科技原來那麼近

首播日期 :
2018/01/01
主持人 :
鄭朝陽&張普熏

現代科技日新月異,並深入大眾生活成為不可或缺的一部分,現代人追尋更新、更好的技術,希望讓生活可以更加便利、舒適,然而一旦提到科技產業,大部分民眾往往認為科技艱澀難懂而不願了解。因此,本節目旨在拉近民眾與科技產業的距離,請到國內具權威的學者專家,帶領大家一窺科技的奧妙,提供聽眾輕鬆了解科技產業的方法。

  「科技原來那麼近!」用一個小時的時間,打開大家思考的泉源,從貼近生活的智慧型家電到潛藏問題的科技倫理,議題從日常生活出發,令思考步入前瞻。本節目希望能拓寬聽眾視野,進而培養聽眾對科技議題的獨立思考,抱持高度彈性的創新科技思維。在小單元「賽恩斯拓荒者」裡,首先為大家帶入當集主題,請來賓簡單解釋主題,並提出簡單的問題,讓大家可以馬上進入節目狀況,接著來到主題單元「科技零極限」,直接切入主題,由淺入深,打破聽眾與科技知識的藩籬。

 

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MIT在台灣,Duckie Town軟體創意專題

自動駕駛 自動駕駛以汽車為例,能利用各項感測器感測其環境,整合車上各項主動安全、動力及導航,達到完全的自動駕駛汽車。依據美國國家公路交通安全管理局對自動駕駛的分類:等級0是車輛無任何輔助自動駕駛的功能、等級1是在特定時機下會介入車輛動態穩定,例如ESP車身動態維持系統。等級2是駕駛人主要控制車輛,但車輛有自動化功能,例如主動式維持前方車聚的定速巡航、等級3是駕駛人可以暫時免於操作,但汽車會偵測需要駕駛人的情況,並立即交還駕駛人控制。等級4是有方向盤的自動車,駕駛者大部分情境只需要監看車輛運作,只有少數緊急情況要切換手動模式、等級5簡單來說就是實現無方向盤也不用駕駛人的自動車。 來自MIT的Duckietown Duckietown是日本豐田汽車的贊助下成立的,是自動駕駛的研究和教育的平台,系統就像是一個自駕車小人國,一台小型的自動車,包含感測計算和馬達的控制,同時建置一座鴨子城的道路模型,每一條路都有路名,就可以設定路名作為導航的目的地,車子藉由同步定位與建模(SLAM或Simultaneous localization and mapping),自己判斷左轉還是要右轉,偵測周遭的環境找出自己的位置同時又能在環境建立地圖。因此,Duckietown包含電腦科學、電機工程和機械工程的跨領域團隊,正因為機器人需要各式各樣的感測器,也需要有人負責分析資料,做到機器人跟人工智慧的結合。 鴨子作為自動車形象,就是為了符合波士頓城市的形象,波士頓公園就有母鴨帶小鴨的雕像。這個系統也有辦法做到母鴨帶小鴨的功能,在MIT有一個無限走廊,就讓duckietown車子一台接著一台行走,只需要有人扮演扮演母鴨,將標記貼在鞋子上,自動車的攝影機視角寬度為160度,就能輕易跟著母鴨前進。鴨子車也有獨自行走功能,以攝影機去偵測環境,建立自己的駕駛姿態,並主動偵測地面的標線了解自己的位置,自主做出相對應的控制。在現實環境裡常見的道路施工和標示不清的問題,控制演算法就有一個類似於投票系統,系統就能有效辨識哪些是車道的線段哪些屬於雜訊。 Duckietown的教育應用 當初Duckietown是MIT研究所的課程,在交大大學部開設一個「軟體創意專題」,希望藉由這個課程簡化課程內容,適合在大學裡授課。這種學習有別於語背誦教科書知識跟考試成績,能夠強化做中學教育。學誠老師的研究團隊也希望這個Duckietown機器人,會是每個人的第一台機器人,未來也希望向下扎根,用簡單的圖像和邏輯程式語言,讓中小學生也能夠學習程式,並且動手就能完成一台自動車的夢想。 自動車的社會議題討論 現階段無人巴士其實比自駕車還要簡單,原因是駕駛路線單純。自駕車輛除了功能,最重要是安全性,因此無人巴士還是有配置監控人員,在緊急的時候可以應變,才能確保車輛在行進間是安全的。現在的自動車時速不高,唯有感測器的反應率提高,才有辦法運算高速行駛的情況。商用車、公共運輸、私有車都有其目的性,因此必須透過政策制定法律做出完善規劃,讓智慧型用路交通規則更盡善盡美。 來賓介紹 交通大學電機系王學誠教授,專精機器人研究領域,今年獲選聯發科技青年講座教授,是去年才從美國麻省理工學院回台服務。 交通大學電機系呂承龍同學,是學誠老師duckietown軟體創意團隊的核心人物。

機器人視覺的視障安全導航

機器人領域的導航 導航是用來指引人由出發點到目的地的技術的總稱,像我們熟悉的GPS車用導航,在過程中導航機會監視位置和速度,透過與目的地的比對引導使用者到目的地的過程。交通大學王學誠教授進一步的解釋目前機器人的主要是利用感測器,藉由攝影機跟陀螺儀的彙整做到定位,同時機器人也可以做到更多的導航功能,比如盲人導航系統,協助盲人從甲地到乙地,不需要依靠別人的協助,這就要藉由立體視覺的感測器,藉由躲避障礙物走到目的地。 機器人視覺的視障安全導航 國際公認盲人專用識別手杖「白色手杖」,是視障朋友可以行動自主的工具,這類輔具是不是有某些限制,才促使「盲人導航系統」研發?王學誠教授說明,白色手杖一定要藉由接觸前方的障礙物,在人潮擁擠的場所,手杖很容易觸碰到其他用路人,因此由許多盲人會避免在人潮擁擠的時候出來活動,否則要請親朋好友幫忙協助,這對視障朋友其實是很不方便。系統最想要幫助視障者達到「行動自由」,在室內環境利用紅外線偵測深度建立立體視覺,還能夠標記障礙物知道障礙物是什麼物體,讓視障朋友可以輕易地找想要使用的設備,例如想找一個椅子坐下來休息,同時避免那個椅子上已經有做人了。立體視覺目前偵測範圍可以到3公尺到10公尺的範圍。如何將立體視覺的資訊傳達給視障朋友,發現以聽覺作為訊息傳達的方式,容易造成視障朋友忽略周遭環境的變化。舉例來說:在過馬路的時候很有可能會聽不到車子的聲音造成意外事故的發生,因此以多顆振動馬達,透過腰部的震動給予視障朋友方向性不同強度不同的頻率不同規則,例如:一長二短的振動,視障者只要透過簡單的學習就能輕易地上手。進階的功能可以做到長距離和短距離的研判,那就必須要靠長期的學習才能習得。一般人也能夠在沒有光線的情況下使用,透過紅外線的偵測以及藍牙的訊息傳送資訊,協助所有人在黑暗中行走。白色手杖就像是身體的延伸,再配合機器人視覺的盲人導航系統,可以讓視障者的生活更加便利。目前發現先天失明的使用者因為已經很習慣白色手杖因此對於系統會比較抗拒,後天失明的使用者才是有較高的系統接受度,後續還要透過一連串以使用者為中心的設計,繼續開發做到符合所有使用者的需求。 科技身障輔具對社會的影響 台灣在2008年已經停止鋪設導盲磚的進度因為導盲磚有可能會造成用路人的安全疑慮,導盲磚的鋪設是一次性的,可能因為道路施工就破損無法使用。義大利新創公司的最新發明「手機視覺導航」,藉由鋪設雙色線(可以是油漆也可以是膠帶,顏色也可以配合建築物或者是活動),平整化的融入設計會是一個具有潛力的應用。雙色線鋪設在室外或者是特定場所,例如配合博物館的導覽,當視障者走到定點就可以透過語音了解展覽說明。 科技輔具對產業是一項創新產品,對社會更是重要的貢獻。目前普遍遇到一個門檻,以自動車或機器人為例,產品很辛苦的研發但是政策和法律卻跟不上腳步,造成許多矛盾與爭議, 造成商品化過程是一段辛苦的歷程。也因為身障朋友地社經地位普遍不高,還需要尋求另外一種商業模式,才能將系統推廣至使用者。而且政府也需要建立這類科技輔助的安全檢測機制,才能確保科技輔具可以安全地在環境中使用,以上各點都需要政府跟社會凝聚共識,才有機會應用在實際的生活中產生正面的助益。 來賓介紹 交通大學電機系王學誠教授,去年才從美國麻省理工學院回台,也是聯發科技青年講座教授,是一位在機器人領域追求創新的學者。 交通大學電機系林倪敬同學,有過義大利科技新創公司實習回台,研究興趣為人機互動的介面設計。    

互動回饋科技幫你找到學習死角

智慧化回饋科技 現在的科技已經有辦法讓人很有效率的互相傳的訊息,這樣的互動方式也可以應用在學習上,正式課程與非課室學習,已使用多媒體與網路資源作為學習的內容與教材,但也很多僅限於單向式的知識傳遞。另一方便學生普遍不習慣表達自己在學習中的想法與意見。透過數位學習與資訊科技的進步,教師與學習平台已能藉由各項工具,讓學習產生更多的互動,也讓學習狀況能被察覺,進一步能夠調整課程的內容與進度,達到適性化學習的目標。交通大學教育所孫之元教授說明「智慧化的互動回饋科技」,其實可以看成兩個部分,第一個部分是智慧化,就是要讓功能更聰明,第二部分就是互動回饋,強調學習與教學互動回饋,回饋還可以細分成「正回饋」與「負回饋」兩個方向,正回饋就是稱讚行為表現,負回饋就是禁止不好行為的表現。回饋也強調時機也就是「即時回饋」和「延遲回饋」,即時回饋就是有好的表現立即獎賞,延遲回饋可以是結束活動後才曉以大義,說明哪些做的好哪些做得不好。回饋的內容也可以是「詳盡」也可以是「簡單」, 例如:說明為什麼答對或只是簡單的說出答對還是答錯。因此智慧化的回饋系統就是在最好的時機做出回饋,並且考慮到回饋的方式與回饋的內容,才不會造成學生太大的負擔。目前偵測活動給回饋可以是專用的設備,例如投票系統、腦波儀、攝影機。另一方面也能用自己的智慧型手機,例如記錄線上學習的過程並透過畫面給予回饋。 線上學習系統的應用 以教室情境為例, 老師只有一位很難再一堂課給你學生適當的回饋,下課後老師不在身邊,學生的課後學習更難獲得老師的回饋。至於課後學習,因為學習的項目五花八門,即時得到回饋又更顯困難。提供智慧化回饋功能,關鍵點在「學習分析」上,我們要先了解學習者,再經由學習狀況給予最恰當的回饋, 因此完整的收集到學習者的背景真實的學習狀況,例如線上學習的記錄,學習過程的側錄觀察,或者是過往學習失敗的經驗,才能計算出回饋方式,給予學生、老師、學校、家長重要的參考資訊。 近一步能夠安排客製化的學習進度,依照學生的學習狀況, 最後判斷出最適合的學習方式。 以線上書店購物為例,書店平台會依據你過往的讀書清單, 再透過整合資料庫的書單,當你搜尋書籍的時候就能推薦適合你的其他圖書。孫之元教授和游施柔博士生在交大也利用線上平台進行類似實驗,以大學學術倫理線上學習平台為例,學術倫理的內容有點類似交通法規,些枯燥但卻又重要,是每一位新進研究者必須了解的課題。因此建立智慧化的回饋功能,讓學習者能夠更輕鬆更投入的方式學習, 過去常見的作法是以系統為中心建立回饋機制,例如當畫面停留時間過久立即登出,這就沒考慮到也許是學生正在思考或閱讀速度較慢的緣故,阻斷的作法很有可能會中斷學生的學習。 因此孫教授研究團隊先分析學生的學習歷程,發現專心類型的學生是多工但又認真閱讀,後續的做法是當學生進入學習平台,出現多功且認真閱讀的情況,便利立即給予正增強圖片,再一次出現專心行為圖片會變得更明顯,出現不專心行為則是給予炸彈圖片警告,研究結果發現同時利用正負向即時回饋,能有效增加學生在線上學習的投入程度。我們也能透過這樣的回饋方式,更進一步能替學生繪製學習成效的雷達圖,就能幫忙學生找到學習目標,最重要是提高學習動機,讓學生願意挑戰更進階的內容。 回饋的方式除了視覺還能應用聽覺和觸覺等感官刺激,但是必須要謹慎研判什麼是最恰當的回饋時機點,一定要避免在學習專心的時候突然出現不恰當的回饋影響學習,也要避免不間斷的回饋,造成使用者不舒服的觀感。 博物館導覽的應用 我們去看展覽會使用語音導覽機,好處是不用受限導覽員,可以走到哪裡聽到哪裡,還可以依據語言、年齡產生客製化內容。語音導覽機雖然有豐富的內容,但全由使用者控制,有時候會有入寶山但空手而回的缺憾。今天有更先進的導覽機器,是結合智慧化穿戴式回饋系統,目的就是希望讓遊客做最少事的情況卻得到最多的收穫。首先,穿戴式科技的好處就是可以釋放雙手,讓使用者不用按按鈕。再者,資訊設備從70年代到現在最新的發表,共同點就是體積越來越小功能卻越來越強大。因此智慧化穿戴式回饋系統,就能做到當你欣賞哪一件作品,就能引導你到下一個應該觀看的作品。另一方面,因為使用者的雙手被釋放,因此有機會進行互動活動。由此可知,利用智慧化回饋系統, 不花時間不花力氣就能得到好的學習, 即使學習者不善於表達,依舊能夠獲得適性化的學習內容。 來賓介紹 國立交通大學教育所孫之元教授,在數位學習領域中以互動學習科技與動機研究為方向,並獲得對科學與技術研究有貢獻的吳大猷先生紀念獎。 交通大學教育所博士候選人游師柔,研究方向為數位學習、穿戴設備、學習動機與回饋。

新興學習科技應用於正式課程

新興學習科技是什麼? 隨著網路科技與資料分析的大幅成長,新興的學習科技與教學創新快速發展。像現在學校廣泛使用powerpoint,以及近年興起的磨課師,讓學生在家也能上學課。線上點名跟投票系統,也是老師跟學生互動的最有效工具。交通大學教育研究所孫之元教授說明,目前新興學習科技如何造成傳統跟現今教學的差別,過去在課堂中老師跟學生的互動,僅限簡單的眼神交流或者簡短的對話,老師很難深入了解學生的上課情況,因此使用新興學習科技就是為了幫助老師了解學生的學習,並且達到雙向的上課互動模式,讓學習更有效率。使用新興學習科技也可以增加學生的投入度,提升學生在課堂中的學習動機。時代不斷在進步,新興學習科技也不斷日新月異,BYOD(bring your own device)的概念是目前發展的方向,不使用專門的設備直接以自己的智慧型手機,就能作為課堂裡面的學習科技設備。可以藉由一隻智慧型手機進行整合等內容,包含教科書內容、數位遊戲式學習、學習輔助工具等,達到輕薄短小容易使用的目的。 應用在課堂的新興學習科技 現在的廣播DJ或者是網紅youtuber,都懂得利用社群軟體在節目一同和聽眾(粉絲)進行互動,這股風潮也蔓延至學校。交通大學教育研究所孫之元教授介紹,目前廣泛應用在課堂中的互動科技叫做「按按按系統」,老師在黑板出選擇題,在電腦可以秀出每位學生的答案,和作答的描述統計。相關研究顯示,距離老師的位置會影響學習的成效,因此使用問與答的科技可以增加互動機會。目前問與答的科技設備,可以分為使用專屬遙控器或使用自己的智慧型手機或平板,兩者最大的差異在專屬遙控器大多以選擇題的互動方式為主,智慧型手機的互動方式較為多元,但必須尋找好用的App和WiFi訊號。學生都討厭考試,那學習科技有辦法拯救學生脫離苦海嗎?孫之元教授近一步說明,透過Clickers等問答學習科技,可以進行擂台比賽的方式,就是一種富有趣味性的考試。 使用學習科技進行學習診斷 利用生理訊號,如何做到讓學生的學習更有效率?交通大學教育研究所孫之元教授說明,人在學習的過程中腦部會放電形成腦波,腦波是指認認知功能重要生理訊號。其他的器官在學習當中也會產生生理訊號,例如眼動、體溫和心跳頻率變化。透過硬體設備的監控,經過分析就能知道學生的注意力和情緒的變化。逸娟以眼動訊號為例說明,進行線上學習透過眼動偵測,可以知道學生是否跟上進度, 還是眼神放空在發呆。在學習的過程中,很多人都不知道自己在什麼時候不專心,透過腦波和眼動的偵測,可以幫忙學習者進行學習診斷,了解自己的學習障礙,才能擬定正確的學習方式。但是生理訊號偵測的技術還在發展,還是有可能發生誤判看情況,因此不能過度依賴系統,老師還是要適時的輔導學生。 以學習科技進行程式語言學習 教育部的新課綱將「程式語言」列為中小學以下必修課程,原本是大學課程是如何有辦法下放至中小學甚至是普羅大眾?孫之元教授提到,過去在大學學寫程式,都是教授寫Code在黑板上,藉由直接講述教導學生。現在程式語言學習藉由新興學習科技可以做到巧妙配合,但學習程式一定要使用電腦嗎? 其實現在還流行一種「不插電」的程式語言教學,正是因為程式語言很多都是邏輯的訓練,因此可以用其他的方式學習邏輯,例如桌遊、遊戲的有趣的方式學習。逸娟提出程式語言重要的搜尋方式「二元搜尋法」,可以利用問答的方式學習,舉例來說 「請對方猜測心中所想的人物,限制問20個問題,並且僅能得到是或否的答案,就必須把人物猜出來」, 如果能問出男生女生、國內國外、大人小孩等關鍵問題,就能學習到二元搜尋法的邏輯。透過學習程式語言同時培養邏輯推理,這就是找出真實世界問題的關鍵因素之一。同時,以程式語言利用電腦完成自己發想的邏輯思維,成為一種落實問題解決的方式。 不插電活動參考網址(https://goo.gl/SwrKHu),是交大紙飛機計畫團隊(https://www.facebook.com/EDUxENG/?fref=ts)翻譯英國Paul Curzon教授所著《不用電腦學程式》這書中的不插電活動。 來賓介紹 國立交通大學教育所孫之元教授,在互動學習科技與動機研究有豐富的研究成果,並獲得對科學與技術研究有貢獻的吳大猷先生紀念獎 徐逸娟核果資訊學院講師、交大教育所數位學習組碩士。

智慧機器人當家,世界會怎樣?

機器人定義 維基百科的機器人定義,「機器人乃是藉由電腦程式或電子電路所運作之自主或半自主式之機電系統,常由於具有近似生物的外觀或足以展現自主性的行為讓人感覺它具有智慧或自己的想法」交大電機系楊谷洋教授指出定義機器人的關鍵,機器人而有別於其他的工具,應具備兩個基本的特質,一是可移動性(mobility),另一是自主性(autonomy),前者指的是機器人必須會動,而且要動的夠靈活,後者意味者它能因應環境的不確定性與變化,運用智慧產生合宜的應對。工程的領域來看,機器人長得不一定要跟人一樣,強調的還是移動性跟自主性的功能設計。 智慧型機器人運作 交通大學電機系楊谷洋教授說明機器人的運作方式,是感測器技術、機械運動、人工智慧演算法彼此互相溝通協調,機器人各項功能如果沒有串聯清楚,就好像一個人知道他很聰明卻又發現行為很白目。人類的構造非常的精緻,是現在機器人設計無法達到的目標,以人類的皮膚為例,每一寸肌膚都佈滿著觸感,相對機器人只有一個金屬外殼,機器人的雙足行走也不如人類協調,但是因為人類的生活環境都是以雙足行走思維設計,科學家依舊不放棄研發雙足型機器人。目前許多機器人研發公司,都是智慧型手機品牌公司,因為智慧型手機已經具備人工智慧能力和感測器技術,只需要增加設備移動能力,就可以製造出機器人。 機器人在產業應用範疇 老年化社會及將來臨,醫療與照護型機器人將會是很大的幫助,楊谷洋老師在節目中討論常見的醫療型機器人,例如華生問診和達爾文手術機器人。機器人在工業應用,為數眾多的機器人就有溝通協調的必要性,因此物聯網專用的通訊門號因運而生,達到物對物(M2M)物聯網運用,讓機器人可以進行複雜的溝通運作。並提醒必須小心駭客行動,因為機器人具有自主行動能力,一旦功能被篡改很有可能造成極大的人員傷害和社會災難。 人與機器人共生 機器人跟人最大的差別是在沒有「自我」沒有「靈魂」,如果今天請一個機器人代班主持廣播節目,機器人因為沒有自我意識,其實不曉得為什麼要來上節目,也不會知道自己表現得好不好。談到人如何避免不久的將來被機器人取代?因為機器人適合機器人喜歡井然有序的工作,因此如何避面失業,就要強調感受性和經驗的服務工作、處理複雜情境、具有文化涵養需要深層詮釋…等工作。節目最後提到,機器人必須要靠工程師研發,交通大學電機系在機器人領域發展上具有優勢,因為機器人研發是跨領域結合,包含感測技術、機械運動和人工智慧, 交大電機系的規模和師資都是一時之選, 同時也跟人文社會領域研究互相結合,因此成立交大電機系智慧機器人組碩士班學位學程,培養人才面對國際級的挑戰與合作。 來賓介紹 交通大學電機系楊谷洋教授,專攻的領域是機器人,因為喜歡看電影,寫了一本暢銷書《「羅伯特玩假的?」破解機器人電影的科學真相。》