撰文:郭育愷同學
這次的東京大學參訪,對我來說意義非凡。我想這不僅會是我大學生活中最難以忘懷的一段時光,更成為推動我不斷前行、挑戰自己、邁向更高更遠的原動力。這段旅程下來,有太多機遇、太多成長,最終在我心中挑起無數的漣漪,留下一道道感動,因此我希望以將整段過程,一字一句記錄下來,羅縷記存,以此保存這份令我刻骨銘心的記憶。
行前
當時本人才剛要邁入大一下學期,「挑戰自我才能超越自我」,依稀記得當初是如此告訴自己,我果斷登記抽選了本應該是大三大四才修習的十選二課程,現在看來也許帶著幾分初生之犢的勇敢與莽撞,最終如願選上了光電實驗這門課。還記得在開學的第一天,我就與同樣選上這門課、同樣是大一的張丞漢同學一同敲開了彭隆瀚教授的門,「我們才大一…適合修這門課嗎」,而教授回應給我們的,除了鼓勵外,更與我們分享了與東京大學物性所合作的計畫,為我們指引了一條康莊大道,在這之後,我就決心要好好修完這門課,不論遇到什麼挑戰。
事實證明,最初的擔憂的確有些多餘,修習光電實驗的過程其實非常順利,沒有遇到過多的困難,同時也學到了許多新知。後來,在這門課結束,升上大二的暑假,我與張丞漢同學收到彭教授的信件,詢問我們是否有意願參加前往東京大學的參訪,沒有過多的猶豫我很快就決定把握這樣寶貴的機會,雖然在此之前我並沒有出國的經驗,但正因如此我更覺得這對我是難能可貴的契機,我隨即動身去申辦護照、做足出國所需的準備。懷著期待的心情直到飛機離開地面,心中的雀躍仍然還沒平復,就像一場夢一樣,美好的有些不真實。
Day1:開拓眼界
抵達日本後,又輾轉了一段路程,才抵達物性研究所所在的東京大學柏校區,坐落在東京外圍城市的郊區,不如大城市繁華但也遠離城市的喧囂,在寧靜中但又不至於荒蕪,的確是個適合做研究的校區。抵達當地已經接近三點,當地大約四多就日落,稍做休整後天也黑了,考慮到路程也花費超過十個小時,便早早睡去了。
參訪的行程開始於隔天早上,首先由東大物性所的廣井 善二所長介紹物性所的歷史、設施,接下來由秋山 英文教授介紹台大電機系與東大物性所整個交流計畫的源起、過程,並且介紹了有哪些管道可以有機會到東大物性所進行研究。對我而言,這些資訊非常有幫助,我過去並未認真考慮過出國留學的可能性,但在聽完這些介紹後,我覺得這樣的生活有許多吸引我的誘因,也因此讓我的生涯多了許多的選項。
而後開始由各個教授介紹各自實驗室中的研究主題、成果,接著整個下午則是實際參觀實驗室,這也正是最讓我受震撼的一部份。抵達物性所的地下室,乾淨、寬敞、明亮的走廊,工業風的水泥牆,彷彿置身電影場景,也許是在國內也並沒有這樣參訪實驗室的經驗,但這樣的場景我在之前實在是難以想像;而走進實驗室,映入眼簾的是挑高十餘米、佈滿管線的天花板,偌大的實驗室中,擺著幾個龐然大物,過去這些設備都只能在書上、網路圖片看到,而親眼看到實體,除了震撼之外,最強烈的感受就是這些設備遠比想像中的還巨大,或許是圖片實在看不出實際大小。參觀過程中看到的第一台機器,也剛好是少數我能直接叫出名字的機器,是用於製造極低溫的稀釋製冷機,根據介紹,現場的這台設備可以產生數十milli K的低溫,被用於進行量子物理相關的實驗,透過將溫度降到這個等級,可以觀察到許多常溫下無法觀察到的現象,由此來了解物理更基礎的特性;接下來的第二間實驗室的機器,是用於量測二維材料樣品的機器,透過將樣品放入真空環境,可以在避免樣品受影響的情況下進行實驗,整台機器的外觀主要是由多根巨大的金屬管也就是抽真空的腔室彼此錯縱複雜的連接,在其中有許多玻璃的觀察窗口可以用於觀察樣品,目測長寬約五米乘上三四米,經過詢問整座設備的造價高達一億日圓,令人驚訝,有趣的是向實驗室的學長請教後,才知道上面包覆的金屬箔是為了在機器進行維護時,要去除內部水分避免影響真空效果,需要將機器加熱到攝氏兩三百度,而金屬箔能均勻傳遞熱量並讓感溫棒可以正常測量其溫度,這種科學的嚴謹中帶著的務實與巧思讓人會心一笑;而後又參觀了另一間實驗室,裡面有一台稱做光電子顯微鏡的儀器,相較於傳統的光學顯微鏡是打光、接收光以及電子顯微鏡是打電子、接收電子,這台光電子顯微鏡是打光並接收光電效應產生的電子,由此能達到與其他種類顯微鏡不同的優勢,包括更高的效率、更能檢測材料的缺陷等等;最後也參觀了生物與物理結合相關的實驗室,在當天上午的簡報中,有一部分是介紹透過機器學習分析數十、數百種視紫質這種蛋白質的基因序列,可以猜測新的視紫質並由此得到放出特定螢光的視紫質,使其作為物理材料使用,這部分是儘管我的生物知識有些缺乏,卻仍然覺得非常有趣,因此印象深刻的內容。
在第一天的參訪中,我實際見到了許多從前只是聽說或看過圖片,甚至是完全沒有接觸過的儀器、設備,在簡報分享中也學習到了許多前沿的知識與技術,受益匪淺。
稀釋製冷機 二維材料測量儀器
這天的尾聲,由我們一行人與物性所的實驗室學長共進燒肉吃到飽,非常難得能與許多學長交流,也讓我們更了解當地的生活。
Day2:工程學的感性
第二天的參訪,主要都是由雷射與同步輻射研究中心Laser and Synchrotron Research Centre (LASOR)的教授進行分享以及帶領我們進行下午的實驗室參觀。而我最有印象的部分有兩個,首先是秋山 英文教授,他帶我們參觀了實驗室的許多區域,到處都是擺滿儀器的光學桌,根據實驗室學長的介紹,有許多用於先進雷射技術研究的精密儀器,而教授也跟我們介紹了某一部份器材是與NASA合作,專門開發用於太空的場景的材料、設備,不過其中最讓我驚豔的,是一個小盒子,這是一個由秋山教授的實驗室開發的產品,特色是在很簡單的條件下就能得到飛秒雷射,只要用一個不比手機大上多少的小盒子,透過USB接上行動電源,然後按下開關,就能得到飛秒等級的極短脈衝,令我驚豔的地方是,過去講到飛秒雷射會讓我聯想到需要龐大的機器、大量電源供應才能驅動,但現在卻只要一個小盒子與一般的行動電源,如此一來感覺在不管是許多領域的應用上,或者是一般課堂的教學上,都很容易就可以有實際的飛秒雷射設備可以使用,這樣讓高科技的技術能夠變得平易近人,比起實驗室中的其他高級設備,更令我深受觸動。
另一個讓我印象深刻的部分,是小林 洋平教授的分享,他的簡報開宗明義地透過台灣與日本相近的人口預估曲線在可預見的將來人口將逐步降低,來說明由數位孿生的概念與發展工業的自動化、降低勞力需求的重要性,然後由此切入由於半導體製程已經趨近物理極限,因此轉而由封裝技術來提升晶片效能是可行的做法,其中玻璃基板蔚為風潮,但由於玻璃的材料特性,使用雷射加工時的參數必須精準地控制,但由於透過雷射在玻璃材料上鑽孔牽涉到太過複雜的物理機制,因此目前仍很難使用模擬的方式來進行雷射參數的選擇,小林教授透過人工智慧與機器學習來訓練模型預測不同雷射參數下的鑽孔結果,並且建立自動化的平台用於蒐集訓練模型所使用的數據,來達到自動化、數位孿生的願景。這個部分是本趟旅程我的許多收穫中,我認為最讓我受用的一個,身為一個電機系的學生我一直認為科學的發展非常重要,但工程領域應該要能將這些成果更進一步應用在實際領域,而小林教授的研究正是我所嚮往的科學與工程的一加一大於二的應用,令我感動不已。
比起第一天是開拓了眼界,第二天的參訪更像是讓我體會到工程學的感性,不管是將高深莫測的技術推動成平易近人的工具,或者是透過科學與工程的結合,解決各式各樣困難的問題,這些都是在我選擇就讀工程學相關的科系時所抱有的期望。
Day3:超級電腦
第三天的行程只有上半天,在聆聽幾位教授的簡報分享後,我們便前去參觀物性所自己的超級電腦,這台包含1680個節點的超級電腦,用於提供日本學者進行研究過程的電腦模擬以及各類運算需求,而東京大學物性所的超級電腦也每隔五年會更新一次硬體設備的算力,我認為對於研究人員是非常好且重要的資源,有這樣的設備實在是難能可貴。想起曾經看過許多各個領域,不論是物理、化學、生物的重要研究,都是透過這樣的超級電腦進行運算而完成的,令我嘆為觀止。而這也讓我想起,今年台大電機系系上開放學生使用系上自己的HPC運算資源,很難得有這樣的機會,期許自己未來有機會好好運用這樣的資源,做出有價值的研究成果。
後記
在參訪行程結束後,我們仍有參訪第三天的下半天,以及隔天搭機前的自由活動時間,趁著這個機會我造訪了許多之前未曾想像過能親身踏足的景點。我想,這段經歷不僅僅會是我求學階段中最難忘的,更是我生命中非常重要的一段時間,不僅讓我收穫許多新知、靈感,更豐富了我在國際交流方面的經驗,讓走向國際成為一個我可以努力的目標。
透過這次的參訪,讓我深深地認識到,在台大電機系,我是非常幸運的,有許多珍貴的機會與資源,而在這個舞台,我能大膽、勇敢地嘗試,讓自己立足台灣,放眼世界。