康教授 整合式音樂辨識系統
張永昌 光電所 彭隆瀚教授 鈮酸鋰準相位匹配倍頻轉換藍、綠光雷射之研製
陳泰蓁 電子所 張耀文教授 Performance Optimization under the Transmission Line Model

  • 2001台灣光電科技研討會優良論文學生獎獲獎名單:

得獎學生 系所 指導教授 論文題目
朱士維 光電所 孫啟光教授 Biophotonic crystals revealed by a multi-modality nonlinear spectral microscopy
黃約愷 光電所 孫啟光教授 Coherent gain and threshold behavior of phonon lasing in InGaN/ GaN MQWs
許晉瑋 光電所 孫啟光教授 Ultrahigh bandwidth and high power performances of MSM TWPDs at 0.8贡m wavelength
王志洋 電機所 江衍偉教授 Numerical calculation on band structures of photonic crystals
時定康 電機所 林浩雄教授 Strained InAsN/InGaAs/InP multiple quantum well structures           for mid-infrared lasers grown by GSMBE

馬志欽教授

江簡富
馬志欽教授,字子敬,浙江省嵊縣人,民國十七年農曆十二月廿五日生。
九歲隨父母逃難赴川,十九歲於國立六中畢業後隻身來台,一九五一年畢業於台大電機系。一九五二年進入聯勤兵工研究院雷達室工作,三年後以留美軍官身份赴美國喬治亞州陸軍東南通信學校受訓,返國後先後擔任陸軍通信兵學校教官及通信署研究發展室研究員。
一九五九年八二三砲戰時期,政府急需解決戰地通信的諸多瓶頸。馬教授發揮所學,開發出壕溝式地下天線,減少金馬戰地通信兵的傷亡;開發出掩體式定向天線,使金馬對本島的通信不至中斷;完成山地作戰機動式無中繼超短波緊急載波通信網與高增益天線。備受當時美軍通信單位的推崇和蔡大治署長的賞識,在三年內連獲三座陸軍獎章並榮膺兩屆國軍克難英雄,為一生事業的開端。
一九六一年春天通信署特案核准馬教授以同少校身份光榮退職,並回台大任教,追隨馮簡教授進行電磁波與天線方面的研究。一九六三年獲西德洪博基金會之研究獎助金,赴該國漢諾威Max Planck高層大氣研究院電離層物理研究所研究。一九六五年再獲國科會資助,赴美國夏威夷大學與美國空軍劍橋研究院研究電離層通信。一九六八年公務員甲等特考最優等,同年升教授。
一九七一年冬,國科會吳大猷主委和張明哲副主委,為如何推展電腦科技的研究而邀請了劉兆寧、張系國、朱耀漢等留美專家返國策劃。馬教授當時在國科會兼職,遂主動提出相關研究計畫;經過了三個月的規劃作業與努力後,終於受到張明哲副主委的大力支持。最後由台大、交大、清華、成大、中研院等五個單位合作進行,為國內第一個大型研究計畫,共進行五年;各年分別由劉兆寧、張系國、朱耀漢、江德曜、謝清俊擔任召集人。五年內成功地帶動民間的相關研究。其中於一九七三、七四年間,在江德曜教授主持下,台大電機系全力推展三項首創用電腦處理中國文字的應用研究:(1)大專聯招中文電腦放榜、(2)與台北市自來水廠合作研製「中文水費資費單」及(3)與美國王安公司簽約研製第一部點陣式漢字列印裝置。這些成果對當時的社會產生了很大的衝擊,並顯著提升了我國的行政效率。
馬教授一向的信念是:當有權的時候趕快做點大事;理念或想像力固然重要,而及時的領導與推動尤不可或缺。興起中文電腦處理構想的主要原因為:(1)台灣當時有呼應漢字拉丁化以免阻礙科技發展的論調,(2)對電腦列印中文的遐想, (3)擔心日本對漢字處理的研究領先我國,(4)對中國文字的真正喜愛,希望讓後代子孫能欣賞我國優美的文字,而又不妨礙未來科技資訊的交流。
一九七二至七五年兼任台大電機系主任,為首位本系畢業生擔任主任。當時國內研究風氣不盛,馬教授積極推動研究,將系上教師的研究領域分成電子電路、半導體、電波、電力、控制、計算機等六組,使各組的專題討論分開進行,以便能集中主題及討論重點。隨著環境的變化,小組的數目和名稱迭有變更,終於形成本系現在堅強的研究團隊,奠定長期發展的基礎。當時國內師資相當缺乏,國科會曾積極規劃選派國立大學的教師出國進修,學成歸國任教。馬教授配合推動該項計畫,曾選派張進福和王維新兩位助教出國進修。
一九七五年裕隆汽車公司捐資創設台大慶齡工業研究中心,為國內產學合作機構之先驅。馬教授兼任中心主任,全力參與規劃興建館舍、擬定營運方針、建立制度規範、領導同仁工作。
馬教授長期對國家工業研究發展與建教合作之推動不遺餘力:曾積極協助李國鼎先生推動國家科技與工業發展;在國科會負責推動「大型電子研究計畫」,協助奠定了國內微電子工業的基礎;並率先進行我國的「科技動態調查」。馬教授曾擔任中國電機工程學會理事長及中華民國非破壞檢測協會董事長,於一九八四年獲得美國IEEE百週年紀念獎,著有「生物電磁學」和「電磁與生命」,代表性的發明專利為「中文電腦輸入法」。
馬教授於一九九五年自台大退休,同一年發現腦中長了血管瘤。一九九九年十一月發現得了胃癌,接著手術切除了三分之二個胃。二○○○年清明節發現胃癌轉移至骨盆及脊椎,並損及造血系統,遂轉入腫瘤病房,接受化療。二○○○年四月在子女的帶領下皈依基督,並於十一月受洗。二○○一年一月七日在家中不慎摔跤,造成顱內出血,翌日上午安然離世。
馬教授曾留學德國,深受德國科技文化的影響;做事非常地認真投入且實事求是。喜愛讀書,興趣廣泛,且不斷追求新知及嘗試新事物。一九八一年初開始參與「科學月刊」的科普寫作,並研究生物電磁學和渾沌理論。退休後開始學電腦、建網站,並熱心協助青年朋友追求夢想。
馬教授育有一子二女,較少使用傳統父母的權威,而代之以教練或朋友的角色帶領子女邁向人生。尊重且包容子女的行為,不常讚美子女,但偶爾的讚美常帶給子女很大的自我肯定。他們在工作崗位上皆以父親為榜樣,事業卓然有成。馬教授很重視子女教育,常花費心思以小孩能理解的方式教導他們功課。認為子女若能夠培養主動讀書的興趣,自然就培養了主動學習的能力;不只是活到老學到老,而且要學得趣味盎然。學習是不分時地、隨時可以進行的;因此即便是別人看來不重要的事,馬教授也會正經地分解步驟,教子女去做,帶給子女許多有趣的學習經驗。認為子女該為自己思考並自行解決問題,而不完全倚靠師長。應鼓勵子女勇於嘗試,且為自己犯的錯誤承擔後果。只支助子女出國留學的單程機票和有限的金錢;結果激勵了子女學會獨立負責,並在奮鬥過程中獲得成就感。
2001-09-12: 江簡富 整理
2001-09-49: 張進福教授、王維新教授 校對
2001-09-23: 馬惠群先生 校對

醫工組簡介

李百祺
醫工組在電機所這個大家庭中算是比較年輕的一員,所從事的研究也是在這個大家庭中最不”傳統”的研究。但換個角度看,這個年輕的成員所面臨的卻是一個再傳統不過的問題—如何結合工程技術、科學原則與醫學理論,照顧所有人一生所會面臨到的健康問題。在這個大框架之下,醫學工程的研究範圍相當廣泛,主要分為生物力學、生醫材料、醫學影像、醫用電子、復健輔具及生物資訊等等。不論是中醫還是西醫,醫學工程都扮演著越來越重要的角色。而台大電機所醫工組的研究領域,既在電機所的大家庭中,則自然是專注於電子相關技術與醫學的結合,以符合各教師在電機相關領域之研究教學專長。目前醫工組各教師的研究領域,包括生醫訊號處理、殘障輔具科技、醫學影像、醫學資訊、血液循環的探討以及光電技術在生醫問題之應用等等。由此可以看出,醫工領域實在是一個十分綜合的領域,許多研究需要跨領域的知識;因此對於跨院、跨校的合作,也就習以為常了。尤其應用工程技術在醫學問題上,所面對的是人體這個極為複雜的系統,任何工程技術之研發又需面臨嚴謹之醫療認證程序,故醫工相關之研究十分具有挑戰性。相對的,任何研究成果所產生的貢獻亦直接的造福人類之健康。目前生醫相關技術是國內科技發展的主要項目之一,其中生醫電子領域亦扮演了極重要的角色,這也是醫工組所努力的方向。
醫工組現有八位教授,每年約招收二十五名碩士班學生及六名博士班學生,這個規模比起許多獨立研究所亦不惶多讓。其中最具特色是有不少研究生已具有醫師身份而來從事醫工相關的研究。這些醫師學生除了在自身研究有很好的成果,對於醫工組整體的研究,尤其在結合工程技術及醫學知識方面,也有很大的貢獻。此外,我們也和醫學院及工學院所共同設立的醫工研究所合作,包括共同開課及指導研究生進行研究工作。但是在定位上,電機所的醫工組仍是專注於醫電整合性較高的研究,例如醫學影像便是醫工組的重點研究方向之一。核磁共振實驗室(見圖一),即擁有一台高磁場磁振影像儀,用來從事功能性影像等研究(即利用影像來探討大腦活動及功能)。在非醫院單位內擁有這類型的精密影像儀器,不僅是一項特色,也更有利於研究的專精。此外,本組亦有教師從事血液循環理論的研究。這些理論不僅突破了傳統理論的限制,也充分說明了人體內的許多奇妙現象,近年來並有許多成果發展成熟,可以延伸出實用且有效的醫療儀器。訊號處理在醫學工程的應用,則是本組另一個主要研究方向。從心電圖、腦電圖、胃電訊號、肌電訊號至膝關節所產生之訊號,從系統製作、訊號擷取、數位訊號處理到診斷輔助工具,都需要電機電子相關知識的結合,才能成為一完整的研究。因此,本組有多位教師同時進行跨組的研究,以達到相輔相成的效果。許多研究成果,不但獨步全國,且具有世界一流的水準。由於隔行如隔山的情形在醫工相關的領域特別明顯,如何整合不同的研究領域,並加強推廣研究成果,應是未來努力的方向之一。此外,規劃適合大學部同學的醫工相關課程,使同學們能及早接觸這個領域,也是另一個努力方向。
由於醫工組涉獵的範圍相當廣泛,畢業學生出路的選擇也多。對於想進入學術界發展的學生,醫工、電機等相關科系都有發展機會。許多研究機構,有獨立之預算 (如國家衛生院)、或是或是工研院及中山科學研究院接受經濟部科技專案之補助,皆已從事醫工相關研究多年,也提供醫工組畢業生許多就業及接受專業訓練之機會。若想投身產業界,目前大部分的同學仍以電子資訊相關產業為主要選擇。醫工領域的就業機會,礙於整體醫工產業在台灣尚未成熟,故目前國內相關就業機會仍然有限。值得一提的是,雖然現在台灣的醫療科技產業和電子資訊產業相比之下,仍是相當弱勢。但換個角度來說,這也代表了這個領域還有相當大的發展空間。尤其是在”知識經濟”的年代,醫學工程產業說不定有一天能像現在的半導體產業一樣大放異彩,成為新興的熱門產業。
醫工領域與其它電機系領域最大不同之處在於和「人」的直接關係。醫學工程的研究能夠協助醫師的診斷及直接幫助患者接受更好的醫療服務。這樣與人直接的互動,也就是醫工組最特別,也最吸引人的地方了。試想如果有一天由於您自己努力學習、工作的結果,在若干年後直接或間接的幫助到了您的至親好友、甚至您自己的身體健康,該是多麼令人感動的一件事。這樣的想法不只是一個理想,在醫工領域裡這樣的故事其實時有所聞。

電腦音樂漫談

鄭士康

 

人類的精神生活中,音樂佔有相當重要的地位:通俗樂曲道出社會大眾的心聲,高尚的樂曲淨化人們的心靈。現代工商社會中,人們精神空虛,休閒生活貧乏,更需要音樂的精神食糧,因此音樂的出版與相關科技已發展為世界重要的產業;近來之MP3熱潮,即為明證。自電腦發明後,電腦與音樂結合為電腦音樂,更帶領人類的音樂生活進入全新的境界。

早在電腦發明不久,人類就希望能讓電腦演奏音樂。這方面的先騙是 Max Mathews,他在一九五七年即控制 IBM 電腦產生音樂,帶動樂音合成與電腦作曲的風潮。

樂音合成主要依靠訊號處理技術。早期多半使用 Fourier Transform原理,以不同比例的諧波(Harmonics,或 Partials ),合成同音色的聲音,也由是產生許多聽起來很有電子味道的聲音,例如電話撥號的聲音,早期科幻電影中的背景音樂,乃至電子樂器如早期之 Theremin (C. Roads ,The Computer Music Tutorial, MIT Press, 1996一書的圖 14 . 3有此種樂器的實物照片,此外這本書還有各式各樣電子合成樂器的圖片。)及現代電吉他的聲音等等。但此種諧波合成之技術相當複雜,早期電腦及 DSP晶片技術尚不成熟之時,其電路製作成本相當高,不易普及。至一九七三

年, Stanford University的研究生 John Chowning發明了調頻音樂合成技術(Frequency ModulationSynthesis),可以用低廉的電路產生豐富的音色。此一技術由日本山葉(Yamaha)公司購去,成為普及世界之電子琴的核心。藉由出售 FM技術

所得, Stanford University成立了電腦音樂與聲學研究中心( Center for computer Research in Music and Acoustics , CCRMA , http : //ccrma-www.Stanford.edu),為世界第二大的音樂研究中心(第一大為法國國家成立於巴黎的 Institutde Recherche et Coordination Acoustique/Musique (IRCAM,http://www.ircam.fr)。此外,自早期

之個人電腦開始,絕大多數電腦音效卡亦使用 FM技術,影響不可謂不大。然而,諧波合成及 FM技術在合成真實樂器時,其逼真程度仍待改進。因此,一九八三年時, CCRMA的 Julius  O . SmithIII 的博士論文提出物理模式合成法(Physical Modeling synthesis),藉由樂器發聲的物理機制,模擬其波動行為,轉化為簡單訊號處理之架構,可以相當真實地再現樂器,尤其是絃樂器的音色。此一技術亦轉移山葉公司,成為新一代電子琴之基礎。

另一方面,想要獲得逼真的樂器音色,應該對於樂器發聲作詳盡物理分析。對樂器的科學研究其實早在古希臘即已開始,但在微積分及現代力學發明後才有比較詳盡定量的分析。這一方面研究最多的大概是小提琴(參考文獻如: Lothar Cremer(translated by John S . Allen ) . Tbe Physics of the Violin , MIT Press, 1984 ; Research Papers in Violin Acoustics, 1975 – 1993, with an Introductory Essay, 350 Years of Violin Research, edited by Carleen M . Hutchins and Virginia Benade, Acoustical Society of America , 1996.),但是到如今最好的小提琴還是要靠老師博的經驗才能製造出來。

電腦音樂另一最為人所知的主題為電腦作曲。記得小時看過新聞,報導本系學長林二先生將電腦作曲引入國內,喧騰一時。電腦作曲模仿人腦的一種創造活動,因此多少都與人工智慧有關。有一極作曲方式利用”好聽”音樂的統計特性,由作曲者決定大概曲式後,即由電腦依據演算法或規則隨機選擇音符,完成樂曲。另外也有人設計程式,以人工智慧中的機器學習(Machine Learning)理論,學習某一音樂家的曲風(Style)·進而作出模仿該音樂家的曲子。加州大學 Santa Cruz分校教授 David Cope應用此種方法,以電腦作出模仿巴哈、蕭邦、貝多芬、莫札特、史特拉

文斯基等人曲風的作品(D . Cope , Computers and Music Style, A – R Editions , Inc . , 1991 ; D .Cope, Experiments in Music Intelligence,  A – R Editions , Inc . , 1996 . ),筆者手邊就有一片CD ( David Cope, Classic Music Composed by Computer-Experiments in Musical Intelligence,Centaur Records, Inc., 1997,編號 CRC2329 ) ,收錄了 David Cope 的一些作品。

除了讓電腦發出樂音、演奏音樂、創作樂曲,很容易想到的問題便是可不可以讓電腦聽音樂。首先,當然要讓電腦聽得倣音樂的旋律(Melody)、音色(Timbre)、節奏(Beating and Rhythm)、和絃(Chord)等,並轉成樂譜,這便是自動識譜(Automatic Transcription ),歷來已有許多研究,大多也用到訊號處理及人工智慧。有了自動識譜後,就可以進行自動伴奏(Automatic Accompaniment ) 。筆者一九九九年在

CCRMA訪問半年時,曾聽 Carnegie Mellon University之 Roger Dannenberg演講,現場播放電腦與室內樂團合奏的錄影錄音,相當有趣。去年暑假筆者擔任中華大學蘇文鈺教授指導學生之碩士論文口試委員,也聽到一個鋼琴自動伴奏系統的展示。

在自動識譜及自動伴奏之上,如果能讓電腦與人一樣,聽得出音樂的曲風與情感,那就更理想了。曲風可應用於電腦作曲,已大略說明如上,音樂中的情感表現則每個人的感受不同,暇如可以將電腦訓練成使用者的知音,了解使用者對各種音樂的感覺,那麼電腦便可以在網路世界為使用者篩選購買喜歡聽的音樂·,這方面的研究,與麻省理工學院媒體實驗室(Media Lab,http ://www.media.mit.edu/)教授 Rosalind W.Picard (http: //whitechapel.media.mit.edu/people/picard/)提出的情感計算(Affective Computing,http://www.media.mit.edu/affect; Rosalind W. Picard,  Affective Computing,  MIT Press, 1997)有很大的關聯。情感計算的目的為讓電腦感知人類情感,並能表現適常情感,增進人類與電腦溝通的效率。如果電腦與使用者對音樂有相同的情感認知,便有可能讓電腦與使用者借助音樂協助溝通,彷彿電影”第三類接觸”中人類與外星人之間的音樂對話。此方面的研究難度頗高,已發表的論文非常稀少,且均在極為原始的階段。

日常生活中與音樂息息相關的應該就是音響科技了,這裡面包含聲音的擷取、訊號處理、儲存、再現等環節,也有許多用到了電腦相關的技術。聲音自麥克風轉變為電子訊號,需要經過訊號處理,才能以一定格式儲存或再現。目前常用的儲存媒體如光碟 CD、磁碟與磁片、快閃記億體( Flash Memory),其處理包括混音(Mixing)、音質修改、格式轉換、剪接,壓縮(Compression)等。最近新加坡有一位國語老歌的發燒友李明國先生,將三O年代錄在七十八轉塑膠唱片上,由白光、·周璇等等歌星所唱的國語老歌轉錄至 CD,深受國語老歌愛好者歡迎,便是一個訊號處理的成功例證。儲存格式種類繁多,如光碟 CD 的格式、 MIDI ( Musical Instrument Digital Interface )格式、微軟視窗作業系統的wav檔格式、Sun 電腦的 au 檔格式、當下最流行的 MP3格式等等。其中的 MP3為國際專業團體 Motion Picture Experts Group 所訂多媒儂格式標準 MPEG – 1,  Layer 3的簡稱,利用心理聲學(Psychoacoustics)原理,將人耳較不敏感的頻率範圍以較少的位元紀錄,而較敏感的部分則用較多的位元表示,如此可以將聲音訊號儲存與傳送所需的位元數壓縮至二十四分之一,使歌曲得以在電腦網路上快速流傳,在聲音再現技術方面,由早期的身歷聲立體音響(Stereo),到現在流行的環繞音效(Surround);與5 . 1聲道音響,帶給人類愈來愈強烈的感受效果。另外一種重要的音響技術為 3D音效(David B . Anderson and Michael A . Casey , ” The Sound Dimension, ” IEEE Spectrum , pp . 46- 50 , March 1997 : Gary S . Kendall , ” A 3-D Sound Primer : Directional Hearing and Stereo Reproduction,’ Computer Music Journal, vol . 19 , no . 4 , pp . 23 -46 . Winter 1995 . ):產生的音效可以給聆聽者真實的三度空間感受。此種技術主要為將麥克風放在耳內,測量人類雙耳對各方向入射聲音的頻率響應,即所謂的頭部相關轉移函數(Head Related Transfer Function , HRTF)。將HRTF經 Inverse Fourier Transform可得頭部相關脈衝響應(Head Related Impulse Response , HRIR)·因為耳道測得的聲音與入射聲音網成一個線性系統的輸入與輸出,所以只要把聲音與對應角度的HRIR進行摺積(Convolution ),即可產生聽來像是由原先方向傳來的聲音,這種三度空間音效在虛擬實境應用,例如電玩或飛行模擬器等,非常有價值。微軟公司的 DirectX多媒體程式發展工具,也已加入了 3D音效的程式。

音樂及音效與圖形、影像、影片、動畫等結合,便成了時下極受歡迎的多媒體(Multimedia),其應用如卡拉 OK、 DVD播放系統、家庭劇院、數位廣播、網路多媒體等等。把許多多媒體資料組織起來,就是多媒體資料庫 ( Multimedia Database),其管理與資料搜尋有許多和傳統文、數字資料庫不同的地方。例如,清華大學張智星教授(http : //neural. cs.nthu.edu.tw/jang/)指導學生發展了智慧型歌曲搜尋系統’·超級點歌王,” (http : //www.4music.com.tw/)·使用者輸入一段旋律,系統即會找到相關的歌曲。類似應用也是最新多媒體內容描述標準 MPEG-7 (http://www.mpeg-7.com/),將於本年九月正式成為國際標準)的許多應用之一。

此一應用目前亟待解決的問題之一,即是如何分離人聲及背景音樂。

筆者自一九九五年開始對電腦音樂發生興趣,招收碩士班學生及大學部專題研究學生組成電腦音樂研究團隊(Jeng’s Computer Music Group,JCMG)。五年來先後已有四十餘人投入研究,研究主題由開始的 3D音效,樂器聲音合成,而至最近的音樂辨識。

在 3D音效方面,大學部學生劉明熙實作出所需之快速摺積計算;碩士班學生馬自莊利用數值電磁學中的時域有限差分法(Finite Difference -Time Domain)計算HRTF,可以用來驗證實驗的量測結果;碩士班學生鍾永哲在個人電腦實作出可以工作的 3D音效系統;碩士班劉昌瑋以個人電腦進行三度空間聽覺實驗,驗證文獻的說法;大學部學生陳彥甫、張歐正實作不用耳機的 3D音效;大學部學生郭君玄、張景程、顏聖峰、王聖唯、簡志昇、林君品由資訊系歐陽明教授協助指導,實作出偵測頭部姿態角度的三度空間電磁定位系統,並獲得教育部微電腦系統設計製作比賽八十五學度佳作,八十六學年度第一名;碩士班學生汪哲彰利用電磁理論中的射線追蹤法(Ray Tracing)計算室內音場分布,此程式經筆者改寫,由碩士班學主詹志龍與 3D音效結合,發展出虛擬音樂廳程式 VIAESS3,使用者戴上耳機可以聽到彷彿置身室內空問的音響。由於受限於當時個人電腦的速度,VIAESS3只能處理語音,否則即可模擬音樂廳或高級車內聽到的音樂音響。

在樂器聲音合成方面,大學部學生鍾佩勳、廖偉舜、碩士班學生許昱利用物理模式合成法,產生撥弦樂器聲響;大學部學生林秉勳、陳彥宏、林士駿以諧波分析,合成小喇叭聲音;碩士班學生周厚原以有限元素法(Finite Elemcnt Method)分析鼓膜振動及吉他共振箱對其發聲的影響。

在音樂辨識方面,大學部學生陳柏戎實作出節奏辨識程式,目前由碩士班學生虞敬業繼續改進;碩士班學生蘇柏青在大學部修習專題研究時,致力於音高之辨識,並獲得國科會大學部學生參與專題研究計畫成績優異獎,進入研究所後又進行音色與節奏之辨識,完成一整合型樂音辨識系統;其和絃辨識方而的研究,首創利用小波轉換(Wavelet Transform)及類神經網路分別模擬耳蝸及大腦皮質,深具價值,其論文於今年 IEEE國際聲學與語音訊號處理會議(International Conference on Acoustic Signal and Speech Processing,ICASSP)發表,實屬不易。碩士班學生籣御仁自大學部起即以解決八度音分辨之困難問題為目標,目前已略有所成。大學部學生林其賢、陳建宇開發了可即時辨識出小提琴演奏音高的程式系統;大學部學生沈育德、林祐承、林天惠發展依照音樂快慢調整簡化人體模型動畫動作速度的程式。

其他相關之研究尚有大學部學生周子涵、楊育哲完成播放個人電腦 wav檔的程式模組;大學部學生張嘉珮、虞敬業、張國俊實作出 MIDI檔的讀寫程式;大學部學生李卓諭寫出電腦錄音的程式模組;大學部學生陳怡如、楊尚融分別作出時間-頻率的 3D顯示圖與五線譜的顯示列印程式。大學部學生林君豪、林育田、張毓麟、林修身實作出電吉他的音響效果器軟體,大學部學生拍堂宏、陳威任、李皖琦以簡易電子琴程式,實驗網路音樂會的可行性。大學部學生許可欣初步探討了灰理論及在音樂壓縮的可能應用。

以上簡單敘迷電腦音樂的幾個重要範疇如樂音合成、電腦作曲、音樂辨識、音響科技、多媒體音訊及 JCMG的研究概況。隨著電腦的普及與人類休閒生活需求的增加,跨領域的電腦音樂研發工作應該有很好的前景。附帶條列一些相關的國際學術組織及期刊如下,供有興趣的人士參考:

ACM Special Interest Group on Multimedia ( SIGMM )

Acoustics Society of America ( ASA )

Journal of Acoustics  Society of America

Audio Engineering Society ( AES )

Journal of the Audio Engineering Society

Computer Music Journal,  published by MIT Press

IEEE Society of Signal Processing

IEEE Society of Computers

IEEE Multimedia Magazine

IEEE signal Processing Magazine

IEEE Transactions on Signal Processing

IEEE Transactions on Speech and Audio Processing

IEEE Transactions on Multimedia

Music Perception, published by University of California Press

-鄭士康·電機系 1979年畢業,現任台大電機系暨電信研究所教授。

方復院士

方復
方復教授,一九四九年由上海交大轉進台大電機系,一九五一年畢業後留在系上一年,擔任余耀南和朱纘祖兩位教授的助教。在校專習電力,為當年時尚及就業出路考量所致。一九五二年負笈美國,先後獲諾德丹(Notre Dame)大學及伊利諾大學(University of Illinois)碩士及博士學位。
當年國人在美求學者不多,同時來美之台大同窗僅有柯賢清先生,他到俄亥俄州立大學 ( Ohio State University ) 習radio astronomy。柯先生學成後,一直留在Ohio State University,執教及研究甚有成就,頗賦盛名。後來因各自奔波,失去聯絡,甚為可惜。
方教授離開Illinois後,曾於波音 ( Boeing ) 飛機公司工作一年,於一九六○年加入IBM T. J. Watson Research Center,從事半導體物理及元件之研究。一九九三年退休後,仍任該中心榮休研究員迄今。
方教授在IBM期間,曾於一九六七年秋應本系許照教授之邀,返台大任客座教授一學期。當年國內電機系學程似仍滯留在電力與電訊兩個領域;方教授在訪問期間,引介半導體物理學及固態電子學兩門課程,藉此機會對高年級同學闡述國外在此領域的發展趨勢,頗得學生的關注及興趣。該年次電機系畢業生其後赴美深造者,近半數選擇此一領域;後來在學術界或工業研究界有卓越成就的更不乏其人。
一九六○年代,方教授在探研半導體介面電導物理性質之際,發現量子化二維電子系統現象;此一課題演進為凝態物理,為近三十年來的主要研究領域之一。為此他獲得美國物理學會(APS)巴克萊(Oliver E. Buckley)固態物理獎、IEEE沙若諾夫(David Saronov)獎、富蘭克林學院金質獎章、德國宏保(Alexander von Humboldt)基金會研究獎等。方教授被選為中央研究院院士、美國國家工程院院士、Fellow of APS、IEEE、Franklin Institute等,並獲頒新竹交大榮譽博士學位。在IBM期間,方教授也在勃朗(Brown)大學物理系兼任教授,指導博士學生多名;並曾在德國Fraunhofer Institute 及英國IBM UK Lab. 擔任客座研究員。
一九九四年方教授應聘到台灣大學新創的凝態科學研究中心擔任國科會研究講座,迄一九九七年返美。在此期間,除指導數名物理系研究生及鼓勵校內外合作研究計畫外,並建立了一個低溫及高磁場實驗室,以及矽/鍺(Silicon/Germanium)疊晶成長設備,成為台灣尖端半導體教研重鎮之一。
方教授認為身為工程學者,學以致用雖是求學研發的重要目標之一,但在本能求知解惑方面,深入地探索領域內新異的智識和現象,參與第一手應時之主流研究,應該是教研工作者最大的慾望,並獲得最大的滿足。在當前的科技研發環境下,有效地結合基礎科學及新技術的發展、開拓新領域將是未來最有收獲的趨向。這樣的治學敬業態度,相信會帶來自身主導的快樂人生。
( 2001-5-1 江簡富邀稿,2001-5-9 方復教授撰稿。)