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【極光片語】地球角落的物聯網

雷漢欣
・2016/01/12 ・4637字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

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只要觀察現在全世界最值錢的企業——Apple、Google、Facebook、阿里巴巴等,就可以發現這企業有個重要的共通點,就是網路。無論提供的服務是O2OM2M、行動電商還是雲端,所仰賴的基礎建設都是「物聯網(Internet of Thing, IoT)」,有了物聯網的平台,企業才能收集、處理資料並且形成獨特的商業模式。另一個有趣的例子是異軍突起的Netflix,「Netflix取代了百視達,但不只讓大家在網路上租影片看,它真正開風氣之先且因此賺錢的,是做出『看這部影片的人也看這些影片』這項服務。現在看主動推薦相關產品的功能已經司空見慣,但當初Netflix實現這個想法時發現,他們有75%的生意是來自這個新功能!」李世光老師覺得厲害。

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接受專訪侃侃而談的李世光老師。攝影:林梳雲

新能源加通訊,尬出工業革命

「大家都在找新的應用和商業模式,像是小米跟江蕙演唱會成功的飢餓行銷,IoT就是其中重要的平台。」物聯網不僅是人類所使用工具的進步,《物聯網革命》這本書甚至大膽預測,物聯網將會造成下一次的工業革命,因為我們回頭分析人類歷史,可以發現每一次工業革命都是能源與通訊科技創新的結果,而物聯網也有這樣的特性。

第一次工業革命是因為瓦特(James Watt)改良了蒸汽機,由煤炭為動力所驅動的現代蒸汽機取代了水力/風力,大大提升了棉花等產業的生產力,蒸汽印刷機和蒸汽火車增加資訊產生的速度和傳播的距離,也成為一個全新的通訊/能源組合,由於業務高度倚重印刷跟鐵道,所以當時新的商業模式一定出現在運輸、資訊、能源的中心地段,「其實鐵道就是平台,報紙加速生產就像是網路頻寬增加,這個角度的想法還真有意思!」

從19世紀末期開始,電話和石油驅動的能源成為全新的通訊/能源組合,提供第二次工業革命的通用巨型平台。電話讓通訊更加便利,家家戶戶裝有電話後,通訊的節點從火車站變成家庭;石油與電這兩種能源的生產需要很耗費高昂成本,此時的新興交通工具——汽車及相關的公路建設也需要巨大的資源,這樣的特性都進一步造就更強大的中央集權化經營模式。

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過去數十年間,網際網路迅速改變了資訊產生與流通的方法,科學家也積極地開發新型能源和再生能源,由於社群網路的成型、雲端運算的快速發展、數位技術的演進(如3D列印)以及對巨量資料的重視與需求增加,因而興起了最新的通訊/能源組合式基礎架構(如物聯網),在這個架構下,資訊及能源不再以中央集權的方式生產,反而將以「智慧」為概念,經由共享、橫向網路整合推動新的經濟體系。

位於東非的坦噶尼喀湖,劇烈的日夜溫差產生頻繁的翻騰作用,加大湖泊的生產力而形成豐富的漁場。來源:維基百科

台灣湖泊中的物聯網,超科學的~

台灣是座科技島,也是擁有高度生物多樣性的美麗島,雖然有豐富的生態卻缺乏天然能源,偏重軟體的物聯網等科技產業最適合台灣發展。但是今天我們不談物聯網相關產業如何在台灣起飛,而是回顧物聯網以前如何幫助科學家發現台灣高山湖泊新陳代謝的秘密!湖泊代謝,也就是湖泊中光合作用和呼吸作用過程中物質、能量、養分間的動態平衡關係,會受到「翻騰作用」的影響,李老師強調:「如果這樣的結構不夠完整,美麗的湖泊就會變成臭水溝。」

典型溫帶湖泊發生的翻騰效應主要受到季節影響,春季時湖泊在湖面風的吹拂下,上層含氧高的水會往下流,底層富含營養物的水也會翻到上層。但到了夏天,上層的水受到太陽加熱升溫而滯留在表層,整個湖水因溫度和密度而分層無法垂直流動;秋天氣溫下降後,上層水升溫而下沉,形成垂直的水流而產生秋季翻騰作用;冬季時湖面結冰,冰層抵禦了風的作用,湖水是一片平靜。湖泊翻騰時補充了底層水的含氧量,同時也為上層水注入新的營養鹽,因此通常湖泊在翻騰後會有較高的初級生產力。位於熱帶的高海拔湖泊有劇烈的日夜溫差,每天至少可以加熱、分層一次,例如東非的坦噶尼喀湖(Lake Tanganyika),在如此頻繁的翻騰作用下成為非常豐富的漁場。

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典型溫帶湖泊在春季和秋季會產生翻騰作用,交換上層水的氧氣和下層水的營養鹽。來源:維基百科

那麼台灣的湖泊呢?「台灣有很大的海拔範圍,我們不完全處於熱帶,但我們的漂亮程度跟多元程度卻跟熱帶有得比,為什麼呢?這個不正常~」李老師笑著說。為了瞭解台灣高山湖泊的生態系代謝過程及影響機制,林業試驗所的前所長金恆鑣博士與研究團隊以保存良好的鴛鴦湖為研究對象。在國科會(現在的科技部)的支持下,他們將裝有感應子的浮筒放在湖面上,每十分鐘測量並記錄湖面上風速、風向、水中溶氧量及不同深度水溫等數據隨著日夜和氣候變換的改變,李老師說:

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「這些就是IoT的原型,所有的數據都是持續的測量並且以無線傳輸到計算中心,因為他們不可能在湖邊以人力24小時監測。」

經過一年多的研究,結果顯示鴛鴦湖的淨生產力在初夏及仲秋最高,在颱風季節則有顯著下降,因為颱風豪雨會對湖泊造成強烈的沖洗作用,湖泊中的菌相和營養鹽更新而暫時降低淨生產力,但是颱風的降雨同時也擾動了原本分層無法翻騰的夏季湖水,反而使生態系接著活潑了起來。

「他們的結論是:颱風是台灣中小湖泊生態系重要的動力來源。」

溫帶湖泊有季節性的變化,熱帶湖泊因每日翻騰作用有很高的生產力,「而研究發現鴛鴦湖的動力來源除了這兩項以外,還有『颱風』這個額外的因子。這個重要的生態研究,是在台灣早期IoT輔助下才能做到的。」李老師說。

小林村紀念公園 來源:維基百科
小林村紀念公園,建於小林村遺址附近,為了紀念莫拉克風災被土石淹沒的462位小林村居民。 來源:維基百科

如果我們為地球穿上各種感應子……

台灣科學家在鴛鴦湖的研究中說明了物聯網對地球的重要性,在另一個悲傷的事件中,科學家則是期望物聯網能避免遺憾發生。2009年莫拉克颱風在台灣南部造成極大的災情,其中最嚴重的災情在高雄市山區的小林村,小林村東北角的獻肚山因颱風帶來的大量降雨而崩塌,滾滾黃沙瞬間淹沒小林村,造成數百人死亡。

「其實過去的研究認為小林村西北角的山頭是比較危險,所以大型的通訊設備恐怕因此建設在東北角,」但八八風災時東北角的獻肚山反而是災難的中心。如果能在環境中安裝各種感應子,以物聯網長期佈局監控降水量、河流流速、雨水滲進地層的情況、山的深層結構等等,或許可以協助科學家計算土石流發生的機率,藉由種種徵兆預測事件的發展,避免憾事重演。「當我們加入物聯網、智慧化的思維,就會看到各式各樣、全面性的樣貌,這是跟以前完全不一樣的事情。」李老師說。

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人手一顆感應子總共消耗幾座核電廠的能量?

早在1980年代,柏克萊大學提出「Sanddust(砂粒)」的概念,以微機電作出小型感應子,這麼一來可以降低感應子的價錢,就能在地球上廣布感應子,得到過去無法獲取的知識。IBM也曾經提出過「智慧地球」這個類似的計畫。但若想在地球各個角落裝上感應子,必須先克服能量的問題。

「假設我們要丟出一百億個感應子,而一個感應子耗電率為1毫瓦(mW),全部加起來就要0.1吉瓦(GW),核四電廠一個反應爐的發電功率是1.35吉瓦,光是一百億顆的耗電就要十分之一個核電反應爐,一百億個感應子很多嗎?每個人身上裝一個就超過這數量的一半了。」

李老師概估感應子的能源消耗,奠基今日雲端思潮的資料中心(Data Center)所需要使用的能源,就已消耗全球6%的能源,而物聯網更加蓬勃的時代勢必會產生極大量的資訊,未來雲端儲存空間還會消耗更多能源。降低能源消耗是物聯網發展的重要環節,因為要在資訊跟能源這兩個工業革命的對應元素同時進步之下,才能催化成物聯網革命。

美軍很久以前就開始設法解決行動裝置的能源問題。通訊科技在軍事的重要性可想而知,戰士們身上大概要準備6~8顆鋰電池,才能確保衛星電話、紅外線夜視鏡、通訊、防護等等配備在沙場上能隨時使用。為了維持這種行動裝置的能量來源,許多科學家探討各種人體動能擷取技術(human motion energy harvesting technology),將發電器放在耳朵、膝蓋、腳底,將溫度、震動、壓力、化學能等等轉換成電能,甚至還曾經考慮利用身體裡的血糖產生電能。

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「energy harvesting (能量擷取)是個很大的領域,可以讓感應子不需要一直換電池,像是鴛鴦湖中的感應子就很需要這樣的研究,它不管是閒置、感測、傳輸,都需要用電,在野外不可能以人力更換電池或充電,所以很多人研究從風力、震動等等來源取得能量。」李老師說。

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但若想在地球各個角落裝上感應子,必須先克服能量的問題。來源:維基百科

應用科學是基礎科學的聚焦

物聯網對產業、商業和科學研究帶來的好處已經有目共睹,在物聯網持續改變我們生活的未來,能量擷取是其中很大的結構,需要科學家持續研究,才能不斷的突破科技極限,「那麼,到底應用研究重要還是基礎研究重要?」李老師提出一個大哉問。其實應用或基礎導向的科學研究不應該有價值高低之分,「比較好的說法應該是中經院的陳信宏所長所說:應用研究是大平台,讓各種創新知識彙整、聚焦在這個平台上,而在這個過程中,跨領域的結構也更容易出現。」

以物聯網為例,作為一個科技的應用平台,它需要各種技術聚焦於此,像是感應子開發、高效的能源擷取、訊號傳輸、智慧的節能城市發展、通訊協定的需求……等,其中能源擷取也是一個各種科技的大聚焦平台,從震動擷取能量需要機械和機電子專業的聚焦,利用太陽能發電需要電子、光電專業的聚焦,用無線傳輸取電則需要傳輸技術和電力系統人才聚焦,這些都是基礎研究一路聚焦到產業端的例子,越接近產業端就收縮成更專注的主題。

物聯網現在已經對產業、科學研究帶來許多好處,未來的應用更無可限量,科學家一步步突破技術上的障礙,讓感應子如沙粒般撒在地球各個角落,我們就可以得到更多知識、更了解這顆星球,進一步理出人類、所有物種與地球間,更適合的共存共榮之道。

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【下回預告】素番茄的科普難題

利用物聯網研究台灣湖泊生態系的利用物聯網研究台灣湖泊生態系的金恆鑣博士,他的哥哥,作家金恆煒,曾在一篇探討基改食品的文章中寫道:「老闆,來杯『素』的純番茄汁!」,雖然這是文章中虛構的素食者點餐台詞,但還是相當令人好奇:番茄難道不是素的嗎?1990年代曾有生技公司嘗試在番茄中加入魚的抗凍基因來研發耐寒番茄品系,「這個番茄是葷的還是素的呢?大部份人會覺得:『有動物基因,嗯,是葷的。』但對我們學科學的人來說,番茄當然還是素的,因為基因並沒有動植物的差別。」李老師說,「差別在科普。我常以這個例子來說明,看似複雜而令人害怕的東西,其實只要從原理來看就能理解。」

轉入動物源基因的植物究竟素不素?每個人有著不同科學知識含量及對問題的認知,因而會有不同的解讀和答案,若補充大家的背景知識是否就能消弭認知差異?科學普及能如何改變人們思考和判斷呢?關於李世光老師這幾十年來推廣科學教育的精采故事,都在下一回的「極光片語」!

【極光片語】專欄收錄李世光老師的訪談,每一段小故事、小物件的背後,都有饒富趣味的科學道理。吉光片羽比喻殘存的珍貴文物,象徵李世光老師在科學研發的高昂志氣和人生智慧;傳說見到極光會帶給人一輩子的好運,期待讀者在本專欄得到的啟發,都能像看見極光般感動。

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雷漢欣
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PanSci的菜菜實習編輯,來自溫馨的動科系,心情好的時候喜歡說「你知道嗎!?」小故事,即使常得到「誰不知道阿.......」的冷眼回應,也不改其志。

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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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
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・2022/11/24 ・650字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「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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從「自動化」進化成「智動化」——智慧製造是半導體產業的未來趨勢
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・2022/08/15 ・3611字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 文/曾繁安

台灣擁有傲視全球、成熟完整的半導體產業聚落,在世界科技領域中扮演舉足輕重的角色。這個國家的經濟命脈,經過全自動化的時代後,即將迎來另一次生產技術的大變革——智慧製造。

當訂單越來越多,人力卻不夠,半導體業者該怎麽辦?

半導體產業包含了矽晶圓[註]、相關化學品與氣體及導線架等封裝材料,其中又以晶圓厰為大宗,例如台積電便是全球規模最大的晶圓代工厰。素有「現代科技應用的大腦與心臟」之稱的半導體,是現代多數電子產品的核心單元,因為各項產品正是利用半導體電導率變化的特性來處理資訊。然而,目前半導體製造業卻面臨人力資源跟不上產量需求提高的挑戰。

晶圓是積體電路製程中的載體基片。圖/wikimedia

一般半導體廠場域面積大,人力短缺使企業面臨管理人手吃緊,再加上人員進出無塵室的過程繁瑣耗時,也是另一大負擔。與此同時,在廠內儀器參數比對和規劃生產計劃上,傳統人力也可能有出現誤差的風險。疫情時代也促成在宅經濟和 5G 應用的高速發展,各領域對晶片的需求大增,造成半導體產業出現產量需求高,但人力短缺的現象。

因此對不少業者而言,可有效緩解人力不足、大幅提升作業效率的數位轉型(Digital Transformation),可謂勢在必行。

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從「自動化」升級到「智動化」的智慧製造

那半導體產業的數位轉型,該怎麽做?所謂數位轉型,不僅僅只是將資料或作業數位化,還包括導入人工智慧(Artificial Intelligence,簡稱 AI)與數位科技,來改變企業的整個營運生產模式。AI 指的是電腦程式可模擬人類思維過程的能力,而在 AI 概念下的機器學習(Machine Learning,簡稱 ML),即為機器可以根據已收集的大量數據,經由建立模型對新數據進行推測,學習找出最佳解、改善效能

結合 ML 的製造執行系統,需搭配裝置在工廠各處的多個傳感器(Sensor),來收集與回傳各樣的生產數據。它們與工廠設備的相互連接,即是運用了物聯網(Internet of Things)的技術。有賴於 5G 科技的發展,數據可以達成高速率傳輸與低延遲,使得機器與機器之間可以達成溝通,在整合分析各方數據資訊後,有效率地完成各種指令操作,可以比自動化製造系統,更進一步為人類代勞工廠運作的大小事務。

舉例來説,當工廠的生產過程出現問題,自動化系統只會跳出異常通知,還是需要仰賴人員來進行手動排除;但換作應用 ML 系統的話,便可透過自我學習,來自動調整製作流程以解除異常狀況,無需人力介入便可自主解決,提升良率,達成「智動化」智慧製造(Smart Manufacturing)的最終目的。

機器可以根據已收集的大量數據,經由建立模型對新數據進行推測,學習找出最佳解、改善效能。 圖/elements

懂得精益求精、提高品質產量的智慧工廠

一座運用智慧製造的半導體工厰,不但能自主克服製程中的疑難雜症,更能幫助提高晶圓的產量品質。在研發方面,AI 可以協助理解高複雜、高維度的製程開發挑戰,也可與 ML 軟體分析感測資料和檢測影響,進行品質管理與缺陷檢查。

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此外,數據治理和數位分身,也是智慧製造的關鍵策略。對企業整體的數據進行管理和控制以提高數據的價值將因為數據產生的成本風險降到最低,是數據治理(Data Governance)的核心精神。

在兼顧資訊安全下,數據治理的體系能使跨部門間的數據共享更為方便暢通。輔以 AI 及 ML 的運算,便可以使業務部門的客戶需求、供應鏈管理等資料,與工廠生產部門的設備控制與品管等流程,有更迅速緊密的配合,規劃好合適的未來生產計劃,指導人員進行相關作業。

如同我們可以在電玩游戲或社交媒體上,按照自己的個人形象,來打造自己的虛擬化身,工厰也能藉助現今的科技,來為產品的物理實體,在資訊化平臺或系統的虛擬空間中,打造一個類比實物數位分身(Digital Twin)

數位分身模型之概念圖。圖/wikimedia

數位分身也是物聯網的應用之一,半導體廠中,由傳感器所收集到的晶圓製造數據,在 AI、ML 和軟體分析的協助下被整合,對映成數位空間中「雙胞胎」的存在。這位孿生兄弟不僅能夠隨物理實體的變化而即時做出相應變化,還可以提供無法在實體產品上測試計算的數據。

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理想情況下,數位分身可以經由機器學習,分析過去的歷史資料或多重來源的數據,來推估實體的未來情境。因此在危機或異常事件發生前,業者便可預先進行預測性的設備維護與產品的良率分析,比起傳統人力的判斷更加精確,降低技術風險,大大提高生產效率。

工業 4.0 浪潮來襲,智慧製造是產業未來趨勢

運用通訊科技、資料庫和電腦系統達成全自動化生產,已不是新鮮事,如今人類社會正迎來第四次工業革命的新一波浪潮。主打網絡與機械相互連接的核心精神,導入人工智慧、機器學習、物聯網感測與大數據分析等人機協作的智慧製造,是因應多變市場需求的時下趨勢。

在半導體領域中,企業龍頭台積電可説是數位轉型的成功案例,從二十年前的全自動化製造系統,如今致力於打造組織內部友善 AI 的工作環境,努力向智慧製造全面轉型。數位轉型的技術支援不能沒有半導體產業製造的晶片,而如今數位轉型也有望帶領半導體產業突破產能吃緊、人才短缺的困境,走向智慧製造的新紀元。

以台灣在地企業的智慧製造覆蓋率而言,就已在短短 6 年內成長 50%。舉全台最大的國際半導體展 SEMICON Taiwan 為例,智慧製造相關的展商在近六年內的成長幅度也同樣攀升了 50%。

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今年高科技智慧製造特展將以歷年最大規模之姿登場,與全台最大半導體盛宴 SEMICON Taiwan 2022 國際半導體展同期同地舉辦,匯集橫跨高科技製造業智慧製造解決方案業者、系統整合、軟硬體商及智慧製造需求端業者,如盟立自動化、倍福自動化、家登精密、攝揚企業、日商 JEL 等不容錯過。

今年高科技智慧製造特展將以歷年最大規模之姿登場,與全台最大半導體盛宴 SEMICON Taiwan 2022 國際半導體展同期同地舉辦。圖/SEMI

因應疫情下數位轉型成為全球企業的重要任務,今屆展覽中的「高科技智慧製造論壇」將由美光科技、 Lam Research、 Rockwell Automation、Siemens 等知名企業專家以人工智慧工廠為主軸,探討 GEC 技術藍圖,內容包含五個部分包含數據管理、智能分析、數位分身預測等重點實務經驗分享,從晶圓厰到設備製造商和解決方案提供者的角度,讓參與者得以探究 AI 智能工廠的前景和挑戰,跟上數位轉型的步伐。

除了智慧製造議題,展覽期間共有超過 20 場重磅級的國際趨勢論壇,豐富主題涵蓋先進製程、異質整合、化合物半導體、車用晶片、永續製造、半導體資安及人才。論壇將在今年 9 月 13 日率先開幕,展覽則於 9 月 14 日至 16 日於臺北南港展覽館一館盛大開場,規模創歷年新高,届時將有 700 間國內外指標性大廠共襄盛舉,現場將有 2,450 個攤位展出,完整串聯全球半導體供應鏈,目前展會參觀與論壇皆已開放報名,參與席次有限,有興趣者趕快手刀至官網報名起來!

註:晶圓(Wafer)是半導體晶體圓形的簡稱,是從半導體材料如最常見的矽,經過拉製、提煉等一系列處理過程,製成的圓柱狀半導體晶體經過切片、抛光而來。這些圓形薄切片被用於積體電路製程中的載體基片,也可用來製作太陽能電池。

參考資料

  1. 半導體是什麼?晶片產業一次看懂
  2. About SEMI Smart Manufacturing initiative
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