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發布日期:2019/10/21
資料來源:電電時代142期
綜觀國際研究暨顧問機構 Gartner、集邦科技(TrendForce)、DIGITIMES Research 的報告可以發現,在全球經貿競爭趨於激烈、AI 與區塊鏈等前沿科技的應用商機還在醞釀階段,全球電子產業處於智慧應用商機爆發前的灰暗時刻,不僅個人電腦(PC)、平板和 手機等裝置市場需求疲軟,上游半導體也陷入衰退。當電子產業上下 游皆呈現一片低迷態勢,全球產業正尋找新的商機與服務之際,台灣 電子廠商也應該加快腳步,找出產業發展的新方向。 Gartner 最新提出的報告顯示,2019 年個人電腦(PC)、平板和手機等裝置全球出貨量將達 22 億台,與去年相比下滑 3.3%,其中手機市場為所有裝置中表現最弱者,出貨量比去年減少 3.8%。 首先來看PC。Gartner 指出,雖然 2019 年全球PC 出貨量達 6,300 萬台,較 2018 年成長 1.5%,但 2019 下半年的 PC 市場仍充滿不確定性。Gartner 預測,2019 年度 PC 出貨量為 2 億 5,700 萬台, 較 2018 年減少 1%。僵持不下的中美貿易戰及潛在的關稅政策,都可能影響2019 年PC 市場。 針對NB 部分,DIGITIMES Research 調查顯示,因為中美貿易戰惡化, 廠商提升備貨水準,2019 年第二季全球 NB 出貨表現大幅優於預期,季增達 2 成以上,但也因此墊高基期,加上英特爾(Intel)14 奈米新產能最快 9 月才能顯著釋出,DIGITIMES Research 分析師蕭聖倫預期,這些因素將使 2019 年第三季全球 NB 出貨(未計可拆卸式機種)表現不如第二季,與去年同期相較則將微幅下滑。展望第四季,中國大陸總體經濟狀況不佳,加上商務換機進入尾聲,雖處理器短缺問題解決,但市場缺乏創新動能,預料 NB 出貨將較第三季再微幅下滑。 全球經貿競爭趨於激烈,個人智慧裝置、半導體產業需求陷入疲軟。企業應積極轉型升級、提升戰力,才能開創電子產業新藍海。 再看智慧型高階手機,Gartner 研究總監Ranjit Atwal 表示,目前全球手機出貨量為 17 億支,與 2015 年的 19 億支相比,降幅約 10%。若手機未具備特別突出的新功能與更高效率,或 提供更佳的使用體驗,可能降低使用者換新機的 意願,手機使用年限將會持續拉長。 Gartner 資深研究總監 Anshul Gupta 提到,2019 年第 2 季全球智慧型手機銷售量下滑1.7%,總計 3.68 億支,其中高階智慧型手機需求放緩的幅度比中階和低階機種更為顯著,廠商為促使消費者換新機,正逐漸將多(前╱後)鏡頭相機、無邊框螢幕和大容量電池等旗艦機種功能,推廣到售價較低的智慧型手機。 全球市場研究機構TrendForce 調查也顯示, 儘管 2019 年第二季智慧型手機需求走出淡季陰霾,生產總數來到 3.44 億支,較上一季成長10.5%。但是受國際市場上諸多不確定性訊息的干擾,第二季智慧型手機生產總量與 2018 年同期相比衰退 2.4%。 觀察 2019 年下半年,TrendForce 指出, 2019 年第三季,包含中美關稅爭議、日韓貿易摩擦等影響因素仍在,加上因應 5G 時代來臨, 智慧型手機市場進入世代交替前的觀望期,換機周期因而再延長,都將持續削弱下半年的旺季表現,預估第三季智慧型手機的生產總量約 3.63 億支,雖較第二季成長 5.8%,但和去年同期 3.8 億支相比衰退 4.4%,2019 年智慧型手機生產總量估計約為 13.8 億支,年減 5%。 就智慧型手機各個區域市場來看,日本、西歐和北美手機創最大銷售跌幅,其中日本下 滑 6.5 %、西歐下滑 5.3 %、北美下滑 4.4 %。Gartner 資深研究總監 Roberta Cozza 指出,在成熟市場中,高階智慧型手機供過於求和商品化的現象特別嚴重,不僅平均售價(ASP)較高, 也缺乏吸引人的新用途或體驗來鼓勵使用者升級。雖然近期高階智慧型手機平均售價攀升的情況稍有改善,但依賴智慧型手機換機銷售的廠商,將持續面臨困境。 2019 下半年的 PC 市場仍充滿不確定性,僵持不下的中美貿易戰及潛在的關稅政策,都可能影響 PC 市場。 在全球前五大市場中,唯有中國大陸、巴西仍呈現成長,Gartner 指出,中國大陸仍穩居最大市場,第二季售出 1.01 億支手機,年成長0.5%。隨著越來越多 5G 手機出現,中國大陸業者面臨儘快出清 4G 高階手機存貨的壓力。巴西在該季售出 1,080 萬支智慧型手機,是前五大市場中另一個銷售成長的地區,成長幅度為 1.3%。由於巴西經濟逐漸復甦,這波手機銷售成長可視為 2020 年經濟大幅成長的一項微指標。 隨著市場趨於飽和,加上產品缺乏新意、價格上漲等因素,使消費者換機周期延長,連帶影響智慧型手機市場銷量。 當智慧終端面臨衰退,再加上其他種種負面因素襲來,上游半導體與電子零組件的表現也不會太好。根據 Gartner 另一份報告的預測,2019 年全球半導體營收總計 4,290 億美元,較 2018年的 4,750 億美元減少 9.6%,面臨 10 年來最大跌幅。 誠然,過去一年全球半導體市場受多重因素交互影響,包括手機、伺服器、PC 等主要應用裝置的需求停滯;記憶體和其他種類晶片的售價下跌;中美貿易戰持續激烈帶來的影響與衝擊, 都是導致全球半導體產業面臨前所未見衰退的原因。 IC 設計五大業者同陷營收衰退 以 IC 設計為例,根據 TrendForce 旗下拓墣產業研究院最新統計,全球前十大 IC 設計業者2019 年第二季營收排名出爐,受中美貿易戰及供應鏈庫存攀升影響,全球消費性電子產品包括智慧型手機、平板、筆電、液晶監視器、電視與伺服器等市場需求皆不如預期,前五名業者第二季營收皆較去年同期衰退,其中輝達(NVIDIA) 衰退幅度最大,達 20.1%,這也是輝達近三年來首見連續三個季度營收呈現年衰退的情況。 尤其 DRAM 自 2018 年第三季起受到需求減弱影響,面臨供過於求的狀況,價格持續下滑。2019 全年售價預計再下跌 42.1%,供過於求現象估計將延續至 2020 年第二季。應用面來自超大規模伺服器(hyperscale)廠商需求速度減緩, 加上 DRAM 供應鏈庫存持續增加,過去 DRAM 產業長期供不應求的狀況已在 2018 年下半年翻轉結束。 另外,全球 NAND 市場則更早從 2018 年第一季即面臨過度供給,本季價格又因 NAND 短期需求不如預期而更加下跌。Gartner 資深首席分析師李輔邦表示,手機的高存貨率及固態陣列(Solid-State Array;SSA)需求遲緩,將延續到未來幾季,並帶來更大的價格下跌壓力,預計要 到 2019 年第四季後,市場供需才有望更趨近平衡。不過市場的長期走勢表現仍讓人擔憂,預期2022 年後,由於 PC、手機等產品長期需求持續下降,中國大陸NAND 新廠也將增加更多產能, 都將影響市場發展。 此外,僵持不下的中美貿易戰導致匯率不穩定,而美國也因安全考量向中國大陸企業實施貿易限制,都對半導體產業的供需狀況帶來長期的影響。李輔邦分析,貿易戰一方面將加速中國大陸國內的半導體生產,促使中國大陸針對多項技術如 ARM 處理器,研發在地化的分支版本。另一方面,有些製造商會在中美貿易戰期間遷出中國大陸,或為了減少未來紛爭,而開始找尋多個不同的生產基地。 綜觀來看,就整體經貿環境的貿易戰,或是產業面的需求下滑與競爭趨於激烈,都使得全球電子產業面臨狀況不佳的態勢,狀況雖然沒有2008 年金融海嘯來得嚴重,但是市場疲態現象也不能等閒視之,台灣電子產業必須積極找到新的成長動能與創新策略,才能開啟 2020 年的康莊大道。 中美貿易戰僵持不下,逐步演變成匯率戰,不僅牽動全球電子產業發展,也對半導體的供需狀況帶來長遠影響。
發布日期:2019/09/25
資料來源:台北科技大學光電系助理教授 李柏翰
Quantum entanglement,也就是所謂的「量子糾纏」,這個名詞是神奇的量子力學有別於傳統的牛頓力學最經典的代表之一,2019年來自格拉斯哥大學的科學家Moreau等人在Science Advance期刊發表了一篇 Imaging Bell-type nonlocal behavior ,也就是關於兩個光子互動與彼此共享物理狀態的短暫一瞬間,「貝爾糾纏」的現象被記錄了下來,來自格拉斯哥大學的科學家們是利用高速相機具有 40,000 fps 的拍攝速度,將兩個光子產生纏結的狀態,將影像記錄下來,這不僅讓我們重新見識到量子力學哲學的深邃,更對於量子計算(Quantum Computing)所需要的量子計算維度影響,有了更深入認識的機會。 在1926年量子力學發展以來,其中最引人注目的特徵之一便是所謂的量子糾纏和非局域性的概念,此問題很早便吸引科學家們的爭辯,然而時至今日,已經開始有大量的實驗證據出現,自然界中確實是會出現擁有非局部性的考量的現象,這種思維與我們的日常生活經歷已經是一種形而上學的鮮明對比,例如當年鼎鼎大名的科學家Feynman,與Deutsch和其他研究人員在1980年代,便開始有了利用量子自由度的概念,利用量子力學這把寶劍來嘗試新的計算機語言,甚至開發出一種新穎的大量信息的處理方式,在當時傳統電腦尚不普及的情形之下,新式計算機所面臨的問題是, 人類能否有效地模擬人造的任何有限物理系統的計算機,也就是現在所謂的量子電腦。Deutsch認為在傳統的計算框架中,原本傳統半導體式的0101模擬是不太可能完美的執行所謂的量子電腦。相反地,廣義的計算機應該是利用真實的量子系統,例如利用原子等高維度的量子態,來進行高維度的量子性質計算,也就是即量子電腦。根據這個嶄新的想法,80後一些量子計算演算法如雨後春筍般的出現了,例如Deutsch,Grover 和Shor的演算法,再加上奈米材料和雷射光技術方面取得了重大的進展,實現了量子高維度計算的硬體開發設計,例如 2019年的 CES 上,IBM 推出了世界上第一台走出實驗室的 20 位元量子電腦 IBM Q System One,並宣佈在紐約開設首個 IBM Q Quantum 計算中心,這些量子電腦硬體的實現,讓利用糾纏態開發了量子計算機的計算越發神秘,這些量子計算可以比傳統計算機能夠更快地解決問題,其中最有名的就是Shor演算法,因為此演算法具有舉足輕重的地位,所以接下來本文將介紹量子電腦的Sohr 演算法中的週期分析方法。 一般而言,在古典的計算機上,將一個幾百位或更大的整數L分解為質因數的乘積所需的時間約為故對於古典計算機而言,大質數的因數分解是一個具有指數計算複雜度的問題,而Shor 演算法能在短時間內進行非常大的質因數分解,而其演算法主要建立在模運算、量子平行計算以及量子傅立葉轉換之上,因此我們將針對Shor演算法中模運算的週期以及經過量子傅立葉轉換後所有質數所得到的機率值進行更進一步的分析,因為Peter Shor 利用模運算得知週期的快速解法,是一個利用物理波函數疊加後所獲得重要的突破,所以本文再處理Shor演算法時,會舉例分析Shor演算法並實際介紹如何利用量子傅立葉轉換以及連分數來進行質因數乘積的分解過程。 古典密碼學其大部分的加密方式建立於數學線性代數的置換法與替代法,於人類歷史中常被使用,而後的RSA演算法的基礎在於假設了我們不能很有效率的分解一個已知的整數(2個大質數乘積),以目前的電腦計算而言,並沒有很好的方法可以在短時間內破解2個大質數乘積這個問題,然而,Shor演算法卻另闢蹊徑,展示了大質數因數分解這問題上在量子計算上可以找到很有效率的解決方法,利用Qutnaum information (QI)建立量子計算機中物理波函數疊加的週期猜測,有機會下降破解RSA的數值空間,本文介紹探討當N = pq時,利用 (p)(q) 快速找到非shor群 ( {shor群} =所有xamod N的週期r 值。) 並破解所有xamod N的週期r值,其中為尤拉函數。 1. 選擇兩質數p,q,得到N (N=pq),使2N2Q=2L bN2,得到Q , L, (Q, L, bZ,其中b為滿足條件的最小整數)。 則A={a0 ,a0+r, a0+2r,.. a0+(M-1)r} ={a0+dr}, d Z 11. 如果不是很接近整數,那麼根據量子力學波函數破壞性干涉原理, 所造成波函數的疊加幾乎抵消了,也就是所謂的破壞性干涉,這樣的狀態c變成不可觀察量。
發布日期:2019/09/25
資料來源:趙偉志
免疫細胞療法是利用自體免疫細胞來對抗癌症的技術,目前主要以自然殺手細胞療法、T細胞療法、樹突細胞療法、自體免疫疾病療法為主,早在1985年美國國家衛生院(NIH)將免疫療法列為手術、化療、放療以外的第四大癌症治療方法,日本厚生勞動省於2006年亦將免疫細胞療法列為常規療法,而在2000年的國際腫瘤生物治療及基因治療年會便提出,免疫細胞療法是唯一有可能徹底清除癌細胞的方法。由此可知免疫細胞療法在國際上不但已是成熟的醫療技術外,更是未來治療癌症的新趨勢。 台灣在2018年衛福部已經通過特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法(簡稱特管法),正式開放癌症免疫細胞療法,但前提是不能涉及基因改造以及不改變細胞原有的生物特性,但現今癌症免疫細胞療法的熱門技術嵌合抗原受體T细胞(簡稱CAR-T),卻因涉及基因改造,未被列入開放的項目,雖然特管法未將CAR-T列為開放項目,而是歸屬於藥品,由再生醫療製劑管理條例所規範,而此條例目前也正在等待立法院審議,未來也可望經臨床試驗確認其安全及療效後,即可取得暫時許可證,有條件的上市,讓癌症患者多一項治療的選擇。 CAR-T簡單來說就是將人體免疫系統的T細胞,利用生物技術將具有辨識腫瘤細胞表面抗原(例如:CD19)能力的CAR組裝到T細胞上,讓T細胞變成具有癌細胞導航效果的CAR-T,能更精準的消滅癌細胞,CAR-T的結構設計被認為是最關鍵的環節,大體上可分為三部分: 1.抗原結合區:主要源於抗體ScFv,由輕鏈及重鏈所組成,負責辨識抗原,其中已取得美國FDA許可的Kymriah及Yescarta皆為辨識CD19的CAR-T,臨床階段則有Celgene和Bluebird共同開發的BCMA CAR-T等項目正在試驗中。 2.跨膜區:由二聚體膜蛋白所組成,用於將結構固定於T細胞膜上,目前以CD28跨膜區的CAR表達能力較強。 3.訊息傳遞區:利用免疫受體酪氨酸活化基序(簡稱ITAM),當抗原結合區的ScFv與抗原結合時,可向T細胞提供活化信號,進引起細胞活化。 結構設計被認為是CAR-T最關鍵的環節,因此在針對CAR-T的專利佈局上,也可以發現關鍵專利皆在保護其CAR-T的結構,針對CAR-T的抗原結合區、跨膜區、訊息傳遞區的組成進行專利佈局,也因為CD19 CAR-T的成功,導致許多後進者投入開發,在專利統計上也可看到相同的趨勢,CD19靶向CAR-T仍是目前研究的熱點,專利數量較多: 而在專利數量上以賓州大學手上握有最多CAR-T的相關專利,其次是Novartis,而在產品開發上Novartis則是與賓州大學合作共同開發並布局了許多CAR-T相關專利 可以從上表得知,Novartis與賓州大學不僅針對CD19,同時也開始針對Mesotheiln、B7-H4、GPC3等靶向進行專利佈局,未來可持續觀察其研發動態;另外,Novartis與賓州大學也針對如何提升CAR-T治療效果以及方法進行專利佈局,形成強力CAR-T專利組合,藉此提升競爭者開發難度並確保後續在此領域具有技術上之優勢。 而在中國,CAR-T的研究熱度不亞於美國,甚至於2017年,中國超越美國成為世界最多申請CAR-T臨床試驗的國家,另外也從前十大中國專利權人來觀察目前是哪幾家中國企業及研究單位目前正致力於CAR-T技術的開發: 在上述專利權人中,值得注意的是上海邦耀生物科技,邦耀生物科技已建立了UCAR-T (即同種異體CAR-T療法,也稱為通用CAR-T、UCAR-T)的研發與轉化平台,可以從邦耀生物科技所申請的專利中來一窺其技術內容: 本发明的目的是提供一种基因切割效率高、不相互干扰、不易脱靶、稳定的sgRNA。本发明的另一目的是提供一种用于制备通用型CAR-T细胞的试剂,能够高效、特异、稳定、不易脱靶、不相互干扰地敲除TCR和B2M基因。 (i)靶向TCR和/或B2M的sgRNA或用于表达所述sgRNA的表达载体,所述sgRNA为选自下组的一种或多种核苷酸序列: TRAC-sgRNA0、TRAC-sgRNA5、TRAC-sgRNA6、TRAC-sgRNA7、TRAC-sgRNA8、TRAC-sgRNA9、TRAC-sgRNA10、TRAC-sgRNA11、TRAC-sgRNA12、TRAC-sgRNA13、TRAC-sgRNA14、TRAC-sgRNA15、TRAC-sgRNA16、TRAC-sgRNA17、TRAC-sgRNA18、TRAC-sgRNA19、TRAC-sgRNA20; 较佳地,TRAC-sgRNA5、TRAC-sgRNA6、TRAC-sgRNA7、TRAC-sgRNA8、TRAC-sgRNA9、TRAC-sgRNA10、TRAC-sgRNA12、TRAC-sgRNA13、TRAC-sgRNA14、TRAC-sgRNA15、TRAC-sgRNA16、TRAC-sgRNA17、TRAC-sgRNA20; TRBC1-sgRNA1、TRBC1-sgRNA2、TRBC1-sgRNA3、TRBC1-sgRNA4、TRBC1-sgRNA5、TRBC1-sgRNA6、TRBC1-sgRNA7、TRBC1-sgRNA8、TRBC1-sgRNA9、TRBC1-sgRNA10、TRBC1-sgRNA11、TRBC1-sgRNA12、TRBC1-sgRNA13、TRBC1-sgRNA14、TRBC1-sgRNA15; 较佳地,TRBC1-sgRNA3、TRBC1-sgRNA4、TRBC1-sgRNA5、TRBC1-sgRNA6、TRBC1-sgRNA7、TRBC1-sgRNA8、TRBC1-sgRNA9、TRBC1-sgRNA11、TRBC1-sgRNA12、TRBC1-sgRNA13、TRBC1-sgRNA14、TRBC1-sgRNA15; TRBC2-sgRNA1、TRBC2-sgRNA2、TRBC2-sgRNA3、TRBC2-sgRNA4、TRBC2-sgRNA5、TRBC2-sgRNA6、TRBC2-sgRNA7、TRBC2-sgRNA8、TRBC2-sgRNA9、TRBC2-sgRNA10、TRBC2-sgRNA11、TRBC2-sgRNA12、TRBC2-sgRNA13、TRBC2-sgRNA14、TRBC2-sgRNA15; 较佳地,TRBC2-sgRNA1、TRBC2-sgRNA3、TRBC2-sgRNA4、TRBC2-sgRNA5、TRBC2-sgRNA6、TRBC2-sgRNA8、TRBC2-sgRNA9、TRBC2-sgRNA10、TRBC2-sgRNA12、TRBC2-sgRNA13; B2M-sgRNA1、B2M-sgRNA2、B2M-sgRNA3、B2M-sgRNA4、B2M-sgRNA5、B2M-sgRNA6、B2M-sgRNA7、B2M-sgRNA8、B2M-sgRNA9、B2M-sgRNA10、B2M-sgRNA11、B2M-sgRNA12、B2M-sgRNA13、B2M-sgRNA14、B2M-sgRNA15、B2M-sgRNA16、B2M-sgRNA17、B2M-sgRNA18、B2M-sgRNA19、B2M-sgRNA20; 较佳地,B2M-sgRNA1、B2M-sgRNA2、B2M-sgRNA3、B2M-sgRNA4、B2M-sgRNA5、B2M-sgRNA6、B2M-sgRNA7、B2M-sgRNA13、B2M-sgRNA17、B2M-sgRNA20; 從其專利說明書中所透露的訊息來看,主要是利用CRISPR/Cas9基因編輯技術製作通用型CAR-T,敲除T細胞中造成免疫排斥的基因,將其製成沒有免疫排斥、具特異性的標準化T細胞。 正當多數人都在關注Kymriah及Yescarta取得FDA許可並進入市場時,其實背後的CAR-T專利大戰早已先行一步開打並如火如荼進行中: Juno Therapeutics vs. Kite Pharma (系爭專利:US7446190B2) Sloan-Kettering癌症研究中心將專利US7446190B2授權給Juno Therapeutics (現已被Celgene收購),而Kite Pharma (現已被Gilead收購)所擁有的CAR-T療法KTE-C19的嵌合抗原受體的核苷酸落入了US7446190B2所保護CD28共刺激信號區域的範圍內。Juno Therapeutics和Sloan-Kettering癌症研究中心於2016年向美國地區上訴法院提出訴訟,控告Kite Pharma侵犯其專利權。其實早在2015年,Kite Pharma就曾發現到此專利,先於對方發動訴訟前,早一步向USPTO PTAB請求無效US7446190B2專利。但於2016年12月PTAB認為該專利授權的所有權利要求均有效,而Kite Pharma依然認為該專利無效,並向USPTO的決定向美國聯邦巡迴上訴法院提出上訴,該權利是否有效的專利之爭仍然在繼續進行中。 US8399645B2為St Jude Childrens Research Hospital於2003年所申請專利US60/517507的連續案,該專利被授權後三天,賓州大學便向法院提出訴訟,請求無效US8399645B2。2014年,St Jude Childrens Research Hospital將專利US8399645B2也授權給了Juno Therapeutics,這使得Juno Therapeutics又捲入了另一場CAR-T專利大戰之中。由US8399645B2的獨立項1的保護範圍來看,該專利包括了使用抗CD19抗體且同時包括了4-1BB和CD3的所有嵌合抗原受體,簡單來說,不論抗CD19抗體的具體序為何,不論產品使用什麼樣的跨膜區,只要CAR產品針對CD19靶點,且同時包括了4-1BB和CD3,就無法繞過該專利。該專利覆蓋了諾華CTL-019的嵌合抗原受體。該專利不但是Novartis的CAR-T療法的專利屏障,同時也是未來想要開發類似技術的公司難以迴避繞的專利高牆,而無止盡的專利訴訟和各方的對峙將嚴重拖垮CAR-T技術的開發,因此,於2015年Novartis和Juno Therapeutics就關於CAR-T療法的專利糾紛達成和解,根據和解協議,Novartis與其合作夥伴賓州大學將向Juno Therapeutics和St Jude Childrens Research Hospital支付122.5萬美元的費用和後續額外支付階段性授權金,並承諾其CAR-T療法上市後的分潤。 CD19 CAR-T除了上述兩篇專利因訴訟而浮上檯面之外,還有潛藏許多與CD19 CAR-T相關的專利,企業未來在研發時皆須做好調查,以免造成上市後的風險,下表則是列出部分有關CD19 CAR-T的相關專利: 從大多數專利權人針對CAR-T的專利佈局狀態以及獲證後之權利範圍得知,大多數專利還是以CAR-T整體結構進行專利佈局,整體結構包含抗原結合區、跨膜區、訊息傳遞區等,最終權利範圍會限縮至特定靶向的CAR-T ,意即技術差異點會在於抗原結合區選用不同的scFv,針對不同的靶點進行治療(如CD19、BCMA等);而在訊息傳遞區除了皆會包含CD3、 CD28、4-1BB (CD137)的組合之外(為二代CAR-T必要組成),部分專利會再輔以CD27、ICOS等作為共刺激分子作出技術的差異或功效上的進步,發展下一代CAR-T技術以獲取專利之要件。 在靶點選擇上,因為市場上已有獲證的Kyrmiah及Yescarta的CD19 CAR-T作為成功的案例,導致較多競爭者進入此靶點並進行專利佈局,目前CD19-CD3-41BB(or CD28)的CAR-T已是專利密集區,專利侵權風險高,且不容易進行迴避設計,因此也觀察到許多廠商開始針對不同靶點的CAR-T進行專利佈局,例如Bluebird的BCMA CAR-T、Cellectis的CD123 CAR-T等,不僅可避開綿密的CD19 CAR-T專利地雷區,也可做出市場區隔,再針對該靶向的CAR-T進行專利佈局,針對該靶點(如: BCMA、CD123等)寫入CAR-T的結合區,而在訊息傳遞區先不進行限縮,藉以取得較大專利範圍,可於附屬項限縮至CD3、4-1BB等,另外可再與企業既有該靶向的抗體專利甚至是小分子專利形成專利組合,即可對於該靶點之相關藥物形成完整的專利保護網,對於在技術交易或商品化上會具有較大運用的空間。
發布日期:2019/09/17
資料來源:裴有恆
今年CES(Consumer Electronics Show)跟 MWC兩大展覽,大家的焦點都在5G、AIoT(AI+IoT)的場域應用,特別是5G的應用很大一部分跟AIoT有非常重大的關係。 物聯網是個系統,具備四層架構,感知層、網路層、平台層與應用層。感知層是終端設備具備感知器,最常見的有兩種架構,一種有很多終端設備群組合,並且具備統合的閘道器(Gateway),將感測器感測得到的資料整合,甚至加速運算處理得結論後再透過網路層傳往雲端平台層,另一種是單一的智慧設備直接把感測到的數據傳往雲端平台層;網路層以有線或無線網路傳遞感測與相關數據;平台層(位在雲端)具備大量的運算與分析能力,AI機器學習的訓練模型在此操作。應用層是將分析數據的結果提出洞見或主動反應成為服務應用。也就是說,整個系統是IoT設備在前端負責收集大量資料,AI機器學習在平台層負責從資料中學習而得到精準預測的模式,協助決策,最後在應用層提供服務。可是如果網路層沒處理好,在接下來終端設備愈來愈多,傳輸的數量越來越大趨勢下,其實現有的行動通訊4G是無法處理的;而且傳輸起來的資料延時也要夠快,才能做好傳遞品質與符合需求。所以傳輸速度快,連接設備多、低延時是俗稱5G的第5代行動通訊設定的優勢。 根據經濟部技術處5G辦公室的簡報資料,5G速率可達到1-20Gbps,每平方公里可連結數超過100萬,另外,連結延時僅1毫秒。可知5G不僅速率大幅增加,而且針對剛剛提到的兩個問題:多設備連結與低延時提供了不錯的解決方式。而這樣影響到的領域,包括使用VR/AR跟大量影像或資料傳輸的穿戴式裝置與智慧照顧/醫療應用、具備眾多設備的智慧家庭、需要低延時的車聯網與自駕車、多設備連接的智慧城市,以及很多工業大廠支持的工廠應用。 高品質 VR/AR 對頻寬、時間延遲要求非常高,對於 VR 來說,要達到好的體驗效果,對頻寬的需求高達 1Gbps 以上,延時要小於 2毫秒;而對AR 來說要有同樣的體驗,頻寬也需要 200Mbps 以上,與 5毫秒 以下的延時。也因此VR/AR的設備之前都使用有線傳輸才能達成把高解析度影像的大量資料即時傳輸到到運算設備上,未來可以透過具備高傳輸速率、低延時特性的5G,讓高解析度影像動態數據即時大量的傳輸,這可以讓VR/AR的效果更好,而使用者獲得好的體驗,而這樣的結果,可以應用在很多方面:在工作上可以讓不同的人在同時進行細緻地影像即時會議(ㄧ如復仇者聯盟四中的場景);可以透過即時影像數據傳輸與雲端人工智慧協助,用來進行遠距醫療;也可以在工廠中透過AR眼鏡順暢地看到即時作業狀況,如果故障,也可以透過人工智慧運算,透過AR眼鏡即時清晰地看到故障處的AR細緻成像,讓設備維修變得更順暢便利。5G將使用更小的天線組建,加上未來發展的更小的晶片,目標是使穿戴式裝置更小更省電,這是另外可以看到的5G的好處。 著名的市調機構Gartner預測,5G在智慧家庭與辦公室的應用會以影音與安全監控等需要大量數據傳輸的應用為主,智慧家庭中早有很多種通信協定,像是Zigbee、Z-Wave、Wi-Fi、藍牙,而且Wi-Fi最新版本Wi-Fi 6(符合IEEE 802.11ax的無線傳輸協定)也具備大頻寬、多設備連接與提高電源效率的優點,而5G在此的優勢為可移動,取代家中固定網路原本為傳輸影音等較龐大數據的應用,而覆蓋家庭、辦公室等固定區域的網路,Wi-Fi 6仍然為很好的選擇,雖然5G跟Wi-Fi 6都有同時連接多個設備的優點。不過5G允許企業自建行動網路,而5G企業內網跟Wi-Fi 6的競合關係值得觀察。 針對汽車跟周邊通訊,5G提供了5G eV2X通訊協定,這是針對汽車對基礎設施、汽車對汽車、汽車對行人等等的通訊,這個協定是由Audi、BMW等汽車公司與Ericsson、華為、Nokia、Intel與高通組成5G Automotive Association,(5GAA,去年加入3GPP)訂定的移動運輸服務通訊標準,跟美國很早就開始推的DSRC(Dedicated Short Range Communication)技術標準於車聯網的產業趨勢形成兩大陣營。DSRC系統其底層採用IEEE 802.11p通訊標準,上層則採用IEEE 1609系列標準。經過多年開發後,DSRC系統已進入到成熟期,全球已有多個城市與公路建置DSRC-based測試場域,以驗證其標準與應用,另外DSRC為美國電機工程協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)與歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)兩大標準組織制定。從現有標準制定者來看,美國會主推DSRC,中國會主推5G eV2X,而歐盟會兩者都推行。 不過根據研究報告指出,一般汽車約有二十個MEMS感測器,高端車種約三十~五十個,「TESLA」MODEL S自動駕駛更使用五百個感測器,而未來完整的自駕車所需感測器數目勢必將更多。這些感測器們得到的數據量很龐大,而且行駛路上的車子量很大,使用5G傳輸這些數據已是不得不做的選擇,而5G的低延時傳輸也是高速移動車輛所需要的重點功能,所以以後車上電子系統使用5G通訊已是必然,而這也會讓5G eV2X更加蓬勃發展。不過DSRC行之有年,僅需車載終端OBU(On-Board Unit)即可使用,而5G eV2X需要更高規格的基礎設備,兩者未來發展的競合關係值得觀察。 接下來談智慧城市,5G的高頻寬和低延遲特性,讓很微小的低階設備都能連上雲端,提供數據供城市做整體大數據分析建模之用。在智慧交通、智慧防災、智慧社區與建築、智慧能源管理方面都會有很好的應用。 智慧交通系統ITS(Intelligent Transport System)是利用物聯網終端設備在交通場域中進行數據收集,以提供交通速度、車輛距離和對駕駛員潛在危險的數據,分析後使交通更加順暢,更安全。原來的架構部署成本高昂且耗時。而由Georgia Southern University助理教授Syed Hassan Ahmed的團隊研究出來的新的架構是基於5G的軟體定義網路(Software Defined Network ,SDN)架構,可以減少與ITS部署相關的成本費用和耗時的問題,它提供車輛與軟體定義網路SDN控制器之間得以持續連接,並且能快速處理大量的數據、提供低成本實現,具有高頻寬和更少的端到端(end-to-end)的延遲,這個新ITS系統結合了5G移動通信架構來最小化ITS部署成本,利用5G提供更多頻寬和更高數據速率,以處理系統所生成的大量數據,SDN架構提供靈活性和更輕鬆的數據管理,讓ITS佈建可以早日達成。而由此可知5G影響智慧交通的未來性。 智慧防災、智慧社區與建築、都是仰賴城市、社區與建築中佈置設立的大量感測器們收集到的數據,透過雲端分析了解現在狀況,及時做好安全防範反應與即時處理。例如,透過無人機及動態安置的高解析度數位攝影機即時傳輸高解析度影像數據,了解視察範圍內的狀況,即時反應;又如現在很多大城市安裝有智慧路燈,同時有監測環境狀況、溫度、濕度、空氣品質,這些可透過固定網路傳輸或5G傳輸,得知城市全面化的數據,而5G因為佈建遠較可能需要挖馬路佈線的固定網路簡單,未來被大量採用的可能性很高。 就智慧能源而言,5G的使用最主要是體現在智慧水錶、電錶、氣錶的數據收集上,因為其上的感測器並不需要太過頻繁地將數據傳回系統,5-10分鐘甚至更長時間傳一次數據是很平常的,而這樣的終端設備因為需要長期使用(現在設定至少5-10年換一次電池),傳輸距離又長,將會使用到之前已經釋出的NB-IoT(Narrow Band IoT,窄頻物聯網)的通訊協定,這個協定也被5G完全納入,其應用也可能在前面提到的安防報警、智慧路燈上。而這樣的低功耗的廣域網路(LPWAN,Low Power WAN)傳輸協定,不只NB-IoT,還有LoRa跟Sigfox,NB-IoT因為使用上有專屬頻段,被干擾的可能性低,LoRa跟Sigfox並非使用專屬頻段,所以有自身的抗干擾機制(減少被其他使用同頻段的訊號干擾),接下來三種通訊協定的發展競爭關係,值得觀察。而NB-IoT可以說是5G的前奏,相信5G的發展可以加速NB-IoT的使用。而這樣的低功耗廣域通訊應用,也很適合於智慧農業場域,特別是需要廣布感測器了解農業生產環境,而且具備感測器的終端設備必須夠強固耐久以適應風吹日曬的環境考驗。 在智慧工業方面,工業互聯與自動化5G聯盟(5G-ACIA)於2018年4月成立,目前有超過50個會員,包含BOSCH、西門子、華為、Nokia、ABB等等各大公司,可見5G將對智慧工業的影響重大;而南韓在2018年12月推出了5G智慧工廠聯盟(5G-SFA),就是為了強化南韓整體工業實力,以抓住此強大商機。這也是因為5G具備靈活性、多功能性、低延時和移動性特性,可以協助工業機器人靈活與在危險環境中運作,強化VR/AR在工廠中的應用(如之前所提到的),以及達成大範圍連結工廠中的大量感測器,即時傳到雲端分析,以強化工廠中的效率等等。 AIoT是影響未來20年的重要科技,而5G更是在傳輸面大大強化AIoT的通訊需求滿足與效率提升。而在今年初的台灣資安大會中,物聯網資訊安全就已經被強調是接下來的重點,而正因為5G讓網路連接更便利快速,應用更多元廣泛,物聯網資訊安全更是其中的重點,例如如果沒有做好資安的話,智慧工廠易受攻擊,造成嚴重損失;無人車會被駭客從遠端駭入系統綁架,因而造成嚴重交通事故;而遠距醫療手術若遭到攻擊,而致網路中斷,恐影響受術者生命安全,由以上例子可知,AIoT+5G雖然帶來很多好處,但網路安全更需強化,才能真正地讓整套系統被廣泛接受與使用。
發布日期:2019/09/17
資料來源:美國專利代理人 林庭毅
2019年7月25日,英國電信企業O2宣佈預計在2019年的10月開始在英國的20個城市試營運5G通信,並預計在第2020時擴大到20個城市; 美國網絡運營商Verizon也已在幾日前於明尼蘇達州的州府聖保羅市開始了5G商轉; 德國電信業者Vodafone開始營運5G通信; 南韓電信SK Telecom日前與瑞士通信運營商Swisscom合作5G的開發。許多的活動都顯示5G的發展與熱絡,全面5G通信的時代已經離我們不遠了。 第一代行動通信1G (1st generation) 是第一代移動通信的簡稱,也是類比式行動電話系統。為改善類比式通信的缺點,第二代行動通信技術2G把語音信號數位化,改善了雜音跟串音的問題。而第三代行動通信技術3G是指支援高速資料傳輸的蜂窩式移動通信技術,能夠同時傳送語音及資訊。第四代行動通信4G是3G之後的延伸,也就是目前最普及的行動通信系統,主要焦點在移動終端上。而最新一代的第5代行動通信系統,簡稱5G,是全球最新一代蜂巢式移動通信技術,是第4代行動通信系統4G (LTE) 系統後的延伸。5G將從移動終端連網更加擴到大萬物連網的時代。 與5G相關的國際議題可以從許多不同的面向來探討。例如,從技術面來看5G技術的發展,或是從產業面來看5G相關產業中參與的公司的動態。再者,全球電信業者的兵家必爭地3GG標準制定也是一個相當值得關注的議題。甚至,各國主管機關對標準專利以及反壟斷法的態度也都會影響5G的發展。 在全球行動通信的發展與制定中,國際行動通訊組織 (International Mobile Communications, IMT) 扮演相當重要的角色。IMT在2015年時即對針5G制定了未來2020年行動通信發展的框架和總體目標,其技術稱為IMT-2020。在IMT-2020的架構中,IMT預期了未來三個重要的5G應用情境。這三個場景包括:增強型行動寬頻通信(Enhanced Mobile Broadband, eMBB); 超高可靠度和低延遲通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC); 以及大規模機器型通信(Massive Machine Type Communications, mMTC)。 eMBB目標為進一步增進通信服務之傳輸效能並,除給以用戶無縫的傳輸體驗外,更預期進一步開拓新的應用領域和需求(例如遠距醫療)。eMBB強調快速的傳送速度,但對於低延遲(Low Latency)與巨量物聯的特色則要求不高,eMBB望能表現出下行傳送峰值(Peak Rate)可高達20Gbps,使用者的傳送均值可達100Mbps以上,頻譜效率(Spectrum Efficiency)是傳統的3倍,並能支援時速500公里(高速鐵路)或以上的移動通信。 在某些應用場景下,例如工業自動化製造或生產過程的無線控制、遠程醫療手術、智慧電網配電自動化、運輸安全、無人駕駛等,對於數據傳輸量,時間延遲的要求非常嚴格,且需要相當高的可靠度(錯誤率低於10-5BER)且低時間延遲的通信應用。URLLC期望能表現出延遲時間低於1個ms的即時通信,而目前用的4G的延遲時間大約是10個ms以上。 mMTC的特徵在於連接大量的通信元件設備,mMTC預估約每平方公里內有100萬個裝置,彼此間通信如果構成巨量通信,應用場景例如智能工廠。然而在此應用場景下,其發送數據量較低且對於傳輸資料延遲有較低需求。此外,此些通信元件設備須具有非常低的製造成本,且須有很長的電池壽命。 就無線技術層面上來說,5G將採用28GHz及60GHz毫米波通訊,比目前4G使用的頻段要高出許多。由於5G技術頻譜使用的28GHz及60GHz頻帶屬極高頻,雖然傳輸速度能達到4G網絡的40倍而且時延很低,然而依電磁波特性,無線信號的頻率越高,傳播效果越差,因此5G無線信號的的繞射能力可能將十分有限,且傳送距離很短。因此,5G運營商需要增建更多基站以增加覆蓋,如此也增加5G普級的困難度。其他技術例如超巨量天線Massive MIMO或是波束成型Beamforming也都是可能的參考技術,目的都是在改善頻譜效能,增加傳輸效率。 全球行動通信產業近期的一大新聞莫過於智慧型手機製造商蘋果公司(Apple Inc.)以10億美元收購英特爾(Intel)的大部分智慧手機數據機(Modem)晶片業務。該項業務已於蘋果的官網上公告,表示蘋果已與英特爾(Intel)簽署了晶片業務收購協議。該項交易預計將於2019年第四季完成,但仍須經監管機構批准。該項交易包括大約2,200名英特爾員工將加入蘋果,以及蘋果將取得英特爾的約8500件的專利,包括已獲證專利跟申請中的申請案。 蘋果向來不以研發數據晶片為其強項。在過去,蘋果多搭載高通所研發之數據晶片,因此高通可以說是蘋果公司相當重要的數據晶片供應商。然而,在蘋果認為高通收取過高專利權利金而走上為期數年的專利戰爭後,蘋果也曾轉向英特爾以及聯發科所研製之數據晶片。隨後因為晶片效能問題,英特爾更成為蘋果基頻晶片的唯一供應商。 然而,英特爾的5G數據晶片事務部並不順利,導致了英特爾公司在今年4月期間時宣布全面退出5G數據晶片的市場。英國智慧財產權信息網站 IAM 隨即在7月報導了英特爾欲出售的智能財產資產中移動通訊的專利組合。隨後更有英特爾欲出售5G數據晶片事務的報導。 英特爾的5G數據晶片發展不順利也間接影響了蘋果的5G手機推出的可能性。蘋果更曾轉向三星尋求向採用三星的數據晶片的可能性,確被三星以產能不足為由拒絕,蘋果才又與高通進行全球智財訴訟的大和解,藉此能繼續採用高通的數據晶片。 一般認為,在英特爾出售5G數據晶片事務的報導之前,英特爾早已接觸幾個可能的買家。再者,市場上有能力吃下英特爾5G數據晶片事務的公司並不多,除蘋果公司,中國的華為以及韓國三星也是被認為是潛在買家。而蘋果歷經前次差點導致連現有4G iPhone都無法供貨的情況下,為避免類似情況再次發生,也為了加速5G iPhone的推出,發展自家的數據晶片的想法已是勢在必行。因此在這個時間點出手買下英特爾的數據晶片事務並不讓人意外。 從蘋果積極收購晶片業務的行為可以看出,蘋果積極推動5G手機的決心。在此次蘋果收購案後,雖然在5G數據晶片的技術上仍離高通或三星等技術佈局領先者有不小的距離,但至少先在5G數據晶片技術的競爭上先取得了一個位置。再者,收購完英特爾的專利後,蘋果預計將握有約17,000個無線通信技術專利,未來將對於蘋果與三星、華為、諾基亞等主要5G專利大戶進行全球授權談判時,居有利的地位。 蘋果也預計將來能自主研發5G數據機晶片,這有利於蘋果最快於2020年順利推出5G版本的iPhone,避免在全球5G手機市場的競爭中落後太多,期而能延續iPhone未來在行動通信市場的競爭力。市場上認為,在收購英特爾無線技術專利之後,將積極加速蘋果趕在2020年底前推出5G版本iPhone的可能性愈來愈高。 華為在行動通信產業相對上算是較新的後來者。然而,華為目前不論從在5G技術的研發實力、通信技術質量、通信專利數量來看都能與一線大公司相較量。華為更在3GPP標準組織裡占有一定的話語權。估且不論華為背後是否真為中國官方所操控,其在5G的整體發展中已佔有相當重要的位置。 全球5G技術強國都深知5G技術實力悠關國家競爭力。美國身為科技強國當然也深知此點。對於華為在5G通信的實力,美國總統川普就曾多次點名華為為美國的一大競爭對手。美國除期望自己本國內的企業能加速5G技術發展外,也運用諸多政治力量來牽制華為。川普曾多次以國安為由對華為施以禁令,美國國會議員也多次希望能推動法案,藉此能排除華為在美國境內主張知識產權的權力。 美國兩大電信商T-Mobile、Sprint在歷經多年後終於得到美國政府主管機關的核 可,克服種種可能的反競爭議題,宣布合併。合併後將會成為市值達1460億美元的電信公司。這次的合併的背後有著意味深遠的含意。最直接的就是加速美國在5G技術網路的發展。T-Mobile與Sprint在合併前分別是美國排名第三、第四大電信商,亦個自在5G技術上有所投入。美國司法部DOJ以及聯邦貿易委員會FTC曾多次以T-Mobile及Sprint的合併案將對通信產業有反競爭的效果為由拒絕兩家公司合併案,這背後或許人也讓人猜測,合併案的批準是針對華為的日漸強大,美國需要更強大的研發能量才能在5G技術保持領先地。 川普不久前才以國家安全為由,禁止了博通公司收購高通,正是擔心併購後會對美國5G地位造成影響。川普政府也曾考慮5G技術國有化,由政府斥資興建5G網路。這些舉動都可看出美國政府對於5G地位的重視。面對中國大陸在5G技術的步步進逼,或許今天T-Mobile與Sprint的順利合併,除為美國電信業帶來新的格局,也更有研發能量來與華為相抗衡。 另一個與5G產業相關且值得關注的議題就是與標準專利(SEP)相關的議題。標準的制定是促進產業及工業發展不可缺少的一環。標準組織(Standard Setting Organization, SSO)依不同產業技術有不同的分類,針對不同的技術及產業制定不同的標準。MPEG就是一個廣為人知SSO,專門負責制定影音串流技術相關的標準。 第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project,即3GPP)是一個成立於1998年12月的標準化機構,在通信標準制定中扮演極其重要的角色。目前其成員包括歐洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中國的CCSA、韓國的TTA、北美洲的ATIS和印度的電信標準開發協會。3GPP的重要性在於,3GPP標準組織規畫與制定5G通信標準,並提案至ITU-R成為國際認可的5G通信標準。 目前5G標準的制定重大進度是在2018年6月時,3GPP正式公布了5G新無線電(New Radio, NR)的初始版本R15(Release 15),其內容特別強調eMBB及uRLLC的新技術標準。而依3GPP所排定的時程,更預計在2019年底或2020年將公布的R16中做修訂及技術新增。 各國政府法規的走向也對整個5G產業有著相當程度的影響。早在2G, 3G及4G時期就身為行動通信產業的龍頭的高通,近幾年卻面各國的反競爭調查。歐洲競爭委員會,韓國公平會以及中華民國公平交易委員會先後對高通作出違反反競爭法的罰款,罰款甚至高達上億美元。其中歐洲競爭委員會更第二次對高通作出裁罰。據市場調查,高通至今投入相關研發費用高達四百多億美金,且仍持續投入高額研發費用。而在研發之際若仍需面臨各國的反競爭調查,可能會減損高通的研發能量。 其比令人比較不解的是,美國FCT近幾年也針對高通進行了一連串的反壟斷調查,更在加州地方法院狀告高通違反美國反托拉斯法案。加州地方法院法官Lucy Koh亦判決高通敗訴,除裁定高通必須將其技術授權給競爭對手包括英特爾、台灣聯發科、中國華為旗下的海思半導體外,Koh更對高通下了永久禁令。 高通公司目前正上訴聯邦第九巡迴法院中。本次加州地方法院的判決對高通有非常重大的影響,特別是在這種5G技術發展的關鍵時期。高通是數據晶片的領導者,也在5G技術上投入相當大的資本。若真的面臨永久禁令及強迫授權,此將嚴重打擊高通的研發能量與進度。面對華為的追敢,加州地方法院的判決很有可能造成美國在5G的領先地被中國超車。 美國聯邦巡迴法院前法官Paul Michel以及許多美國企業前日都曾投書(法院之友)聯邦第九巡迴法院,希望第九巡迴法院能夠重視此案。Paul Michel更在其法院之友中指出Koh的判決將嚴重損害美國在5G的研發能力,進而可能造成國家安全層級的負面影響。更有趣的是,一向與FCT立場一致的DOJ,本次也一反常態的投書第九巡迴法院,認為此舉對美國的5G發展有害,希望第九巡迴法院能夠翻轉此案。 FTC訴高通一案仍在上訴程序中。外界一般預期,美國絕不允許世界第一強國的位置被中國追上甚至超越。因此,聯邦第九巡迴法院可能在外界壓力下翻轉加州地院的判決。除此之外,不若歐盟向來積極運用反競爭法來規範商業行為,美國向來不主動以反壟斷法介入商業行為,而是傾向讓市場自由發揮其運作的機制,種種因素也讓外界預期高通一案被翻轉可能性。 3GPP的R15在2018年揭開了5G的序幕,隨著網路架設後的真實問題及缺失,接下來的R16及R17會有更多的調整修正及創新技術的加入。靠著人類先進的智慧研究及集思廣益,將5G的潛能發揮至何種程度?或許再不用多久,許多電影裡才有的科幻場景將不再限於電影,而是你我生活上隨處可見的科技了。且讓我們拭目以待。
發布日期:2019/07/31
資料來源:電電時代138期
商業服務業者打造智慧服務,有賴科技解決方案的到位。為迎向未來商務的龐大商機,包括資訊軟體大廠凌群電腦、精誠資訊等紛紛推出相關系統服務;工業電腦大廠也聚焦零售服務業,推出雲端服務平台;另外還有許多科技新創,台灣餐飲零售系統公司、良知公司、雲仲資訊等,都推出與零售業相關的系統服務,協助商家邁向未來商務時代。另外,有鑒於雲端服務可能衍生出資安問題,資訊安全解決方案也開始受到矚目,對此微軟特別提出AI 在零售業應用的資安議題。 凌群電腦》智慧機器人Ayuda 迎合AIoT 所帶來的智慧浪潮,國內軟體大廠凌群科技推出的各種軟硬體科技,協助企業邁向未來商務時代,例如,由凌群自行研發的智慧型機器人「Ayuda」,具有人臉辨識、即時監控、人形偵測、語音交談、雲端視訊、導覽宣傳、自行學地圖尋標導航等功能,是一個可以協助醫院、零售業、銀行等服務業者迎賓帶位的機器人。 又或者,凌群電腦自主研發的「新一代人工智慧影像分析解決方案」,技術核心價值特色在於發展人工智慧應用於影像辨識暨快速訓練、快速部署、即時應用的解決方案;另外一個將傳統人臉辨識伺服器與攝影機結合一體的「完整臉部辨識的系統服務」,包括萬人資料庫儲存、即時最高10 人同時進行辨識,都可以整合應用在智慧零售的服務領域。 精誠資訊》智慧零售O2O 服務 另外,精誠資訊也積極經營智慧零售生態圈,繼2012 年入主嘉利科技布局行動支付市場後,陸續投資大賀行銷與墨攻網路科技,延伸在零售與電子禮票券市場的戰力。日前更取得零售業POS 收銀系統領導廠商宏誌科技30%股權,一起聯手打造智慧零售O2O 服務,包括POS 收銀系統、電子發票、金融全支付、儲值卡會員系統與O2O 電子票券等服務,透過宏誌高市占率的POS 系統,串聯消費數據,協助百貨與零售餐飲業提升消費者體驗與優化營運效率,搶攻智慧零售的IT 商機。 精誠資訊資深副總經理楊世忠表示,POS 系統是線下消費最重要的一環!不僅要記錄消費收銀,同時串接交易支付,更是O2O 服務的兌換點。宏誌科技POS 系統雄踞零售百貨超商市場,是實體消費交易的核心,此次精誠資訊結盟宏誌科技,整合POS 系統與精誠擅長的「支付服務」與「O2O 虛實服務」,能夠完整掌握消費流程,運用數據資料將消費者面貌具體化、消費歷程系統化,協助企業掌握消費者,創造銷售機會,迎向智慧零售。 宏誌科技董事長趙建厚表示,在智慧零售時代,除了POS 系統外,需要加入更多新科技與跨界商業思維,來服務客戶、幫助客戶成長。宏誌科技與精誠資訊合作淵源已久,精誠資訊近年掌握市場脈動,積極以創新科技協助企業轉型,此發展方向與宏誌科技有志一同,未來宏誌科技將結合精誠資訊在智慧零售的服務能量,提供更多創新整合服務,帶動完美消費體驗。 研華科技近年來積極推動IoT 在各種領域的應用,目前推出專為零售及服務業設計的雲端管理服務「UShop+ 智慧門店管理平台」,可最佳化零售作業,提高門店營運效益,給予顧客更優質的消費體驗。 具體而言,UShop+ 包括五大特色功能。第一、商業洞察力:商店資料分析能夠讓零售商最佳化銷售策略和日常營運;第二、雲端式監控:透過監控單一或多間商店的營運績效,管理者可以找出改進和發展的關鍵之處;第三、商店管理:透過收集跨商店的績效資料,管理層可藉由設定績效基準以提高整體生產力;第四、一站式服務:提供全面性的解決方案,包括智慧IT 架構、專案管理、產品培訓、售後支援以及退貨授權(Return Merchandise Authorization;RMA)服務;第五、平台整合:開放式API 可整合多項解決方案,使零售商能夠有效地最佳化商店管理。 新創公司多元零售解決方案 在科技新創方面,日前甫落幕的2019 年未來商務展之中,可見台灣餐飲零售系統公司專注於「餐飲零售管理」軟體資訊系統開發,並且推出雲端O2O 整合服務平台,提供連鎖品牌加盟整體規劃以及管理顧問服務。例如:良知公司的「特徵分析與資料投放系統工具」,協助商家精準掌握目前市場上的價格行情,進而為商品訂出最佳價格,以及在最佳時間點,做出最合宜的行銷策略;另外,雲仲資訊公司的「餐飲業O2O雲端解決方案」等,可以協助品牌將門市服務雲端化,有效率使用「雲訂餐」整合線上線下訂餐服務,同時也提供完整的產業服務雲。 然而,服務業導入科技應用,目前也面臨各種挑戰,其中又以資安議題,是企業最在乎的問題。由微軟委託Frost Sullivan 所做的《了解亞太地區資安局勢:在數位世界打造更安全的現代企業》(Understanding the Cybersecurity ThreatLandscape in Asia Pacific:Securing the ModernEnterprise in a Digital World)研究報告顯示,亞太地區有五分之三的零售業者,因為害怕遭到網路攻擊而延緩數位轉型的腳步。 微軟認為,零售業者對資安疑慮是有道理的,因為一家大型零售商可能會因網路攻擊,產生平均1,870 萬美元的直接及間接成本,而網路攻擊的後果之中,又以顧客流失的經濟影響最大,可導致1,690 萬元的間接成本。對中型零售業者來說,單次資安事件對單一業者所造成的平均經濟損失則為4.7 萬美元。研究更進一步顯示,過去12 個月內,針對零售業者所發動的資安攻擊當中,有將近四分之三(73%)的攻擊曾導致不同部門間的人員離職。 「在數位化時代下,品牌的忠誠度日趨薄弱,信譽對於現今的零售業而言至關重要。市場競爭如此激烈,零售業者若是無法讓大眾覺得它有能力保護消費者個資以及金融資料的話,消費者就會投入競爭者的懷抱。」Frost Sullivan 網路安全部門的產業負責人Kenny Yeo 表示,「正因如此,相較於其他產業,零售業者在遭遇資安事件之後的顧客流失率最高。」 面對資安議題,零售業者紛紛選擇以AI 來保護自己面臨資安威脅。Frost Sullivan 的研究就發現,有75%的零售業者不是已經開始運用AI 來補強資安策略,就是正在考慮中。因為AI導向的資安架構能夠快速分析大量資料,提供資安人員可行的見解,讓企業能以人類所不能及的速度完成各項任務,像是找出網路攻擊、移除勒索軟體及其他持續出現的威脅等。也因此,零售業者若想保護自家數位平台及顧客不受網路犯罪威脅,AI 實在不可或缺。 「越來越多的零售業者希望能藉由賦予民眾權力、實現數位轉型、資料掌握洞見,來提供貼近個人、順暢無礙又與眾不同的顧客體驗,藉此帶動成長。」微軟零售及消費者產業亞洲區負責人Raj Raguneethan 表示,現今提到網路犯罪,重點不是會不會發生,而是何時發生。雖然資料安全及隱私對任何企業都很重要,但零售業及品牌所面臨的,卻是針對網路型犯罪、複雜供應鏈、法規責任日益增加以及員工頻繁離職的巨大壓力和挑戰。也由於網路攻擊對企業及其名聲影響重大,零售業就更得將信任、透明、達標和合規性擺在第一位,將其視為訂定資安策略時的關鍵成功要素。 綜觀來看,為協助服務業者邁向未來商務,不管是軟體服務商或是硬體製造業者,甚或是科技新創,紛紛以雲端為基礎,推出相關解決方案,為未來商務時代的到來,注入源源不絕的動能,也為台灣搶攻未來商務的IT 建置商機,創造很大的可能性。
發布日期:2019/07/31
資料來源:電電時代137期
自2012 年德國提出「工業 4.0」(Industry 4.0)產業政策之後,物聯網(IoT)、人工智慧(AI)與大數據(Big Data)等前瞻科技加速顛覆全球傳統製造業生產流程,激勵各國提出相對應的產業政策,不管是 美國 AMP 計畫、日本產業重振計畫、韓國倡議的製造業創新 3.0 策略、中國製造 2025 計畫等,都顯示智慧製造與智慧機械已經是國家經濟成長的關鍵動能。 至今,智慧機械引領製造產業轉型已是全球趨勢,根據拓墣產業研究 所預估,2018 年全球智慧製造及智慧工廠相關市場規模將達 2,500 億美元;市調機構 MarketsandMarkets 的資料也顯示,全球智慧製造市場規模預計到 2023 年將成長至 2,990 億美元,2018 年至2023 年的複合年增長率(CAGR)為 11.9%,智慧製造商機龐大。 自 2012 年德國提出「工業 4.0」(Industry 4.0)產業政策之後,物聯網(IoT)、人工智慧(AI)與大數據(Big Data)等前瞻科技加速顛覆全球傳統製造業生產流程。 迎合全球工業 4.0 浪潮,台灣政府於 2016年推動的 5 大創新產業政策,也將「智慧機械」列入其中,並在台中市合作成立「智慧機械推動 辦公室」,力促智慧製造的具體實現,也加強形 成我國強大的智慧機械。3 年來,在政府各項政策措施的推動之下,我國智慧機械產業的發展有 成,更促使許多製造業打造智慧化,為台灣製造 業的轉型升級注入新的動能。 智慧機上盒(SMB)輔導計畫 有鑒於傳統機械產業,生產數據多以紙本記錄,仰賴人工操作,難以提升智慧機械程度, 經濟部工業局於 2018 年起委由精密機械研究發展中心,執行智慧機上盒(Smart Machine Box;SMB)輔導計畫,協助國內機械與製造業導入設備聯網、生產管理可視化與智慧化應用,進而提升國際競爭力,至今已經完成。61 案輔導案,達成1,300 台設備連網。 另外,為促進我國中小企業邁向智慧製造,經濟部中小企業處推動「中小型製造業新5S 運動」,佈建新世代產業創新基盤,以「永續」(Sustainable)、「協同」(Synergistic)、「智慧」(Smart)、「技藝」(Skilled)、「共享」(Sharing)思維觀念,導入數位技術與智慧生產,帶動中小企業智慧製造轉型。 德國是推動工業4.0 的先驅,將現有的生產模式從大規模標準化生產,轉變為少量多樣的彈性客製化生產,衍生出新的商業模式。 由於接軌國際是發展智慧機械產業的關鍵,對此,經濟部工業局與德國經濟辦事處於2016年達成共識,共同建立合作推動平台,每年輪流在台灣及德國舉辦雙邊智慧機械合作論壇,期促成台德兩方在智機產業之合作,並已分別在2016~2018 年舉辦第一至三屆台德智慧機械論壇,邀請台德雙方工業4.0 產業界代表分享機聯網的發展趨勢、工業4.0 導入後的新型商業模式。 經濟部工業局指出,工業4.0、智慧製造概念已成為下一波工業革命的核心,德國是推動工業4.0 的先驅,將現有的生產模式從大規模標準化生產,轉變為少量多樣的彈性客製化生產,而產業的垂直整合帶動價值鏈提升,衍生出新的商業模式;另台灣機械產業生態體系完整,資通訊產業更具國際競爭力,雙方緊密合作可協助我國企業及早因應未來工廠的世界趨勢,並促成台德智慧製造產業交流合作,加速我國產業智慧製造轉型。 台德頻繁的互動交流,成功促成台德產業之間就緊密合作,例如,達明機器人與德國ATLANTA Antriebssysteme E. Seidenspinner GmbH Co. KG 簽署產銷合作MOU,由達明機器人提供機器人設備,德國ATLANTA 公司協助在歐洲的機器人銷售;另外,我國亞太菁英與德國西門子(Siemens)簽署技術合作MOU,分別由亞太菁英及德國Siemens 提供硬體及軟體,進行數位製造產線合作;我國邁鑫機械也與德國IGUS 簽署工業4.0 合作備忘錄,共同開發智慧製造的新應用技術,進行智慧製造產線升級。 「配合政府智慧機械產業政策,西門子一直深耕台灣產、官、學,全方位協助台灣產業升級與智慧化,為台灣發展智慧機械穩建紮根。」台灣西門子總裁艾偉(Erdal Elver)指出,2017 年西門子全球軟體和數位化服務營收成長20%,躍升為全球前十大軟體企業,目前全球共計逾25,000 位專業軟體研發人才與工程師,且不斷策略性擴展其數位化科技,開發逾250 個數位產品組合,全力協助全球製造業客戶成功數位轉型,也為台灣發展智慧機械穩建紮根。 配合政府智慧機械產業政策,德國西門子(Siemens)深耕台灣產、官、學界,協助產業升級與智慧化。 工研院此前公佈的「2019 年影響台灣深遠之三大關鍵產業趨勢分析」報告中,AI 智慧機械就是台灣的關鍵產業之一。「國產智慧機械應用方案的研發,在智慧化零組件、機台、產線及工廠解決方案上,已逐漸開花結果,且智慧製造應用在多項製造產業持續擴散。」工研院指出,為提升競爭力、滿足客戶彈性製造要求,包括整合機器人的自動化生產、生產設備聯網、機台及產線運作可視化、生產設備稼動率管理、設備預測維護、智慧自動化檢測等各類智慧製造應用方案,已逐漸在國內製造業擴散。 工研院認為,因應全球大趨勢,台灣製造能力變革勢在必行,智慧機械發展與應用更是促進台灣製造業變革的契機,於此之際,國內機械、資通訊、智慧科技領域業者,應該攜手合作。例如,人工智慧在未來具備認知、預測、自主反應能力的智慧機械產品與應用方案上具有關鍵性地位,需要人工智慧軟硬體廠商、工業物聯網及雲端服務平台廠商,以及具備產業領域知識的製造業者共同合作,才能打造出滿足不同產業與類型製造廠商需求的解決方案。 有鑒於打造群體競爭優勢相當重要,研華科技精心於2018 年11 月物聯網共創峰會,展現研華深耕物聯網生態圈的產業影響力,並進一步展示與夥伴於IoT WISE-PaaS、Edge SRP、AIoT SRP 共創的成果,以及研華以WISE-PaaS 平台為基礎,打造工業物聯網的創新解決方案,未來更將進一步擴展全球、遍地開花,造成物聯網產業全面性的影響與變革。 研華工業物聯網事業群大中華區總經理蔡奇男強調,工業4.0 共創的核心價值在於「合作共享」,政府、法人與民間企業攜手合作,建構完整產業生態鏈,共同開發及導入產業智慧製造應用,這種跨界合作將有助於帶來破壞式創新,訂定全新政策與產業規則,加速智慧製造成為台灣產業轉型升級的顯學,為企業開啟「共創共榮」的產業新契機。 工業4.0 共創的核心價值在於「合作共享」,政府、法人與民間企業攜手合作,建構完整產業生態鏈。 不過,國內產業要在智慧製造領域合作,首先必須克服機台標準不一的問題,尤其工具機作為實現智慧製造的關鍵設備,是打通智慧製造的第一哩路,更必須儘早建立統一標準。 「智慧製造聯網數據加值聯盟」會長暨工研院機械所所長胡竹生表示,過去工具機產業沒有共通的數據傳輸標準,僅由工具機控制器商或工具機廠,各自建立數據傳輸標準,不同品牌或型號的機台彼此各說各話、無法互相溝通,不利產業發展工業物聯網。為解決上述問題,「智慧製造聯網數據加值聯盟」開發「智能化工具機軟體整合標準」,讓不同工具機及上層監控系統有共同語言來交換資訊,彼此聯網進行直接雙向的溝通,解決過去機台無法對話的難題,希望幫傳統製造業升級,迎向智慧製造。 胡竹生強調,「智能化工具機軟體整合標準」的優勢是採用國際主流的OPC UA 作為數據傳輸標準、更參考德國工具機製造公會(VDW)的標準,以及加入台灣產業界的需求,由聯盟與國內業者合作所開發出的資訊模型。工具機導入此標準後,能顯示跟蒐集不同機台的聯網資訊,如機台名稱、即時運作狀態和實際參數/壓力/溫度等,省去人工輸入參數排程的繁複手續,有助讓機台自動智慧參數調校與優化,提升製造效率和品質,以因應新世代少量多樣的訂單需求。此外,該標準也助台灣工具機鏈結工具機國際標準(VDW),讓以外銷為主的工具機產業強化國際競爭力。 聯盟之一的新代科技公司總經理蔡尤鏗表示,「智慧製造」的趨勢在近年蓬勃發展,如何讓機器設備「聰明」及「有彈性」,變成製造業中最熱門的主題,這十分仰賴設備聯網的大數據如何「取得」及「分析」技術。雖然台灣目前在全球設備或零組件供應鏈中,扮演舉足輕重的角色,但對於過程資訊的串聯和分析,卻仍然十分薄弱。其中「共通資訊模型的訂定」及「應用生態系」的建立,是目前最迫切需要的。 綜觀來看,台廠有百萬中小企業,其中許多是有待推動工業4.0 強化競爭力的製造公司,這些企業必須積極吸取國際經驗,並融入國內外的「智慧製造生態系統」,才能加速邁向智慧製造的新時代,打造贏戰全球的競爭優勢。 「智慧製造聯網數據加值聯盟」開發「智能化工具機軟體整合標準」,讓不同工具機及上層監控系統有共同語言來交換資訊,彼此聯網進行直接雙向的溝通。
發布日期:2019/07/01
資料來源:裴有恆 昱創企管顧問公司總經理
影像辨識,是當今人工智慧最常被應用的類型之一,以AIoT(人工智慧+物聯網)的角度,在金融科技、智慧零售、智慧工廠、智慧農業、智慧安防(安全防護)、智慧城市,以及先進輔助駕駛系統與自動駕駛車上,都能夠發揮大的作用,可說是最多元的AIoT應用項目。 影像辨識是機器視覺的主要應用,早年被稱為電腦視覺,起源於1963年賴瑞。羅伯茲的博士論文,Machine Perception Of Three-Dimensional Solids(中文翻譯:機器對三維固體的認知),其中談到輸入的固體影像會如何被電腦做認知的描述,而賴瑞。羅伯茲也因此被稱為電腦視覺之父,而1966年,美國麻省理工的明斯基教授聘請了一名大學一年級學生,並指派他在夏季解決問題:「將相機連接到計算機並讓機器描述它所看到的內容。」,這兩件事開始了用電腦做辨識物體與人像的時代;1970年代開始對選定的人像有一點進展,可以識別後知道五官、頭髮的對應位置;1980年代開始使用幾何來對應,1990年代開始使用統計分析來做影像分析效果提升,西元2000年代以後使用大型標注的數據集來強化。而華裔科學家史丹佛教授李飛飛跟其他人創辦了著名的ImageNet,在2007 年到 2009 年,收集了超過 320 萬個被標記的圖像,分為12 個大類別, 5247 個小類別,從2010 年開始,ImageNet 設立了競賽規則,邀請了全世界的電腦科學研究者參加競賽,比賽內容是比較各家的演算法識別特定圖像的錯誤率,低者為勝。在2012 年的 ImageNet 比賽,來自多倫多大學的 Geoffrey Hinton、Ilya Sutskever 和 Alex Krizhevsky 提交「AlexNet」,其使用GPU達成的深度卷積神經網絡算法,而這種演算法的圖形識別錯誤率低至 16%,大勝第二名。從此,深度卷積神經網絡演算法成了主流的影像識別的研究方向。之後每年的ImageNet的比賽識別率突飛猛進,特別是2015年時,微軟的團隊獲得了ImageNet冠軍,其辨識錯誤率低到3.57%,贏過人類的5.1%,之後2016年、2017年到冠軍結果年年進步,而ImageNet大賽也於2017年辦了最後一場後就不再辦了。也因為這些在ImageNet獲勝的模型在比賽完被公佈出來,大家可以直接拿來使用,讓電腦視覺辨識蓬勃發展。 談完了歷史,接下來談談各種AIoT應用,首先,人臉識別是最常見的應用。在台灣的7-11跟全家便利商店內的連網電視,都具備有照相模組,辨識店內客戶們後,運算對應出其大約年齡及性別。後來結合系統的照片數據,可以更進一步的辨識出身份,桃園機場海關的快速通關就是使用人臉辨識,用了它之後,通關速度快了很多;而現在很多公司使用它替代打卡系統及供應商進出系統,例如鴻海精密及精誠資訊,透過臉部辨識知道是哪個員工上下班,取代傳統打卡系統;或是7-11的X-Store,以及中國的阿里巴巴下的盒馬鮮生的很多門店,就讓客戶透過人臉辨識,確認身份後進入;在台灣很多民營銀行也紛紛導入人臉辨識(需在客戶同意下應用),希望用此科技上更強化客戶體驗,例如可以在VTM做人臉辨識後取款等;在中國大陸更是普遍將人臉辨識,用在安防系統中,之前BBC記者測試中國大陸的天網系統,從出機場到被系統找到,只需要七分鐘,非常快速;還有在中國大陸舉辦的張學友演唱會上,聽說也透過安防的人臉辨識系統,找到多個逃犯。另外,使用蘋果公司智慧型手機iPhone X系列機種智慧型手機的朋友,就能感受到iPhone 使用人臉辨識認證的便利:將手機面向自己的臉,就可以自動解鎖,不必滑開再輸入密碼,比使用辨識錯誤率較高的指紋更方便,而這可以用在所有需要在手機上認證的應用上。 另外還有表情辨識應用:透過辨識人臉上的表情,可以了解到被辨識者此刻的心情,在零售及銀行業上很有用。先透過影像,瞭解客戶此刻的情緒狀況,銷售人員可再針對此做更進一步地發揮,例如,客戶心情很好,並且搭配過去的數據,瞭解客戶的偏好,此時對應做推銷,可能達成事半功倍的業績效果。 接下來談到動作辨識,常見的有人體動作辨識與移動軌跡辨識。人體動作辨識,目的是辨識人體的行動,例如在運動時,透過對運動員的動作紀錄與識別,教練可已對運動員做更進一步的動作修正與指導。而移動軌跡辨識,目的是瞭解人員移動的軌道,這有多種應用,例如在足球賽,人工智慧可以針對對戰雙方球員行動的即時軌跡分析,協助教練及時下達戰術指令;在零售業上,其可用於了解個別顧客在店內的動線,以及從眾多顧客的行動軌跡,找出場域內的銷售熱點;在安防上,人工智慧對行動軌跡判斷應用也很多,例如,盾心科技的智慧安防系統,可以透過行動軌跡判斷,是否有人非法侵入保全區域,一但確定,就通知保全人員處理;還有國外大城市綜合應用行動軌跡、動作、表情等綜合,使用人工智慧判斷是否為恐怖分子的行動,而及時給予處理,避免造成重大災害。 在工業上的應用則是聚焦在需要光學辨識上,根據台大機械范光照教授之前提出的簡報,可知至少應用在以下產業: IC及一般電子業:應用在PCB、BGA、LCD螢幕、被動元件形狀腳位及定位、生產插件、晶元(Wafer)鏡面研磨、生產組裝、被動元件辨識上。 機械工具/自動化機械:應用在零件尺寸、外形、瑕疵檢測、零件分類比對、裝配定位、加工定位、熔焊檢測上。 電機工業:應用在控制器紅外線熱像儀檢測、電線瑕疵、裂縫檢測、纜線配置檢測電機工業上。 金屬鋼鐵業:應用在鋼板尺寸檢測、表面瑕疵檢測、鑄件瑕疵檢測、材料金像檢測上。 橡膠/塑膠製品:應用在保特瓶口尺寸檢測、製品顏色分類檢上。 食品加工/包裝業:應用在瓶內液位高度、異物或灰塵檢測、包裝印刷辨識上。 紡織皮革工業:應用在表面針織紋路檢測、色差檢測、皮革表面特性檢測上。 汽車工業:應用在陶軸裁切定位、零件塗黃油檢測、白車身檢驗上。 這些應用本來就有企業切入,但是應用人工智慧把技術門檻降低也是不爭的事實。另外較新型的工業機器人,會利用機器視覺辨識,以進行辨識、檢測、比對、導引,以及與人員協作的功能,以精確動作,達成作業目標。 在農業上,相關應用也不少:透過辨識農田中作物的狀態,可以判斷作物是否生病,果實是否成熟到可以採收,也可以透過無人機裝上攝影鏡頭,透過影像以人工智慧做數量判定,或是噴灑農藥的協助。另外在國外有各種各樣的農耕機器人,有收穫果實、耕耘播種、剷除雜草等等功能,它們身上都具備有機器視覺功能,在收穫果實機器人運作時用來判斷果實是否成熟,符合採收標準,以使用機器手臂進行採收;剷除雜草機器人運作時,辨識出田中符合雜草標準的草,然後予以剷除;耕耘播種機器人運作時,則是利用影像辨識,協助其正確地在土地中動作。 最近當紅的自動駕駛車,它本身最重要的感測器就是照相模組、雷達及光達,透過照相模組接收到的影像來做人工智慧辨識,確認車子行進的路況、其他車輛與行人及周遭環境狀況,再予以即時反應。不過照相模組在大霧、大雨、大雪、沙塵、光線不良等等不良環境狀況時,因為所接收到的數據大受干擾,正確性不足,人工智慧的判斷力大打折扣,也因此需要搭配雷達及光達這樣的高速掃描技術,即時構建周遭環境的正確數據,才能夠即時做出正確反應。 在智慧城市上的應用,除了之前提到的透過城市內公共場所的連網照相模組對環境做安防監控外,最常見的應用則是在道路交通上,如台灣高速公路e-Tag系統用機器視覺對所有車子進行辨識,進行交通狀況判斷與壅塞疏導;中國大陸杭州市的智慧大腦,對重要道路的交通狀況用連網照相機做影像辨識收集數據,以及時做交通紓解安排。 上述提到的人工智慧在影像辨識上的應用,之前人工智慧運算多是在雲端上的眾多伺服器上進行,這樣影像傳輸數據量很大,全部往雲端上傳才處理,反應速度不及時是被詬病的重點,所以未來發展會把相關的推論運算放在終端設備做即時運算(即邊緣運算),而只會把重要的運算後結果傳到雲端伺服器上,以作以後的整合數據分析。而仍需要大量雲端伺服器運算能力的人工智慧數據學習,本來一般中小企業有負擔不起機器費用與沒有人才的窘境,但隨著Google、Microsoft、Facebook、Amazon等等公司將自家的研究成果開源,相關工具越來越發達,降低人才培育學習門檻;而且Amazon Web Service、Microsoft Azure,以及Google Cloud Platform等等公有雲企業提供機器學習高效運算能力的機器做MLaaS服務(Machine Learning as a Service機器學習即服務),讓進入門檻大為降低,成本讓大部分公司負擔得起,讓越來越多的公司開始投入,導致相關應用在未來會越來越多,普及後在我們身邊將會處處可見。 作者簡介 裴有恆,AIoT物聯網顧問與數位轉型專家。 臺大機械系學士,美國南加大電腦工程碩士(主修人工智慧)。 1997年開始工作歷經阿爾卡特、甲尚科技、台灣大哥大、仁寶及神達電等,具備16 年網路平台、手機通訊及物聯網產品研發豐富的經驗:1999年開始接觸3D及虛擬實境,2001在台灣大哥大時跟東元家電合作手機遙控微波爐,2003年起在神達電腦帶領多起智慧型手機、導航機/導航盒產品專案,特別是為Mercedez Benz代工的導航盒Map Pilot,在歐洲導入Benz A、B、C、D、E class等級汽車。 2013年創業成立昱創企管顧問公司,長期觀察物聯網與互聯網產業,並發表物聯網技術與趨勢文章。著有「改變世界的力量:台灣物聯網大商機」、「物聯網無限商機:產業概論x實務應用」與「AIoT 人工智慧在物聯網的應用與商機」三本書,同時也為數位時代、康健雜誌、Inside、Technews、專案經理雜誌、台經院Findit月報專欄與特約作家。
發布日期:2019/05/16
資料來源:電電時代136期
隨著美中兩大強國在政治、經濟與貿易上的競爭愈來愈激烈,美國對於加強與台灣之間的合作關係,變得更加重視,促使原本一直穩定發展的台美經貿合作,顯得更加活絡。加上第三波數位變革帶來的各種契機,都凸顯出台灣科技產業應該更積極思考,如何透過與美國科技產業的合作,突圍市場競爭與科技變革帶來的挑戰。 美中兩國的貿易戰爭延續至今,未來更有可能演變成科技戰,台灣應強化我國固有的科技潛能優勢,將危機變成轉機,提升國際競爭力。 美中貿易戰延長,高階供應鏈廠商回流 德勤財顧執行副總經理潘家涓於「美國與台灣高科技產業合作的新契機論壇」發表演說時指 出,美中貿易戰加速了全球供應鏈的重組,對台灣而言,兩岸與美國之間的三角貿易,讓台灣成為這波貿易戰的潛在受害者。為了規避貿易戰, 台商已開始尋求新的產能布局,由於高階產能的 廠商在台灣相關供應鏈配套較為完善、自動化程度較高,因而選擇回台設廠,其中又以伺服器、 網通及自行車等三大產業回流最顯著;至於中低 階產能、屬於勞力密集、資本密集產業型態, 則選擇轉往墨西哥、東南亞、東歐或印度等地布局。值得注意的是,台灣在供應鏈重組過程中, 扮演了中美之間的緩衝角色,因此深化與歐美大廠合作模式並進行產業鏈轉型,至關重要。 「歐美著重於品牌行銷與通路管理,台灣則強化在研發、製程設計與兩岸產能管理。」潘家 涓建議,台灣與美國的高科技廠商應掌握先機, 妥善利用政府資源及台灣優秀人才,透過併購、投資或技術合作的方式,重建更符合市場需求、 高度自動化且更具彈性的產業鏈。 台杉投資總經理翁嘉盛則建議,這一波美中 科技大戰,提供了台灣與美國高科技公司合作的 機會,台灣企業可選擇較為合理的價值,投資美 國。美思科技創辦人王智弘也認為,與國際市場 連結是提升台灣競爭力的重要關鍵,有助擴大創 業者的格局,當創業者看到市場的無限可能性時,可藉由結合不同地方的資源與競爭優勢,將 科技應用帶到更高、更靈活的層次。 德勤財務顧問范有偉更表示,台灣企業應積 極轉型成為美國企業的合作夥伴。面對未來的市場走向,可以善用台灣產業生態優勢以建立相互 信任的穩定合作夥伴關係,將危機化成轉機,這將是台灣科技公司邁向成功之道。 伺服器製造商等高階產能的廠商,因台灣的相關供應鏈配套較為完善、自動化程度較高,在美中貿易戰的影響下,紛紛選擇回台設廠。 科技部政策助攻 加強人才交流互動 此外,因應第三次數位革命浪潮帶來的技術創新需求,台美科技產業的合作也變得至關重要,是以過去一兩年來,我國政府積極推動各項 計畫,擴大台美產業之間的交流與合作。科技部次長許有進指出,第三次數位革命浪潮加速了技術創新,並與現有產業碰撞、整合,值此關鍵時刻,擁有較強產業能量的地區,將成為未來的區域創新中心。 目前,美台高科技產業之間已存有個人到團隊、創新生態圈與市場的多元合作管道。而為進一步協助台灣產業與美國的連結,科技部選定美國學術與科技重鎮波士頓,成立科技部波士頓科技組。科技部指出,美國紐約與新英格蘭地區是科技重鎮,世界著名大學諸如麻省理工學院(MIT)、哈佛大學(Harvard)、布朗大學(Brown)、普林斯敦大學(Princeton)、哥倫比亞大學(Columbia)等均在此區域,而我科技部策略領域的生物科技、醫藥醫學、人工智慧 與資通訊等領域,在此地區均有世界級的研究能量,各類創業投資資金也聚集在此,科技部期能 透過新單位的成立,更深入與此地區科技人與產業交流,有效串接台美產學研合作。 科技部波士頓科技組組長謝水龍指出,未來將秉持科技部部長陳良基提出的小國大戰略方針,在既有多年台美科技合作的良好基礎上,以及在科技部擬定的策略領域上,與該轄區相關單位推動可延續(sustainable)與擴展(evolving) 的科技互惠夥伴關係,建立人才培育與交流平台,與國際產學研團隊建立長久穩固合作國際夥伴關係。在創新創業方面,則是協助國內新創公司與此地區的國際早期投資、種子基金與創投業者接觸,促進國內創新生態發展。 另一方面,科技部為促進各種美台人才的交流與合作,也陸續推出「海外人才歸國橋接方 案」(Leaders in Future Trends;LIFT)、創新之星計畫 (LEAP)、台灣史丹福醫療器材產品設計人才培訓計畫(STB)與在亞洲矽谷創新創業鏈結計畫(TITAN)下增設國際育成 Soft-landing 訓練計畫,藉以延攬高階人才或派遣台灣人才赴美參與創新生態圈。許有進指出,2018 年科技部共辦理 2,403 場媒合會,獲得 5,114 萬美元訂單,2019 年預計有 44 個團隊,爭取新台幣 40 億元的商機。 在政府部門的強力支持下,台美雙方的交流日趨緊密,除了產業技術的互惠,更積極建立人才培育與交流平台,讓台灣的優秀人才可以被世界看見。 強化優勢互補,經濟部加強促進台美產業連結 在產業方面,過去一年多來經濟部積極推動台美產業合作與連結,例如,2018 年底美國愛達荷州眾議院議長白德(Scott Bedke),帶領美國產業訪問團來台,雙方將在歷年來的產業合作基礎上,進一步加強台美產業聚落鏈結,搭建產業專業人才交流平台與擴大來台投資,並且完成簽署 3 項合作備忘錄。 其中兩項備忘錄,對於台美科技產業合作助益良多。首先,美光公司與逢甲大學簽署合作備忘錄,雙方將就人工智慧(AI)、大數據運用於智慧製造,進行人才培育;再者,PKG 公司與經濟部台美產業合作推動辦公室簽署產業作合備忘錄,推動愛達荷州人機介面軟硬體整合技術在航太產業、醫療器材等應用,以及與我國產業聚落的鏈結。 經濟部王美花次長表示,台愛之間自 2013 年 4 月簽署第一份綠能產業合作備忘錄以來,雙方積極交流與合作,隨後在 2015 年及 2017 年陸續又簽署備忘錄;經濟部也分別在 2015 年、2016 年及 2017 年組團前往愛州訪問,雙方合作範疇漸次擴大到半導體、航太及創新產業化。如今,隨著人工智慧、物聯網、智慧製造及許多高科技的進展,大幅改變產業版圖,需要技術熟練勞工、高素質工程師及深具創意的研發人員以引 領產業的未來,雙方的合作也延伸至產業聚落鏈 結、人才交流與擴大投資。 因台灣科技產業與美國愛達荷州有優勢互補的特性,因此吸引了世界第三大記憶體製造商美光公司在台投資,並將台灣作為動態隨機存取記憶體(DRAM)的全球卓越製造中心。 工業局局長呂正華強調,台愛雙方的產業具有優勢互補的特性,產業合作十分熱絡,項目包括半導體、航太零組件、太陽能,最著名的是總部位於愛州首府樹城的世界第三大記憶體製造商美光公司,歷年累積在台投資達 120 億美元(約新台幣 3,600 億元),去年並與台塑集團達成交互投資案,美光以台灣作為其動態隨機存取記憶體(DRAM)的全球卓越製造中心,未來 3 年總計投資至少 60 億美元(約新臺幣 1,800 億元), 今、明兩年在台增僱 2,000 名專業人才。 綜觀來看,台美科技產業合作從過去到現在一直積極推動,近兩年來在政府加碼投入之下, 雙方之間不管是在人才交流,產業合作都更為緊密,相信對於台灣科技產業迎向新智慧競爭時代, 帶來很大的幫助,台灣新創或企業都應該善加利用各方資源,連結美國,提升競爭力。
發布日期:2019/03/08
資料來源:新聚能科技顧問
一、Tesla近況發展 說到電動車,大家首先想到的是品牌是Tesla,擁有0至 100 公里加速2.7 秒的超效性能,流線動感的外型,最重要的是,它是綠能的代表,透過電池系統取代傳統柴油與汽油對於環境的污染,由於它的稀少性,在許多國家也成為奢侈品和富人身分地位的象徵。 近期,特斯拉於中國成立「特斯拉(上海)有限公司」,負責人馬斯克更是聲稱特斯拉正朝向週產 1 萬台 Model 3 的目標邁進,期望在2020 年中國生產的特斯拉Model 3,售價能壓到 30 萬人民幣,然而分析人士直言,Model 3 的組裝其實沒有太大問題,電池生產才是關鍵。 為了Model 3的生產與交付,2017年6月至今Tesla已經燒掉33億美元,若無新資金補充、Tesla車廠的帳上現金僅能維持到今年年底。除此之外,2018年多起車輛碰撞導致駕駛不幸身亡,更糟糕的是,過往車輛起火多是因為高速碰撞而導致,然而,今年,在美國停放在路邊的車輛也無故起火,這些事故都指向了電池問題,也嚴重打擊外界對電動車的信心。 二、Tesla 專利檢索 透過專利檢索系統觀察,tesla於近一年(2017/9/20-2018/9/20),申請專利65件,公開78件,在專利申請範圍出現「battery OR電池」的專利共有 15 件。主要以美國市場和PCT專利為主,中國和歐洲各1件。 初步過濾這15件專利,多數與電池散熱系統有關,當電池段路或高溫時,產生了熱氣體,在密閉的空間內,該熱能若未妥善的處理,將會導致熱失控(thermal runaway)的現象,甚至會產生爆炸。 過往可以看到許多專利是和冷水管線或散熱系統有關,近一年來,TESLA公司透過多種方式期望能釋放電池模組內的熱能,甚至設法讓電池自我損壞的方式,以避免熱失控造成更大的危害,以下是相關專利的簡要說明。 1.專利號US20180212222A1,名為ENERGY STORAGE SYSTEM(電池單元模組元件)是將多個電池堆疊封包模組,電池在充電或短路時會產生熱能,這些熱氣體必須有效地排除,不然將會造成電池損害,該發明主要在解決散熱問題,在頂板設置一個或多個薄弱區塊,當熱量產生壓力時,該薄弱區域設計成會破裂,幫助散熱。 2.專利號US20180212222A1,該文獻描述了涉及用於能量存儲包電池模組的系統和技術,模組可以提供熱交換管 - 即冷卻和/或加熱管,可以在內部設置有彎曲或傾斜的管線,改善可製造性和熱/流體性能。 3.專利號US20180219266A1,一般的外殼是密封堅固的金屬外殼,防止水氣進入,避免造成電池短路,該發明是在特定的位置,刻意弱化壁或機械附件減少了對外殼穿孔所需的力量,允許外殼在任何失控熱狀況,策略性透過外部穿孔裝置在特定弱化區域造成破壞,以注入冷卻劑,幫助降溫。 4.專利號WO2017/223429A1,在電池中裝有一種可隨著工作溫度而膨脹的「果凍卷」jelly roll404,當電池溫度上升時,果凍卷膨脹會導致電池內部多處焊接點破裂,使電池停止運作,防止電池進一步損壞。 另外,TESLA還申請了預防產生過熱的檢測、修復方法,冷卻系統以及利用熱能轉換成其他需要熱能應用的相關專利,簡述如下: 5.專利號US20180254470A1,一種檢測及修復電動車電池高壓電解(high voltage electrolysis,HVE)的裝置和方法,以防止電池單元或模塊產生過熱的狀況。可以透過一些高準確度的傳感器,比方說濕度傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、冷卻劑流速傳感器、浸沒傳感器來檢測可能的HVE,以增加高精度預測的數據。 6.專利號WO2017/223232A2,一種整合冷卻劑瓶組件,應用於電池供電的電動車冷卻/加熱系統,電力發電機等用於熱系統配置的儲存器。 7.專利號US20180045423A1,涉及一種熱量產生與利用的組合系統,利用廢熱副產物而產生降低邊際成本的壓縮空氣。在某些實施例中,系統可以是太陽能電池陣列系統,其包括一個或多個太陽能熱電池和/或光伏熱混合太陽能收集器。也可以用作鋰離子電池製造過程的一部分,包括混合,塗覆,壓縮,乾燥和組裝。 8.專利號EP3358703A1,一種用於電動車輛的電池組的充電系統,包含第一階段以最大快速充電速率充電,第二階段慢速充電,以達到充電優化的效果。 三、總結 透過專利檢索系統,觀察TESLA近一年來與電池發展的方向與電池熱能處理有關,由於熱能的管理牽涉到電動車的安全性,若未妥善處理將可能導致起火或爆炸等危害。由於,先前發生多起電動車自燃的社會新聞,嚴重影響消費者對於電動車電池的安全考量,TESLA在近一年的專利申請當中,加強著重「熱能管理」的開發和研究,期望能夠克服安全方面的疑慮,使電動車的性能、售價和安全性都能更佳完善,早日成為普及的交通工具。 資料來源: 1.特斯拉有望 2020 年在中國量產 Model 3,售價不到 140 萬元,雷鋒網 , 發布日期 2018 年 09 月 11 日,https://technews.tw/2018/09/11/tesla-model-3-production-in-china-2020/ 2.Model 3 組裝問題不大?分析師:電池產量才是瓶頸,作者 MoneyDJ | 發布日期 2018 年 04 月 19 日,https://finance.technews.tw/2018/04/19/tesla-battery-production-is-the-real-bottleneck/ 3.車禍撞擊力,疑引發特斯拉鋰離子電池起火,作者 中央社 | 發布日期 2018 年 05 月 15 日,http://technews.tw/2018/05/15/tesla-crash-may-have-triggered-battery-fire-swiss-firefighters/ 4.特斯拉再傳火燒車!美國女星上傳影片控「沒車禍就起火」 | ETtoday車雲 | ETtoday新聞雲 https://speed.ettoday.net/news/1193148#ixzz5RcUcV0IL 5.神話崩壞? Tesla將如何面對當前營運危機?(共兩集),許鴻德 2018-05-25,https://www.carnews.com/article/info/3a5b3a09-5ff8-11e8-b390-42010af00004/ 6.Tesla Battery Patent Application Refines Liquid Cooled Batteries, Sebastian Blanco,2018/9/10,https://www.forbes.com/sites/sebastianblanco/2018/09/10/tesla-battery-liquid-cooling-patent-application/#67d2468f127a
發布日期:2018/07/13
資料來源:工研院IEK
東協2015年年底成立共同市場(AEC)後,各國對於國內基礎建設的提升積極開發,其中鄉村與島嶼電氣化為ㄧ重要議題。由於多數離網鄉村交通不便,各國國家政策及國際組織的輔導皆鼓勵應用分散式再生能源電力系統進行鄉村電氣化作業。以菲律賓為例,離島現有電廠多為柴油發電,發電成本與售電價格之差額由全國電網覆蓋地區用電戶之電費中徵收提供補助。為降低國家補助離島電廠的財務壓力,菲國現正探討再生能源微電網的應用可行性。 2016年菲律賓國家電力公司邀請IEK及綠能所計畫團隊前往勘查菲國巴丹群島(Batanes)現有電力系統,進行再生能源微電網系統的評估。後續促成我國電力業者組成團隊,擬於巴丹群島投資建置離島再生能源微電網系統。2017年台菲業者簽屬合作備忘錄,確認以巴丹群島「冷凍庫+自備電力」試點計畫為第一階段合作項目。期透過電力與產業投資刺激當地經濟活動,提升民眾電力需求及電費支付的意願,後續逐步擴大再生能源電力系統的設置。
發布日期:2018/07/09
資料來源:工研院IEK
電網級儲能系統在電力系統應用價值廣泛,除可強化需求面管理外,亦可提供系統即時運轉輔助服務及降低輸配電系統設備容量投資。針對再生能源的不穩定性發電特性,可利用儲能系統及智慧換流器的調控來穩定與平滑功率之變動,解決局部線路壅塞及電壓控制問題,提高供電可靠性。 在晚近政策與產業發展目標上,行政院也於2017年11月針對短期供電緊張問題,提出工商業發展所需供電穩定保證、非核家園與建置再生能源目標三大主軸,並列明以儲能系統作為解決方案之一;在2017年12月針對空汙/紅害問題解決方案設計上,也規劃研擬以儲能系統作為降低火力發電負載選項之一,可說儲能系統無論在能源政策制訂與解決各項產業、能源環境問題時,都成為可能之選項。(完整簡報檔請參照文末附件檔案)
發布日期:2018/02/14
資料來源:臺灣物聯網協會
根據市場產業研究機構IDC研究,到2020年全球物聯網終端產品(包含:汽車、智慧冰箱、智慧電燈、智慧鎖等物聯網內的一切上網設備)數量,將成長至2950萬個以上。設備、連接與IT服務將構成全球物聯網市場的主要市場,將囊括高達三分之二的物聯網市場佔有率。至於比例最高的則是設備,預估就將佔據整個市場總規模的31.8%。 以地區別來看,IDC預計到2020年亞太地區物聯網市場營收,將佔全球的市場佔有率達51.2%,是全球第一的區域。主要原因在於中國大陸之行動裝置用戶數不斷增多,以及政府為了提高製造業效率而進行的一連串措施,造成刺激大量新裝置和物聯網新標準的出現。至於韓國和新加坡等網路較為普及的國家,則將加快發展智慧城市的建設,進而強化物聯網的未來發展機會。此外,國際知名的麥肯錫顧問公司(Mckinsey)分析,物聯網的應用場域包括個人、城市、工廠、汽車、家庭、零售、辦公室等,估計到2025年,物聯網對全球的經濟貢獻最高可能超過驚人的11兆美元。 另外,半導體是電子產業的主要成分,而半導體產業也是台灣的核心產業,以物聯網應用在半導體產值的分布來觀察物聯網市場將會更了解物聯網在各領域的應用依賴程度。如果以半導體產值看物聯網的核心應用領域,前三大分別為消費性市場、汽車市場及工業用市場,到2020年前各領域產值都直線上升。 在物聯網產業快速發展過程中,如何引入合適的戰略合作夥伴和打造全新的技術資產甚至標準,是相為關企業先行先試的核心命題之一。標準之爭常常也就是市場之爭。誰掌握了標準,就意味著先行拿到市場的入場券,甚至成為該行業的定義者。目前物聯網的標準百家爭鳴,因此常讓設備商、消費者無所適從。如果每家企業都遵循同樣的產業標準,消費者應該也會更容易選擇。但現實往往不是這樣,每家企業都想以本身開發的標準為產業標準,每個標準也都有優缺點,而市場的規律是逐漸選擇使用最多、布建方便、相容性最強的一個標準。 物聯網科技的運用挾其軟硬整合的威力將無所不在,也將全面滲透現代人的生活。但是也因為其涵蓋層面廣,技術整合的進度較慢,物聯網概念提出已有二十餘年,但由於受技術、產業碎片化、應用碎片化及產業標準欠缺等問題的制約,物聯網產業的整合發展較緩慢。除此之外,安全問題、龐大的技術支持以及數據運用實力往大數據及人工智慧領域延伸都是物聯網發展過程中的挑戰,需多方協力共同克服。技術的整合若有共同的標準將可事半功倍,因此世界各國、產業各界、技術陣營都使盡全力參與標準的制訂。縱觀以往各類技術的共同標準形成,不外是透國際標準組織、標準陣營合縱連橫、技術本身的效益勝出、大品牌以用戶數取勝等策略選擇決定標準的成敗。如今亞洲市場的崛起及中國、印度兩個國家的人口數形成的市場規模經濟也有了標準的話語權,因此整合為「標準形成的策略選擇模型」如圖2,並加以說明如下: 先有國際標準組織的背書後,產業內的廠商再來發展相關設備、技術是最理想的科技整合模式。第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)是一個成立於1998年12月的標準化機構。目前其成員包括歐洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中國的CCSA、韓國的TTA、北美洲的ATIS和印度電信標準開發協會(tsdsi)。雖然3GPP的原始目標是在國際電信聯盟的IMT-2000計劃範圍內製訂和實現全球性的(第三代)行動電話系統規範。但在3G時代成為國際間無線通信的主要標準制訂組織後,其主導的角色延續到4G、5G時代。 2017/12/20在3GPP第78次全體會議上,關於無線通信5G的技術標準正式完成,全球共有47個電信營運商及設備商簽署合作,這將是全球第一個可以商用的5G技術標準,比原計劃提前六個月完成。比起過去的無線通信3G技術有三大平行的技術標準,而4G技術有兩大技術標準的競爭,而這個新的5G技術標準,全球將採用統一的技術標準。經歷過3G、4G時代的技術標準競爭,能在5G時代一開始就制訂全球技術標準,這一難得的標準整合,使得設備製造廠商可以開始按照這一標準製造5G相關的儀器設備、節省以往的標準押寶賭注,將可為全球的通訊科技躍進開創新局。 而物聯網的標準涵蓋面更廣,目前較具影響力的國際標準組織是oneM2M,是由歐洲、美國、中國、日本、韓國各地區之標準組織,仿效3GPP夥伴計畫(Partnership Program)聯合在2012 年7 月正式成立。這些標準組織為第一類夥伴,包含了原先3GPP 夥伴計畫的所有成員如歐洲標準組織ETSI、美國標準組織ATIS 和TIA、中國標準組織CCSA(China Communications Standards Association)、日本標準組織TTC(Telecommunication Technology Committee)和ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)及韓國標準組織TTA(Telecommunications Technology Association),臺灣地區目前是透過ETSI會員的身份來參與。oneM2M 共成立了五個工作小組,來制訂M2M物聯網國際規格的標準。 產業記取SONY在錄影帶技術標準爭奪戰的落敗的教訓,除肇因於其影帶容量的大不如人,還在於嚴重低估爭取盟友的重要性。JVC的做法讓其他錄影機製造商用很低的授權費就可以使用VHS標準,藉以吸引同業加入陣營,而SONY的Beta標準則自始至終採取不相容的政策,因盟友數太少而落敗。因此我國物聯網廠商多半根據本身的供應鏈關係及技術特性,選擇加入不同的標準聯盟陣營,以期早日接觸相關標準制訂之資訊,並廣結盟友。 在物聯網相關組織中相對比較活躍的原有三大組織,成立之時間最早為AllSeen Alliance(2013年底),旗下的Framework group Alljoyn在2011年就開始有活動,而Open Interconnect Consortium(OIC)及Thread Group大約同一個時間點成立(2014年7月)。 Open Connectivity Foundation (OCF) 原名OIC,於2016年合併AllSeen Alliance後更名為OCF。OIC定義的架構為IoTivity,使用的介面未有強制約束,大致仍以NFC/Wi-Fi/BT/LTE等為主;主要成員為Samsung與Dell、IBM、Microsoft、Cisco,一樣涵蓋了晶片及系統商。Thread Group的主要成員為Nest (Google)、Samsung與ARM,同樣涵蓋軟體晶片及系統商,架構(Frame work)上並沒有特別規劃及定義,比較特別的是,使用的傳輸介面主要應用於ZigBee (IEEE802.15.4)。相對於Wi-Fi,IEEE802.15.4具備了低能耗及網狀網路(Mesh)可自動修復連結的優勢,但因Data Rate (250K)只能達到250Kpbs,也限制此技術只能在低網路流量應用。 物聯網技術早就存在,只是過去是以有線連接為主,後來不斷將無線聯網技術加進來。現在有多種無線技術,特別是低功耗無線連接、低功耗運算與處理以及雲端儲存、雲端運算技術成熟以後,物聯網迎來了最好的發展時機、乘浪而起。由於不同的無線技術能在不同的應用場景和產品上發揮作用,例如在穿戴式產品上,藍牙技術佔有統治性的地位,但是在智慧家庭領域,Wi-Fi、ZigBee和Thread技術標準仍然在不斷演進中,各自有著強大生態系的衍化能力。 另外在手機通訊領域,現在出現的LTE和即將到來的5G通訊,將會成為戶外通訊的最主要方式。技術標準百花齊放,常讓業者眼花潦亂。但其實從工程的角度來看,維持技術中立、盡量評估結合自家產品後,技術/成本效益優勢最佳的技術自然會勝出,而開發的技術標準常常在成本上突出。不過證諸Wi-Fi通訊標準的歷程,也許最終開放的技術標準會勝出。最早在Wi-Fi還沒有普及的時候,那個年代中其實也有各式各樣的標準,提供多樣化的方案,但是到現在來看,它們已經都不見了,Wi-Fi仍屹立不倒。歷史的明訓告訴我們,封閉系統可以形成單純的生態圈,但是要擴張跨域(在物聯網時代尤其是橫跨多個技術領域),沒有眾人支持的力量,不管是開發者,或是使用者,都很難達成集體開發的綜效。 大品牌廠擁有人才及技術開發優勢,進入物聯網市場如果掌握了對的殺手級應用並開發出受消費者歡迎的產品,挾其廣大用戶數,將有可能形成產業的標準。以物聯網的智慧家庭運用為例,Amazon Echo猶如平地一聲雷,用「藍牙聲控喇叭」的姿態橫空出世後刮起一股風潮,轉眼間成為熱門的IoT裝置。Amazon Echo生態系的核心為Alexa語音助理開發平台,亞馬遜廣邀開發者社群、硬體裝置廠、網路服務業者及汽車品牌等不同類型的第三方合作夥伴,擴大Amazon Echo生態系。 其他大品牌廠如Apple及Google也積極挾其優勢加入此一戰場,蘋果以 iPhone 為核心,將 iOS 裝置作為控制中樞,釋出 HomeKit 智慧居家開發工具,號召第三方廠商生產支援產品,諸如電子鎖、環境偵測、溫度調控器、監視器、智慧插座等等,使用者除了可用 App 監控裝置外,亦能用 Siri 進行聲控。Google 以 Android 為基礎推 Brillo 物聯網平台,Google 在大手筆收購 Nest 恆溫控制品牌之後,發表了 Brillo 物聯網開發平台。站在 Android 的基礎上,讓硬體裝置能夠聯網、溝通、回傳資料。Android 裝置本就眾多,廠商可在既有 Android 開發基礎上,輕鬆進入物聯網產業。Google 還與第三方廠商推出 OnHub 路由器,被視為進入智慧家庭的第一步。 以上三大品牌大廠的智慧家庭戰爭正開始,相信也各有相當粉絲擁護,最後用戶數最多者,也有可能就變成智慧家庭的產業標準。台灣廠商與不同大品牌大廠的供應鏈關係,也能在大品牌大廠的競爭供貨中獲利,壓對寶成為智慧家庭產業標準的供應商者,日後將可有更大的勝利。 大市場的特性會刺激你有很不一樣的想像,像中國、印度等具有10幾億人口的國家,必然是非常重要的 IoT 應用市場。中國、印度的基礎建設仍然在成長中,並且在許多領域直接躍過傳統應用而蛙跳前進(如跳過有線市場直接走向 3G/4G 以上),這些都是新標準新應用在導入時最好的條件。中國、印度還可憑藉自己龐大的市場換取各類新科技和新標準的發言權。也許物聯網最重要的終究不是技術,技術需要的是舞台,而中國、印度恰恰可以提供多元的舞台給IoT。對照目前網際網路與行動通訊在中國、印度有這麼多的玩法(如WeChat在中國及Paytm在印度),不管是與世界接軌的,或者後來演化的獨特中國、印度特色,抑或開始獨步全球的,這都是擁有大市場的優勢所獨有的潛在標準環境,而使得連國際標準組織也不得不傾聽來自大市場的提案。 2016年12月,中國主導的物聯網六域模型參考架構國際標準獲國際標準組織ISO/IEC 34個成員國投票通過。六域模型主要涉及物聯網使用者域、目標物件域、感知控制、服務提供域、運維管控域及資源交換域,域和域之間按照業務邏輯建立網路化連接,從而形成單個物聯網行業生態體系。 印度的物聯網標準策略也是以大國人口優勢向國際標準組織靠攏,物聯網國際標準組織oneM2M與印度電信標準開發協會(tsdsi)於2017年9月20日於印度矽谷班加羅爾舉辦第3場oneM2M Industry Days,前2場分別在中國及美國,由此可知印度在oneM2M的地位。該會議中tsdsi秘書長Pamela Kumar女士提到:物聯網技術是印度許多國家政策如「數位印度」、「智慧城市」、「智慧村鎮」的重要基礎,採用以標準為基礎的方式開發,將有利於規模經濟、跨平台整合及包容性創新之生態系建立。 以上五種參與標準形成的策略,台灣也都可以採用。在國際標準組織策略中,需由各國的標準組織加入,台灣因為國際地位特殊,此一管道不見得特別暢通。但反觀各國的標準推動組織並不一定具備官方身份,可由法人或協會來推動。因此台灣因應其特殊的國際地位應該比其他各國更廣泛設立不同產業的標準推動組織,並以民間的身份積極加入國際標準組織或與其會員國多方交流。 技術/成本效益優勢策略選擇,是台灣大多數以技術本位廠商的當然選項。但往往標準並非只以技術優勝者勝出,因此與外在環境的網絡連結顯得更為重要。標準聯盟陣營策略因為是國際性的聯盟,因此我國較國際化的廠商就其供應鏈廠商加入哪一陣營就加入此陣營也是一種選擇。也有廠商因為廣結善緣而加入多個陣營來全面了解物聯網標準的發展趨勢,更是面面具到的作法。在具有自主選擇性下,不失為一個好方法。而大品牌廠用戶數目競爭策略,是更從商業角度切入 ,已是大品牌廠供應鏈的台灣廠商,當然會充份利用。至於尚未打入相關大品牌廠供應鏈的廠商恐怕就沒有此一選項。 廣大人口經濟規模市場策略選擇值得國內各廠商利用物聯網相關的聯盟組織加入積極與中國、印度兩大市場的物聯網標準互動。例如台灣物聯網協會透過長期經營印度市場的資策會「台灣印度產業合作平台」的引介,在2017年10月12日於台北舉行之「台灣印度產業鏈結高峰論壇」,台灣物聯網協會(TIOTA) 和印度電子暨半導體協會(IESA)簽訂MOU締結雙方在物聯網及智慧城市合作平台,促成台灣物聯網產業解決方案進軍印度智慧城市及物聯網市場的兩國公協會對公協會的對接合作平台,有利兩國物聯網技術擴散的長期合作。 同時於2017/12/18,台灣物聯網協會與印度電子暨半導體協會於台北共同舉辦「2017全球物聯網與智慧服務論壇暨全球物聯網與智慧服務典範評選」,會中亦有許多來自中國的物聯網協會共同交流,並由中國物聯網標準核心人士於大會中介紹中國主導的物聯網六域模型參考架構國際標準。中國與印度也許不合,但台灣可以其靈活身段,穿梭於兩國之間的物聯網標準參與。此外,透過資策會台灣印度產業合作平台的撮合,台灣資通產業標準協會(Taiwan Association of Information and Communication Standards ,TAICS)與印度通訊標準協會(tsdsi)於2017年11月在印度首都新德里辦理首屆台印通訊標準論壇,雙方專家介紹彼此在第5代通訊(5G)標準、台灣物聯網(IoT)技術發展、印度產業4.0的機器人標準化,及物聯網、行動裝置和資訊通信等安全防護技術的發展。台灣強項在硬體,印度則擅長軟體,雙方決定在5G場域測試、互聯網、資訊通訊安全等各領域合作,甚至在5G標準一起推動通訊協定標準的測試,發展解決方案,將有助於台灣印度兩國在通訊、物聯網各類標準的合作,將為台灣相關物聯網產業擴大出海口及發展符合國際標準的產品、解決方案。 [1] https://www.gartner.com/newsroom/id/2895917
發布日期:2018/01/05
資料來源:國立中央大學 化學與材料工程學系
隨著科技與人類生活越來越進步,我們對於能源的仰賴也就與日俱增。民眾目前過度依賴石化燃料,但石油終將消耗殆盡且過多的溫室氣體(例如二氧化碳)排放將造成無法挽回的各類汙染,而核能發電也存在著輻射安全疑慮的問題;因此,尋找相對綠色環保的再生能源是目前重要的課題之一。永續再生能源包括了太陽能、風能、生質能、水力、地熱、潮汐能等等,其中太陽能發電是最具發展潛能的再生能源之一。 近十年來,以有機小分子或高分子為主的太陽能電池吸引了眾多科學家的目光,並投入了大量的人力與經費在此領域上。有機分子相較於傳統的矽晶圓太陽能元件具有眾多的優點:例如,較低廉的製造成本、靈活的分子設計、利用化學合成可輕易地做官能基轉換等等。其中,染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)是第三代太陽能電池中最具發展潛力的技術之一。1991年,瑞士知名的科學家Grtzel的研究團隊利用具有透光性的多孔性TiO2工作電極 / 釕金屬錯合物N3染料 / 電解液(I-/I3-溶液) / 鍍上鈀金屬(Platinum, Pt)的導電玻璃組成如以上所示的染料敏化太陽能電池元件,得到相當不錯的光電轉換效率(7.1~7.9%)。[1] 之後許多相關領域科學家投入研究,目前,DSSCs的光電轉換效率已突破12%。 碳氫鍵活化反應在有機合成化學領域相當熱門,論文發表數量眾多,但將此高效率省步驟的合成策略應用在有機太陽能電池領域卻相當罕見。反過來說,有機太陽能電池在能源材料領域的地位及重要性與日俱增,但是製備相關有機分子的合成方法卻總是依賴步驟繁鎖的傳統交叉耦合反應,這些反應通常會需要接觸或處理毒性較高的有機錫化合物。 目前已有研究團隊提出其新研究成果,係以跨領域結合上述兩大重點研究方向,這項創舉是將高效率且相對環保的碳氫鍵活化/芳香環化反應,應用在合成染料敏化太陽能電池(DSSCs)所需的有機小分子,把傳統上至少需要六個合成步驟的方法,大幅地縮減為兩個步驟(反應式一),而且避開使用昂貴的有機硼或是具有毒性的有機錫試劑,對於使用者與環境是相當友善的。此新方法所合成之化合物產率最高可達優良以上(85%),應用端的太陽能電池元件效能也展現了此步驟經濟合成策略在能源材料領域的實用性,染敏電池(DSSCs)的光電轉換效率達6%以上。有專家認為將綠色合成化學概念跨領域連結到有機能源材料領域,兼具學術與產業應用價值,應該是未來研究發展重要的趨勢之一。[2]-[5] 除了染料敏化太陽能電池(DSSCs)之外,以鈣鈦礦為主的太陽能電池(Perovskite Solar Cells, PSCs)近年來受到科學家相當多的矚目,因為其光電轉換效率已可達20%以上。[6] 其中,該元件的電洞傳輸層主要在於幫助電洞遷移以及防止電子與電洞未經過外部電路傳輸並產生電流前,即發生再結合的現象,因此設計與合成新型的有機小分子電洞傳輸材料為當今重要的研究方向。 而前段提到的創新作法,亦是同樣以綠色合成化學的概念出發,融入原子與步驟經濟的合成概念,進行分子設計並開發出有別於傳統的新合成途徑,目前的成果也已達成可有效地減少合成步驟與化學廢棄物產生的目的。同時,以此類有機小分子做為電洞傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池其光電轉換效率已可達17%以上(反應式二)。[7] 目前國內學術界已經有這類的綠色合成技術,也有相當高意願與產業界合作,對於配合政府正在發展太陽能發電的廠商相信會更有吸引力,同時,推廣此類相對環保的合成技術也能提高民眾對綠色能源的接受度。 [1] B. Oregan, M. Grtzel, Nature 1991, 353, 737740 [2] P.-H. Lin, T.-J. Lu, D.-J. Cai, K.-M. Lee, and C.-Y. Liu* ChemSusChem 2015, 8, 32223227. [3] P.-H. Lin, K.-T. Liu, and C.-Y. Liu* Chem. Eur. J. 2015, 21, 87548757. [4] Huang, P.-H. Lin, W.-M. Li, K.-M. Lee, and C.-Y. Liu* ChemSusChem 2017, 10, 22842290. [5] Y.-S. Ciou, P.-H. Lin, W.-M. Li, K.-M. Lee, and C.-Y. Liu* J. Org. Chem. 2017, 82, 35383551. [6] W. S. Yang, J. H. Noh, N. J. Jeon, Y. C. Kim, S. Ryu, J. Seo, S. I. Seok, Science 2015, 348, 6240.
發布日期:2018/01/05
資料來源:台灣大學生化科技系
阿茲海默症(Alzheimers Disease, 以下簡稱AD)是一種進行性的神經變性疾病。特點是神經性功能損傷和神經元喪失,故導致記憶和其他認知能力逐漸衰退,最終引起癡呆。隨著世界人口老齡化加劇與平均壽命增加,不可避免地將面對AD和相關疾病盛行。目前,全球大約有3600萬AD患者,到2050年,該數字將增至11500萬。台灣、中國、日本、西歐國家,和美國將成為受影響人數最多的地區。 早期的研究已確定了AD的兩個最關鍵且典型的神經病理學特徵:(1) 神經炎性斑塊 (2) 神經纖維纏結。這兩者的主要成分已確定為:由40多個氨基酸序列組成的短肽-澱粉樣物(A),形成斑塊的主要成分;tau蛋白形成神經纖維纏結的主要成分。因此,過去的研究學者推論,只要解決神經炎性斑塊和神經纖維纏結即可治癒AD,但始終無法開發出有效的治療方式。 但近期的研究卻指出,與斑塊或單體相比,病人實際臨床表現與A的寡聚體形式之間的關係更為密切。由於單體A通常在細胞外產生並具有調節膽固醇等功能,所以A寡聚物的形成必定有一個或多個機制,不幸的是,神經毒性可能就由此產生。此外,目前已有研究指出,標定螢光物質的A的確可以進入大單室脂質體(LUV)內部,而神經元細胞的死亡涉及抗去垢劑膜(DRM)片段或脂筏。然而,如何減少膜完整性,以及脂筏的參數如何調節A寡聚物向神經元細胞轉運仍有待研究。 故學者推論,未來也許可以假設高結構化的功能性膜結構、脂筏在以下方面起重要作用:(1) 積聚A分子,以小聚物形式或影響單體的寡聚化 (2) 破壞膜完整性,以促進滲透不平衡和/或A寡聚體在膜間轉運。若能證實這個假設,則調節膜筏結構的成分就可防止蛋白質複合物對膜進行攻擊,並可提供預防早期AD的治療手段。 故從相關研究的目標趨勢可分為:(1) 找出在A分子的生物相關濃度(nM)存續期間,喪失膜完整性所必需的膜的最小基本成分(脂質、糖脂、膽固醇和膜蛋白)。(2) 尋找膜組成成分,能通過上調或下調來有效調節膜完整性的結合、積聚和破壞。(3) 將這些調製因子應用於通過擠壓毛孔獲得而後分離的真實神經元膜。在A1-40, A1-42 和 A3p-45存在的情況下研究還原的神經元膜結構。 AD遍及全球,影響了許多不同種族、國籍和信仰的老年人。該疾病至今仍為不治之症。眾所周知,AD患者有細胞外-澱粉樣蛋白(A)原纖維,形成斑塊和細胞內的tau-纏結,研究人員仍在試圖了解蛋白質轉換成分子斑塊的組合機制與AD患病率之間的因果關係。最近,美國國立衛生研究院(National Institutes of Health, NIH)和基因泰克公司(Genentech)宣佈了一項針對哥倫比亞特定人群的國際藥物測試,這些人似乎更容易感染這種使人衰弱的疾病。他們的研究目的是測試一種新的藥物以降低A合成原纖維的能力,儘管眾所周知A的原纖維聚合體與AD造成的神經元喪失相關,但更多近期研究表明,極小的聚集體,稱為寡聚體,可能與神經元細胞的毒性有更強的關聯性,而非原纖維。事實上,大量的AD研究團體目前認為,神經元死亡的過程更像是紊亂的自我免疫。涉及膜蛋白上A寡聚體和tau-蛋白二者的故障信號過程,稱為突觸后緻密(PSD),可能觸發了下游信號路徑,進而破壞細胞。 研究發現,A寡聚體而非成熟纖維在AD中發揮主要作用,並且認為引發疾病的途徑可能只與A的寡聚形式有關,而不是原纖維,例如:研究已經證實,在AD發病期間形成的細胞質里,A寡聚體的存在與反應性氧化物(ROS)的形成密切相關。細胞膜完整性的喪失,既能使分子湧入細胞和細胞溶質湧出,進而破壞神經元細胞的細微分子平衡;進一步研究表明,脂筏域能夠保護膜免受A寡聚物的破壞。另一個研究小組也發現了一種不同的A寡聚體,叫做環狀原纖維,其似乎能在膜表面形成孔狀。總之,這些新發現指出感染AD的特殊途徑,並表明細胞膜內脂筏結構的動態組合是分子機制的關鍵過程,從而導致感染發病。 在此發現下,脂質膜的作用引起了廣泛而重要的研究浪潮。使用單分子螢光顯微鏡檢測POPC表面上一小部分A0分子的自我組合。研究指出,此過程延遲期很長,甚至需要數天的時間。根據可能存在的平面組合,研究亦指出,如果大的單層囊泡與A單體或寡聚物接觸,則表面會因溶液中的染料分子形成多孔。他們檢查了神經節苷脂(GM1)存在和缺失產生的影響,以表明GM1是形成膜孔的重要組分。在一系列研究中,存在A衍生的可擴散配體(ADDL)的情況下,在顯微鏡下研究神經母細胞瘤細胞,結果顯示,反應性氧化物在下游形成,表明ADDLs的存在確實會破壞細胞。此外,研究人員也進行了膜分離研究,以表明筏結構域增強了將ADDLs聚集到細胞表面的能力。研究人員指出,那些提高了細胞外膽固醇含量的筏結構似乎可以阻止A誘發的氧化。 根據以上研究,假設A以其基本單體形式可以輕易地分解和形成幾個不同的寡聚物。其中包括ADDLs,環狀原纖維和原纖維。這些不同物質的形成主要依賴於A單體所在的環境。 目前許多實驗室在膜表面由膜誘導形成聚合物的成果證明,脂質似乎對A有很高的親和力,並通過實驗指出可能存在的早期寡聚物的形狀,並暗示其具有環狀形態。有研究團隊指出,如果環境中含有被稱為脂筏的DRM結構域,那麼這些ADDLs確實會變得有毒性,因為筏通常含有約33%的膽固醇,並且他們發現調整膽固醇含量可以改變ADDLs向細胞的擴散。儘管也有其他團隊表明,A最低限度地吸附和聚集在高流動性的膜上,但一般認為筏在聚集A方面能力超群,可能引起表面締合,驅使細胞內下游反應性氧化物的形成。為證明A與脂質表面結合時確實發生了膜滲透,已有實驗證實螢光團滲透到DMPC囊泡內部,尤其是那些帶有GM1的螢光團。 根據這一系列的研究,確切的治療方式許多研究團隊仍在努力建構中。但可以歸納,在生物相關濃度下,已經可以探究A二聚體/三聚體形成的早期階段,及其對膜結合和退化的影響,但需要進行更多的實驗來了解膜穿透物質的具體組成,如環狀原纖維為何物。因此,一種能定量測量不受探針(標記)擾動影響的量測系統與我們的確切目標至關重要;同時,需要量化諸如GM1,sphygomylein(SM)和膽固醇等因素的參數化水平,這些因子可以調節環形原纖維的水平或其他膜蛋白複合物的形成以及膜的分解。 由於相關研究仍在進行中,因此若能有超靈敏技術將有助於相關團隊成為領先族群,做出早期的治療手段。目前國內的主要研究團隊已經達成了對富筏域的鞏固,也開始用產生還原細胞的方式,在減少創傷的條件下捕獲具有不同性質的膜域,而還原細胞可通過光學捕獲,運用無標記鐳射捕獲拉曼光譜來檢測分子成分,來達到檢測的目的。 可溶解的A是沒有毒性,主要構造為阿法螺旋的變形(-helical variant),基本上是在正常的新陳代謝機制下分泌。目前的研究相信A蛋白聚集而形成纖維束(fibril),主要構造已轉換為貝他摺片(-sheet),而這個變化是早期阿茲海默症發展過程中最關鍵的階段。最近被提出的說法是與細胞膜上的GM1緊緊結合之A是種子化A纖維束形成的前驅物,然而A蛋白聚集和構造轉換的分子機制目前並沒有辦法完全了解。 因此,在越來越多學者投入A蛋白造成細胞毒性的「早期分子機制研究」後,已經有學者開始將研究主題聚焦在以下三個課題:(1) 利用支撐式磷脂質脂雙層結構,在生理濃度(0.5-3mol%)的情況下,探討在含有膽固醇/神經磷脂或沒有膽固醇的脂雙層架構中,比較A和GM1結合的親和力。(2) 找出並瞭解A是跟GM1結合進入了類筏狀微環境(raft-like micro-environment),還是改變了原始脂筏的成分。(3) 探索是否從外界加入含有高親和性的GM1微環境的微脂體,可以將A類澱粉蛋白轉向遠離主要的支撐式脂雙層。透過這些研究課題的成果,便可以為阿茲海默症開發治療的基礎。
發布日期:2018/01/05
資料來源:台灣大學 生化科技系
近年來,世界各國主要投入的研發領域除了物聯網外,非生物科技領域莫屬了。其中新藥領域更是許多專家積極投入研究的課題,因此除了傳統大藥廠之外,許多中小型研發公司的興起,更是說明了生技領域的蓬勃發展情況。然而,新藥開發從基礎探索研究到上市通常約需耗費10-15年期間,投入的平均成本更是高達26億美元(2015年統計),為了能夠更有效的開發出新藥,「精準」成為這些研究團隊的重要考量因素。 根據2017年的統計,全球正在研發中的新藥約有1.4萬件,其中以抗癌用藥佔最大比例(約5千件),若是以產品類別來看,生技藥品及改良新藥是主要的開發方向。而為了能夠針對癌症、腫瘤開發出有效治療用藥,在臨床試驗階段就必須仰賴精準的生物標誌技術來進行實驗設計及患者篩選,如此才能節省實驗的時間與數量,也才能夠降低成本的耗費,特別是許多研究團隊正在積極開發的癌症用藥,就更加迫切的需要新的生物標記技術。 微小核醣核酸(microRNA, miRNA)為內生型的小片段單股RNA,長度約為18 - 24個核苷酸,屬於DNA轉錄後不會轉譯成蛋白質的非編碼RNA(non-coding RNA),至今已有超過4,000個人類的miRNA被鑑定出來。 miRNA序列具有高度保留性,相同編碼的miRNA可以在不同物種間發現。miRNA的生成首先經RNA聚合酶在核內轉錄產生長度約幾百個核苷酸的primary miRNA,透過核糖核酸梅Dorsha剪切形成70個核苷酸的precursor miRNA,並由細胞核送到細胞質。接著RNA內切酶Dicer剪切掉髮夾結構之迴旋處,形成18 - 24個核苷酸的miRNA/miRNA*雙股,藉由解旋酶打開雙股,其中一股能鑲嵌入蛋白質複合體(RNA-induced silencing complex, RISC)中,可以與目標信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)的3非轉譯區(3 untranslated regions, 3 UTR)互補,使mRNA被降解或抑制蛋白質轉譯作用,進而影響細胞發育、增生、分化及細胞凋亡。miRNA不僅存在於細胞內,文獻指出miRNA也會存在於血清、血漿、尿液、唾液等體液中,並且體液內miRNA的異常表現,經常與癌症、心血管疾病、神經退化性疾病有關。此外,目前的研究發現:miRNA可以藉由調控致癌或抑癌的基因表現來影響癌症的進程;甚至是當人體受到病源體感染時,我們還可藉由偵測體液中病源體的miRNA來做出診斷。由於miRNA可以在高溫、極端的酸鹼環境及反覆的凍乾循環中依然保持穩定,故其非常有潛力作為非侵入性疾病檢測的生物標記。 北方墨點法首先利用電泳分開各種長度的RNA,再將其轉置到膜上與miRNA的偵測探針雜交反應,最後利用化學冷光或其他方式讀取訊號。一般來說,北方墨點法的缺點是:(a) 實驗工序繁瑣 (b) 實驗耗時過長 (c) 偵測靈敏度不夠高,但在許多文獻中,北方墨點法仍被當成miRNA偵測的黃金準則。 2. 定量反轉錄聚合酶鏈式反應 (quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction, qRT-PCR) 由於miRNA的長度僅18 - 24個核苷酸,原本並不合適利用PCR技術偵測,因為miRNA序列過短,使引子(probe)設計的難度大大增加;但近年來PCR技術突飛猛進,已有幾種方式可突破引子設計的障礙。就筆者所知,目前有兩種試劑在仿間販售,挾著其卓越的靈敏度(pM - fM),qRT-PCR儼然成為偵測miRNA新的黃金準則。不過利用qRT-PCR來偵測miRNA依然有其不利之處:(a) 試劑價格昂貴 (b) 需熟練的技術人來操作 (c) qRT-PCR的讀取儀器亦不便宜。 MiRNA的微陣列分析是在晶片上進行反應最後讀取螢光報導引子的訊號,此技術有絕佳的高通量能力,雖然在捕捉引子的設計及螢光分子的修飾上有其難處,不過最致命的缺點還是專一性欠佳,以致於無法大規模普及。 目前尚在實驗室階段或才剛有產品問世,但常見於文獻報導的miRNA偵測技術可區分成以下幾大類: 1. 以電化學為基礎的miRNA偵測技術 (Electrochemical biosensors developed for miRNA detection) 電化學miRNA偵測平台,是利用引子捕捉miRNA或其產物,並將此事件以電化學的訊號輸出,如電流(amperometric biosensors)、電壓(voltammetric biosensors)或阻抗(Impedimetric biosensors)。電化學偵測技術挾著:(a) 相對便宜的價格 (b) 其量測平台具微型化的潛力,早已被廣泛應用於食品、植物、環境、生醫分析等領域中。因此,在發展相對成熟的優勢下,利用電化學偵測技術來檢測miRNA的研究常擁有:(a) 極高靈敏度,有些研究甚至達到aM (b) 實驗操作簡單 (c) 分析時間短 (d) 有潛力實現重點照護檢驗(point-of care test, POCT注1) 等優點。目前,國內外許多研究室或公司已將自己的技術商品化,只是就筆者所知,尚未有老牌大型生技公司如GE、Thermo Fisher、BioRad、Agilent等將其併入麾下產品線販售。 2. 以光學為基礎的miRNA偵測技術 (Optical biosensors developed for miRNA detection) 與電化學miRNA偵測平台類似,以光學為基礎的miRNA偵測技術,需設計捕捉引子和標定光學活性報導分子標記的核酸探針,待與miRNA或其產物雜交後產生光學信號。主要可分為下列幾類: 發光型的光學miRNA偵測技術常將光學活性報導分子標記在核酸探針上,待與miRNA或其產物雜交後,即可產生發光信號(signal-on)或是使原本的光訊號猝滅(signal quenching)。常見的光學活性報導分子有:(I) 螢光分子(fluorescence dye) (II) 量子點(quantum dot)。 金屬薄膜的表面電漿子共振是一種存在於金屬與介電質界面的物理現象,入射光必須藉由耦合器來增加沿著界面傳播的波向量大小,如此才能激發出金屬層及介電物質層界面間之表面電漿子,使其沿縱向(longitudinal)共振運動。利用此技術偵測miRNA不須要標定其他分子,因此可以做到即時量測訊號;但一般生物檢體的樣本中,含有大量的蛋白質等其他非目標miRNA的干擾物,會造成量測誤差增加。所以目前利用金屬薄膜表面電漿子共振來偵測miRNA的研究,大多須結合其他核酸增幅技術或是訊號放大的手段才行。 (b) 奈米金屬粒子的侷域表面電漿子(localized surface plasmon): 侷域表面電漿子是奈米尺度(100 nm)下的金屬粒子,其自由電子受到外加電磁場驅動而產生的集體震盪,我們可將之簡化成電偶極與外加電場作用,故會在某些波段有很強的消光現象(extinction)產生。此類侷域表面電漿子的miRNA偵測平台通常也會配合其他核酸增幅的手段,先增幅核酸再進行量測,主要是因為侷域表面電漿子產生的消光現象或侷域電場的增強,對於折射率變化的響應不是非常敏感所致。此外,合成奈米金屬粒子雖然不困難,但每批合成粒徑大小的均一化卻十分不易控制,因此利用此技術做定性分析容易,但要做到高靈敏度的定量分析就十分困難了。 以目前較多研究團隊或廠商使用的miRNA偵測技術有:(1) qRT-PCR (2) 微陣列分析 (3) 次世代定序法(next generation miRNA sequencing)。前兩項技術的概要已在前面簡述過,而第三個商用技術-次世代定序法,則是目前唯一可以偵測未知miRNA序列的技術,但其實驗、時間,與儀器成本比qRT-PCR還要高,要真的普及還有一段很長的路要走。 考量近年政府投入大量資源鼓勵進行生醫領域的研發,加上精準醫療 (precision medicine)的發展趨勢,故液體活檢在這波浪潮中已成為全球各大藥廠或生技公司爭相發展的新興領域。由於液體活檢不須透過侵入性高的組織切片,只要採取如血液、唾液、尿液等體液來檢測其中的特定生物標記,就能做為癌症診斷、藥物治療選擇或預後評估的參考依據,若再配合基因檢測,預期可以作為促進精準醫療發展的重要基石,也建議未來可以鼓勵相關學研單位進行合作,加速完成新藥的開發。 注1:point-of care test, POCT尚無確切的中文名稱,泛指一種由非實驗室或臨床工作人員,且不在傳統的實驗室內進行的診斷檢驗。
發布日期:2018/01/05
資料來源:工研院產經中心
循環經濟講求的是「再生恢復」,使用可再生能源、拒絕使用妨礙再利用的有毒化學物質,並藉由重新設計材料、產品、及商業模式,以消除廢棄物並使得資源能夠更有效率地被利用,有利於經濟的可持續發展。因此,生質塑膠打破傳統線性經濟「製造、使用、丟棄(處置)」的局面,完美的體現了這個迴圈。(如圖一) 生質塑膠成為循環經濟下可以達到完全循環的夢幻材料,究竟生質塑膠如何滿足既有對塑膠製品的需求與兼顧循環經濟的優點,本文將自國際大廠的發展現況與最新生質塑膠材料的發展方向,呈現生質塑膠未來發展的機會與可能面臨的難題。 壹、生質塑膠產業概況 根據歐洲生質塑膠及生質複合材料研究中心統計及預測(如圖二),全球生質塑膠產能將由2014年的1.7萬噸成長至2019年的7.8萬噸,成長最為快速的為包裝應用,其中又以硬質包裝成長最為顯著,預估至2019年,將占總產能的75%,軟質包裝則為第二,占7.5%。 生質塑膠可概分為:(1)以可生物分解為主,是指可以進行堆肥但不必是來自可再生資源的塑膠;(2)以來源為生物基,如由蔗糖而來的Bio-PET和Bio-PE以及可耐高溫的PLA;目前發展最快、應用層面最廣的以Bio-PET與PLA為主,因此以下將針對開發此兩產品的廠商介紹。 貳、國際大廠發展趨勢 Nature works 總部位於美國明尼蘇達州,為泰國最大化學工廠與美國穀物公司Cargill於2011年成立的合資公司,為全球第一個商業化生產PLA的廠商,Ingeo(PLA產品名稱)年產量約15萬噸;身為全球發展PLA的龍頭廠商,Nature works多年來一直尋找第二個擴廠的據點。因亞洲為其第二大市場,且加上泰國擁有豐富的天然原料,因此選定泰國作為第二個生產據點,預計在此增設產線。除了使用玉米、甘蔗等天然作物作為PLA的原料外,Nature works與CALYSTA 進行技術合作,研發將甲烷直接合成為PLA;2014年更獲得美國能源部250萬美元專案開發金,預計2018年設立試量廠工廠,2026前建設出全球第一座量產甲烷發酵乳酸的工廠。 自2009年以來,Coca-cola一直致力於生產100%的生質塑膠瓶,直至2015年和Virent宣布,已成功開發可商業化100%的生質塑膠瓶,為生質塑膠的發展注入一股強心針;與此同時,荷蘭的新創公司Avantium是全球主要開發FDCA商業化製程的公司,希望經由「FDCA」與「生質乙二醇」聚合得到PEF瓶,因為PEF瓶比是PET瓶(寶特瓶)具有更好的阻氣性能,更適合盛裝氣泡飲料產品。 參、結論 根據EMF在2016、2017年提出的The New Plastics Economy,針對建立塑膠循環使用體系提出幾點建議: 1. 創造循環的塑膠使用環境:建立完善回收機制來提升塑膠二次回收後的使用機率;在產品設計階段加強強度使塑膠可以重複使用一次以上。 生質塑膠發展最主要的驅動力量原先為原油枯竭所造成的原油價格不斷上漲的情勢,再加上全球暖化的迫切危機,促使簽署京都議定書的各國政府以政策補助或限制方式大力推動生質塑膠的使用,長久以來市場應用與開發成本即為生質塑膠發展的兩大困境;儘管近來油價下跌,生質塑膠與石化塑膠的成本再次拉大,但站在永續發展的角度上,各國政府無不以政策顯示開發生質塑膠的決心,加上全球生質塑膠在硬/軟質包材的應用逐漸擴大,顯示生質塑膠已逐漸在包裝應用市場找到定位,奠定生質塑膠發展的基礎。
發布日期:2018/01/05
資料來源:工研院產經中心
聯合國(United Nation, UN)於1992年通過「氣候變化綱要公約」(Framework Convention On Climate Change, FCCC),期望全球共同努力抑制溫室氣體的排放,目標為「將大氣中溫室氣體的濃度,穩定在防止氣候系統受到危險的人為干擾水準上」。1997年氣候變化綱要公約第3次締約國大會中通過的「京都議定書」,明訂針對6種溫室氣體進行削減,包括二氧化碳(carbon dioxide, CO2)、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物及六氟化硫,其中二氧化碳含量較多,對全球升溫的貢獻占比約為55%。 2015年底在法國巴黎召開第21次UNFCCC締約國大會(簡稱COP 21)通過「巴黎協定」(Paris Agreement),首度將所有國家將共同努力保持本世紀中全球氣溫升高不超過工業化前水準的2℃,並驅動工作努力以進一步限制不超過1.5℃。巴黎協定於2016年11月4日正式生效(生效門檻為55個締約國批准,溫室氣體排放占比超過55%);目前UNFCCC的197個締約國中有194個締約國簽署巴黎協定,批准者已有132個,約占全球溫室氣體排放量的82%。 因應COP21與我國2015年通過的「溫室氣體減量及管理法」,環保署2017年11月公布我國第一期溫室氣體階段管制目標(草案),每五年為一期訂定溫室氣體階段管制目標,漸進式減少碳排放,設定我國2020年溫室氣體排放量較2005年基準年減量2%、2025年減量10%,即2020年我國溫室氣體淨排放總量降為260,717千公噸碳當量,並以2030年較2005年減量20%為目標,且我國電力排放係數在新能源政策推動下,將由2016年的0.529公斤CO2/度降至2020年的0.492公斤CO2/度,朝向2025年的0.394公斤CO2/度邁進。   CO2為化學鈍性之物質,傳統上很少作為其它化學品之原料。CO2被視為造成全球暖化的元凶,在工業生產過程中佔很大的比重,如何將工業排放之CO2循環利用,是未來國內外科技發展必須掌握的商機;減少碳排放逐漸由不具約束力的趨勢演變成具有約束力的公約,將CO2再利用作為生產其他化學品之料源,也漸漸成為廠商新技術開發方向。 荷蘭塗料大廠AkzoNobel為替公司塗料產品創造環保與減碳的形象,積極應用CO2為原料發展塗料產品,如:低VOC的溶劑產品碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC),以CO2與氫氣(生產氯氣之副產物)為原料,透過新觸媒催化合成甲醇,再用此甲醇與CO2透過觸媒催化反應合成DMC;AkzoNobel也透過與比利時研究機構VITO、挪威研究機構SINTEF、公司內部之技術整合以及歐盟與荷蘭官方之補助,進行開發合成DMC製程中所需要的新觸媒與新反應器。2015年底已進入試量產,DMC產能約0.1千公噸/年,未來若進入量產,產能將達50~100千公噸/年,目前全球市場需求約400千公噸/年。 BASF為全球丙烯酸及其衍生化學品之領導廠商,丙烯酸可應用至塗料、接著劑與各種民生產品中;近年民生用品逐漸走向綠色環保,BASF計畫透過應用CO2等廢棄物作為原料,為產品創造綠色環保形象。2011年開始,BASF與Catalysis Research Laboratory(CaRLa)、TUM in Munich與the University of Stuttgart在德國聯邦教育研究部(BMBF)補助下執行ACER計畫(crylates ex Renewables),用工業排放CO2與生質乙醇作原料,開發新觸媒以工業化生產丙烯酸與其下游衍生物,並導入民生產品如紙尿布中;2011~2014年間,BMBF共贊助ACER計畫220萬歐元,BASF也投入170萬歐元,BASF開發反應用所需新觸媒已有初步成果。 聚氨酯(polyurethane, PU)在化學結構上具備"-O=C-O-"的鏈段,與CO2之化學結構相似,因此利用CO2作為PU之料源已成為許多國際PU大廠朝向綠色低碳之產品發展方向,下文將分析Covestro、Ube、Asahi Kasei與Dow Chemical等公司之產品發展概況。 德國化學品公司Covestro主要產品為PU與聚碳酸酯(polycarbonate, PC)樹脂,兩者結構皆有導入CO2作為原料之潛力,因此長期投入CO2料源化學原料之開發,並透過與Rheinisch-Westflische Technische Hochschule Aachen(RWTH Aachen) University催化劑研究中心合作,參與BMBF的夢想製造專案(dream production),開發以CO2為原料的低成本、環保型且高性能化學品生產技術。 2014年Covestro應用德國工業排放之CO2、化學合成之環氧烷類(epoxide)與可再生能源電解水所產生的氫氣作為原料生產DMC,再搭配公司自行開發的觸媒與化學合成的二醇類反應生產聚醚碳酸酯型的多元醇(polyol)化學品,進而生產聚醚碳酸酯型PU,應用在彈性床墊等產品之彈性材料,以往彈性體的生產完全以石油為原料,Covestro的新彈性體產品約25%成分由CO2取代,且經測試證明新彈性體與完全用石油原料生產之產品性能相同。 DMC除了可應用作為合成多元醇與PU的原料,Covestro也積極開發CO2合成之DMC進一步合成PC。2016年6月Covestro在德國Dormagen生產基地正式商業化首套使用CO2為原料生產多元醇的設備,將使用20%的CO2原料,產能為5千公噸/年,短期內以供應德國與歐洲業者為主。 Covestro亦與德國教育部及Gottfried Wilhelm Leibniz Universitt Hannover(LUH)合作,持續研發將CO2運用在化工製程當中,讓聚合物使用的CO2原料比例提升至40%。2016年12月Covestro正式將該公司位於Dormagen的聚醚碳酸酯型多元醇產品出貨作為床墊填充物使用。 Dow Chemical沒有投入PC多元醇的開發,而是將其資源投入發展應用CO2與環氧烷類合成環碳酸酯進而與二胺類反應合成非異氰酸酯聚氨酯(non-isocyanate polyurethane, NIPU)。Dow Chemical在NIPU領域目前鎖定在發展合成路徑中各化學反應所需要之觸媒,並布局專利。 除了PU樹脂,用CO2作為PC樹脂是另一重要開發領域。PC主要分為芳香族(aromatic)與脂肪族(aliphatic);芳香族PC傳統上須以光氣(phosgene, COCl2)做為原料進行合成,由於光氣是劇烈窒息性毒氣,使用上十分危險,因此多數芳香族PC製造商已投入非光氣法或CO2法芳香族PC製程之發展。 目前只有Asahi Kasei實現商業化生產CO2法芳香族PC,將技術技轉給與臺灣奇美實業合資的旭美化成,並在台南建有140千公噸/年之產能;此外,Asahi Kasei也將此套技術技轉給俄羅斯的OAO Kazanorgsintez與韓國的Lotte Chemical,兩者產能皆為65千公噸/年。2015年1月Asahi Kasei發表新的二氧化碳芳香族PC製程技術,開發應用CO2合成二烷基碳酸酯(dialkyl carbonate, DRC)的製程,取代舊有較複雜之DMC原料合成並降低製程之成本。 旭美化成在生產芳香族PC產品上主要是與位於高雄的東聯化工進行合作,東聯應用旭美化成生產環氧乙烷(ethylene oxide, EO)製程的副產物CO2生產碳酸乙烯酯(ethylene carbonate, EC),並將此EC販售給奇美,奇美應用EC生產DMC再用DMC與酚反應合成雙酚碳酸酯(diphenyl carbonate, DPC),最後由旭美化成應用DPC與BPA聚合成PC樹脂。 奇美在生產DMC的過程中,會產生乙二醇(ethylene glycol, EG)副產品,奇美將此副產物EG,再銷售給以EG作為主要營業項目的東聯,雙方除了消耗了製程中所產的CO2廢棄物,且產物還可以供給對方使用,達成循環利用之成果。 雖然工業排放CO2量龐大,但比交通工具及生物排放容易收集、純化與再利用,不僅可自行循環利用,重塑化學公司形象,也成為火力發電廠等CO2排放的回收者。以CO2為料源生產化學品的技術仍在研發階段,許多應用CO2料源技術之成本高於非二氧化碳料源,須改善效率並降低成本。 全球各廠商不斷精進以CO2為料源生產化學品的技術,新的觸媒、設備、程序工藝設計及新的商業模式,除了需要資金補助發展外,如何聯結公共政策、外部研究能量、CO2排廢者與下游化學品或衍生物,也是推動二氧化碳料源化學品商業化之關鍵。發展以CO2為原料之PU或PC樹脂,不僅要開發自有的專利觸媒技術,還需與環氧烷類之料源進行反應;目前我國已具備環氧乙烷的製造能力,但環氧丙烷仍仰賴進口,進口量在70~90千公噸/年;若國內廠商想以CO2為原料生產化學品,需投入CO2收集與純化以及觸媒研發並確保環氧烷類料源之供應無虞,才能創造二氧化碳作為化學原料之生產競爭力。
發布日期:2018/01/05
資料來源:長庚大學 光電工程研究所
隨著科技演進,越來越多產品需要透過新材料的開發才有可能進一步升級,薄膜材料正是其中之一。所謂的薄膜材料是指厚度介於單原子到幾毫米間的薄金屬或有機物層,最淺顯易懂的應用就是家用鏡子,這就是在透明玻璃的背面鍍上一層金屬(若是將鍍層縮減至奈米以下,就可成為雙面鏡),而目前的電腦配備、醫療用品與太陽能電池都是薄膜技術的應用範圍。 然而在開發新材料或新應用的同時,如何確保成果的品質與成效,可以將「淺薄」塗佈成果成功檢驗的技術也同樣重要。目前在材料的分析主要是針對靜態量測,透過相關檢驗技術,才能確認薄膜材料本身物理特性的均勻性或是空間分佈,檢測成果無論是對於基礎研究或是應用皆是同樣重要。然而,若是量測系統能夠具有動態量測厚度細微改變的能力,那麼將會有更多用應用性,例如在製作薄膜材料的成膜(film growth)過程可從觀測薄膜製作過程中的表面均勻性是否一直都很良好以做為薄膜製備流程的改善。 由於目前這方面的量測技術皆是侷限於單點量測,並無法達到二維量測。有鑑於薄膜材料物理特性的空間分佈量測與分析在目前科學發展的需求日益重要,國內已有研究團隊提出一個能夠快速且精準的量測薄膜材料橢偏參數二維分佈的相移影像式橢圓儀(phase shift imaging ellipsometer),相移影像式橢圓儀係利用一向列式液晶(nematic liquid crystal)材料所製成的液晶相位可調延遲器(liquid crystal variable retarder, LCVR)可以透過外加電壓改變LCVR的相位延遲來調控入射光的偏振態,由於是使用電光調制(electro-optic modulation)的機制,其量測速度和量測系統穩定性皆優於採用機械式進行偏振調制的機制。同時在整個量測過程中,只需改變四個相位延遲(亦即是給予四個不同的入射偏振態),即可量測到待測樣本橢偏參數的二維分佈。因此可以應用材料的靜態和動態量測。 橢圓偏光術(ellipsometry)即為利用偏振光射入到待測樣本表面,並分析反射光偏振態的一種精密量測技術。橢圓儀的量測方法是量測待測樣本表面的橢偏參數(ellipsometric parameter): 和 ,這兩個參數與反射光的水平偏振與垂直偏振分量的振幅反射係數(amplitude reflection coefficients)比值有關。在使用橢圓儀去測得材料的橢偏參數之後,依據材料特性所預先建立好的物理模型,即可推算出材料的光學特性。 相移影像式橢圓儀的光學架設如圖二所示,所使用的光源為632.8 nm波長的穩頻氦氖雷射,雷射光束經過一片穿透軸與實驗室座標x軸夾角為45的偏振片,因此入射光為沿著45方向振動的線性偏振光。之後再經過一可以經由外加電壓控制條件改變相位延遲的液晶可調相位延遲片(LCVR),且在可調相位延遲片後方置放一個擴束器(beam expander, BX)將光束擴大並照射到待測樣本上,從樣本表面反射的光束經過一片析光片,最後由CCD照相機接收反射光強度訊號。在此光學架設中,可調相位延遲片的快軸(fast axis)和析光片的穿透軸(transmission axis)角度分別設定在0與45,CCD照像機所接收到的光強度訊號為: 為了能夠驗證相移影像式橢圓儀的量測精準度,待測樣本目前常用於商用橢圓儀做為量測精準度校正的測試標準片(calibrated step wafer),其材質係在矽(silicon)晶圓上有成長一特定厚度的氧化層(silicon dioxide, SiO2),因其標準片所記載的量測數據:如橢偏參數y和,以及折射率和膜層厚度皆是使用量測精準度最高的歸零式橢圓儀所測得,經由量測此一測試標準片,圖三為測試標準片的二氧化矽薄膜厚度二維分佈,如表一所示,此樣本的物理特性的分佈的平均值與標準片的量測數據相當接近。 就科學研究發展而言,新穎材料或是元件的表面物理特性研究皆是一個很重要的課題,目前亦有很多基礎研究是以影像式橢圓儀做為分析表面物理特性的主要檢測工具。目前生產影像式橢圓儀的廠商,例如德國的 Accurion,是採用歸零式橢圓儀的光學架設,因是採用高精度機械旋轉平台控制光學元件的方位角以進行偏振調制和偏振分析,因此造價不低;而本文所提出的相移影像式橢圓儀,因所使用的是目前國內生產技術相當成熟且價格低廉的向列式液晶元件,再加上系統架設和量測方法皆是相當簡易,未來亦有可能自行架設以做為一簡易且精確之表面物理特性之光學檢測平台。而量測系統中,成本最高的雷射光源亦可以使用白光光源配合不同窄帶濾光片,或是使用藍光和紅光LED做為準單色光源以降低成本。 就產業價值來看,很多電子或是光學元件皆是屬於薄膜結構,相移式橢圓儀具有動態量測厚度細微改變的能力,因此可以應用於觀測製作薄膜材料的成膜(film growth)過程以了解在薄膜製程中的表面均勻性是否一直都很良好,亦可以從中得知分析整個厚度的成膜速率。這有助於提高元件製造過程中的良率改善。 參考文獻 M. Poksinski and H. Arwin, Protein monolayers monitored by internal reflection ellipsometry, Thin Solid Films 455456,716712 (2004). C. Chou, H. K. Teng, C. J. Yu and H. S. Huang, Polarization modulation imaging ellipsometry for thin film thickness measurement, Opt. Commun. 273, 7483 (2007). C. Y. Han and Y. F. Chiao, Photoelastic modulated imaging ellipsometry by stroboscopic illumination technique, Rev. Sci. Instrum. 77, 023107 (2006). S. Otsuki, K. Tamada, and S. Wakida, Two-dimensional thickness measurements based on internal reflection ellipsometry, Appl. Opt. 44, 14101415 (2005). G. Jin, R. Jansson, and H. Arwin, Imaging ellipsometry revisited: Developments for visualization of thin transparent layers on silicon substrates Rev. Sci. Instrum. 67 (8), 2930-2936 (1996). Step wafer ID 0153 from Mikropack GmbH, Germany. The calibration data sheet of step wafer SiO2 on Si serial number ID0153, by Dipl-Ing (FH) Michael Kaiser, Labor fr Mikrosystemtechnik FH-Mnchen, Germany.
發布日期:2018/01/05
資料來源:國立成功大學 地球科學系
由於健康意識的抬頭,使民眾對於生活食衣住行的要求日益增加,特別是可以導致「病從口入」的食物,就是一個容易引起民眾劇烈反應的重要課題。是以,近年諸如三聚氰胺毒奶粉、毒澱粉、塑化劑及黑心油等接二連三的重大食品安全事件,都可以說明民眾對於生活已從追求量轉變為追求質的趨勢。 故行政院從2014年起設立食品安全辦公室,跨部會整合及協調中央與地方機關進行預防及處理重大食品安全事件,以防止違法業者的惡意摻偽或故意使用低價偽劣品影響交易市場,傷害國民健康與福祉。「食安五環」政策(如圖一)是我國政府從2016年起開始推動之重要「食安」政策,其目的主要在保護國民福祉與健康,包含加強源頭控管、重建生產管理履歷、提高查驗能、鼓勵與創造監督平臺,並推動建置各類食品生產履歷的雲端系統。 由食安五環的政策中,不難發現落實食品安全的繁雜程度。以流程來看,食物到進入消費者口中需經歷生產源頭、收集、加工、儲放、運送到料理;從廣度來看,除了食物主體,還有加工/料理設備、調味醬料或包裝等等的干擾,任何一個環節的疏失都會有可能影響消費者的食品安全,是以需要更多的專業人員投入才有可能達成。 其中,在「源頭控管:重建生產管理履歷」,是標示且可追溯各項農產品或食品之生產流程、生產者和經銷商等完整而透明的履歷資訊。目前農委會所推動的「四章一Q」為目前我國主要的國產可溯源農產品系統,包括:有機、產銷履歷、CAS優良農產品、吉園圃安全蔬果標章或具有臺灣農產品生產追溯QR-code標示。 然而在這樣的生產履歷中,卻有一個相關單位的問題,也就是來源的檢測部分。以2017年6月爆發的「越南茶冒充台灣凍頂茶葉參賽得獎」為例,目前的檢測技術是用檢驗產品DNA(Deoxyribonucleic acid)的方式進行,但是若茶商改將臺灣茶樹種苗拿去越南種植,則DNA的手法就無法成功完成辨識,又如同「福島食品換包裝及標籤」、「越南米充臺灣米」等等事件,都是當前檢測技術所難以處理的問題。 同樣的,站在保護國內手法-農民優良MIT(Made In Taiwan)農特產品的角度來看,對國際推銷臺灣特有農產品,也需要搭配具說服力的證明,才能夠真正有效將MIT的產品與精神推廣至國際市場。 「同位素溯源」技術是目前國際上應用追溯不同來源食品和建立產地履歷的科學證據中,最有效與公信力的科學工具。穩定同位素鑑識技術-「碳、氮、氫、氧、硫」,主要是以當地環境、氣候、地質條件之特殊性,雖然物質具相同之化學組成,若來源不同或經不同物理/化學過程所產生,其穩定同位素比值會因同位素分餾作用而有改變,並在當地自然生態系中反覆循環至平衡穩態。因此,當地之特殊環境、氣候、地質條件等穩定同位素特徵值,將會被記錄在水、空氣、植物、土壤之中,就如同每個人的身分證號碼獨一無二,亦難以複製。此外,其同位素特徵值除可作為農產品或食品「源頭控管」以外,亦可應用於鑑識科學之重要科學佐證,協助鑑識人員重建案發現場的人、事、時、地、物。 目前「同位素溯源」技術已廣泛地應用在各種農產品產地鑑識工作上,其中以歐盟與日本最為積極開發與建立相關技術,包括:肉品(牛肉、豬肉、雞肉等)、乳製品(牛乳、乳酪、發酵乳等)。其中已較為明確的鑑別農產物為「蜂蜜」;即透過二氧化碳在不同類別植物行光合作用之生理特性而造成碳同位素(13C)之分餾差異,使C3植物比C4植物具有更輕的13C值(13C/12C比值)有所區別。2017年11月食藥署參考AOAC 998.12標準方法,公告「蜂蜜中C4植物糖之檢驗方法,編號:TFDAO0027.00」 即是利用穩定同位素分析技術,鑑識蜂蜜中C4植物糖含量之檢驗。 以歐美常見的葡萄酒為例,為了防範葡萄酒被不法商人惡意摻偽,維護優良葡萄酒品牌與保障消費者權益,歐盟多年前即委由西班牙農糧部「農產食品仲裁實驗室」,開始逐年建立各國重要產區的葡萄酒-穩定同位素資料庫,利用分析主成分之二氧化碳(CO2)碳同位素值是否來自天然或人工填充,即可判別葡萄酒是否受到人為添加或不當製程。此外,利用其穩定同位素分析結果比對當地葡萄酒莊園之土壤型態、種植位置、整枝與修剪系統、葡萄品種、樹齡,及栽培技術等相關環境條件與科學數據是否相符,來確認為不同年份不同產區(莊園)的葡萄酒。另一方面,紐西蘭政府為了維護麥盧卡(manuka)蜂蜜特有品牌,亦請紐西蘭國家同位素中心於多年前開始建立麥盧卡(manuka)蜂蜜穩定同位素資料庫,除了可以防範麥盧卡(manuka)蜂蜜被惡意摻偽或添加人工香料以外,更可在簽訂區域經濟協定上,制定相關商品進出口規範與標準,保護其國家特有且重要資產。甚至,日本政府近年來利用穩定同位素技術,鑑識中國與台灣農產品(鰻魚、蔥、蘿蔔等)之差異,並了解是否有標示不實或產地偽造之情形。 至於我國,在2013年和紐西蘭簽定經濟合作協定(ANZTEC),主要是因我國與紐西蘭雙邊的貿易具有高度互補性,我國以工業品見長,紐西蘭則在農產品具優勢。我國因ANZTEC關稅調降而受益的主要為工業產品,例如:消費手機等資通訊產品、自行車與其零附件、運動用品及臺灣特色農產品(例如:無酒精飲料、香蕉、芒果)等。然而,因ANZTEC關稅調降,而受到衝擊最大的則為我國的農業畜產品,包括:乳製品(牛乳、奶粉、調味乳)、各式肉品(牛、羊)、穀類調製食品(玉米片)等。其中,以國人每日飲用的國產鮮乳衝擊最為巨大,因ANZTEC免關稅後紐西蘭進口牛乳成本將大幅降低,而國產鮮乳長久以來產量就較為稀少(每年約35萬噸),且因國內飼養成本較高於國外進口牛乳,當免關稅紐西蘭牛奶進口我國後,將會直接衝擊國內酪農產業。2016)年起農委會畜牧處為提高國人對於MIT國產鮮乳的信心,開始以『同位素溯源』技術建立國產鮮乳產地履歷,並可依碳氮同位素之結果明顯區分台灣與紐西蘭牛乳(如圖二),未來將可作為鑑識國產鮮乳與紐西蘭進口牛乳的重要科學證據,並可防範不法商人以進口低價牛乳混充國產鮮乳之食品安全問題。 過去「微笑品質MIT」曾是讓台灣驕傲的標誌,但受到近年來嚴重的食安事件打擊後,使國人降低對MIT的信心,再加上全球化的浪潮下,對台灣的經濟產生一致化的壓力,此一壓力特別反映在貨物商品價格與利率的一致上。此外,不法商人對農產品或食品惡意摻偽,與產源標示不實的現象日益增加,均造成我國優質MIT商品無法與其他國家劣質商品之明顯區隔情形,間接造成我國外銷市場逐年消退的現象。 穩定同位素研究過去50年已被廣泛應用於地質、海洋、環境變遷、環境汙染、醫藥及藥檢、農業、生態及鑑識科學等領域。「同位素溯源」技術在近10年來由於「同位素質譜儀」的簡化與改良後,成為「產區識別」既快速又可靠的檢測分析方法,個人相信在未來10年內,「產區識別」衍伸的新型態區域經貿關係,將會成為「同位素溯源」技術最直接應用之領域,也將成為國際間針對民生物資之產區鑑定的主要工作,以維護各國人民的健康福祉與進出口貿易政策。 事實上,在國內應用穩定同位素之研究的團隊仍局限於特殊領域,如:地質、海洋、氣候等,乃因穩定同位素易受到環境氣候、緯度、高度等不同條件之影響,造成其分析結果之差異,在農產品與食品的複雜基質背景中,對特定微量成分進行篩選與鑑定,避免偽陽性的誤判,是目前「同位素溯源」技術的最大挑戰與關鍵。 參考歐洲相關商業與研究實驗室及紐西蘭國家同位素中心的近期發展,許多先進國家已經出現「同位素溯源」應用研究趨勢(歐盟、日本、紐西蘭等),除了持續建立長期的背景資訊調查分析以建立同位素鑑識資料庫,也透過跨領域(檢測分析、食品化學、環境地質、水文氣候、經貿)的合作,才能更有效的將這些數據轉化成為具有商業價值的資訊。 因此,建議可由國家先進行不同部會整合,甚至可成立一個具有統一事權之「國家農產品與食品鑑識與仲裁中心」(如圖三),結合產、官、學、研各界的能量,方可事半功倍。重新擦亮MIT微笑招牌,恢復國人對MIT信心與榮譽感,並可在簽訂區域經濟協定上,制定MIT商品進出口規範與標準,保護我國特有且重要資產,協助將台灣優良MIT商品推廣至全世界。 [參考文獻] 行政院農業委員會 https://www.coa.gov.tw/ 行政院食品安全辦公室 https://www.ey.gov.tw/ofs/Content_List.aspx?n=4A490AF42B3D2483 行政院農業委員會四章1Q https://www.coa.gov.tw/4b1q/ 行政院衛服部食藥署https://www.fda.gov.tw/TC/index.aspx AOAC, https://www.aoac.org 台灣ECA/FDA總入口 http://fta.trade.gov.tw/index.asp 康綾珍、李傳斌、潘春花、徐濟泰、林松筠、吳銘志,應用穩定同位素分析技術探討產源特性--以牛乳為例。105年AOAC年會暨研討會,105年11月9日,台北輔仁大學。 李傳斌、康綾珍、潘春花、吳銘志,應用「碳、氮、硫」同位素分析探討臺灣與中國大蒜之產區特性的研究。106年AOAC年會暨研討會,106年11月3日,台北輔仁大學。 吳銘志、李傳斌、林松筠、徐濟泰、康綾珍、潘春花,應用穩定同位素為分析臺灣產與國外進口牛乳產源辨識之研究。106年AOAC年會暨研討會,106年11月3日,台北輔仁大學。 Lee, C.P.;M.C. 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