41期 動態報導

教師榮譽
★  黃鐘揚副教授帶領服務二課程榮獲「臺大服務學習 SUPER 課程獎第三名」,特此恭賀。
說明:黃教授暑假帶領學生至阿里山達邦鄒族部落服務學習課
★  連豊力副教授榮獲「國科會 101 年度吳大猷先生紀念獎」,特此恭賀。
★  陳良基教授榮獲「第 16 屆教育部國家講座主持人」,陳教授業獲選為兩屆國家講座主持人
(第13及16屆),為終生榮譽之國家講座主持人。特此恭賀。

學生榮譽
★  劉志文教授指導電機所博士生周一婷同學榮獲「國際大型電網會 (CIGRE) 最佳學生論文獎」,特此恭賀。
★  張耀文教授指導電子所博士生方劭云同學榮獲「台積電第六屆傑出學生研究獎—銀獎」,特此恭賀。
說明:研究題目 Lithography Optimization for Sub-22 Nanometer Technologies
★  本學群學生榮獲「101年度臺大科林論文獎」,特此恭賀。
說明:得獎名單

獎項 得獎系所 得獎學生 指導教授
博士論文頭等獎 電子所 詹孫戎 劉致為
博士論文優等獎 電子所 鄭任遠 胡振國
碩士論文頭等獎 光電所 林冠中 何志浩
碩士論文優等獎 電子所 楊柏青 林清富
大學部專題報告優等獎 電機系 黃德安 
黃瑞陽
江介宏

 

★  本系大學部陳佑維及洪銘駿同學榮獲「臺大服務學習個人心得徵文比賽佳作」,特此恭賀。
說明:服務學習個人心得徵文比賽得獎名單

名次 姓名 系級 作品名稱
佳作 陳佑維 電機三 重拾心中的桃花源
佳作 洪銘駿 電機二 霧鹿奇途-台大山服2012霧鹿村心得

★  羅仁權教授指導電機系所學生團隊榮獲 「2012全國機器人競賽-智慧型機器人產品創意競賽~~總冠軍」, 特此恭賀。
獲獎學生團隊:
電機所博四  徐瑋隆
電機所碩二  黃凱杰、蕭明、張彭熙、蔡昀軒
電機系大四  林震、李彥融

戀戀桃花源 — 台大電機系1981級畢業30周年同學會記遊

項春申

同學不在一起這麼多時日,談起問題來仍很有默契,在我們各自的生活圈子裏,好像很難找到這樣一群志同道合及感情深厚的朋友,來分享生活的見證和對未來的計畫。同學會正像是我們思想上的桃花源。

經過多位同學數月來的籌備,1981級畢業30週年同學會終於2010年12月26-28日在台北、宜蘭登場。12月26日上午,所有參加同學及眷屬齊聚台大明達館一樓Living One餐廳,並有郭德盛老師、陳俊雄老師、李琳山老師、曹恆偉老師及顏嗣鈞學長蒞臨指導。這次同學會有60位同學,加上眷屬共超過100人參加,許多同學都是久未見面,餐會氣氛非常熱烈。李琳山院長及顏嗣鈞系主任向我們介紹電機資訊學院及電機學群的教學研究近況,同學們對母系的長足發展,都覺得與有榮焉。
餐會中並請同學們介紹畢業30年的生活近況,同學們雖事業有成,面對老同學均十分謙虛,所講內容多半輕鬆幽默,現場歡笑聲此起 彼落,不禁讓人想起年少時大夥在一起談天說地的時光。大部份同學都介紹他的家人,王立人同學精心製作一份投影片,把同學大學時代照片和現今全家福照片並列。看到我們的下一代彷佛就是我們當年的模樣,令人感觸良多。午餐餐會主持人陳貴賢同學並適時頒發一些紀念獎項,如『30年體重增加最多獎』等,帶動氣氛。本屆同學共同贈母系一座立體設計紀念品,名稱為:“不能沒有你”,由李琳山院長代表接受。
餐後大夥散步至博理館,台大校園舟山路一帶花木扶疏、景色優美,現在就讀學弟妹真是大有福氣。承顏嗣鈞系主任帶我們參觀3樓會議室,據聞是按照MIT會議室設計的,最後所有同學及眷屬在博理館前照一張團體照留念。
多位同學12月27日無法請假,在台大校園與他們作別後,我們登上巴士往宜蘭出發,繼續我們同學會的行程。12月26日下午抵蘭陽晶英酒店,晚餐在酒店宴會廳舉行。為了能讓同學暢所欲言,畢業30週年感言分段進行,晚餐中進行第二部份,由王立人同學主持,或許是因有紅酒助興,晚宴氣氛較中午更加活潑開放。
晚餐後主辦單位安排了兩項活動,礁溪泡湯或是去宜人閣聊天,大部份同學選了後者。宜人閣是覃培雄同學主持的民宿,曾在最近的天下雜誌被報導。它不像傳統的民宿,而是位於10、11樓 ,但在蘭陽平原沃野平疇極少高樓的環境下,其視野非常遼闊。覃培雄熱心地替我們準備了宜蘭風味的宵夜,夜談分兩大幫人,一邊談後半生及健康養生,另一邊談Business and Technology。賀嘉生同學特別施展他按摩的絕技,為同學服務。雖說竹風蘭雨,是夜宜蘭的風聲卻也聲聲入耳,伴著我們這些事事關心的同學直到凌晨。
第二天27日早餐後,大夥換乘小巴後往福山植物園出發。福山植物園位於台北縣和宜蘭縣交界線上,地屬深山,需辦入山證始得進入。今天在12月的宜蘭是個少見的艷陽天,連司機都連說難得。車程雖然不短,但沿途林木鬱鬱蔥蔥,加上藍天無雲,令人心神俱暢。大夥兒更是趁著好天氣多多拍照,只見Nikon相機及 Canon相機兩大陣容的同學互相 trash talk,十分有趣。由於是假期後的星期一,福山植物園遊客不多。一進園中,大家就浸淫在無邊的靜謐中,似乎喧囂已是一種褻瀆。我們小巴的司機之一,竟自然地成為我們的解說員。他對植物的熱情及知識令人感動,據覃培雄說這很可以代表宜蘭人文社會的現象。福山的芬多精是平地的100倍,人在此山中的確有福。園內有人工湖,湖中放養草魚瘦而長,在湖中悠遊,我們在人工湖前拍了團體照以為留念。
回程途中在雙連埤野夫炊煙餐廳用中餐。雙連埤有秀氣,從餐廳旁廣場夾一帶水可遠眺兩座小山,餐廳雅潔食物亦頗可口。恐係因上午有戶外活動,不覺大啖白飯兩盅。
下午兵分兩路,大多數同學走訪傳統藝術中心,其餘騎單車踏青。我們到了傳藝中心後就先去坐船遊冬山河,聽他們介紹說宜蘭人口只有46萬,平日實際居住此地的人數可能更少,但從前宜蘭童玩節及冬山河親水公園在假日會有超過100萬人湧入。接下來我們去看原住民祭典表演,最後在民俗大街及交趾陶博物館參觀。側耳聽到有一位眷屬說她嘗了幾項小吃都平平。我個人對傳藝中心周邊的一些建築像福泰冬山厝、黃舉人宅情有獨鍾,徜徉在黃昏時的冬山河畔,而附近空無一人,台灣竟然有這樣的地方!
晚餐到渡小月,本以為要吃擔仔麵,後來才知此“渡”非彼“度”,此渡小月是一家宜蘭風味國宴餐廳。在許多美食後,這餐廳仍能讓人驚艷,自稱國宴餐廳洵非虛言。晚餐最後一批同學感言畢,同學熱烈鼓掌頒獎給主辦活動的陳貴賢同學及覃培雄同學 – 秀才人情紙一張也。晚上再殺到宜人閣續攤,今夜的特別節目是Video Conference,由陳澤升同學所開Home Meeting 公司提供軟體及伺服器。共有4位同學從美國聯線和我們在宜人閣的同學對話,一上來免不了要猜猜我是誰。夜深後,話題轉到往後幾十年作什麼,覃培雄的願景是要讓更多人能欣賞宜蘭的好山好水好生活,楊光磊同學點出來要幫助別人活得更有效率,多人提到陳孟凱同學在台中推展的合樸農學市集。人過半百,我們的壯志也是在平淡中見絢爛。
28日早餐似乎仍是昨夜的延續,黃正能同學及戴聿昌同學都提到以科技(如遠距醫療及智慧家庭)來加強好生活的內容。江禾豐同學提醒我們群體的力量固然大,若沒有一個章程為依歸,還是容易生出矛盾。同學不在一起這麼多時日,談起問題來仍很有默契,在我們各自的生活圈子裏,好像很難找到這樣一群志同道合及感情深厚的朋友,來分享生活的見證和對未來的計畫。同學會正像是我們思想上的桃花源。
上午我們分乘小巴,到鷹石尖爬山。鷹石尖在頭城附近,可遠眺龜山島。下車約走15分鐘山路達景點,豁然開朗,並拍團體照留念。今天又是個大晴天,登山微微出汗,下山時和眾人唱台大校歌以壯行色。離鷹石尖約20分鐘車程,我們來到新落成的蘭陽博物館。博物館的建築是姚仁喜先生設計,採單面山的幾何造型,據說得過建築設計大獎。館內正好有淇武蘭特展,淇武蘭人在距今600年前居住於蘭陽平原,後來被其他的原住民驅趕離開。數年前在礁溪鄉淇武蘭溪有大規模的考古挖掘工作,並有許多文物出土,這些文物及這次考古工作過程,都在這個特展中展出。除淇武蘭特展外,館中尚有山、平原、海等常設展,以展現宜蘭地理景觀之自然風貌。
中餐的地點是在壯圍鄉掌上明珠餐廳,這餐廳從庭院房舍到餐桌餐具的擺設都很有特色,上每一道菜前都有專人解說,並且禁止攝影,我們猜是怕別人學去他的佈置。日式養生料理很可口,這次主辦單位在吃上著實下了功夫,大人小孩都讚不絕口。在很輕鬆的氣氛下不覺吃到了下午3點多,最後再次向覃培雄及宜蘭工作人員道謝,搭車回台北。我們在暮色中抵台大校門口,再次擁抱,互道珍重再見,結束了3天2夜難忘的旅程。
為了準備這次的同學會,多位同學花了許多工夫去尋找失聯同學,成果斐然。187同學中,我們聯絡上162位同學,另外除5位同學已過世外,共有20位同學失聯。同學會後,我們將繼續努力找到他們歸隊。以下是一些統計數字,以居地來分,共有81位同學常居台灣,60位同學常居美國,21位同學常居亞洲各地。同學中共有70位取得博士學位,並有34位同學現正在大學任教(台21、美9、中1、港1、星2)。1981級同學有台大傑出校友1位,IEEE Fellow 8位,企業主14位。同學們事業小成,都歸功於母系的培育教誨,以及師長的精神啟發。
半甲子的歲月,實在是一段不算短的時光。不論你我願與不願,論到貢獻於社會,下個30年是我們最好的機會,也可能是僅有的機會。在過去30年我們為事業打拼,為家庭奮鬥,如今雖精神體力不復當年,但經驗知識或有過之。同學會中談到一些群策群力、服務社會的理念,希望我們能繼續努力去實現。願大家善自珍攝,常常聯絡,永保赤子之心。

項春申,電機系1981年畢業,
Senior Vice-President of Engineering, Bernard Shung Joins Link_A_Media Devices.

電機系準新鮮人先修營心得

陳威宇、曾子維、吳京達

本系為讓推薦甄選入學之大學部新生認識大學課程暨系上研究領域,特舉辦一系列的基礎先修課程與師長座談餐會。學員對象為推甄、繁星、保送錄取台大電機之學生。課程內容包含數學、程式、物理以及系統類課程,每週二日,為期六週。每週並邀請系上教師舉辦領域專題介紹餐敘,和師長學習經驗分享。期使新生及早認識大學課程內容,並對自身求學生涯規劃有所助益。

陳威宇 
珍貴的常識
如果問我,在電機先修班中學到了什麼,我會回答:常識。
但那些都是,沒有人教過我,或許也不會有人教我的,重要的常識。
先修營第一天的數學課,便發下了一份原文的講義,而作業清單上清楚的寫著:這份講義,先自行閱讀。當時的我,完全被震懾住了,陌生的領域,艱澀的語言,在這片大漠前,我只能駐留原地。即便曾試圖去翻閱,去了解,去吸收,但終也只捕捉到,掌心上的一撮細沙。最後,我放棄了,「反正,教授會教的。」我是這麼想的。
幾堂的課程下來,總算對這領域有些許的了解,但對作業中不理解的部分,往往便輕易的撒手,畢竟就算不做,也不會有人知道,況且這既然是大二的課程,到時再重聽教授說明即可,我又何必自討苦吃?最後一堂數學課,葉教授語重心長地說了:「的確,我出的作業,有些超過範圍的地方,但你們要記得,自主學習,在大學是理所當然,若仍像高中一樣一味地等著老師教,你們這四年會很辛苦。」
「我現在教的這些半導體知識,或許你未來會用到,或許不會,但在這半導體廣泛應用的世界中,這些都該是常識。」物理課的胡教授如此說。「這些電腦元件相關的其實都是基本知識,但高中老師不會去教,大學教授認為你們不可能不知道。」系統課的簡教授這麼說。
是的,有太多太多大學的常識,對高中生的我們來說是新知,可能得靠自己在未來慢慢摸索。但這些過於基本的常識,往往會令人相見恨晚。
「這六個禮拜,我不會教你們任何的程式語言;相反的,我想教給你們更為基本且重要的程式感覺,缺乏這份感覺,即便學了一學期的計程,你的程式仍將紊亂不堪。」程式課的黃教授,在第一堂課這樣宣布了。
很高興,能夠有這樣的機會,在進大學前接觸這些基本,但又彌足珍貴的「常識」。如果問我,電機先修班像什麼,我會回答:翅膀。
一對帶我飛越高中與大學的鴻溝,俯瞰大學生涯的翅膀

曾子維 
為期六週的台大電機系準新鮮人先修營,就在一間忘了叫龐什麼羅的餐廳熱熱鬧鬧地結束了,如果不算躺在椅子上意識缺席的話,十二次的上課我肉體只沒來一次而已,完全是具有拿實際上並不存在的全勤獎的潛力呢!
總共七十二個小時四位教授各領風騷在寬寬的講台上,讓我即使前一天晚上在FB上喇賽喇到到三點多才睡覺,仍然努力撐大眼皮,強迫自己徘徊在夢境邊緣,捨不得和教授的課說再見,雖然有時候還是不小心失足跌進深深的夢境之中,不過只要我被同學們如雷的掌聲驚醒,總會有種失落的感覺,像是錯過了什麼可以讓生命重新發光的契機,就這樣下課了。
******
「曾子維?」
「……。」天啊,誰在叫我?

「曾…子維同學在嗎?」
「……。」我模模糊糊地在空間中愈來愈慌張,愈跑愈快。

「嗯…曾子維有來嗎?」
「噢噢……有!就是我!」我右拳打開了天,終於奮力掙破睡眠纏成的蛹,然後雙眼佈滿血絲地看著前面藝術家造型的葉丙成教授,微笑面對微笑。
*****
於是我在還沒搞懂任何東西的狀態之下斷然慷慨赴義,在黑板上胡亂寫一通,葉教授在一旁用苦笑來無奈他無聲的嘆氣,只能用提示循循善誘把我牽引到正確的解答上,而我也很上進地努力動動快要睡僵的腦,台下未來同學的眼睛一雙雙從我背後透視我的徨恐。
還好我臉皮夠厚,終於胡搞瞎搞弄出來了,更好的是大家似乎互相都不太認識,所以要重新塑造形象還滿容易的,搞不好現在沒人記得有這樣的一個蠢人。
廢話到這裡,算一算字數似乎夠了;所以總結來講,新同學其實都很不錯(連CS都頗有水準),個個都是要負責支撐國家未來的柱子樣,感覺台灣的未來一片光明閃亮閃亮很有為呢!身為這些柱子(俗稱棟樑)的同學我真是感到非常與有榮焉,雖然我胸無大志,不過還是對大學生活感到無與倫比的期待。
所以這種活動應該要多多舉辦呢!

吳京達 
這次參加準新鮮人課程先修營能夠提前接觸到電機系大學的課程我覺得蠻好的,畢竟電機系對很多高中生來說都算是未知的領域,在高中也幾乎沒有接觸過,能夠對我們未來四年要學些甚麼東西初步了解我相信會更激發我們未來進電機系後學習的興趣和熱情的。這次先修課系辦很用心,教授們也都全力支持,不論是來為我們上課的4位教授或是進行演講座談的教授都很認真地和我們上課,或是很用心地和我們分享他們的研究領域。另外我覺得舉辦先修營的另外一個好處是可以先認識新同學,教授和學長都和我們說過,電機系是一個大家庭,每一位同學都是我們的家人,不論是學長學弟或是同年級的感情都很好。這次先修課我認識了好多同學,雖然之前就已經知道電機系的同學都很厲害,不過這次上課對於同學中人才輩出仍然覺得很吃驚,不過同學間都相處得很好,待人也很熱情,聊個幾句話彼此就熟了。我覺得先修課的立意很好,讓我更了解電機系,也更肯定我當初選系所下的決定是正確的,希望以後先修課能繼續辦下去。我現在也很期待開學,未來四年在電機系,相信大學生活會過得很充實也很精彩。

陳威宇、曾子維、吳京達,現為電機系大學部2年級學生。

大學部專題製作首獎-VisualSonic Studio

陳柏亘、魏谷竹、劉修源


(左至右): 魏谷竹、劉修源、陳柏亘

前言

現今資訊產品功能的日益複雜,許多產品即使具有強大的功能也會由於使用者介面的設計不良造成使用者操作的不便,進而導致產品效能、功能無法完全發揮。也正因此人機介面(Human Computer Interface)的設計一直為電機資訊科技十分重要的一個領域。其中擴增實境(Augmented Reality)為人機介面設計中的一子領域,其特點在於結合實體物件與電腦產生的虛擬物件,藉由人們與這兩種物件的互動來達到與機器溝通的目的。另外近年藉由電腦進行音樂創作興起,許多現代音樂的創作不同於以往,開始使用大量的科技媒介工具或素材。因此我們決定開發一套能讓使用者以直覺式操作來進行音樂創作的系統。這套系統除了能進行實際的演出以外,同時也具有高度的視聽娛樂效果。
但除了視聽娛樂效果以外,VisualSonic Studio更要展現的是能在FPGA有線的資源上進行大量多媒體處理與運算。相較於市面上此類的系統,我們在進行開發前能對市面上和我們基於同樣理念的產品進行了調查,發現的確存在類似的產品。Microsoft Surface, Nlignten, PS3 Game: The eye of Judgment……等都和我們秉持著「現實生活中實體物件與數位世界中虛擬資訊直觀式互動」的概念。由於此性質的產品除了需要接受大量現實環境中的資訊以外,還需要處理大量的數位資訊,以上所提到的產品皆需要極為昂貴的硬體設備才足以處理如此大量的資訊。
VisualSonic Studio與目前市面上產品最大的差別在於VisualSonic Studio使用FPGA即足以達到同樣的功能及性能。這是由於VisualSonic Studio使用了大量的硬體電路來進行低複雜度的影像處理,高度利用數位電路平行化運算速度遠快於電腦程式的特性。而在高複雜度的影像辨識演算法,使用NIOS II建構處理器來進行運算。

設計介紹

VisualSonic Studio為一音樂合成與混音平台,支援多重使用者同時多工的操作。使用者可以藉由直覺式的操作來進行音樂的創作、混音、播放。在人機介面的設計,我們採用該領域中擴增實境(AR, Augmented Reality)的概念來進行開發。操作的平台上,除了機器所產生的虛擬操作介面外,系統同時支援實體物件的偵測來進行操作。這種同時結合虛擬物件及實體物件的操作模式增添了操作介面的彈性與發展。
此系統的發展中我們運用到了許多領域的知識,包括擴充實境(Augmented Reality)對於物件偵測及判斷的演算法;數位影像處理演算法來處理攝影機所擷取到的影像;多核平行運算用於NIOS II所建立的多核運算處理器;拓撲學於實體物件的圖形設計,來加速影響處理演算法的辨識速度及物件數量的大幅擴充能力;電腦音樂編曲方法來設計聲音檔案,確保個聲音檔案間的相容性及一致性。

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VisualSonic Studio操作方式非常直覺,只要將圖章放到桌子上,系統就會放出相對應的聲音。然後再藉由旋轉進行音量大小等等的參數調整。因此系統不但具有簡易的操作介面,更具有高度的擴充性及變化性。實際操作的示意圖如下:


VisualSonic Studio系統架構圖

 

設計特點

軟硬體共同設計

為了達到最好的系統利用,我們在設計的時候同時考慮了硬體的特性與軟體的特性,把系統做合適的分割(hardware-software partition),運用數位電路設計技巧及NIOS II支援來執行影像擷取、影像判斷、影像產生及音樂產生。針對複雜度相對較低,但需要快速處理的,我們會選擇使用數位電路來實踐。針對相對複雜的演算法,我們則會使用NIOS II來實踐,甚至可以建置多顆NIOS II的處理器,平行化處理不同的工作。最後,加上我們特殊的圖形設計及攝影機擷取影像像素的調整,我們能做到幾近即時(real-time)的處理效能。

人機介面設計

相對於一般類似的功能的產品,需要經過一些學習與練習才能使用;我們在設計的時候,就是為了讓使用者能夠很輕易的使用本系統,意即使用者不需經過任何訓練即具有使用VisualSonic Studio的能力。 年紀小的兒童能將本系統當作一個十分好玩的教具,訓練各種圖形放置與聲音的連結;一般人也使用本系統做為一般娛樂用途,做為放置在家中的Player;甚至有專業音樂需求的人士,也能透過此系統混合不同的基本聲音,獲取音樂上作曲的靈感與激盪。

記憶體多工使用

由於進行影像處理及分析需要大量的記憶體來協助運算,然而DE2-70板子上所配置的大容量記憶體SSRAM和SDRAM 讀取的速度有限,因此我們採用少量的on-chip memory來做為主要的運算記憶體,於演算法的設計上則將on-chip memory分時多工使用,以期在最低資源下進行最高效率的處理。

拓譜圖形及影像雜訊過濾

因為我們實作的方法是採用影像處理的方式,或多或少的必定面臨著干擾的問題,我們在這方面也想出了一些方法來使辨識的準確率高且不會使複雜度太高。首先,在圖章的設計上,我們運用拓譜學進行圖形設計(詳見設計方法中的圖章辨識),此系統可以減少辨識的面積,也可增加辨認的精準度。並且也可以增加可設計的圖形數量,容錯力也比簡單辨識形狀(如三角形、正方形)更強,因為我們的圖形不會因為旋轉而產生不同之處,使用者可任意放置圖章而不會被系統誤認。
在對抗環境的雜訊,我們運用模糊墊片(及我們平台中上層的霧面塑膠片,可見功能描述中的圖),用類似毛玻璃的效果,物理性的將影像中的雜訊處理掉,提高環境或硬體所摻雜的雜訊容忍度。接著利用影像處理演算法,對經過模糊墊片之較佳的影像在做一次處理,使環境的影響降到最小,藉此提高圖形辨識的準確度。

自我校正

由於攝影機所擷取到的影像和環境的光線有很高的關聯性,在把影像二值化(Binarization)的過程也會因此影響,很暗的環境與很亮的環境就要分別給很低與很高的臨界值。故在不同的環境使用系統前都必須要設定好適當的二值化臨界值(Threshold),才能使系統順利的辨識。我們提供了兩種模式來做臨界值的校正:半自動與手動。
半自動模式可以讓使用者在平台上放上校正用的圖章,接著按下校正鈕,系統便會自動的校正到合適的臨界值,這即可滿足絕大多使用者的要求。而當然,就像相機的光圈一樣,有使用者會想要親自調整臨界值來取得較佳的效果,而就是所謂的手動模式。使用者可透過DE2-70的數個開關來設定臨界值。當然,使用者也可以透過半自動模式加上手動模式的彈性調整,獲得此環境下最好的效果。

低價與易於擴充

平台本身建置成本低,只要將FPGA的內容進行晶片化,VisualSonic Studio將會是套成本低廉但高效能的互動式音樂混音作曲平台。 而在我們設計此系統時,在系統有限狀態機(FSM)、圖形辨識演算法及圖形設計上皆考慮了未來擴充的可能。例如,拓樸圖形的設計可使系統只要掌握到圖章的幾個重要特徵即可判斷,因此程式碼會顯得很簡潔易於修改。倘若爾後需要加上更多的圖章與聲音,只要依我們設計圖章的規則依此類推(可見設計方法的圖章辨識),新的圖章也可被唯一轉換成樹(Tree)的結構,也就很容易地可被辨識出來。因此,此系統可以一直擴充圖章來增加系統內容的功能與豐富程度,提供各種不同領域的使用者使用。

跟電腦溝通

可用DE2-70板子上的RS-232來與電腦做溝通,這提供了更大的使用彈性。在現今,獨自運作的封閉系統已經不能滿足要求了;電腦、手機或眾多其他消費性商品都已經與網路有相當大的結合,使用者能夠透過網路與其他使用者互通資料,加速資訊的流通,成就所謂的資訊社會。我們利用傳統的RS-232傳輸介面來增加此系統在溝通這方面的能力,使用者能夠透過電腦端的程式修改部分系統的參數,如各種圖章對應到的聲音為何。甚至,使用者也能夠透過RS-232與其他的使用者互通資料,做到不同FPGA板的溝通。有了傳輸介面,在PC端使用者還可開發功能,就像現今手機的開放式系統(如Andriod),為系統注入生生不息的活力。例如用RS232進行更新預存的音樂等等。

結論

VisualSonic Studio著重的是在其概念,使用者可以直覺的使用電腦設備。由此我們開發了這套系統,讓使用者了解這樣的開發可以有的成品以及初步的透過音樂來展示好的人機介面可以讓人獲得更大的方便。同時VisualSonic Studio更實現了另外一種可能,讓本身並不會任何樂器的使用者可以透過VisualSonic Studio製做出屬於自己的音樂,享受玩音樂的樂趣。而我們選擇用FPGA來實現這樣的概念,主要是因為FPGA是晶片的前身。一旦在FGPA上能夠正確的工作,也就代表我們這套系統可以晶片化,而晶片的大量生產能導致成本的下降,讓更多使用者有能力享受到這樣的科技。打破以往對於高科技都同樣具有高價格的刻板印象,畢竟高科技的產品並不是有錢人才能獨享的,身為工程師同時應該致力於高科技產品的普及,畢竟真正好的科技應用來服務全體人類而非單單有錢人而已。

 

心得

VVisualSonic Studio從無到有的過程充滿著許多挑戰,其中最主要的兩個瓶頸就是題目的發想和高效能的系統設計。當初在進行題目發想時,三個人正為了交數位電路實驗課的第三個小實驗而睡在實驗室,但隔天同時也要繳交期末project的提案,「突然在凌晨三、四點的時候,產生靈感!」
為了要讓電腦能在極短的時間內正確辨識使用者放上去的圓盤所代表的圖形,放出正確的樂音,因此另一個困難則是「圖形辨識」。我們後來寫出長達一、兩千行的演算法,過程中經歷了許多次的修正,包含資料結構上的link list、資料比對等部分,終於成功克服圖形辨識的問題,達到既快速又具備良好效果的預設目標。此外,為求影音輸出能在極短時間內近趨於同步,VisualSonic Studio也同時考慮軟、硬體的特性,予以最有效率的應用。影像擷取、影像產生、音樂播放等由數位電路和NIOS II等硬體負責,軟體則處理較為複雜的部分,例如辨識圖像、找出圓盤相對應的音樂等。
很高興這次參加電機系大學部專題競賽能夠獲得首獎,非常謝謝各位教授們的肯定。這次能有這個機會為電機之友撰寫這篇文章,身為剛成為電機之友的我們也感到非常的榮幸與光榮。

簡韶逸教授註解

此作品初試啼聲是在2010亞洲創新大賽(Innovate Asia 2010),從臺灣區比賽,接到北京的總冠軍賽,一舉奪得兩岸總冠軍。這次比賽兩岸共約有八百隊由大學電機電子類學生組成之隊伍,從兩岸各選出前五名的隊伍,在北京的清華大學進行評比。台灣部分的隊伍有來自逢甲大學、高雄應用科技大學、虎尾科技大學等,而大陸部分則有北京清華大學、重慶大學、深圳大學等隊伍。每位學生需要將自己的創意與動手實作的成果,以英文演說的方式向來自全球的專家介紹。
從台灣區比賽的過程中,三位同學在完成原型後,就會來跟我約討論,從作品內容與演說排練。新穎的投影片設計、熟練的演說,這都是我在排練時看到的,顯見他們在事前一定做了不少的練習。
在順利地得知能到北京參加最後的總冠軍賽,只剩下約三個禮拜的時間,他們便詢問一些設計上的方向,像是硬體加速、更加強建(robust)的系統、人機介面的設計。所剩不多的時間下,他們竟大膽地重新設計作品,從外部的硬體到FPGA內的程式碼,每日利用繁忙的上課時間之餘,自行想出要如何克服所遇到的困難,達到所設定的目標,日以繼夜的努力創造準備搬到北京的作品。或許就是這麼的堅持,絕大多數當初與我討論的可行方向竟然在比賽前都完成,甚至還加了許多我當初始料未及的特色。
也因在亞洲創新大賽大放異彩,許多大學部的同學也紛紛受到鼓勵,勇於參加比賽,在接下來的亞洲創新大賽同樣獲得十分優異的成績。
於2012春天,友晶科技將此作品修改後帶到美國的ESC Design West會場展展出,同樣驚艷全場。Circuit Cellar Magazine的主編還特別
專訪報導:http://circuitcellar.com/featured/fpga-based-visualsonic-design-project/
在2012於墾丁舉辦的VLSI Design/CAD Symposium中此作品也有展出,讓所有國內與電路有關的研究學者看見。
「要做就要做最好的」這句話在他們身上表露無疑。這份作品的成功除了好的創意與本身的能力,三人充滿野心又肯花時間動手做才是關鍵。

 

陳柏亘、魏谷竹、劉修源,
電機系2011年畢業。

三人現況:陳柏亘在普林斯頓大學修讀學位,魏谷竹就讀於台大電子所,劉修源就讀於台大學物理所。

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最初的原型
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改進過的作品(前往北京參賽的版本)
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於台灣區決賽的合照(左至右分別為劉修源、魏谷竹、陳柏亘)
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三位於北京清華大學高舉獎盃(左至右分別為劉修源、陳柏亘、魏谷竹)
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三位於北京清華大學的合照(左至右分別為陳柏亘、魏谷竹、劉修源)
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此作品的現況

互動講堂課程 (iPodia) – 寒假北京大學參訪記要

林怡伶

互動講堂課程 (iPodia) – 寒假北京大學參訪記要
林怡伶


互動講堂課程簡介 (i-Podia)
互動講堂是台大與全球一流的大學間成立的互動教學合作計畫,其目的在於拉近台大與世界著名大學本科教育之間的水準,讓進入台大的“台灣精英"能通過互動教學方式與全球一流本科生相互交流學習,在畢業時成為“世界精英"。2010年北京大學創新教育與研究院與南加州大學工學院共同開設了第一門互動講堂課程—《全球創新產品的設計原理與團隊實踐》。受到社會各界廣泛關注
http://blog.sina.com.cn/s/blog_64584aad0100k3xr.html.

互動講堂以先進的網路技術為手段,使同學們“異地同窗",為台中美學生提供一個不同文化和專業背景的共同的互動學習空間。互動講堂秉持“以學生為主體"的教學模式,鼓勵同學們積極主動的與周圍同伴探討問題,完成對於知識和概念的建構,真正詮釋了“學不如教、教不如習、習不如行"的理念。在互動講堂的互動交流中,來自不同國家和地區,擁有不同學科背景的學生“學科相容",從彼此的思維方式中相互學習,激發創新的靈感,促進思維的交鋒。互動講堂為“文化聯通"創設一個平等雙向交流的教育平臺,讓學生能夠超越多元文化的障礙,在親歷文化多樣性的精彩體驗時,共建對彼此文化的深度理解。

2010年10月台大和北大簽署兩校合作協定,標誌著台大正式參加互動講堂專案。2011年春季學期,三校共同開展第二期課程《全球創新的原理與實踐》(詳情請見網址: http://lecture.pku.edu.cn/video1/video.php?id=834&hdsd=hd)。台大方面由電機工程學系,創意創業學程及計算機及資訊網路中心共同開設,列為全校選修課程。台大電資學院副院長及創意創業學程主任陳良基教授是主要籌畫成員之一。課程規劃以培養學生的創意和創造力為主,與美國南加州大學以及中國北京大學合作,透過視訊,使得三校學生能在課堂互動,深入交流,是名符其實的「全球互動講堂」,我們都稱為iPodia。由於課程的開始和結束兩個階段需要安排三校師生通過遊學等途徑見面交流(2011年1月15日- 1月30日,北大同學到台大學習,2011年6月3日- 6月8日,台大和南加大同學到北大學習,其間各校同學在自己本校學習)。

上學期的時候,我很幸運的通過審查,成為iPodia的一員。平常除了每周固定在計算機中心上課,學生們還有跨校的分組,要共同完成Case Study,並且在期末提出一個以Green Campus為中心概念的企劃,會在六月初的時候到北京大學舉行成果發表,屆時平常都用Skype多方通話進行線上討論的同學們,將會有一個真正見面交流的機會!

除此之外,在這個寒假,北大的同學們有為期兩周的台北之旅,由台大電機系的田維誠教授以及林惠彥助教負責規劃,台大的同學們則是陪同參訪學習。這兩個星期對我來說,真的是太棒的回憶,而且時間太短,簡直像夢一樣,他們一回去就只能透過網路聯繫,開學以後還總是想起那段時光。

北大台北遊 
一月16號來台灣,30號回北京,兩個星期的時間,我們極力展現地主的誠意,安排充實的行程,包含觀光和參訪,想把台北最好的一面呈現在他們眼前!
公司參訪的部分,台大老師們為我們安排了宏達電、訊連科技、訊聯生技、創惟科技的參訪行程,還有聯發科來台大進行講座,提供業界與學生的交流,公司大多會談到創業的經驗,不只對於同學們有鼓勵的作用,他們最後所建立的品牌形象,也為我們樹立了最佳的台灣精神成功典範。
除了業界的分享,當然還有學生活動的交流。我們邀請領導學程、創意創業學程、以及參加創業競賽的同學進行經驗分享,想呈現台大學生不同的面向,展現我們的活力與創意。分享過後,我們很榮幸紛紛得到北大學生的讚賞,連北大帶隊教授王揚博士都對台大學生讚不絕口!
台北這麼美的地方,觀光交流絕對是不可或缺的行程!公館商圈、士林夜市、師大夜市、淡水老街,帶著北大同學嘗遍了各種知名台灣小吃,另外還有走訪華山藝文特區、台北東區、中正紀念堂、國父紀念館、故宮博物院、美麗華,幾乎知名景點都參觀了一遍,連台灣的驕傲─國際花卉博覽會都參觀了!雖然每天的行程都是搭大眾交通工具加上走路,總是走到腳都痠到不能再痠了,非常的累,不過我們還是玩得非常愉快!我跟我大多數的朋友們可能沒有過在短時間內一起去這麼多地方玩,這麼密集的行程,應該也是讓台大與北大學生們情感快速增厚的催化劑吧!很高興能透過這些玩樂的行程,讓北大學生們貼近我們的生活,進而喜歡台北!

關於北大同學… 
想起一開始,在北大同學們還沒來的時候,腦中總是有各種幻想。是不是一群滿腹四書五經的學生呢?會不會一開口就想提兩岸問題呢?書本該不會都不離身的吧?一堆又一堆想起來有點蠢的幻想,第一天歡迎會看到北大同學們之後就完全不擔心了!北大學生都帶著一種純真,很難形容的,而且很親切,也很有學習新事物的衝勁,不管是知識性的、或是生活面的,他們都很有學習的熱忱。在兩週的相處當中,我深深被他們的單純打動,覺得那是台灣學生所缺乏的,我們身邊有太多自傲猖狂的人,總是給予外界台大學生不適合職場的印象。行程的最後一天大家都依依不捨,兩週的時間長的讓我們足夠認識彼此、喜歡上彼此,卻又短的讓人無法離去。很高興能認識這群北大學生,也很榮幸能帶著他們認識台灣,希望呈現在他們眼前的是我們最棒的一面!現在只有滿心的期待六月三校於北京的交流及最後的成果展現, STAY TUNED!

林怡伶,電機系2011年畢。

新進教師報導

陳俊宏教授

陳俊宏教授於2011年8月自美國返台,加入臺大電機系控制組,也是臺大工業工程研究所、暨臺大分子生醫影像中心合聘教師。自從1994 年於哈佛大學取得博士學位後,陳教授即任教於長春藤名校賓州大學,後於 2000  年加入喬治梅森大學。在美國國家科學基金會(NSF),美國國家衛生署(NIH),美國能源部(DoE),美國航太總署(NASA),美國導彈防禦局(MDA)和美國聯邦航空總署(FAA)的贊助下,陳教授過去十年獲得了超過900萬美元的研究經費,從事研究並解決了隨機系統模擬最佳化及其應用的幾個關鍵性問題。在理論發展方面,陳教授研究的核心在於提高電腦模擬在隨機系統設計中的效率,開發一系列革新性的方法。他引入一種全新的控制理論,創建了先進的模擬最佳化技術引擎“模擬量最高效分配法則(OCBA)”,並將此項技術應用到製造業、航空、彈道飛彈防禦、電網系統、醫療系統等領域。

陳教授在國際期刊和會議上發表了一百多篇論文及兩部專著,他的 OCBA 的專書被出版社選為系統工程與工業工程領域的“Best Seller”。他曾擔任多個頂級學術期刊的編輯,例如IIE期刊分刊主編、期刊《IEEE Transactions on Automatic Control》副主編,陳教授還曾擔任《Winter Simulation Conference Proceedings》主編、INFORMS Simulation Workshop主席、INFORMS年會(超過 4000篇論文報告)委員會主席之一。陳教授獲得IEEE機器人與自動化年會最佳論文獎、哈佛大學最佳論文獎、及中國大陸“千人計劃” 國家特聘專家。

自從陳教授返台的消息透露後,亞洲許多名校爭相延攬,他返台一年多來,深感台大的薪水與各方面條件遙遙落後亞洲其他名校,既失望也擔心台灣的人才流失與競爭力。

除了專業領域之外,陳教授是個鐵道迷、航空迷、也熱愛天氣預測。

陳和麟助理教授

陳和麟教授2000年畢業於臺灣大學電機系與數學系,並於2007年取得美國史丹佛大學(Stanford University)計算機科學博士學位。陳教授的主要研究領域為分子計算及賽局演算法。分子計算的一項重要應用為分子的自我組合,讓分子自發性的組成各種特殊結構。自我組合的實際應用一直受限於其錯誤率,陳教授設計出第一套可證明的分子自我偵錯系統,並首度於分子實驗中證實此類自我偵錯系統可有效降低錯誤率。之後,更進一步設計出可自我偵錯及自我修復的分子系統。
從史丹佛大學畢業後,陳教授於美國加州理工學院 (California Institute of Technology) 擔任博士後研究(2007-2011),進一步完善各類分子偵錯系統並實測其效能。2011年8月返台擔任臺灣大學電機系助理教授。

毛紹綱教授

毛紹綱博士於1992年至1998年間在陳俊雄教授指導下攻讀本校電機工程學研究所碩博士。迥異於過去的電磁理論研究課題,率先投入高頻電路的開發並獲致優異成果。之後服役於行政院海岸巡防署通訊電子資訊處,負責全台岸際雷達與岸巡無線通訊裝備建置。2000年退役後曾任教於大葉大學及台北科技大學,自2012年起,回到母系任教。他秉持創新精神,探索電磁工程領域的新發展,致力於提升台灣國際學術界的能見度,獲得2001年亞太微波會議最佳論文獎與2004年國際無線電科學聯合會青年科學家獎,並自2012年至2015年獲得國科會優秀年輕學者研究計畫。他並擔任IEEE MTT台北分會秘書與IEEE台北分會電子通訊委員,目前為IEEE資深會員。近年來更將研究領域拓展到IC與系統設計,並積極參與台灣電磁產學聯盟,希望能整合理論訓練與豐富的實務經驗,為台灣電磁教育界開創嶄新局面。

Intel-臺大創新研究中心介紹 Intel-NTU Connected Context Computing Center

莊欽龍、呂學士、陳良基

中心創立源起 
2010年7月的暑假,當大多數的學生都開始過著精彩的假期時,臺大電機系陳良基教授、呂學士教授、陳光禎教授、張耀文教授、資工系許永真教授與洪一平教授則時常聚在辦公室裡腦力激盪,思索著未來十年、二十年之後人類生活與發展的願景,以及達成這個願景所需要的前瞻科技。回顧過去十年,網際網路的興起,以及無線通訊技術的普及與精進,徹底地改變了人與人之間的距離、加速了知識的流通,並且扭轉了消費與整體經濟發展模式。幾位教授想像著,網際網路技術與無線通訊技術近十年的崛起,就能夠對人類發展引發這麼強烈的衝擊,如果將這項的技術應用在生活中的各項物件與機器,讓它們得以彼此相互聯結、自主協調與交換訊息,那麼世界上各種關乎人類永續發展的應用,例如節能減碳、智慧運輸、健康照護、糧食供應、防災防恐、智慧生活空間等,都可獲得巨大的改善!基於這樣對未來的願景,幾位教授思索著要實現未來網路世界所需要的關鍵技術,並籌劃著如何吸引國際首屈一指的大廠進入臺大這個研究重鎮,共同成立一個世界級的前瞻研究中心,作為先進技術與研究動能之間發揮加成效應的平台,激發出更多具有創新性的技術與服務,並建立一套全新的、未來的智慧型感知服務系統。經過許多位教授的投入與努力,幾個月後終於促成美商英特爾(Intel)公司、國立臺灣大學以及行政院國家科學委員會三方攜手共同合作,於2011年1月正式成立坐落於臺大校園內的「Intel-臺大創新研究中心」(Intel-NTU Connected Context Computing Center)。
近幾年來,「物聯網」(Internet-of-Things,IoT)以及「機器連機器」(Machine-to-Machine,M2M)通訊概念的興起,將過去習知的將人與人互相連結起來之網際網路,擴大發展為將「人與人」、「人與物」、「物與物」彼此連結、溝通和對話之技術。所謂萬物的範疇包含有一般家電產品、道路設備、交通車輛、公共設施等設備。這樣的超大量物件互連所形成的網路規模與複雜度,比起現有的網際網路而言更多上幾個數量級。因此在往後幾十年,學界研究人員和工業界將面對極為嚴重而待解的科學與技術上問題,且將繼網際網路後啟動另一波的資通訊科技的革命(如圖一參照)。有名的哈柏(Harbor)研究報告預測,「M2M將驅動人類商業歷史上最大的有機成長契機。」為了讓幾十幾百億的物件或機器能彼此互連,甚至在無需人類介入的情況下能彼此互動,人類將面對極為嚴峻的技術挑戰。因此,Intel-臺大創新研究中心首要任務,是探索並開發出符合未來IoT或M2M網路所需要的新世代軟、韌、硬體技術。但若單純地只是將萬物串連起來形成網路,「物與物」彼此的資訊交換行為仍是有限的、人為預設的、非自主性的。這些先天條件的限制,距離我們所謂的智慧生活的期待還有著非常大的距離。人類最寶貴的能力,就是可以透過學習、經驗累積,作為預測、判斷的知識。現在都是人們來操控機器,賦予他們這些智慧,如果機器也能自己具備這種能力,在運作中自動累積歷史資料,若有資料不足之處也可主動向其他機器取得必要訊息後,透過分析來預測要人們當下所需要的服務內容,真正的智慧生活才能算是即將來臨,也是Intel-臺大創新研究中心致力研究與發展的目標。
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圖一、M2M將啟動另一波資通訊革命

為了達成「智慧生活」的願景,本中心提出「感測、連結、運算」為本,「智慧生活」為用的策略。電子元件可以掌握各種模式,根據諸多條件的情境(Context)加以判斷預測並進行反應,換言之,也就是擁有感測能力,再透過連結(Connected)網路上雲端進行運算(Computing),那麼就可以形成感測連結運算網(Connected Context Computing,CCC),這是未來10年科技發展的重大趨勢之一。在不久的將來,數百億個智慧感測器及裝置,都會自行連結、彼此互動,且不需要人為干預,這將大幅改變我們生活、工作、開車、唸書的方式,並改善人類生活,過去必須由人來決定的事情,改成機器來幫我們分勞解憂。從而,本中心將挑戰M2M相關的四大關鍵技術(Special Interest Group,SIG):「綠能感測平臺」(SIGGSP,Green Sensing Platform)、「自主重組連結」(SIGARC,Autonomous Reconfigurable Connectivity)、「情境分析管理」(SIGCAM,Context Analysis and Management)以及「智慧感測應用」(SIGSSA,Smart Sensing and Applications)。透過各關鍵技術之間的合作,將萬億個元件互聯,能在感測元件、無線連結、自主管理及資訊分析方面有數量級以上的突破,並結合使用者經驗及服務科學,以創造出真正貼近人們需求與具有工業價值的新技術。
如上所述,在IoT、M2M網路平台上建置感測連結運算(CCC)技術,賦予生活中萬億物件自主管理與提供智慧生活服務,是本中心的技術目標。如圖二所示,在CCC提供智慧生活的時代裡,「綠能感測平臺」、「自主重組連結」、「情境分析管理」三大核心技術乃環環相扣,且以「智慧感測應用」為中心而圍繞並支撐之。「綠能感測平臺」之研究必須依「智慧感測應用」情境,設計出最省電且具永續性的感測平臺;自主重組連結之研究必須依「智慧感測應用」情境,找出善用頻寬的最有效率連結方式;情境分析管理之研究必須依「智慧感測應用」情境,分析現有局面並做出最佳推斷以因應下一刻的趨勢。此外,「綠能感測平臺」、「自主重組連結」與「情境分析管理」也彼此缺一不可。「綠能感測平臺」將所感測之資訊交予「自主重組連結」以利其將成千上萬個感測節點予與連結;「情境分析管理」則需要連結後的感測網資訊以進行運算。如此一來,四大研究群的群體合力就能自然地發揮出綜效(Synergy),以使感測連結運算網達到未卜先知、神通廣大的地步!

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圖二、Synergy of 4 SIGs

應用願景 
我們認為,最能夠觸碰人們的心靈的科技技術,必定是與人們每天生活息息相關的事物。因此,我們挑選CCC能夠應用的範疇,是以「食」、「醫」、「住」、「行」四大面向為主軸,並且針對人們所關切的議題作為技術切入點。以下我們簡要說明,CCC技術在人們的日常生活中可以扮演的角色:
你是否曾經因為忘記設定鬧鐘而睡過頭呢?現在大家已經透過雲端管理行事曆,因此許多資訊也可以透過雲端資料分享的方式提供服務。我們以能夠透過IoT網路連線的智慧鬧鐘為例(如圖三所示),智慧鬧鐘可以根據個人每天的行程、歷史路況資料,以估計自家裡送小孩上課或上班的路程所需要的駕駛時間,自動設定鬧鐘振鈴的時間。這樣的資料收集、分析與估算所提供的智慧服務,不僅可以讓人們不會睡過頭,也不會因為起床後梳妝時間不足而狼狽地出門,讓每天的開始是愉悅、從容,也可以降低因匆促導致的意外發生機會。

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圖三、雲端智慧行事曆與鬧鐘自動設定

行車GPS導航設備,在現在已經是非常普遍的一項設備,想要去什麼地方,儘管設定目的地地址或經緯度即可安排最佳的行車路徑。目前也有許多導航設備,可以接收夾帶在FM廣播訊號中的路況資料,提早安排可避開塞車的路段。未來的智慧行車系統,這些功能當然就會變成基本款。如圖四,未來行車電腦可整合小區域與遠距無線通訊技術,透過「車與車」(Vehicle-to-Vehicle,V2V)與「車與物」通訊技術,可讓車輛間交換最即時的行車路況資訊,並且定為車與車之間的相對位子。此外,整合遠距通訊技術,車輛亦可收到GPS、路邊設備、3G、4G網路資訊,讓人們駕車時亦可隨時保持與雲端之間的聯結,智慧服務不間斷。另外,未來的智慧行車系統的服務,也可微小化,整合至機車安全帽中,並且在透明面罩上提供機車騎士相關行車資訊,使智慧服務範圍更加無遠弗屆。

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圖四、雲端智慧行車系統

身在臺灣的我們,道路因為大量行車顯得非常擁擠。所有的車輛都配備有車燈,未來我們可以將行車電腦所知的行車資訊透過車燈光通訊技術與其他前後車輛分享(如圖五),一來可快速獲知其他車輛的相對位置保持安全行車距離外,也可分析其他車輛傳來的軌跡資訊,發現周圍車輛是否有危險駕駛行為。也因為行車電腦瞭解周邊車輛的位置,也可主動跳出警示資訊,告知駕駛人閃避後方危險駕駛的建議,以保護自身的安全。此外,透過分散式影像傳輸系統,行車電腦可快速連結到身邊的家人,透過影音界面相互報平安。當然,危險駕駛的公共危險行為當然是不能被容忍的!每輛車的行車電腦在危險駕駛車輛通過後,就進行拍照採證並進行車牌辨識,並將車牌號碼與案發位置資訊即時透過IoT技術通報給警方,警車即可使用這樣的資訊展開圍捕,達成民眾與警方共同維護道路安全的目標。

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圖五、智慧行車安全決策支援系統

開車的過程中,人們除了專注於駕駛與周遭路況外,行車電腦也可以透過方向盤上的微型感測設備,進行駕駛心電信號等生理資訊的量測。透過心電信號,我們可以發現許多潛在或不明顯的病灶,而這些資訊若可以透過車用電腦傳送到醫院內的遠距照護中心進行分析。分析的結果也可以即時地回傳至車輛的抬頭顯示器。最棒的地方是,若生理資訊信號經監測有疑似病灶時,雲端行事曆亦可自動地根據醫生看診的時間與人們的行程,自動安排可以前往複檢的時間,並將相關資訊送回醫院進行預約掛號。這種智慧服務對於簡化我們人們的生活有非常大的幫助,因為這樣的智慧服務將持續地存在與我們每天的生活中,人們也不會再因為湊不出空閒時間、遺忘,或是消極就醫,而讓身體的問題持續延宕而使病灶加重。
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圖六、遠距醫療與照護系統

每次到超市前,人們都會用紙筆開始安排要採購的食品。未來的世界將有個妙管家,在我們前往超市時,不僅可以透過食材上的標籤獲取農產品的生產履歷,並且自動調出農藥殘留檢驗的結果外。人們也可以透過這樣服務,選擇今天晚上要做的菜色,去得所需的食譜外,也可以即時連結到超市內的冷凍櫃以及家中的冰箱,得知需要採買的食材種類與位置,將可讓人們的日常生活更加簡單愜意。
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圖七、妙管家智慧服務系統

使用過資訊電子設備的人們一定知道,存在於我們周遭的許多電子產品與家電設備,內部都有韌體控制著他們的基本功能。然而,大多數的電子產品韌體無法隨意更新,既使可更新韌體的設備,絕大多數的人們也不知道如何進行這樣的步驟。未來,家中的電子設備將透過無線網路相互聯結,當有最新的韌體可用時,即會以簡單明瞭的訊息通知我們。而我們只需要按「YES」,智慧家庭中的各項設備接收到指令,就會自動地下載最新的韌體,並且在工作背景進行更新,人們完全不會感受到任何不便、不需要逐台設備進行更新,且馬上就可以享受最新的功能。
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圖八、智慧家庭之韌體更新服務

身在電機領域的我們也都知道,其實許多電器在關機狀態時,其實是處於低耗電的節能待命模式。當我們外出時或睡覺時,這些電器設備雖然處於待機狀態,但仍持續消耗能源,而這樣的能源浪費並無法提升人們的生活品質,因此最好的方式就是把這些虛耗電力的設備電源切斷。然而,我們不可能在每天外出或睡覺時,都要巡視全家各項大小用電設備是否已經全部斷電,並把電源線全數拔除後,在下次要使用時再將電源線插回插座。最好的方式就是透過智慧家庭服務,當電腦發現人們已經準備就寢休息,就會自動地將不必要的電燈全數熄滅外,也會自動地幫我們巡視全家的各項用電設備,進行設備的斷電,並且自動地調整冷氣溫度。這樣的智慧生活服務將可在不影響人們的生活舒適度下,主動地幫助人們節能減碳,無時無刻為地球與環保盡一份心力。
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圖九、智慧家庭在照顧居住舒適度下的節能功能

目前研究計劃重點 
本中心瞄準實現CCC網路的四大關鍵技術:「綠能感測平臺」、「自主重組連結」、「情境分析管理」以及「智慧感測應用」。這些技術在達成上述的應用願景的路途上,將扮演著非常重要的相輔相成的角色。以下兹對每一關鍵技術的內容作一扼要說明。

綠能感測平臺SIGGSP
感知連結運算網包括感知、連結、運算及應用等環節。在感知元件方面,首要之務是發展高效能、低功率、低成本的晶片及模組,且要能搭配綠色能源運用,開發出一套綠色感測平台。所以綠能感測平臺研究群將研究適用於高階感測網路之智慧型感測節點(而非昔知的灰塵節點)所需涉及的技術、設計、實現及最佳化議題。如圖十所示,習知的感測節點由四個部分所組成:處理單元(含處理器和簡單記憶體)、感測單元(含感測器和類比數位轉換器)、收發機單元(接收機與發射機)、及電力單元。為因應未來M2M需求,本研究群將把習知的感測節點更加智慧化,在處理單元將增設視訊處理與分析,在感測單元方面將把感測器與節點予以積體化,在收發機單元方面將開發極低耗能收發機、在電力單元方面將增加能量採集技術。具體而言,本主題可從以下五項研究展開:
● Coding and Analysis Subsystems of Distributed Video Sensors
● Energy Harvesting Techniques and Their Applications
● Low-Power Circuits for Intelligent Sensor Nodes
● Heterogeneous Sensor-on-chip in M2M Networks
● NOS: The Next Generation Operating System for M2M Node

圖十、綠能感測平臺(SIGGSP)研究主題

自主重組連結SIGARC
其次在連結通訊方面,未來的數百億的機器必須互相連結,而且必須立即連結,需要很大的頻寬量,因此必須發展出一套技術,讓機器可以自己找出空閒的頻帶(如圖十一所示);此外,有些機器固定不動,但有些會慢慢移動、甚至高速行進,如何在快速移動的同時,還能完成連結,也是一大考驗。所以自主重組連結研究群的目標,如圖五所示,即在於開發使機器(車輛)到機器(車輛)之間的通訊,有效率且能自主連結之技術。具體言之,乃從以下六項研究展開:
● Cooperative Information Fusion and Inference (CIFI)
● Extend the Safety Shield: an Early Warning System for Vehicles
● Large Scale Machine-to-Machine Mobile Networking
● Flexible Spectrum Management for M2M Wireless Networks
● Self-organizing Energy Efficient M2M Communications (SEE-M2M)
● Autonomous Network Creation and Local Grouping in M2M Communications

圖十一、機器到機器之間的自主重組連結通訊:以車輛為例

情境分析管理SIGCAM
大量資料傳上雲端後,透過情境分析的能力,機器可以根據先前創造的條件與模式,進行預測然後採取行動,這裡需要強大的運算能力,才能做資料分析及創造情境模式,但保密安全及保障隱私的能力也需要跟著提升。因此情境分析管理研究群乃站在系統階層上,處理並分析萬物連結的情況下所產生的巨大資料量,同時也須解決跨通訊層時會遭遇到之極具關鍵性與挑戰性的問題,例如資訊管理與安全,如圖六所示。綜而言之,本主題可從以下四項研究展開:
● Modeling and Analysis of Large-Scale Heterogeneous Data
● Hydra: Low-cost Public-key Cryptography for M2M using Scalable Coprocessors
● A Self-Configurable M2M Management Middleware
● Distributed Anomaly Detection Systems for M2M Applications 

圖十二、萬物連結的情況下巨大資料量的處理分析與資訊管理及安全

智慧感測應用SIGSSA
有了感知、連結及運算這些核心技術外,還有一個很大的問題需要解決,那就是應用面。現在對資料的使用都是以人為主體,未來會以機器為主體,機器之間會自己傳遞,屆時資料型態是哪一種、與環境的互動會如何,目前都還不清楚,現在需要先行創造一些應用情境,看看智慧感知運算在未來的生活中會如何應用。在前述的應用願景中,我們已經鎖定「食」、「醫」、「住」、「行」四大面向為主軸,尋找可以提供智慧決策並幫助人們生活的技術,一來打動人心,另一方面也可與工業技術連結,真正達成產學雙贏的研究成果展現。例如交通方面,車輛若能引進電腦技術並搭配感測元件,那麼每部汽車彼此之間都可以互相溝通,知道對方座標及行車資訊,還可以進一步串成一個網路,在這樣的都會智慧運輸系統中,車禍和塞車發生率均可大量降低,行車安全及便利將可進入另一個境界。另外,居家若能裝設有許多能量感測點,透過情境感測運算,將可減少許多電力浪費。健康促進也是很好的應用,例如當我們透過感測元件設計出一套電子照護設備,它可以根據使用者不同條件,藉以判斷使用者可能快要摔倒,會發出警告或幫忙攙扶,畢竟每個人的走路姿勢及搖擺幅度都不同。系統亦可以根據病史、用藥紀錄、趨勢分析等情境加以判斷,會讓健康照護及遠距醫療更為容易;或者在車上駕駛座上裝上各種健康相關檢測器,一上車除了即可做健檢還可增進行車安全。另外可將各種感測器佈置於野外進行氣候環境的監測,形成防災、防洪、防土石流的預警機制;也可對於食物生產進行嚴密監控,保證食品安全及促進生產。智慧感測應用研究群將從應用面(如智慧交通系統、居家節能、行動醫療及環境監控)的角度來觀察未來M2M技術所引發的的挑戰,並進而著手解決之。具體言之,本研究群可分為以下四項研究主題:
● M2M Sensor Fusion for Adaptive Driver Warning Systems
● MCHESS: M2M based Context-aware Home Energy Saving System
● Development of a Remote Ecological Monitoring System
● M2M Application of Telehealth Using Automatic Electrocardiographic Analysis
System by Digital Signal Processing Methods


圖十三、四大應用主軸:智慧交通、居家節能、行動醫療及環境監控

商業模式探討(Entrepreneurship
在進行新技術的研發與突破的過程中,我們絕對不能忘記這些技術必須貼近於人們與產業上的真實需求,也必須使這些新技術具有產業開發價值。因此,在這個研究群中,本中心也邀請管理學院的教授與學生們,針對本中心的各項創新技術與應用實例中,找尋俱有產業價值的研發方向。並且協助工程領域的研究人員開創新式技術背後所蘊藏的商業契機,從而研擬出可行的商業計劃書,以對人們與廠商皆具有利的情況下,引發產學合作的觸媒效應,真正地將新技術成功地推廣出去。商業模式探討可從下列研究主題展開:
● Facilitation of Technological Innovation and Entrepreneurship

未來展望
本中心整合了電機、電子、電信、資訊、生機、醫學、工工、管科等領域的優秀學者於一堂(參考圖十四),共同探索創新的想法並取得突破性的技術,並且以簡單有效(Simple)、安全無虞(Safe)與可擴張性(Scalability)等考量為起點,使得研究成果得以完美地整合為智慧聯網應用平台、快速地運用在各種設備中,並且全面地提供各種智慧生活與服務。從而本中心不僅追求於國際頂尖學術會議中發表關鍵論文,亦能很自然地對業界產生巨大影響。期望藉由如此卓越的表現,能與英特爾在臺灣建立起一個世界級有名的頂尖研究中心。

 


圖十四、中心的架構、組成、各SIG負責老師以及主要研究領域

 

莊欽龍,本校生物機電工程學工學博士及醫學工程學工學博士、現任Intel-NTU創新研究中心 博士後研究員。

呂學士,本校電機系1985年畢業,現任電機系及電子所教授。

陳良基,成功大學1979年畢業,現任電機系及電子所教授。

有波最美 – 台灣電磁產學聯盟建立跨校合作平台

毛紹綱

我國產業發展面臨的問題近日引起廣泛討論,包括製造業微利化及創新能力匱乏等。歸納造成前述現象最主要的原因之一,在於我國並無掌握關鍵的基礎技術,導致技術與產品的開發無法自主,產品附加價值自然難以有效提升。
如何讓學生在校習得工業基礎關鍵技術,參與產學交流,習得一技之長並將所學貢獻社會,是學校教育核心目標之一。有鑑於此,本系吳瑞北教授於2010年底發起,推廣電機系核心基礎課程—電磁學,及其無遠弗屆的應用,包括無線收發晶片、手機天線、電子產品的EMC、物聯網的RFID、手提電腦的訊號完整度,甚至半導體先進3DIC連線等,可以說電子資通訊(ICT)產業中電磁無所不在,愈是先進尖端的技術,電磁就扮演更關鍵的角色。
此構想一提出,立刻獲得學術界與產業界熱烈迴響,台大與交大、中大、台科大、北科大、元智、中正、中山等校電波團隊共計約七十位教授及超過600名研究生參與;並在短時間內獲得台積電、聯發科、雷凌、國際航電、啟碁、華碩、廣達、英特爾、奇景、台揚、中華電信、瑞昱、矽品、耀登等業界支持,因此於2010 年12 月17 日「臺灣電磁產學聯盟」正式成立。
至今,聯盟已舉辦8場研發季報,內容涵蓋系統構裝與3DIC,汽車防撞感測系統,RFIC,物聯網與RFID,智慧型天線、數位模組與IC元件之EMC技術,電磁在醫學與生物之應用,無線充電技術暨應用等。還有發行6期「臺灣電磁產學聯盟通訊」,其中每期介紹電磁相關科技新知,業界參訪活動,產學界人物專訪,與聯盟主協辦的演講。再者,聯盟特別設立了企業徵才媒合網站,提供產業界一個優質的人才招募管道,同時將學界的優秀人才與產業界緊密連結。相關內容與最新訊息請參見臺灣電磁產學聯盟網站 http://temiac.ee.ntu.edu.tw
未來期盼能更積極致力推動電磁科技之發展與創新,以吸引更多優秀人才,促進創新研究,弭平產學隔閡,重塑工藝技術的實踐文化,使電磁領域的發展,在百年不變的學理中,創新發現源源不絕;在日新月異的應用中,核心價值欣欣向榮,進而培育國內人才學以致用,協助台灣ICT產業領先國際。

毛紹綱,電機系1992年畢業,現任電機系暨電信所教授。

電機學群系所中心刊物簡介

蔡睿哲、葉丙成

電機系發展迄今,已經有各相關領域的系所以及研究中心,其中部分系所或中心有發行刊物或電子報,以下為刊物簡介報導。

光電所所訊                            蔡睿哲 
光電所所訊於2005年8月創刊,當時的所長楊志忠教授為建立與校友、業界及學界的聯繫管道並適度地宣傳光電所的動態與發展,開始發行此刊物,至今已有七年多的歷史並經歷了三任所長(楊志忠教授、黃升龍教授、林清富教授)及兩任編輯委員(蔡睿哲教授、陳奕君教授)。光電所所訊是以電子報的形式發行,除了以電子郵件寄送外,讀者亦可由台大光電所的網站首頁進入閱讀。中文版的所訊於每個月的月初發刊,另外為了拓展讀者群,亦有每季發佈的英文版所訊。
所訊的內容包括了各項消息及活動公告、邁向頂尖大學計畫研究成果專欄、光電所博士班應屆畢業生的研究成果專欄、光電要聞、各種活動(如:專題演講、國際交流、學生活動等)的花絮報導等。發刊至今獲得各方熱烈迴響,成效良好。

電子報連結http://gipo.ntu.edu.tw/p16monthly.php

 

電信所新聞信簡介                        葉丙成 
台大電信所教授研究成果豐碩,傑出的表現與世界同步,屢獲國際多項殊榮,所上多位教授亦積極參與政府政策的諮詢及擔任多種政府主要計畫的審議委員,對於國家及社會的服務,貢獻良多。另外電信所及電信研究中心亦時常主辦指標性之國際研討會、學術會議,並與產業界密切合作辦理活動及競賽等,極具活力。
為讓更多國際間電信領域專家學者認識電信所的傑出學術成果與豐沛研究能量,電信所於2010年開始創立電子英文新聞信(National Taiwan University Graduate Institute of Communication Newsletter,  http://www.comm.ntu.edu.tw),每季定期出刊*,發送對象為全球各大專院校電信相關領域專家學者。出刊至今,頗受好評。對於提昇電信所之國際能見度,助益甚大。
電信所新聞信的內容,著重於介紹所上近期傑出研究成果、師生獲獎訊息、產官學重要貢獻等。另外亦將電信所及電信研究中心近期研討會活動成果、國際知名重要學者訪問、師生赴國外交流等訊息,翔實記錄。未來,希望能繼續藉由此刊物加強宣傳電信所在國際上的重要地位,也希望此刊物能成為電信所與國外專家學者之交流平台。

網頁連結 http://comm.ntu.edu.tw/new/Newsletter.htm

*因為編輯人力調整與內容重新規劃因素,電信所新聞信將改為半年刊。

《臺大系統晶片中心通訊》                SOC中心特約記者
十多年前,臺灣的科技業界似乎還有一種刻板印象,就是臺大人多半「善言不善事」,極少走出學術圈,學界和業界缺乏互動,臺大在晶片實作技術也有所不足。滿懷熱情的陳良基教授決心改變現狀,他受到麻省理工學院在波士頓CAD Center舉辦的講座之啟發,認為唯有學界主動向業界引介自身的研究方向及成果,才能搭起產學合作的橋樑。就在陳良基教授的多方奔走下,「臺大系統晶片中心」(NTU System-on-Chip Center, SOC Center)於2001年11月成立。
為了能充分發揮SOC中心身為產學合作平台的角色,主動向合作的會員廠商告知臺大教授群近期的研究成果,《臺大系統晶片中心通訊》在2002年5月20日創刊,希冀能更加增進產學雙方的溝通與交流。
自創刊迄今,《臺大系統晶片中心通訊》已出版32期,每期發行量為500本,目前總發行量已累計一萬六千本。每期刊物皆分送SOC中心的會員廠商、業界人士、以及學術界的相關研究單位。
創刊伊始,《臺大系統晶片中心通訊》的內容以SOC中心活動大事紀錄、學術研究成果、各實驗室簡介、和科技新知為主。但隨著SOC中心已成功發揮產學交流及合作平台的功能,教授和學生屢獲國內外各項IC設計競賽大獎,皆使得目前的《臺大系統晶片中心通訊》除了增加固定的季報內容,以清楚呈現予會員廠商之外,幾乎每期都有師生的得獎報導和心得,不僅讓臺大師生一同分享得獎喜悅,會員廠商也有可以率先佈局的機會。

通訊網頁連結  http://soc.ee.ntu.edu.tw/SOC2012/06.php

蔡睿哲,本校1997年畢業,現任電機系光電所副教授。

葉丙成,本校1996年畢業,現任電機系暨電信所副教授。

第41期 編輯室報告

電機系發展迄今,已經有各相關領域的系所以及研究中心,
其中部分系所或中心有發行刊物或電子報,
本期有相關刊物的簡介報導,各刊物的精采內容可參見文中的網址連結。

近年來,學群教師陸續獲邀主持校級研究中心,
本期介紹其中之一 — Intel-臺大創新研究中心,未來將陸續介紹其他。

系所近況報導中,簡介2011年8月到職的陳俊宏教授、陳和麟助理教授,
以及2012年8月到職的毛紹綱教授,
3位教師更詳細的學經歷及相關著作的資料,可參見電機系網頁: http://www.ee.ntu.edu.tw/member.php。

系學會會長陳柏任同學「2012臺大杜鵑花節後記」,
介紹了學系博覽會,從陳同學的記敘中可看出現在大學部同學眼中的電機系?
他們對高中生想要怎麼介紹電機系?

互動講堂計劃中,北京大學學生於2011年寒假到台灣參訪,
林怡伶同學紀錄了參訪過程,並記載他眼中的北大學生。

陳柏亘、魏谷竹、劉修源的「VisualSonic Studio」專題案
,榮獲電機系大學部專題製作報告競賽首獎,
這專題報告是三位同學團隊合作,運用自己所學,發想創意,進而完成的成品。

電機系準新鮮人先修營是從2011年開始,有鑑於大學甄選入學放榜後,
至正式報到開學前,尚有數個月的時間,
為免這些優秀高中生浪費了這段時間,因此電機系舉辦了準新鮮人先修營
,而參加的營隊的高中生們也記敘了他們的參加心得。

1981級畢業30周年同學會記遊,文章標題是「戀戀桃花源」,
為什麼是這個標題呢?看內文就知道喔,
祝福每位系友都能找到思想上的桃花源。