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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

出版日期:

正方形 Icon 觀念探索 Trend

2015年青年創新獎(上)

譯/施祖琪

本刊取得美國麻省理工學院Technology Review期刊圖文授權
本刊取得美國麻省理工學院Technology Review期刊圖文授權

在本期和下一期的「觀念探索」中,本刊報導MIT Technology Review 2015年「青年創新獎」(35 Innovators Under 35)得主的故事。閱讀這些故事的角度不只一種,當然,這些人全都飽富創意、激勵人心,但是他們的故事同時也是當前新興科技進展的寫照。例如,在生物醫學領域,幾位得主探索人腦的運作機制,試圖破解精神疾病的密碼。另外,隨著機器人及人工智慧技術突飛猛進,這些領域內創新佼佼者的故事亦在此呈現。

Technology Review先從內外部專家提名的數百位候選人中,遴選80位進入第二輪評比,之後公正的外部評審依據80位候選人作品及成就的原創性與影響力進行評分,最後再由編輯群挑選出最終的得獎者。
在這一期裡,我們先為您呈現九位「發明家」及七位「創業家」的故事。


發明家

賦予科技新生命,顛覆傳統思維。


陳雲霽
人工智慧的演進還需要新硬體的配合

在北京一家咖啡廳裡,陳雲霽一邊啜飲著眼前的芒果冰沙,一邊談他可以怎麼樣讓深度學習發揮更大的效益。
深度學習過去妾身未明,現已躍升為人工智慧(AI)研究的熱門領域,大幅改善了影像檢索及語音辨識等運算技術。Google及百度等企業更已大筆挹注,讓電腦自動從大量資料中學習,而不必靠人為教育。然而,這是非常耗用資源的科技:當2012年的「Google大腦」(Google Brain)計畫訓練電腦辨識貓臉時,便足足用上1.6萬個微處理器。
如此龐大的開支和用電量,只有大企業才負擔得起。陳雲霽說:「現在的智慧型手機不夠聰明,但若手機能持續學習,就可以變得更聰明。」他指出,處理器要收到好幾百條指令才能執行先進AI技術的複雜運算,因此,他正在打造深度學習的處理器,專門針對「計算機器學習的基本區塊」進行優化。
他是中國科學院計算技術研究所的研究員,在他的實驗室裡,研究助理利用電腦程式模擬不同晶片設計圖對處理速度帶來的改變。依據他最新的設計,晶片的運算速度已比今日水平快上數百倍,耗電量卻只有千分之一。不過,陳雲霽並不就此滿足,他的目標是要把晶片的耗電量降至萬分之一,好讓手機或穿戴式設備也能變成深度學習的工具。(Christina Larson)


戴格迪凡倫(Canan Dagdeviren)
彈性感測器及電池專家,探索新型醫療設備的潛能。

聽到母親說感覺不出擦保養品有何效果時,你會怎麼做?如果你是土耳其材料科學家、哈佛大學及麻省理工學院博士後研究員戴格迪凡倫的話,你會設計出一款精密設備來測量膚質的細微變化。只不過,當她找上皮膚科醫師,開始一起打造設備時,她發現這樣的機器可以有更深遠的用途:皮膚癌早期篩檢,以及避免不必要的切片檢查。
皮膚癌的早期症狀之一是表皮增厚,戴格迪凡倫的機器在半透明的伸縮橡膠上嵌有微型感測器和電池,可比醫師的指尖更精準地檢測病患皮膚密度的變化。
另外,在伊利諾大學攻讀博士學位時,戴格迪凡倫還開發出一種可永久置入體內,從器官律動擷取能量,並將電源直接傳送至心律調整器,也可電池充電的設備。目前,心律調整器的電池很大,且每隔五到八年就得透過手術取出更換。她發明的這款自主供電設備已通過動物實驗,可望大幅改善裝有心律調整器病患的生活品質。(Julia Sklar)


夏敦(Jamie Shotton)
開啟電腦的新視野

在劍橋大學攻讀博士,以及之後在微軟研究院(Microsoft Research)任職的期間,夏敦開發出可讓電腦辨識影片中不同物體的軟體。這套軟體可把影像的像素依色彩分成不同區塊,而從草原上找出羊,或分辨書架和書桌的位置。
這套系統使他聲名大噪。有一晚,他接到一通神秘的電話,邀請他加入一個遊戲操控系統的新研發團隊,希望他幫忙開發出可分辨影片中不同人體部位,並讓人體與遊戲互動的技術。在那之後的某一天,他在沖澡時忽然想到,他可利用人體距離相機的距離,而不是用顏色,來分辨不同的物件。
當時的靈光一閃最終催生出Xbox 360遊戲機的Kinect感應器技術。不過,儘管Kinect寫下了電腦視覺(computer vision)及機器學習技術發展的重大里程碑,卻未真正帶來人機互動的革命。
但是,夏敦並不氣餒,他的手勢感控軟體將於微軟即將推出的擴增實境設備HoloLens上首度公開。此外,他還在開發能讓具基本景深感測功能的網路攝影機也能解讀細微手勢變化的技術。他說:「以後人類將可用更好的方法和電腦互動。」(Simon Parkin)


提伊(Benjamin Tee)
人工合成的觸覺可造福病患

「我小時候是好奇寶寶,老是打破東西,」提伊說:「有一次,我把祖母的骨董鐘打破了,害她很難過,因為那再也修不好了。」
但那慘痛的教訓只加深了提伊的好奇心,他想知道物件運作的原理。現在,藉由在電子皮膚(electronic skin)及壓力感應設備方面的創新,他開始解決比修鬧鐘更難對付的問題。
當他還是史丹佛大學的博士生時,他和同學聯手設計出「智慧OK繃」。他說,若貼在手腕上,他的智慧OK繃可偵測脈搏,甚至還能判斷血管的健康程度。
提伊還開發出對壓力高度敏感的電子皮膚,有朝一日將可包覆在義肢上,模擬真實皮膚的感覺。「大腦須收到很多回饋才能執行日常生活的許多任務,皮膚在這其中扮演重要的角色,」他解釋道:「譬如,我現在可以坐著而不會跌倒,主要是因為我從椅子得到感覺訊息。」
他所開發的壓力感測器還能應用在很多地方,譬如,病患頭骨內可植入微型的無線監控器,以監測腦壓。目前,醫生必須在腦傷或腦部手術病患的頭蓋骨上鑽孔植入人工血管,才能監控腦壓變化,提伊的技術對此類病患而言,將是一大福音。(Anna Nowogrodzki)


蒂露卡(Lisa DeLuca)
喜歡解決日常生活問題的軟體工程師

手中握有150項專利的蒂露卡是IBM公司裡擁有最多專利的女發明家,她的發明包羅萬象,包括能讓參與電話會議的人在特定話題出現,或某人開始講話時收到提醒的技術;為行進間通話的手機用戶指路而避免斷訊的系統;當指定的Twitter主題標籤(hashtag)出現時會自動亮燈的項鍊;以及可找出車內物品的定位服務。
「創新的發想並不難,」蒂露卡說:「難的是要花時間把想法付諸文字,深入研究想法的可行性,或思考如何進一步改進。」
她大多數的發明都是在下班後,在深夜或假日進行的。上班時,她在IBM負責行動運算及商務技術研發,她最近的一項發明是能讓零售商家依據消費者在店內的位置,發送針對性促銷方案的行動App。光是為了這個App,蒂露卡已提出九項專利申請,並正在家中測試與App搭配的藍牙信標裝置(beacon)。不久前,她還買了3D印表機,用以列印發明的設計原型,第一個成品是:為她忘東忘西的先生所製作的Fitbit鑰匙圈。(Suzanne Jacobs)


華許(Conor Walsh)
這個機器人科學家的發明很合身

機器人實驗室裡多半不會有縫紉機,但哈佛大學韋斯生物啟發工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)教授華許卻在實驗室裡擺滿了縫紉機,以及占滿整個牆面的布料,還雇用了三名全職的織品設計專家。在實驗室的一隅,還有一個看來像是運動用品店的貨架,上面滿是各式各樣不同尺寸的運動鞋。
在華許眼裡,機器人不見得一定要硬梆梆,他正在打造輕薄彈性的軟式機器人,讓人可以穿戴在身上,加強肢體能力。
他設計的外骨骼機器裝(exosuit)載有感測器,可感應穿戴者的動作並指揮馬達拉引連結布料的電纜線,以在適當的時機協助肌肉移動。這套機器裝可減輕士兵行軍時的體力耗損,也可成為行動不良者的輔具。
布料和纜線是這套機器裝輕薄的秘密,但是,它還得夠合身,才不致限制人體的動作。華許表示:「織物的使用應該是最重要的環節。」正因如此,他才會需要這麼多臺縫紉機。(Anna Nowogrodzki)


倫特(Richard Lunt)
打造透明太陽能電池需要超凡的想像力

倫特用可吸收紫外線和紅外線的分子,發明出透明的太陽能電池。這些電池可塗裝在手機或智慧手錶的螢幕上,拉長充電的間隔時間,若是塗在低耗電設備上,如電子閱讀器,甚至還可完全免去充電的需求。
倫特是密西根大學材料科學家,他在共同創辦的Ubiquitous Energy(該公司執行長 Miles Barr是Technology Review 2014年青年創新獎得主)裡,展示以此材料製作的原型設備。然而,這個技術的難處在於它不易生產,尤其難以應用在大螢幕上,所以倫特正在嘗試不同的作法。
倫特已調配出一種透明材料,可將紫外線和紅外線轉換波長,再導向位於螢幕四周的太陽能電池上。因為這比直接把太陽能電池鋪在螢幕表面上簡單,所以生產成本可以降低,更適合用在大型設備上。(David Talbot)


戴爾(Travis Deyle)
他的機器人可無線充電,還能幫忙送藥,現在,Google還要他用科技改善醫療品質。

問:你在Google X實驗室參與可測量淚液中葡萄糖含量的隱形眼鏡的研發計畫,現在你又著手進行另一機密的醫療相關計畫,你如何把機器人研究的經驗應用於Google X的工作上?
答:幾乎每個領域均可受惠於機器人科技,「機器人學」其實只是形容「極致跨界」的一種講法,因為這領域無所不包,從感測技術、感知、控管、機器學習到機械學,應有盡有。
問:你希望發揮什麼樣的影響力?
答:改善人類的生活品質。醫療服務的進展已經停滯多年,當然大多是因為法規的限制,但業界不敢冒險也是個問題,我認為透過更靈活的作法,可以帶來重大的突破。
問:Google為什麼能解決醫療方面的挑戰呢?
答:最主要是因為有高層的全力支持,沒有人比Google創辦人更勇於冒險了,我覺得他們有正確的心態,能夠真正鼓勵創新和接受失敗,而這是其他組織辦不到的。(Rachel Metz)


保羅(Rohan Paul)
為了幫盲人打造負擔得起的障礙物偵測系統,他努力了解他們的需要。

2005年時,我還是印度理工學院的大學生,有一次,教授帶我們參訪位於德里的全國盲人協會,我們發現,盲人因為走路時常撞到障礙物而受傷,所以根本不敢自己出門。
在那之後,我們設計了一款運用超音波測距的震動手杖,我們把初期的設計交給盲人試用,當他們感受到手杖因偵測到障礙物而震動時,他們臉上不住微笑,甚至還有好幾個人不願意把手杖還給我們呢!
我們從設計初期便讓使用者共同參與。他們告訴我們,手杖必須要夠小、倒下時不能碎裂、要適合各種不同的握法,還要能偵測各式各樣的障礙物,包括路標、路人、停在路邊的自行車,以及快速靠近的障礙物。女性還說,他們希望手杖要小巧、可以折起來放入皮包,而且顏色還要夠時尚。
最後,我們打造出一個可裝在傳統白手杖上的裝置。經過測試,它能把衝撞的機率減少95%。2014年時,這款「智慧手杖」(SmartCane)正式上市,價格只有50美元,現在已有一萬名用戶。我們希望能把它交到一百萬、甚至更多盲人的手中。
(本文由Rohan Paul口述,David Talbot整理)

創業家

他們在科技中探尋推動改變的星火


金吉妮(Jini Kim)
一次協助政府的經驗改變了她對經營醫療事業的想法

2013年11月的某一天,一通凌晨兩點的電話改變了金吉妮的生命,那通電話是白宮打來的,請求這位前Google產品經理出手相助,以解決全民健康保險網站HealthCare.gov的技術問題。就在那一天,她跳上飛機,開始長時間馬拉松式的工作,犧牲了感恩節、聖誕節假期,也錯過自己的生日。六個月後,當她終於可以離開崗位時,該網站已有800萬人加保,而金吉妮也對怎麼經營她自己的醫療資料分析公司——NunaHealth有了新的想法。
Nuna創立於2010年,透過分析匿名化的員工行為資料,判斷不同人口特徵的族群在醫療服務需求方面的差異,以協助企業設計健康保險的給付和保健計畫。
在她出手襄助Healthcare.gov之前,金吉妮和其他矽谷人一樣,也把政府看成是創新的絆腳石,因此,Nuna本來只服務企業,但在歐巴馬政府短暫工作一段時間後,她相信政府有能力推動改變。
回到舊金山後,她立即著手擴充Nuna的業務觸角,開始服務地方、州立和中央政府部門。對金吉妮來說,醫療改革絕非紙上談兵而已。她33歲的弟弟Kimong是重度自閉症患者。她從九歲起便分擔照護他的工作,到現在也還與父母同住,以方便照料弟弟。
Nuna的會議室都是以Kimong最喜歡的芝麻街玩偶命名,她也常帶弟弟上班,讓辛勞的父母稍事喘息。「「Nuna」是韓文「姊姊」的意思,也是Kimong僅知的三個字之一。(Yukari Iwatani Kane)


穆勒(Rikky Muller)
能在腦中適時發出信號的硬體,或許是治療精神疾病的新方法。

在歐巴馬政府去年推動的腦科學研究策略(BRAIN)裡,最大膽的一項計畫是要以電子大腦介面(electrical brain interface)來輔助精神疾病的治療。在這項計畫下,科學家將開發一套可感應和調節異常電子活動的系統,以減低從嚴重焦慮到創傷後壓力症候群等疾病對患者的影響。以色列裔企業家、Cortera Neurotechnologies共同創辦人穆勒正在研發一種可植入人腦、與大腦直接互動的裝置。
穆勒對大腦介面臨床應用的興趣行之有年,出身電機背景的她,曾從事晶片設計工作,卻對腦神經科學情有獨鍾。還在柏克萊時,她曾研發一種可解讀大腦思緒來控制機械義肢的植入式設備,也設計過一個毋須植入腦內、裝在大腦皮質上即可判讀大腦訊號的無線裝置。該研究計畫也促成她在2013年創立Cortera,那一年,她還是博士班五年級的學生。
Cortera已把可直接從大腦表皮感測電子活動的設備應用到臨床醫療上,幫助醫生在開刀時鎖定癲癇發作的位置。理論上,這些裝置可用於神經或精神重症的持續監控,不過,穆勒卻不願透露Cortera計畫如何搶攻神經調節的市場大餅,她說:「我們心裡已經有屬意的應用領域,只是現在還不便公開。」(Amanda Schaffer)


柯立森(Patrick Collison)
他和哥哥聯手創立Stripe,讓線上金流更便捷。

我老家在愛爾蘭的鄉下,網路是我們與世界接軌的橋樑,我和哥哥John在愛爾蘭及後來到矽谷時,都曾做過一些App的設計,我們曾親身體驗過接受線上付款有多麼麻煩,真的搞不懂線上支付的流程。整個產業的生態體系簡直就像是為了消滅網路企業而設計的。
在資訊取得的層面,Google扮演起網際網路基礎元件的角色,我們認為,在金融服務領域,也該有一個針對程式開發人員提供的即時支付平臺。
目前,Stripe每年為幾千家企業處理數十億美元的交易,顧客包括新創企業和公開上市公司。要處理這麼大量的支付金額,我們需要管理龐大的資料庫和分散式系統,我們公司內部有個10人的機器學習小組,負責管理法規遵循、風險、詐騙及身分驗證等各項工作。
Stripe大大降低參與線上經濟的難度,而這帶來的好處可能遠超過你的想像。我們催生出包括群眾募資在內的新業務模式,以及新的行動市集,如Lyft、Postmates及 Instacart,讓社會中更多人享受到這些服務帶來的便捷。我弟弟是殘障人士,線上服務對他來說不只是方便而已,他現在可以輕鬆購物,而這是他以前做不到的。
(本文由Patrick Collison口述,Robert D. Hof整理)


懷斯(Melonee Wise)
一般倉庫都用得起的機器人

懷斯的夢想是讓每家每戶都有自動化的機器人,但是,身為成立甫滿周年的Fetch Robotics 執行長的她,卻悲觀地認為因為軟硬體的侷限,這個夢想終其一生將難以實現。
不過,懷斯也認為,微型電腦、價格更低廉的感測器及更強大的人工智慧技術,都有機會讓機器人變得更普及——只是這些技術還沒被整合到同一臺機器裡。因此,Fetch Robotics正鎖定一個極具潛力的市場區塊:倉儲及電商的物流中心。
雖然專用型的機器人已常見於超大型配銷中心,但懷斯覺得,小公司對更靈巧的「行動化操作」機器人的需求也不容小覷。在她企業總部內模擬倉儲的一隅,當懷斯從貨架上拿起一盒盒的餅乾及麥片時,一臺高度及膝的圓柱形機器人「Freight」(裝貨之意)亦步亦趨地跟著她,等她把貨品放入機器人上的塑膠籃裡,下了假訂單後,Freight立刻移往模擬的集貨區。另一臺機器人「「Fetch」(取貨)的頭上則裝了類似Microsoft Kinect遊戲機控制器的相機,可辨識貨架上的物品,並自行放入籃子裡。
懷斯說這兩臺機器人的定價約莫是幾萬美元,遠低於雇用一名員工的花費。目前,Fetch Robotics已賣出50臺機器人,如果客戶反應不錯,她希望能讓這些機器勞工大規模投入倉儲作業。(Robert D. Hof)


魯賓(Ben Rubin)
爆紅影片直播App的共同創辦人談成功祕訣

魯賓為我們說明近來引爆行動實況App熱潮的Meerkat的操作方法:輸入主題、按下手機錄影鍵,Meerkat便會由Twitter推送網址通知好友,朋友可點擊觀賞留言,就是這麼簡單。他說:「這個媒介是新的,如果產品很複雜,媒介又不好用,就不會有人想用。」
但還是有魯賓控制不了的事,當Meerkat一炮而紅後,Twitter便開始提供另一款類似「App「Periscope」,並切斷Meerkat匯入Twitter名單的權限,使得新用戶找不到其他已使用Meerkat的朋友。從那以後,Meerkat轉而投向Facebook的懷抱。
魯賓認為,線上串流最終將催生出新型態的娛樂,他說:「不間斷的實況直播秀可以和觀眾即時互動,以後不會有『沙發馬鈴薯』,每個人都將是演出者。」(Rachel Metz)


瑪莉努奇(Dena Marrinucci)
她的公司想不靠切片就在早期偵測癌症病灶

難題:腫瘤細胞一旦透過血液轉移或擴散後,通常都會變得非常難以檢測。
解答:瑪莉努奇於2008年與事業夥伴共同創立Epic Sciences,把她開發的癌症早期檢測技術商業化。只要取得約兩茶匙的血液,這項技術就可找出病患身上幾乎所有的癌細胞並執行圖譜(profile)分析。一般來說,在含有500億紅血球及5,000萬個白血球的血液樣本裡,只會有幾個循環腫瘤細胞,「這就像是大海撈針一樣,」瑪莉努奇說。
其他的檢測技術由於只篩選一種生物標記,或只用細胞大小來分離異常的細胞,所以會遺漏部分的循環腫瘤細胞。Epic則能同時檢測基因異常和生物標記,故可找出更多的循環腫瘤細胞。這將可輔助癌症病患的長期追蹤,便於醫師隨病況調整療程,目前已有26家藥廠把Epic的技術用在癌症藥物的臨床實驗上。
2004年,瑪莉努奇剛考進Scripps研究院時,她祖母確診罹患惡性黑色瘤,但在短短一年前,她才剛做過正子斷層掃描,當時結果完全正常。「等癌細胞出現在斷層掃描上時,可能已經有好幾千個了,我們就是想要解決這個問題,」她說。(Eilene Zimmermann)


西斯卓姆(Kevin Systrom)
Instagram共同創辦人的眼光依然精準

西斯卓姆在2010年成立Instagram,那一年,他才26歲。18個月後,該公司員工擴充到13人,但還是沒有商業計畫,卻獲祖克柏(Mark Zuckerberg)砸下10億美元收購。
三年後,事實證明,Instagram的出現恰得其時,其服務類似Twitter,不過推送的以照片和影片為主,而不是文字。它迎合了喜歡用照片說故事的人的喜好:簡單易用,影響力也跨越語言和文化的隔閡。Instagram用戶數已逾三億,每日上傳超過七千萬的照片和影片。
西斯卓姆眼前還有個大問題:Instagram能把人氣變成生意嗎?去年秋天,他開始推出廣告促銷方案。他說,Instagram大部分的用戶都不到30歲,他得找出一個既能打廣告又不致於引起用戶反感的方法。(Fred Vogelstein)

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