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葉丙成:修課如遊戲?台大電機這麼教!

果殼網_96
・2013/08/26 ・4704字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 446 ・四年級

文/葉丙成

果殼編者按:看到柯南、「中二」這些詞彙出現在概率課的大綱上時,MOOC學院的小夥伴們都驚呆了。著名MOOC平台Coursera上放出的第一門中文課程竟然就在全世界人面前用生命在賣萌。是怎樣的教學理念讓台灣大學的葉丙成教授會想出如此奇葩的教學方式?葉教授在博客中講述了他是怎樣設計「遊戲」讓大家「學習成癮」的。

恩師的啟蒙

記得在二十三年前,我是建中小高一。剛開學時,聽說教我們數學的是邱顯義老師。在當時數學課本還是由國立編譯館的委員們編的。委員多是大學教授,邱老師是當中極少數的高中老師。能被如此名師教到,大家在第一堂數學課前都極其興奮、殷殷期待。

終於,第一堂數學課了。理著平頭不苟言笑的邱老師一進教室,同學都靜下來了。大家超想知道這位名師會怎麼教我們。沒想到老師的第一句話,就把我們都嚇到了。老師說:「我,不講課的。」大家都以為老師在開玩笑。莫非不苟言笑的他是冷面笑匠?老師又說了:「我不講課,上課只讓你們問問題。你們今天回去念第一章頭兩節。」

小高一們依然認為老師在開玩笑,臉上都是嬉笑的表情。但是隔天第二次上課,老師一上台就問:「大家對於這兩節有什麼問題?」想當然耳,沒人舉手。老師就這麼站在台上不講話,整整一節課。下課前老師又指定我們回家念的進度。第三次上課時,老師再次要大家問問題,依然沒人舉手。老師這時大概也受不了,就說:「你們都沒問題,那就換我問。問了答不出來的,就站到下課。」他開始一個個點名問,每個人都答不出來罰站了一整節課。這堂課之後,大家發現這傢伙是玩真的!為了不想被罰站,回家莫不好好念,上課踴躍發問。我是其中最積極發問的,也因此得到老師很多的指導跟啟發。

過了一兩個月開家長會,我母親回家說家長會炮聲隆隆。每位爸媽都在痛罵怎麼會有老師不教課的?到底在搞什麼?不過邱老師依然堅守自己原則,沒有一絲改變。說也奇怪,班上的數學段考成績都是全校第一、第二。後來這位不教課的老師,非常受我們的愛戴。老師在我們高二的時候退休,我提議訂製大型匾額送給老師。在老師最後一堂課,我跟同學把「杏壇清流」的大匾額抬出來送給老師。老師當時紅著眼眶的硬漢形象,至今歷歷在目。

困惑與蛻變

十二年後,我在密歇根大學念博士當助教,開始了我的教學生涯。隨著之後在密大擔任講師、回台大電機系教書,時間匆匆的就過了十年。在這十年當中,我的教書理念所追求的是「把課講述的很清楚,讓學生聽得很有趣。」我一直在這樣的路上前進,在教學上也得到相當的快樂,在2010年也僥倖拿到了教學傑出獎。但我常問自己,教書十年之後,我在教學上是否該有新的追求?

得獎後沒多久某天在上課的時候,我依然使盡渾身解數。大多數的同學都認真聽,可是還是有人打瞌睡。這給我很大的刺激。我回去一直想著,如果老師把課講的清楚有趣,可是還是有人不想聽。作為一個老師,是該安慰自己總是有人沒動機學習,笑笑就算了;還是該想辦法來改變這樣的狀況?

這個問題,讓我輾轉整夜難眠,忽而想起高中時的邱老師。老師當時也不講課,不苟言笑也不有趣,可是為什麼他讓我們那麼懷念?為什麼他能讓我們很多人都有學習的動機?想到高中恩師,心裡逐漸清楚接下來我該追求的是什麼。在教書十年之後,我的新理念,是要讓每位學生都能有學習動機!

設計與實踐

新的教學理唸成形之後,這時候剛好開始要準備下個學期要教的電機系必修課「幾率與統計」。該如何讓學生有學習動機呢?看著電視一堆XX online的線上遊戲廣告,我突然有了一個念頭:如果我把課程變成線上遊戲,那學生是不是就會比較有學習動機?現今的年輕世代,國外稱之為「數位世代」。這個世代的年輕人,遊戲已經變成是每個人生活的一部分。如果我能把課程跟遊戲結合的話,那他們應會更有學習動機。有了這個想法之後,我開始打造我們的線上遊戲網站。這當中多虧了我的研究生姜哲雄的幫忙,因此我取了我們兩人英文名字的首字母,將之命名為:BJ-Online!

BJ-Online 的遊戲,主要是建構在課程作業之上。有很多台大同學,習慣每學期修很多學分。在同時間應付很多課程時,學習方法往往會走偏(我曾針對這部份寫過一篇文章《回想我過去不堪回首的學習方式》)。很多時候,作業不見得有時間好好寫。同學常會看作業的式子,再去比對是課本哪邊出來的,然後就只片段的看那部分後寫作業。另外也會有人參考坊間賣的習題解答。為了改變這些流弊,我的設計是:「我不出作業,讓學生自己出作業!」

上課的時候我教同學該怎麼設計題目。我教他們怎麼從課本中找到重要的元素後,如何將他們結合成一個好題目,再用文字把這些元素隱藏其中成為一個好的應用問題(題外話:很多台大學生很會證明,但是不大會處理應用題。因此我認為要讓大家多做應用題,以後做研究才能真正解決問題)。在教會他們出題之後,我把學生分成三人一組。每次教完一章後,就給大家三天的時間出題目。之後每組上傳自己設計的題目跟解答到BJ-Online。 為了避免出題組的題目或答案有瑕疵,我們的系統會在每組上傳自己設計的題目跟答案時,即時挑選其他三個組來review題目跟答案的正確性。唯有三組都accept的題目才能放上線,有任何一組reject的話,出題組都應該回去針對缺失revise題目後再上傳。這樣的設計,讓有瑕疵的題目數量,大幅減少。

出完題目之後,我們有一週的時間讓各組去攻破別人的題目。我們的系統會即時的讓大家看到各組攻破哪些組的戰況,如圖一所示。當同學看到別組陸陸續續攻破很多組題目時,他們就會有迫切感要趕快開始做作業。攻破越多題目,分數就會越高。在我們的地圖上就會跑的越快,領先別人越多,如圖二所示。

給學生出題,最大的困難在於老師跟助教怎麼批改這些學生設計的題目?我們設計了一個方式可以讓老師和助教們很輕鬆的處理批改的工作。每次當某組同學攻破一題並完成上傳答案的時候,BJ-Online系統會給他們看出題組的答案,看完後批改自己對或錯。另外系統也會即時通知出題組來批改對或錯。當攻題組跟出題組都覺得攻題組的答案是對的,或是都覺得是錯的時候,這時批改結果是沒有爭議的。只有在攻題組自覺是對而出題組認為是錯的時候,助教才需要出來仲裁爭議。依據過往的經驗,每次作業出現需要仲裁的情況相當少。因此批改的工作是相當的輕鬆的。

但是這樣的遊戲,最怕的是同學之間互相交換各組答案作弊。這該怎麼防止呢?我苦思許久,設計了一個算分的方法:每一題一千分,由解對的各組平分。我在上課的時候,跟同學說:「老師教你們怎麼作弊!」。我告訴他們,以第一組同學為例,他們可以拿他們解出來的三題,去跟第二組交換另外其他三題的答案。拿到第二組所解出的三題之後,第一組可以再拿第二組辛苦解出的那三題,分別去跟第三組、第四組、……去交換收集其他題目的答案。結果到最後,第一組拿了第二組解出來的那三題,去跟別人交易到了所有的題目答案。可是第二組他們辛苦解出來的那三題,卻因為很多組都有答案,而嚴重貶值。同學聽我說了,眼睛都睜大了!最後我問他們一句:「你們,真的都能相信你們的同學嗎?」

圖1:BJ-Online 即時戰報
圖1:BJ-Online 即時戰報
圖2:BJ-Online 成績地圖
圖2:BJ-Online 成績地圖

以賽局理論(編輯註:大陸稱為博弈論)來說,這樣的遊戲只有兩個穩態,大家都不作弊跟大家都作弊。不過因為我刻意的告訴他們這樣的作弊方法。在大家都知道別人也知道可以這樣作弊的時候,大家反而會因為不敢相信別人而不敢作弊了。透過這樣的恐怖平衡,我們的賽局,就落在大家不作弊的穩態上!作弊的問題,就此解決了!

除了作業算分的特殊設計外,我們為了獎勵大家設計好的題目,我們系統還有投票功能讓大家票選設計最好的題目。故意刁難人的題目通常都不會受到青睞。被票選最高票的組,會得到數百分的獎勵。而投給設計最好的題目的這些組,也有樂透彩的方式讓他們得到額外的加分,獎勵他們對於題目的「好品味」。另外上課抽問也可透過BJ-Online隨機選組的功能來選人回答問題(這想法源自資工系林守德教授上課抽問同學的設計),答對的人也可以得到BJ-Online的獎勵分數。我還記得第一年用BJ-Online上課抽問同學時,有同學因為我按的太快,本來選到他們又跳過了變別組。他們因為沒被抽問到而跟我抱怨。居然有同學跟我抱怨上課抽問沒抽到他們!我聽了真是太高興了!

成果與分享

透過這個遊戲,學生的學習動機提升了。除了遊戲本身的趣味性跟競爭性之外,傳統課程老師出題、批改的權力下放給學生,也是讓他們會提升動機的主要原因之一。這跟現在素人節目「American Idols」、「星光大道」走紅的的原因是一樣的。以學生為主體的學習,會讓他們更有興趣與動機,這也就是我常說的「素人教學」。

另外因為分組的關係,同組的同學如果有人擺爛會影響整組的戰績。因此,同學們會互相提攜。也因此在使用了這個系統後,考試成績很明顯的標準差變小了,平均成績也提升了。同學對於題目的品味也提升了。圖三是我們林鼎棋、魏振宇、黃俊衡三位同學設計的題目。一個機率的題目可以把蘇格拉底跟柏拉圖對愛情的看法入題,這是多麼的令人驚豔!

另外其他同學設計的題目也都是超級有趣。每次作業出題期限到的時候(通常是半夜三點),我半夜在床上檢閱同學上傳的題目,動不動就狂笑不止。被我吵醒的太太,常常覺得我半夜不睡亂笑一通像個瘋子。這點流弊倒是我當初沒想過的。經過兩年,我們已經累積了兩百多題的經典機率題目。我跟同學說我們要來出版一本「台大電機機率銘題一百」。我很有信心出版後,大家一定會對同學們的創意設計激賞不已!

在過去兩年,我曾陸續將我的設計與電機系、數學系、物理系的老師分享, 目前也有老師用在他們自己的課程中。 我也曾與國外老師分享。美國萊斯大學電機系的Sabharwal教授就應用了我的設計在他的消息理論課程中。隔個學期,他很興奮的告訴我:「It was a big hit!」。有些老師的課可能不適合由學生出題,老師也可以改變方式,鼓勵學生自己從不同的教科書中找出他們覺得最好的題目,做出解答後上傳到系統給其他組做。我試過這種方式,結果同學們非常認真的遍覽群藉找好題目,效果很不錯!

為了讓其他老師可以方便使用,目前BJ-Onilne系統的設計是採取開放式的。如果台大老師有興趣使用這樣的系統,可以讓我知道。只要系統可以負荷的話,我很歡迎大家使用BJ-Online將自己的課程遊戲化。能夠幫助更多老師讓學生更有學習動機,這是我的夢想!

圖3:林鼎棋、魏振宇、黃俊衡3位同學機率題目設計成果
圖3:林鼎棋、魏振宇、黃俊衡3位同學機率題目設計成果

感動與感謝

在上個學期接近期末考週的時候,我在臉書看到一位同學所寫的動態。他說:「電子學快要考了,還有好多沒有唸完,可是還是忍不住上去BJ-Online又多解了兩題機率。」

我看了這個臉書的動態,真是感動到眼淚快掉下來。 真的有同學像沉迷線上遊戲似的沉迷在機率課的學習!目前我們正在撰寫論文要投稿國際工程教育期刊,同時也在設計更多的遊戲特色,希望能讓同學覺得更好玩、更有趣。

回首這一切,都源自於我高中時碰到的那位極不平凡的老師。他即使不講課,也能讓我們學的好。是他啟發了我,在講課之外追尋更多的教學可能性。

題圖供圖:Shutterstock

邱顯義老師,謝謝您!

 

文章轉載於果殼網,原文發表於葉丙成老師的博客


數感宇宙探索課程,現正募資中!

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既是科學家,也是樂團鼓手!──專訪數學物理學家程之寧

研之有物│中央研究院_96
・2022/03/11 ・5978字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文|郭雅欣、簡克志
  • 美術設計|林洵安、蔡宛潔

在學術與搖滾的多重維度上行走

還記得美劇《The Big Bang Theory》嗎?劇中常常出現的物理名詞「弦論」,是描述物理世界基本結構的理論。中央研究院「研之有物」專訪院內數學研究所程之寧研究員,她正是研究弦論的科學家,也是熱愛音樂的搖滾樂團鼓手,這種跨領域身份並不衝突,兩邊都需要創造力與紀律。由於天生斜槓的性格,讓程之寧在數學和物理領域大展身手,透過數學的深入探討,她試圖將弦論更往前推進。最近程之寧更跨足到人工智慧領域,為學界提供理論物理上的貢獻。

中研院數學所程之寧研究員,主要研究 K3 曲面(特殊的四維空間)的弦論,她發現模函數和有限對稱群之間有 23 個新的數學關聯,稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。圖/研之有物

萬有理論和難以捉摸的「月光」

世界從那裡來呢?物理世界的本質是什麼呢?回答這樣的大哉問,一直是理論物理學家所追求的目標。從牛頓力學(日常應用)、廣義相對論(探討很重的物質)到量子力學(探討很小的物質),隨著物理學不斷發展,我們似乎一步步接近答案,但至今卻還未走到終點。

舉例來說,如果有個東西很重又很小,就像「黑洞」,或是大爆炸時的宇宙,我們要怎麼用數學描述?於是科學家試圖整合廣義相對論和量子力學,找出所謂的「萬有理論」(Theory of Everything)──能完全解釋物理世界基本結構的核心理論。

程之寧研究的「弦論」就企圖發展成這樣一個萬有理論。弦論一如其名的「玄妙」,它設定宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。

「人類一直以來的夢想之一就是,如果能用一句話解釋所有事情,那該有多麼美好。」中研院數學所研究員程之寧說道。

程之寧的研究牽涉到數學上的「月光猜想」(Moonshine)與弦論中 K3 曲面的連結。月光猜想是存在於模函數係數與特殊群之間的數學關聯,程之寧與其研究夥伴共發現了 23 個新的關連,並稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。

基於弦論的假設,我們的世界是十維的,除了人們在日常生活中可以感知到的 3+1 維(空間+時間),還有六維是因為尺寸太小而無法用肉眼觀察的,這些看不到的維度影響著物理世界,最終也產生了我們這個物理世界所需的各種條件與特性。

綜觀程之寧的研究,橫跨了物理與數學兩個領域,她笑稱自己「天生斜槓」。在學術上,程之寧原先喜歡文學,之後卻走上數理研究的道路;在音樂上,程之寧喜愛搖滾樂,至今仍在自己的樂團裡擔任鼓手。

她如何看待自己一路走來的各種轉折?游徜在數學與物理之間,她又對這兩個領域的連結有怎樣的體會?在與「研之有物」的訪談中,程之寧侃侃而談她的經歷、想法,以及對學術研究的熱忱所在。

在弦論的設定中,宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。圖/iStock
  • 請問您是如何對數學及物理產生興趣?從何時開始?

一開始考大學時,其實我想去念中文系(笑)。不過,因為我高中是選理組,而且只念了一兩年,對文科考試比較沒把握,加上對工程科系沒興趣,最後就選擇臺大物理系就讀。

後來發生兩個轉折,第一個是我很認真的去修了大學中文系的課,結果發現真的沒有想像中容易。第二個就是我發現物理系的課還蠻有趣的,像量子力學和相對論,讓我覺得還想再多學一點、多知道一點。

我開始覺得如果念完臺大物理系就停下來,好像有一種小說沒讀完的感覺,所以就想繼續讀碩士班。那時還沒有覺得自己會走上學術研究的路,單純抱著想把故事看完的想法。

  • 後來是如何接觸到弦論?弦論是如何引起您的興趣?

後來我去荷蘭念碩士,指導教授是諾貝爾物理獎得主 Gerard ’t Hooft。他其實蠻不認同弦論,但他對於如何處理量子力學與相對論很有興趣。

當時 ’t Hooft 教授在建議我碩士題目時就說:「你也知道我不太認為弦論是一條正確的道路,不過聽說弦論最近真的在量子重力這一塊有一些成果。不如妳去讀一讀,看看是不是真的有一些東西在那裡,也可以比較一下其他量子重力理論。」

在我很認真的比較各個量子重力理論之後,就變成弦論派了(笑)。’t Hooft 教授對此也保持開放態度,他有幾個不錯的博士生後來也變成弦論學家,之後我在 Erik Verlinde 的指導下念博士時,就完全以弦論為研究主題了。

  • 研究理論物理會影響您對現實世界的理解嗎?

蠻多人會問我說,妳學了量子力學,是不是就會比較了解這個世界不是非黑即白?或問我量子力學跟宗教是不是有關?可是我覺得我分得很開,我不會去做這樣的連結,我還是活在現實裡,走路時大部分都在專注於自己不要跌倒之類的。

如果真的要講,我蠻感激我們的存在,因為我所學的東西讓我知道這是沒有必然性的。我們能這樣以一種人形的很奇怪的生物的形式存在,然後在這樣一個環境過一輩子,是機率很低的事情,而且我還蠻開心我是當人,而不是奇怪的阿米巴蟲或外星生物!有些人會從這裡連結到宗教或轉世,但我不會,我就停在這裡。

  • 來談談您的研究,伴影月光猜想與 K3 曲面弦論之間是什麼關係?

弦論中有很多的可能性,我們可以挑選特定的四維,然後假設這四維空間是個 K3 曲面。例如說,我們可以把兩個甜甜圈乘起來,在上面做特殊的奇異點,來製造出一個 K3 曲面。這個曲面有一些很有趣的對稱性。從弦論的角度來講,我們可以透過這個過程,找出一個解釋為何有伴影月光猜想的框架。

「把維度乘起來」這個概念很難想像,但這在數學上是成立的。我舉例一個我們能想像的「乘起來」:如果有一個空間是一條線,另一個空間是一個圓,乘起來就變成一個圓柱形,從一個方向剖面可以切出圓,另一個方向則切出線。而在數學上,不管幾維,能不能在紙上畫的出來,都可以這樣操作。

程之寧向「研之有物」採訪團隊解釋「把維度乘起來」的概念。圖/研之有物
  • 如何透過計算,發現捉摸不定的「月光」?

有時候這看似湊巧,一個數學上的函數正好就是弦論某個問題的答案。但其實並不是真的那麼巧,弦論看起來很有彈性,好像什麼都可以解釋,但它其實有非常多結構及限制。

當我在計算一個弦論理論時,它的內部結構可能原本就具有某些特定的性質,然後我再去觀察數學中,有這樣性質的函數可能就只有一兩個,只要再初步算一下,就能知道哪一個是答案。弦論學家日常的計算常常是這樣的,所以這是巧合嗎?是也不是。

  • 您曾經發現 23 個新的伴影月光猜想,您對這類題目特別有興趣嗎?

我覺得數學有兩種,有些數學家喜歡系統性的事情,就像蓋房子一樣,在數學裡建造一個很美麗、非常有系統性的結構,可以把很多事情都放入這個結構來理解。

另一種比較少數的,就是喜歡獵奇,去收集分類奇奇怪怪的特殊東西,例如有這些性質的函數在哪裡?可能你算出來就是 5 個,你也不知道為什麼。月光猜想很明顯就屬於這一類。

兩種的樂趣感覺是不一樣的,我覺得應該都很棒,但我可能是屬於偏好獵奇的這種。

  • 您的研究連結了物理上的弦論與數學上的月光猜想,您怎麼看待這兩個知識體系的互動?

弦論是一個需要很多數學理論配合的物理理論,它是一個有點繁複的框架,我們什麼都要會一些,才能看懂這個理論。當你把許多不一樣的學門的知識加起來,有時候就會在某一個學門──例如幾何──有意想不到的收穫。

弦論在數學上也扮演探索與找尋新方向的角色,讓數學家有新的發現。雖然最後數學定理的證明還是得仰賴傳統數學方法,但在這二三十年間,我們一直從弦論身上找尋數學研究的新方向或有趣的猜想,看到了弦論與數學之間的互動。

數學家有兩種,一種人喜歡建立美麗又有系統性的結構,另一種人喜歡尋找和收集奇怪特殊的數學物件(比如函數),程之寧表示自己屬於後者。圖/研之有物
  • 剛才一開始提到,您高中只念了一兩年,是因為對學校沒有興趣嗎?

其實我一直都覺得上學很無聊。我小時候臺灣教育和現在很不一樣,一班 50 幾個人,老師必須盡量軍事化管理,大家最好都一模一樣,比較好管理。我和學校一直處於互相磨合的狀況,我自認已經努力配合學校,但學校一直覺得我在反抗,這可能是一個認知上的差別。

舉例來說,我小學的時候不想睡午覺,可是老師說大家都一定要睡午覺,不睡午覺的人要罰抄課文,所以我早上到學校時就會把已經抄好的課文交給老師。我覺得我這樣做是在配合老師的規定,可是以老師的立場會覺得我在反抗,學校教育中我遇到了很多類似的情況。

還有就是不喜歡高中的升學氛圍,同學和老師好像都只有一個活著的目標,就是「考大學」。我當時無法習慣升學氛圍,感覺好像活在平行宇宙一樣。

  • 高中休學後,您去唱片行工作,可否談談當時的想法?

我國中開始聽音樂,這是我除了看書之外的重要興趣,我也很快就喜歡上了搖滾樂。高中休學的時候,我唯一的謀生技能可能就是我對音樂的各類知識吧!所以我就去了唱片行,這是唯一一個我會做又有興趣的工作,還好那時候還有很多唱片行(笑)。

  • 對音樂的熱忱,讓您與朋友共組了樂團,並擔任鼓手。您是否比較過樂團生活和學術研究之間的異同之處?

有些人覺得我這樣很跳 tone,但我自己覺得還好。音樂和學術都是我發自內心覺得好玩的東西,兩者也有相同之處,例如它們都需要創造性,也都有需要了解的框架。數學需要嚴謹的證明,音樂演奏也需要遵循結構,例如不能掉拍。

音樂領域還有一點和數學類似──玩樂團的圈子也是以男性為主。我們樂團則是只有一個男生,其他都是女生,可能我真的天生對框架有點遲鈍,玩團之後才發現:「怎麼大家都是男生?」

程之寧表示,學術界仍有許多性別不平等問題未受重視。圖/研之有物
  • 也就是說,目前數學學術圈仍是男性主導,在研究路上,您有因為性別而感受到一些衝擊或眼光嗎?您怎麼面對?

有。那感覺很明顯,日復一日地要去面對,尤其是年紀還比較輕、還必須每一天去證明自己的能力的時候,特別有感。

我遇到時的反應就是,在心裡暗罵一句髒話,然後繼續做我要做的事。我不會想改變別人的想法,感覺那是浪費時間,就算環境給我的阻礙是這樣,我還是繼續去做該做的事。

可是有些事情沒那麼簡單,現在我也當過老師,有時候會看到年輕女生在學術界因為性別而被欺負,或遭到不公平待遇、甚至騷擾。

對此我感到心痛,覺得為何我們學術領域還是這樣的狀況?甚至為什麼性騷擾至今還是一個議題?可以確定的是,學術界許多性別不平等問題未受到重視。

  • 您現在已經有傑出的研究成果,還會因為性別而遭受質疑嗎?

我現在比較會遇到一個狀況反而是來自學生的質疑。我在荷蘭阿姆斯特丹大學教書時,有時候學生會因為我是女教授,而且我的外表在許多歐洲人眼中看起來就像小妹妹,所以比較容易去挑我的毛病。

在課堂上,下面坐的可能都是男學生,只有一兩個女學生,那個氣氛就會變得很奇怪。例如說偶爾會聽到學生評論我的身材或樣貌。

我有和其他一些在歐洲或美國的女性教授聊過這樣的問題,似乎不少人都有類似的不太愉快的經驗。感覺不是很好。

  • 看到您最近的研究和人工智慧(AI)有關,為何會想往這個方向發展?

我有兩個動機。一個就是我真的想深入了解人工智慧。我也可以像普羅大眾,看看 AI 下圍棋,讚嘆「哇!好厲害!」這樣就好,可是我覺得我一定可以真的去理解它,這可能就是數學家的自大吧!

另一方面,我知道對科學研究來說,未來 AI 將會是一個非常重要的工具。這是「在職訓練」的概念,我可能會用到這個新工具,或以後我可能會需要教這樣的課,因為學生是下一代的科學家。因為這些原因,我覺得我需要去訓練自己使用新的工具。在我的領域裡,也有一些有趣的、還沒被解答的科學問題,是 AI 有可能幫得上忙的,我看到了一些潛力。

  • 弦論和 AI 感覺差距很大,AI 也可以應用到弦論的研究嗎?

乍看之下,弦論的確比較抽象,也不像其他許多實驗會產生大量數據。但其實弦論有大量的可能性,我認為使用 AI 來在這些巨量的可能性當中搜尋特別有趣的理論,是一個有潛力能夠加深我們對弦論理解的新的研究方法。

而且 AI 的應用絕不僅限於巨量資料。如果是面對一些比較新的挑戰,在沒有現成的演算法可以用的情形之下,可以自己做出需要的功能嗎?這過程我覺得也非常很有趣,而且應該是會有成果的一條路。這種不是那麼顯而易見的事情,我覺得很有挑戰性,也蠻好玩的。

除了用 AI 來幫助物理跟數學的研究之外,我也試著物理研究當做靈感來源,找出新的 AI 的可能性,我覺得這也是一個很有趣的研究方向。我現在有和 AI 的學者合作,嘗試做出一些創新的演算法,真的還蠻有趣的。

  • AI 對您而言是全新的領域,您如何面對跨領域遇到的門檻?

一開始會覺得真的要去碰這個新的領域嗎?其實現在也還是偶爾會有這樣的懷疑。我在弦論領域可能已經是專家,但去了一個新的領域,我學得不會比二十歲的人快,要怎麼去跟人家競爭?是不是在浪費時間?

但也會想,與其想這麼多,不如先做再說。到目前為止我做了兩年多,感覺還蠻好的,我有學到東西,也有做出小小的貢獻。

其實我還蠻感激有這樣的學習機會。對我來說當科學家最大的好處就是,去搞懂一個新的東西就是工作的一部分。當科學家雖然蠻辛苦,但就結果論來說,我還蠻開心能當一位科學家!

延伸閱讀

  1. Moonshine Master Toys With String Theory | Quanta Magazine
  2. Mathematicians Chase Moonshine’s Shadow | Quanta Magazine
  3. 林正洪教授演講 一 怪物與月光(Monster and Moonshine),《數學傳播》

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