找技術


學界研發成果
公告訊息
組合專利推薦

IACE SHOW


計畫推廣
成果發表

找新知


新聞雷達
產業評析
研發焦點

找案例


資通訊
智慧機械
生技醫藥/醫材
綠能
商管/數位金融

找資源


計畫簡介
產業媒合服務團
活動訊息

IACE SHOW


成果發表
線上課程

找新知


產業評析
國內外產學合作
研發焦點

找案例


資通訊
智慧機械
生技醫藥/醫材
綠能
商管/數位金融

產學合作案例
 
  • 資通訊
  • 智慧機械
  • 生技醫藥/醫材
  • 綠能
  • 商管/數位金融
 
研發團隊:國立清華大學 副教授陳政寰(現職國立交通大學光電工程學系)
輔導團隊:工研院技轉中心,工研院生醫所
開車的朋友們是否有注意到,目前市面上出現多種汽車用抬頭顯示裝置,並且有些高階車種都已配備抬頭顯示裝置,讓駕駛人在行車時不必低頭看儀表板,就可以留意車速、油量、水溫等行車資訊,以降低行車風險。 抬頭顯示器(Head Up Display,簡稱HUD),最早運用在軍用飛機上,目的在讓飛行員不需低頭就能看見重要的飛行資訊,降低低頭查看儀表的頻率,避免注意力中斷以及喪失對狀態意識(Situation Awareness)的掌握。因為方便性以及能夠提高飛行安全,民航機也紛紛跟進,目前已普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器,部分汽車業者也開始引進此類裝置吸引顧客,不過還不是標準配備,目前配備最頂級抬頭顯示器的汽車包括Lexus、BMW、賓士和通用汽車等。根據市場研究機構Future Market Insights (FMI)指出,目前車用抬頭顯示器在整個汽車市場的滲透率仍小於5%,不過在安全駕駛意識抬頭與法規規範要求日趨嚴格的趨勢下,預估未來6年年複合成長率可達兩位數。 消除疊影 研發光學薄膜技術 車用抬頭顯示器的關鍵技術包括「光學路徑設計」和「顯示裝置」。 光學路徑設計的目的在規劃行車資訊的顯示位置,顯示裝置則隨著顯示技術創新而有所改變。目前光學路徑的設計主要有兩種型式,一種不需要鏡片,透過發光二極體(LED)矩陣,將行車資訊直接投射影像到擋風玻璃上的反射膜,行車資訊就可以成像在駕駛前方的擋風玻璃上。不過貼在擋風玻璃上的反射膜,透光率相當低,會影響駕駛視線,無法通過各國汽車安全法規和車廠車規要求,因此這種抬頭顯示成像技術,只能應用在售後服務(AM)市場。 另外一種光學路徑設計則需要鏡片,透過抬頭顯示器的反光鏡和曲面反光鏡,將影像投射到汽車擋風玻璃後反射進入眼睛,駕駛就會在擋風玻璃外看到車外影像結合行車資訊的影像。行車資訊顯示在駕駛正前方擋風玻璃外大約1.5公尺到2公尺距離之處,這樣駕駛眼睛焦點切換的時間不會太長。例如BMW的高階車款就採用這種光學路徑設計的抬頭顯示器。但採用反光鏡折射的抬頭顯示器,因為多重介面會產生多重影像,也就是俗稱的「鬼影」,為了消除鬼影,以往會將金屬反射膜貼在前擋風玻璃上,因金屬反射膜的透明度不足,只能貼在前擋風玻璃的角落,才不會影響駕駛視線與行車安全。但原廠車無法接受這樣的做法,BMW後來推出特殊楔形膠合擋風玻璃,可以在一定的高度和角度內,讓鬼影不會出現,不過這種特殊膠合擋風玻璃良率很低,生產成本過高,只能應用在部分高階車款。包括日本與台灣的車廠以及玻璃廠,相繼放棄開發擋風玻璃。 為解決抬頭顯示器成像的鬼影難題,交通大學副教授陳政寰透過運用法人鏈結產學合作試行計畫團隊的引介,找到了工研院生醫所光機電整合技術部門,經過不斷的實驗與失敗,後來在一次偶然的實驗中,發想出一個兩全其美的辦法,既不用成本昂貴的擋風玻璃,又可以徹底解決抬頭顯示器成像的鬼影問題。工研院經理林俊全表示,團隊之前研發過投影機材料,以此經驗為基礎,加上發想催化, 後來實驗出一種光學薄膜材料,透光度可達90%以上,可以壓抑鬼影,讓強度變成10比1,能應用在一般車款的擋風玻璃;施工容易,成本低,可適用於一般和高階車款的車用抬頭顯示器售後服務市場。 視需求切換影像遠近 駕駛眼睛不疲勞 本案開發的「雙模式抬頭顯示器」特點為可雙模變焦,在與創盟科技共同開發的過程中,廠商提出在某些應用情境下,抬頭顯示器的成像可否距離駕駛近一些,既可符合國際大廠的車規要求,也可以因應實際使用情境之需求。陳政寰指出,「雙模式抬頭顯示器」技術的影像遠近,可依使用情境和人因需求切換,目前主要採用機械電動方式切換,當採用遠距模式時,機械切換可將反射鏡移到適當位置,近距模式則將反射鏡移開。 舉例來說,當駕駛在高速公路高速行駛時,眼睛多注視遠方,抬頭顯示影像可切為遠距模式,減少駕駛眼睛看影像的調焦時間。若駕駛在塞車或慢速行駛找路時,希望較大面積且較近距離顯示行車資訊,這時「雙模式抬頭顯示器」影像可切為近距模式。除了用機械電動方式切換「雙模式抬頭顯示器」的影像遠近,未來在實用設計上,也可以依行進速度來切換,例如高速行進時,「雙模式抬頭顯示器」影像可自動調成遠距模式,反之亦然。 陳政寰表示,「雙模式抬頭顯示器」技術相對前瞻,可推廣實用化,應用領域進一步鎖定車廠原廠(OE)市場。在科技部「運用法人鏈結產學合作試行計畫」的協助下,結合陳政寰研發的「雙模式抬頭顯示器」和工研院生醫所林俊全團隊的消疊影光學膜技術,於104年9月完成展示車試製,並進行實地測試,體驗兩項技術整合的效果。目前已有多家廠商洽詢中,預期可在台灣和全球的抬頭顯示器市場,開創出一條潛力無窮的商機。 從市場趨勢來看,眾多車廠已在規劃下一代抬頭顯示系統原型,例如可增加:路標、轉彎、提前警告可能發生意外狀況等提示功能。若遇到大霧或大雪路面視線不良情況,還可利用攝影機與雷射系統,投射路標顯影,代替道路上原本的標線。林俊全指出,這類所謂擴增實境(Augmented Reality)技術的抬頭顯示器(AR-HUD),可隨著駕駛坐姿改變,人眼的角度與投射點的相對距離變化,不會讓虛擬影像產生錯置偏離。 台灣許多車用抬頭顯示器解決方案廠商,包括怡利電子的Smart HUD、春沺電子的iHUD、新觀念開發Super Cat與手機變形的HUDway等,都展現相關硬體產品開發能量,整合台灣近年智慧眼鏡開發的軟體技術,例如新一代視覺分析技術,可協助使用者從影像擷取有用資訊,有機會迎戰下一波「擴增實境」抬頭顯示器的新商機。
研發團隊:中原大學化學工程學系 副教授洪維松
輔導團隊:工研院產服中心
國內大專院校每年有成千上萬的學術研究與專利成果,但真正有機會被產業界採用,並商業化生產的不多,因此,科技部積極推動產學合作,本年度補助工研院執行「運用法人鏈結產學合作試行計畫」,協助學術單位與產業界媒合,可撓式石墨烯導電材料就是其中一成功案例。 「石墨烯材料」是材料領域界的新寵兒,其透光、導電、抗電磁波、高機械強度之特性,開啟了更多應用面。可運用於電子元件、燃料電池、觸媒、感測器等相關應用,甚至還能運用於過濾工業廢水,達到回收利用之功效。IBM、三星等半導體科技公司紛紛投入該材料領域研發。 由於石墨烯材料的碳原子組成排列方式特殊,是由單層的碳原子,以sp2軌域互相鍵結成由六角環組成蜂巢般的平面結構。厚度僅有0.334 nm,是目前世界上最薄的材料。室溫下的電阻約10-6‧cm,比銅和銀更低,電子傳導率(200,000 cm 2 V -1 s -1 )是導電度非常好的導體。它同時也具有半導體的性質,可藉由摻入不同的氣體來形成n或p型半導體。且石墨烯的透光率高達97.7%,幾乎是透明的。它的機械強度高(125Gpa)、拉伸模數大(1.1Gpa)的特性,將可以取代以氧化銦錫為原料的ITO玻璃,而被廣泛運用在透明電極、觸控螢幕等產業。 成立十多年,致力於推動與薄膜科技相關之學理與技術開發應用的中原大學薄膜中心,近年也投入石墨烯材料研發及應用研究,研發的可撓式石墨烯導電膜材,不僅實驗室裡做得出來,更已具備商業量產能力。中原大學化工系、中原薄膜中心副教授洪維松解釋,核心技術在於可以均勻地分散具導電性的石墨烯於少量的黏著劑中,並且透過連續式製程製備成單一式或複合式可撓式導電膜材,除藉由分散技術能均勻成膜外,也具有優異的電磁波屏蔽、導電、導熱等特性。因此,除了實驗室生產的小片薄膜可順利產出,應用於商業化大面積的薄膜也已可產出商業化產品規格。 濾水功能佳 走出紅海迎向藍海 洪維松表示,可撓式石墨烯導電膜材,如果應用在電子產品並不稀奇,這樣的應用模式只算是「紅海」;為了走出「紅海」迎向「藍海」,目前應用模式預期可針對濾水用途的藍海市場進行推廣。 104年8月蘇迪勒颱風重襲北台灣,帶來豪雨,因翡翠水庫儲水區濁度飆高,部分地區自來水無法飲用,大賣場的包裝飲用水大賣,水資源再度受到重視。石墨烯首要藍海,無疑為淨水器的濾水材料;可撓式石墨烯導電膜材的「分離」能力,就具備極佳的濾水功能。 洪維松指出,工業用水可以回收再利用,半導體產業的工業廢水透過可撓式石墨烯導電膜材可以充分過濾,甚至可以當飲用水;原因很簡單,就是目前掌握的可撓式石墨烯導電膜材的技術,已可做到極均勻的塗布,在過濾時讓水中物質的分離效果最佳,就像是經過一座大山,也像水通過麥飯石一樣。 他並補充說明,即便透過可撓式石墨烯導電膜材可以有效過濾工業廢水,甚至達飲用水標準,但心理作用下還是不會拿給人喝。因此,工業廢水過濾仍以回收再做工業利用為主,飲用水的過濾依然採用非工業廢水。 獲國際大獎肯定 繼續研發向前 洪維松的可撓式導電膜技術已在2014台北國際發明暨技術交易展獲得銅牌獎,也在2015美國匹茲堡國際發明展中獲得金牌獎,獲獎肯定也是推動中原大學薄膜中心持續研發向前的動力。獲獎後受到國際知名的英國牛津大學科技創新部關注,相關資訊並已揭露於牛津大學網頁(isis-innovation),更足以代表此研發成果已獲得國際肯定。 這項能將石墨烯均勻分散於膜材中製膜的分散技術,先前已有業界廠商提出極高授權金,希望能一探該技術原委。但在瞭解本計畫後,洪維松仍傾向透過科技部「運用法人鏈結產學合作試行計畫」協助得以瞭解該分散技術及膜材材料最適應用面,因而參與本計畫。 計畫輔導內容部分,由工研院產服中心協助技術往商品化方面協尋市場應用面可發展方向,及後續協尋合作廠商等相關事宜,希望能有效協助該技術推動商品化,於過程中除工研院產服中心投入外,工研院技轉中心也協助於確認該技術應用面時進行專利檢索、分析,或進一步確認洪維松的石墨烯研發技術是否具侵權疑慮等相關事宜,洪維松也針對各種可能應用面依據廠商回饋建議提供必要檢測,供廠商釐清確認使用。再者,工研院產業學院亦協助提供成熟技術教導,進一步促進智財保護觀念植基。可以說,本計畫動用了工研院內部多項資源:由產服中心(最小可行性產品化輔導)+技轉中心(技術應用面專利檢索分析)+中原洪維松團隊(技術相關檢測驗證、技術應用層面規劃)+工研院產業學院(成熟技術教導)所組成。洪維松的技術成果,經本計畫持續進行產業推動下,迄今已與數家不同領域廠商進行合作商談,除了在電子產業中繼續耕耘之外,未來希望能應用於智慧衣等方面,開創另一片藍海市場。
研發團隊:中原大學生物科技學系 教授許毅芝
輔導團隊:工研院技轉中心
自 71 年起,癌症每年高居台灣十大死亡原因,因癌症死亡的人數及死亡比率有逐年攀升趨勢,國人面對癌症威脅的壓力可說是與日俱增,其中,負擔主要生活家計的男性十大癌症中,與嚼食檳榔 (Betel-Nuts) 高度有關的口腔癌與食道癌,更常重擊個人外貌、心理健康,進而影響家庭關係,社會及健保都需要付出更大成本。 技術商品化 造福更多患者 從事口腔癌光動力的頭頸癌研究工作逾 15 年,中原大學生物科技學系教授許毅芝回想,當時透過「光動力療法」,參與臨床研究的醫師治癒一位患口腔疣狀增生的卡車司機疾病時,卡車司機直說,研究團隊幫助他不會因為口腔癌病變顏面受損而失去工作,救了自己一家人,當場激動落淚下跪。許毅芝更堅定信念,「一定要設法讓光動力治療研究商業化,能普遍幫助需要的人」。 「光動力療法」主要是利用光感劑照光後產生的有毒物質來殺死癌細胞。當光感劑被注入到靜脈或局部塗抹在皮膚上數十個小時之後,光感劑會在癌細胞留有較高的濃度,正常細胞內的光感物質絕大部分則會被排至體外。留下的光感劑在受到特定波長光激發後,就會產生對細胞具有毒性的自由基,達到選擇性消滅癌細胞的作用。 許毅芝解釋,傳統光動力療法所使用的光源以國外進口的雷射設備為主,因為重量大、成本高、不易維護,而且容易因高熱產生其他的併發症。而發光二極體 (LED) 是潔淨能源之一,由於質輕、成本低以及操作簡單等特性,使用 LED 做為光動力療法的光源,將可使光動力療法在使用上更為普及,況且台灣曾是全球 LED 產值第二大國,利用台灣的 LED 光源設計、測試及生產優勢,不僅可發揮先天的本土發展優勢,且便於後續銜接國內技術能量。 更重要的是,口腔癌與食道癌是亞洲常見癌症,歐美藥廠比較不會投注研發經費,如果台灣能找到關鍵療法,就會增加相關產業的競爭優勢。許毅芝表示,這項研究還要配合用藥的劑量,醫生、操作人員都需要較高的進入門檻,是屬於一整套的高階醫療服務業,商業模式不易被抄襲,附加價值也高。 掌握核心技術 商業競爭攻守有據 這項研究計畫被納入科技部的「運用法人鏈結產學合作試行計畫」之一,由科技部補助工研院挹注資源進行協助,除委由國內廠商協助進行 LED 高能化關鍵零組件設計外,工研院技轉中心也協助進行專利檢索及可專利性等商品化中專利面需求,有效協助學校技術邁向商品化。 許毅芝指出,雷射光源為 630nm 1nm,LED 光源為 630nm15nm,如果目前高亮度發光二極體光源組件技術光功率提高,就更符合臨床醫師的使用需求,也能更廣泛全面的應用在癌症治療。 堅持要用台灣本地設計、製作及製造的 LED 高亮度封裝光源模組,許毅芝表示,希能藉此為目前台灣 LED 產業找到一線生機,尤其專利布局在現今國際競爭中更顯示其重要性,工研院的專業可協助盤點技術突破處,並「找出創新機會點」評估專利性,目前相關技術將陸續於台灣及美國等提出專利申請,保護智財權。 負責這項專案的工研院管理師蘇豊棋指出,除完成 LED 發光模組關鍵零組件開發設計,提升原型器產出效能,以利產業鏈廠商後續銜接進行商品化開發外,由於申請及維護專利費用不低,也藉此計畫挹注下,協助釐清專利布局現況及機會點,協助學校技術得以從較高、廣的視野進行布局,在商品化階段就能有效占據核心技術領域,對後續商業競爭才能攻守有據,在穩定中力求發展。 值得注意的是,工研院這次也提供成熟技術教導,讓許毅芝領導的研究室及修課的學生參與專利申請、智財授權的相關課程。許毅芝說,由上課狀況也可看出台灣學生具有無限創意,且具有一定的溝通及表達能力,能具體提出見解並討論,希能有效提供資源給有興趣的學生,進一步促進智財保護觀念植基。 同時她也指出,透過專案相關課程能讓學生視野更廣,進一步參與研究,且不致與市場脫勾,未來更能為企業樂用。學生的研究成果,104 年也陸續 登 上 Molecular Therapy 及 Cancer Letters 等該領域的前 10% 排名的國際期刊。 許毅芝說,身為一個教育者,除了希望能藉由工研院協助,有效促成光動力治療技術邁向商品化外,過程中有效培植下一代的高競爭力人才,是她特別重視且責無旁貸的責任。
研發團隊:亞東技術學院通訊工程系 副教授賴金輪、陳俊宏
輔導團隊:工研院技轉中心
台灣地狹人稠,缺乏天然資源,因此政府在十幾年前即導「資源回收」的重要性,透過長期教育與推廣,民眾早已養成隨手做分類的好習慣。直到今日,台灣推動資源回收的成效,不僅已與歐美日等先進國家並駕齊驅,也成為極具發展潛力的產業。 看好資源回收業的市場前景,台灣產官學界正戮力研發自動化回收技術。亞東技術學院通訊工程系副教授賴金輪、陳俊宏研究團隊研發出一套以影像辨識與光譜分析辨識回收物材質的技術,獲工研院協助,日前已申請專利,有機會在不久的將來進入量產階段。 工研院指出,科技部為強化產學合作,推動「運用法人鏈結產學合作試行計畫」,選擇重要領域先行試辦,由法人協助學界研發成果及專利推廣至產業界,並加速學界研發成果商品化及產業化,藉此提高產學界的競爭力。 工研院表示,此一名為「光學分析識別技術於資源回收物分選作業之應用」的研究專案,即為工研院協助亞東技術學院進行研發與專利布局的具體實例。 條碼辨識還不足 影像辨識有局限 研究團隊表示,現行的自動化資源回收系統多採條碼辨識,「例如歐、美、日等國,尤其是歐盟,已經建立了完整的條碼資料庫,因此他們的ARM(Auto Recycling Machine,自動回收機)可以辨識多種回收物。」 而在國內也有類似的自動回收機試行,透過條碼感應,系統即能辨識出回收物是鐵鋁罐或是寶特瓶;此外,自動回收機結合電子票證回饋機制,民眾將鐵鋁罐及寶特瓶投入自動回收機後,系統會將回饋金儲值至電子票證內,增進民眾做資源回收的誘因,試辦情況相當不錯。 然而,條碼辨識雖方便,但仍有不小問題。賴金輪說:「民眾喝完飲料後,常會將鐵鋁罐壓扁,此時不管是二維條碼還是幾維條碼,通通都看不到了」;此外,寶特瓶瓶身外那圈印有條碼的包裝紙,也常被民眾撕掉,這都會導致辨識失敗。 「後來,有一家做資源回收的廠商來找我們,詢問有沒有可能改用影像辨識?」研究團隊進行多次實驗後發現,影像辨識固然有其效用,但仍有盲點,「長得一模一樣的外觀,但材質完全不一樣;或是材質一樣,結果外觀完全不同,那影像辨識就完全沒用。」 此外,影像辨識回收物還會遇到一個問題,目前辨識技術多透過物理計算,諸如體積、密度、穿透率等,必須在容器被清空的情況下才能處理,「但很多人飲料沒喝完就把瓶子丟掉,也沒辦法要求他們。」因此研究團隊決定從化學特性來著手。 取得專利及量產 自動化選別大突破 「要在不破壞容器的前提下檢測其質地,最快的方式就是光譜分析。」研究團隊指出,歐、美、日等國都已經有紅外線頻譜分析的相關專利;另外,還有採拉曼(Raman)光譜分析的技術,用以探測化學物質的結構,可辨識出各種容器的特性,都可解決辨識回收物的問題。 然而,光譜分析儀的價格相當高昂,「隨便一套微型光譜儀,造價可能都要上百萬;即使是用於藥物檢測的手持型光譜儀,價格也要好幾十萬。」若自動回收機要普及,造價勢必不能太高,否則一定會失敗,「就像電動車的充電站太少,大家也不會想換電動車」。 因此,研究團隊與廠商討論並訪查後,將每台自動回收機的成本定在5,000歐元,高階機型則壓在9,000歐元以內,「大概在新台幣20萬元至40萬元左右。」但光是一個頻譜儀的價格就高過這個金額,成本問題看似無解。 幸運的是,透過工研院協助,研究團隊後來找到一家製造微型光譜儀廠商,其所生產的光譜儀,頻譜波段與市面上的光譜儀雖略有差異,但價格低廉,「一整套辨識核心做起來,造價大約10萬元以內」,且經實驗後,發現辨識核心配合特殊分類演算法的分辨率非常高。 接著,研究團隊在既有的辨識核心上,進一步開發出特殊的探頭(Sensor)機構,此機構設計不僅可有效解決容器內容物未被清空、瓶身變形等問題,分辨速度也相當快,「只要3秒,就可以完成辨識與回收工作」,日前正在申請專利中。 研究團隊表示,此研究若一切順利,藉由各類回收容器模型的建立、量測、訓練編碼,可成為機器人自動化識別分類的基礎;此外,結合多重感應器以及光譜探測等整合式訊號分析的自動回收機,若取得專利並順利量產,將可達成高速度、高精準度、細緻分類的自動化分類目標,為現行資源回收自動化研究領域帶來一大突破。 而從產業面來看,該團隊表示,此研發成果可改正現有自動回收機在辨識度、速度、分類類別數、防偽識別等方面的缺失,增進回收機的效率與智能;另外,對於建立國內自主的相關產業技術而言,可做為技術移轉或相關研發設計參考,亦有相當大的助益。 對於研究心血終於走到申請專利這一步,研究團隊表示,在研發過程,除了找到符合成本的解決方案外,科技部也扮演關鍵角色,「科技部提供相當多的資源,我們才能將自己的想法落實,不然只能一直停留在實驗階段。」 此外,科技部也提供參與計畫的學者相當多的協助,「例如提升我們在智財權方面的知識,並協助進行專利侵權分析、專利布局地圖等。」團隊坦言,學界具研發質量,但缺乏經費與資源,透過科技部注入研究經費、工研院協助人才培育與產學合作,將可達到互補效果,也能加速技術移轉,對提升台灣產業競爭力有很大的幫助。
研發團隊:國立清華大學 副教授陳政寰(現職國立交通大學光電工程學系)
輔導團隊:工研院技轉中心
未來螢幕設計的重點不再局限於是否愈做愈薄,還是可否曲面呈現,阿湯哥主演的電影「關鍵報告」中所用到的可透視螢幕的技術已經逐漸成熟,交通大學副教授陳政寰發展出的可透視投影系統,不但省電、重量輕,且顯示尺寸可以超過100吋,相當適合在公共場合使用。 採用投影原理 尺寸不受限 陳政寰表示,目前可透視螢幕的技術分為TFT LCD透明顯示器、AMOLED(主動式距陣有機發光二極體)透明顯示器以及可透視投影系統(陳政寰開發),不過由於TFT LCD及AMOLED基本上都還是需要載具,在尺寸上比較受限;透視投影系統採「投影」的原理,在較低的成本下,可以運用在公共櫥窗、車用看板等面向。 以目前的透視技術中,TFT LCD的透視解決方案必須解決背光源從何而來的問題,加上濾光片本身並不透明,雖然已經是市場上成熟的產品,但是尺寸受限,現在頂多只能應用在個人手持式裝置或家用產品上。 較為進階的技術AMOLED,相對於TFT LCD而言,在薄度上進步許多,加上本身屬於透明的介面,自體也有發光的功能,相較之下也比較省電,只不過,畢竟AMOLED仍是實體介面,尺寸是最大的問題所在,至今在應用面上也多在個人及家用領域中發展。 反觀投影螢幕是利用陣列像素化的光學膜,每一像素的光學區域可任意設計不同的光學特性,例如反射散射、透射散射、透射或鏡面反射等,使得光學膜兼具投影螢幕能夠呈現影像功能,也同時能夠透視螢幕後方的實體事物。換言之,只要在透明介質(如:玻璃)貼上陳政寰的「投影螢幕及其投影系統技術」與工研院「微距LED技術專利」進行組合的「可透視投影光學膜」,就能看到螢幕的圖案、訊息,同時又看到螢幕後方的東西,而且令人感到興奮的是,投影技術不會受到體積限制,只要焦距調準,想要多大就可以多大。 想像一下,目前的投影技術可以在螢幕、牆壁上投射出影像,未來投射的背景可以是玻璃、窗戶,不但可以展示出想要投射出來的影像,也可以透過影像,清楚看見影像背後的實體。 類似的概念,像是韓國三星電子(Samsung)計畫推出的「安全卡車」(Safety Truck)計畫,打算在貨櫃聯結車前方裝無線行車記錄器,車尾安裝4片螢幕面板,播放前方的即時路況,讓後方駕駛人能「透視」聯結車,安全超車,降低急煞車機率,避免發生碰撞或發生車禍。 另一個比較好理解的概念,是谷歌(google)之前推出的google glass,技術主要源自頭戴式顯示器,原理是將微型二維顯示器所產生的影像藉由光學系統放大,曲光補正,達到近眼觀看的要求,微型顯示器所反射的光線經過透鏡或凹鏡使影像因折射產生類似虛擬影像效果,利用此效果將近處物體放大至遠處觀賞而達到平面全像視覺(Flat Hologram)。 商品化加值 應用層面擴大 當初陳政寰的投影螢幕及其投影系統技術已經達到膜片製作驗證階段,需要進一步雛型品驗證,然而這步驟需要資金做出雛型品,也要專業場所進行雛型品測試。本計畫的出現,剛好協助陳政寰解決問題,將這項投影技術從理論驗證進入雛型品驗證,使技術得以具象化。透過本計畫之協助,投影技術進行商品化加值,使其技術更具商品性,加值內容係透過工研院光電所將獨創「微距LED技術」之專利與其技術進行組合。工研院也提供場域及團隊協助進行展示樣機試製:可透視屏幕與微距LED投影系統匹配測試、系統調修與透視屏幕製作、原型機施工與測試。一步步完成商品化加值,技術得以進一步推展,也逐漸受到更多廠商青睞。 可透視投影的誕生,讓人們運用資訊系統不再是自覺而有意的獨立行動,而是和當前活動自然而然地成為一體;例如將地圖資訊直接插入現實景觀以引導駕駛員的行車方向,通過虛擬視窗調看室外景象、使牆壁彷彿變得透明。例如汽車前擋玻璃可隨時顯示導航畫面,乘客用手指觸碰旁邊的窗戶,就能查詢目的地的天氣或是上網訂餐廳,或是你家的窗戶同時也是螢幕,可以變換不同的窗外風景,下雨天時甚至能製造大晴天的假象。 可透視投影技術還可以拿來應用在擴增實境(Augmented Reality)上,擴增實境指的就是把虛擬資訊加在使用者感官能接觸到的顯示器,可能是戴在頭頂上的裝置,或是電視、手機螢幕,也可能是眼鏡、手錶等任何一種有螢幕的電子設備,使影像、圖像、文字等資訊出現在這些顯示器上面,主要應用的技術包括多媒體、多感測器融合、三維建模、即時視頻顯示與控制、即時追蹤及註冊、場景融合等手段,是整合性很高的新技術。 此外,在醫療方面也有可透視投影技術可以大展身手之處,微軟(Microsoft)的附屬研究機構曾發表過一款虛擬透視機,醫生可以直接把儲存在機器中的6類損傷影像放映在患者的皮膚上,讓病人直觀瞭解自己所患疾病的危害程度,這些圖像包括皮下骨骼結構、肌肉組織、肌腱和神經組織,對於說服病患接受治療的效果,比起醫生在X光片上比劃來得好。 目前陳政寰的研究還在整合開發中,已進入最後階段,在可以預見的未來,無論是大樓的玻璃帷幕、公車的窗戶都可能成為廣告業的新看板,這樣充滿未來科技感的生活,指日可待!
研發團隊:國立台北科技大學車輛工程系 教授兼系主任蕭耀榮
輔導團隊:工研院產服中心
還在用一般啞鈴健身嗎?或者總是一次準備多組啞鈴練手臂呢?未來這些可能都落伍囉!原來想健身也可以很簡單,台北科技大學研究團隊開發智慧型磁流變液健身器,利用機車煞車用的磁流變液提供阻力轉換,可依照個人喜好及能力調整適合的阻力健身,以避免運動傷害,且未來除了健身器材一途外,研究團隊還計畫將觸角伸向復健器材領域。 不想花大錢上私人健身中心,學校的健身房成為學生最經濟實惠的選擇,不過僧多粥少,想要抽空健身還得先卡位,才有機會搶到器材,這也成為研究團隊最初開發智慧型磁流變液健身器的動機。 考量傳統使用鐵塊或啞鈴臂力訓練,因重量大、阻力大、難調整且具危險性,一旦不小心使用錯誤,還可能導致運動傷害,有鑑於此,台北科技大學車輛工程系教授兼系主任蕭耀榮等人研發智慧型磁流變液健身器。 功能多合一 可當啞鈴可修飾蝴蝶袖 由於近年來一般民眾健康意識抬頭,許多小資族也開始願意砸大錢上健身房,但一般民眾若要在家健身,恐需一次準備多組器材,例如不同重量的啞鈴,既花錢又占用空間,因此研究團隊開始思考,如何開發出一套讓上班族或老年人在家就可輕易健身的智慧型產品,並藉由適當力量操控,避免造成運動傷害。 蕭耀榮表示,磁流變液煞車器除了可提供阻力外,阻力強度還可隨時調整,因此在科技部運用法人鏈結產學合作試行計畫的支持下,進一步將其應用在健身器材,希望最終發展出可攜式裝置,而藉由手臂彎曲或抬舉形成一股阻力,以達到同樣使用啞鈴的訓練效果。值得注意的是,未來這套智慧型磁流變液健身器,甚至可以幫助修飾惱人的蝴蝶袖,相信可讓不少有同樣困擾的女性族群眼睛為之一亮。除了臂力訓練器外,蕭耀榮透露,目前實驗室中另有3、4項產品樣態正在開發階段。 不過,由於穿戴式裝置只是研究團隊最初的概念,在智慧型磁流變液健身器進階至穿戴式裝置前,恐怕還有一大段路要走,工研院也評估,以目前技術恐難以做到穿戴式的程度,加上還需考量使用者實際需求。換句話說,若要使用者在健身前就得花費相當長時間,將智慧型磁流變液健身器的機器手臂安裝至手臂,恐變相減低使用意願。 在克服穿戴式裝置所需技術之前,蕭耀榮也坦言,在正式量產前還有不少問題待克服,包括如何讓裝置輕量化、提升耐用度、增加使用介面親和力等。 至於如何做到輕量化,蕭耀榮認為,產品材料或材質部分可以改變的不多,重點在於需將產品內部結構徹底改變,例如透過特有專利將阻力煞車器的體積減少25%至50%。然而,如何將學界的概念變可行,讓創新的概念走出實驗室,以落實商品化,是當前猶待克服的難題,因此儘管學校有創新想法還不夠,仍得靠科技部、工研院的力量協助縮短產學落差,以協助產品發展更完善。 先鎖定健身器材 醫療復健市場更大 除此之外,工研院也需適時扮演學界與產業界的橋樑。為瞭解使用者的需求、產品規格及樣態是否被市場接受,工研院得適時扮演先鋒。工研院產服中心經理陳冠廷表示,研究團隊所提出的智慧型磁流變液健身器或許對一般使用者有一定吸引力,但廠商也會好奇這類有趣想法最終能否落實,得要確定產品能否使用,才會有下一步合作。 為實際瞭解市場需求,工研院先前已協助學校研究團隊進行為期1個月市場調查,逐一訪查廠家、專家及實際健身族群。 隨著訪查對象不同,受訪者對智慧型磁流變液健身器的規格期待也不一樣,工研院以健身器材製造商為例,廠商主要考量器材運送成本、重量是否足夠應付商用市場使用需求,以及裝置用電量等影響健身中心營運成本的因素。 經整合受訪者意見後,預估智慧型磁流變液健身器功能朝5大方向開發,包括應具輕量化設計、具科技時尚感、可協助訓練不同肌群、輔助姿勢正確及提供訓練相關參數紀錄等。 陳冠廷估計,未來智慧型磁流變液健身器價格約介於新台幣1萬元至2萬元之間,但為提高誘因及市場接受度,他認為智慧型磁流變液健身器最大價值應不僅取代傳統健身器材鐵片重量,最大關鍵應是在於可有效預防運動傷害,未來可能還需進一步結合其他軟體介面,例如增加電競功能,以增添附加價值,才有機會提高消費誘因,而健身訓練器材數位化及智慧化也將是未來新藍海。 另一方面,除了將磁流變液阻力器應用在健身器材,研究團隊也將腦筋動到復健器材市場,由於隨著時代進步、人均壽命延長,面對高齡化社會,民眾越來越重視養身。 值得一提的是,醫療復健器材近年來成為各方積極搶進的新領域,由於目標市場族群不限於老年人,不同年齡層的群眾都有各式復健需求,而醫療復健市場大餅雖大,但因牽扯到復健力學,實際能由運動器材切入復健醫療領域的廠商至今有限,因此也成為研究團隊亟欲切入的市場。 蕭耀榮透露,著眼於老人照護、復健市場大餅遠大於健身市場,目前已與國內醫學大學合作,搶進復健領域。 由於一般醫學中心器材較複雜或老舊,如何讓復健器材結合數位化趨勢,更符合一般使用者習慣,陳冠廷認為,這塊市場將是未來藍海,但因復健器材一旦涉及療效,需經臨床實驗及法規驗證,過程複雜度恐較健身器材更高,因此估計「時間可能3、5年跑不掉」,且極耗成本。 考量研究團隊或工研院在進行相關附件產品功能及可行性驗證後,後續可能就需由醫療器材製造廠接手。陳冠廷表示,目前研究團隊短期研究重點先鎖定健身器材領域,長期則再著重復健器材開發。
研發團隊:國立中山大學電機工程學系 教授洪子聖
輔導團隊:工研院技轉中心
國立中山大學電機系教授洪子聖成功開發創新微型低功耗雷達感測器技術,不僅可用於非接觸式無線遠端醫療照護,及養殖業各種動物生理數據監控,還可做為國防上的策略應用。 個人健康監測設備 掀穿戴式裝置風潮 「非接觸式生理訊號感測技術」早在1970年代就被應用在生命徵象偵測用途上,如用於搜尋地震瓦礫堆下的生還者。隨著電子科技的進步,此一技術於2000年代開始朝向健康照護產品發展,監測預防因呼吸道受阻的嬰兒猝死症便是主要應用之一。 近年來由於資通訊科技發展神速,結合智慧型手機、平板等各種個人行動裝置與各式生醫感測器的產品,已成為時下熱門的個人健康監測設備,行動醫療及身域網路等新興科技與服務應運而生。而Google glass、Nike sportwatch、New Balance headphone等產品概念掀起的穿戴式裝置風潮,更進一步帶動生理訊號感測技術的普及應用。這些長期配戴在身上的眼鏡、手錶、耳機等裝置,因具有無線通訊功能,更有利於蒐集身體上各式生理訊號,並利用如藍芽的個人區域網路(PAN),將數據傳遞至個人行動裝置做進一步的健康資訊分析。 更甚者,南韓Samsung Galaxy S4智慧型手機的Air Gesture功能及日本Sony Xperia Sola智慧型手機的Floating touch功能,率先將手勢感測應用於個人行動裝置。SamsungGalaxy S4與Sony Xperia Sola成功利用手勢感測方式取代部分螢幕觸控功能,引人注目,原理是利用紅外線發光二極體(LED)及光學感測器來偵測簡單手勢。最近還有仿效Microsoft Kinect遊戲機,發展出具有深度感測功能的光學影像感測器,可以辨認更複雜的手勢,增強手勢控制的功能。 只是上述這些使用光學方式的手勢感測技術,容易受到背景光線明暗影響,且功耗大(約數百mW),用於觸控時反應也較慢。現今感測振動或移動中的目標物最靈敏的技術,還是以偵測Doppler效應的雷達系統為首選。一般而言,短距離(short range)偵測用的雷達可概分為超寬頻(UWB)雷達與連續波(CW)雷達。只是UWB及CW雷達技術各有優缺點。 洪子聖研究的創新短距離雷達技術,稱為自我注入鎖定式(SIL, Self-Injection Locked)雷 達,具有類似UWB雷達抗拒回波影響的能力,又保有CW雷達架構簡單的優點,擁有低功耗及低成本優勢,適合安裝在各種手持及穿戴式智慧型裝置中。 除無線遠端照顧更可用於國防策略 本案在科技部「運用法人鏈結產學合作試行計畫」的協助下,由工研院與中山大學產學處技轉中心促成其科技部計畫成果、與工研院共有之經濟部科專成果及獨有專門技術之組合,首創SIL雷達跨領域應用於畜牧業生理訊號感測監控,並將雷達系統小型化及模組化,完成包含雷達電路板、保護外殼、微波零組件、生理感測訊號處理設備等的展示樣機製作,達到可商業運用之價值,日前已通過國外畜牧業者驗證,並簽訂200萬美元授權契約,主要應用於畜牧業之牛隻生理監測。以往牛隻是否健康,端賴牛隻的踏步情況來判斷,如果牛隻健康,則會有規律的踏步,因此過去的檢測方式是將計步器裝在牛隻身上,以踏步情形來做判斷。透過本雷達系統,可以非接觸方式監測牛隻生理狀態,更精確的掌握牛隻的健康情形,進而控管乳品及牛隻的繁殖品質。工研院表示,這項產品若確認應用於畜牧業可行,將可促成國外廠商提供國內OEM相關訂單,預計將超過100台。 除用於養殖業各種動物生理數據監控及受圈養動物監控外,SIL雷達還可應用於遠端醫療照護及嬰幼兒照護等生理監控、健康照護之用,這也是國外廠商接下來最有興趣技轉的應用方向。甚至還可用於反恐或人質搜救,或國防用途。洪子聖表示,未來規劃進一步善用環境中的4G與Wi-Fi等無線電波,發展感測生理訊號與手勢訊號的無波源雷達,並開發運動器材、智慧家庭與虛擬實境之應用。
研發團隊:國立高雄第一科技大學資訊管理系教授兼 EMBA 所長李慶章/遠東科技大學數位媒體設計與管理系助理教授謝名家
輔導團隊:工研院技轉中心
隨著智慧家庭概念的日益普及,使用者對智慧家庭產品的需求也會日益殷切,許多家庭相關產品紛紛注入新科技以提升其功能,使得一些原先非該領域的業者投入市場,如資訊科技業者研發智慧監控的解決方案銷售給自動捲門窗業者。 以智慧型手機為介面 可隨處監視遙控 在這背景下,「智慧型節能捲門窗監控系統」高雄第一科大與遠東科大跨校合作案例就應運而生,這項技術研發的智慧型節能捲門窗監控系統,將控制元件嵌入在授權廠商產品(電動鐵捲門窗)的設計及製造中,讓授權廠商產品提升成為智慧型節能捲門窗,滿足智慧家庭生活時代的需求。 主責專案的高雄第一科大教授李慶章表示,智慧型節能捲門窗監控系統透過智慧型手機做為操控介面,監控元件將內嵌在捲門窗設備中,不需額外布線及施工,搭配監控主機及家庭Wi-Fi網路系統,使用者可以在任何地方監視及控制家庭中所有的節能捲門窗。透過智慧型節能捲門窗監控系統,可以很容易地與其他智慧家庭產品整合,有助於提高智慧型家庭應用的普及率。此外,可以智慧、自動及有效地控制室內的溫度,提升空調系統使用的效能及效率,減少不必要的用電,達到節能減碳救地球之功效。 這項跨校合作案件為國內首創將物聯網技術運用於「智慧型節能捲門窗監控系統」,提升國內技術自主開發能力,不只運用高雄第一科大之發明成果,也結合遠東科大的App系統開發,完成智慧家庭控制裝置及方法。 技術中有關App監控系統研發的地方,則委託有類似系統開發經驗的遠東科技大學助理教授謝名家協助研發,確保系統開發成功,由謝名家進行智慧型節能捲門窗監控系統App程式設計,則依照所規劃的操控介面及功能進行ios及Android App程式設計。換言之,該系統與監控主機整合後,可使手機做為操控節能捲門窗的載具,也可遠端監控節能捲門窗。技術創新的亮點便是利用智慧型手機做為操控介面,而監控元件將內嵌在捲門窗設備中,監控主機結合Wi-Fi網路與無線射頻(RF)控制系統,解決以往兩者各自有其系統的不便性。 融入智慧監控跟操作協助傳統產業轉型 因科技部「運用法人鏈結產學合作試行計畫」的投入,李慶章肯定地說,整合國內技術服務業者的能量,協助技術者挖掘潛在合作機會,支持這項技術完成商品雛型製作,促進學校將技術推向商品化階段,加速廠商評估技術可行性。 回想技術的緣起,李慶章解釋,原本是想幫助企業解決轉型的問題,傳統產業鐵捲門窗的廠商積極想發展智慧智能系統,但苦無技術而找上李慶章幫忙。他本著智慧控制的研發技術,整合在遠東科技大學的監控智慧軟體程式設計,利用互聯網的概念,做為遠端監控的開端。由於「智慧型節能捲門窗監控系統」在研發時即考量與其他智慧家庭方案(如智慧家電系統)的整合問題,預留整合的介面及方法,很容易與用戶現有的智慧系統整合,市場潛力大。 未來目標朝向把智慧家電融入貼近生活的智慧監控跟操作,讓節能裝置不只是電源開關,還可結合窗簾型的鐵捲門,做葉片半開或彈性設定,成為技術彈性商品化,為延伸型的智慧家電,待軟體設計完成後,預計105年量產。
研發團隊:國立中央大學資訊工程學系 副教授陳慶瀚
輔導團隊:工研院產業學院
未來不管是10歲的小孩或是80歲的老人,在居家中,都能享受智慧管家的照料;出外有監控設備保護,享受安全又安心的生活是每一個人的夢想,要達到此一境界,如何用科技促動生活環境的每一個環節與日常用品「智慧化」會是重要關鍵。 然而,要到達智慧化成效所涉及的技術卻相當廣泛,除原本的產品功能外,還必須具備資訊收集、傳輸、分析、運算、回饋與反應的功能,這些額外的功能意味產品體積、耗能的增加。以一個生活中處處可見的監視攝影機為例,過去攝影機只要能拍攝、錄影即可,智慧化的監視攝影機除了前述的基本功能,還必須具有將拍攝下來的視訊畫面進行辨識是否有意外情況,再針對意外情況警告相關人員的自動反應功能。 面對物聯網(IoT)、工業4.0的智慧化時代來臨,設備與設備間的連結和溝通成為首要工作,不過,國際級設備廠在不同領域有各自山頭,設備間的相容性並不高,要讓不同設備能夠相互溝通地「連結(Link)」在一起,困難度不小,需要軟體及作業平台支援。「連結」設備困難又麻煩,不如「整合」設備,解決工業4.0需求的物聯網,更革命性的做法是將兩個或數個設備整合在一起,創造出全新的產品,概念雖然簡單,但最大的門檻就在整合的技術。 工研院及中央大學合作研發的「可程式視覺控制器(以下簡稱:PVC)」正是集攝影機、工業電腦及可程式邏輯控制器(以下簡稱:PLC)於一體的新產品,這項整合型創新產品的問世預料將可成為明日之星。PVC是一個嶄新概念的產品,整合視覺檢測、控制與智慧聯網在一個微型系統的工業4.0概念產品。 簡單的說,可程式視覺控制器是將智慧攝影機(Smart Camera)、工業電腦以及可程式邏輯控制器三個設備整合在一個單一模組上的產品,由於內部不需複雜的通訊連結,也不需要耗費冗餘的系統資源去執行網路協定轉換,省去了大量空間、低耗電並解決設備相容性的問題。 具三大核心技術擁兩項多國專利 可程式視覺控制器產品的計畫主持人為中央大學資訊工程學系副教授陳慶瀚,他解釋傳統連網自動化過程,需要複雜的連線、通訊協定、網路管理,同時搭配軟體作業系統,為了高速運算,需要採用高階中央處理器(CPU)、記憶體(DDR RAM)及快閃儲存器(Flash Memory)等,所需的成本、空間跟功耗都非常龐大。 陳慶瀚指出,PVC有三大核心技術:「影像處理硬體加速器」、「PLC的PLCopen硬體加速器」和「工業物聯網虛擬機器(GVM)」,因此得以實現高速即時的視覺檢測和運動控制,以及遠端聯網開發、部署和監控。整合這些功能的PVC系統裡沒有作業系統,因此使用最低功耗的處理器就可以達到高階影像分析、運動控制和聯網功能,這又讓成本更精簡、性能更高、耗電更低。 「PVC除了具備整合工業4.0核心元件功能,更擁有體積小、成本低、耗電低三大優勢,我們將工業攝影機、工業電腦及PLC變成單一個模組,大小只有2.5cmx2.5cm大小,甚至比目前全世界最小的工業攝影機(3cmx6cm)還小」。必須強調的是,PVC最大亮點並非只是把三項設備整合在一個模組上而已,重點在於自動化設備連接到雲端後的「虛實整合」,聯網是最低的需求,聯網後能做些什麼才是價值所在。 陳慶瀚解釋,傳統的檢測工作需配備一個程式設計師及一個測試工程師,連上網後,就加入遠端開發、測試及監控功能。以目前西門子的設備為例,可以做到遠端監控,但新製程的開發必需要有工程師在現場執行。未來虛實整合後,透過虛擬機器可隨時改變PVC執行功能流程,相較於傳統需要專業工程師去修改,有了極大的彈性及便利。 另以食品業為例,倘若原定的製程因為節慶、消費者喜好變化等特殊情況導致產品的溫度、濕度及口味需求需要變動,新型態的虛擬機器即使專業工程師、檢驗師不在現場,也可以在遠端進行參數及程式修改,甚至非專業工程師就可以操作。每個人在PVC上都可以寫程式,如此一來,設備即使是賣到印度,在台北就可以進行新版程式測試,完成後再傳過去。 此項新產品除了可以在遠端進行程式修正,還可以更進一步的在沒有後端工業電腦和PLC的環境下,獨立執行取像、影像處理/分析、檢測、定位、追蹤等機器視覺功能,而產品中的PLCopen邏輯及運動控制等PLC功能,就可以藉由智慧聯網功能實現工 業4.0的 虛 實 整 合(cyber/physical integration)生產目標。 在專利布局上,PVC智慧影像技術還有兩項多國專利,包括鏡頭變形校正技術和超解析度影像插補技術,這兩項技術都採用先進神經網路訓練,可以達到高性能的超廣角、高精度的智慧取像目標。在產業應用上,PVC可以用做工業視覺檢測、定位與控制整合、物件辨識、機械手臂的視覺導引等。 如傻瓜相機概念讓使用者輕易上手 綜合言之,PVC就是要讓每個使用者都可以輕易上手的設備。讓原本程式設計師才能做的事,一般人也可以輕易上手,就如同「傻瓜相機」的概念一樣。陳慶瀚表示,希望能由PVC的發明,幫助台灣傳統產業快速輕鬆導入工業4.0,強化產業競爭力。 工研院在與陳慶瀚溝通研究成果的發展需求後發現,以專利布局、技術完整度來說,PVC屬於相當完整的研究成果。因此在輔導上,除了協助尋找資源開發雛型品,更重要的協助在於商品化之後的專業知識能力養成。由於陳慶瀚的研究成品在市場上具有相當大的商機,其研究團隊也有藉此研究成果挑戰市場的雄心壯志,但是對於研發以後的產品定位、目標客戶、行銷策略等方面卻不甚熟悉,因此工研院邀請陳慶瀚研究團隊參加產業學院開辦的智財商業化相關課程,藉以養成商業化所需的基本能力。 由於陳慶瀚研究團隊全程參與工研院開辦的「優質專利申請」、「專利加值與行銷服務」及「發展新創事業」三班次共120小時課程,鑑於研究團隊的企圖心與技術的商品化潛力,工研院再推薦團隊接受專家一對一輔導,以成立新創事業為發展目標提供專業知識與諮詢服務,幫助研究團隊釐清短中長期的產品定位、成立方向、階段性目標、策略手段等。 此外,在輔導過程中,工研院也協助研究團隊媒合未來可能合作的廠商,透過與未來銷售對象的洽談,持續精進產品及修正行銷計畫,同時累積團隊對於未來成功切入市場的信心。經過這一連串的努力,研究團隊也已經在工研院的協助下尋求資金挹注,將於104年底由團員成立新創企業。 面對未來,陳慶瀚表示,由於PVC的耗電量是一般工業攝影機的1/5,這還不包括傳統製程監視模式還必需有工業電腦的搭配,整體耗電量的差異性極大。初期市場鎖定中小企業的生產自動化需求,希望透過成本優勢打開市場。在產品價格定位上,陳慶瀚表示,入門款系統PVC會比目前智慧型攝影機最便宜的還低;高階版則會與市面上中階產品價格相當,主打以中階成本享受高階產品服務。 陳慶瀚進一步解析,工業4.0現在最大問題在於各家設備要Link在一起有極大困難,國際級設備廠在不同領域有各自山頭,設備間的相容性並不高,再加上跨領域的並不多,例如,西門子有很強的PLC設備但沒有工業攝影機,因此他相信整合型產品將成為未來趨勢。 一個新世代的興起,難免會衝擊到既有產業的架構。陳慶瀚預測,具革命性的工業4.0如果真正實現,很多設備和服務勢必將消失或轉型,甚至有專家預測將有50%的企業會面臨轉型或倒閉,但同時也會帶動更多小企業竄起,從現今資本及技術密集的經濟體,走向資本分散、技術分散的扁平化經濟,讓社會資源更平均,是打破現在經濟困境的一個機會。
研發團隊:淡江大學電機工程學系 教授翁慶昌
輔導團隊:工研院產業學院
自德國提出「工業 4.0」以及美國提出「先進製造業」的發展戰略後,全球產業發展正醞釀革命性的變化。其中,物聯網、3D 列印及大數據分析等技術的興起,正是驅動這一波革命的重要因素。以 3D 列印為例,傳統的生產方式是將原物料經過加工程序,生產出所需的零組件,最後再將零組件組裝成產品。在此過程中,原物料及零組件的倉儲、運送成本,或是加工過程中產生的廢料處理成本等,都會因為 3D 列印技術而帶來巨大轉變。 虛是模擬設計 實是重複溝通確認 淡江大學電機工程學系教授翁慶昌的「3D 虛實整合技術雕刻」是未來「工業 4.0」可期望發展的技術之一。翁慶昌表示,所謂「3D 虛實整合技術」是在實際執行智慧生產之前,先以 3D 虛擬的方式在電腦上模擬整套生產流程,以確認未來實際以機器人或機械臂生產時,會依照所設定的格式和程序進行各項動作,且生產出所要的產品。 翁慶昌解釋,3D 列印技術的實踐過程中包含了「虛」和「實」的部分。所謂「虛」是指執行前要以「模擬器」先進行模擬設計,以節省時間、費用,並確保安全性;不像早期先把機器搬到廠房內再來調整,萬一操作不慎,還會發生生命危險,及機器財產與時效的鉅額損失。不過要在電腦上模擬出全部生產流程,需要一個「模擬器」軟體,程式設計人員要知道生產什麼、需要什麼樣的標準流程、可能有什麼突發情況,再給予非常多、非常大量的物理參數,包括實際廠房和產線的長寬高大小尺寸、製程步驟、溫度、壓力等,依此選擇合適軸數和功能的機器人或機械臂,擺在適當互不干擾的距離下,模擬全套生產流程,再逐一調整細節。 而所謂「實」,是指「實」物操作時,在收訊途中還要不斷回報給模擬器,確認它所解讀的訊息是否與送出的指令一致,萬一封包資訊少了一個「0」或「1」,整套指令就會出錯,後續所有程序都會跟著出問題,所以「虛」與「實」就在傳送、接收、回報之間,以同樣的語言重複溝通確認,每個環節都不能出錯,最後產出的結果才會是符合預期的產品。 引介業者合作 未來路更寬廣 科技部補助工研院執行「運用法人鏈結產學合作試行計畫」,希望透過法人的能量,「挖寶」學校可實質轉化成工業產品的研究成果,再將成果適當加值後技轉到產業界。翁慶昌的研究團隊因為參加了本計畫第一階段「優質專利申請」、「專利加值與行銷服務」及「發展新創事業」人培課程,除了讓團隊同仁在技術研發上跳脫單一思考方向,以產品市場及目標顧客為主軸來發展專利申請加值、技術商品化之外,所習得的知識與觀念也成為第二階段一對一輔導的基礎。 在第二階段一對一業師輔導時,工研院團隊與翁慶昌研究團隊就日後發展方向及輔導需求進行會議討論。之後以雙方共識進行專利盤點、專利布局、市場定位與分析等輔導,並協助該團隊以「具有可移動手指的多指機器人手爪」技術進行美國專利申請,使其研發技術之專利布局更加完整。 基於對翁慶昌研究成果的瞭解,工研院團隊在接收到日昶升公司對於「雕刻技術」的需求後,便思考可以媒合雙方進行洽談,最後也成功促成研究團隊與日昶升公司的產學合作案。藉由工研院團隊的引見,翁慶昌與專門從事檀香和沉香木買賣的行家─日昶升公司進行初次會面與討論,日昶升公司認為將一塊原木雕成一件藝術品,創造更大的客製化附加價值是未來的趨勢,因此對技術研發有很大的興趣。 日昶升公司表示,沉香原木價格很高,交給雕刻師雕刻時,除了客戶希望呈現的模樣外,全看雕刻師的藝術眼光和功力,成品不到最後完全不知是何模樣。例如,一尊觀世音像的雕刻工錢就要新台幣 150 萬元,完成後的成品要價往往上千萬,價值不斐,如果可以在雕刻之前先做電腦模擬,則可降低失敗率,同時讓客戶對成品更具信心,而翁慶昌的理念與研究成果正好提供廠商一個絕佳的解決方案。 經工研院團隊引介後,雙方愈談愈投機,3D 虛實整合技術剎那間與雕刻技術擦出火花。翁慶昌先進行可行性評估,包括「如何針對木材外觀進行3D 掃描成像」、「如何在所建立的木材外觀的 3D 模型上進行雕刻圖案的規劃設計」、「如何依照規劃設計的圖案進行實際木材的雕刻」三個步驟。 日昶升公司也覺得該項技術對於提升沉香木的附加價值與節省人力成本非常有幫助,藉由工研院團隊的促成,雙方於 104 年 8 月簽訂「圓珠之全自動化製程及 3D 虛實整合技術雕刻的先期開發規劃與可行性評估」之產學合作協定。 透過本計畫對研究團隊的智財培訓課程,及一對一業師輔導,不僅提升研究團隊的智財專業知識與專利價值,同時成功媒合學校團隊與企業進行合作。翁慶昌認為,「工業 4.0」戰略拚的是技術面,台灣倡導的「生產力 4.0」則是要做到比對手想到更多可應用、可做得到的層面;德國機械臂品牌 KUKA 高層主管訪台時曾明確指出,台灣和先進國拚原創技術的贏面不大,但是拚應用面卻是無人能敵,台灣人可以想到在「虛」、「實」整合應用上的發展性,就是台灣可以善用的強項。相信未來翁慶昌的「3D 虛實整合技術」與工研院計畫團隊還會有無限寬廣的合作空間,讓我們一起期待吧。
研發團隊:國立清華大學資訊工程學系 教授孫宏民
輔導團隊:工研院技轉中心、產服中心、產業學院
行動資安領域高深莫測,埋藏各式陷阱,國立清華大學資工系、資訊安全實驗室教授孫宏民研究團隊開發出一套厲害的法寶,讓有安全漏洞的 App 無所遁形,更以「白帽駭客」的身分偵查各大業者開發 App 的資安隱憂,並回報給這些公司,讓國際品牌 Google、Facebook、美國電信龍頭 ATT 都頒發獎金和感謝函給他的研究團隊,更曾登上 ATT 漏洞回報季排行榜第 3 名。 行動應用程式 App 市場百花齊放,全球駭客竊取資料案件也層出不窮,行動安全議題近年來備受關注,但由於行動資安的概念興起不久,這塊市場就像古代的「江湖」,吸引各路好漢闖蕩,打擊邪惡的一方。 但江湖中,有招搖過市的江湖術士、有深藏不露的行家,也有結盟闖蕩的武林各大門派,看似能維持正義,實際上素質卻良莠不齊,雜亂無章地發展。 自動偵測檢查 防止駭客趁虛而入 孫宏民研究團隊成功開發一套檢驗的法寶,「行動裝置App 安全漏洞的高效率智慧偵測系統」,可檢測 Android的應用程式是否存在安全漏洞,一眼看穿各大 App 的資安破綻,避免不義之士來犯。 行動裝置威脅數量不斷成長,App程式、作業系統、裝置本身與使用環境的漏洞,成了行動裝置使用者的頭痛問題,漏洞越來越多,使得網路犯罪集團擁有更多的攻擊管道。 趨勢科技資料統計,全台灣一天中,每 4 台就有 1 台裝置處於資料被駭的危機中,就單以使用環境為例,全台民眾一天約有 15% 時間,行動裝置暴露在不安全的 Wi-Fi 環境中。 然而,據資料顯示,即便台灣民眾有 9 成在個人電腦 (PC) 端會安裝防毒軟體,但行動裝置的資安軟體安裝率卻不及 1 成,除顯示行動資安市場的潛力,更重要的是,釋出 App 的企業或機構更應該注意資安漏洞的防範。 著眼行動資安的需求與不足,孫宏民 101 年開始帶領 5、6 名學生團隊系統開發行動裝置資安漏洞偵測系統,已完成實驗室操作平台,兩年多來自行對現今知名或熱度極高 App 開發應用網站 Android 系統進行偵測,效果卓越。 孫宏民所帶領的團隊偵測發現,國際品牌開發的 App,像是 Google(谷歌 )、Facebook( 臉 書 )、Evernote、Alibaba(阿里巴巴)、Microsoft(微軟)、ATT、Twitter(推特)、Yahoo(雅虎)、Sony(索尼)、eBay 等,都存在安全漏洞,且漏洞數量多達 1 至8 個,有的更直接暴露用戶所輸入的個人資料,資安隱憂令人咋舌。 回想開發這個系統的初衷,孫宏民說,他對 App 安全破解相當有興趣,但人工檢視 App 安全漏洞有所局限,且牽涉範圍廣,除了檢視者需要具備完整的知識,還得一行一行檢視程式碼,費時又費力,他靈機一動,思考可將其發展成自動偵測檢查工具,快速檢視市面上的 App 有沒有資安問題。 行動資安主要分做兩種模式,一是類似防火牆概念進行防堵,同時保持對於欲竊取個人資料 App 的偵測,另一種則是檢查合法的 App 是否存在安全漏洞,防止駭客或有心人士「趁虛而入」,取得該 App 使用者的機密敏感資料。孫宏民的研究團隊所開發的行動裝置 App 安全漏洞偵測系統聚焦在後者。因為許多 App 開發者沒有資安背景,缺乏專業的駭客知識,無意間留下安全漏洞,讓個資或金流暴露於危險中。 蓋世神功練成了,當然要找機會施展身手。孫宏民分享,他有一次去新加坡找一位在華為研究中心工作的朋友,想帶個伴手禮,不知道帶什麼才好,左思右想,決定用系統掃到的兩個華為旗艦機Ascend P7內建系統App的「安全漏洞」去拜訪他。 朋友知道後相當感興趣,並回報給華為大陸總部,立即獲得正視,華為甚至提出合作意願。 成立新創事業 行銷為最大課題 行動應用 App 軟體可能因程式設計一時疏忽,而造成民眾損失隱憂。孫宏民認為,提升行動資安除了要保障個資,和銀行金流、遊戲虛擬貨幣等相關的 App 更必須嚴格把關。 然而,廣泛測試後,孫宏民無奈發現,台灣有 80% 的銀行 App 都存在安全漏洞,資訊安全暴露在高風險之下。 其實台灣不少銀行年年都編列行動資安預算,也尋找專業團隊把關資安,有的團隊甚至能一口氣羅列某個銀行的行動 App 有 30 幾個安全漏洞,其實一支 App 那來那麼多漏洞,虛晃一招讓銀行相信他們很厲害,實則大部分根本稱不上漏洞,揪錯「貴在精準」,以噱頭取勝實在不必要,更讓行動資安防守形同有名無實。孫宏民形容,行動資安市場就是「沒出事就天下太平,有事才會被看重」。 儘管孫宏民團隊偵測安全漏洞的實力受到許多大廠肯定,但要將這項技術成功地、有系統地商業化,是個費時又費力的大工程。 台灣發展行動資安競爭對手來自全球,但多數打著專業名號的團隊,在孫宏民看來「技術並不頂尖,網站卻做得相當漂亮」。換言之,能否在行動資安領域站得住腳,「行銷」似乎扮演相當關鍵的角色,孫宏民的一席話,也一語道破台灣新創團隊必須突破的瓶頸。 國內大專院校每年有成千上萬的學術研究與專利成果,但真正有機會被業界採用,進而商業化的成果卻十分有限。科技部積極強化產學合作,103年 9 月起,首度展開「運用法人鏈結產學合作試行計畫」,挖掘具有產業化潛力的大學研究成果。 借重於工研院的研發能量與產業經驗,提供技術加值、專利組合、商品化、新創事業暨創新行銷模式輔導等客製化服務,達到學界研發成果產業化的目標。 孫宏民的計畫雀屏中選,是由工研院技轉中心經理夏冰心,經由工研院內部之雲端中心一位日常即特別關注及投入 App 發展的同仁極力推薦,認為清大孫宏民團隊的研究成果優異,是未來行動裝置大量普及,App 廣泛應用下,不可或缺的強化安全性產品。 工研院除了協助進行市場調查及應用評估,探詢未來服務和產品發展策略,也協助擬定技術商品化策略,建立未來營運的商業模式,預計於 105 年成立新公司,促成 1 至 2 家業務鏈結。 工研院也將協助未來成立公司的資金、人才、營運模式及技術智財競爭等,以利經營成功。 展望未來,孫宏民坦言,行動裝置App 安全漏洞偵測系統還可以朝向更精準、降低誤報機率的方面努力;另外,這套系統仍是輔助工具,安全漏洞的重要性需要人工去認定,補強人才在駭客領域方面的知識也相當重要。 能否吃得到龐大的行動資安商機大餅?孫宏民相信,團隊有好的人才、好的技術,可在 App 資安產業以B2B(Business to Business,企業對企業 ) 商業模式、或是針對 App 平台以B2C(Business to Customer, 企業對大眾 ) 的方式幫助客戶端檢測,但「如何向企業主行銷」、「如何向企業主證明系統有效」,還是日後最大的課題。