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e論壇2

環環相扣、工程學術的金鑰匙在哪裡?

文/許炳堅(1978電機系畢業)

 

 追求研究型大學在全球學術競爭的卓越,是臺灣各界長期奮鬥的目標。此一努力,在21世紀裡更發顯得殷切。各項產業的全面國際化潮流,也增加了它的急迫性。所以,從2005年起教育部額外撥了五年五百億的經費給十二所研究型大學,希望能夠達到「立竿見影」的效果。每一所參與的大學,在計畫書裡都會描述得信心滿滿;然而執行起來,就會遇到很多預先沒有考慮到的障礙。有時候前進的成果還會比原先想要超越的國外大學來得緩慢,也就是說會出現相對倒退的現象。當然,我們想進步,別人也是想破腦袋地求進步。歸根究底,就看誰能對最根本的問題,找出有效的方法,全力去推動。

 充足的經費是一個重要的因素,但非全部。有人說:如果經費充裕就可以使得該大學的全球學術競爭力一路提升。那麼油源充足的「沙烏地阿拉伯」的國立大學豈不一路竄升到世界前幾名了?由此可見,還有一些根本的要素必須一起向上提升才行。在此,讓我們以臺灣大學、交通大學、成功大學、清華大學等的工程相關學院來詳加探討。(這其中包含了原有的工學院,還有新分出來的電資學院或者電機學院、資訊學院等。)一方面,我們想瞭解究竟有多少環節緊緊地扣在一起,造成阻止或者妨礙往前進步而卻卡住的現象。另一方面,我們也要探尋解開這些無形枷鎖的有效方法。

 目前,臺灣大學在全球學術界的綜合排名是120名左右。如果想進步到100名以內,根據直覺的想像,就是需要超越前面的20所名校。再深入一層想,如果臺大有機會向前追趕20名,那麼表示排在140名的學校也有機會趕上臺大。也就是說,臺大站在120名的位置,往前看20名、往後看20名,與總共40所國際優越的大學相競爭,必須是40所裡的第一名,才能夠真正「名至實歸」地進步到100名內。而非只是簡單地拿目前排名在100名的單一大學來比較,將其超越即可!須知,在動態競爭下,原來看到的舊標準會不斷地翻新,而非一成不變的。就像球隊比賽一樣,不是在明年贏了去年的冠軍隊,就可以獲得明年的冠軍獎盃,而是要打敗所有參賽的球隊才行。同樣地,交通大學2007年在工程類的世界排名是49名;如果要進步到30名內,就需要結結實實地贏過前、後總共38所國際優越的大學才行。

 《中國時報》2007-05-18報導,署名來自「藍領勞工」的林志勇先生寄給臺灣大學李嗣涔校長以及中山大學張宗仁校長的電子郵件,內容列舉社會新鮮人常犯的七個毛病,包括:「缺乏謙虛」、「缺乏時間觀念」、「缺乏敬業精神,不夠尊重工作」、「身段不夠軟」、「活在高學歷的光環下」、「過於自私」及「藉口太多」。臺大李嗣涔校長認為這個問題無法以上課方式在短期內看到成效,又值得重視,因此特別把電子郵件轉給師生們去一同思考。

 反觀美國頂尖的哈佛大學,今年他們決議將採用新的「通識教育課程」,包含了八個領域:「美學與詮釋性解析」、「文化與信仰」、「實證與數學推理」、「道德推理」、「生命系統之科學」、「物理宇宙學」、「世界社會」和「美國與世界」。這套新課程是哈佛教授們積極參與幾百個小時所產生的結果。新課程的目標在於「提升學生公民參與的程度,有效因應社會變化,深切了解一言一行背後的道德意義」,希望學生透過這套通識課程,能開拓其學習領域,更貼近現實生活。(見《中國時報》2007-05-17報導)

 國內的研究型大學是否已經根據21世紀的新需要,全盤設計、規劃了新的課程給大學部、給研究所的年輕人?或是正在緊鑼密鼓地進行中?或是不知從何處開始著手?

 我們絕對不是在雞蛋裡挑骨頭,而是西諺有言:The detail is in the fine print。意思就是說「事情不要只看表面,而是要深究到細微處」。2007年5月,雲門舞集創辦人林懷民先生在獲頒政治大學名譽文學博士時說:「我總是看到既定路線外的那條路!」而獲頒政大名譽商學博士的台積電董事長張忠謀先生則認為:「為自己賺錢是天才,不需要學問」,「商學」的終極目的,卻是為社會服務。

(A) 需要建立內部準確的模型

 在訊號處理方面,有一個被廣泛使用的數學模型,叫作『感知網路』(perceptron network)。它經常被運用在語音處理、辨認上,運用在機器人的學習上,運用在股票市場的分析上,運用在影像分析上等。一個『感知網路』包含有一個「輸入層」(input layer)、一個「輸出層」(output layer),還有夾在中間的「隱藏層」(hidden layer)。外界的訊號,首先到達輸入層的許多處理元(processing unit),經過匯集後再傳送到隱藏層的相關處理元。隱藏層的處理元將這些資料經由相乘、相加,接著其他數學公式的運算,改頭換面之後,再傳送到輸出層的相關處理元。最後結果就可以在輸出層獲得。

 為了增強與改進『感知網路』的準確度,一個很出名、很有效的方法就是『逆向傳送學習法』(back-propagation learning)。也就是說,根據在輸出層想要達成的最後結果,逆著原來訊號流通的方向,返回到「隱藏層」,然後在「隱藏層」調整「網路」(network) 的參數。

 如何才能有系統地調整參數以便越調越好,而非盲目地調整,卻愈調愈糟呢?先決條件就是在「隱藏層」的數學模型必須準確地建立。台積電的「設計與技術平台」副總經理許夫傑博士有句名言:「可以被量化來監測的,就有改進的機會。」

 我們可以把學生進入大學深造的四年過程(process)或者研究所的兩年過程,投射到一個相對應的『感知網路』模型上。各大學絞盡腦汁來拼命爭取成績優秀的入學生,這是「輸入層」的部分。業界對於大學或研究所畢業生的期待,這是「輸出層」的部分。然而對於中間的「隱藏層」:(1)我們是否已經建立了準確的模型去瞭解它?(2)我們是否妥善地使用『逆向傳送學習法』(back-propagation learning) 去調整它到根據時代需要的最佳狀態?

 就我所知,對於中間「隱藏層」準確模型的建立,目前在國內是相當的缺乏。這是一個『矛』與『盾』的困境。一般人對它不熟悉,也說不上來。一般教授雖有感受,也不太知道詳細內容。真正有深入接觸、有辦法描述清楚的幾位教授,可能也身兼重要的行政職位;一方面不方便說、另一方面也忙得無暇去說。等到65歲退休、或者在中央研究院的70歲或更老之後退休,也不想再說了。

 『感知網路』的架構,和中文裡所常說的高手處理事情的三個層次有「異曲同工」之妙:第一層次是「見山是山、見水是水」,中間層次是「見山不是山、見水不是水」,第三層次又回到「見山是山、見水是水」。其中的奧祕,都是在中間的「隱藏層」。

 就拿影像儲存常用的JPEG檔來說,JPEG代表Joint Photographic Experts Group,也就是「聯合圖像專家小組」。JPEG檔採用了「離散餘弦變換」(discrete cosine transform) 來達成壓縮的目的。一個原始的影像是人類肉眼看得懂的,就好比第一層次的「見山是山、見水是水」。經過「離散餘弦變換」到頻率領域去,就成了中間「隱藏層」的「見山不是山、見水不是水」,因為用人類的肉眼來看「頻率」是看不出所以然的。可是在頻率領域裡,就可以只保留低頻的資料,而把高頻的部分丟棄,這樣子就達到數據壓縮的目的。到了第三層次,經由「反離散餘弦變換」,可以把「頻率」資料轉換回成眼睛看得懂的像素(pixel)的組合,也就是又回到「見山是山、見水是水」。古代華人在幾千年前的智慧,就明確地找出後人在影像壓縮的「離散餘弦變換」,或在訊號處理的「感知網路」所依據的原理,真是太有遠見了!

 本文的後面幾段,試著從某些角度來描述工程學術裡中間「隱藏層」的模型。因為是在嘗試階段,如果有不夠準確、周詳之處,尚請讀者們多包涵、多指正!

 (B) 傳承、互助的機制極待加強

 博士畢業,只是在大學的工程學院裡擔任教職的要件之一,而非全部。一般說來,攻讀博士學位期間,最注重的就是專業知識,也就是SCI論文發表了多少篇?至於教學方面,並沒有機會來特意的訓練;更談不上培養出專門能力來指導年輕學生、和為他們做「生涯規劃」。

 在歐美各國的理學院,獲得博士學位之後要跟隨一位大師級資深教授去從事『博士後研究』,也就是擔任助理教授之前的養成訓練。在這一段期間,一方面把專業知識更加精進,可以更深入的從事大部頭的研究,來發表很有影響力的論文;再一方面,可以學習在創新領域上撰寫傑出的『研究計畫書』來申請研究經費;同時,也經由指導大師的管道與人脈,與全球的知名學者們互動,增進彼此的瞭解。幾年之後,被某個大學正式聘為助理教授的時候,就可以開始獨當一面,而且再繼續加強原有的人脈、關係、和學術管道。

 但是工程學院就很不一樣,因為有產業界在一旁積極搶人,所以正式教職比較容易找得到;一般就跳過『博士後研究』這一個「苦行僧」階段。為了彌補此一欠缺,在歐美各國的工程學院裡,就採用了有效的變通方法。他們由有顯著成就的數位資深教授負責『傳承』(mentoring)任務,對於年輕的助理教授們提供「有遠見的」(visionary)協助;同時也提供自己在國內、外的人脈、管道與年輕助理教授們分享。因為這些位資深教授的專業成就非常傲人,眼光也很長遠,國際交流也非常廣闊;年輕的助理教授在他們的督促及提攜之下,經常有『青出於藍而勝於藍』的表現。這是正向的循環,可以達到很好的效果。

 反觀台灣國內,工程學院也和歐美一樣直接跳過『博士後研究』這一階段。但是國內大學的一個工程科系裡,享譽國際的資深教授並不多;就算有,他們也是經由二、三十年的暗中摸索才找出了一些竅門,怎麼捨得把寶貴的經驗詳細地拿出來與年輕助理教授們分享、而讓後者在七、八年內就追上自己二十幾年的成就呢?何況,有些年輕學者為了強調自己的獨立性、也不希望資深教授們來干擾。就因為資深者與資淺者之間彼此缺乏良性傳承、互助的機制,造成經驗或人脈、管道不能有效的發揮效用(leverage),幾乎每一位教師都是從起跑點重新做起;如此,想要追上或超越國外領先的卓越大學,自然是非常困難的。

 這是缺乏正向的循環,也阻礙了快速發展的可能。國內的研究型大學在世界的排名一直不能大步地向前推進,主要就是在國際學術圈裡有影響力的人數、增加的速度趕不上國外領先大學的緣故。這是牽涉到「方法論」(methodology) 的層次,不是單一教授日夜拼命就可以改觀的。[註]

(C) 學術影響力靠排隊有效嗎?

 有人認為華人的社會,在公共場所的排隊習慣有待加強。相反地,在工程學術領域裡,各級教授們卻出現了太多以排隊來等待進階的傳統作法。助理教授們排隊等著升副教授、副教授們排隊等著升正教授。教授們排隊等著當系主任、或者研究所所長,再接著排隊等著當學院院長或研發長、教務長。有時是排隊等著借調到國科會、教育部以及所屬的單位去擔任主管。這種排隊的傳統作法有時也被用到國內的獎項上。等資深教授們領過幾次獎以後,機會就自然輪到比較資淺的教師頭上。

 在20世紀裡,對外互動並不頻繁;這種長幼有序、相敬如賓的傳統排隊作法還可以在臺灣內部行得通。但是到了21世紀,全球化交流與競爭盛行;工程論文發表大多以國際SCI論文期刊為主。

 任何一個國際論文期刊的運行,必須有多種人參與。在台前是『投稿人』。在台後就需要好幾種人:包括『發行人』、『總編輯』、『編輯委員、或者客座編輯』、還有『審稿人』。國內教師們最習慣的就是當台前的『投稿人』,只要稿子投出去,接著就是讓台後的去忙翻天,自己就像坐轎子的一樣,非常輕鬆;偶而還可以抱怨為什麼自己所投的文稿沒有被即時的處理。曾經有一位擔任編輯委員的副院長訴苦:「國內學者們只喜歡做投稿人,不太願意幫忙審稿;大多數以太忙當借口來推掉審稿的抬轎子事」。只想坐轎子而不想抬轎子是臺灣工程學術往前邁進的枷鎖之一。

 當然,有不少學者想跳過做苦工的『審稿人』,而去爭取擔任有顯著名聲地位的『編輯委員』,但是又遇到下一個難題。已經擔任編輯委員的副院長分享了他在爭取過程的辛酸:「一個國際SCI論文期刊,在臺灣說不定才聘請一位編輯委員;如此一來,臺灣大學、交通大學、成功大學、清華大學等的教授們又要搶破頭,傳統那一套排隊作法又會被搬出來。」這是臺灣工程學術往前邁進的另一個枷鎖。

(D) 應該關心新領域發展為主、而非個人成就為中心

 回想起來,我有機會擔任過四個不同國際SCI論文期刊的『編輯委員』、還有五個不同國際SCI論文期刊的『客座編輯』,更有幸地擔任過兩個不同國際SCI論文期刊的『總編輯』。當然,這麼多額外的機會不能靠排隊去獲得。因為每個人對於國際SCI論文期刊的運作的瞭解的程度不同,很難把其中的奧妙用簡短的筆墨來形容,讓各種背景的讀者們都清楚。

 一般說來,臺灣國內工程學院的學者們專注於自己熟悉的傳統領域;他們好不容易在研究室或實驗室整理出一篇自己認為值得發表的文章,就投到國際SCI論文期刊。他們在念博士時,就是這樣被訓練;所以任教時也繼續這種熟悉的方式。同樣地,他們被邀請審稿時,也會專門找自己熟悉題目的相關文稿。

  嚴格地說,上述的作法也沒有什麼不對;只是在國際工程學術圈裡,這種相對上安全、但是保守的作法所能發揮的影響力就非常的有限。一個成功的國際工程學術會,必須抓住時代的脈搏,引進最新的相關領域或者題目。反映出來,在國際年度大會的技術項目上,就是「特殊場次」(Special Session);在論文期刊上,就是「專題特刊」(Special Issue)。「特殊場次」以及「專題特刊」總能吸引更多參與者的注意力,所以它們的影響力就大得多。

  國際年度大會的「特殊場次」可能由安排會議的「技術委員會」來決定;而論文期刊的「專題特刊」就由「編輯委員會」討論,然後由『總編輯』聘任數位『客座編輯』執行。有很多相關的重大事項,就會在國際工程學術會的「執委會」定期會議來討論和決定。

  所以國內工程學院的學者們,如果只當台前的投稿人,那麼所能發揮的影響力就很有限,而且無法累積地疊高起來。個人單打獨鬥的限制,在此就展露無遺。

(E) 實例

 有一位國內研究型大學的教務長,對我吐露了以下的親身感受:

 您的描述,很真切地指出目前臺灣研究型大學的主要問題之一;這是非常殘酷的事實。

 除了有心傳承的資深教授們數量不足之外,另一個重要因素是卡在教師的升遷與獎勵制度上。國內的升遷採用記點的方法;獨立研究且單獨發表的期刊文章,就可以獲得比較高的點數。反之,共同發表的文章,就算是影響力增大,所分配到的點數也少了很多。在此制度之下,年輕教師們當然會專注於個人的單打獨鬥、全心全力在期刊文章的發表上去衝刺,卻忽略了其他方面的貢獻。

 我曾經邀請一位『國際電機電子學會』會士、而且是擔任過國際SCI論文期刊『總編輯』的外國資深教授,到學校來講學以及進行研究一年。當時,我鼓勵系上年輕教師們來和外國資深教授互動;但是這些年輕同事們卻興趣缺缺。雖然我再三強調這種機會的難能可貴,這些年輕同事們還是無動於衷,只想埋首於自己一個人的傳統研究上。結果,我必須單獨花費大部分的時間和這位外國資深教授互動。

 如果,國內大學的升遷與獎勵制度能夠改弦更張;那麼,問題是否迎刃而解呢?

 聽了這位教務長誠心的敘訴,引起我幾項感想:

第一:如果國內大學的升遷與獎勵制度真的改弦更張了,問題是否自然而然就解決了?答案也未必盡然。

第二:國內研究型大學裡剛升上正教授的學者們大概是四十多歲,也不再有升等的壓力,為什麼不由他們積極地和來訪的外國資深教授互動呢?

 其實在國外的名校,升遷方面並沒有明確的計點制度來保障。系裡只是告訴新進教師們在國際學術圈裡,「盡全力施為,達到全球化領導者的位階」,如此而已。發表了很多篇SCI期刊論文,也不能保證升遷就可以順利達成。相對上,國內大學對於教師升遷,還是寬容了許多。

 當然啦,國外名校工程領域教授的年收入,與高科技人員相接近;反觀,國內大學工程領域教授的年收入,明顯地落後於科學園區裡高科技人員在加上股票分紅之後的年收入。所以,短期內,也無法要求每一位國內教授都提升到「盡全力施為,達到全球化領導者的位階」的崇高境界。希望這是大家長期努力的目標。

 (F) 太兩極化,累得半死或鬱卒得很

 國內工程學院裡還有一個普遍的現象非常影響全球化競爭力的全面提升,那就是教師的遭遇太過於兩極化;不是累得半死就是鬱卒得很。普通教師在沒有擔任行政職務以前,與國外互動的經費都很缺乏;不論是出國參加重要國際會議的經費,或者是邀請外國資深學者來訪的費用,常常是捉襟見肘。少數研究成果極為卓越而能申請多項大型研究計畫補助者是例外,大部分是鬱卒得很。

 等到有機會擔任行政職務,不管是學系主任、研究所所長、學院院長、研發長等,可以運用的經費充足起來。可是為了新增加的行政事務忙得不可開交,再加上原有的教學與研究指導工作,真像是兩頭燒的蠟燭。每天都是精疲力竭、累得半死。雖然對外互動的經費多了,只好眼睜睜地看著它躺在那裡卻沒有時間去運用而繳回去。並且品嚐了行政職務的滋味之後,就會緊緊地抓住它;逮到機會的話,還要往上爬。就怕從行政職務的行列裡掉出去,會回到以前苦哈哈的日子。

  大部分的人多是掉入兩邊的極端裡。如果是苦哈哈的、而且鬱卒得很,當然提不起精神去追求「全球化領導者位階」這麼崇高而且挑戰的任務。反之,每天被開不完的會追著跑,精疲力竭、累得半死的幾位,也沒時間去想「全球化領導者位階」這麼宏大的目標。何況,行政職務的調升,有時靠的是與校內團隊興趣相同,與校友們接觸熱絡,校內人緣好等。至於「全球化領導者的位階」一類,大概只能是錦上添花的事。

 反觀歐美名校的工程學院裡,處於中間地帶的教師們比例就高出許多。一方面,他們不會苦哈哈的;另一方面,他們也不必一窩蜂地往行政職務鑽。如此一來,他們就可以努力去追求與實踐「全球化領導者位階」的快樂目標。歐美名校的工程學院裡,在國際學術學會有影響力、能發揮主導力量的教授們,大多是沒有身兼行政職務的人;他們是『學術界快樂的中產階級』。一個社會,如果『中產階級』能夠健全與強大,那麼社會就會穩定地快速進步。同樣地,一個大學裡,如果『學術界快樂的中產階級』能夠健全與強大,就能發揮整體向上提升的可觀力量。

  反觀國內,還是強烈地受著「官大學問大」的影響,愈重要的研究計畫就由行政職務愈高的人來擔任主持人或總主持人。只要卸下行政職務,那麼總主持人的位子也就一併交出去。還有,在歐美舉行的國際學術論文年度會議,一般設有『大會主席』、『技術委員會主席』等功能性位子。同一個年度會議,如果轉到亞洲國家像臺灣來舉行,就會在『大會主席』前面增設『大會榮譽主席』,有時由校長、或者政府部會首長來掛名。這種『大會榮譽主席』疊床架屋的方式,就是20世紀遺留下來的,不知何日才會被掃除掉?

 (G) 全球化領袖型教授推動會

 為了突破此一困境,一定要找出有效的方法,讓國內一群工程學院的學者們能夠群策群力、發揮整體互助的正向戰力,而非彼此互相牽制的負向阻力。從2002年起,我們嘗試著成立「全球化領袖型教授、教師推動會」(Globalization Leadership Professors/Teachers Promotion Council);也找到機會於2004年7月到教育部高教司去報告。黃雯玲副司長(當時擔任學術審議委員會專門委員)希望此一「教授、教師推動會」能不限於工程領域,而能擴及管理、科學領域;也希望此一「教授、教師推動會」能盡量在臺灣各個大學同時推廣。

 在環環相扣之下,要找到「工程學術的金鑰匙」讓國內的工程學院能夠往前進步一倍(也就是說原來世界排50名的進步至25名)可能是一條相當漫長的路。希望大家能夠互相多鼓勵、多切磋,一起來直接、有效地群策群力。『凡努力過的,必會留下痕跡』。

註:本文的意思,不是要一竿子打落一船人。我們相信,傳承、互動成功的例子在幾個大學裡都存在,祇是它的比例極低;而且不是有系統化 (systematic)的在進行。所以要把這一問題現象很明確地闡述出來,以便熱心人士去面對和找尋有效的答案。

 

作者簡介:

 許炳堅博士於1978年畢業於臺大電機系,獲得7次書卷獎;於1985年獲得加州柏克萊大學電機系博士學位。於2006年獲得教育部頒發的第一屆「教育奉獻獎」。目前任職於新竹科學園區台積電擔任專案處長。

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