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你的手機可以開「飛行」模式嗎?

海苔熊
・2013/08/04 ・2471字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 464 ・五年級

「這樣我們去擎天崗野餐那天就可以帶它去飛了耶!」她興奮地樣子讓我幾乎忘記了熱戀會隨時間殞落的事實,不知不覺就拿出了錢包。

「好阿,不過在那之前我得先到國父紀念館練習一下飛飛看……」我說。

多年前我和一個長髮飄逸的女孩,在艋舺夜市買了一架遙控飛機,但最後說好一起飛的擎天崗,卻成了我一個人飛的國父紀念館。

隨著她的離去,遙控飛機也跟這記憶一起塵封了,我甚至問自己,為什麼要買這架遙控飛機呢?根本沒飛過幾次不是嗎?

分手這件事情最讓人清晰的是,你開始藉由對方留下的小東西,看見世界真實的樣子。幾年以後,我終於開始學會不去責怪她,也終於發現,我之所以沒時時拿出來飛,不是因為不願面對那些有她的回憶,而是因為──沒有人會有事沒事帶著遙控飛機亂跑啊!

前幾天P轉了在Yahoo知識家的問題:「我的手機開了飛行模式,但從五樓丟下去還是摔壞了,為什麼?」,並且問大家:「如果手機真的可以開飛行模式,不是很棒嗎?」

我突然想到前幾天康心奕在TEDx溫羅汀<1>,分享了他做四旋翼和八旋翼的能夠一邊飛一邊攝影甚至做地理分析,甚至可能做出非常動人的賽德克巴萊霧社街空拍。我心想,iPhones如果插了竹蜻蜓,能做到同樣的效果嗎?這樣不就可以不用帶遙控飛機了嗎?

關鍵時刻:飛行模式的可能性

熊:手機可能充當「單旋翼」空拍攝影機嗎?說不定不用爬到頂樓,也可以拍到凱道上的白十字呢!!

心:你是說,把手機直接當成(四旋翼)中心那片控制板嗎?理論上來說,可行性還滿高的,因為現代的手機都具備我們需要的感應器了!

熊:不是耶,我是說,會不會有一種可能是把竹蜻蜓插在iPhone底側充電處,然後打開攝影機360之類的APP,直接用iPhone飛……

心:不!只插一支竹蜻蜓就飛是沒可能的

熊:為什麼,是怕重量承受不住會掉嗎?

心:當然重量是一個問題,不過應該不難克服,就像某些手機吊繩卡榫做好一點還是可以承擔重量;但最主要的問題應該在於,這樣手機會「朝反方向高速旋轉」,沒辦法錄影。

熊:朝反方向高速旋轉?

心:想像你要扭轉一個螺旋槳,換個方向看,其實就是螺旋槳以反方向扭轉你。今天如果是一支手機的話,最終,高速旋轉的空氣阻力會讓手機的轉速到達極限,而螺旋槳也能夠到達平衡的升力……(至此我已經開始頭昏了)。所以硬要飛應該還是可以的,只是會有兩個問題。

(1)   畫面會以大概每秒鐘幾十轉的速度旋轉吧,你會獲得很混亂的畫面。

(2)   這樣手機的電力大概會在五分鐘之內死機喔,接下來就跟開國防布相機沒有兩樣──報告海苔熊,完全沒有畫面!

哆啦A夢的頭暈

熊:原來是這樣!那為什麼哆啦A夢不會轉轉轉?照理來說大雄跟哆啦A夢應該都會頭暈才對啊!

心:因為它是卡通,認真就輸了<2>!畢竟作用力等於反作用力,也是為什麼現在的直升機要有個小螺旋槳在尾巴,就是要抵銷逆向旋轉的力量!

熊:照這樣說,只要在哆啦A夢的尾巴上面加一個小螺旋槳就可以了吧?同樣的在手機的背面貼一個小的電動螺旋槳, 應該可以達到一樣的效果吧?

就在這個時陣,公館劉寶傑插話了<3>。

凱:不然多拉A夢也可以在頭上插兩個轉向相反的竹蜻蜓……

心:是的寶傑!只要像這個小叮噹遙控飛機一樣,直接利用兩個正反轉的螺旋槳就好。我們稱之為「同軸反槳」,只要利用互相反轉的螺旋槳即可抵銷這股扭力。若是以iPhone重量120g,電池1cell 1440mAh來推估,在合理的能源利用及續航力下,大概會需要直徑30~40公分的螺旋槳(就是大約兩枝半15公分的尺),續航時間大約2分鐘,只是飛完電池會接近瀕死狀態。

熊:沒關係啊,至少不會在一開始就完全沒有畫面。而且如果再搭載行動電源……

心:沒!有!錯!是有可能加上電源。所以整體來說,礙於動力跟重量種種因素,實際上要做出類似竹蜻蜓形狀的飛行攝影機,會比較像是一個巨大的殼,上面有雙旋翼(像剛剛那個小叮噹遙控飛機一樣),中間百寶袋剛好預留一個給手機插入的位置,一方面可邊飛邊充電,另一方面也用「同軸反槳」解決反作用力的問題。也就是比較像是在飛行器裡卡進手機,而不是手機改裝成飛行器。

凱:心奕我跟你說,iPhone的鏡頭拍攝不是同步快門(global shutter),對震動非常敏感。也就是說,不管你用的是相機360還是香蕉、布丁相機等等,一定會出現果凍紋,導致畫面變得很差,只是要解決這個問題是大工程……

結論

總而言之,手機開飛行模式攝影只有在兩種情況下可行:

(1)   插一支同軸反槳在底部充電處,但幾分鐘之內就會完全沒有畫面

(2)   買一支哆啦A夢遙控飛機,把手機塞在百寶袋裡面

但無論是哪一種方式,拍到的畫面都會像是音浪太強一樣一直晃。

其實貓咪也可以開飛行模式……

[註解]

  1. 康心奕,於「PanSci Talks」與「開放吧!科學」不畏(?)個人與觀眾生命危險表演N旋翼的成功大學航空太空系學生。
  2. 想認真的人可以參考這本空想科學讀本,裡面有分析如果真的可以的話,多拉A夢會以多少轉速逆轉。
  3. 廖英凱,人稱公館劉寶傑,曾任M.I.C.IV 「未來」講者。
  4. 章首圖片係藉由pixlr合成ABC而得
文章難易度
海苔熊
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在多次受傷之後,我們數度懷疑自己是否失去了愛人的能力,殊不知我們真正失去的,是重新認識與接納自己的勇氣。 經歷了幾段感情,念了一些書籍,發現了解與頓悟總在分手後,希望藉由這個平台分享一些自己的想法與閱讀心得整理,幫助(?)一些跟我一樣曾經或正在感情世界迷網的夥伴,用更健康的觀點看待愛情,學著從喜歡自己開始,到敏感於周遭的重要他人,最後能用自己的雙手溫暖世界。 研究領域主要在親密關係,包括愛情風格相似性,遠距離戀愛的可能性,與不安全依戀者在網誌或書寫中所透露出的訊息。 P.s.照片中是我的設計師好友Joy et Joséphine

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數位攝影搖身一變黑科技,CIS 成長無止盡,遇上異常該如何 DEBUG?
宜特科技_96
・2023/06/05 ・4124字 ・閱讀時間約 8 分鐘

一個女子用手機在進行自拍
圖/宜特科技

從小時候的底片相機,發展到數位相機,如今手機就能拍出許多高清又漂亮的照片,你知道都是多虧了 CIS 晶片嗎?

本文轉載自宜特小學堂〈CIS晶片遇到異常 求助無門怎麼辦〉,如果您對半導體產業新知有興趣,歡迎按下右邊的追蹤,就不會錯過宜特科技的最新文章!

CIS 晶片又稱 CMOS 影像感測器(CMOS Image Sensor),最早是在 1963 年由美國一家半導體公司發明出來的積體電路設計,隨著時代進步,廣泛應用在數位攝影的感光元件中。而人們對攝影鏡頭解析度需求不斷增加,渴望拍出更精美的畫質。

CIS 已從早期數十萬像素,一路朝億級像素邁進,有賴於摩爾定律(Moore’s Law)在半導體微縮製程地演進,使得訊號處理能力顯著提升。如今的 CIS 已經不僅適用於消費型電子產品,在醫療檢測、安防監控領域等應用廣泛,近幾年智慧電車興起,先進駕駛輔助系統(ADAS, Advanced Driver. Assistance Systems)已成為新車的安全標配,未來車用 CIS 的市場更是潛力無窮。

然而,越精密、越高階的 CIS 晶片由於結構比較薄,加上特殊的 3D 堆疊結構,使得研發難度大大提升,當遇到異常(Defect)現象時,想透過分析找出故障的真因也更為困難了。

本文將帶大家認識三大晶片架構,並以案例說明當 CIS 晶片遇到異常,到底我們可以利用那些工具或手法,成功 DEBUG?

一、認識 CIS 三大晶片架構

現今 CIS 晶片架構,可概分為三大類,(一)前照式(Front Side illumination,簡稱FSI);(二)背照式 (Back Side illumination,簡稱 BSI);(三)堆疊式 CIS(Stacked CIS)

(一)前照式(FSI)CIS

為使 CIS 晶片能符合半導體製程導入量產,最初期的 CIS 晶片為前照式 (Front Side illumination,簡稱 FSI) CIS;其感光路徑係透過晶片表面進行收光,不過,前照式 CIS 在效能上的最大致命傷為感光路徑會因晶片的感光元件上方金屬層干擾,而造成光感應敏度衰減。

(二)背照式(BSI)CIS

為使 CIS 晶片能有較佳的光感應敏度,背照式(Back Side illumination ,簡稱 BSI)CIS 技術應運而生。此類型產品的感光路徑,係由薄化至數微米後晶片背面進行收光,藉此大幅提升光感應能力。

而 BSI CIS 的前段製程與 FSI CIS 類似,主要差別在於後段晶片對接與薄化製程。BSI CIS 的製程是在如同 FSI CIS 一般製程後,會將該 CIS 晶片正面與 Carrier wafer 對接。對接後的晶片再針對 CIS 晶片背面進行 Backside grinding 製程至數微米厚度以再增進收光效率,即完成 BSI CIS。

(三)堆疊式(Stacked)CIS

隨著智慧型手機等消費電子應用的蓬勃發展,人們對於拍攝影像的影像處理功能需求也大幅增加,使製作成本更親民與晶片效能更能有效提升,利用晶圓級堆疊技術,將較成熟製程製作的光感測元件(Sensor Chip)晶片,與由先進製程製作、能提供更強大計算能力的特殊應用 IC(Application Specific Integrated Circuit,簡稱 ASIC)晶片、或是再進一步與記憶體(DRAM)晶片進行晶圓級堆疊後,便可製作出兼具高效能與成本效益的堆疊式 CIS(Stacked CIS)晶片(圖一),也是目前最主流的晶片結構。

堆疊式(Stacked) CIS晶片示意圖
《圖一》堆疊式(Stacked)CIS 晶片示意圖。圖/宜特科技

二、如何找堆疊式(Stacked)CIS 晶片的異常點(Defect)呢?

介紹完三大類 CIS 架構,我們就來進入本文重點:「如何找到堆疊式(Stacked)CIS 晶片的異常點(Defect)?」

由於這類型的 CIS 晶片結構相對複雜,在進行破壞性分析前,需透過電路專家電路分析或熱點(Hot Spot)故障分析,鎖定目標、縮小範圍在 Stacked CIS 晶片中的其一晶片後,針對可疑的失效點/失效層,進行該 CIS 樣品破壞性分析,方可有效地呈現失效點的失效狀態以進行進一步的預防修正措施。

接著,我們將分享宜特故障分析實驗室,是如何(一)利用電性熱點定位;(二)移除非鎖定目標之晶粒(Die),並針對鎖定目標晶粒(Die)逐層分析;(三)電性量測分析;(四)超音波顯微鏡(SAT)分析等四大分析手法交互應用,進行 Stacked CIS 晶片進行故障分析,順利找到異常點(Defect)。

(一)透過電性熱點定位找故障點(Hot Spot)

當CIS晶片具有高阻值(High Resistance)、短路(Short)、漏電(Leakage)或是功能失效(Function Failure)等電性失效時,可依據不同的電性失效模式,經由直流通電或上測試板通電,並透過選擇適合的電性故障分析(EFA, Electrical Failure Analysis)工具來進行電性定位分析。

設備OBIRCHThermal EMMIInGaAs
偵測目標電晶體/金屬層金屬層/封裝/印刷電路板電晶體/金屬層
失效模式漏電/短路/高阻值漏電/短路/高阻值漏電/短路/開路
各設備適合使用的選擇時機

包括雷射光束電阻異常偵測(Optical Beam Induced Resistance Change,簡稱 OBIRCH)熱輻射異常偵測顯微鏡(Thermal EMMI)(圖二)、砷化鎵銦微光顯微鏡(InGaAs),藉由故障點定位設備找出可能的異常熱點(Hot Spot)位置,以利後續的物性故障(PFA, Physical Failure Analysis)分析。

透過Thermal EMMI找到電性失效的故障點位置
《圖二》透過 Thermal EMMI 找到電性失效的故障點位置。圖/宜特科技

(二)移除非鎖定目標之晶粒,並針對鎖定目標晶粒逐層分析

接著,依照上述電性分析縮小可能的異常範圍至光感測元件晶片、ASIC 或記憶體晶片區後,根據 Stacked CIS 晶片堆疊的結構特性,需先將其一側的矽基材移除,方可進行逐層去除(Layer by layer),或層層檢查。

再者,透過特殊分析手法,移除不需保留的晶粒結構,進而露出目標晶粒之最上層金屬層(圖三)。接著,透過逐層去除(Layer by layer),最終在金屬層第一層(Metal 1)找到燒毀現象的異常點(defect) (圖四)。

搭配特殊手法,將CIS待測樣品不需保留之晶粒部分,完整移除
《圖三》搭配特殊手法,將 CIS 待測樣品不需保留之晶粒部分,完整移除。圖/宜特科技
對照Hot Spot分析範圍,進行鎖定目標晶粒進行逐層去除,發現燒毀現象
《圖四》對照Hot Spot分析範圍,進行鎖定目標晶粒進行逐層去除,發現燒毀現象。圖/宜特科技

(三)電性量測分析:導電性原子力顯微鏡(C-AFM, Conductive Atomic Force Microscopy)與奈米探針系統(Nano-prober)的應用

當逐層去除(Layer by Layer)過程當中,除利用電子顯微鏡(SEM) 於故障點區域進行 VC(Voltage Contrast)的電性確認與金屬導線型態觀察外,亦可搭配導電原子力顯微鏡(Conductive Atomic Force Microscopy,簡稱C-AFM)快速掃描該異常區域,以獲得該區域電流分布圖(Current map)(圖五),並量測該接點對矽基板(Si Substrate)的電性表現,進而確認該區域是否有漏電 / 開路等電性異常問題。

C-AFM異常分析結果圖
《圖五 (左)》C-AFM 異常分析結果圖。圖五 (左): 外加正電壓 (+1V) 時的 Current map 異常電性發生;
《圖五 (右)》外加負電壓 (-1V) 時的 Current map 異常電性發生 (黃圈處)。圖/宜特科技

在完成C-AFM分析後,若有相關疑似異常路徑需要進一步進行電性量測與定位,可使用奈米探針電性量測(Nano-Prober)進行更精準的異常點定位分析,包括電子束感應電流(EBIC , Electron Beam Induced Current)、電子束吸收電流(EBAC, Electron Beam Absorbed Current)、與電子束感應阻抗偵測(EBIRCH , Electron Beam Induced Resistance Change)等定位法。而Nano-Prober亦可針對電晶體進行電性量測,如Vt、 IdVg、IdVd等基本參數獲取(圖六)。

當透過上述分析手法精準找到異常點後,亦可再透過雙束聚焦離子束(Dual-beam FIB,簡稱DB-FIB)或是穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,簡稱TEM)來對異常點進行結構確認,以釐清失效原因(圖七)。

EBIC分析結果圖
《圖六》EBIC分析結果圖。圖/宜特科技
TEM分析結果圖
《圖七》TEM分析結果圖。圖/宜特科技

(四)超音波顯微鏡(Scanning Acoustic Tomography,簡稱SAT)分析:於背照式(BSI)/堆疊式(Stacked)CIS晶圓對接製程的應用

超音波顯微鏡(SAT)

超音波顯微鏡(SAT)為藉由超音波於不同密度材料反射速率及回傳能量不同的特性來進行分析,當超音波遇到不同材料的接合介面時,訊號會部分反射及部分穿透,但當超音波遇到空氣(空隙)介面時,訊號則會 100% 反射,機台就會接收這些訊號組成影像。
超音波顯微鏡(SAT)原理圖
超音波顯微鏡(SAT)原理圖。圖/宜特科技

在背照式(BSI)與堆疊式(Stacked)CIS 製程中晶圓與晶圓對接(bonding)製程中,SAT 可作為偵測晶圓與晶圓之間接合不良造成存在空隙的重要利器(圖八)。

圖八: 透過超音波顯微鏡(SAT),找到晶圓與晶圓對接(bonding)之鍵合空隙位置
《圖八》透過超音波顯微鏡(SAT),找到晶圓與晶圓對接(bonding)之鍵合空隙位置。圖/宜特科技

半導體堆疊技術的蓬勃發展,加上人們對影像感測器在消費性電子、車用電子、安控系統等應用,功能需求大幅度增加,CIS 未來將繼續進化,無論是晶圓級對接的製程穩定度分析,或是堆疊式(Stacked)CIS 故障分析,都可以透過宜特實驗室豐富的分析手法,與一站式整合服務精準地分析、加速產品開發、改善產品品質。

宜特科技_96
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群眾監控科技:以 2023 雪梨世界驕傲節為例
胡中行_96
・2023/03/16 ・3422字 ・閱讀時間約 7 分鐘

COVID-19 疫情趨緩後,各國都敞開大門,迎接國際觀光客。今年雪梨同志狂歡節(Sydney Gay and Lesbian Mardi Gras)的主辦單位,與 InterPride 合作,將活動升級為 2023 雪梨世界驕傲節(Sydney World Pride)。[1]其中最受矚目的年度大遊行,也於 2 月 25 日晚間,重磅回歸 Oxford 和 Flinders 兩街。[2, 3]

今年遊行中,率先登場的女同志團體「Dykes on Bikes」。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)
今年遊行的第二個隊伍,是男同志團體「Boys on Bikes」。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)

警察的角色

澳洲雪梨一年到頭,觀光活動難以計數。從知名的跨年煙火、國慶典禮、體育賽事、聖誕市集、繽紛雪梨燈光音樂節(Vivid Sydney)到同志狂歡節等,[4]負責維安的警察早已身經百戰,什麼場面都見過了。如果當天鬧事被逮的人數不多,他們有時還會在事後,透過新聞稿嘉勉群眾幾句。[5]雖然新南威爾斯州警察,在1978年拘捕同志運動抗爭者;但誰也沒想到他們後來化敵為友,自 1998 年起,竟每屆都組隊參加遊行。[6, 7]

2023 年面對前所未有的人潮挑戰,他們派出 900 多名員警,並與主辦單位、雪梨市政府、科技保全公司,以及州政府的觀光、交通、消防和急救等部門攜手合作。[2, 7]

曾參與 1978 年抗爭的同志乘車遊行,受到群眾熱烈歡迎。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)
新南威爾斯州警察今年的遊行花車。(不含背景右上的彩虹旗。)圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)

RAMP分析

根據英國曼徹斯特都會大學(Manchester Metropolitan University)G. Keith Still 教授 30 多年的經驗,規劃大型活動時,要從 RAMP 分析(RAMP Analysis)的 4 個面向,評估群眾安全。[8]

  1. 路線(routes):進入與離開的方向。[8]雪梨同志遊行的隊伍,一般不超出 Oxford 和 Flinders 這兩條街。[2]遊客則必定是從四面八方,逐漸湧入。
  2. 區域(areas):人群聚集的範圍。[8]當天的交通管制,擴及市中心與市郊的幾條主要幹道。[9]
  3. 動向(movement):進場及散場的時間。[8]官網號稱遊行從晚上 6 開始,預計 11 點結束。[10]實際上,觀眾提早幾個小時佔位,正式開幕的時間為晚上 7 點左右,而結束後不少人仍於附近逗留。各街道的交通管制不同,最早從下午 2 點開始,最晚至隔天凌晨 4 點結束。[9]
  4. 群眾(people):對參與群眾的了解。[8]官方預計有 1 萬 2 千 500 人和 200 多輛花車參與遊行。[10]此外,疫情解封以及世界驕傲節的國際觀光效應,勢必帶來人數龐大,而且類型多元的遊客。

此活動行之有年,遊行的路線、群眾聚集的區域,以及周邊交通管制的規劃等,多少都有參考依據。唯一可能比較難以預測的,是今年會增加的遊客。

遊行開始前,Oxford 和 Flinders 街口的人海。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)
散場時,尚未撤離的維安、急救、轉播和封街用車輛。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)

群眾與手機

為了精準掌握群眾的情形,這次遊行首度依循跨年和燈光音樂節的模式,請動態群眾測量(Dynamic Crowd Measurement)公司在遊行地點周邊,架設了臨時性的監視攝影機與手機偵測器材。[2]

  1. 監視攝影機:配合相應的軟體,從蒐集到的個體表情,例如:開心、中性、難過、生氣等,分析群眾情緒的平均值。同時,測量他們步行移動的速度[2]
  2. 手機訊號:現在幾乎人手一機,由手機通訊用的電磁波,便可推估現場人數。接受《雪梨晨鋒報》(Sydney Morning Herald)訪問的專家認為,不仰賴基地臺的技術,可以避免人數過多時,電信網絡的數據失準。動態群眾測量公司在附近店面,安裝臨時性的偵測器材。[2]
澳洲原住民團體帶了一條蛇來助興。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)
技職學校(TAFE)隊伍的大型人偶。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)

監控軟體的功能

監視攝影機蒐集到的數據,會被上傳雲端,並呈現於動態群眾測量公司設計的軟體。[11]遊行當天,由主辦單位的工作人員監控,再將必要的資訊報告給警方,以疏導聚眾。[2]下面是該公司官網,所介紹的軟體特色功能:[12]

  1. 地理空間熱區圖(geospatial heatmap):地圖以不同顏色,顯示人群的密集程度,並附帶群眾情緒和人流速度等資訊。[12]
  2. 警報程度指標(alert level indicator):將各區域的危險程度,分級且視覺化,方便監控者一目了然。[12]
  3. 區域監視(zone monitor):群眾密度、情緒和移動速率的警示程度,各區域可以分開設定。[12]
  4. 數據回放(data playback):除了即時監控,已經上傳雲端的數據,也能重新調出來檢視。[12]
  5. 通知管理(notifications manager):客製化群眾密度、情緒平均值,或移動速率等警示,以接收特定的更新資訊通知。[12]
  6. 視覺驗證(visual validator):將即時影像或地理空間熱區圖,與數據並列比較。[12]
動態群眾測量公司的軟體介紹影片,範例地圖是臨近雪梨歌劇院的環形碼頭。影/參考資料11

隱私疑慮

美國喬治城大學法律中心(Georgetown University Law Center)的 Paul Ohm 教授曾說,手機的位置,不該被視為匿名數據。試想一個人幾乎每天在住家與公司之間往返,從手機蒐集到的地理資訊,還真能推測出其身份。[13]所以,參與雪梨同志遊行的群眾,是否有個人隱私外洩的疑慮?主辦單位的發言人表示,他們單純偵測範圍內的手機數量,不包含任何個人化特徵。另外,監視攝影機不具人臉辨識功能,影像也不留紀錄,只儲存數據,因此大家不用擔心。[2]

雪梨舞蹈團的遊行花車。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)
工人團體的遊行花車。圖/胡中行攝(CC BY-SA 4.0)

通宵達旦

遊行吸引 30 萬人聚集,[14]連總理 Anthony Albanese 也親臨現場,成為第一位參加此活動的澳洲現任元首。[3]整晚狂歡不夠,據報相關的官方派對,還續攤到翌日早晨 8 點。[14]遊行當天有 4 人遭到逮捕;而衝突過程中,1 名員警似乎斷了鼻子,另個眼睛瘀青。[7, 15]除此之外,賴在地上阻擋花車的國會議員 Lidia Thorpe,被和平勸離,並登上各大媒體。[16]新南威爾斯州警察在新聞稿中,表示滿意群眾表現,請大家在 2023 雪梨世界驕傲節剩餘的活動裡,繼續關照彼此的安全。[7]

總理 Anthony Albanese 是第一位參加同志遊行的澳洲現任元首。圖/Anthony Albanese on Twitter

  

參考資料

  1. InterPride. ‘Proud to be here – Who we are’. Sydney World Pride 2023. (Accessed on 27 FEB 2023)
  2. Grubb B. (24 FEB 2023) ‘How your phone and mood will be tracked at Mardi Gras’. Sydney Morning Herald.
  3. Anthony Albanese makes history as first sitting PM to march in Sydney’s Mardi Gras parade’. (26 FEB 2023) SBS News.
  4. Destination NSW. ‘Sydney, Australia’. Sydney.com. (Accessed on 26 FEB 2023)
  5. Police pleased with behaviour of revellers during 2022 New Year’s Eve celebrations’. (01 JAN 2023) NSW Police Force.
  6. The Age & Sydney Morning Herald. (24 FEB 2023) ‘Sydney Mardi Gras – from ’78 to World Pride’. YouTube.
  7. 45th Mardi Gras celebrated in high spirits and perfect weather’. (26 FEB 2023) NSW Police Force.
  8. Still GK. (2019) ‘Crowd Science and Crowd Counting’. Impact, 2019(1): 19-23.
  9. InterPride. ‘Sydney Worldpride 2023 Road Closures’. Sydney World Pride 2023.  (Accessed on 01 MAR 2023)
  10. InterPride. ‘Mardi Gras Parade’. Sydney World Pride 2023. (Accessed on 26 FEB 2023)
  11. Shortstories Media. (28 JUL 2022) ‘DCM/Dynamic Crowd Measurement Explainer Video’. YouTube.
  12. DCM Features’. Dynamic Crowd Measurement. (Accessed on 28 FEB 2023)
  13. Thompson SA, Warzel C. (19 DEC 2019) ‘Twelve Million Phones, One Dataset, Zero Privacy’. The New York Times.
  14. Hyland J, Pearson-Jones B. (26 FEB 2023) ‘The morning after! Mardi Gras revellers finally start heading home as the last official party ends at 8am – and there’ll be some sore heads today’. Daily Mail Australia.
  15. Sarkari K, Sciberras A. (26 FEB 2023) ‘Police praise behaviour of Mardi Gras attendees as Anthony Albanese makes history’. 9News.
  16. Hildebrandt C. (27 FEB 2023) ‘Federal senator Lidia Thorpe halts Sydney’s Mardi Gras parade with police protest’. ABC News.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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日常生活範式的轉變:從紙筆到 AI
賴昭正_96
・2023/03/08 ・5723字 ・閱讀時間約 11 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

技術的進步是基於讓它適應你,因此你可能根本不會真正注意到它,所以它是日常生活的一部分。
——比爾.蓋茨(微軟公司創辦人之一)

幾天前與內人米天寶到一家常去的餐館,沒想到已經換了主人;找到一張桌子坐下後,好久都不見服務員上來打招呼;正覺得奇怪時,唯一的服務員終於出現了。內人迫不及待的馬上要菜單,「對不起,我們這裡沒有菜單,請掃描點菜。」內人哦了一聲,不知所措……還好有不落伍的老公在旁,因此總算沒有餓著肚子回家吃泡麵。

又半年前,與三位高中同學聚餐,餐後有位同學問怎麼從這裡到他弟弟的地方……,我回答說路就在你的口袋裡:「嘿,谷歌(Google),導航到……」。再又大約 1 年前,與一對老夫妻同事不知道怎麼談到了 228 事變,先生突然問那是哪一年發生的,沒有人能回答;我突然想到答案就在我口袋裡,拿出手機:「嘿,谷歌,228 事變是哪一年發生的?」

1970 年,林孝信等人在芝加哥大學創辦《科學月刊》時,日常所用的的工具是:紙張、鉛筆、橡皮、透過郵寄傳送的書信、及非必要不用的長途電話或傳真。在下圖中可以看到當時筆者用手寫的第 1 期文章「什麼是半導體」、審稿意見表、審稿人的修改、科學月刊專用稿紙、以及筆者在加州做論文時給總部林孝信的信封。這些工具現在都可以算是古董,早不是《科學月刊》運作模式,也已全部在筆者日常生活中退役了!

圖/筆者提供

是什麼重大科技的發展造成了這些改變呢?年輕的讀者或許不知道,但是筆者回想起來都覺得有點可怕,真不敢相信將不少筆者這一代人甩停在「石器時代」的巨大變化就在筆者後半生中發生!

讓我們在這裡一起來回顧這 40 年來的科技大里程碑吧。

個人電腦

筆者 1975 年回到清華,隔年的暑假為高中化學教師進修班開了一門相當受歡迎的(台灣非法組裝的)蘋果個人電腦程序課。那時個人電腦才剛問世不久,但已經慢慢地引起廣大群眾的注意與興趣。

因此到了 1981 年,曾經是全世界最賺錢、最受歡迎品牌的大型電腦計算機公司 IBM(International Business Machines)終於被迫進入個人電腦市場。IBM 的聲名很快地使個人電腦在消費群眾裡達到臨界量,但那時使用者必須記得電腦語言及程式名字才能執行。

圖/筆者提供

1984 年,蘋果電腦公司(Apple Computers)推出了 Macintosh 後,個人電腦市場才真正開始起飛。Macintosh 導入電腦鼠標,其「所見即所得」(WYSIWYG, what you see is what you get)界面更讓使用電腦變得非常簡單[1]:只要會按鼠標就好,不必再記那些電腦語言及程式名字。隔年,微軟(Microsoft Corporation[2])也推出了具鼠標及「所見即所得」界面的 Windows 操作系統後,儘管個人電腦成為主流還需要幾年時間,但毫無疑問地個人電腦時代已經來臨了!

在個人電腦出現之前,每到月底筆者就為了與銀行對帳搞得頭暈腦脹(時常對不起來);1993 年後,筆者便開始使用「個人賬戶管理軟體」Quicken,現在不但帳目了然,核對更大部分只是一分鐘的事情而已:它早已經是筆者日常生活中不可或缺的一部分!另一個則是微軟的「文件處理軟體」Word。但後者因間接地涉及到人工智能的應用,所以留在後面再做詳細討論。

互聯網與萬維網

互聯網(internet)始於 1960 年代,為美國政府研究人員共享信息的一種方式。它的發展有兩個原因:

  1. 60 年代的計算機體積龐大且固定不動,為了利用存儲在其它地方的計算機信息,人們必須通過傳統郵政系統發送計算機磁帶;
  2. 另一個催化劑是蘇聯於 1957 年 10 月 4 日發射人造衛星 Sputnik,促使國防部考慮即使在核攻擊後仍能傳播信息的方式,因此發展了阿帕網(ARPANET,Advanced Research Projects Agency Network,高級研究計劃署網絡)。

阿帕網雖然非常成功,但其成員僅限於某些與國防部有合同的學術和研究組織,因此創建其它網絡來提供信息共享是無可避免的……。

開始時各計算機網絡並沒有一種標準的方式來相互通信。科技學家終於在 1983 年 1 月 1 日建立了「傳輸控制協議/互聯網協議」(TCP/IP)的一新通信協議,使不同網絡上的不同類型計算機終於可以相互「交談」,現在的互聯網於焉誕生,因此當天被認為是互聯網的官方生日。阿帕網和國防數據網(Defense Data Network)後來也正式改用 TCP/IP標準,因此所有網絡現在都可以通過一種通用語言連接起來。

1989 年 11 月,第一個提供商業互聯網服務(ISP, internet service provider)公司 The World 在美國出現。儘管當時電話撥號連接只能以每秒 5 萬 6 千位元的慢得令人痛苦的速度下載[3],與現在的所謂寬帶(broadband)之至少 2500 萬位元的速度相比,真是小巫見大巫,但在兩年就產生了廣泛的消費者基礎。1991 年,美國國家科學基金會(NSF)看到該公司打開了這似乎再也關閉不了的閘門,終於解除了對商業 ISP 的禁令。

圖/筆者提供

1989 年,為了滿足世界各地大學和研究所的科學家對自動化信息共享的需求,英國計算機學家伯納斯-李(Tim Berners-Lee)爵士在瑞士歐洲核子研究中心(CERN)提出了萬維網(WWW, World Wide Web)的構想:在互聯網上建立一種可以透過「超文本鏈接」(hyperlink)將文檔連接到其它文檔的信息系統,使用戶能夠從一個文檔移到另一個文檔來搜索信息。

伯納斯-李 1990 年底成功地展示了包括 WWW 瀏覽器和 HTTP 服務器的系統,於 1991 年 1 月開始提供給其它研究機構。1991 年 8 月 23 日向公眾發布後,兩年內出現了 50 個網站。現在全世界的網站已經高達 20 億個!

1994 年 10 月 13 日第一款「商業化」網絡瀏覽器 Netscape 問世,四個月內即佔據了四分之三的瀏覽器市場上;配合了個人電腦「所見即所得」的快速發展,上網已漸成為全民運動。2000 年代初期所發展出在一條電話線中可以同時負載電話和互聯網之技術[4],更為互聯網注入了新的活力,使用戶可以同時上網和打電話,提供了可以「永遠在線」的互聯網服務。

離開學校或研究機構後,互聯網、萬維網、網絡瀏覽器、谷歌搜索引擎便成了是筆者寫作時尋求資料的必要工具。例如筆者在 2005 年寫《量子的故事》第二版時,如果不是它們的幫助,根本是不可能的工作!而現在寫這篇文章也是因為它們在陪伴著筆者才能快速完成的。

還有,筆者的所有經濟活動都已經是「無紙」(paperless)化了:水、電公司以及銀行等用電子郵件(見後)寄賬單後,自動提款;退休金、社會福利金每月自動入賬;銀行間可以隨時互相轉賬;……;因此可以整年不上銀行,也可以在遙遠的區域銀行開利息比較高的戶頭。股票的交易更是不可同日而語:以前根本看不到股票的瞬間動盪,買賣股票必須打電話給券商下單;現在都是瞬間個人操作!

生活中的所有經濟活動都已經是「無紙」了。圖/Envato Elements

電子郵件

早期的電腦使用者只能在同一台電腦裡留言。1971 年,麻省理工學院畢業生湯姆林森(Ray Tomlinson)在阿帕網工作時想出了創建一個使用 @ 符號的程序,使用戶能夠在阿帕網系統中的電腦間互發送消息。

沒過多久就有人找到了使用電子郵件賺錢的方法。1978 年,圖雷克(Gary Thurek)為當時 IBM 大型電腦勁敵 DEC(Digital Equipment Corporation)向數百名阿帕網用戶發送電子郵件推銷一款新產品,聲稱為該公司帶來了 1300 萬美元的銷售額,並為自己贏得了「垃圾郵件之父」的美名。 

1982 年,「簡單郵件傳輸協議」(SMTP)標準化了郵件服務器發送和接收消息的方式。其它協議如互聯網「消息訪問協議」(IMAP)和「郵局協議」(POP),相繼在 80 年代中期出現。1993 年,美國兩家大商業互聯網服務商(AOL 和 Delphi)將他們的電子郵件系統連接到互聯網,使用戶能夠利用這種簡單快捷的通信方式。1996 年,微軟 Hotmail 成為第一個完全基於互聯網的免費電子郵件服務;一年後,微軟發布了預裝在 Windows 中的電子郵件程序。

現在的電子郵件當然已經不再只是當初之文字的傳送而已:圖片、網站連接、語音等等都可以透過電子郵件瞬間傳送到地球的另一方;真不敢想像當初一篇文章寄到台灣後、至少兩個禮拜才能收到回音的日子是怎麼過的?!

2012 年,湯姆林森在專門討論技術如何改變廣大群眾未來生活的「The Verge」網站裡謂:「我看到電子郵件的使用方式大體上與我預想的完全一致」。

智能手機

手機(cell phone)和車載電話(car phone)早就存在,但當時只能用來打電話(因為少見及昂貴,擁有它們事實上是一種身份的代表)。80 年代初手機網絡開始出現後,手機便慢慢取代家用電話成為無線便攜式電話。1999 年,加拿大「動態研究」(Research In Motion)公司推出可以傳接電子郵件的黑莓(BlackBerry)手機;2002 年進一步推出了一款「允許用戶管理他們所有的業務通信和信息、永遠在線、永遠連接的時尚……無線手持設備」的智能手機後,黑莓手機迅速成為商務人士必備的生活工具。

黑莓手機為商務人士必備的生活工具。圖/維基百科

2005 年 7 月,谷歌收購移動操作系統「安卓」(Android)。蘋果電腦公司於 2007 年元月推出具有應用程序功能和突破性互聯網通信工具的結合體手機 iPhone;緊接著, 台灣宏達國際電子股份有限公司於 2008 年 9 月推出第一款商用安卓操作系統的智能手機。

2010,谷歌當時的企業發展副總裁勞維(David Lawee)回憶說這是谷歌「有史以來最好的交易」。誠然也!現今,安卓及蘋果手機操作系統(iOS)幾乎已經控制了整個智能手機市場。

現在的手機已經不再只是打電話的工具,而是將巨大的計算能力置於我們的掌中,帶領廣大的群眾進入了掌上個人電腦領域,徹底地完全改變了我們的日常生活方式!

人工智能

前面提到「文件處理軟體」是筆者日常生活中不可或缺的一部分!但真正讓筆者丟掉紙張、鉛筆、和橡皮擦的並不是它,而是谷歌的「語音轉文字軟體」。說來慚愧,筆者以前國文沒學好,不會注音符號;因此雖然有「文件處理軟體」,筆者還是沒有辦法輸入中文。

因此曾有一段時間「威脅」《科學月刊》,謂如果不找人幫打字,那就不寫了。筆者當然心知肚明,隨著科普文章的作者越來越多,這「威脅」遲早會不管用的,因此很早就想用「語音轉文字軟體」。但早期的「語音轉文字軟體」似乎聽不太懂筆者的台灣國語,錯誤百出,因此只能心有餘而力不足的感嘆而已。

「語音轉文字軟體」所使用的思考方式不是寫傳統軟體的邏輯,而是「人工智能」(artificial intelligence)的運用。但中文「童因志泰掇」,因此人工智能必須比較「聰明」,相對地發展也比較慢。但今日的中文「語音轉文字軟體」已非昔比;如果沒有它,筆者在中文文章寫作以及通訊上,不是丟不了紙筆,便還是一位只能用英文的「假外國人」!

今天的「人工智能」不但是能支持語音轉文字的智能設備、還會與你下棋、幫你開車!事實上當然不止如此:如前面所說的,還可以隨時回答你的歷史與地理之無知!你想知道現在的高中生如何做數學作業嗎?只要將問題用智能手機照相下來,就可以立即得到答案!不懂中文的外孫女有一天突然用中文發簡訊給筆者問:「為什麼需要學第 2 種外國語呢?」

「人工智能」幫助我們達成日常生活中的各種事。圖/Envato Elements

去年 11 月 30 日美國舊金山 OpenAI 公司提供了一款免費的人工智能軟體 ChatGPT,它不但可以回答你任何問題、跟你聊天,還可以快速(以秒計)幫你寫散文、詩歌、文章。這不但立即引起整個教育界的震撼,也成為報章雜誌熱門討論的話題!過年後,不少公立高中學校便迫不及待地宣布禁止裝置及使用。

斯坦福大學教育學助理教授萊文(Sarah Levin)說:「如果你要它(對一些流行小說)進行文學分析,它會做得很好,幫你寫一篇會讓許多老師很高興、希望自己的學生都能夠寫出來的 B+ 文章!」寫一篇散文是美國大學「入學考試」中非常重要的一個評估標準,不知道他們以後將如何如何處理這一問題?

斯坦福大學「科技工數」(STEM)教學與學習實驗室的負責人李(Victor Lee)也說:「從技術層面來看,就像谷歌超越所有的網路搜索引擎,或 Netflix 改變了人們對流媒體內容的期望一樣,它(ChatGPT)將沖擊(整個)教育系統。……我們正處於一個新時代。」

這到底是好是壞? ChatGPT 回答說:「在校使用我或其他語言模型可以成為加強教育的寶貴工具;但重要的是要謹慎對待這項技術,並確保以有利於學生學習的方式使用我」。

結論

因為筆者覺得很有道理,在這裡我們就用被誤傳是愛因斯坦所說的話來結束吧:「我害怕技術與我們的人性重疊的那一天,世界上只會有一代白痴[5]。看來那一天已經離我們不遠了!?

在此先警告讀者:或許筆者下篇文章已經不是自己寫的了[6]

註釋

  1. 這兩項技術(鼠標和「所見即所得」)都不是蘋果電腦公司的創見,市場上均早已有之。SRI International 的 Douglas Engelbart 於 1960 年代初開始開發鼠標;鼠標控制計算機系統的第一次公開演示是 1968 年。因其對後來使用個人電腦的重要性發展,該次演示被稱為「所有演示之母」(the mother of all demos)。到 1972 年,從 Engelbert 得來的靈感,隔鄰 Xerox 公司的研究單位 PARC 之圖形用戶界面技術已經發展到可以支持第一個 WYSIWYG 編輯器的程度;1974 年,Butler Lampson、Charles Simonyi、及其團隊推出了世界上第一個所見即所得的文檔處理程序 Bravo。
  2. IBM 一直不看好個人電腦,也害怕個人電腦侵蝕了大型電腦的利潤,因此對個人電腦的發展一直採取消極的態度,所以將操作系統的發展工作交給了微軟。
  3. 可以看到一個接一個的英文字母在螢幕上出現。
  4. 在這之前,人們無法同時打電話和瀏覽互聯網,為了避免家庭爭執,許多家庭(包括筆者)均被強迫裝上兩條電話線。
  5. 愛因斯坦:「我們的技術已經超越了我們的人性,這一點已經變得非常明顯。」
  6. 事實上現在人工智慧的最大問題是:還沒辦法個性化!所以是寫不出這句話來了。

延伸閱讀:
「網路安全技術與比特幣」(科學月刊 2018 年 6 月號),轉載於「財團法人善科教育基金會」的網站

賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。