NFC 的運作原理是什麼？為何它嗶一下就能完成感應、支付和開鎖呢？

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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• 文／雅文基金會聽語科學研究中心 研究助理 蔡宜欣

使用悠遊卡已經是現代台灣人的日常生活習慣，不論是搭乘捷運、公車，或是到超商、合作店家消費，只要將卡片靠近感應器「嗶」一下就能讀卡扣款，既便利又快速。不過，悠遊卡既沒有裝電池也不需要插入讀卡機，為什麼還能傳遞資料呢？

悠遊卡是怎麼辦到的？

西元 1831 年，英國科學家法拉第 (Michael Faraday) 發現，當磁鐵穿過不帶電的線圈中間或線圈經過靜止的磁鐵時，線圈會因為磁場變化而產生感應電流 (induced current) ，且當線圈匝數（圈數）愈多或是移動速度愈快時，產生的電流就會愈強，這樣神奇的「磁生電」現象就稱為電磁感應 (electromagnetic induction) ，也就是悠遊卡使用的原理之一^1,2。

悠遊卡使用的無接觸感應技術稱為 RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻辨識系統），每張悠遊卡中都有 RFID 標籤 (Tag)，雖然標籤本身不會放電，但當它靠近讀卡機 (Reader) 的磁場周圍時會透過電磁感應的原理讓標籤上的線圈產生電流，這個電流便足以供應標籤將資訊傳到讀卡機。

不只是悠遊卡，舉凡感應式信用卡、高速公路電子收費 ETC (Electronic Toll Collection) 、圖書館或商店的防盜裝置、宿舍門禁卡、寵物晶片等也都是使用RFID 的技術呢！

手機 NFC（ Near Field Communication，近距離無線通訊）則是 RFID 的延伸版，同樣是使用電磁感應進行運作，差別在於 RFID 屬於單向提供資訊，NFC 則是讓短距離的兩方設備間能雙向交換資訊，過程快速又安全，有了NFC 功能的手機便可以進行我們耳熟能詳的行動支付^3-6。

電磁感應也能這樣用

家中的電磁爐也是利用電磁感應的原理，電磁爐內部的線圈會不斷交替磁場，間接讓金屬鍋具產生渦電流 (Eddy Current) ，達到電流生熱的效果，便能加熱鍋中的食物^7,8。除此之外，電磁感應也可以用於傳遞音訊喔！

想想看，今天到電影院欣賞一場電影，旁邊觀眾討論劇情或偷講電話的干擾是否讓你的理智線快斷裂？對於聽損人士來說，雖然他們的助聽器可以將外部聲音合適的放大，讓聲音訊息變得「清晰」，但當外部聲音訊息是來自於電子設備時（如：小蜜蜂、喇叭、廣播系統），助聽器麥克風會將這些「電子設備處理過的機械音」再次處理後才播放，導致聲音在數次的轉換過程容易「失真」，自然音效品質便容易因此打折，更甭提旁邊可能還有其他觀眾發出的擾人噪音，讓看電影不再是一件浪漫又享受的事情。

這種時候，使用 T 線圈 (Telecoil／T-coil) 就能幫助聽損人士聽得更清晰！多數助聽輔具都有 T 線圈，是透過導線纏繞在鐵氧體 (ferrite) 材質的棒子上所組成的，聽損人士只要在設有聽力／電磁感應線圈系統 (Hearing Loop / induction loop system) 的環境裡開啟「 T 功能」，金屬線圈便會產生交流電，將目標音源訊號接收後直接調整並放大，避免數次的聲音處理，讓使用者聽到清楚又純粹的聲音^9,10。

T 線圈與藍芽、遠端麥克風系統差在哪？

可以無線傳遞音訊的科技不只有一種，除了 T 線圈之外，助聽輔具也常具備藍芽功能 (Bluetooth) 或可搭配遠端麥克風系統 (Remote Microphone) ，那這三者有什麼不一樣？

藍芽功能雖然便於聽音樂、接聽電話，但會受到距離和特定助聽輔具型號的限制；遠端麥克風系統雖然可以與主講者戴的專屬麥克風連接，但在設備連接的數量及輔具的配對上仍較容易有所限制。

T 線圈則不同，大多數助聽輔具都有這樣的裝置，且感應線圈的設置也可以依照場地需求變更，範圍可以是一個運動球場大，也可以僅環繞在聆聽者周圍（如：設置於地板或椅子上），只要有裝設的地方就可以使用⁹。

比起其他個人化的無線裝置，T 線圈省了逐一配對的步驟，只要在裝設的地點內活動，也不會受到距離所限制，同時在感應範圍內還能多人使用，因此這項科技大多被運用於公共場所，例如國外的車站、教堂、學校、博物館或歌劇院等^11,12，讓聽損人士能輕鬆欣賞演奏、導覽或演講而不被雜音或距離所干擾，落實生活無障礙！

用電磁感應打造無障礙社會

目前台灣在國家兩廳院服務台、國家圖書館教室與演講廳、宜蘭演藝廳都有提供感應線圈的服務^13-15，然而國內有提供這項服務的場域仍不常見。特別是在車站、機場或商店等回音很重又吵雜的場所，我們通常得要很仔細聽班機／車次廣播資訊才能依稀辨別，更別說對聽損人士而言這樣的困擾會更加倍增；若在這個時候可以有T功能可以使用，相信他們就能更輕鬆的聽到廣播。

從每天都在使用的悠遊卡、行動支付、電磁爐到聽覺無障礙設施，在生活上的電磁感應應用可能比你想得還多，這些發現與發明提升了我們的生活品質，讓生活更加便利。今天通勤的路上也可再仔細觀察看看，還有哪些產品或服務是使用電磁感應呢？

1. 【基礎】電磁感應
2. 麥可‧法拉第
3. RFID 與 NFC 技術有什麼不同？
4. 從悠遊卡到 Apple Pay：漫談 RFID 與 NFC 技術
5. https://kknews.cc/zh-tw/tech/6k9xyxl.html
6. RFID原理與應用
7. 電磁爐 (Electric Oven)
8. 電磁爐
9. T-Coils: Getting The Most Out Of Your Hearing Aid
10. Harvey Dillon（2019）. 助听器：第二版（胡向阳）。北京：华夏出版社（原著於2012出版）
11. How New York City Hears People With Hearing Loss
12. Hearing Loop
13. 雅文基金會臉書
14. 無障礙服務｜國家兩廳院
15. 國立臺灣圖書館——聽障服務