Showing posts with label MIT. Show all posts
Showing posts with label MIT. Show all posts

Wednesday, January 18, 2006

The Silicon Eye

矽眼

在〈The Fitness of Things〉文末提到的《矽眼》,我這個月初在網路上得知此書,於 8 號溜到政大書城購買,當天就熬夜將它閱讀完畢、畫上重點、附上書籤。原本打算寫個評介的,想想還是把我批註的部份整理整理,將內文摘錄摘錄就好:

  • 視覺不是一種感覺,而是一種訊息理解力。[p22]
  • Carver Mead 和他的研究小組發展出對助聽器極有效用的電子耳蝸,也設計出一系列的視網膜晶片。[p23]
  • 一旦你親手建造某樣東西,你就能發掘到光憑思索或測量所無法觸及的層面。一旦了解真意,並抓住其中的物理基本原則,就能發展出更好的實物。[p23]
  • Foveon 相機的特色是,每一個畫素都將影像的真實特徵記錄下來,揚棄數位模擬的方式。[p24]
  • Foveon 的名稱,是由人體視網膜中具有高度色彩解析能力的中央窩(fovea)而來。[p42]
  • 發明的訣竅就在於尋找及延續模式。「這個世界有很多好東西,只要肯去尋找對稱、尋找模式,你就可以找到好東西。」[p49]
  • Peter Ducker 一反常理且無情的定義:「沒有一種改革能夠動搖既有的系統,除非它更優越十倍」。[p59]
  • 在半導體業,一間公司想達到競爭優勢的方法,並不是申請專利然後公諸於世,而是將它藏在製造過程的關鍵步驟內,藏在層層繁複緊密的線路和矽晶設計中。[p70]
  • 對電晶體來說,絕緣又無法通電的 floating gate 是沒有用處的,因為它不能當作控制元件,然而用在 memory cell 上卻很好,因為 floating gate 可以保存電容器的電力長達數年甚至數十年之久。[p77]
  • 只要是任何能簡化成數字的宇宙萬象,數位電腦都有能力模擬。但數位電腦卻無法和真實世界溝通。它們又聾、又啞、又笨、又無生命…人工智慧最大的挑戰不在操弄數字,無論是高中數學或高等微積分,而是真實世界的感官認知──所有視覺、聽覺、觸覺和動作能力,這些是所有生命誕生之後,第一個要學的。[p86]
  • 大腦並不是跟著抽象的時鐘節奏來運作,而是根據訊息進入的時間,再加上同時抵達的其他事件的時機來做運算。舉例來說,大腦能夠從一連串同時出現的、雜亂無章的各種聲音中,區別字和雜音的不同。[p98]
  • Analog VLSI and Neural Systems》 [p102]
  • Misha Mahowald 她的模型涵蓋整個神經組織中的光及能量的流向,從捕捉色彩的視網膜錐細胞,…最後進入皮質層,綜合一切,形成可辨識的影像全貌。從「大量的輸入」到「大量的輸出」,這就是相互關連,有條有理的視覺影像系統。[p116]
  • Carver Mead 的中心思想就是「從做中學」,除非你親自動手作,否則無法徹底了解真相。[p121]
  • Transducer Physiology [p122]
  • Blind Source Separation [p143]
  • Support Vector Machine [p144]
  • 類比似乎只能用在特定的應用上面,流程或輸入必須固定不變。如果要用到記憶體或寫程式,還是需要回歸到數位。[p147]
  • 訊號的時間常數如果在毫秒左右,用類比是很適合的。電荷在你使用前不會衰減,也不會漏掉… [p159]
  • 類比有著極為重要的地位。不過,如果你只需要計算的話,買台電腦就行了。[p163]
  • 大腦是極端區域性的,只有不到 1% 的線路是屬於遙控性質…神經軸索數目大約只占了神經突觸的十億分之一。大腦 70% 的能量處理樹突。雖然 McCullough 及其他首屈一指的類神經網路學者均認為這是一種被動程序,但 70% 這個數據卻意味著一種積極、有改變型態能力的溝通形式。比起 von Neumann 式的電腦,大腦其實更類似 data flow 或 systolic array 。[p171]
Tags: [] [] [] [] [] [] [] [] [] []

Monday, January 16, 2006

The Fitness of Things

突然發現,書架上有好些書都提到 MIT ,其中更有幾本,是以 MIT 為故事背景的。 1999 年購入的這本《MIT 長廊下的思考》是描寫關於「工程史」和「科技想像」的。書中首先提到,早期的工程界,對其中的菁英份子而言,促使他們與眾不同、促成他們成功的背後,潛藏著一股力量,這股力量就是對事物適性的感受力(A sense of the fitness of things):

在 MIT 長廊停留越久,錦囊空間(solution space)就變成一種直覺。它來自於對宇宙的正確思維方式。遊走於這條長廊,你會發現主觀和客觀、物質和精神、事實現狀和該有的情況、人造和自然、發現和發明、天生和創造之間的差異,逐漸消失。

所謂工程,就是把符合利益、想法和願望的性質加以定位組合;只要做得好、剛剛好、很多次,那麼真實世界和想像範疇之間的差異,就會逐漸淡化。

這種以實務和直覺掛帥的情形,後來發生了重大的演變,堪稱工程史上的「奪嫡」事件。早期工程師設法通過錦囊空間時,其慣用的策略,就是建立模式,觀察它如何失敗。這種策略,後來在許多場合,都漸漸失靈了:

整個製作及測試的方法,只有實驗裝置發揮部份效能時,才能取得一些資料;畢竟飛機飛不上天,就不會墜毀,同樣地,一代代瞎子摸象的實驗裝置是學不到什麼經驗的。尤其微波的輻射非常細微,所以設計一再失敗,無法發生作用。

物理學者在遭遇同樣的情形時,剛開始也一樣顯得無力,但他們的專業傾向和性格,似乎比較適合解決這種難題。

物理學者對挫折的典型反應,不是繼續修正,而是放下一切,利用數學精確地描繪出問題,擴充內容,增大視界。當製作及測試的方法一籌莫展時,這種方式經常能夠提供新的想法和嘗試的門徑。

在數學家過來參上一腳後,事情變得更戲劇化,和傳統工程界的見解完全分道揚鑣,這肇因於一種幾乎是全能機器的發明。理論上這種機器只要閱讀指令,就能夠像人一樣連續操作,無須重新設計。這就是取代所有機器的機器──電腦。不論人類可以利用電腦來做什麼,它已經預示了即將發生在工程界的重大變化。

工程科學和自然科學使用同樣的工具,但目標不同。自然科學一旦能夠回答有關自然秩序的一切問題後,很可能就會無事可做。工程科學則是蒐集一切原理,根據這些原理設計可能製造而為人類所需的物件,不必經過製作及測試階段,直接形成錦囊空間的統一理論。

自然科學的最後產物是「神諭」或「合理的答案」;工程科學的最後產物是「阿拉丁神燈」。工程科學也可以視為工程的分支,是另外一種工具的創造,專門製造「邏輯機器」──公式和模式,而非硬體的橋樑或汽車…

科學方面的貢獻,不同於畫油畫。油畫沒畫好之前,並不存在;而自然問題的答案,唯一不確定的是它們將在何時、被何人發現而已。

當前的趨勢,設計的邏輯盡量擺脫物質結構,採用軟體程式。 Carver Mead 卻採用他所謂的 Systems Assembly 策略著手「生物視網膜工程」。 Mead 認為:

以電腦當人腦的模式,對於神經生理學的貢獻極少。原因不在於人腦無法模仿,而在於類似之點的推展還不夠。換句話說,數位電腦和人腦的相似程度仍然不夠,不足以達到目的。製造一個利用神經生理學運作原理的電腦,更加詳盡的模仿人腦,應該是可能的事情。

Mead 企圖以現代的科技,製造一個最接近人腦的東西。如果計畫成功,我們就可以根據這個複雜的「矽腦」的表現,來研究神經生理功能。Mead 的這個計畫從視網膜開始著手。更詳盡的內容可以進一步閱讀《矽眼》這本書。

Monday, December 26, 2005

提琴、數學模擬、魚

昨天由書架取出了 2001 年購入的《 e 貓掉進未來湯》來複習。在〈數位巴哈〉那章,作者為了描述提琴的虛擬數位化身,而提到數學模擬的方式。有兩種傳統的數學模擬方式: 第一種要考慮到所有相關的物理因素,然後巨細靡遺地模擬,這就好像要畫撒哈拉沙漠時考慮每一粒沙一樣。 另一種方式是為所有的輸入及輸出組合,建立一張很大的表格,然後「查表」。

兩種方法對稍微複雜些的系統,例如提琴,都顯得不切實際……昨天由書架取出了 2001 年購入的《 e 貓掉進未來湯》來複習。在〈數位巴哈〉那章,作者為了描述提琴的虛擬數位化身,而提到數學模擬的方式。有兩種傳統的數學模擬方式:第一種要考慮到所有相關的物理因素,然後巨細靡遺地模擬,這就好像要畫撒哈拉沙漠時考慮每一粒沙一樣。另一種方式是為所有的輸入及輸出組合,建立一張很大的表格,然後「查表」。兩種方法對稍微複雜些的系統,例如提琴,都顯得不切實際……

Gershenfeld 和 Schoner 為了解決這個問題,提出了一個叫做 CWM, Cluster-Weighted Modeling 的概念。 顧名思義,他們把影響提琴演奏的變因在相空間的高維軌跡,利用分群及加權平均的方式來處理。書上還提到:因為高維度的資料不好處理,也因為很難找齊影響提琴的所有變因,所以他們採用了 Packard 和 Takens 的 time-delay embedding 方法,利用合理的低維度測量,來建構出系統的行為。

提起 time-delay embedding ,我就想起 Packard 等四位作者聯名的經典〈Geometry from a Time Series〉,以及 Keelungman 引介我閱讀的〈Embedology〉。還記得,在那幾個月,我抱了好些相關文獻回去說,可惜只讀了一些就擱在那,因為後來時間及精力轉移到其他地方去了。唉,有空一定要好好研讀。

既然提到了 Gershenfeld ,他寫的《When Things Start to Think》,中譯《當鞋子開始思考》,當然也要取下來回味回味。在〈透過視窗看世界〉一章,他提出了對人機介面的見解。 Gershenfeld 比較強調既有介面的功能提昇:例如用「魚」取代「鼠」。因為滑鼠只能在平面上跑,而魚可以在空間中閒逛。原本該項技術是用來感測撥奏虛擬提琴時手指的位置,背後的技術是分析電場分佈,後來他們拿來製造「魚」。

值得注意的是:在人機介面上, Gershenfeld 和同樣待 MIT 的 Michael L. Dertouzos 見解不同,Michael 比較強調語音辨識的重要性,這可以參考我前陣子的 blog〈Human centric, 人本運算〉。

雖然如此,他們都預期電腦發展的趨勢就是消失不見,因為各類運算裝置將不再笨重,而是散裂成無數的碎削,無所不在地融入我們周遭。就好像工業革命的代表發明物之一「馬達」一般,它們從原先構想,少數中央大馬達帶動所有需要驅動的裝置,轉換成許許多多藏在各家電內部的小馬達了。

另一方面,同是工業革命的核心之一「電力系統」雖然也隱藏了,但基本上還是由少數幾個發電廠集中供應。當然啦,情況也在改變中,由於發電及儲電技術的進步,電力系統也有小型化的趨勢:例如小太陽能面板用於驅動許許多多小型的電子裝置;還有那還未實用化的各類家庭號或社區型發電系統,一次只供應少數幾棟住宅的電力需求。

由後見之明,我們可以預期運算能力不管是集中供應或分散各處,我們都會好好地把它藏起來,讓人機介面融入我們生活,宛如「恣意呼吸,每一口都是新鮮的活氧」般。

Tags: [] [] [] [] [] []

Friday, December 16, 2005

Human Centric, 人本運算

Michael L. Dertouzos ,前 MIT's Media Lab 主任; 1999 年發起的活氧計畫,是以他提出的人本運算為核心;於 2001 年出版了《The Unfinished Revolution》,中譯本《科技活氧革命》;遺憾的是,他也在書問世的同一年離開這個世間。 Michael 提出人本五大原力(human-centric forces):語音理解(speech understanding)、自動化(automation)、個性化資訊存取(individualized information access)、協同工作(collaboration)、量身打造(customization)。並說明這五原力如何搭配資訊科技,來為人們服務:

無論從事甚麼活動,人本運算都以自然、幾乎無形的方式,幫助我們事半功倍。不妨想像明日的資訊市集(Infomation Marketplace)中,約十億人和數十億台機器都連線起來。不同的人和不同的機器互動得再多,歸納而言也只屬三類:人對機器、機器對機器、人對人。就算有兩者以上互動,仍然不會脫離這基本的分類。

人機互動需要人盡可能以最自然的方式與機器溝通。對我們來說,這就是指「說」和「看」。人機互動也包括透過機器,在全球資訊網龐大的資料庫中尋找資訊;此時個性化資訊存取便派上用場。而要求機器調整程式和資料,使其適合個人的需求,也就是量身打造的意思。機器對機器的互動意指機器們一起從事我們的工作,這就是自動化。而人對人的互動涉及人與人共事的問題,需要協同工作來支援。

一反大部分科技專家的見解所認為的「視覺和語音一樣重要,甚至功能更強」。 Michael 特別強調語音與視覺,規則不同。自然人身上,兩者扮演的角度不同,也應如法炮製道人本運算上:語音對話應該是人機「交流」的主要方法,視覺則應該是人從機器「接收」資訊的主要方法。

有些情況人機視覺交流比較理想,如機器輔助人們學習滑雪或變戲法。但在人本系統中,我們感興趣的是全部的人類活動都能使人機相互溝通。就像電話,單是語音的交流便無遠弗屆。

值得注意的是,現在資訊科技一些新的發展,如一些 Social Software 等。背後的精神,很大部份都有 Michael 提出的一些概念。

例如他在書中提到的「乾草堆」(Haystack)這項專案研究中,就提出了意義附籤的概念。現在最流行的維基百科,還有 Google Desktop 及下一代的 Windows 等,多多少少也利用這個概念,以建立一個區域性的全球資訊網。

Wednesday, June 25, 2003

The Robots

  這次貼出 MIT 關於機器人的一些 Link

Living Machines
http://www.ai.mit.edu/projects/living-machines/

Humanoid Robotics Group:
http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/

Sociable Machines:
http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/kismet/kismet.html


  值得注意的是該 AI Lab 主任 Brooks,前一、兩年完成的著作,今年五月已有中譯:

《Flesh and Machines:How Robots Will Change Us》
中譯:《我們都是機器人

  衝著 Brooks 的名號,就決定購入此書。

  週日購入後,雖只 K 了一半,就趕著到這來,強烈建議大家也買來好好拜讀。

  書中附錄有提出 Brooks 其中一隻機器蟲的軟硬體說明,細節已足夠我們也複製一隻像這樣的機器蟲了。

Tags: [] [] []

Wednesday, September 20, 2000

我對資訊家電的淺見 -- MIT活氧計劃[譯]

主題:

MIT活氧計畫
-- 摘自:MIT活氧計畫首頁 ╱ Yukuan 譯

摘要:


  讓人們以更少的工作量來達成更多的成果。
  促使大量的運算和通訊如同空氣般滲透到我們的生活環境。

願景:


   在過去,電腦是昂貴的。它們被放在有空調的房間裏或桌面上。而最近,我們把自己的電腦帶著到處走。為了增加對電腦世界的存 取,我們走向一部電腦或乾脆攜帶著它,在鍵盤上敲字或者按著滑鼠鍵,還要學會編造的名字來存取我們感興趣的個人資料或電腦資源。電腦不但不關心,甚至根本 沒有意識到人類的存在。虛擬實境只製造了更糟的物質世界:我們不僅不是單 純地走向電腦,而且還生活在電腦所虛構的真實裡。
  在未來,電腦就像電池和電源插座一樣,或如同我們呼吸的空氣般,將在每個地方自由地發揮效用。運算資源將進入人類的世界,滿足我們的目的和需求。我們將不再需要隨身攜帶個人的運算裝置;取而代之地,非但不是手持裝置,而是內嵌到環境中的匿名裝置.,無論我們在任何情況下都將為我們帶來運算資源。這些裝置將個人化地把任何地方找得到的資訊以及我們需要的軟體功能呈現出來。我們將不再需要打字或敲滑鼠鍵,也不再需要學習電腦術語;取而代之地,我們將透過說話視覺,和以字句描述意圖等方式,自然地和電腦溝通。我們將拋棄到電腦面前霸佔適當資源後,才想辦法滿足我們意圖的電腦利用方式。

目標:


  活氧計畫的目的是建立一個系統,來滿足上述的願景。活氧系統將透過自然的說話視覺介面來豐富使用者的運算及通訊能力。這樣的電腦介面,將讓人們在和電腦合作,透過它存取知識,並將重複性的工作自動化等事務上,變得更加容易。活氧系統必須:
  • 滲透--它必須是無所不在的,並延伸相同的資訊基礎到每一個入口;
  • 內嵌--它必須活在我們的世界,並感覺影響這個世界;
  • 機動--它的使用者和運算資源必須能夠根據他們的需要而自由地移動
  • 不朽--它必須永不當機,也不必重新開機;零件能夠在回應需求、錯誤發生、和升級時自由更換;但就整個活氧系統而言,卻要能夠不停地、永恆地運轉著。  

途徑:


  活氧是架構在一個基礎結構上,這個基礎結構會經由自我組態網而將許多移動的、不會移動的裝置群互相連接。這個基礎結構提供大量的運算及通訊,並利用許多分層的軟體技術來迎接使用者的需求。活氧技術和放在桌上的主機所領導的技術相較之下,呈現一段很大的差距。
... ....

應用:


... ...

挑戰:

Tags: [] [] []