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物聯網系統該如何設計溝通內容,才能與使用者完美互動?

人機共生你我它_96
・2019/02/19 ・3767字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

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「工作即將結束,主人在家人的群組裡留言有朋友即將一起回家吃晚餐。家裏的所有成員們接到通知後開始各就各位,準備迎接主人與客人到來。烤箱開始待機,電磁爐進入烹飪模式,地毯告訴掃地機器人上次清潔時間一周前,接著掃地機器人開始清理客廳,掃地機器人走到沙發旁時,沙發說它也需要被清潔。當大家開心準備時,接到主人通知朋友沒辦法一起吃晚餐了,只好改為自己吃微波食品,於是家庭總管便訂了主人平時喜歡的外賣,同時通知家裏所有成員:晚餐取消!進入微波食物模式 QQ 」

這個影片中的場景是許多智慧家居常描繪的物聯網概念之一,在不久的將來,所有物品都能與其他物品甚至與人溝通時,生活的模式可能與現在有所不同。

許多概念影片中描繪了人與聯網物的理想互動情況,所有的互動都順暢無比、智慧系統如期運作、人也能自然地與智慧系統溝通,然而在實際生活中,系統的運作不盡然能夠如期依照完美劇本演出,偶爾可能會遇上系統故障或是無法順利接收人的指令,而人也並不總能理解系統的所有運作機制、未必能精確傳達自己的需求讓智慧系統知道。因此,我們需要了解當人在使用這些智慧系統時,人會有哪些期待或行為,進而設計出能讓使用者理解的系統行為。

這篇研究由荷蘭恩荷芬理工大學與台灣大學智慧聯網中心的研究團隊合作,並發表於 2018 年 ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI’18),透過分析九部物聯網的概念影片,從影片中一一擷取出數個人與物聯網系統溝通以及物聯網彼此互相溝通的方式,例如:「這個玩具偵測到小孩的指令,接著把這個指令傳給其他機器」;接著研究者們根據這些語彙不同的目的分成「運作狀態」、「發送要求」、「觸發特定功能」、「允許」、「拒絕」、「提醒」、「推薦」、「指引」、「呈現問題」、「表達情緒」、「交流資訊」與「社交」這12個類別,分析整理出當人在使用各式各樣物聯網系統時,會透過這 12 類互動來了解它的概念模型(Conceptual model,進而更加明白物聯網背後的運作以及功能。

原來物聯網要提供這些解釋,我們才聽得懂

它的運作狀態 (Active)

圖/pexels

「想像當你剛打開一台新買的電視,遙控器按了電源鍵後卻沒有任何反應,連續按了好幾下電視仍然沒反應,到底是電視壞了?還是按鈕壞了?接觸不良?電視到底怎麼了???」當我們心中冒出一連串疑問時,根本無從得知原來智慧電視只是在準備開啟中……當物聯網系統無法讓使用者清楚知道系統的運作狀態時,很容易造成使用上的疑惑。假若系統能讓使用者知道系統目前的運作狀態,像是「開機中」、「傳遞訊號中」、「搜尋中」、「監控中」等,告訴使用者系統已準備好執行即將接收到的指令,使用者便能清楚了解系統當下處於哪個準備階段,就能開始配合系統目前的運作階段操作。

它是否已接受我們提出的要求 (Approve)

圖/修改自pxhere

當使用者對系統下指令或是提出要求時,例如按下某個鍵、傳送某個檔案,這時候系統顯示「已接收」、「已辨識成功」、「已核可」、已確認」等指示能讓使用者知道系統是不是已經順利接受、是不是會開始進行某個操作或處理某些資訊,這些立即的回饋能讓使用者預期下一步可能會看到的系統行為,進而準備自己下一步操作,像是當看到臉部辨識已成功後,就可以準備對系統提出下個要求;而當辨識失敗時,使用者就會調整自己的位置或光線來幫助辨識。這些系統回饋都有助於使用者預期系統行為。

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當它對我們說不 (Reject)

圖/修改自pxhere

並不是所有我們給出的指令都會被系統接收與處理,當使用者的請求或是系統中連線裝置(聯網物)的指令沒有被接收或是系統無法處理時,這時候人需要的是一個「解釋」,一個可以幫助他處理後續問題或調整的解釋(很多時候人與人之間互動不也是如此?一方有了解釋另一方才知道調整方向)。當人在操作物聯網時,需要知道自己所提出的要求並未被處理,這時候物聯網的設計可以嘗試告訴使用者:「對不起,這個要求超出我的理解範圍」、「抱歉,電視沒辦法處理調控溫度的問題」等,讓使用者更加明白整套物聯網系統在傳遞與處理資訊時可能存在的限制有哪些,進而幫助人後續的處理方式。

它如何推薦適合我們的內容 (Recommendation)

圖/wikimedia

當系統想推薦使用者適合的操作時,可以模擬人與人之間互相給建議或是討論的方式來提出建議,並且讓最後決定權留在使用者,例如當智慧家庭系統偵測到主人各種的生理資訊,判斷主人心情不太好,這時候可以告訴主人:「你今天好像不太開心,根據我對你的了解,也許可以讓我播放 WORLD ORDER 的歌給你聽?」並讓最後是否要播放的選擇讓使用者決定。

物聯網如何告訴我們它遇到什麼問題 (Show problems)

圖/pixabay

當系統出錯的時候該怎麼辦?Error message 對工程師 debug 很重要,對使用者也很重要。這時候如果能告訴使用者系統目前遇到一些問題、可能的處理方式,便能幫助使用者知道下一步該如何解決問題。而如何呈現「Error message」也是需要設計介入的大學問,除了用「白話文」明示以外,也可以透過隱喻、擬人的方式來傳達錯誤訊息,例如在螢幕上顯示微閉的眼睛、配上微弱的呼吸燈,讓使用者知道系統電力不足,該替它充電了。

它們彼此如何交流資訊 (Exchange information)

圖/pixabay

物聯網系統牽涉了不同聯網物之間的訊息傳遞,像是門把傳遞主人回家資訊給電視、電視告訴沙發即將同步調整溫度跟柔軟度,這些不同聯網物之間的訊息傳遞也需要讓使用者看見,讓使用者知道系統彼此如何協調完成任務。「交換訊息」、「協商」、「接收」、「同步」、「傳輸」、「更新資訊」等都是一些常見的系統交換資訊行為,設計師們可以透過不同的視覺化或互動設計的方式將這些聯網物的溝通讓使用者知道。

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它也能與我們建立關係 (Socialize)

圖/Unsplash

「嗨,早安」、「歡迎回家」、「謝謝」、「我看到你正在看我」等,這些都是人類社交時會出現的行為,當人與物聯網系統互動時,設計師也可以透過設計這些附有社交功能的語言在系統上,促進人與系統互動時的投入程度。


  • 身為使用者的你:在讀完這篇介紹後,下次選購智慧家居相關的物聯網服務時,不妨可以在試用期間把這些互動指標當作挑選的規格依據之一,慎選一個能提供「清楚的解釋」並與你「好好溝通」的物聯網服務。
  • 身為設計師與開發者的你:透過這篇介紹的物聯網如何提供不同「解釋」的語彙設計,使用者可以更加清楚物聯網系統背後的運作,這些解釋語彙的設計除了可以讓使用者更加投入與系統的互動之外,也能展現這些聯網物在整個系統中的自主性以及系統做出特定行為的目的,當使用者能夠理解物聯網系統的運作目的,就能與系統有更順利的「溝通」。

物聯網的應用隨著軟硬體技術的進步,應用的範圍也越來越廣泛,智慧工廠、智慧辦公室、智慧城市等各式各樣的應用情境都有不同專業的設計者投入其中,系統設計者們下一步也可以思考這些解釋語彙在不同應用情境下該如何客製化設計,幫助不同情境下的使用者跟物聯網生態系有更好的互動體驗。

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人機共生你我它_96
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由致力於人機互動研究(HCI, Human-Computer Interaction)的研究者與實務工作者所創立,我們定期發表人機互動相關文章,與讀者一起思考科技對社會生活帶來的好處與限制。

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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從販賣機到智慧設備:物聯網的發展歷程
數感實驗室_96
・2024/06/23 ・1135字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

在這個通信技術普及的年代,我們不斷介紹各式各樣的通信技術。大多數的通信技術都是為人服務的,這似乎是理所當然的。然而,有一種通信技術並非直接為人服務,而是為物體之間的交流提供支持。這種技術不僅存在,而且在現代已經成為最主要的通信形式之一,我們稱之為——物聯網(IoT)。

物聯網,Internet of Things,簡稱 IoT,顧名思義就是物品,機器、設備連上網路。

在我們生活中,如智慧手錶和藍牙耳機這些穿戴式設備,它們各自擁有特定功能,同時又能透過藍牙技術相互連結,這就是物聯網的一種應用。

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你可能會問,手機也算是物聯網的設備嗎?

這取決於你如何定義和使用手機。如果是人們使用 5G 或 4G 技術彼此傳訊息和溝通,那麼這不屬於物聯網的範疇。但當手機與藍牙耳機或智慧手錶連接時,它們之間的互動更符合物聯網的概念。因此,物聯網的基本定義是,不直接涉及人跟人、或是人與設備的互動。基本上都是設備跟設備之間的溝通。

通信是人類最基本的需求,同時也帶來無限商機,就像我們不想跑到別的地方買可樂,卻發現賣光了一樣,科技為能解決這些需求,促使通信技術的持續成長。

如同手機的普及帶動了市場需求,從一家一部的電視和冰箱,到人人一支的手機,並且每隔幾年就更新換代。這種商機吸引了企業的投資,也推動了強大的研發動能。

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而現在,我們正生活在一個設備數量遠超人類數量的時代,從藍牙耳機、智慧手錶,到遍布全球的智慧設備,物聯網的技術已經無處不在。

不妨思考一下,還有哪些需求尚未被滿足,也許它們正是下一個物聯網應用的起點。

更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

參考資料

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數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 55 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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培育屏東數位能量——屏東縣政府跨域數位爭霸戰頒獎典禮暨成果展
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/24 ・650字 ・閱讀時間約 1 分鐘

「屏東縣跨域數位爭霸戰實戰競賽」頒獎典禮暨成果展於11月19號完美落幕。為培育屏東青年數位能力,屏東縣政府特別推動「跨域數位人才培育計畫」,主題包含「AVR 應用」、「數位光影技術」、「智慧物聯」、「自媒體影音串流」及「數位媒體應用」五大類,以透過學習數位工具提升履歷競爭力。更延伸計畫辦理「屏東縣跨域數位爭霸戰實戰競賽」,參賽隊伍都是在屏東就學或就業之青年報名,提供競賽總獎金30萬元,鼓勵與培育屏東的數位人才發揮創意,將屏東的故事透過數位方式展現出來。

本次參賽作品精采多元,展現屏東青年設計的創意及數位能量。包括影片拍攝屏東美食美景的「屏安米樂」及「做伙憩屏東」,利用線上展覽介紹屏東單車路線的「屏東單車旅遊趣」,以及獲得潛力獎的團隊「Animation Pingtung」、「斯卡羅」及「禁忌之戀」,第三名則是由透過線上迷宮遊戲的模式融入屏東各個區域的特產、美食的「屏藏物語」,第二名則是製作了年底即將啟動的屏東數位青創中心外牆,運用非常吸睛的光雕影像結合屏東元素的「光點屏東∞斑雕共構」,第一名殊榮則由屏東科技大學餐旅管理系的「鐵橋記」獲得,同學們運用實境解謎搭配Line機器人,透過遊戲方式介紹高屏溪的歷史。

每個團隊皆發揮獨特創造力,在課程中從0到1扎根數位技能、從無到有創造屬於自己的成果,屏東青年人才有目共睹,展現屏東縣政府陪伴青年,提供良好的創業環境與資源,有望未來提升屏東競爭力!

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249 篇文章 ・ 320 位粉絲
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