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1.機器人學習熱 下個明星產業 兒童才藝課最愛

陳怡瑄
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陳怡瑄

2008-02-01

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1.機器人學習熱 下個明星產業 兒童才藝課最愛
 

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本文出自 2008 / 2月號雜誌 品味學習潮

近年,台灣的才藝補習市場,除了音樂、英文、繪畫外,又多了一個新興顯學:機器人。

「什麼?玩機器人也要補習嗎?」有人聽了可能嚇一跳。但事實上,機器人的確開始成為一門全球新興熱門學科。

剛剛過去的2007年底,在台大體育館舉辦的機器人奧林匹克大賽,來自全台中小學報名參加初賽的隊伍就超過800隊。目前粗估,全台灣已經有超過百所學校設立了機器人社團。而校外補習班更是風起雲湧的設立。

在對岸的中國,機器人甚至已經變成學校必修課。

一個多月前,大陸哈爾濱省教育局頒布命令,宣布國中小學校必須開設人工智慧和機器人課程,好培養下一代的創新精神和實踐能力。

在相距不遠的韓國首都首爾,一間專事機器人教育的高中也已成立,校名就叫做Robotics——機器人高中。

原本只是小孩玩具的機器人,突然間在台灣、韓、與大陸三地都變得嚴肅起來,甚至還成為重要的國家產業發展政策。

日本/機器人要取代汽車業

機器人是大陸高技術研發計畫(簡稱863計畫)的項目之一,也是韓國政府的十大次世代產業目標,韓國政府四年前就宣布,要在2013年成為繼美、日之後的第三大機器人強國。

「機器人是下一個熱門研究領域,」連微軟總裁比爾蓋茲也在科學期刊《科學人》上預言,「今日的機器人產業,恰似30年前的個人電腦。」繼電腦與網路後,機器人將成為下一個超級科技新星。

而比爾蓋茲也為機器人下了個生動的定義:機器人讓個人電腦起身走下書桌,讓人看到、聽到、摸到、並且操控另一個地方的物件。

2006年6月,微軟成立了機器人創新中心,隔年3月就推出專為機器人設計的程式語言。

機器人產業到底有多大的成長空間呢?根據日本機器人協會預估,2025年日本機器人產值將達到500億美元,取代日本向來引以為傲的汽車工業,成為最大的產業。

而韓國政府則看好2013年時,也就是五年後,韓國人將一家一台機器人,比目前該國首都的寬頻普及率七成還要高。

台北 超過20家機器人教室

為了投資未來,台、韓、大陸各地正掀起機器人學習潮。

放學時間,蘭雅國小五年級的賴品豪背著書包繼續下個課程——機器人才藝班,一反印象中學生痛恨課後補習的樣子,他顯得樂在其中。

「我是來玩的啊,」他說,旁邊的賴媽媽附和著:「如果不讓他來,是比什麼處罰都難過。」

教室裡的樣子的確像個遊樂場。幾個小學生在四公尺見方的大桌子上堆砌著積木;有的發動馬達看看組裝的機器人如何動作;有的在裝著套件積木的抽屜間翻找著需要的零件。

提供學生學習機器人環境的科學動力才藝班、機器人教室,光是在台北就已經超過20家。

何以家長願意在英文、數學課之外,付錢讓孩子玩玩具?

其實,早於1988年,在美國麻省理工學院便已種下機器人教育的種子。當時在實驗室裡把玩機器人的,不是該名校盛產的理工天才,而僅僅是小學三年級的兒童!

原來,世界第一大積木廠商、丹麥的樂高公司在1986年時,開始試著生產可以用電腦來操作控制的積木,讓常被拿來組裝成機器人的樂高積木可以動起來。

於是樂高找上麻省理工學院合作,這舉動也引起了電腦人工智慧專家、也是教育學者的帕普博士(Seymour Papert)的高度興趣。

樂高/與麻省發展學習套件

帕普向來認同兒童認知心理學家皮亞傑(Jean Piaget)的基本信念——知識的本質就是必須動手操作。

於是,帕普把工業的自動控制概念,簡化成為兒童也能操作的大型零件。他為樂高開發了一套像積木一樣的程式,孩子不用死記死板的程式碼,而是用拖曳的方式,將程式零件圖像化。完成後,讓電腦接上控制IC,就能驅動馬達,讓積木動起來。例如沿著線條行進的汽車等。

在科學家的觀察下,當時就有一位名叫喬治的三年級小學生,自己組合了一台小車子,用程式拼湊出指令:「開兩秒、掉頭、重複三次」,小汽車就遵照指令變換方向,倒車兩秒、又再重複動作。

喬治下了重複三次、重複六次和重複七次的指令後,驚喜地向觀察的科學家報告他的發現,「偶數會讓車子回到原點,奇數則否。難怪我們會說偶數(even,有一致的意思)和奇數(odd,有不一致的意思)!」

「樂高讓喬治對數學產生了新的體會,」一旁做觀察的教授雷斯尼克(Mitchel Resnick)在報告中這麼說。

這一系列的實驗,開啟了兒童的機器人學習風潮。

麻省理工和樂高也根據實驗經驗,設計出樂高新一代的積木,附有CPU、馬達控制套件的「腦內風暴」(Mindstorms)。而當時在小學生身上學到的經驗,也被帕普教授寫進書裡,書名就叫做《腦內風暴》。樂高的「腦內風暴」推出至今,已經賣出超過100萬套。

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台灣 2002年開啟學習大門

這些為孩子設計的機器人套件,也在90年代擴散到亞洲,播下亞洲機器人教育的種子。

現在每週五放學時間,萬芳高中機械動力研究社裡的同學,遠看起來好似在玩軌道賽車。不過走近一瞧,這些學生認真的拆拔零件、測試準度,還回到電腦前討論如何調整設計程式。

帶著這群孩子探索機器人的教務主任陳怡靜,不只是社團的創辦人,嚴格說來,也是台灣機器人教育的發起人。

原來11年前,陳怡靜還在資策會任職時從資訊期刊看到「腦內風暴」的報導,覺得十分有意義,她也發現儘管台灣已經有廠商進口,但卻沒人教。

於是她一邊研究,一邊找上國立台北師範學院(現在的國立台北教育大學)數理系及電算中心合作,推薦有興趣的學生來學習這套教材。

兩個月後,這些年輕老師摸熟了腦內風暴,便開始從國語實小實驗。2002年,台北市教育局舉辦了第一場台北市國小校際盃比賽,還撥款買了100套機器人提供給沒有教材的學校試身手,就此開啟台灣國中小學校的機器人學習。

益處/學溝通、推理及未來

「其實,最重要的是孩子學會了溝通協調,」陳怡靜指出。因為社團裡,三、四個同學得共用一套機器人,一起設計作品,除了邏輯、推理和空間感外,更要懂得利用共用的有限資源、協調分工。

甚至,機器人教育訓練也可以幫助小孩找到自己的性向。陳怡靜回憶,有個考試成績總在前三名的學生,第一志願是當外科醫生,儘管該學生在輔導室測驗的興趣量表結果顯示,他的空間理解偏弱,並不適合理科發展。

這名學生參加了機械動力研究社後,才實實在在體會到自己的弱點,而改變志向。

「他連跟著旁邊同學一步一步照著做,都組合不出機器人,」陳怡靜回憶道。這個社團活動讓這名學生第一次驚覺自己有多排斥機械,若是執醫,可躲不掉人體這具大機器,更別提各種醫療機械。後來他決定報考法律系,不勉強自己追逐醫學院光環。

丹麥/重創意而非比賽

近幾年來機器人社團在台灣中小學蔚為流行後,各種競賽紛紛出現。不過這些熱熱鬧鬧的學習與競賽,看在一些推動機器人教育的元老眼中,卻有點憂心是否變質了。

「台灣的機器人教育太比賽導向了,」國立台北教育大學玩具與遊戲設計研究所所長張世宗認為,台灣的學生比賽太重視效能、速度,卻磨損了創意。張世宗其實是機器人教育學會創辦人之一,也曾主辦去年的世界機器人奧林匹克大賽。

「拚命去組裝速度更快的機器人,這種磨練的結果,跟以前台灣廠商做代工有什麼兩樣?!」張世宗搖頭歎道,他更憂心,在比賽導向下,學生程度容易偏向兩極化,也會讓比賽成績不佳的學生容易放棄。

對於台灣對機器人教育的積極比賽態度,萬芳高中機械動力研究社裡有個同學感觸很深,他是來自樂高的祖國丹麥、15歲的交換學生柏托瑪。

柏托瑪說,在丹麥,學校並不會特別開機器人課程,社區裡倒是很流行。圖書館、社區活動中心針對五歲到各種年齡層的成人都提供課程。

從教室裡的學習氣氛來看,丹麥與台灣也有很大不同。

「在丹麥,根本就沒有老師在台上教你怎麼做機器人,」柏托瑪說,老師只是到處走動看學生們怎麼做,然後給建議,沒有講台、沒有講義。「而且,我們那邊沒什麼比賽,愛做什麼就做什麼,」柏托瑪笑笑:「不像這邊這麼流行。」

這也讓台灣孩子和西方教育長大的孩子,在作品上表現出不同的特色。

去年底得到小學組冠軍的比賽老手賴品豪,他觀察國外選手的作品後,也不禁讚歎異國對手們在機構上的巧思,「很多時候,我們需要用到四個感應器,但是他們只要兩個就好了,」小小年紀的他露出佩服的神情說,「他們真的比較有創意。」

美國/以機器人培養競合

但不諱言,競賽的確有其激勵作用。

年年帶學生參加競賽的機器人才藝教室創辦人、人稱毛毛老師的尤勝信就認為,孩子們從比賽中得到相當的成就感;而為了一個目標去拚命努力,也是嬌生慣養的現代孩子少有的經驗。

其實,歐美國家也有各式各樣的機器人比賽,但競賽方式卻很不同。

機器人教育學會理事長、淡江大學航太工程系教授王明睿四處考察機器人比賽,他認為美國在機器人競賽規則上,已經發展出有趣的方式。

以美國最大的機器人比賽組織FIRST為例,這個比賽在初賽時,同樣會評比出表現效能最佳到最差的名次。

不過到了進階比賽時,難關就來了,因為下個關卡必須兩隊伍合作參加。意即,各隊伍需要找到和自己優劣互補的伙伴隊,在先前初賽時,自然不能得罪潛在合作伙伴,也得好好觀察。

「第一名不能人緣太差,最後一名可以藉聯盟翻身,」王明睿觀察:「美國人已經開始為這個競爭合作(Co-competition)的時代培養有雙贏氣度的學童了。」

看來,機器人是玩具、是智力、也是性格與EQ等團隊合作的訓練。

再加上機器人被預估為下一代的熱門產業。可以預見的是,機器人學習潮將會愈來愈紅。

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