又是一個新年度的開始,回顧過去數年,資訊科技產業可以說是乘坐雲霄飛車一衝到了最高點,但又迅速地落到谷底,大家在極度的刺激中深刻體會到Internet這項突破性科技的興起,對社會想像與產業投資的巨大衝擊。
如今,整體的經濟景況似乎已回穩,一般皆相信今、明兩年可以見到穩定的成長,而成長的推動力仍然來自網路的餘波,也就是更多的服務與產品因網路而出現,並會持續刺激全球市場的需求。
目前可以感受到的明顯商機不外乎無線與多媒體市場,其代表性的熱門產品則是手機、WLAN、數位相機(DSC)、數位攝影機(DV)、遊戲機及LCD TV等等,以及因應而生的眾多應用軟體。然而,這些產品大多推出已久,其應用模式也已被廣泛討論過,目前只是在功能上升級或因價格下滑而更普及罷了,新意其實不高。
這或許和「網路泡沫化」時受到的驚嚇有關,大家都趨於保守,只想專心做好眼前吃得到的市場。這種務實的態度沒有錯,但卻不能讓眼光也變得狹礙了,畢竟科技發展的可能性還很大,網路的應用更只處於牙牙學步的階段,未來很可能還會再爆發好幾波的產業高潮呢。因此,要在這個時代站穩腳步,除了務實,還得前瞻。
「前瞻」,正是台灣科技業的一個痛,也是一個轉捩性的契機。在長期的代工定位下,台灣業界被譏為全球科技鏈中的黑手,毫無個性與創意;但在紮實的加工底子下,也歷練出一身的好本事,所缺的品牌行銷與技術研發實力,也在一步步的提升當中,如今,只要能將眼光再放遠,加強與加速與先進國家發展腳步的接軌,站在亞太最核心的台灣,不愁沒有發揮的機會。
今日的位置
在進入「前瞻未來」的主題前,且先來看看我們今日所處的位置。
從電晶體的發明、電腦的興起到今日網路的普及,毫無疑問地我們正快速的邁向一個數位化的資訊社會。這個社會的一大特色就是「一代新品換舊品」:每隔數月就有另一波的所謂高檔貨出現,但隔不久再回頭看,它已成為不值錢的過氣產品了。這種產業特性也促成了電子產品的平民化,十年前還很罕見的PC、手機或網路,對現在人來?已像擁有手錶、眼鏡一樣再平常不過了。
從應用面來看,在電信傳播上,無線通訊的技術發展為大勢所趨,新興的技術接踵而來,其中又以延伸WLAN而來的IEEE 802.16及802.20開放性廣域無線標準最值得關注,它將挑戰既有的電信標準(如3G)。在網路應用上,頻寬的提升也讓更多樣的服務不斷出現,其中又以影音多媒體的應用最為重要,各國無不積極推動數位內容產業(如學習、遊戲、視聽娛樂等等);當各行各業與網路愈來愈不可分時,資訊系統已成了企業營運不可或缺的基礎平台,而更有彈性的網路服務(Web Service)架構也在如火如荼的推展中,Java陣營的J2EE與微軟的.NET便是軟體業界的兩大應用伺服平台標準;在此同時,資訊安全與數位內容的管理也成為不容忽視的棘手問題。
在產品技術面上,伺服器因處理資料不斷成長,除了採用更高效率的處理器外,目前也朝分散式運算的方向尋求運算資源,因此叢集(Cluster)與網格(Grid)運算的重要性日增;與分散運算同時並進的則是P2P(Peer to Peer)的對等傳輸應用模式,目前在影音檔案分享上已對媒體業造成極大的衝擊,未來的應用潛力十分值得關注;最炫麗的焦點則是終端產品,眾多3C產品不但功能互相整合,服務內容更是推陳出新,可以確定的發展方向包括:「無所不在的行動性」與「更具人性化的智慧性」等。
至於今(2004)年最值得關注的科技是那些呢?CNN提出了UWB、RFID等十項技術,請參考表一所列。
科技名稱 |
理由 |
家庭網路(Home Networking) |
UWB(Ultra-wideband) |
這是一個突破性的無線網路技術,資料傳輸速率高達110Mbps至480Mbps,可將今日的WiFi傳輸大幅提升。
在此傳輸速率下,未來的數位家庭視聽節目皆可無線化,甚至可能淘汰有線連線技術。 |
供應鏈(Supply Chain) |
射頻辨識/電子感應卡(RFID) |
雖然RFID標籤(tag)已被討論多時,但被落實用在產業供應鏈上還是最近的事,以美國最大的零售業者Wal-Mart為例,該公司要求所有的供應商在2005年前都要開始使用RFID標籤。 |
無線寬頻網路(Wireless Broadband) |
IEEE 802.16 |
無線寬頻網路標準組織WiMax正在制定這項新的標準,它能以高於現今有線寬頻DSL或Cable的傳輸速率來傳送數據、聲音及影像,傳輸距離更可達30英哩(約48公里)。 |
能源(Energy) |
微燃料電池
(Micro fuel cells) |
日本最大的手機供應商NTT DoCoMo計畫在2004年底前推出採用微型燃料電池的手機,這種電池的燃料將採氫氣或甲烷氣,用完後再添加即可繼用。除了手機之外,高檔的筆記型電腦也可望率先採用微型燃料電池。 |
家用產品(Household Products) |
壁虎膠布
(Gecko tape) |
這是仿效蜥蝪或壁虎附著牆壁的原理所發明的新產品,也就是在一個小面積中以上百萬的微細毛髮來接觸牆面,讓物體形成不滑落的吸附力。此技術除了可讓人在玻璃牆上攀爬外,也能應用在電子設備中的晶片佈置上頭。 |
軟體(Software) |
反垃圾郵件工具
(Antispam software) |
垃圾郵件的花樣不斷翻新,這也造成反制工具需要提出更有效的應對策略。目前常用的方式,不論是過濾器、白名單(whitelists)或黑名單(blacklists),似乎都不能抑制垃圾郵件的成長。一個被期待的技術是“Challenge/response”,也就是要求寄件者得手動證明自己的身份,才被允許投遞此一郵件。 |
消費性電子(Consumer electronics) |
有機發光二極體(OLED) |
OLED因具有比一般LED更高亮度、更佳解像力,且有更省電的特性,因此可望成為手機、數位相機、數位攝錄影機等設備的螢幕,在技術更成熟及成本更低後,更可望成為平面顯示器的主流技術之一。 |
光源 |
高度度LED燈泡 |
高亮度白光LED是項極受重視的新技術,它能提供比現今白熱燈泡(incandescent
bulbs)更持久的使用壽命,但只需要20%的電力,這對於節約能源將有明顯的助益。目前飛利浦已開始推動一系列的LED燈泡了。 |
電腦記憶體(Computer memory) |
磁性記憶體
(MRAM) |
新一代的磁性隨機存取記憶體不僅擁有flash的非揮發特性、DRAM的高集積度以及SRAM的高速存取特性,同時MRAM還具有相當高的的讀寫次數壽命,幾乎是兼具現有三大記憶體的優點,所以被稱為下一代的夢幻記憶體。 |
醫學(Medicine) |
生物資訊科技 (Bioinformatics) |
資訊科技對於生命科學的研究愈來愈重要,透過高階電腦的運算能力,科學家已能夠更精確的掌握複雜的蛋白質等結構,並經由模擬模型來加速研發出更有效的藥,以解病人之苦。 |
放眼2020
在這樣的基礎下,往前看,是一個什麼樣的世界呢?
在美國與歐洲,已有許多的計畫正在開拓這條前往未來的路。這些琳瑯滿目的計畫多到難以盡數,透過網站資源怎麼看也看不完,但在中文的世界中,這些願景與計畫的探討與介紹卻如?毛麟爪、少得可憐;當別人已經著手擘劃2010年、2020年的科技藍圖時,我們似乎還只在“3G行不行?”這類老問題上轉個不停。
在眾多的發展計畫當中,有兩大計畫相當值得一提,一是在美國這個網路發源地 所進行的「網路再造計畫」 - PlanetLab,其目的是要發展一個更快、更安全、更有智慧的新網路。另一個則是格局更大的未來與新興科技 (Future and Emerging Technologies;FET)計畫,這是歐洲資訊社會科技(Information Society Techonologies;IST)組織中負責推動前瞻性科技的長期性計畫,在它底下所衍生的十數個子計畫,皆在技術可行的前題下,清楚描繪了未來科技與生活的發展樣貌。
網路再造計畫
若從美國國防部主導的ARPANET開始算起,Internet發展至今已有三十年的歷史了。但今日的環境與當初只有數十台主機相連結的時代已大大的不同,如上所述,網路的應用是日新月異,連網的人數與設備更是以級數在爆增。在此情況下,現有的網路架構就顯得捉襟見肘,既無法滿足彈性的應用需求,也無法有效處理駭客、病毒、垃圾郵件等層出不窮的惱人問題。
為解決網路瓶頸、打造一個更理想的網路平台,歷年來不斷有一些大型的網路研究計畫被提出,如1992年的Mbone或1996年的Internet2,而近來最受矚目的計畫,當屬由來自普林斯頓、MIT、柏克萊等五十多所知名大學及組織的近百位電腦科學家共同投入的PlanetLab計畫。
PlanetLab的科學家認為,造成今日網路種種問題的一大徵結在於路由設備太過呆板,因此他們構想要在現有的網路之上再架構一個網路,也就是透過所謂的「智慧型節點」(smart nodes),將網路的處理效能和資料儲存能力大幅的提升。
這個節點裝置能夠直接安裝在既有的路由器上,讓路由器提升成一台多功能的電腦,進而讓管理者能自主地上傳安裝各種應用程式;在多變的網路環境中,此架構提供了網路服務者極便利的路由設定彈性,他們可以依其需求同步設定全球各地的路由節點,並確保與既有的網路節點互相溝通,請參考圖一。
簡單地說,PlanetLab就是要讓網路中的各個節點更聰明;如果把Internet視為一個全球性的電子神經系統,PlanetLab就是要給它一個分散性的大腦智慧。這個計畫在2002年3月一被提出,很快就獲得美國國家科學基金會(National Science Foundation)及Intel、HP及Google等多家科技大廠支持,並在兩年間於13個國家的79個基地間建立175個節點。該計畫預定在2006年前可達成一千個以上的節點連結。
預計在三年內,它將可以為Internet增添不少優勢,更長遠來看則要達成以下目標:
* 讓任何連網的設備不再受到地域的限制,而且可以做到應用程式對應用程式(program for program)及文件對文件(document for document)的智慧型連結與運算。
* 讓Internet具有自我偵測及阻擋可疑資料封包的能力,使網路免於駭客與病毒的攻擊。
* 不管有多少使用者同時要求下載用一內容,新的網路架構都能讓各個用戶立即且順暢地下載高資料量的內容,如影音節目等。
打造資訊生態體系
以PlanetLab來說,其發展重點仍在於網路架構的革新,然而歐洲的FET第六期計畫(FP6)則將關心的主軸放在更大範圍的資訊社會(Information Society)上頭。為掌握這個大題目,該計畫不僅以各種前瞻技術來貫穿電子零件、電腦系統與網路平台的整體資訊科技領域,更在勾勒未來科技應用的樣貌之餘,指出了「普及資訊生態體系」(Universal Information Ecosystems)的內在特徵,做為指導科技的發展方向。
FET認為,未來的普及資訊生態體系具有五大特微:
1. 開放性與普遍性(Openness and Universality):不論是何種新型態的資訊使用者、各個領域社群或產業活動,或現今各種應用的持續變革,都能夠無縫隙的彼此串連溝通。
2. 可延展性(Scalability):由於資訊生態體系的需求與族群會不斷地改變,因此需要提供彈性、延展性的功能與服務。
3. 及時性與相關性(Timeliness and relevance):在這個生態體系中,每個成員(infohabitant)都能與他所關切的議題或活動有緊密的結合。
4. 適應性(Adaptation):在這個生態體系中,隨時會發生各種變動,例如非中心化的協同創造、排除、改革、遷移、合併和組織調整等行為,系統會經由自律性的內在機制來維持本身的穩定性。
5. 目標與企圖的實現(Realising objectives and intentions):這個生態體系為個人及組織、團體提供了一個理想的發揮環境,大家都可以將其知識、想法或創意投入在此系統中,在彼此的激盪下,以更有效率、更靈活的方式來達成目標。
這樣的一個未來圖像確實讓人心動,但這並非憑空想像而來,FET下的各個計畫皆有紮實的科技基礎,並且互相串連合作,以四年為一期,一步步地把這個世界推向新的未來。
這些計畫光聽名稱就已經相當令人驚歎,除了較為人熟知的全球分散運算(Global computing)外,從物質的微小化控制科學延伸而來的有:橫跨物理、數學、資訊科學與電機工程領域之嶄新研究 - 「量子資訊處理與傳播」(Quantum Information Processing & Communications;QIPC);採用原子或分子層級技術來操控資訊處理與儲存系統,進而突破今日的功能與效能的「奈米資訊設備」(Nanotechnology information devices;NID)。
讓電腦消失的氣氛系統
此外,在科技的應用層面上,FET著重資訊科技與生活的緊密結合,提出了極具想像空間的「氣氛系統」(Ambient System)這個未來藍圖。
這個藍圖可以說是今日資訊科技的延伸,也可以說是巔覆性的架構。它延伸了資訊設備在人們生活中的重要地位,尤其是將智慧型手機的萬用化與行動化做了更大的發揮;但在產品的形式上,此一計畫的訴求是要打破今日具體的資訊產品樣貌與功能定位,它的前導計畫名稱即叫做「消失的電腦」(The Disappearing Computer)。
計畫中指出,資訊系統的目的其實是在解決人們每日的生活需求,而這些需求早已存在於我們每日食衣住行的各種工具當中了。因此,所謂的「電腦」應該融入到日常生活當中,也就是「消失」到書本、筆、椅子等等用品裏頭。
當然,光是在日常用品中加入幾顆IC,意義並不大(就如同資訊家電IA已提倡多時而不見市場接受),此一計畫同時強調用品與用品之間的整體性與關聯性,也就是要讓許多不同的設備能夠自主、自動地一起工作、分享資源,進而真正提升人們生活上的便利性。因此,此計畫立定了三大相關的目標:
1. 為日常用品的嵌入式運算發展新的工具和方法,並創造新的產品;
2. 研究因互動性工具而產生的新功能與新應用可能性;
3. 確認這些人與新環境的經驗在時空上是緊密的,而且是有意義、有趣的。
換個角度來說,在「氣氛系統」或「消失的電腦」計畫背後支撐的,即是「以真實的世界為介面」("the real world being the interface")這個理念;在此觀點下,今日所謂的電子或網路產業及產品可以說只是個過渡階段,未來生活週遭的各種產品中具有電子化與網路化的特性,將是再平常不過的事情,也就是:「電腦即網路」,而「網路即生活」。
無微不至的神經資訊系統
要實現這樣的願景,得從兩大方向來推動:一是對週遭環境的刺激感應(Stimulus),一是感應後該如何反應(Response)。這是從神經及心理科學延伸而來的觀念,也就是讓生活用品也具有如人類五官一般的感知能力,再進一步傳達到電腦(或處理器核心)、甚至是人腦,並立即做出適當的反應與處理。
舉個例子來說,在未來的氣氛系統式住家中,主人從進屋、拖鞋、用餐、衛浴到就寢,門鎖、鞋櫃、燈光、音響、熱水、微波爐都會自動的感應與反應,並從主人的動作中去修正未來的反應,如書房座椅的高度與傾斜角度等等。這整個住家可能就隱含了上百個嵌入式的晶片與感應器,若放大到一棟建築物或一個住宅區、甚至是一個城鎮,所有網路連結到的氣氛系統,豈不就像一個無遠弗屆又無微不至的神經資訊系統!
正是如此,與這個計畫同步進行的,就包括「生活型態感知系統」(Life-like perception systems)與「生活用品的神經資訊科學」(Neuro-Informatics for "living" artefacts),在這兩大計畫之下則延伸了數十項子計畫,包括種種的辨識計畫(如3D物體感應、人工視覺及嗅覺感應等),及分析、模依與創造等人工智慧計畫,詳細的項目請參考表二。
表二 神經資訊科學(Neuroinformatics )專案計畫一覽表 |
計畫名稱 |
計畫簡介 |
神經資訊科學之人工設備發展計畫 |
AMOUSE |
人工滑鼠 (Artificial Mouse) |
ARTESIMIT |
模仿式人工架構學習系統 |
INSIGHT 2+ |
3D之造型、物體性質及辨識發展計畫 |
MIRROR |
鏡式神經單元(Mirror Neurons)的機器人辨識計畫 |
POETIC |
可重編程的創意性組織(Reconfigurable
Poetic Tissue)計畫 |
SIGNAL |
成長性人工製品的系統智慧(Systemic Intelligence)發展計畫 |
AMOTH |
為分散式環境監控而設計的人工嗅覺感應元件 |
BIBA |
使用貝式(Bayesian)或然率分析的人性化製品 |
ECOVISION |
人工視覺系統 |
HYDRA |
為「自我設計產品」提供生活化建構區塊(Living
Building blocks)計畫 |
PALOMA |
物件操控的發展與適應學習計畫 |
MICROCIRCUITS |
運算與經驗分析的微電路介面網路 |
CEREBELLUM |
具可塑性的小腦智慧系統(Cerebellar System) |
NACHIP |
一個神經半導體介面的發展計畫 |
NEUMIC |
神經元與模擬CMOS IC介面計畫 |
INPRO |
自然神經網路的資訊處理計畫 |
NEUROBIT |
人工生物大腦與軀體發展計畫 |
神經資訊科學的生活感知系統計畫 |
ALAVLSI |
採用神經可變性(neuromorphic)的類比VLSI計畫,以達到自我學習與成長的目的 |
APEREST |
刺激感應之週期性表現(Periodic Representation)計畫 |
BIOLOCH |
人體移動的生物模仿架構(Bio-mimetic Structures) |
CAVIAR |
即時的迴旋AER視覺架構發展計畫 |
CICADA |
蜘蛛式的感知與自主反應發展計畫 |
CIRCE |
合成生物學(Synthetic Biology)實驗的發展工具 |
CYBERHAND |
人工頭腦與義肢的發展計畫 |
LOCUST |
運用時空影像來避免碰撞的生活中物件偵測技術 |
MIRRORBOT |
鏡像神經式(mirror neuron-based)的機器人發展計畫 |
ROSANA |
神經性活動的刺激表現研究計畫 |
SENSEMAKER |
一個多感官、特定功能、可調適的感知系統計畫 |
SPIKEFORCE |
即時的機器人出錯控制網路 |
資料來源:http://www.cordis.lu/ist/fet/ni-sy.htm |
科技何處去?
電子科技與網路科技的出現,已經為人類的生活開創了全新的風貌,而這個樣貌,看來還只是稚嫩的起步而已,未來,還有很大的可能性,而難以否認的一大趨勢即是:數位與真實將更水乳交融。
然而,要達到這樣的環境並非一蹴可及,更非電子、資訊科技領域閉門造車就能實現的。運算、感應、儲存與網路連結只是資訊生態體系的基本能力,如何正確的反應,才是更關鍵的問題。因此,打破學科的傳統疆界是必要的,只有採取更寬廣的跨領域觀點,儘量多結合不同專業的研究成果,如生命科學、分散系統、軟體工程、運算邏輯、人工智慧與人機互動,乃至於經濟學、組織研究及其他基礎社會科學,才可能打造出一個真正友善的資訊生態體系或氣氛系統。
當然,科技的進展總是讓人雀躍不已,但也往往會帶來負面的影響,如今日網路世界的隱私權侵犯等等問題。在人類科技革命後的三百年歷史中,早已應證了科技的力量愈大(如核彈、生化武器),對人類社會乃至整個地球的威脅也愈大。因此,當我們自豪於對自然奧秘的了解與掌控時,更該虛心的省思這些研究所可能造成的衝擊,以免犯下不可挽救的遺憾。
一個很自然的疑慮即是,當生活中的電腦/晶片已無所不在,甚至嵌入到人體/人腦之中,而電腦的智慧又與日俱增時,人,會不會有一天無法控制電腦呢?這個可能性比起火星有沒有生命應該高出許多,更該多用點心來想想吧。屆時,我們是否會需要尼歐這個“the chosen one"來征救大家呢?
參考資料:
[1] Wade Roush, "The Internet Reborn", Technology Review, http://www.technologyreview.com/articles/roush1003.asp
[2] Future and Emerging Technology, Information Society Technologies, http://www.cordis.lu/ist/fet/int-p.htm
[3] Emerging Technology Center, CIO.com, http://www.cio.com/research/current/index.html