對於一個有工程背景的資訊人員來說,光是告訴他一些“社會未來”、“科技未來”云云,或未來的生活會如何被資訊科技所顛覆…等──是不夠的。真正能讓他手蹈足舞的,並在內心感到悸動的,是讓其心靈深切地知道實作內容,因為這才能有著最紮實的感覺……
這次所要探討的是這一系列《我對資訊家電的淺見》最核心的部分,前面一系列的鋪陳,都是為了要讓大家能夠體會將要提出的這個軟體架構的設計理念。
這個軟體模型是一個用來實現多設備或多家電間“自動地”互通訊息,形成自動化家電“網路”的軟體架構。
這樣的軟體系統能夠使家電間自發形成的“通訊”網路呈現一整套服務給人們,提供人類一個“智慧型”的居家環境。
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Transductor System
作者:Yukuan
(著作完成日期:6/30/2000)
(最後修改日期:8/25/2000)
這回要介紹的是一個被命名為Transductor System的軟體架構,這個軟體系統能提供一個可行的機制,來讓多個機器間進行對話。
這個軟體系統原本借用生物學的名詞,以Transducer命名,後來為了避免混淆,於是自創了一個新的字彙“Transductor”。
當初選定“Transducer”,是由於Trandsducer這個字普遍用於電學及生物學上,後來發現,Transducer無論在電學上的用法或生物學上的用法都是取其類似“detector”的意思。
經仔細考慮,決定自行合成一個新的字彙“Transductor”,以避免發生混淆。“trans-”代表跨越、轉換,“duct”就是輸送管、導 管,合起來再加字為變化就形成了“transductor”,引申義為──用來在不同傳輸管道或媒體間作轉換、中介的裝置。亦即“receptor”和 “effector”的合稱──
receptor是生物學用詞,其意思類似detector,用來偵測或捕捉外界的物理變化、然後將這個變化的訊息傳遞到內部。
effector則和receptor恰好相反,effector根據系統內部的訊息,傳遞到外界,造成外界的變化。
系統架構
Transductor System包含許多的Transductor Server(簡稱Transductor或T-Server)和最少一個Transductor Client(簡稱T-Client)。
每一個典型的家電都可以視為(或改裝成)一個T-Server。每個T-Server都含有receptor和effector。receptor負責為家電接收使用者的指示;而effector負責提供最終的服務給使用者。
各個T-Server(或家電)間是透過T-Client來互通訊息(message)的。T-Server傳給T-Client的訊息稱為“事件”(event);相反的,T-Client傳給T-Server的訊息稱為“請求”(request)。
event來自T-Server自己內部狀態的改變,而這個改變有必要讓其他T-Server或T-Client得知。最常見的event往往是經由receptor接收使用者的輸入引發的。
T-Server接收到的request往往會引發effector的動作,這個動作最終的接收者或感受者通常就是家電的使用者。
T-Client在運作時要先取得各個T-Server相關的Transductor Specification,以作為系統運作或錯誤偵測的基礎。
每個T-Server都會在T-Client中被分配到一個event pool。T-Server傳到T-Client的event會被放在對映的event pool中,以供進一步處理。
T-Client中存有許多的rules,這些rules可以由使用者自訂,或透過廠商提供。rule用來指定“特定的events模式”和“相關的requests”間的“映射模式”。
T-Client中的rules經由events的觸發(trigger)透過inference engine來達成各個T-Server間的溝通與互動。
為了方便描述,由T-Server傳至T-Client的原始events可以透過combination的方式組成較高階的event。requests也可以透過combination的方式重組成較高階的request。
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這裡只提出“系統架構”的概要。至於更進一步的細節,歡迎有興趣的同好直接跟我討論。
Friday, August 25, 2000
我對資訊家電的淺見 -- Transductor System
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我對資訊家電的淺見 -- 機器間的對話
有了前面幾回的鋪陳,從這一回開始,就讓我們逐漸挑明、試著談談像 Elisa 那樣的妙管家系列產品,其背後必需有哪些設計理念支撐著?要整合哪些相關技術才能達成這樣的系統…
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機器間的對話
作者:Yukuan
(著作完成日期:8/24/2000)
(最後修改日期:8/25/2000)
在上一回的故事中可以很容易地觀察到──像 Elisa 這樣的系統,其底層有許許多多分散在室內各個角落的資訊家電,這些家電都可以視為 Elisa 身體 的一部份,雖然家電是分散各處的,但提供給人們的服務卻是成套的,是整合性的。這個高度整合的整體,就是鍾教授所面對的 Elisa 。
我們可以想像,鍾教授到商店裡買了一組新的資訊家電,在家電買回後,經過Elisa的“身分識別系統”作進一步的確認後(也就是讓 Elisa 體內免疫系統對“新家電”不會產生“組織排斥”),就自動安裝完成、成為 Elisa 身體的一部份…
像這樣的系統,要如何達成呢?
根據“組織原理”或“控制理論”的研究:個別的、獨立的或分散各處的分子,要形成一個整合性的組織或達成特定任務的系統,那各個組成分子間必定要有訊息在其間流動。同樣的道理,一個“智慧型”的居家環境,其底層眾多的資訊家電間也要進行某種形式的“對話”──
如果我們將每一個家電都嵌入一些簡單的“通訊”模組,並讓家電彼此間都能夠透過這個通訊模組互通訊息,形成家電的訊息“網路”,這個家電間的訊息網路 機制能使家電們“自動自 發地”提供成套的、高度整合的服務,以便利人們的居家生活。於是,我們就有一個“智慧型”的居家環境……
至此,答案已經很明顯了。要實現一個這要的系統,最起碼的要求是,要有一個機制,這個機制能使家電間自由地進行對話,姑且稱之為“機器間的對話”吧。
大量的機器間要互相對話,一個理論上可行且合乎成本的方式就是提供幾個大型的“場所”,並讓有溝通需求的機器都到這樣的場所進行對話。當然,機器間要聽懂彼此的談話內容,最簡單的方法就是讓他們用同一種語言溝通…
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下一回開始,會提出一個可讓資訊家電間作充分對話、以提供一個整合性的、可作成套服務來便利人類生活的軟體架構── “Transductor System”。
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Monday, August 14, 2000
我對資訊家電的淺見 -- 夢想中的家電
為了更容易地讓大家明白我對資訊家電的淺見,這次的主題決定以“極短篇”的體裁表現出來。這將會是一個帶點科幻成份的故事。但我深信在不久的將來,故事中的生活起居方式,將會普遍到每一個家庭……
當然啦,這個故事不會將重點著力在情節的鋪陳上,而只是為了要挑明“資訊家電”應用的可能性,並暗示一些可能的“設計理念”。
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夢想中的家電
作者:Yukuan
(著作完成日期:8/14/2000)
(最後修改日期:8/17/2000)
故事開始於公元2006年的一個清晨,鍾先生是任教於淡水某大學資訊工程系的教授,現在,正在課堂上對著“身處各地”的學生授課……
「各位同學,今天是本學期第一次Compiler課,在此,感謝大家來捧我的場,並且非常企盼每個人都“親自”來到“現場”。照慣例,我會在課堂上隨時抽問同學問題,除了可馬上驗收學習效果;也可以確認同學是否真的在現場。」
鍾教授語畢,四面傳來同學的轟笑聲。(嘻、嘻…哈、哈…哈…哈…哈…哈…)
原來,前陣子才發生國文課的教授上課時,有一位資訊系的學生並沒有在“現場”,並以“智慧代理人軟體”回應教授的提問,後來由於這個做法在資訊系的學生間“爭相採用”,事情竟然傳到了系主任的耳裡……
「各位不要笑──同學們所用的代理人軟體想要通過我的“涂林測試”,那還差得遠呢!不要忘了,我可是人工智慧協會的成員哦!」教授笑說著。
同學們雖然有點不服氣,但教授說的也是實情,要不然,今天課堂也不會出現難得的“盛況”。
「哎…呀…」同學們以唉嘆聲回應。
「咳、咳!嗯、嗯!好了,我知道啦!第一次上課,就讓同學們輕鬆一下,聽聽我講述資訊科學發展的歷史吧!」
教授決定了今天的講授內容,決定展開一場即席的講演──
「電腦,是本世紀快速崛起的兩項發明之一,直到近日,其應用的領域不僅從未停歇地快速擴張著,而且還有愈益加劇的趨勢……,電腦的發明可以追溯 到……。──Internet的發明,發生在──。大約在五年前,Internet快速地掃過各個領域,逐漸形成了“網路經濟”和所謂的“網路繁榮”… 等。慢慢地,當大家開始思索資訊科學的應用是否還會有巨大的進展時,強調自動化服務的“人工智慧”應用產品,藉著網路的威力,以新的面貌快速地出現在每戶 家庭。這是人工智慧領域發展在多次挫敗後的另一波高峰,只不過這次已將“智慧”擴散到網路的每一個層面、分散到網路的每一個節點了……」
教授滔滔不絕地講述著資訊科學的發展歷程……
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「午餐時間到囉…,我幫您訂的pizza,已經送來了。」
──鍾教授剛上完課,肚子才嘀咕地叫了幾聲,Elisa清脆悅耳的聲音,就從鍾教授手腕上的“錶形音波收放器”響起。
Elisa是鍾教授幾天前才“花錢購置”的管家,如果鍾教授願意,她會終身為鍾教授的家庭服務。──Elisa的祖先就是Eliza,她只會像個心理醫生似地安撫主人的情緒;相較起來,現在的Elisa多才多藝了……
教授用完餐後,像是自言自語地嚷著:「今天上了一整天的課,真、真有點累了……」
──語畢,光線逐漸變得柔和起來,四周環響起“清心譜散奏”的合曲,那簡單、深沉的節奏,領著教授的心靈漸漸地飄往幽寧的境地…。──許久,音樂緩緩地轉折到清脆、輕快的節奏,燈光也再度調回令人提神的亮度,把教授從幽寧的境地喚回。
(好一個清爽的午憩……)──原來,這又是Elisa貼心的服務。
──
「教授、教授!小主人找您。」Elisa以短促的音調喃著。
教授緊急地拿起隨身攜帶的“特製眼鏡”戴上,眼前立刻浮現出小女孩哭泣的臉龐。原來,就讀小學的小女兒在學校和同學吵架了,正哭啼地嚷著要回家……
根據當時的教育理念,小孩子還是多接觸一些“真實的”事物較好,所以家長在白天,大都將寶貝們交給專業人員,集中在區域性的“社區小學”學習群體的互動方式。
才剛哄完小女兒,教授正準備卸下特製眼鏡,好專心地批改上午學生們的隨堂考卷
──突然,視界的中央擠進一個嫚妙的身影。
(身影的主人莫約二十來歲吧…)教授默默的評估著…
「我身體不舒服,好像哪裡出了毛病了…」眼前的女孩以帶點撒嬌味的口吻對著鍾教授傾訴著。
「妳…妳是誰,妳是我的學生嗎?身體不舒服不是應該去找醫生嗎…??」教授臉上的表情先是吃驚,後轉為疑惑地回應著。
(也許學生是心理上的問題,而誤說是身體出了毛病…)教授暗想…
──原來,教授也很熱衷學生的心理輔導
突然,熟悉的聲音打斷了教授的思緒──
「真是抱歉,剛才小主人要我扮成大姊姊的模樣哄她,所以讓您誤會……」Elisa邊說著的同時,就已經恢復教授所熟知的身影。
此時,教授眼前是Elisa的“體內資訊流向示意圖”,Elisa身體內外的器官正被一覽無遺。畫面的左上角(也就是Elisa位於“廚房”的部分身體)正閃爍著一個紅點。原來,畫面正顯示著Elisa位於廚房的“烹飪器官”出了毛病。
「咦…?太太不是今天早上,才利用妳的“烹飪器官”煎了兩個荷包蛋嗎?怎麼突然發生不適?妳那時不是還好、好的嗎?……」教授滿臉狐疑地嚷著。
(上一任管家就是因為“隨意抱怨”、“擅作主張”的情形太嚴重了才會被“革職”)
「身體自有身體的道理…。」Elisa似有深意地輕哼著。
「什…什麼…什麼道理的……」教授開始不耐煩起來。
原來,這句話早就經由“遺傳密碼”,深深地烙印在Elisa的“記憶器官”裡。
……
……
終於,教授被說服起身到廚房探個究竟….才剛走到廚房門口,教授就忍不住地發出了驚訝的笑聲
(嘻…哈、哈!)
──原來Elisa的“烹飪器官”引來了一群蟑螂,教授一走近,蟑螂紛紛流竄開來。
(真是觸目心驚!!)
不消說,Elisa身體上的病痛已經被教授“治”好了。
~~~ ~~~ ~~~
教授沉思了一陣子,突然決定邀李奇於傍晚約五點左右到校園好好地聊聊、交換一些心得。
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時間往前推個六、七年,當時,李奇也有一段在鍾教授講台下聽課的日子。那時,由於教育資源有限,整間教室擠得滿滿的──都是人。科技進 步的速度之快,有時不禁讓人懷疑會使人類因科技不適症而帶來混亂。但奇蹟似地,人們都很快地就跟上科技巨輪前進的軌跡,並將之緊緊地嵌入生活之中。
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教授比約定的時間提前一個小時來到校園,正悠閒地散著步……
「教授,李奇正準備從圖書館下來與您會合。」Elisa輕快地說著。
「嗯…?!」教授露出疑惑…
「剛剛我透過“心電感應”與Alice聯繫後得知的…」
「Alice?」
「Alice是我最年輕的妹妹,我們剛剛才連絡上。」
原來,Alice是最新研發出的“妙管家”系列產品,李奇將她實驗性地帶在身旁。
「老師,您好。」──李奇不知哪時,已經走近,並跟教授打了聲招呼。
「最近還好吧!」教授回應著。
……
……
「哈!原來老師對Elisa的設計理念有興趣。這的確是一個挺有趣的議題,其實它只是老師專研多年的“易經”蘊義之精簡版……」
「你不要說笑了,什麼易經理念啊?」
「變易、簡易和不易的資訊變化及網路關連原理,再加上“天人合一”的人體對應版本……。」李奇故作高深地說著。語畢,兩手掌緊緊地互握、懸在胸前,正思索著該如何進一步表述……
一陣沉寂後──「嗯…,這有點“仿生學”的味道。」李奇接著說。
「仿…生…學!?你能否說明白些…」
李奇右手食、拇指摀著嘴、無名指撫摸著下巴,左手緊緊地貼著自己的額頭…
「這麼說吧──把Elisa和人體作個對照,她體內有許多功能性的“系統”互相協調、並呈現出一個整體性,來服務人類。每個系統都是由 許多“器官”或簡單“組織”間的互動形成的。其中,“呼吸、循環系統”的組成,包含了“恆溫器官”、“保濕組織”和“淨氣器官”等,淨氣器官內部又有“除 臭組織”和“殺菌組織”…,就這樣,提供人們一個溫、溼度適中、新鮮、清淨的呼吸環境。」
李奇越說越快、音調也越來越宏亮,一口氣說到這──
李奇深深地呼吸了一口氣後繼續:「Elisa體內的“神經系統”負責其他各項系統間、或系統內各組織器官的“訊息傳遞”,使整個身體內部的協調性得以達成。」
「那是不是表示,Elisa體內的神經系統或者稱“仿”神經系統,是最核心、最重要的部分?」
「智慧是分散到身體各個部位的,神經系統只是擔任協調的任務…」
「你是指:『身、心一體』吧?」
「嗯!身體自有身體的道理…」
……
……
……
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這次,雖然是用“極短篇”的體裁呈現,但資訊密度還是很高,內容可能過於濃縮。所以很抱歉地要請“看官”們看仔細些,才可發現一些刻意安排的隱喻。
照原訂的計劃,接下來就要刊出一個關於資訊家電的軟體架構,後來想想,這太偏向細節了,所以決定暫緩。如果有同好感興趣的,歡迎隨時討論。
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Sunday, August 13, 2000
我對資訊家電的淺見 -- 資訊家電現況
這次就來點資訊家電的實況報導:首先,抱怨一下目前市面上資訊家電的現況與侷限;再來,描述一下如何真正充分發揮電腦的自然特性;最後,就是要想法子遵循一則新的定律:「科技創造需求,然後滿足需求。」
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資訊家電現況
作者:Yukuan
(著作完成日期:7/1/2000)
(最後修改日期:8/13/2000)
隨著電腦、網路及通訊科技的快速發展,現在已經進入了所謂的後PC時代。在後PC時代中,工程師們謹遵“科技是為了服務人類”的格言,致力於將舊有多 用途的電腦、網路及通訊等相關設備,逐步地進行“單功能化”、“精緻化”及操縱介面的“簡單化”等過程(可以統稱這些過程為“家電化”),以期使更多人能 享受這個資訊科技的好處。
於是就在最近掀起了所謂“資訊家電”的熱潮。很遺憾地,現在推出的資訊家電,仍然停留在傳統個人電腦的使用模式──拿它來玩遊戲、逛網路、聽音樂CD、欣賞VCD以及DVD,甚至作為電子商務的媒介…等──唯一的差別只是操作上更簡單、外觀上更細緻美觀罷了。
像這樣的資訊家電定位方式有兩個很大的缺陷:
如果我們將每一個家電都嵌入一些簡單的“通訊”模組,並讓家電彼此間都能夠透過這個通訊模組互通訊息,形成家電的訊息“網路”,這個家電間的訊 息網路機制能使家電們“自動自發地”提供成套的、高度整合的服務,以便利人們的居家生活。於是,我們就有一個“智慧型”的居家環境……
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沒錯,Internet對人類生活的影響日益深遠。在未來,這個趨勢也不會改變,但是Internet新應用形式的出現、應用形式可能性的 滋長,很大部分有賴於其底層新型式子網路的行成。例如:先有手機的GSM協定,再進一步地,才有人將這個手機的“行動通訊網”搭上Internet。
同樣的道理,我們可以制定一種家電專用、且架在“應用層”的網路協定,然後再進一步將這個“資訊家電網”連進Internet。
照原訂計劃,這次應該先刊登《夢想中的家電》的。但是,為了能讓讀者更深刻地體會我內心的悸動,決定將該篇以“極短篇”的型式刊出,故事題材的鋪陳需要時間,內容也較長,所以,就調換一下順序吧!同時很抱歉地要各位靜待一段時日!
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Saturday, August 12, 2000
我對資訊家電的淺見 -- 資訊網路
這一節,就來談談近來急速竄起的“網路”吧,其實這次的主題是延續上次《淺談資訊》,而我們所針對的網路,也著重在網路的“資訊面向”上。探討的主軸會由一些應用上實際的例子來扮演,讓人能較容易地體會「網路的真正威力在哪?」及「資訊在它上面的著力點如何?」
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資訊網路
網路的威力在於,將“操作”分散到大量“功能有限的物體”,這些物體透過相互連結與溝通,達成連超級電腦都很難完成的任務。
圖書館中,每本書都內嵌一張小小的條碼,透過圖書條碼電腦系統,形成一個可據以呈現即時借還情形的連結網路。一個條碼所能“儲存”的資訊量只有區區幾 個位元,但是透過條碼讀取機器,將個別看來都很渺小,沒有多少意義的資訊流瀉到電腦中,經過進一步“處理轉換”,就形成了很有價值的即時圖書借還的動態切 面。
現代智慧型建築的每個門窗上,只要各嵌入一個晶片,用來偵測並傳遞僅僅一個位元的資訊量,以表示門窗開關情形,透過機器間的對話 而形成的 資訊網路,自 動完成了整棟大樓的保全工作。──晶片上的感測器,將門窗開關的資訊,作了初步的轉換,使資訊能夠在內部處理;而晶片上的訊號發射器,將轉換後的資訊通知 監控系統,監控系統再完成後續的處理……
在《NET&TEN》一書提到「如果讓任何物體可以傳出小量資訊,並從它的鄰居接收資訊,我們便將死氣沉沉的物體變成了活潑的節點」及「愚笨的零件,只要適當地連接成群體,便可產生聰明的結果」。
網路並不只是人們透過Internet以電子郵件或網路聊天室互傳訊息;也不僅僅是人們透過有線或無線電話來互相對話;就算在Internet進行的電 子商務也不足以當作網路的代表作。這些都只是網路進展初期的一些小插曲,並未完全發揮電腦處理資訊、及資訊網路的功能。
在幾年後,真正顛覆人們生活模式,在網路裡所進行的對話,都將以機器之間的對話為主。當所有的人造物都連上這個資訊網路,並自動自發地透過網路彼此對話,那其為人們提供的服務將是數百倍於今天的網際網路規模,因而創造的價值更是不可限量的。
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節目預告:下次和下下次《我對資訊家電的淺見》所要探討的,目前暫定為《夢想中的家電》和《資訊家電的現況》(至於發表的先後順序,目前還在斟酌)。再來,我會提出一個資訊家電在應用層面上的軟體架構,以用來當成實現未來資訊家電實現上的一種可能性……
當然,我會視情況而作適當的調整。畢竟,我只能利用工作之餘來完成這些篇章,屆時,到底會不會在短時間內發表,以及是否會持續地完成,這裡就不打包票了。
-- Yukuan 8/12/2000
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我對資訊家電的淺見 -- 淺談資訊
這裡就來談談“資訊”吧!這雖然是一個蠻根本的議題,不過要完整探討,卻不是一件容易的事。
從最基本的「什麼是資訊 (Information)?」、「其和資料(data)的關係如何?」「和知識(knowledge)的關聯又怎樣?」;到更進 一步的「什麼是訊息(message)?」、「什麼是訊號(signal)?」、「符號(symbol)又是什麼?」、「其和資訊間的差異又在哪裡?」; 再更進一步地「“資訊理論”探討些什麼?」、「“資訊熵”又是什麼?」、「“資訊”跟“通訊”又有什麼關係?」……
你也看到了,這根本不是三言兩語就可以扯完的議題,所以這一小節的題目才會訂為“淺談”資訊,而不是“資訊釋義”或者“資訊本質”等題目。
無論如何,這裡只就《我對資訊家電的淺見》系列文章中直接觸及的部分才作更進一步的探討……
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淺談資訊
我們能對“資訊”作的操作(operation)有──傳遞(transmit)、儲存(store)、轉換(transform)和處理(process)。
“資訊傳遞”可以分成“空間”的和“時間”的,一般所指的資訊傳遞是指資訊在空間裡傳遞,而我們可以把“資訊儲存”當成資訊沿著時間軸傳遞。嚴格說起來,任何資訊傳遞一定同時包含時間和空間兩個面向。
同時,資訊的傳遞一定會包含發訊端(sender)、收訊端(receiver)以及傳輸管道(channel)這三個環節。
現在電腦的架構中,資訊會在處理器(processor)內部經歷一連串的“轉換”。這些轉換是透過處理器內的一群開關元件來達成的。習慣上、會把資訊在時序上所做的這一連串的轉換稱作“處理”。
一個資訊系統的設計重點之一,就是要為資訊系統內部的各個組成分子,指定其各自需要的“操作”(這些操作,可以視為組成分子被分配到的 “任務”),再來就是提供一個組織的機制,讓這些分散各處的組成分子內含的操作,知道該如何組織起來,形成一個“網路”,以達成系統的目標。
-- Yukuan 8/12/2000
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