海洋大學電機系‧張順雄教授

WeGenius第7刊‧2003年
海洋大學電機系

張順雄教授

 

Q.海洋大學是北區的國立大學中,除了台大之外,唯一具有電機電子這方面高科技系的學校。與排行並列的大學 ( 例如中正、中山、中央、中興等 ) 之同性質系所相比較,海洋電機在師資、課程、設備、宿舍,有什麼樣優於其他學校之處,或是有什麼樣的做法,使其能夠成為北部地區,除台大之外,最優秀的電機系,吸引青年學子們前來就讀?

Q.海洋電機系研究的領域和方向,與其他學校的電機系所研究的內容,有沒有什麼特殊的差異之處?

Q.電機的領域相當的廣泛,如何讓學生們在大學四年裡完整地學習,課程規劃是相當重要的。請問海洋電機系在大學的課程中,有什麼樣的規劃,讓學生們在四年裡打好電機的基礎?

Q.同學們在大學畢業之後,緊接著面臨的,就是決定就業、出國深造或是留在國內攻讀研究所,海洋電機在這方面,是否有提供學生們在畢業之後升學、進修或就業的管道?

Q.許多電機電子的科系,和產業界或工研院常常會有一些合作的計劃,貴系是否也有類似的合作發展計劃?合作計劃的內容為何?

Q.數位訊號處理DSP(Digital Signal Processing)、陣列信號處理,都是張主任您研究的專長之一。可否請張主任簡單介紹您的研究領域與實際應用的方向。

Q.主任對於有興趣唸電機的高中學子們,有什麼建議或期望?

Q.海洋大學是北區的國立大學中,除了台大之外,唯一具有電機電子這方面高科技系的學校。與排行並列的大學 ( 例如中正、中山、中央、中興等 ) 之同性質系所相比較,海洋電機在師資、課程、設備、宿舍,有什麼樣優於其他學校之處,或是有什麼樣的做法,使其能夠成為北部地區,除台大之外,最優秀的電機系,吸引青年學子們前來就讀?

在師資、設備方面,這裡目前有21位老師,不乏年輕優秀學者,他們全都擁有博士學位,其中有10位教授、9位副教授、2位助理教授。另外還有3位助教,一個主要在做行政方面的事務,一個負責網路、網頁製作及財務方面的工作,另一個主要是負責實驗器材及電工實實驗方面的工作。我們還會送這些助教到公司去見習,磨練實力。雖然海洋已經有三十幾年的歷史了,然而我們就像是一個新的系所一樣,因為幾乎都是年輕的老師,師生之間的關係也比較融洽。在這邊的老師,每一個人會配置一間研究室,一間實驗室,所以至少有21間專業的研究室,還有一些共同教學的實驗室,此外還有一些公共的大學部專用實驗室。所以說,雖然我們的空間只有電機一館和電機二館,並不算大,但是我們有效的規劃,讓每一位老師和學生都可以得到相當充分的教學與研究資源。目前還有六位師資缺額,每一組各有一個缺額,所以我們還要繼續去找優秀的老師到海洋大學服務。

課程方面,除與一般電機系教學課程相同外,目前我們呈現的是以實驗為主要加強的方向。我們編了一套電工實驗的教材,提供給二、三年級的同學,四個學期的必修課使用,我們總共設計了四本教科書,每個學期各用一本,內容的難度會逐年增加,而且每一年教材會更新一版,目前已經編到第三版。這個做法主要的動機,是因為覺得我們海洋大學的同學們,成績或許不及台大、清大、交大的同學來得優秀,所以希望利用這一套實驗教材,來加強同學們實作設計的能力。一般大學的電工實驗課程,都是在麵包板上接線路,而我們這些都是真正工廠公司所提供的電路空板,在台灣只有我們電機系有做這樣的課程設計。我們用實驗訓練同學設計分析能力,使這些成為真正可以使用且具有特色的電路板,這樣等於是將實際工廠公司的實驗架構帶到學校裡來,因為我們不要同學只是學會焊接的方法就好了,重要的是訓練學生去思考如何設計電路達到需要的目的。或許有人會問,這麼重大的改變,這些材料的經費要從哪裡來?這個教材使用的第一年,最初設計的時候,一個人一組,四個學期花費了大約一百五十萬。第二年我們做了一些課程上的修改,省去了一些不必要的支出,花費降到大約一百萬左右。為了把這項計畫告訴校長,讓他支持我們這項計畫,所以我們計算每一位學生所繳的學費中,有多少是用在實驗的材料上。我們這樣一套教材,一個學生一年大約要用掉三千元的成本,而學生實際上花在實驗的材料,大約只有三百塊而已。所以我們有一部分是由基金會贊助,一部分則是學生家長以及校友的贊助。當然要幫忙完成這件事情,都是需要熱心,包括老師的熱心、贊助者的熱心、廠商的熱心等等,才能有這麼一套很好的教材。當然我也希望要是有機會的話,可以把這一套教材推廣出去,讓更多學生去使用它。

在食宿娛樂方面,學生的宿舍目前是不夠,我們盡量提供宿舍給所有需要外宿的大一新生,而到了二、三、四年級幾乎都要抽籤。因為地緣上的關係,基隆地區的誘因比較少,比起台北市區,生活費減少很多,也比較單純。而且這邊是東北角風景區的起點,平時可以往東北角國家海岸風景區,也可以往北海岸,白天可以看到藍色的天空和寬廣的太平洋,窗戶一打開就可以看基隆嶼,十分美麗;入夜之後也可欣賞鑽石城──九份閃爍的夜景。由於這邊地緣上的關係,讓同學來到了這邊,或許會覺得學習的心胸,比較開朗,可以算是最佳的讀書環境。當然,因為在學校附近的資源較少,學校就需要多花點心思在學生的食、住、娛樂上,例如把學校的餐廳盡量做得很完善,或舉辦一些活動。因為同學大家天天都相處在一起,做實驗、踢足球,都很有默契,所以我們這裡畢業的校友,感情也比較好,這對於未來的創業,也有很大的幫助,所以我常常跟孩子們說:你們是幸運兒,因為你們進入了海大,我們一直在朝向最優秀的電機系邁進。

Q.海洋電機系研究的領域和方向,與其他學校的電機系所研究的內容,有沒有什麼特殊的差異之處?

有一些人會認為,唸海洋大學就是要出海去跑船,這是大家對海洋大學的誤解。如同政治大學,並不是在搞政治,交通大學也不是在搞交通,同樣的,「海洋」只是一個名字,因為我們是從海洋學院改制過來的,所以沿用這個名字。

當然,因為我們是海洋大學,我們主要的研究發展特色,當然是包含了海洋方面的研究,所以會研究一些和海洋有關的電機方面的領域,例如水下通訊、水下偵測等等,這在國內幾乎沒有人投入,因為我們是海洋大學,所以我們必須去從事這方面的研究。不過我們研究的領域,並不以這方面為限,其他部分的研究其實都和一般大學的電機系差不多。

除了海洋特色之外,其他方面其實也做得很好,所以產業界有些大型的企業會跟我們的老師合作發展。例如固態電子的部分,有水下機械的感測元件、發展高頻微波的電路設計。還有數位訊號處理和設計,我們通訊信號處理組的每位教授的實驗室,都被要求去設計數位訊號處理儀器的DSP,其中也有一些團隊與國科會合作計劃。海洋大學沒辦法一次多方面的進步,所以我們從發展海洋大學的特色開始,我們的訓練從設計開始。其他部分,像是民生需求方面的產品開發,我們與國科會合作噴墨印表機的整體計劃;還有一部分是和機械系合作的水下機械臂設計,可以作為打撈的準備。計算機的部分,你們看這是一片四層板,是我訓練研究生做出來的,大概投入了三年左右的時間。開始訓練的時候,我送我的研究生到外界的公司去做兩個月的暑期魔鬼訓練,當然魔鬼訓練之前會先幫他們打好基礎。兩個月之後,回到實驗室繼續努力,前後大概花了十幾萬,經過兩屆的研究生,將這個DSP的設計做出來。這個設計可以安裝在PC上,也可以獨立使用,具有資料蒐集、偵測的功能。電路板上還有預留一部分的空間,將來可以再加上網路通訊的功能。

Q.電機的領域相當的廣泛,如何讓學生們在大學四年裡完整地學習,課程規劃是相當重要的。請問海洋電機系在大學的課程中,有什麼樣的規劃,讓學生們在四年裡打好電機的基礎?

在大學部時,與一般電機系是一樣的,我們主要是高科技人才的培育,包括系統、電子、計算機三個領域。研究所之後,慢慢要發展屬於我們的特色,除了一般電機的領域外,還將大學部中的三個領域再細分為六個組,系統分為通訊與訊號處理組、電力與電子電路組、控制組,電子組又分為固態電子組及電波工程組,平均每一個組我們會分配約三到四個老師左右,這樣來看,我們在通訊跟電波方面比較優勢,因為兩組加起來共有七位老師,同時研究通訊、微波、高頻與訊號處理。

我們會有一個選課的導引,一開始我們希望學生除了專業以外可以在通識方面多加強,因為成為一個高科技人才不能連一般的社會知識都不了解,對於課程的安排我們都是提前一個學期擬定課程表,學生所學的內容,我們希望可以理論與實務並重,至於選擇的方向,往往會跟著科技產業的脈動,像現在的兩兆雙星,半導體及光電相當熱門,所以我們會對每個學期的課程都加以檢討,但是通常變動都不會太大,因為在大學部主要是奠定學生們的基礎。以前有一個校長就說:專業的東西不能教太多,還是要教一些基礎。海洋大學電機系要在最基礎的部分紮根,而專業的部分學生到了大三、大四的時候,再根據自己的性向及興趣做選擇。一般來講,大一及大二的必修較多,基本的像物理、微積分,還要另外開課,學的東西可能一樣,但是所學的觀念有些差距,因為電機系需要的數學基礎及物理基礎十分重要。當然外文也是相當重要的科目,不只是英文而已。我時候會拿一些日文的資料給我的學生看,因為日本的科技發展也相當快速,所以我希望他們也能夠學一些日本的科技。由此可知,我們課程的安排是相當全面的,讓同學在大學四年中紮下厚實的基礎。

Q.同學們在大學畢業之後,緊接著面臨的,就是決定就業、出國深造或是留在國內攻讀研究所,海洋電機在這方面,是否有提供學生們在畢業之後升學、進修或就業的管道?

我們會協助鼓勵學生能夠繼續完成研究所的教育,因為大學屬於通才教育,即使有學也都學的不夠深入,所以我建議同學要攻讀研究所,還有些同學會想要出國唸書,我們也都很樂意為學生寫推薦信。而我們系上每個學期都會辦一次工廠參觀,大學部我們也都會安排到產業界看看,去見識一下到底在做些什麼樣的事情,保險費我們也都由系上想辦法幫他們支付。學校中若要報考研究所我們也有蒐集題庫提供給同學,所以我們的角色是做為學生的後勤支援,有求必應。

目前研究所碩士班,我們一年提供的名額約70幾位,大概有四分之一是本校大學部甄試的同學。現在大學部也提供了一些獎學金給同學,不管是多元入學或是指定考科入學的,皆有機會獲得,詳細辦法會另外公佈。研究生的公費助學金,在所有國立大學中,聽說我們是最多的,海洋大學一年花在學生的獎助學金上面大概是一億八千萬左右。

除了系上之外,學校的就業輔導組,也會舉辦一些活動,譬如請一些公司裡的經理人來學校座談,我們也會參與他們的會議,會中提出他們要求的人才需要怎樣的條件,譬如說當面試的時候注重外文能力,那就是我們提供就業輔導的管道,若是畢業的時候才動作或許是慢了,但是學生們還是能夠有一個媒介,可以透過我們得到更多的訊息。

Q.許多電機電子的科系,和產業界或工研院常常會有一些合作的計劃,貴系是否也有類似的合作發展計劃?合作計劃的內容為何?

這些研究計劃大部分是研究生參與的,當然大學部也是有一些參與機會,依照性質不同,有些是參與老師實驗室的計劃,例如我們DSP實驗室的系統專題,對大學生來說這些專題研究等於是彌補課程的不足,不過通常要花很多時間,學生通常都會覺得太難而且又要花很多時間,不願意去做,我們也一直在改進如何吸引學生肯花時間來學習專業上的研究,有些老師也會提供研究計劃的名額給大學部的同學,但是因為有些太過涉及理論的東西,大學部的學生很難接上手,所以這些機會是有,不過沒有像其他學校名額這麼多。

但是大學部高年級的同學都有機會參與專題,只要對系統、電子、計算機三個領域有興趣,可以找到這方面的指導老師就可以開始製作專題,沒有強迫規定在這方面一定要修幾門或幾個學分,完全是由學生的興趣做決定。除此之外,若學校中有社團如電研社或網路委員會想要學習,我們也會協助訓練他們。專題與研究計劃最大的不同在於做專題是因為對某方面有興趣想去研究,做完之後可以得到學分。研究計劃是外面單位提供一個計劃,學生主動找老師,在研究生以外安排一個名額跟著去做實驗和學習。所以大學部的同學只要有興趣還是都有機會接觸專題研究的部分。

我們還會參與政府的研究或計劃,像我們與海巡署有長期合作的關係,我們與海巡署底下的通資處有密切的關係,有關他們辦的學術研討會是由我們協助辦理,而這個計劃主要是跟產業界,除了國科會的以外相關的部分。起初這個系的特色,主要還是以國科會的計劃為主,因為剛開始比較年輕,在學術上還需要努力。而現在我們已經可和產業合作,譬如幫忙設計些晶片,這合作的過程中,我們遇到不太容易的部分是每個場合所需要的晶片功能不一樣,我們要設計的是更實用的IC。

另外我們系上有一個編制為電機電子標準檢測研究中心,這個中心已經籌畫三年了,主要因應加入WTO之後一些安規的檢查,EMC、EMI方面的測試,這個中心目前是由計算機組的呂紹偉老師負責,未來希望能提供一些對外的服務,目前正在規劃。而目前我們跟產業界合作的研究,因為基隆市幾家自行崛起的公司,研發能力有待加強,所以與我們合作幫忙設計產品,對於產業界的合作我們希望是小規模的,也有一些是和系友產業的合作,另外我們也和資策會有航運方面的合作。目前我們主要是幫忙智慧財產權專利的審核,我們系上會提供專利權的鑑定。

Q.數位訊號處理DSP(Digital Signal Processing)、陣列信號處理,都是張主任您研究的專長之一。可否請張主任簡單介紹您的研究領域與實際應用的方向。

我們的實驗包括水中通訊、水中方位估測,也有做一些實體電路的設計,還有一些影像處理。我們之前十月才參加了IEEE海洋工程研討會,台灣有四篇文章,我們的實驗室就包含了兩篇,因為這是屬於海洋工程,是我們海洋大學主要研究領域的一部分,所以說我們在一些專業領域的部分,其實也花了不少時間去進行。

一般我們所看到的世界是屬於類比訊號,但是當我們要用電腦去處理真實訊號時,電腦本身是處理數位的東西,所以在作數位訊號處理之前,首先還要先讓現實生活中的類比訊號通過一個A/D(類比對數位轉換器)的介面,才能變成可讓電腦處理的數位訊號。DSP有人翻譯為Digital Signal Processor,指的是處理數位訊號的裝置,也有人將它翻譯為Digital Signal Processing,指的是處理數位訊號的過程。DSP就像是一個黑盒子,你送進去黑盒子的東西,和從黑盒子得到出來的結果,中間經過了一個數位化演算的過程,這都算是數位訊號處理。

陣列訊號處理英文叫做Array Signal Processing。我作一個比諭,假如我們只用一個眼睛去看東西,就沒有辦法去感受到立體的視覺效果,深、淺、近、遠就看不清楚。同樣地,如果我們要做訊號的感測,就必須用兩個以上的裝置去感應它,才能做更精確的量測。這個應用就非常廣泛,主要是集中在雷達與聲納方面上。像所謂的相位雷達(Phase Array),就是藉由量測與調整所接收到的訊號相位,來做立體偵測的雷達。這和平常通訊是不一樣的。一般的通訊是點對點的,如同我們使用手機,只有接收訊息而已,但是當我們需要知道訊號源的位置時,就需要用到陣列訊號處理。

Q.主任對於有興趣唸電機的高中學子們,有什麼建議或期望?

我們系上在七月中旬的時候,都會舉辦一個海洋電機研習營,對象則是以高中高職的學生為主,我們已經辦了三屆了,明年會繼續辦第四屆,我鼓勵他們能夠來參加這樣的活動。有一些同學就是參加過電機研習營之後,就決定推甄或申請入學到我們的科系裡面來。我們現在申請入學的名額大約佔入學人數的百分之三十,大約有二十五個名額的機會,男女生的機會均等,公平競爭。而我們發現有了申請入學和推薦甄試後,系上的女生變多了,我也認為女生來從事電機這一方面的工作,其實蠻適合的,因為女孩子都比較細心。而且系上學長學姐對學弟妹也都很照顧,會給予學弟妹一些適當的輔導,彼此感情都很融洽,人情味很濃厚,系上的老師對學生的照顧也很多,這也是我們和其他大學不一樣的地方。

我常常會給學生一個觀念,就是你出去找工作,並不是單單只用你的學問去應徵,而是要懂得如何跟人去接觸,所以我們還要去學習怎麼去適應和人的溝通、生活。我希望高中學子們不管將來念什麼,都要學習如何與人相處,而對於未來想念電機的同學,我建議他們能夠藉著參加電機研習營的機會,確實了解自己是不是喜歡電機所學的東西,這樣將來進入電機這個領域,也會學習得比較快樂。

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