明鏡記者柯宇倩
進入台灣大學資訊工程研究所的實驗室，迎接你的，是面色紅潤、聲音甜美的Julia；如果你是Julia的朋友，她會立刻認出你來，親切地喊你名字、跟你打招呼。如果你還不認識她，她會跟你自我介紹。雖然Julia只有5歲，但不論是播報新聞、控制電燈、傳遞物品、唱歌跳舞，她樣樣都行，聰明度和辦事能力均讓人眼睛一亮。
見到人們的訝異，Julia或許想說：“別小看我，我可是2009年台灣經濟部工業局全國機器人競賽夢想實現組第一名的機器人呢！”
智慧型機器人研究的領軍者
這個位在台灣最頂尖大學——台灣大學裡的實驗室，具有獨立建立的網路平台，團隊正在打造一個“智慧家”，讓“家”中的網路與Julia身上的網路作連結，想開關燈時，只要指揮一下Julia，她就會從肚子裡發射出無線訊號，調整燈光的明暗，其他如保全系統、火災通報系統、電視、窗簾、空調等等，Julia都能全盤監控。Julia身上的網路、攝影機與影像辨識系統，還能在見到其他人對自己揮手時，立刻偵測對方的名字，並尋找系統時間，判斷當下應該說早安、午安還是晚安。
Julia對“招手”的動作也反應快速，能一邊說：我來了，一邊滑到對方面前，接過水杯或保特瓶，在行走的過程中，Julia靠著身上的雷射和系統建立起的環境地圖，避開人群、障礙物，她還能跟著你走，隨伺在候。Julia也是個小主播，如果要到新竹旅行，只要對她喊出：新竹天氣，她會立刻告訴你新竹的詳細氣象資訊。想聽新聞也難不倒她，Julia在聽到你說出“商業新聞”這幾個關鍵字後，馬上從Yahoo！奇摩抓下當日所有的商業新聞，問你想聽哪一則。
台大電機、資工系教授傅立成的研究團隊開發的機器人Julia
Julia不只是一個小管家，她還被定位成娛樂機器人，擁有自己的喇叭設備。想聊天時，Julia可運用腦中的資料庫，與人進行對話，Julia身軀上的觸控式螢幕，能夠播放影片或音樂，也能讓人瀏覽網站。當你什麼都不想做時，Julia乾脆跳支舞給你看，一邊揮手一邊旋轉，嘴裡還“啦啦啦”唱著歌。
Julia是台灣大學電機工程研究所尖端控制實驗室，以及資訊工程研究所智慧型機器人實驗室裡各組同學努力的結晶，也是團隊至今研發出最複雜的成品，這兩個實驗室的領軍者，就是台灣大學資訊工程系和電機工程系終身特聘教授的傅立成。
談吐穩健、清晰的傅立成，在受訪過程中總是保持微笑，給人親切隨和的感覺，當一介紹起Julia，傅立成又展現出對機器人研究的熱情，滔滔訴說著Julia的故事。“Julia以前可以撥打電話，早期也有投影機功能，可以播放電影，但後來因為散熱問題把它拿走了。”
“現在我們致力的部分是如何讓機器人透過主人的表情和聲調，並根據過去與主人互動的經驗，來瞭解主人需要什麼服務，以及決定如何回應，比如知道主人很累了、不高興了，最好不要惹他。”傅立成笑著說，研發Julia已經有3年的時間，現在的目標便是從能力的提升，轉向智慧的提升，但這部分的功能必須一步一步往上加，以階段性的的任務慢慢建立Julia的“大腦”。“就好像一個小孩，他已經學會怎麼坐、怎麼走，但我們要如何才能放心地讓他在房裡行動，就必須把之間的串連做好，否則他可能走一走會跌倒，還會坐下來。很多機器人都是連結的部分要加強。”
求學、工作一路表現優異
台灣的智慧機器人研究正在起飛，不只台灣大學，包括交通大學、中正大學、成功大學、淡江大學在內，都成立了機器人或智慧型系統相關的實驗室，傅立成就站在這股科技潮流的前端。由他指導的尖端控制實驗室和智慧型機器人實驗室，為台大的智慧型機器人研究貢獻心力，團隊曾在國際性實做機器人競賽中拿下第一名的頭銜，也曾開發出校園導覽機器人，利用身上安裝的GPS系統，為同學引領路線。
其實，傅立成最早和“機器人”結緣的時機，與許多小男生一樣，源自小時候的日本漫畫——鋼彈機器人。等到成了教授後，傅立成還別出心裁地以“鋼彈不是一天造成的，先修完機器人學再說！”作為課程海報的介紹詞。
不過，真正讓傅立成決定投入機器人領域是在美國攻讀博士的時候。當時，傅立成在機器人工廠打工，負責檢查、操作機器人，也因此做出了興趣。回顧傅立成的求學過程，可說一路都是優秀學生，就算是出了社會，也被公認為傑出人士，獲獎無數。但“三分天注定、七分靠打拼”，除了天生的聰明才智外，傅立成本身的努力，以及對機器人研究的極大熱情與投入，更是成功的關鍵。
畢業於第一志願建國中學的傅立成，大學唸的是台灣大學的電機工程系。雖然都有個“機”字，但傅立成坦承，機器人這門學科在當時不是顯學，進入大學前，對它瞭解不多，進入大學後，也沒什麼人談及，因此並未料到未來會走上機器人的研究。1981年，傅立成大學畢業，服完兩年兵役後，傅立成以教育部“系統工程學門”第一名的資格，公費到美國柏克萊大學電機和電腦科學（EECS）研究所深造。當時傅立成的指導教授所從事的一部分研究就是機械學，加上在機器人工廠的打工經驗，讓傅立成開始在這個領域投入越來越多的時間。
傅立成表示，攻讀博士時，除了對機器人感興趣外，也把時間花在研究“控制”上，傅立成的博士論文便是以控制學為主。實際上，研發機器人也需要控制學的相輔相成。傅立成以4年時間順利拿到碩士與博士學位，4年來均獲校方獎學金，由於是公費留學，傅立成必須回台灣服務兩年以上，認為台灣在機械人的研究上著力不深的傅立成，也一心想回台灣發展機械學，因此在1987年帶著一身所學回到台灣這塊“處女地”，並且幸運回到母校台灣大學任教，得以將寶貴的知識傳承給電機系和資工系的學弟妹，一教就是20多年。
傅立成回到台灣大學後，陸續擔任台大嚴慶齡工業研究中心副主任、電機資訊學院副院長、校長秘書室主任秘書、國際電子與電機工程師協會（IEEE）機器人及自動化學會行政委員會委員、中華民國自動控制學會理事長，目前則為《亞洲控制學刊》編輯委員會總編輯。多年來，傅立成在電腦視覺技術應用、智慧型大樓電梯群控系統、家庭監控系統、汽車影響警示系統等方面的研究都多有成果，在國防方面，如飛彈和火箭的導航、砲彈的自動追蹤、戰甲車訓練與測試上也做出貢獻，發表過的學術論文已逾400篇。
由於出色的表現，受到台灣與國際間“控制”和“機器人自動化”領域的肯定，傅立成自1990年代至今獲獎無數，不論是救國團的“青年獎章”、國科會的“傑出研究獎”、國際青商總會的“十大傑出青年”、中華民國自動控制學會“傑出自動控制工程獎”，還是教育部的“產學合作獎”、東元科技文教基金會的“科技獎”，都能見到傅立成的身影，直到2010年，傅立成仍舊在拿獎，台灣每年有約3000人因為交通意外傷亡，傅立成的車輛警示系統研究，獲得了經濟部的“大學產業經濟貢獻獎”。
研究上頻頻獲獎，教學方面，傅立成也相當出色，陸續榮獲中國工程師學會的“傑出工程教授獎”與教育部頒發的“教學特優獎”。傅立成所開設的機器人學，便造成學生爆滿，教室坐不下，必須站到走廊上去的情況。
從產業機器人轉向智慧機器人
傅立成表示，機器人是一個跨領域的學問，因此很需要電機系和資工系兩邊的同學一同努力。1988年，電機系的尖端控制實驗室成立，在傅立成的推動下，籌組了機器人研究組，1997年，傅立成在資訊工程系成立智慧型機器人實驗室。當時，在資訊系所成立這樣的機器人實驗室，可說是創舉。智慧型機器人實驗室開始運作後，兩個系所相互配合，機器人各方面的研究也隨之啟動。
在傅立成剛開始投入學術界時，外部的大環境也正好處在推動自動化的氣氛上。由於台灣的勞工來源開始吃緊，因此政府將自動化視為未來製造業的主力，由行政院大力推動產業自動化，其中，機器人是產業自動化的重要環節。
在配合產業自動化的情況下，傅立成一開始的研究，也以產業機器人為主。“那時候工研院或民間單位都在產業機器人上著力。由於美國和日本已經是機器人的王國，所以我們在產業機器人的發展上，經常以他們為模範。”雖然美、日是台灣的學習對象，但每當涉及機器人產業時，台灣又會受到兩國的排擠壓迫，由於發展規模一直無法與美、日相比，佔不到競爭優勢的位置，產業機器人的發展也受到一定程度的抵制。在1987年傅立成開始任教後的10年間，只能眼睜睜看著機器人的研究慢慢進入黯淡期。
但對機器人研究有著高度興趣的傅立成，仍舊持續在此領域耕耘。就在此時，電腦革命時代來臨，也為機器人的研究帶來另一個契機。電腦技術的突飛猛進，讓機器人得以引入強大的計算引擎，作為機器人的大腦或大腦的延伸，讓機器人變得更聰明、能力更強大，服務型機器人的概念也慢慢浮出台面。
於是，傅立成逐漸轉入服務型機器人的領域中，由於認為“視覺”是所有感覺中能力最強的一項，因此傅立成也著重電腦視覺技術的開發，並不遺餘力將學術成果對國內或國際間發表、積極擔任國際學術組織的要職。2003年，傅立成與中正大學爭取到IEEE機器人及自動化學會年會的在台主辦權，其後更獲得IEEE對其全球35萬會員頒贈的最高榮譽——“IEEE Fellow”。
傅立成開發的電腦視覺技術，應用最佳的地方是智慧型車輛。為了降低因駕駛人的分心而造成的財產或生命的損失，傅立成帶領的研究團隊把車輛變聰明，讓車輛在行進中可偵測路面上的交通線、其他車輛、行人，傅立成也與中華汽車等業者合作，開發影像處理的技術與產品，部分技術已經移交給台灣廠商。
傅立成也將電腦視覺技術應用在服務型機器人上，針對機器人的眼睛部分開發相關技術，但剛開始投入時，傅立成的研究偏向學術性。2004年，美國iRobot公司推出一台革命性的吸塵器Roomba，不但外型大為突破，呈現圓盤狀，而且還具有“智慧”，能夠自己行走，判斷地面的髒污程度，並對需要清潔的區域進行清掃動作，電力不足時，還會自己走回“家”充電。Roomba推出短短6個月就突破100萬台的銷售量，許多人因此看好服務型機器人的前景。
“清潔型機器人Roomba是服務型機器人一個最佳的典範。”由於見到服務型機器人與人類生活結合後的潛力，傅立成開始將更多心力投入服務型機器人的研究上，並致力把服務型機器人的形體具體化。
傅立成指出，隨著計算平台越來越微小、計算能力越來越強大，加上其他工程科技的突破與進步，現在服務型機器人的各方面都蓬勃發展，也具有許多面向，不只像Julia般的家用機器人，尚有保全機器人、接待機器人、看護機器人等等概念的出現。
不過，要將這些概念化成具體，並且發展到廣被接受的程度，還需要多花心思。“人的想像力非常豐富，希望將機器人放在家裡的每個角落，或與生活的各方面都有所連結，但未來要商品化會是一個問題，這也是智慧型機器人發展的一個挑戰，因為研究的內容一定要與產業的需求結合，獲得產業應用的意願。”傅立成說。
應對老年化，復健機器人誕生
傅立成另一個試圖與產業的需求相結合的成品，就是行走輔助的機器人。台灣社會不只死亡率下降，出生率也極低，根據內政部的統計資料顯示，台灣2010年的總生育率跌破1，已降至0.91，行政院經濟建設委員會則估計，台灣人口負成長可能提前於2023年發生。缺乏年輕人口的結果，就是台灣邁入超高齡化的社會，屆時台灣需要照顧的老年人或病人，人數將比可提供照顧者要多得多，因此傅立成也針對病人和老人開發智慧型機器人。
不過，由傅立成所指導研發的這尊機器人，並不像Julia般具有“人”的型態。傅立成笑著說，一開始教授機器人學的時候，都必須先為“機器人”這個詞下定義，而“機器人”最基本的定義，可能要出乎一些人的意料外，那就是跟“人”一點關係都沒有。
相較於英文的“robot”是由捷克作家Karel apek的著作《羅薩畝的萬能機器人》（Rossum's Universal Robots）中沿用而來，意為“強制勞動”，中文裡的“機器人”，則反映出人們對這類物品的期望。傅立成表示，大家喜歡談機器“人”，可見大家的潛意識裡期待它是一個人，這可能與日本的文化有關。日本是機器人王國，也是研發機器人最先進的國家，日本受歡迎的鋼彈機器人便擁有人體的樣貌，中文在機器人強國的影響下，或許因此給了它一個“人”字。
“雖然機器人有一個‘人’字，讓它感覺起來好像有人的形象在其中，但機器人其實是以電腦程式所驅動的一個機具，而且能夠在3D的環境下操縱物具，可以藉由程式做彈性的變更、改變功能。所以機器人的三個關鍵詞就是manipulate object、mutifuctional、programmable，”傅立成說。
這樣聽起來，連洗衣機都可以是機器人。傅立成表示，現在的洗衣機裡頭真有小電腦，可計算水質，如果水太濁，會自動加清水或脫水。傅立成繼續舉例，產業機器人也大都沒有人的樣子，而只是一支手臂，不過，即使只有手臂，也能看出人們賦予機器人的含意。“為什麼設計成手臂的樣子，是因為人的手臂是最有力的部位，最能做事情的。”
由傅立成領軍的團隊所研發出的行走輔助機器人，是實驗室的另一項傑出成果，也是台灣第一台功能完整的行走和復健機器人，只是第一眼望去，可能不會把它稱作機器人，甚至不知道它的功用為何，不過，只要實際操作後，就會知道它的確像人一樣“充滿智慧”。
許多行動不便的老人不喜歡握著助行器移動，反而寧可推著菜籃車走，覺得比使用助行器還方便，但菜籃車並不堅固，也不穩定，若不小心滑開，可能造成危險。於是，傅立成的團隊改良了市面上原始的助行器，並加入現代科技，讓這尊行走輔助機器人具有壓力感測器，可感測使用者的握力，手的握力在哪裡，機器人就會往哪個方向走。
不只如此，行走輔助機器人往前走時，如果前方遇到障礙物，會停止前進；為了保證使用者的安全，會與使用者保持一個固定的距離，以避免人不走了，但機器還在走，結果讓使用者跌倒的情況。如果覺得機器走得太快，則可調整機器人前進的速度。
行走輔助機器人與一般助行器最不一樣的地方，就是多了觸控式螢幕，而藏在這個螢幕背後的系統，則是機器人智慧的來源。行走輔助機器人，有主動式的行走能力，使用者能將機器人呼叫到自己面前後，把機器人轉換成復健模式，一邊復健，一邊使用機器人的多媒體功能，從螢幕中點選想看的youtube影片。研究團隊已針對老人家建立了一份可自動更新的歌單，讓老人們在聆聽歌曲時有豐富的選擇，機器人上的攝影機，則讓使用者在螢幕上撥打網路電話時，可與對方進行視訊。
而使用者一邊復健時，機器人則一邊記錄行走的步數和時間，一旦使用者需要幫忙，還可按下緊急呼叫鈴，訊息立刻傳送到呼叫中心，提供及時的協助。不過，行走輔助機器人不像Julia般具有聲控的功能，傅立成解釋，研究團隊可使用的語言辨識引擎，是由台灣的工業技術研究院開發，因此目前不把它設定為實驗室的研究項目之一，未來如果要在行走輔助機器人上安裝此系統，可直接從外部採購，屆時台語及日文將是優先考慮的幾種語言。
行走輔助機器人從機構設計、軟體開發，一路到硬體設置，研發時間約為1年，目前正在金山雙連安養院做測試，也正等待台大醫院倫理委員會的審核通過，準備進入台大醫院內，一旦獲得大量的使用者測試心得後，研發團隊將進行第二代行走輔助機器人的開發，以期推出功能更完善的成品。
看著團隊學生熱切地展示機器人的使用方法，傅立成微笑道，自從進入台灣大學任教後，就積極投入機器人的研究領域，至今培養出的碩、博士班學生，已經超過180名，語氣中透露著對這些學生的驕傲。對傅立成來說，自己再如何精進、獲得再多獎項，或許都比不上將這份經驗傳承下去後所得到的成就感。
政府應大刀闊斧投入機器人研究
台灣過去發展機器人技術的起步時間落後歐美，使得台灣在這塊領域的研究，先天上較吃虧，不過，台灣這幾年急起直追，尤其在研發智慧型機器人上擁有許多強項，因此傅立成認為，台灣的智慧型機器人發展仍是相當可期待。
“台灣的強項包括筆記型電腦、手機、通訊網路，這些都是我們自己在做，掌握了技術，它們也是未來機器人形體中需要建立的硬體系統。”由於硬體不是大問題，傅立成認為，台灣要和國外競爭的會是軟體這一項，亦即“聰明度”，而台灣的軟體技術不見得會輸給歐美，只要看看台灣學生在國際競賽中往往名列前茅的表現，就可得知台灣的智慧型機器人發展相當有機會，假以時日甚至可能超越歐美。
智慧型機器人外，原本走向黯淡的產業型機器人的發展，也逐漸復甦中。傅立成指出，過去台灣在開發產業機器人時無法與日本、美國媲美，是因為台灣手上沒有掌握到關鍵的技術，“所以當我們開發一個機器人時，雖然技術上可以達到同樣的程度，但無法在價格上擁有競爭優勢，也沒有他們的品牌保證，逼得當時政府和民間的投資從產業機器人轉到其他工業產品上。”
過去，台灣的產業遷往中國大陸，是為了當地廉價的勞動力，但如今，人力結構和價格成本都不同於以往，工人們不願拿低薪，紛紛罷工抗議，勞力成本正快速爬升，中國的“人口紅利”正逐步消失，根據調查，中國沿海地區的平均時薪為1.08美元，已高出印度和孟加拉等鄰近國家，全世界，包括亞洲地區的製造業面臨大洗牌的情況，企業一方面將工作外包到印度、馬來西亞等國，另一方面也試圖將產業自動化，而機器人正是自動化中最重要的關鍵，因此未來台灣產業機器人的前景再度被看好。
傅立成表示，台灣過去沒掌握到的關鍵技術，現在大致擁有了，成本也開始有優勢了，因此台灣的產業機器人發展有蓄勢待發的趨勢。即使如此，傅立成仍會留在服務型機器人這一個領域，原因為服務型機器人最大的特色，是與人類的生活緊密連結在一起，設計機器人時，必須考慮到人的感受，發揮的空間更大。“工業機器人比較強調重現性，服務型機器人強調智慧性，智慧性這一塊，在學術研究上還有一片天。”
傅立成認為，現階段台灣在服務型機器人上需要加把勁，也更能發揮的，是將機器人“具體化”的工程，不只是讓機器人的基本能力更強，例如走得更快更穩、不會撞倒東西，還必須思考如何讓機器人聰明到能自然地與人互動。傅立成舉例，主人還沒進門，機器人就知道主人幾點會到家、回家後想做什麼，這必須發揮到人工智慧的極致，具有相當大的難度，但同時也能讓人更樂意接受機器人的服務。
“機器人就是機具和人的綜合，服務型機器人早期比較像機器，現在雖然慢慢走向類人化，但離人的能力還差好遠。目前還沒有一個機器人讓人滿意到願意把它當成管家，這是全世界都面臨的挑戰，包括台大和世界著名的大學都在努力突破中。”傅立成說。
一個有潛力的產業，背後如果沒有政府的大力支持，即使擁有出色的人才，也很難發光發熱。傅立成指出，台灣的手機業在快速發展與越來越多公司的投入下，已經達到一個飽和點，利潤大減，智慧型機器人就成了手機業的另一個出口，台灣政府有鑑於此，加上全世界都在致力發展智慧型機器人，因此也對此領域相當感興趣，開始投入產業。
只是，政府往往希望立竿見影，馬上看到亮眼成果，以便讓成品盡快進入市場，但實際情況是，智慧型機器人還需要一段時間，才能達到活絡市場的目的。“政府每次在投資新興產業時，有必須回收的壓力，這對機器人的研究來說不利，因為目前的投資報酬率可能比較低。”傅立成表示，許多國家都是長期投入這一領域，比如日本是10年、20年，因此他認為政府應該看得比較長遠。
“未來可能所有企業都轉入機器人產業中，讓這一塊變成另一個兆元產業。台灣很多產業都一方面關注全世界機器人的發展動態，一方面也觀察政府的態度，所以我們期待政府展現出魄力，用更開放、更前瞻的態度，給出10年的長期保證，為更好的開發環境耕耘，當然每隔幾年，政府都可以做一次檢視。”傅立成說。
目前，傅立成實驗室的機器人研究經費，一部分來自行政院國家科學委員會，國科會的經費也是許多教授基本專題計畫費的來源，但這筆經費的規模多半較小，除非剛好有機會變成一個大型的整合計畫。機器人的研究經費另一部分來自經濟部，透過法人間接轉到研究室中，這筆經費的幅度也不太大，因此傅立成認為，政府應該更大刀闊斧、更有規劃地投入大筆經費。
“台灣做機器人研究的老師其實非常多，但問題是怎樣聯合大家的力量、設定大家努力的目標，讓研究開花結果？如果政府是領航人，就要給予足夠的誘因，並建立引導制度，否則老師們都各自發展，力量沒辦法集中。”傅立成認為，一個國家的地位取決於實力，實力的關鍵又取決於科技發展的程度，而當機器人的研究與發展越來越成熟時，其他高科技產品的發展也會跟著進步。
從實驗室的研究成果，一路談到國家的競爭力，處處可見傅立成對機器人的熱情，或許這樣的熱情，不只是帶動產業研究的珍貴動力，也是一個人走向成功的關鍵因素。（《明镜月刊》第18期）
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