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林一平
  • 国立阳明交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座
现为国立阳明交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座,曾任科技部次长,为ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究兴趣为物联网、移动计算及系统模拟,发展出一套物联网系统IoTtalk,广泛应用于智能农业、智能教育、智能校园等领域/场域。兴趣多元,喜好艺术、绘画、写作,遨游于科技与人文间自得其乐,着有<闪文集>、<大桥骤雨>。
真言套索与AI测谎机
最近ChatGPT火红,我尝试其不同应用。当中最有趣的是「测谎」。多次实验后,如果在问答互动过程能提出明确问题,这个工具的确有用,就如同神力女超人(Wonder Woman)的「真言套索」(Lasso of Truth)。创作神力女超人的William Marston(1893~1947)给她一件很奇怪的武器,是一条很长的套索。任何人被套上,都会说实话。这件武器是在为Marston的发明做广告。Marston在1921年首创心脏收缩压测技术-量度血压和皮肤导电率,并研发出审问德国战犯的仪器,宣称有Marston的发明,「成功的说谎将成为失传的艺术」。Marston最后放弃计划,但其发明成为现代测谎仪机制的一部分。人类一直对测谎的想法着迷,甚至有一个欺骗检测的传言说:「如果有人在说话时抬头和向左看,他会对你撒谎。」所谓测谎是针对口头的陈述进行评估,检测是否有故意不诚实的行为。评估的项目包括沟通内容和非语言线索。换言之,测谎除了提问策略外,往往再加上捕获生理过程的技术一起使用。当我们撒谎或因疏忽而撒谎时,我们的身体往往会暴露我们的意图。测谎专家通过受测者瞳孔扩张、脸红以及一系列微表情和身体动作的变化,直观地感知虚假。有些人在检测欺骗方面非常熟练。例如扑克玩家似乎总是知道什麽时候有人在虚张声势。早在西元前1000年国内人就知道恐惧和担忧会伴随着唾液分泌减少和口乾的生理原理。其说法是,恐惧使人们瘫痪。几个世纪后,伊拉西斯特拉图斯(Erasistratus)通过监视神经来观察说谎行为。然而有些人的谎言非常容易测出,有些则非常困难。人都有说谎的艺术,欲准确判断某人是否在撒谎,可利用认知(cognitive)技术。认知技术正确扫描人们的所有表情。这种认知测谎范式有2类:第一种是心理技巧在面试时,故意造成一个非常困难的情况,受测者必须在高压下回答问题;第二种是战略调查技术,着眼于几种提问方法,以确定真相讲述者和说谎者最不同的回答。我的国小老师最会应用认知技术,每当我很诚恳地为旷课说明理由时,她总是能抓到我的破绽。Marston之后有许多测谎机的发明。无论是人类还是测谎机,都使用启发式方法来确定某人是否在撒谎。当涉及到个人时,没有一定的公式可以用来过滤信息以确定撒谎,因此测谎机改用更可靠的量化数据,包括心率和血压。例如大脑中有一些血管会发生血液循环(circulation of blood vessels)。血管的循环完全取决于我们的情绪。如果我们心情愉快,血液流动是正常的;如果我们处于亢进状态,大脑中的血流量会增加。功能性核磁共振造影(fMRI)可检查出大脑中血管循环现象,判定是否说谎。机器的能力愈来愈强大,虽然并不保证是正确的,但足够可靠,可以在司法调查使用。AI出现后,检测谎言有更先进的方法。AI可以研究人类的行为、心理思维、身体手势。搭配声音和许多其他积极和消极的手势,凡举抬眼、身体颤抖、哭泣等,AI都可用来预测出愤怒、幸福、恐惧等不同状态。AI的答案非常简单、简洁、(希望是)准确。尽管人们担心AI技术能否正确识说谎行为,但测试显示,人工智能测谎机的效能优于人类审讯者。人类容易产生偏见,而机器则不会疲倦或分心,更少偏见。当AI技术再精进后,或许「成功的说谎真正会成为失传的艺术」。 
2023/3/17
信息处理之父Herman Hollerith
1890年代的美国人口普查扮演今日信息处理革命的最大推手。当时要蒐集6,200万美国人口的数据,美国人口普查局(United States Census Bureau)为此十分头痛。经过评估,结论是以人工方式做纸本核对已不可行。在人口普查局寻求可行方案的过程,促成早期计算机器技术的演进。当中的关键人物是号称全世界第一位统计工程师Herman Hollerith(1860~1929)。荷勒里斯在大学时代的表现优异,引起学校教授Trowbridge注意,雇用他到人口普查局当统计员。Hollerith在分析1880年人口数据时,发现以人工方式蒐集和处理信息颇有不足之处,会产生许多错误。1890年时美国的人口成长超过6,000万,以人工方式做人口普查,计算量已达瓶颈。Hollerith一直在注意两套系统:Joseph Charles(1752 ~1834,又名Jacquard)的纺织花梭机(Jacquard loom),以打孔卡片(Punched pasteboard card)来控制编织的花样;以及火车列车长将车票打孔来确认旅客及旅程的方法。根据对这2套系统的观察,Hollerith开始构思人口普查的记数机器(Counting Machine)。1884年,Hollerith申请到第一个专利:利用卡片穿洞与架在弹簧上的钉子,设计出一种排序技巧。人口普查人员在记录卡片上打洞,再将整叠的卡片喂入Hollerith设计的机器。机器运作时,装有弹簧的钉子若滑过卡片上的洞,会和下方的电极接触,使电流得以通过。机器以此辨别电流无法通过的卡片,并加以统计。这个庞大的电动排序机被称为Hollerith Electric Tabulating System,是统计应用的一大成就。1886年,Hollerith已获得打孔卡数据处理方面的一系列专利,成立制表机器公司(Tabulating Machine Company;TMC)以招揽生意,初期已有许多应用服务。例如帮保险公司分析死亡率数据(mortality data) ,以及提供纽约和巴尔的摩两地间火车的运货帐单。1890年,美国人口普查局使用Hollerith的机器,很有效率的将原来人工统计的时间由2年缩短为6个月。人口普查统计的方式,是将每一个人的数据分别记录于一张40栏位的打孔卡片(这张卡片则成为那个人的永久档案)。所有卡片都输入Hollerith的机器来计算统计。此次人口普查相当成功,为纳税人省下500万美元。Hollerith的机器扬名立万,后为全世界各国采用于人口普查。
2023/3/3
Motorola的诞生与发展(下)
最早以调频技术(Frequency Modulation;FM)研制的无线电对讲机(Radio Receiver/Transmitter)系于1940年,由摩托罗拉(Motorola)研发成功。当时设计的对讲机是放在背包,可背着边走边说,因此被昵称为「Walkie-Talkie」。早期对讲机的研发,主要人物是Daniel Earl Noble(1901~1980)Noble在学生时期就钻研无线通讯,一手设计并建立美国康涅狄格州(State of Connecticut)的双向警用无线电系统。这是全世界第一套双向FM 无线移动电话系统。1940年这套系统建置成功后,Galvin Manufacturing的老板Paul Galvin见猎心喜,力邀Noble加入其公司。于是,Noble担任Galvin Manufacturing的研究部门主管,其第一个任务是为美国通信兵(U.S. Signal Corps)建置无线电对讲机,成果丰硕。1949年后,Noble为Motorola设立第一个半导体研究室。这个实验室发展出和无线通讯相关的晶体管如功率晶体管(power transistors)及射频晶体管(radio frequency transistors)1940年Galvin Manufacturing设计的对讲机研发团队由Noble领军,定调采用FM技术。射频工程师(RF engineer)是波兰人Henryk Władysław Magnuski(1909~1978)。Magnuski早年贫苦出身,帮波兰军队修理收音机来养活自己和妹妹。1934年Magnuski在华沙的公司Panstwowe Zaklady Tele i Radiotechniczne工作。1939年其被公司送到美国进行一项无线电接收器的研发计划。没多久德国入侵波兰,Magnuski回不了家,只好待在美国落地生根,大战之后也不再返回波兰。Magnuski的儿子彰显老爸在无线电专业的贡献,在伊利诺伊大学的电机信息工程系设立一个讲座来纪念父亲。Motorola于1946年开始生产「车用电话」,可让人在车上打无线电话到公共电话网络。当时通话效果很好。然而,用户增加后,却面临无线线路不足,无法服务大量用户。后来贝尔实验室发明蜂巢式移动电话技术后才解决。1983年,美国FCC批准Motorola DynaTAC 8000X,这是全世界第一支商业化移动终端设备(Cellular Device),号称「黑金刚」,由Martin Cooper带领的研发团队完成。当年移动电话是昂贵的奢侈品,只有派头十足的有钱人和黑道角头老大才用的起,因此有了「大哥大」封号。Cooper于2007年还曾来台北参加COMPUTEX 展览。
2023/1/13
Motorola的诞生与发展(上)
Motorola创始人Paul Vincent Galvin(1895~1959)出生于美国伊利诺伊州的一个小镇,父亲是爱尔兰籍调酒师。由于家境贫困,Galvin并未完成大学教育。不过,Galvin是天生企业家,最先将收音机整合 于汽车。1928年Galvin与兄弟Joseph于芝加哥成立Galvin Manufacturing Corporation,第一项产品是收音机的交流电转接盒(Battery Eliminator)。1930年公司改名为Motorola。这个字是由 「Motor」(汽车)及「Victrola」(彼时最有名黑胶唱片机的品牌名称)2个字组合而 成。当时Galvin正在生产汽车用收音机,因此想到借用「Victrola」这个品牌名称。Galvin第一任太太丽丽莲(Lillian Guinan)是Galvin的高中甜心,小俩口于第一次世界大战后结婚。1942年,丽丽莲不幸在家中被谋杀,警察一直无法找到凶手,成为悬案。1945年,Galvin数次邂逅年轻的薇吉妮亚(Virginia Galvin Piper)后,闪电结婚。1955年,Motorola将公司企业识别改成很时尚风格的「M」,由2个三角尖拱成M,代表一波波接续的领导风格。Galvin于1959年去世,而Motorola的业务持续蒸蒸日上。1960年,Motorola推出全世界第一部19寸大屏幕电视机。1974年再推出全世界第一支彩色电视映像管,同年Motorola将电视事业卖给Panasonic。Motorola于1991年在德国展示第一支GSM 手机;1995年推出第一套双向呼叫系统(Two-way Pager )。2000年Motorola发展出第一支GPRS手机,并且和思科( Cisco)合作贩售第一套 GPRS移动网络系统给英国 BT Cellnet 。Motorola在无线通讯领域颇有一席之地,但在电信等级的交换机,则较无作为。2014年1月,Motorola Mobility被并入国内联想集团。虽然Motorola在手机市场已不如往日雄风,读者们若上网查找,仍可看到相关产品。尤其是Motorola最早发明的双向对讲机「Walkie-Talkie」,仍然是防灾应急必备,有通用对频对讲机、军工对讲器、儿童户外小机、迷你饭店工地万能手台、避难对讲机等,让我回忆起当年摩托罗拉的全盛时期。 
2023/1/9
计算机操作系统的诞生
计算机能变得很好用,编译器(Compiler)及操作系统(Operating System)的发展功不可没。操作系统管理计算机或移动设备的软件和硬件功能,让所有应用和程序能顺畅运行。桌面运算装置最常用的操作系统包括微软(Microsoft) Windows及苹果(Apple) macOS。这些操作系统的功能复杂,很多原理归功于1960年代电脑科学家的努力。1965年时,贝尔实验室(Bell Labs) 、奇异电子(General Electric)和麻省理工学院(MIT)合作建立一套多使用者(Multi-user)、多工(Multi-processor)、多层次(Multi-level)的操作系统,称为MULTICS, 主要贡献者是「分时处理操作系统」之父柯巴托(Fernando José "Corby" Corbató, 1926~2019)。因计划的工作进度延迟严重,MULTICS在1969年终止。当时参与计划的汤普森(Ken Thompson) 在MULTICS写了一款电动游戏程序「星际旅行」(Space Travel)。在MULTICS打烊后,为了能继续玩这个游戏,汤普森找来瑞奇(Dennis MacAlistair Ritchie, 1941~2011),发展出一套更有效率的操作系统,称为Unix。这套操作系统后来成为主流,广泛的被各种电脑采用。在Thompson 及 Ritchie获得图灵奖(Turing Award)的次年(1984年),贝尔实验室的技术期刊《AT&T Bell Laboratories Technical Journal》编辑一期特刊,专门讨论UNIX系统。1984年这一期特刊,具有纪念性,成为我的珍藏版。为此特刊撰文的作者都赫赫有名。当中写Preface的 Robert L. Martin 是我在Bellcore时的大老板,而Robert H. Morris则为现任IBM的全球服务副总裁,他于2010年来台湾,颁发IBM Faculty Award 给我。近年来,超级电脑业者打破「高速计算」必须透过一部高速运转的超级电脑来执行计算工作的思维,而操作系统更加重要。2008年4月克雷公司(Cray Inc)开始与英特尔技(Intel)术合作,用Xeon处理器及刀锋系统设计来打造超级电脑,称为Cray CX1。这种蜕变的高速计算,称为「高端计算」(High-end Computing)。以多部CPU进行高端计算,原理是平行理论(Concurrency Theory),早期的主要贡献者是米尔纳(Arthur John Robin Gorell Milner, 1934~2010)。我于2014~2016年间在科技部督导超级电脑的建置,了解其技术的复杂度,更能体会过去计算机先驱者的贡献。 
2022/12/16
奠基计算机理论的师徒
计算机理论是研究电脑的运算能力与极限的一门学科。在1970年代,计算机理论对台湾学术界而言,是沙漠荒地。
2022/11/11
「机械姬」的道德问题
看完2015年的电影《机械姬》(Machina),让人不禁会问:到了2050年,与机器人的性爱是否将会超过人类性爱?这部电影暗示观众,栩栩如生的玩偶与交互式人工智能功能相结合,将导致机器人爱好者市场的爆炸式成长。根据美国加州人工智能伴侣机器人开发商的说法,AI性爱很快就会像色情片一样受欢迎。
2022/9/30
纸本着作电子化
《科学人》杂志在历经长时间的挣扎后,终于决定结束实体杂志印刷,让我深感失落。实体书籍虚拟化,是知识传播不可避免的趋势?
2022/9/16
海底电缆的历史
海底电缆线或海缆线(Submarine Cable、Undersea Cable)是以绝缘材料包裹的导线,铺设在海底。在水深小于200米的浅海域,采用埋设缆线,而在深海则采用敷设。
2022/9/2
超级电脑的前世今生
「级电脑能为社会做许多事。有一年超级电脑预测美国佛罗里达州将会有大雪霜,这个信息提早在2周前传达给佛州果农,预先准备,救了那一整年的橘子收成。当年台湾气象局要进口Cray电脑,美国有军事科技管制的顾虑,批准有困难。经陈世卿博士斡旋,得以圆满进口。」
2022/8/5