當女孩遇到女人|Hello!電機—從hello簡訊看電機系學甚麼 精選

2022.03.14   楊依珊|「2022春季STEM研習營」紀實|新竹女中 高二13班
刊載於專欄 會後報導
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這一天(3月5日),暖風煦煦,我們帶著愉快的心情,走進了陽明交通大學,共同度過美好的週六上午。一群女科技人,或者擔任講者,或者擔任工作人員,歡迎著來自不同學校的女高中生齊聚一堂,學習可以是那麼溫暖,互動可以跨越年歲。以下,讓我們一起閱讀,由四位女高中生寫下的活動紀實。

「電機系從來就不是有些人自以為認知的做黑手、修水電、爬電線桿的工作性質,而是以設計與跨領域整合為重點。這樣的工作需要細心與耐心且若是對於物理、數學不排斥的話,女生很適合唸電機系。」

(紀實文章共分為四篇【會後報導】,收錄於電子報第171期)

受學校老師的邀請,我很榮幸參加 2022 年台灣女科學人學會的主持活動。作為第二場活動的引言人,我介紹的主講者為交大電機系林源倍教授。懷抱著嘗試的心態,我接下這份難得的任務,期望能藉由這個經驗來突破自我,創造並發掘更多可能。

 

在第二場的演講中,林源倍教授透過我們日常生活中—用手機「傳訊息」的這個有趣例子,開啟電機系學甚麼的解說。陽明交通大學電機系有15 大領域,分別是智慧與感測元件、電力電子、類比電路與系統、多媒體訊號處理、AI機器人、資訊通訊、通訊科學、無線科技、晶片設計、電子設計自動化、半導體元件與工程、固態與量子物理、人工智慧與計算機工程、系統控制、生醫工程。如此多領域,該怎麼逐一得來了解呢? 林教授以一個主軸來貫穿整場演講,除了讓人清楚理解外,還有意猶未盡之感!

 

首先,林教授介紹,當我們打開手機的第一刻,我們即是參與了「智慧與感測元件領域」。螢幕,就是屬於此領域的範疇。在此領域中,學生會學習到電磁波感測與光電導論的相關內容。那麼「電力電子領域」又有哪些生活應用的舉隅呢? 林教授的停頓給予我們思考的時間。答案是充電! 除了手機充電外,現在熱門的電動車,也是應用到此領域。

 

緊接著,來到林教授「傳訊息」的教學啦! 近年來隨著科技的進步,手機功能的演進與發展一日千里。透過手機內建的麥克風,語音輸入的”Hello”會轉換成類比波形,再透過類比數位轉換器(ADC),將之轉換為數位輸出。有趣的是,林教授展示了她親自錄製”Hello”的類比波形,可見到在某音節拉長音的結果。而ADC正是「類比電路與系統」的範疇,學生會學習類比積體電路的導論。

 

隨後是「語音辨識」的階段。在此階段裡,數位波形會成功轉成相對應的文字。這樣的技術其應用層面包含了聲控語音撥號系統、家用機器人、智能家電等,可以語音交流取代過去傳統的人機互動。這個階段對應到學習圖是屬於「多媒體訊號處理領域」以及「AI機器人領域」。

就如同實體的包裹運送,訊息也須經「傳輸器」來精簡重量、加保護與寄送。在「資訊通訊」和「通訊科學」的範疇裡,我們稱這些步驟為: 信號壓縮、錯誤更正與傳輸。很酷的是,人類在訊息傳輸速率方面,已從1962的300 bits/sec,躍升到2022年的1 G bits/sec,增加到過去的三百萬倍! 

 

林教授說,最後一步驟是「手機天線」發射和接收信號。手機裡有多種不同內置天線,包含 NFC 天線、wifi 天線、5G天線等。這些對應到的是「無線科技領域」的範疇。

 

總之,在傳輸訊息的過程中,會依序主要經過以下幾個地方: 麥克風、ADC、語音辨識、傳輸器、天線,而這整個過程會在處理器或是IC晶片上執行。IC晶片表面覆有塑膠殼來保護內部的眾多積體電路;當晶片組在一起,就可形成電子產品。林教授比喻IC晶片如同施工人員按圖施工的藍圖,而這就是屬於「晶片設計領域」與「電子設計自動化」的範疇。IC 晶片的製造,則是包含在「半導體元件與工程」與「固態與量子物理」中,前者學習內容包括材料科學導論及半導體元件物理,後者則是包括固態物理及量子力學導論。

 

當林教授一談起作業系統,「Android 和 IOS」這個詞便從聽眾的口中脫口而出。此時她介紹的是「人工智慧與計算機工程領域」。接著,林教授介紹的「系統控制」,不禁讓我眼睛一亮,此領域可以應用到的層面很廣,從照護機器人、自駕車再到飛彈,都是它的範疇。

 

在這15項領域的介紹中,壓軸登場的是「生醫領域」。它在健康監測、診斷、治療…與電機都扮演著重要角色。知名的達文西微創手術,就是利用開刀機器人,協助醫生手術時的精準度,並縮小開刀範圍,增加開刀成功率。其他如穿戴式裝置、植入式晶片、微型機器人等,都是此領域的應用。

 

林教授輕柔的話語聲,悅耳動聽,使人彷彿置身於魔法中。在科學的世界裡,對知識的渴望及追求,就如同這份神奇悅耳的聲音,支持著每個科學人向前進,縱使是踽踽獨行,也不放棄心中的信念。

 

演講的最後,林教授提出了不論在場與否、幾乎所有人的疑惑: 女生適合念電機系嗎? 對此,林教授的回覆是: 「電機系從來就不是有些人自以為認知的做黑手、修水電、爬電線桿的工作性質,而是以設計與跨領域整合為重點。這樣的工作需要細心與耐心且若是對於物理、數學不排斥的話,女生很適合唸電機系。」

 

在聆聽完林源倍教授介紹她投身研究、從事的領域後,我深刻的感受到女性對科學的熱情、執著與努力,完全不亞於男性。近年來,科技女力崛起,許多女性打破傳統性別的刻板印象,說明著女性也有改變世界的力量,能為科技產業、工程與數學領域等帶來更多優質、創新的想法。我想,在STEM的範疇中,性別多樣性的提升,必是能不斷追求創新與突破的良方!

 



 

 

589 最後修改於 %2022.%03.%14
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