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創建虛擬世界,活出真實自我!

科技部年輕學者養成計畫得主鄭龍磻
2020-07-27
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創建虛擬世界,活出真實自我!
圖/臺大資工系助理教授鄭龍磻專長為人機互動、擴增/虛擬實境、觸覺回饋領域。
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你相信馬斯克說的,我們只有10億分之一的機會活在真實世界中?還是古希臘的柏拉圖主張「真實的世界」只活在人們的想像中?不管你相不相信,科學家們還在尋找答案。但臺大資工系助理教授鄭龍磻會告訴你,有種未來是結合「駭客任務」以及「星艦迷航記」,人們將活在電腦產生的虛實結合世界裡!

曾有人提出宇宙可能是3D全像投影的虛幻影像,這或許顛覆了一般人的認知。但在未來,「虛擬」世界將有可能變成你我生活的「實境」,這是真的!這位臺大資工系最年輕的教授、也是該屆愛因斯坦培植計畫最年輕的得主,為這個世界勾勒出一個大膽的、全然不同的面貌。在AR(擴增實境) / VR(虛擬實境)研究領域中,電影、遊戲,不過是提前讓我們感受未來的無限可能而已!

在虛擬世界裡,探索世界的未來

專長為人機互動、擴增/虛擬實境、觸覺回饋領域,鄭龍磻的研究在於「提高沉浸感」,換句話說,就是希望AR、VR的用戶不只能看到、聽到虛擬世界,還能真實感受到虛擬世界。在未來,你甚至會分不清那些是虛擬的,哪些是真實的。身為電腦科學家,鄭龍磻進一步解構不管是視覺、聽覺、嗅覺、味覺及觸覺,人類最後獲得的其實是「資訊」,也就是一串生物電子信號在大腦皮質層上的反射,而我們躺在像駭客任務中的睡眠艙裡面,電腦會刺激腦電波,模擬我們神經的訊號,讓我們在電腦創造的虛擬世界裡面生活,這是未來虛擬實境的一種模式。

另外一個可能性就是,電腦可以完美地控制真實世界所有的物質,而我們在這完美的虛擬世界中,想要甚麼,就會出現甚麼,就像魔法一樣。但現階段就他的研究來看,雖然頭戴式裝置可以控制視覺的部分,但觸覺部分還只能靠電腦操作真實世界的物質來達成。

鄭龍磻進一步解構說明,不管是視覺、聽覺、嗅覺、味覺及觸覺,人類最後獲得的其實是「資訊」。圖/鄭龍磻進一步解構說明,不管是視覺、聽覺、嗅覺、味覺及觸覺,人類最後獲得的其實是「資訊」。

大膽想像不設限,研究方向更自由

這幾年,人機互動領域成為AR跟VR發展的主流,VR也從顯示技術邁向全感官的體驗回饋,「但我們在跟虛擬物體做互動的時候是摸不到的,這是非常大的問題」。鄭龍磻指出,「我們的研究,就是找出有沒有其他更好、更能提供觸覺回饋的方式」,因此於「愛因斯坦培植計畫」中提出《計算虛擬實境之實體呈現》計畫。沒想到這個計畫也讓他從406位佼佼者中脫穎而出,並運用補助經費建置「人機互動實驗室」,希望透過開發理解人類感官之高階電腦系統,建構實體環境並結合無人機、機械手臂等致動器,找到更有效率的方法去安排真實世界物質回饋於虛擬實境的感官體驗。

有了計畫的支持,他正向著研究目標一步步邁進。最大的幫助是,他可以很大膽的去提更有創意的、更有前瞻性的研究方向,不像在業界,需要考量市場需求與競爭壓力,研究上的獨立性與自由度,讓他勇敢嘗試各種可能性。對新手老師來說,各種資源缺乏,建立新的實驗室將非常困難,而愛因斯坦培植計畫的研究經費,加上學校和系上的可用資源,讓他在執行研究上如魚得水。研究上能保有獨立性與自由度,讓他勇敢嘗試各種可能性。圖/研究上能保有獨立性與自由度,讓他勇敢嘗試各種可能性。

追求不一樣  創造改變衝擊現狀

相較於學術圈,「企業本身會比較著重研究的商業價值」,但謀求商業利益,這在每個學術單位都是必要的,把研究的成果帶進真實世界還是終極目標。但是目前臺灣的研究環境傾向業界主導,相較國外大學的研究環境,鄭龍磻覺得臺灣比較缺乏大膽的、概念的創新,這是可以多加努力的地方。他強調,如果臺灣長期落於商業導向思考,所做的研究,也許只能就現有的基礎做小幅度改變,不容易有突破性發展。他特別舉例,智慧型手機出現前,過往人機互動的研究,多半著重鍵盤的設計、打字的技巧速度;但智慧型手機卻改變了我們的使用習慣,「有些時候我們就是需要一些不一樣的想法,才能找到重大的突破,創造巨大的改變跟衝擊」,他直言。

就像以前美國的NASA太空總署,他開玩笑反問:「我們在地球上生活的好好的,為什麼還要往外太空發展?」在現實生活中有些研究或許當下並沒有實質的利益,但「他們不想成為遺失掉機會的人」,對這些研發大國來說,一旦錯過機會,你可能就從領先地位變成屈居人後,這就是臺灣最可惜的地方!我們一直都是在追趕別人,「但其實我們的研發能力已經很接近美國了,只是缺乏有人跳出來做不一樣的研究」,像是近來人機互動領域的熱門話題為「個人自造」,連怎麼讓電腦幫你製造出有個人風格的義大利麵,都可以成為研究主題,非常有趣,這也是他為什麼一直都在人機互動領域裡面做研究的原因,因為可以看到這些不一樣的想法出現。於美國Microsoft、Apple的實習經驗,帶給鄭龍磻許多啟發。照片提供:鄭龍磻圖/於美國Microsoft、Apple的實習經驗,帶給鄭龍磻許多啟發。照片提供:鄭龍磻

勇於做臺灣科研的愛因斯坦

「企業覺得我們做的東西是值得的,所以贊助我們,讓我們去做我們想做的事情;而不是給我們錢,讓我們去幫他做他想做的事情」,就是他對研究自由度的定義。但即使是研究大國的美國,企業對於研究的方向,也有其限制。在美國Microsoft、Apple實習的經驗,也讓他有更多的觀察。像蘋果的內部所有開發過程都是保密的,研究成果也不發表論文,公諸於世;微軟相較開放些,很多創新的研究,像把DNA當作儲存系統的研究,不只思維創新,還很有趣。前後加起來一年的實習時間,啟發了他的見解與想法,學習如何跟資深研究員相處,收穫很多。

另一位「愛因斯坦培植計畫」得主,臺北科技大學光電工程系助理教授鄭鈺潔,擁有歐盟雙博士學歷,在轉戰教職前,也曾在愛爾蘭的Intel擔任研發工程師。從小就立志當科學家的她指出,獲得年輕學者養成計畫的充分支持,讓她在研究上得以獨立運作,專心開發平板光學元件更多的功能,如頻率轉換、全板聚焦、角度不變量等,甚至提出新穎應用,自由發揮的空間很大。

同樣擁有出色的履歷,但他們都選擇回臺做研究,鄭龍磻認為臺灣從學界到產業界人機互動研究相關資源都很充足,有發展空間;鄭鈺潔發現國內液晶與半導體產業發展多年,卻少有人研究用光去控制液晶高分子的題目,在釐米與奈米之間的微型機器人研究也缺乏進展與突破,回國後提出跨光學與材料領域的研究,一圓科學家的夢。

鼓勵年輕人大膽做夢,更要有實力築夢

這些臺灣的年輕學者們,不僅自己勇敢逐夢,也鼓勵學生大膽做夢。28歲時回國,進入北科大任教的鄭鈺潔,和學生相處亦師亦友,今年她帶著團隊跨國研究,開創出光驅動微型軟性機器人,並登上《Advanced Materials》國際期刊封面;而30歲就成為臺大資工系助理教授,鄭龍磻則分享自己學習的態度。像他之所以能在Microsoft Research、Apple實習,有指導老師的推薦很重要,但在老師推薦之餘,關鍵還是自己要累積一定的實力,擁有獨立做專案的能力,才能成功把握住機會。最後,鄭龍磻也分享對他很具意義的一段話,來自2019諾貝爾化學獎得主吉野彰:「完全朝著目標去做有用的研究,以及懷抱好奇心、朝探究真理邁進的研究,是學問的『雙輪』。」

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