又是一个新年度的开始,回顾过去数年,信息科技产业可以说是乘坐云霄飞车一冲到了最高点,但又迅速地落到谷底,大家在极度的刺激中深刻体会到Internet这项突破性科技的兴起,对社会想象与产业投资的巨大冲击。
如今,整体的经济景况似乎已回稳,一般皆相信今、明两年可以见到稳定的成长,而成长的推动力仍然来自网络的余波,也就是更多的服务与产品因网络而出现,并会持续刺激全球市场的需求。
目前可以感受到的明显商机不外乎无线与多媒体市场,其代表性的热门产品则是手机、WLAN、数字相机(DSC)、数字摄影机(DV)、游戏机及LCD TV等等,以及因应而生的众多应用软件。然而,这些产品大多推出已久,其应用模式也已被广泛讨论过,目前只是在功能上升级或因价格下滑而更普及罢了,新意其实不高。
这或许和「网络泡沫化」时受到的惊吓有关,大家都趋于保守,只想专心做好眼前吃得到的市场。这种务实的态度没有错,但却不能让眼光也变得狭碍了,毕竟科技发展的可能性还很大,网络的应用更只处于牙牙学步的阶段,未来很可能还会再爆发好几波的产业高潮呢。因此,要在这个时代站稳脚步,除了务实,还得前瞻。
「前瞻」,正是台湾科技业的一个痛,也是一个转捩性的契机。在长期的代工定位下,台湾业界被讥为全球科技链中的黑手,毫无个性与创意;但在扎实的加工底子下,也历练出一身的好本事,所缺的品牌营销与技术研发实力,也在一步步的提升当中,如今,只要能将眼光再放远,加强与加速与先进国家发展脚步的接轨,站在亚太最核心的台湾,不愁没有发挥的机会。
今日的位置
在进入「前瞻未来」的主题前,且先来看看我们今日所处的位置。
从晶体管的发明、计算机的兴起到今日网络的普及,毫无疑问地我们正快速的迈向一个数字化的信息社会。这个社会的一大特色就是「一代新品换旧品」:每隔数月就有另一波的所谓高档货出现,但隔不久再回头看,它已成为不值钱的过气产品了。这种产业特性也促成了电子产品的平民化,十年前还很罕见的PC、手机或网络,对现在人来?已像拥有手表、眼镜一样再平常不过了。
从应用面来看,在电信传播上,无线通信的技术发展为大势所趋,新兴的技术接踵而来,其中又以延伸WLAN而来的IEEE 802.16及802.20开放性广域无线标准最值得关注,它将挑战既有的电信标准(如3G)。在网络应用上,带宽的提升也让更多样的服务不断出现,其中又以影音多媒体的应用最为重要,各国无不积极推动数字内容产业(如学习、游戏、视听娱乐等等);当各行各业与网络愈来愈不可分时,信息系统已成了企业营运不可或缺的基础平台,而更有弹性的网络服务(Web Service)架构也在如火如荼的推展中,Java阵营的J2EE与微软的.NET便是软件业界的两大应用伺服平台标准;在此同时,信息安全与数字内容的管理也成为不容忽视的棘手问题。
在产品技术面上,服务器因处理数据不断成长,除了采用更高效率的处理器外,目前也朝分布式计算的方向寻求运算资源,因此丛集(Cluster)与网格(Grid)运算的重要性日增;与分散运算同时并进的则是P2P(Peer to Peer)的对等传输应用模式,目前在影音档案分享上已对媒体业造成极大的冲击,未来的应用潜力十分值得关注;最炫丽的焦点则是终端产品,众多3C产品不但功能互相整合,服务内容更是推陈出新,可以确定的发展方向包括:「无所不在的行动性」与「更具人性化的智能性」等。
至于今(2004)年最值得关注的科技是那些呢?CNN提出了UWB、RFID等十项技术,请参考表一所列。
科技名称 |
理由 |
家庭网络(Home Networking) |
UWB(Ultra-wideband) |
这是一个突破性的无线网络技术,数据传输速率高达110Mbps至480Mbps,可将今日的WiFi传输大幅提升。
在此传输速率下,未来的数字家庭视听节目皆可无线化,甚至可能淘汰有线联机技术。 |
供应链(Supply Chain) |
射频辨识/电子感应卡(RFID) |
虽然RFID卷标(tag)已被讨论多时,但被落实用在产业供应链上还是最近的事,以美国最大的零售业者Wal-Mart为例,该公司要求所有的供货商在2005年前都要开始使用RFID卷标。 |
无线宽带网络(Wireless Broadband) |
IEEE 802.16 |
无线宽带网络标准组织WiMax正在制定这项新的标准,它能以高于现今有线宽带DSL或Cable的传输速率来传送数据、声音及影像,传输距离更可达30英哩(约48公里)。 |
能源(Energy) |
微燃料电池
(Micro fuel cells) |
日本最大的手机供货商NTT DoCoMo计划在2004年底前推出采用微型燃料电池的手机,这种电池的燃料将采氢气或甲烷气,用完后再添加即可继用。除了手机之外,高档的笔记本电脑也可望率先采用微型燃料电池。 |
家用产品(Household Products) |
壁虎胶布
(Gecko tape) |
这是仿效蜥蝪或壁虎附着墙壁的原理所发明的新产品,也就是在一个小面积中以上百万的微细毛发来接触墙面,让物体形成不滑落的吸附力。此技术除了可让人在玻璃墙上攀爬外,也能应用在电子设备中的芯片布置上头。 |
软件(Software) |
反垃圾邮件工具
(Antispam software) |
垃圾邮件的花样不断翻新,这也造成反制工具需要提出更有效的应对策略。目前常用的方式,不论是过滤器、白名单(whitelists)或黑名单(blacklists),似乎都不能抑制垃圾邮件的成长。一个被期待的技术是“Challenge/response”,也就是要求发件人得手动证明自己的身份,才被允许投递此一邮件。 |
消费性电子(Consumer electronics) |
有机发光二极管(OLED) |
OLED因具有比一般LED更高亮度、更佳解像力,且有更省电的特性,因此可望成为手机、数字相机、数字摄录像机等设备的屏幕,在技术更成熟及成本更低后,更可望成为平面显示器的主流技术之一。 |
光源 |
高度度LED灯泡 |
高亮度白光LED是项极受重视的新技术,它能提供比现今白热灯泡(incandescent
bulbs)更持久的使用寿命,但只需要20%的电力,这对于节约能源将有明显的帮助。目前飞利浦已开始推动一系列的LED灯泡了。 |
计算机内存(Computer memory) |
磁性内存
(MRAM) |
新一代的磁性随机存取内存不仅拥有flash的非挥发特性、DRAM的高集积度以及SRAM的高速存取特性,同时MRAM还具有相当高的的读写次数寿命,几乎是兼具现有三大内存的优点,所以被称为下一代的梦幻内存。 |
医学(Medicine) |
生物信息科技 (Bioinformatics) |
信息科技对于生命科学的研究愈来愈重要,透过高阶计算机的运算能力,科学家已能够更精确的掌握复杂的蛋白质等结构,并经由仿真模型来加速研发出更有效的药,以解病人之苦。 |
放眼2020
在这样的基础下,往前看,是一个什么样的世界呢?
在美国与欧洲,已有许多的计划正在开拓这条前往未来的路。这些琳琅满目的计划多到难以尽数,透过网站资源怎么看也看不完,但在中文的世界中,这些愿景与计划的探讨与介绍却如?毛麟爪、少得可怜;当别人已经着手擘划2010年、2020年的科技蓝图时,我们似乎还只在“3G行不行?”这类老问题上转个不停。
在众多的发展计划当中,有两大计划相当值得一提,一是在美国这个网络发源地 所进行的「网络再造计划」 - PlanetLab,其目的是要发展一个更快、更安全、更有智能的新网络。另一个则是格局更大的未来与新兴科技 (Future and Emerging Technologies;FET)计划,这是欧洲信息社会科技(Information Society Techonologies;IST)组织中负责推动前瞻性科技的长期性计划,在它底下所衍生的十数个子计划,皆在技术可行的前题下,清楚描绘了未来科技与生活的发展样貌。
网络再造计划
若从美国国防部主导的ARPANET开始算起,Internet发展至今已有三十年的历史了。但今日的环境与当初只有数十台主机相链接的时代已大大的不同,如上所述,网络的应用是日新月异,连网的人数与设备更是以级数在爆增。在此情况下,现有的网络架构就显得捉襟见肘,既无法满足弹性的应用需求,也无法有效处理黑客、病毒、垃圾邮件等层出不穷的恼人问题。
为解决网络瓶颈、打造一个更理想的网络平台,历年来不断有一些大型的网络研究计划被提出,如1992年的Mbone或1996年的Internet2,而近来最受瞩目的计划,当属由来自普林斯顿、MIT、柏克莱等五十多所知名大学及组织的近百位计算机科学家共同投入的PlanetLab计划。
PlanetLab的科学家认为,造成今日网络种种问题的一大征结在于路由设备太过呆板,因此他们构想要在现有的网络之上再架构一个网络,也就是透过所谓的「智能型节点」(smart nodes),将网络的处理效能和数据储存能力大幅的提升。
这个节点装置能够直接安装在既有的路由器上,让路由器提升成一台多功能的计算机,进而让管理者能自主地上传安装各种应用程序;在多变的网络环境中,此架构提供了网络服务者极便利的路由设定弹性,他们可以依其需求同步设定全球各地的路由节点,并确保与既有的网络节点互相沟通,请参考图一。
简单地说,PlanetLab就是要让网络中的各个节点更聪明;如果把Internet视为一个全球性的电子神经系统,PlanetLab就是要给它一个分散性的大脑智能。这个计划在2002年3月一被提出,很快就获得美国国家科学基金会(National Science Foundation)及Intel、HP及Google等多家科技大厂支持,并在两年间于13个国家的79个基地间建立175个节点。该计划预定在2006年前可达成一千个以上的节点链接。
预计在三年内,它将可以为Internet增添不少优势,更长远来看则要达成以下目标:
* 让任何连网的设备不再受到地域的限制,而且可以做到应用程序对应用程序(program for program)及文件对文件(document for document)的智能型链接与运算。
* 让Internet具有自我侦测及阻挡可疑数据封包的能力,使网络免于黑客与病毒的攻击。
* 不管有多少用户同时要求下载用一内容,新的网络架构都能让各个用户立即且顺畅地下载高数据量的内容,如影音节目等。
打造信息生态体系
以PlanetLab来说,其发展重点仍在于网络架构的革新,然而欧洲的FET第六期计划(FP6)则将关心的主轴放在更大范围的信息社会(Information Society)上头。为掌握这个大题目,该计划不仅以各种前瞻技术来贯穿电子零件、计算机系统与网络平台的整体信息科技领域,更在勾勒未来科技应用的样貌之余,指出了「普及信息生态体系」(Universal Information Ecosystems)的内在特征,做为指导科技的发展方向。
FET认为,未来的普及信息生态体系具有五大特微:
1. 开放性与普遍性(Openness and Universality):不论是何种新型态的信息用户、各个领域社群或产业活动,或现今各种应用的持续变革,都能够无缝隙的彼此串连沟通。
2. 可延展性(Scalability):由于信息生态体系的需求与族群会不断地改变,因此需要提供弹性、延展性的功能与服务。
3. 及时性与相关性(Timeliness and relevance):在这个生态体系中,每个成员(infohabitant)都能与他所关切的议题或活动有紧密的结合。
4. 适应性(Adaptation):在这个生态体系中,随时会发生各种变动,例如非中心化的协同创造、排除、改革、迁移、合并和组织调整等行为,系统会经由自律性的内在机制来维持本身的稳定性。
5. 目标与企图的实现(Realising objectives and intentions):这个生态体系为个人及组织、团体提供了一个理想的发挥环境,大家都可以将其知识、想法或创意投入在此系统中,在彼此的激荡下,以更有效率、更灵活的方式来达成目标。
这样的一个未来图像确实让人心动,但这并非凭空想象而来,FET下的各个计划皆有扎实的科技基础,并且互相串连合作,以四年为一期,一步步地把这个世界推向新的未来。
这些计划光听名称就已经相当令人惊叹,除了较为人熟知的全球分散运算(Global computing)外,从物质的微小化控制科学延伸而来的有:横跨物理、数学、信息科学与电机工程领域之崭新研究 - 「量子信息处理与传播」(Quantum Information Processing & Communications;QIPC);采用原子或分子层级技术来操控信息处理与储存系统,进而突破今日的功能与效能的「奈米信息设备」(Nanotechnology information devices;NID)。
让计算机消失的气氛系统
此外,在科技的应用层面上,FET着重信息科技与生活的紧密结合,提出了极具想象空间的「气氛系统」(Ambient System)这个未来蓝图。
这个蓝图可以说是今日信息科技的延伸,也可以说是巅覆性的架构。它延伸了信息设备在人们生活中的重要地位,尤其是将智能型手机的万用化与行动化做了更大的发挥;但在产品的形式上,此一计划的诉求是要打破今日具体的信息产品样貌与功能定位,它的前导计划名称即叫做「消失的计算机」(The Disappearing Computer)。
计划中指出,信息系统的目的其实是在解决人们每日的生活需求,而这些需求早已存在于我们每日食衣住行的各种工具当中了。因此,所谓的「计算机」应该融入到日常生活当中,也就是「消失」到书本、笔、椅子等等用品里头。
当然,光是在日常用品中加入几颗IC,意义并不大(就如同信息家电IA已提倡多时而不见市场接受),此一计划同时强调用品与用品之间的整体性与关联性,也就是要让许多不同的设备能够自主、自动地一起工作、分享资源,进而真正提升人们生活上的便利性。因此,此计划立定了三大相关的目标:
1. 为日常用品的嵌入式运算发展新的工具和方法,并创造新的产品;
2. 研究因互动性工具而产生的新功能与新应用可能性;
3. 确认这些人与新环境的经验在时空上是紧密的,而且是有意义、有趣的。
换个角度来说,在「气氛系统」或「消失的计算机」计划背后支撑的,即是「以真实的世界为接口」("the real world being the interface")这个理念;在此观点下,今日所谓的电子或网络产业及产品可以说只是个过渡阶段,未来生活周遭的各种产品中具有电子化与网络化的特性,将是再平常不过的事情,也就是:「计算机即网络」,而「网络即生活」。
无微不至的神经信息系统
要实现这样的愿景,得从两大方向来推动:一是对周遭环境的刺激感应(Stimulus),一是感应后该如何反应(Response)。这是从神经及心理科学延伸而来的观念,也就是让生活用品也具有如人类五官一般的感知能力,再进一步传达到计算机(或处理器核心)、甚至是人脑,并立即做出适当的反应与处理。
举个例子来说,在未来的气氛系统式住家中,主人从进屋、拖鞋、用餐、卫浴到就寝,门锁、鞋柜、灯光、音响、热水、微波炉都会自动的感应与反应,并从主人的动作中去修正未来的反应,如书房座椅的高度与倾斜角度等等。这整个住家可能就隐含了上百个嵌入式的芯片与传感器,若放大到一栋建筑物或一个住宅区、甚至是一个城镇,所有网络链接到的气氛系统,岂不就像一个无远弗届又无微不至的神经信息系统!
正是如此,与这个计划同步进行的,就包括「生活型态感知系统」(Life-like perception systems)与「生活用品的神经信息科学」(Neuro-Informatics for "living" artefacts),在这两大计划之下则延伸了数十项子计划,包括种种的辨识计划(如3D物体感应、人工视觉及嗅觉感应等),及分析、模依与创造等人工智能计划,详细的项目请参考表二。
表二 神经信息科学(Neuroinformatics )项目计划一览表 |
计划名称 |
计划简介 |
神经信息科学之人工设备发展计划 |
AMOUSE |
人工鼠标 (Artificial Mouse) |
ARTESIMIT |
模仿式人工架构学习系统 |
INSIGHT 2+ |
3D之造型、物体性质及辨识发展计划 |
MIRROR |
镜式神经单元(Mirror Neurons)的机器人辨识计划 |
POETIC |
可重编程的创意性组织(Reconfigurable
Poetic Tissue)计划 |
SIGNAL |
成长性人工制品的系统智能(Systemic Intelligence)发展计划 |
AMOTH |
为分布式环境监控而设计的人工嗅觉感应组件 |
BIBA |
使用贝式(Bayesian)或然率分析的人性化制品 |
ECOVISION |
人工视觉系统 |
HYDRA |
为「自我设计产品」提供生活化建构区块(Living
Building blocks)计划 |
PALOMA |
对象操控的发展与适应学习计划 |
MICROCIRCUITS |
运算与经验分析的微电路接口网络 |
CEREBELLUM |
具可塑性的小脑智能系统(Cerebellar System) |
NACHIP |
一个神经半导体接口的发展计划 |
NEUMIC |
神经元与仿真CMOS IC接口计划 |
INPRO |
自然神经网络的信息处理计划 |
NEUROBIT |
人工生物大脑与躯体发展计划 |
神经信息科学的生活感知系统计划 |
ALAVLSI |
采用神经可变性(neuromorphic)的模拟VLSI计划,以达到自我学习与成长的目的 |
APEREST |
刺激感应之周期性表现(Periodic Representation)计划 |
BIOLOCH |
人体移动的生物模仿架构(Bio-mimetic Structures) |
CAVIAR |
实时的回旋AER视觉架构发展计划 |
CICADA |
蜘蛛式的感知与自主反应发展计划 |
CIRCE |
合成生物学(Synthetic Biology)实验的发展工具 |
CYBERHAND |
人工头脑与义肢的发展计划 |
LOCUST |
运用时空影像来避免碰撞的生活中对象侦测技术 |
MIRRORBOT |
镜像神经式(mirror neuron-based)的机器人发展计划 |
ROSANA |
神经性活动的刺激表现研究计划 |
SENSEMAKER |
一个多感官、特定功能、可调适的感知系统计划 |
SPIKEFORCE |
实时的机器人出错控制网络 |
资料来源:http://www.cordis.lu/ist/fet/ni-sy.htm |
科技何处去?
电子科技与网络科技的出现,已经为人类的生活开创了全新的风貌,而这个样貌,看来还只是稚嫩的起步而已,未来,还有很大的可能性,而难以否认的一大趋势即是:数字与真实将更水乳交融。
然而,要达到这样的环境并非一蹴可及,更非电子、信息科技领域闭门造车就能实现的。运算、感应、储存与网络链接只是信息生态体系的基本能力,如何正确的反应,才是更关键的问题。因此,打破学科的传统疆界是必要的,只有采取更宽广的跨领域观点,尽量多结合不同专业的研究成果,如生命科学、分散系统、软件工程、运算逻辑、人工智能与人机互动,乃至于经济学、组织研究及其他基础社会科学,才可能打造出一个真正友善的信息生态体系或气氛系统。
当然,科技的进展总是让人雀跃不已,但也往往会带来负面的影响,如今日网络世界的隐私权侵犯等等问题。在人类科技革命后的三百年历史中,早已应证了科技的力量愈大(如核弹、生物武器),对人类社会乃至整个地球的威胁也愈大。因此,当我们自豪于对自然奥秘的了解与掌控时,更该虚心的省思这些研究所可能造成的冲击,以免犯下不可挽救的遗憾。
一个很自然的疑虑即是,当生活中的计算机/芯片已无所不在,甚至嵌入到人体/人脑之中,而计算机的智能又与日俱增时,人,会不会有一天无法控制计算机呢?这个可能性比起火星有没有生命应该高出许多,更该多用点心来想想吧。届时,我们是否会需要尼欧这个“the chosen one"来征救大家呢?
参考数据:
[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