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疫情中開箱臺灣航空產業,讓我學到的 7 件事——《我的青航時代》暑期航空營

PanSci_96
・2020/10/08 ・5709字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

文 / 泛科學編輯部

本文由我的青航時代-2020航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行

「COVID-19 這個肉眼看不見的魔咒降臨,航空產業成為首座被攻下的王國,王國裡的人們原本的熙來攘往愕然而止,歡笑與喧鬧被鎖進幽冥空間裡,再也聽不見……」儘管疫情癱瘓航空業已不是新聞,但當我看著桃園機場的航班狀態螢幕,顯示滿面的「取消 Canceled」「取消 Canceled」「取消 Canceled」時,過往來機場的興奮記憶與進入視網膜上的現實、寂靜的大廳,產生難以名狀的衝突,不受控的想像力頓時模擬出了一個奇幻異世界,而自己就是那穿越到異世界的徬徨路人角色。

還好,有年輕勇者接受了召喚,也穿越來到這疫情中的異世界。他們各個身懷絕技、對異世界頗有研究、毫不畏懼,對航空產業王國更是充滿熱情與掩藏不住的愛。將他們召喚來的正是中華航空事業發展基金會。此刻時間是週一早上 9 點半,30 名大學生與研究生即將展開一場史無前例的台灣航空產業之旅。

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Lesson 1:讓一架飛機動起來,靠的是工程;讓無數架飛機飛起來,靠的是產業

說史無前例,是真的。這是中華航空事業發展基金會(簡稱航發會)第一次於暑期舉辦專為大學以上學生設計的深度航空營。由於疫情衝擊,全球航空業嚴重受創,好在台灣防疫有成,因此航發會與泛科學團隊合作,對外徵召航發勇者。從 317 位報名者當中,評選出了兩梯共 60 名年輕同學,他們大多對飛航有一定的認識,但第一堂課,還是要從最基礎的問題開始:飛機是怎麼飛起來的?

這是航發會第一次在暑期舉辦深度航空營。

不,飛機不是靠魔法飛起來的,也不是單靠白努利定律,而是靠許多人的群策群力。朝陽大學航空機械系盧衍良副教授說,所謂的「民航」並不只是旅客坐的飛機。除了商用航空運輸服務外,也包含各類空中作業,像是照相、測量、搜救、農業使用,訓練飛行等。而引領全球民航產業走向的兩大機構,分別為國際民航組織 (ICAO) 以及國際航空運輸協會。前者隸屬於聯合國轄下,後者則是由航空公司、旅行社等同業公會組成。雖分屬不同單位,但兩者關係密不可分,就連辦公室地點也同樣位於加拿大蒙特婁,是隔壁鄰居。

透過盧教授條理分明又幽默的解說,我們學到航空貨物集散站、航空站地勤業、空廚業各有學問。「航空人員」與「航空從業人員」屬於不同的圈圈,前者必須擁有民航局檢定證,後者也要通過不同的專業考核。駕駛員、管制員、簽派員、載重平衡工程師、航務員等職業目前的職涯狀況與學習途徑,更讓懷抱飛航夢的大家聽得筆記狂抄。

對了,那你知道許多玩家在玩的無人機屬於哪一類嗎?自己去找答案吧!

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Lesson 1.5:桃園機場不打烊

透過盧副教授的分享,航發勇者們對航空產業整體有了更厚實立體的想像,也對接下來與各產業中堅的現場面對面更加期待。帶著不同以往的視角,我們在機場人員的帶領下「進入」了本來熟悉卻又陌生的「桃園國際機場」。巡禮中,儘管看見疫情之下空蕩寂寥的機場,但更感受到在這樣的「非日常」中,仍然不懈怠的航空從業人員們的「日常」。

Lesson 2:機師的帥你看得到,機師的付出你看不到

搭上機捷,來到一站之隔的華航園區,一行人快步走過慶祝華航 60 週年的美麗壁畫,卻無暇停步拍照,因為在教室裡丁常皓機師已待整以暇,要好好替我們上一課。在令人嚮往的職業排行榜上,機師絕對名列前茅;但如果你知道他們通過檢定考試必須要念跟自己等身高的書(不是躺著,是站著的身高喔,而且機師都很高)、因為排班總是不能跟親友在節日相聚、每年都要進行一~二次嚴格身體檢查、更要面對無止境的時差折磨,你仍然一如往昔的嚮往嗎?現場的勇者們看來完全沒有被嚇到呢。

機師的工作雖然令人嚮往,卻有極高的要求,也需配合工作做出調整。

目前要當上飛行員有三種方式,分別為:考取航空公司培訓機師,由航空公司出資進行飛行訓練。再者是自訓,也就是自行在飛行學校完成飛行訓練,取得商用駕駛員執照 (Commercial Pilot License, CPL) 後,應聘至國內外航空公司。第三種則是加入空軍,退役後至航空公司擔任飛行員。(延伸閱讀:HOW TO 成為飛行員)不論是哪一種都不容易,而且飛行員除了不斷地考試和維持健康之外,更重要的人格特質是守紀律、善於溝通協調,能團隊合作並保有工作熱誠的心理素質。

了解機師,更要了他們的產地。接著我們輪流參觀對機師很重要的模擬機,分為固態跟動態。固態模擬機看似簡單,但由於隨便一個按鈕就是幾千美元,試乘時不免心跳加速,有如吊橋效應不知是緊張還是愛。動態模擬機更是難得一見,就連華航內部都很少人能進來參觀,機師們在裡頭模擬各種麻煩的狀況,我們在外頭不斷拍照驚嘆,同時也才知道原來還有專門製作模擬機的公司,感覺得出來這也刺激了不少同學有新的發展志向。

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Lesson 3:天空的秩序,航管員來守護

回到桃園機場,大夥忍不住嘰嘰喳喳討論起來,就算剛剛聽到機師訓練要花那麼長時間訓練、讀那麼多專業書籍,給眾人留下深刻印象的丁機師依舊成為全民偶像。不過緊接著身著清麗套裝的飛航管制員李怡璇,旋即吸引了眾人的注意力。飛行可不只靠機師,要正常安全起降,飛航管制員更是功不可沒。

曾幫交通部林佳龍部長上課的李怡璇管制員,從基礎開始與我們介紹管制員的防守範圍:天空!臺灣有 11 個民方塔台、2 個近場台以及 1 個區管中心,分別管制不同階段的飛航,就像是接力賽一樣(延伸閱讀:HOW TO 讓飛機安全起降),在航程中絕對不能掉棒。同樣是飛航管制員,根據負責工作不同有不同的「席位」,工作特性也不同。有的瞬間壓力大、有的需要和多方單位協調,但令人印象深刻的是飛航管制員的強記能力跟快速反應能力,每個人都如同人肉航管百科,得背下來的航空用語實在是太~多~啦~!而且還要能在極短時間反應,要是想成為飛航管制員,得先看看自己有沒有這樣的決心。

想成為飛航管制員?先把這些都背下來!(設計對白)

Lesson 4:什麼?全世界每10架飛機就有9架有來自台灣的零件!

航空產業之旅的第二天,一行人一大早從台北搭乘高鐵到台中,再轉乘巴士,目的地就是位於西屯區的漢翔公司。說到漢翔,老台中人會記得它的前身「航發中心」,也肯定知道經國號戰機。如今的漢翔在歷經 30 年的轉型,以台灣航空製造業一哥的姿態呈現在眾人面前。就在我們參訪的期間,漢翔在總統見證下成立了 F-16 亞洲維修中心;不論是飛機迷或是軍武迷都知道,這對台灣來說多麽重要。儘管由於疫情,漢翔的一翼,亦即民航機業務訂單,受到巨大影響;但另一翼,則肩負起重要的國機自造任務。新一代教練機、模擬機的需求,讓漢翔有機會帶領台灣航空製造的國家隊,需才孔亟的漢翔也藉機會大力徵才,歡迎來參訪的航發勇者加入漢翔。

而對於這群勇者們來說,今天最興奮的莫過於可以直接摸到各種飛機零件、引擎和發動機吧。首先由陳益盛副廠長替大家上一堂扎實到不行的飛機維修入門,讓麻瓜如我算是大致明白發動機的各種類型跟運作邏輯,機翼與機身的設計目的跟作用。也讓我們一窺工程師的日常。接著到零件展示室,大夥就像是到了貓咪咖啡店一樣,只不過狂吸猛摸的不是貓,而是各種由漢翔開發製造的零件。可惜這次沒能到漢翔在高雄岡山的製造廠區,不過要是真的去了,肯定要 high 翻了。

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我吸的不是貓,是零件!

Lesson 4.5:神秘的中山科學研究院第一研究所

下午,我們前往就在隔壁的國家中山科學研究院航空研究所。其實它的成立比中山科學院本身還要來得久遠,可回溯至民國初年。本為一體的中科院航空所與漢翔,如今在各級教練機的開發上密切合作,在中科院的能量展示館內,各種無人機、軍用飛行器到動力系統和模擬訓練系統的核心技術歷程,都讓大家興奮不已。而能親自坐上球型砲塔模擬器,面向 16 片螢幕組成的大畫面,進行射擊任務,更是高潮中的高潮。並帶著滿滿的收穫回到台北。

Lesson 5:這次疫情只是航空產業快速發展的一個小波瀾⋯⋯嗎?

到了航空探索之旅的最後一天,我們來到位於台北市內的松山機場與民航局。由於搭著捷運就可以抵達,加上又已經是最後一天,於是與前兩天比起來,勇者不免有點沒那麼興奮。但這一點低落感很快就被驚喜地打破。

航空發展的未來是什麼呢?COVID-19 這隻黑天鵝就算飛走,留下的航空產業會是斷羽的鵝毛還是一顆金蛋呢?國立台灣海洋大學航運管理學系的顏進儒教授,從自己與空運的關係,深入產業核心,為我們介紹他對未來的評估與建議的因應。

顏教授認為,對空運長期的發展來說,這次疫情只是小波瀾。經濟成長與燃油價格才是影響空運產業發展的直接因子,而科技發展(雙引擎取代多引擎、長距離航線增加、燃油效率提高、機內無線上網)、營運模式的改變(如低成本航空的出現、亞太地區包機市場成長)等,是不容忽視的轉機。從此延伸,隨著東南亞人口集中,具有直航價值的大城市持續誕生,軸輻式營運架構改變,也必然要檢討臺灣若能作為地區發展軸心,需要採取怎樣的空運策略。

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Lesson 6:對拿雷射筆射機師眼睛、在管制區玩無人機的人,我只想說

鄰近台北市區的松山機場,一直以來都不讓人陌生。但進到航管區對所有勇者來說都是第一次!首先,松山機場航務組為我們介紹了那些想得到、想像不到的航管區「不速之客」。小的有在跑道上莫名其妙出現的絲巾、工具和工具箱,大到攔都攔不住的鳥和貓貓狗狗等,當然偶爾還有防不勝防的惡意干擾,比如從外頭拿雷射筆干擾飛行員、或是在管制區玩無人機的人。而航管員則要像是偵探加上特務一樣,緊密監控管制區的一舉一動,預防任何潛在危機。像是機場草坪除草,就會讓許多小蟲跑出來,接著就會引來鳥群,造成安全問題,因此絕對不能輕忽。

為了飛機的起降安全,航管員就像是偵探一樣,嚴密監控管制區的一切。

雖然國際線受疫情所阻,但從松山機場來往離島的國內班機可是熱鬧滾滾,於是經過了層層關卡,部分勇者們非常幸運地在飛機起降的空檔,踏上平常只有飛機才能親密接觸的跑道;雖然在上面的時間不到一分鐘,但對喜愛飛機的人來說大概是人生中相當高能的時光了。

之後,我們更拜訪了機場裡另一群特殊的守護天使:消防隊。十多位肌肉噴張的猛男消防員將他們全套消防裝備給我們穿,還大方地讓我們進入要價 3000 萬、外形科幻的新一代消防車,試射強力水柱。隊長表示,他們的精實訓練讓他們能在 3 分鐘內,駕駛消防車到達機場的任何角落,而勇者們在平地上花 10 分鐘還穿不好的全身設備,他們得在疾駛的車上就著裝完成。

別小看消防員的裝備!要迅速著裝完成可不簡單。

Lesson 6.5:各位觀眾,到了 SOAR 的時候了

一趟沒想到的機場跑道兜風,加上一場沒料到的機場消防演示,讓所有人驚喜連連。不過接下來就是考驗的時刻了。回到民航局的演講廳,眾勇者需要各自在 3 分鐘內詠唱出咒語……啊不對,是透過短講的方式,針對航空產業,利用 SOAR 翱翔分析法–強項 (Strengths)、機會 (Opportunities)、目標 (Aspirations)、與預期結果 (Results)——來說服四位大魔導師……啊不對,是航空產業的專家,自己在過去三天的學習,以及為何自己就是航空產業未來發展最需要的人才。

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眾勇者的詠唱(誤)時間!

在顏進儒教授、華航資深副總高星潢、長榮首席副總何慶生三位評審面前,各有專長的勇者們各抒己見、多元紛陳。有理科背景同學想運用人工智慧優化飛航管制流程、也有文科背景同學比較台日兩地的航空社群知識推廣作法,更有幾位針對機場在疫情下的困境,提出了大改造的新想法。

最後,在交通部王國材次長、民航局林國顯局長、航發會主任秘書鄭賜榮等多位貴賓的見證下,獲得了結業證明,從菜鳥勇者進階為……沒那麼菜的勇者。每位航發勇者的未來肯定還有波折,就像航空產業本身一樣,但內心的熱情跟大腦的知識是沒人能奪走的寶貝。

Lesson 7:飛向台東!20 位優秀學員前往台東安捷飛行訓練中心

經過短短三天的異世界航空王國之旅,每一位航發勇者已脫胎換骨,躍躍欲試。不過時辰已到……什麼?還有?透過嚴格評分選出的 20 名勇者們在休息了幾天後,正式搭上飛機踏上新的旅程。一行人這次的目的地是位於台東的安捷飛航訓練中心,成立六年的安捷是台灣第一所飛行學校,配有單、雙引擎教練機,也有對應的飛行模擬機;他們也有不少的學員考到商用駕駛員執照,而後成為被航空公司聘雇的飛行員。9 月 12 日的重頭戲便是實際登上固態模擬機,面對擬真的機場跑道場景螢幕,並在副駕駛座上教官的陪同下,每位勇者練習至少兩次降落,增加了駕駛飛機的身體記憶!未來若再到機場看著飛機起降,想必會對飛航人員多敬佩了幾分啊。

登上模擬機試飛吧!

恭喜你,學到了許多奇妙的新知識

在疫情當頭下,初探航空產業,真的是難得的體驗。雖然我只是跟著勇者踏上旅程的路人,但這一趟下來也大有斬獲。在閃電短講結束後,許多位同學都強烈表示未來一定會推薦給學弟妹來參加,看著這群原本陌生的年輕人在三天內因為航空的愛形成的牽絆,讓我都羨慕了起來。我心想,若能持續每年舉辦,幾年後讓之前參加過且如願進入航空產業的勇者,來與新人交流,絕對讓人感動。

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對航空產業而言,這是最壞的時代,也是最好的時代,是信仰的時期,也是懷疑的時期。但若你跟我一樣走過這一遭,信仰肯定加值到滿啊!

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為機器人換上「物理大腦」:一場終結AI數位囚禁的革命
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/09/03 ・5732字 ・閱讀時間約 11 分鐘

本文與 研華科技 合作,泛科學企劃執行

我們都看過那種影片,對吧?網路上從不缺乏讓人驚嘆的機器人表演:數十台人形機器人像軍隊一樣整齊劃一地耍雜技 ,或是波士頓動力的機器狗,用一種幾乎違反物理定律的姿態後空翻、玩跑酷 。每一次,社群媒體總會掀起一陣「未來已來」、「人類要被取代了」的驚呼 。

但當你關掉螢幕,看看四周,一個巨大的落差感就來了:說好的機器人呢?為什麼大街上沒有他們的身影,為什麼我家連一件衣服都還沒人幫我摺?

這份存在於數位螢幕與物理現實之間的巨大鴻溝,源於一個根本性的矛盾:當代AI在數位世界裡聰明絕頂,卻在物理世界中笨拙不堪。它可以寫詩、可以畫畫,但它沒辦法為你端一杯水。

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這個矛盾,在我們常見的兩種機器人展示中體現得淋漓盡致。第一種,是動作精準、甚至會跳舞的類型,這本質上是一場由工程師預先寫好劇本的「戲」,機器人對它所處的世界一無所知 。第二種,則是嘗試執行日常任務(如開冰箱、拿蘋果)的類型,但其動作緩慢不穩,彷彿正在復健的病人 。

這兩種極端的對比,恰恰點出了機器人技術的真正瓶頸:它們的「大腦」還不夠強大,無法即時處理與學習真實世界的突發狀況 。

這也引出了本文試圖探索的核心問題:新一代AI晶片NVIDIA® Jetson Thor™ ,這顆號稱能驅動「物理AI」的超級大腦,真的能終結機器人的「復健時代」,開啟一個它們能真正理解、並與我們共同生活的全新紀元嗎?

新一代AI晶片NVIDIA® Jetson Thor™ ,這顆號稱能驅動「物理AI」的超級大腦 / 圖片來源:研華科技

為何我們看到的機器人,總像在演戲或復健?

那我們怎麼理解這個看似矛盾的現象?為什麼有些機器人靈活得像舞者,有些卻笨拙得像病人?答案,就藏在它們的「大腦」運作方式裡。

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那些動作極其精準、甚至會後空翻的機器人,秀的其實是卓越的硬體性能——關節、馬達、減速器的完美配合。但它的本質,是一場由工程師預先寫好劇本的舞台劇 。每一個角度、每一分力道,都是事先算好的,機器人本身並不知道自己為何要這麼做,它只是在「執行」指令,而不是在「理解」環境。

而另一種,那個開冰箱慢吞吞的機器人,雖然看起來笨,卻是在做一件革命性的事:它正在試圖由 AI 驅動,真正開始「理解」這個世界 。它在學習什麼是冰箱、什麼是蘋果、以及如何控制自己的力量才能順利拿起它。這個過程之所以緩慢,正是因為過去驅動它的「大腦」,也就是 AI 晶片的算力還不夠強,無法即時處理與學習現實世界中無窮的變數 。

這就像教一個小孩走路,你可以抱著他,幫他擺動雙腿,看起來走得又快又穩,但那不是他自己在走。真正的學習,是他自己搖搖晃晃、不斷跌倒、然後慢慢找到平衡的過程。過去的機器人,大多是前者;而我們真正期待的,是後者。

所以,問題的核心浮現了:我們需要為機器人裝上一個強大的大腦!但這個大腦,為什麼不能像ChatGPT一樣,放在遙遠的雲端伺服器上就好?

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我們需要為機器人裝上一個強大的大腦!但這個大腦,為什麼不能像ChatGPT一樣,放在遙遠的雲端伺服器上就好? / 圖片來源:shutterstock

機器人的大腦,為什麼不能放在雲端?

聽起來好像很合理,對吧?把所有複雜的運算都交給雲端最強大的伺服器,機器人本身只要負責接收指令就好了。但……真的嗎?

想像一下,如果你的大腦在雲端,你看到一個球朝你飛過來,視覺訊號要先上傳到雲端,雲端分析完,再把「快閃開」的指令傳回你的身體。這中間只要有零點幾秒的網路延遲,你大概就已經鼻青臉腫了。

現實世界的互動,需要的是「即時反應」。任何網路延遲,在物理世界中都可能造成無法彌補的失誤 。因此,運算必須在機器人本體上完成,這就是「邊緣 AI」(Edge AI)的核心概念 。而 NVIDIA  Jetson 平台,正是為了解決這種在裝置端進行高運算、又要兼顧低功耗的需求,而誕生的關鍵解決方案 。

NVIDIA Jetson 就像一個緊湊、節能卻效能強大的微型電腦,專為在各種裝置上運行 AI 任務設計 。回顧它的演進,早期的 Jetson 系統主要用於視覺辨識搭配AI推論,像是車牌辨識、工廠瑕疵檢測,或者在相機裡分辨貓狗,扮演著「眼睛」的角色,看得懂眼前的事物 。但隨著算力提升,NVIDIA Jetson 的角色也逐漸從單純的「眼睛」,演化為能夠控制手腳的「大腦」,開始驅動更複雜的自主機器,無論是地上跑的、天上飛的,都將NVIDIA Jetson 視為核心運算中樞 。

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但再強大的晶片,如果沒有能適應現場環境的「容器」,也無法真正落地。這正是研華(Advantech)的角色,我們將 NVIDIA Jetson 平台整合進各式工業級主機與邊緣運算設備,確保它能在高熱、灰塵、潮濕或震動的現場穩定運行,滿足從工廠到農場到礦場、從公車到貨車到貨輪等各種使用環境。換句話說,NVIDIA 提供「大腦」,而研華則是讓這顆大腦能在真實世界中呼吸的「生命支持系統」。

這個平台聽起來很工業、很遙遠,但它其實早就以一種你意想不到的方式,進入了我們的生活。

從Switch到雞蛋分揀員,NVIDIA Jetson如何悄悄改變世界?

如果我告訴你,第一代的任天堂Switch遊戲機與Jetson有相同血緣,你會不會很驚訝?它的核心處理器X1晶片,與Jetson TX1模組共享相同架構。這款遊戲機對高效能運算和低功耗的嚴苛要求,正好與 Jetson 的設計理念不謀而合 。

而在更專業的領域,研華透過 NVIDIA Jetson 更是解決了許多真實世界的難題 。例如

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  • 在北美,有客戶利用 AI 進行雞蛋品質檢測,研華的工業電腦搭載NVIDIA Jetson 模組與相機介面,能精準辨識並挑出髒污、雙黃蛋到血蛋 
  • 在日本,為避免鏟雪車在移動時發生意外,導入了環繞視覺系統,當 AI 偵測到周圍有人時便會立刻停止 ;
  • 在水資源珍貴的以色列,研華的邊緣運算平台搭載NVIDIA Jetson模組置入無人機內,24 小時在果園巡航,一旦發現成熟的果實就直接凌空採摘,實現了「無落果」的終極目標 。

這些應用,代表著 NVIDIA Jetson Orin™ 世代的成功,它讓「自動化」設備變得更聰明 。然而,隨著大型語言模型(LLM)的浪潮來襲,人們的期待也從「自動化」轉向了「自主化」 。我們希望機器人不僅能執行命令,更能理解、推理。

Orin世代的算力在執行人形機器人AI推論時的效能約為每秒5到10次的推論頻率,若要機器人更快速完成動作,需要更強大的算力。業界迫切需要一個更強大的大腦。這也引出了一個革命性的問題:AI到底該如何學會「動手」,而不只是「動口」?

革命性的一步:AI如何學會「動手」而不只是「動口」?

面對 Orin 世代的瓶頸,NVIDIA 給出的答案,不是溫和升級,而是一次徹底的世代跨越— NVIDIA Jetson Thor 。這款基於最新 Blackwell 架構的新模組,峰值性能是前代的 7.5 倍,記憶體也翻倍 。如此巨大的效能提升,目標只有一個:將過去只能在雲端資料中心運行的、以 Transformer 為基礎的大型 AI 模型,成功部署到終端的機器上 。

NVIDIA Jetson Thor 的誕生,將驅動機器人控制典範的根本轉變。這要從 AI 模型的演進說起:

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  1. 第一階段是 LLM(Large Language Model,大型語言模型):
    我們最熟悉的 ChatGPT 就屬此類,它接收文字、輸出文字,實現了流暢的人機對話 。
  2. 第二階段是 VLM(Vision-Language Model,視覺語言模型):
    AI 學會了看,可以上傳圖片,它能用文字描述所見之物,但輸出結果仍然是給人類看的自然語言 。
  3. 第三階段則是 VLA(Vision-Language-Action Model,視覺語言行動模型):
    這是革命性的一步。VLA 模型的輸出不再是文字,而是「行動指令(Action Token)」 。它能將視覺與語言的理解,直接轉化為控制機器人關節力矩、速度等物理行為的具體參數 。

這就是關鍵! 過去以NVIDIA Jetson Orin™作為大腦的機器人,僅能以有限的速度運行VLA模型。而由 VLA 模型驅動,讓 AI 能夠感知、理解並直接與物理世界互動的全新形態,正是「物理 AI」(Physical AI)的開端 。NVIDIA Jetson Thor 的強大算力,就是為了滿足物理 AI 的嚴苛需求而生,要讓機器人擺脫「復健」,迎來真正自主、流暢的行動時代 。

NVIDIA Jetson Thor 的強大算力,就是為了滿足物理 AI 的嚴苛需求而生,要讓機器人擺脫「復健」,迎來真正自主、流暢的行動時代 / 圖片來源:研華科技

其中,物理 AI 強調的 vision to action,就需要研華設計對應的硬體來實現;譬如視覺可能來自於一般相機、深度相機、紅外線相機甚至光達,你的系統就要有對應的介面來整合視覺;你也會需要控制介面去控制馬達伸長手臂或控制夾具拿取物品;你也要有 WIFI、4G 或 5G 來傳輸資料或和別的 AI 溝通,這些都需要具體化到一個系統上,這個系統的集大成就是機器人。

好,我們有了史上最強的大腦。但一個再聰明的大腦,也需要一副強韌的身體。而這副身體,為什麼非得是「人形」?這不是一種很沒效率的執念嗎?

為什麼機器人非得是「人形」?這不是一種低效的執念嗎?

這是我一直在思考的問題。為什麼業界的主流目標,是充滿挑戰的「人形」機器人?為何不設計成效率更高的輪式,或是功能更多元的章魚型態?

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答案,簡單到令人無法反駁:因為我們所處的世界,是徹底為人形生物所打造的。

從樓梯的階高、門把的設計,到桌椅的高度,無一不是為了適應人類的雙足、雙手與身高而存在 。對 AI 而言,採用人形的軀體,意味著它能用與我們最相似的視角與方式去感知和學習這個世界,進而最快地理解並融入人類環境 。這背後的邏輯是,與其讓 AI 去適應千奇百怪的非人形設計,不如讓它直接採用這個已經被數千年人類文明「驗證」過的最優解 。

這也區分了「通用型 AI 人形機器人」與「專用型 AI 工業自動化設備」的本質不同 。後者像高度特化的工具,產線上的機械手臂能高效重複鎖螺絲,但它無法處理安裝柔軟水管這種預設外的任務 。而通用型人形機器人的目標,是成為一個「多面手」,它能在廣泛學習後,理解物理世界的運作規律 。理論上,今天它在產線上組裝伺服器,明天就能在廚房裡學會煮菜 。

人形機器人的手、腳、眼睛、甚至背部,都需要大量感測器去理解環境就像神經末梢一樣,隨時傳回方位、力量與外界狀態 / 圖片來源:shutterstock

但要讓一個「多面手」真正活起來,光有骨架還不夠。它必須同時擁有強大的大腦平台與遍布全身的感知神經,才能理解並回應外在環境。人形機器人的手、腳、眼睛、甚至背部,都需要大量感測器去理解環境就像神經末梢一樣,隨時傳回方位、力量與外界狀態。但這些訊號若沒有通過一個穩定的「大腦平台」,就無法匯聚成有意義的行動。

這正是研華的角色:我們不僅把 NVIDIA Jetson Thor 這顆核心晶片包載在工業級電腦中,讓它成為能真正思考與反應的「完整大腦」,同時也提供神經系統的骨幹,將感測器、I/O 介面與通訊模組可靠地連結起來,把訊號傳導進大腦。你或許看不見研華的存在,但它實際上遍布在機器人全身,像隱藏在皮膚之下的神經網絡,讓整個身體真正活過來。

但有了大腦、有了身體,接下來的挑戰是「教育」。你要怎麼教一個物理 AI?總不能讓它在現實世界裡一直摔跤,把一台幾百萬的機器人摔壞吧?

打造一個「精神時光屋」,AI的學習速度能有多快?

這個問題非常關鍵。大型語言模型可以閱讀網際網路上浩瀚的文本資料,但物理世界中用於訓練的互動資料卻極其稀缺,而且在現實中反覆試錯的成本與風險實在太高 。

答案,就在虛擬世界之中。

NVIDIA Isaac Sim™等模擬平台,為這個問題提供了完美的解決方案 。它能創造出一個物理規則高度擬真的數位孿生(Digital Twin)世界,讓 AI 在其中進行訓練 。

這就像是為機器人打造了一個「精神時光屋」 。它可以在一天之內,經歷相當於現實世界千百日的學習與演練,從而在絕對安全的環境中,窮盡各種可能性,深刻領悟物理世界的定律 。透過這種「模擬-訓練-推論」的 3 Computers 閉環,Physical AI (物理AI) 的學習曲線得以指數級加速 。

我原本以為模擬只是為了節省成本,但後來發現,它的意義遠不止於此。它是在為 AI 建立一種關於物理世界的「直覺」。這種直覺,是在現實世界中難以透過有限次的試錯來建立的。

所以你看,這趟從 Switch 到人形機器人的旅程,一幅清晰的未來藍圖已經浮現了。實現物理 AI 的三大支柱已然齊備:一個劃時代的「AI 大腦」(NVIDIA Jetson Thor)、讓核心延展為「完整大腦與神經系統」的工業級骨幹(由研華 Advantech 提供),以及一個不可或缺的「教育環境」(NVIDIA Isaac Sim 模擬平台) 。

結語

我們拆解了那些酷炫機器人影片背後的真相,看見了從「自動化」走向「自主化」的巨大技術鴻溝,也見證了「物理 AI」時代的三大支柱——大腦、身軀、與教育——如何逐一到位 。

專家預測,未來 3 到 5 年內,人形機器人領域將迎來一場顯著的革命 。過去我們只能在科幻電影中想像的場景,如今正以前所未有的速度成為現實 。

這不再只是一個關於效率和生產力的問題。當一台機器,能夠觀察我們的世界,理解我們的語言,並開始以物理實體的方式與我們互動,這將從根本上改變我們與科技的關係。

所以,最後我想留給你的思想實驗是:當一個「物理 AI」真的走進你的生活,它不只是個工具,而是一個能學習、能適應、能與你共同存在於同一個空間的「非人智慧體」,你最先感受到的,會是興奮、是便利,還是……一絲不安?

這個問題,不再是「我們能否做到」,而是「當它發生時,我們準備好了嗎?」

研華已經整裝待發,現在,我們與您一起推動下一代物理 AI 與智慧設備的誕生。
https://bit.ly/4n78dR4

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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參考資料

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守護飛行安全的重要後援!航空氣象知多少
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/04/19 ・3347字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 我的青航時代-2023航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行。

座落在熱帶和亞熱帶氣候帶的台灣,地形複雜,天氣的變化多端,比另一半翻臉的速度還快。在地面上的人們尚且需要天氣預報,才能順利規劃日常生活起居;在天空中翺翔的飛機,同樣也必須仰賴航空氣象的資訊,才能完成一趟安全的飛行。一起來瞭解航空氣象扮演的重要角色吧!

努力讓「不測風雲」變得可測

過去不少令人觸目驚心的空難憾事,如 2014 年復興航空 222 號班機空難受颱風麥德姆風雨影響墜毀、2020 年空軍黑鷹直升機因天氣驟變失事,都與天氣因素有關。根據台灣國家運輸安全調查委員會的報告,台灣近 10 年的民用航空運輸重大飛航事故分析中,「天氣」是其中僅次於人員因素的事故原因。

因此要守護機組人員與乘客的安全,能否及時提供可靠的機場氣象觀測、預報及警報,供飛航作業人員參考,便至關重要。

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2012-2021 年民用航空運輸業重大飛航事故原因分類統計(單位:事件個數)
。圖/國家運輸安全調查委員會

那麽氣象資訊是怎麽來的呢?幕後功臣就是設置於台灣各處民航機場,堅守各自崗位的航空氣象臺。目前全島共有 5 個航空氣象臺(松山、桃園、高雄、豐年及金門)與 5 個任務臺(蘭嶼、綠島、恆春、北竿、南竿)[註1]負責監測航空氣象。

航空氣象人員的職責,就是蒐集、整理、分析和解釋飛航所需的機場及航路之預測、預報、警報及顯著危害天氣資訊。他們是飛航安全背後的强力後援,全天候守視飛航情報區天氣變化及提供諮詢。

氣象資訊從哪來?來認識氣象觀測的好幫手們

要即時準確地進行氣象觀測,絕對少不了各種氣象裝備的幫忙!任憑氣象七十二變,氣象人員也能透過氣象觀測隨時掌握情況,確保航空安全。飛航服務總臺在各民航機場都有設置的自動氣象觀測系統(Automatic Weather Observation System,簡稱 AWOS),是一個多功能的好幫手。它可以觀測風向、風速、能見度、跑道視程、雲量、雲高、溫度等等各種項目,讓氣象人員可以用來進行機場天氣測報和航機管制作業。

飛機在起飛降落時,最擔心遇到增加飛行難度的風切(Wind Shear)。風切指的是大氣中不同兩點之間,風速或風向的劇烈變化。低空風切(Low-level wind shear)則是指 1600 呎(500 公尺)以下空氣層中的風切,可能造成飛機難以操控而被迫重飛,甚至失速導致飛航事故,因此需格外注意。

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針對棘手的風切問題,氣象臺在松山機場和桃園國際機場設置了 低風切警報系統(Low Level Wind-Shear Alert System,簡稱 LLWAS),利用機場周邊沿跑道兩側及跑道延伸線外之多個 20 公尺以上測風塔進行風場觀測。當風場變化達到風切發生條件時,系統立刻就會透過文字、圖形和聲音等警告資訊,提醒氣象觀測員及塔臺管制員,發布風切警報警示進場和離場的機師做好因應措施。

低風切警報系統中的測風塔。圖/飛航服務總臺

1985 年在桃園國際機場架設的都卜勒氣象雷達(Doppler weather radar),長得就像一個巨型氣球,是當時全亞洲首座供作業用的 C 波段氣象雷達,掃描範圍可達 300 公里。它就像個盡責可靠的氣象觀測員,負責台灣北部機場和附近航路天氣的即時監測與預警,可以掌握劇烈天氣如颱風、雷雨、風切和亂流等天氣現象的發展和移動,提供資訊給飛航相關人員作業參考,確保飛行安全。

1985 年在桃園國際機場架設的都卜勒氣象雷達。圖/飛航服務總臺

「有字天書」——航空氣象報告内容大解密!

如果你拿到一份航空氣象報告,恐怕會以為這是一串亂碼。由各種英文字母縮寫和數字組成的航空氣象電碼,其實有著國際規範的通用格式。只要懂得解讀,就會發現裏頭包含了風向、風速、能見度、雲層狀況、溫度露點及氣壓等多項氣象資訊。按照其用途,航空氣象報告可以分成不同的類型,以下簡單介紹其中幾種。

依照機場的作業規模,航空氣象臺會每半小時或每小時發布機場例行天氣報告(Meteorological Terminal Aviation Routine Weather Report,簡稱 METAR),供飛行員和航管員使用來評估該地區當前的天氣狀況。當天氣變化達特定條件時,則會發布機場特別天氣報告(Aviation Special Weather Report,簡稱 SPECI)。另外,觀測員也會發布未來 2 小時天氣預報,提供航機進行作業因應規劃。

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若需要預測更長程的天氣變化,臺北航空氣象中心也會每天四次更新機場預報(Terminal Aerodrome Forecasts,簡稱 TAF),其有效時間長度分為 30 小時/24 小時/18 小時等三類,讓航空公司可以用來擬定航班飛行計劃,作為航機調度、載重、油料和旅客安排的參考。

安全至上!如何從惡劣天氣中全身而退

在航空業中,天氣變化不只是出門要記得帶傘這點程度的不便,更會影響航班的安排規劃。如果預計會有暴雨或風暴,航空公司可能會取消或延誤航班,以確保乘客和機組人員的安全。當風速和風向發生改變,機師也可能需要改變飛行路線和高度,以大大降低航程的風險。

但你是否也有過類似經驗:明明天氣很好,來到機場卻遇上航班延誤的消息,而感到困惑不解?這些讓旅客滿肚子哀怨的情況,其實也都是為了安全考量,所作的因應安排。因為即使機場所在地的天氣肉眼可見的良好,並不代表機場適合起飛降落。

例如飛機降落前到達一定高度時,機師必須完全看得見跑道及地面狀況,覆蓋在機場起降航道附近的低雲、雷雨區,都可能造成能見度下降,造成飛機不能按時降落。飛行時,若航路前方有雷雨天氣,基於安全考量,機師通常會繞過或飛越,也就增加了航行時間導致班機誤點。靠山邊的機場如蘭嶼機場,常因地形產生風切亂流,導致飛機降落困難,不得不重飛或返航,延誤航班。

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此外,同樣是飛往某地的航班,也可能發生有些能走,有些卻被告知走不了的情況。這是因為航機機型大小不同,適航標準也不同。即使是相同的機型,也會因駕駛員的證照類別、航空公司所訂的安全標準之差異,綜合機場條件、天氣和駕駛員對航機狀態的判斷後,對班機行程做出不一樣的決策。

氣象服務網與 APP 在手,航空氣象即時就有

飛航服務總臺也緊跟時代脚步,建設各項線上即時的氣象資訊服務,包括「航空氣象服務網」和「航空氣象資訊 APP」。航空氣象服務網主要讓航空公司簽派員、飛行員及航空相關人員申請註冊使用,以查詢全球各主要機場即時天氣測報及預報資料。在網站首頁,也有機場即時天氣資料、台灣地區機場適航狀態、即時衛星雲圖等資訊,開發讓一般民衆查詢。

航空氣象資訊 APP 也應行動裝置普及誕生,可供航空從業人員下載使用。一般民衆也能透過 APP 取得全球各大機場即時天氣資訊、東亞地區衛星雲圖及臺灣地區雷達回波圖等資料。

航空氣象資訊 APP 使用介面。圖/飛航服務總臺

【註解】

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  1. 任務臺業務分別由豐年 (業管蘭嶼、綠島)、高雄(業管恆春)、松山(業管北竿)及桃園(業管南竿)航空氣象臺負責管理。

參考資料

  1. 飛航服務總臺:航空氣象服務介紹
  2. 飛航服務總臺:臺北航空氣象中心
  3. 飛航服務總臺:氣象裝備
  4. 台灣飛安統計(2012 – 2021)。國家運輸安全調查委員會。
  5. 飛航服務總臺:桃園機場都卜勒氣象雷達介紹
  6. 航空氣象服務網
  7. 「2020 飛航解密 暢遊天際」系列講座 – 臺北航空氣象中心主任余曉鵬精彩演講內容
  8. Wikipedia – 航空例行天氣報告
  9. Wikipedia – 終端機場天氣預報
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