2009年4月3日 星期五

張重華教授演講 / D9710101 / D9710102 / D9710104 / D9710201 / D9710202 / D9710301


相關技術簡介
ICT 是什麼?
ICT 是Information and Communication Technologies,也就是資訊通訊科技的意思。不過這是在台灣的用法;在美國通常直接用IT,因為information is everything,所以information就包括了那一個C。

Information is Everything
information它有三個主要工作,一是information processing(資訊的處理);然後是information transmission(資訊的傳輸);再來就是information storage(資訊的儲存)。

  • information processing 若有一些基本資料該怎麼樣把它分類?怎麼樣把它組合? 怎麼樣把它顯現出來?你的影像你怎麼樣去處理?怎麼樣子去create動畫?這些都是information processing,
  • information processing 當資料處理好之後,要怎麼把它送出去?這就是information transmission。比方說,當我們動畫完成之後要讓大家看,此時要怎麼把這些動畫給送出去,這就是information transmission。
  • information storage 譬如我們完成了一支動畫,然後要儲存在某個地方,這就是information storage。

Moore's Law 
摩爾定律是指「積體電路裡元件的密度每18個月會增加一倍」。在電晶體發明以前我們是使用真空管的,所以電子產品的體積都很大;但是現在的手機可以做到那麼小就是因為都是用積體電路才能做到的-其實裡面很多都是電晶體。電晶體是在1958年發明的,從電晶體到小型、中型和大型積體電路,一直到1980年底的超大型積體電路和目前的超超超大型積體電路,它每18個月它裡面晶體的密度就增加一倍,如果時間稍微長一點的話這個數字會非常巨大。若從1958到現在是2009來計算的話大概是30幾,2的30幾次方是幾10億,所以我們現在在積體電路裡可以放十億個晶體在裡頭。摩爾定律到現在還履試不爽,這是工業界一個非常大的挑戰,他們希望可以每18個月在容量上就增加一倍。到目前為止摩爾定律都還是正確的。

電子原件的新發展-Menristor
電子電路的三個基本原件分別是電阻、電容和電感,resistor、capacitor跟inductor,這是電子電路的三個基本元件,已經出現大概二、三百年了。去年HP又發展了另外叫做menristor的元件。這個新出現的第四個基本電路元件-memristor叫作電阻記憶器,它把電阻resistor和記憶memory,它把兩個字合在一起來稱作電阻記憶器。Memristor的原理是,如果為它送入電源,它的電阻值會隨著電源來變動;然後,當我們把電源移掉,這個電阻值就被記憶起來了;所以它的電阻值可以隨著電流、隨著電壓而變動。在過去,電晶體只有0與1兩個狀態-也就是開跟關;這種元件它可以很多個狀態,所以原來你試驗的電晶體你只能夠存0跟1,現在這個元件可以存012345678……,你要幾個值,它就可以有幾個值,這樣的影響所及,未來電腦的計算方法會把現在的模式整個推翻掉。因為我們目前的電腦都是基於0與1,以後是從0到任何數字都有可能,如果能應用這個元件的話,未來電腦的力量會變得比現在更強大。那麼,什麼是未來發展的限制呢?未來的限制就是物理原理的限制(例如光學)。

應用軟體的發展
除了硬體之外,軟體也非常重要。在我們念書的70年代要跑程式時,程式的輸入需要用卡片來進行-也就是要先用程式紙來把程式寫上,然後再把程式紙交給電腦中心的助理打成一疊厚厚的卡片;接下來設計者再帶回去一張一張核對是不是跟原本手寫的程式吻合,然後後再交給電腦中心的助理上機跑程式,跑完以後再看結果。有時候可能一點結果都沒有,設計者你就得重新找問題;有時候是結果錯誤-通常第一次就能跑出結果來的非常非常少;過去寫程式就是這麼困難。到了80年代才開始有一些套裝作業系統出來-Microsoft它就是那個時候出來的、第一IBM部個人電腦是1981年出來,當個人電腦一出來以後Microsoft就順應這個風潮來發展,創造一個很大的產業。

網路的發展
到了90年代,網際網路就開始發展起來了。第一個browser叫作Mosaic-比Netscape早一點,它是Netscape的前身,Netscape在1995年問世,但Mosaic則是在1994年就推出了。後來Netscape沒有過多久就被American online以一百億美金買掉;可惜買了之後他根本什麼都沒有做,因為那時候Microsoft推出了新的browser-Internet explorer-也就是從Window 95開始就有IE在裡面。除了IE以外,現在另一個比較流行browser是Firefox,它比較secure的,因為它與Operation System是分開來的,這是瀏覽器發展的趨勢。

Workflow
另外一個趨勢是工作流。譬如我們在台灣設計動畫時,可以將idea發包到大陸進行製作,然後在美國銷售;所以整個過程是一個工作流,它讓你的工作非常非常方便,不一定要到美國才可以做生意,台灣出產的東西客戶其實並不知道是在那裡做的。當我去中華電信訪問時,他們的總工程師跟我說對於台灣做出來的成果好像有點自卑,覺得台灣做出來的沒有人會要。我告訴他說現在工作流這麼發達了,只要產品夠好人家就會拿去使用,不一定台灣做的東西就不好。那麼,目前的趨勢是什麼呢?目前趨勢若以各位在做的multi-media為例,multi-media anywhere anytime就是我們現在的趨勢,人們要隨時隨地可以得到多媒體的服務-需要影音、需要文字等等,不管是需要什麼,隨時隨地都可以享有這種服務。這種服務就像電力一樣,不管走到那裡只要插頭一插,無論是哪一種電器你都可以得到電力的idea很類似-不管走到那裡都可以得到multi-media service-都可以得到影音、都可以取得資料來處理資料、可以查閱我的行程表、可以接聽電話。未來只要有一個帳號,不管是到那裡去都可以隨時隨地的取得資料-甚至不用插插頭。只要有一個無線的裝置,就可以得到multi-media的service。

The World is Flat
在哥倫布發現美國新大陸的時期,那時候要發展經濟是靠國家的力量;然後到了十九世紀以後發明了電器的時期是靠公司的力量來發展經濟,目前2000年以後因為有internet、有workflow softwave,所以你個人就可以發展個人的天地、發展自己的經濟模式,讓很多人靠著你們生活。我想,在台灣的經濟體中,傳統科技已經沒了,高科技也慢慢沒落了,就像大前研一講的,我們需要的是生活者的社會,很多精緻是需要設計系來發展的。

Communucation
所以通訊第先是電報,再來是電話。通訊要用到訊號,訊號是什麼呢?訊號是一種電磁波,它的速度非常快,一秒鐘可以前進3×10的八次方米-也就是3億公尺,大約是三十萬公里左右。它是用電磁波把資料編碼(encoding),然後用傳送器傳送出去,傳送的過程叫做transmission。在傳送之後對方則是用receiver接收器來接收,然後把它解碼(decoding),變成人們能理解的內容;這就是整個通訊的過程。

Channel Acess Technology Packet Based
在通訊時我們是使用頻道,頻道的單位Herz,以電視60HZ為例,意思就是說每秒鐘大概可以傳送60個bit;又譬如若有10 MHz,那麼每秒鐘就可以傳送10 megabits。然後,要讓訊號接觸頻道有各種不同的方法,比方說可以把頻道分時地分配給不同的人,每個人都使用一小段時間,這是分時多工(Time Devision)。另外,也可以把頻道把它切成好幾條小頻道,每個人有一條小頻道,這稱作分頻多工(Frequency Division)。還有一種是分碼多工(Code Devision),可以每一個人都使用所有的頻道,但是每個人用不同的代碼,另外還有各種不同的技術。
  • Collision Recovery (Aloha, S-Aloha & R-Aloha) 當資料要放到頻道上面去時有會有幾種不同的方法。第一種叫做碰撞恢復(Collision Recovery):只要有資料就往頻道上丟,如果沒有接到回音的話就再丟一次,丟到有接到回音,這稱作碰撞恢復,那最早是在夏威夷大學發展的,被稱作Aloha。Aloha有Aloha、S-aloha與R-aloha三種不同的技術,Wifi就是使用這種技術。
  • Collision Avoidance 就是先聽聽看這個頻道有沒有人在用,如果沒有人在用的話再送資料,那怎麼還會有碰撞呢?因為頻道可能很長,比可說可能一個在台灣,一個在波士頓時,兩邊同時送訊號出來之前頻道上都聽不到訊號,但是當兩端送出訊號時就有可能會碰撞在一起。
  • Collision Free Collision Free 是完全沒有碰撞的,每一個發送端都很有秩序的依序送出訊號。
Transmission Speed
雖然電磁波傳遞的速度很快,但是由於頻寬的限制,所以事實上訊號在傳送與接收的時間上會比真正需要的時間的更長。

網路的7層
OSI(Open System Interconnection)是國際標準組織(International Standard Organization)所設定的,每當有網路訊號產生,每經過一層我就加一個信封,寫上地址傳到下一層,我再加一個信封,每一層每一層加信封,加到最後一層透過有線或是無線的方式傳出;接收端再慢慢往上開信封,最後就能收到資料了;網路訊號就是這樣的概念。

網路的種類
網路有網際網路(Internet)有寬頻網路(WAN)城市網路(MAN)有區域網路(LAN)、家庭網路(HAN);另外,PAN(prosonal area network)大約是在個人十公尺以內的network;BAN是body area network,在應用上就是可以把設備放在身體裡面,去跟網路進行聯絡。

Wireless Communications
網路大部份都可以用無線,每一種技術它有它自己的特性。這其中bluetooth是非常非常普遍的,它在全世界大概有五億多個裝置,我們的手機大部分都有藍芽的support,所以藍芽是目前蠻不錯、蠻大眾化的技術。另外,WiMax應用在寬頻的手機較多,雖然WiMax在台灣的service可能沒有辦法發展,但是他的目標是說帶動這些產業,帶動這個基地台的建立,可以外銷到國外去。

BAN(body area network)
BAN可以應用在植入身體裡面的產品,然後與網路連接之後,可以收集身體狀況的資訊,也可以從醫院來遠端來控制身體內的這個設備。例如心律的調整器是不是需要充電、或是心律調整器的速度是不是要加快,它也可以知道心臟跳動的狀況、每天的運動量是多少。

Wireless for Helthcare
家庭健康照護系統需要具有很好的機動性,因為人在家裡沒辦法說永遠躺在那邊,你是動來動去的;若動來動去的話身上牽著線會非常不方便,所以用無線是非常好的一個idea。美國高齡者增加得蠻快的,嬰兒潮世代的出生者也快進入高齡階段,所以這一個領域非常重要;上個月美國國會通過的七千八百七十億的美金美國經濟復甦法案裡,其中有一百九十二億是專門給開發這些技術用的。

人口老化的壓力
台灣跟日本兩個國家的老人人口增加的非常快,台灣在二十年之內,高齡者人口會從10%增加到20%,日本也一樣。在二十年之內若能設計出與高齡者有關的產品的話,屆時使用的人會非常非常多。相對的,這種壓力也是很大的,因為我們國家沒有那麼多時間去準備,像歐美國家他們最少也有四十年去準備。

研發案例介紹
ECG 感測器
ECG 感測器可以測量一個人的心電,然後以一套無線的通訊系統來跟手機聯絡;另外再利用手機跟電腦間連結,可以讓這些訊號傳到server去當使用者出現狀況時可以自動通知醫生與醫院,並把它記錄起來,可以即時的反應。

Human Activity Monitorning
這個計畫就是可以針對一個人是坐著、站著、躺著、快走,或是慢走來進行判讀。主要是藉由三度空間的加速偵測器,以無線訊號來跟電腦連結,而且這台電腦有連結到網路上的一個系統。使用者可以訓練這個加速器識別他是坐著、站著、躺著或是快步走、慢步走;每一個動作取1440點,整個重量只有15公克,體積也蠻小的。這個設備的原理是,把每一個動作三個xyz軸的重力加速度資料,然後可以訓練系統來偵測這個人是做什麼動作,那做完以後它可以把它記錄起來,可以做即時感應,譬如說,刷牙啦、跌倒啦,也可以更極積的、更機動的偵測。目前個系統是用一個偵測器放在胸前,所以可能不是那麼準確,但是在未來可以用多個;目前偵測器收集到的資料是用電腦來處理,未來可以把整個軟體放在手機裡面,所以即使使用者出門你都可以偵測得運動量對不對、你走多快、走多少路都可以使用到;如果跌倒了還可以馬上通知醫院,而且可以用衛星定位知道是在什麼地方跌倒,所以非常好用。目前美國有非常多的老人他們在胸前掛一個按鈕,萬一自己跌倒的話他就按鈕按一下;如果是換成這個設備的話就不需要了,只要是跌倒就可以自動偵測得到。

Therapeutic Complaince Monitoring
通常病人有超過30% 不願意服藥,所以如果沒辦法知道些藥是否有效,這一套系統就可以偵測病人有沒有用藥,並且經過手機來與server連結。開始時是用手機照相,然後經過影像處理就可以知道病人有什麼藥、服用的藥是否正確;然後經過server,來通知病人;未來,我們的發展是不要用照相的方式。目前正在做的另外一個系統,是採用一個可以感應RFID的藥盒,然後在藥丸裡放入RF Tag。只要蓋子一打開,藥丸拿出來,醫院就知道拿什麼藥出來了。另外,有些病人會把藥拿出來,但是因為吃藥的副作用會使人很難受,所以就不吃;結果醫生還是沒有辦法知道實際的情形。所以,未來會將一個感應器掛在脖子上,讓病人吃下去才會感應到。不過,我們還在找什麼樣的材料可以吃下去而又不會傷害到身體的。整個最終目的就是希望設計出一套用藥系統,包活通知使用者到藥局去領藥、通知使用者需要運動、動作的偵測、遠距的視訊醫療諮詢以及求救。

Lover’s Cups
在美國drinking就是喝酒,drinking是social Lubricants,是社交的潤滑劑,他可以讓人relax、可以結交好朋友、可以促進感情,所以這是人類幾千年的文化。這一個lovers' cups是針對情侶分隔兩地時,有一方拿起杯子來喝了一口飲料時,另一方的杯子就就馬上發光,這就是lovers' cups。

人生經驗分享
Last Lecture
“Working hard to overcome obstacles and living generously.” “If you lead your life the right way, the karma will take care of itself." The dreams will come to you.” 
By Randy Pausch.

A Tale of Two Cities
It was the best of times, it was the worst of times, it was the age of wisdom, it was the age of foolishness, it was the epoch of belief, it was the epoch of incredulity, it was the season of Light, it was the season of Darkness, it was the spring of hope, it was the winter of despair, we had everything before us, we had nothing before us, we were all going direct to heaven, we were all going direct the other way - in short, the period was so far like the present period, that some of its noisiest authorities insisted on its being received, for good or for evil, in the superlative degree of comparison only.   
By Charles Dickens, A Tale of Two Cities.

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