穿戴裝置專題報導（四）：感測晶片發展，物聯網要先有「感」才能「連」–專訪國家晶片研究中心莊英宗博士|最新文章

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穿戴裝置專題報導（四）：感測晶片發展，物聯網要先有「感」才能「連」–專訪國家晶片研究中心莊英宗博士

105/01/22 5892

李允誠｜台灣數位文化協會

穿戴式裝置、智慧家庭、智慧汽車，這些都是物聯網時代下的熱門名詞。社會普遍認為，產品如何「互連」是首要問題，但除此之外，如何「感測」亦是關鍵所在。物聯網強調物體的「自發性」，物件必須能像人類一般感受外在環境，才能進一步談抽象的物聯網趨勢。本篇專訪邀請國家晶片研究中心的莊英宗博士，解構目前台灣感測技術的發展，以及他對物聯網的見解。

物聯網發展，感測讓物先有「感」才能「連」

莊英宗從「智慧化」這個目標下的不同角色開始談起：一是電腦的運算能力，二是物件的感測能力。如果要更有「智慧」，是否應該是優先發展扮演大腦角色的電腦運算能力？然而電腦即便運算能力強大，仍是在「虛擬空間」中稱霸，而無法和「真實世界」接觸。而感測器扮演了將真實世界的訊息傳輸回到虛擬空間的關鍵媒介，讓電腦智慧真正「無遠弗屆」地主動成為我們環境中的一部分，而不是一個需要被動操作的設備。

過去的感測器以軍用、工業用為主，體積較不受限；而現在為了迎向個人消費市場，晶片開始往微小化、節能化發展，加上半導體技術的成長，「微感測」成為了現在的主流趨勢，從溫度到觸感，都是感測的守備範圍。但莊英宗也強調，並非所有資訊都需要回到電腦才能做出反應，就像人體一樣，「人體的許多行為或反應都並非由大腦下指令，而是身體反射的結果。」對於感測的展望和想像，目標也是做出單一感應器即時反饋的功能。

物聯網的邏輯是「以物為本」，以物件為主體形構一個智慧的環境。而目前最常在物聯網概念中被提及的穿戴式裝置正在打前鋒，「一項技術要能順利成長，需要有一個產業去支持。」莊英宗說。但目前市售穿戴式裝置的感測功能仍較為簡易，除了感測使用者的心跳和體溫等生理數據之外，未來也應感測更多外在環境，整合個體和外界的資訊予以分析，才能提供使用者更為全面的建議。

生醫感測晶片，不能設計成被保護的公主

2012 年，晶片中心曾發表過整合處理器和感測器的單晶片。過去，這兩種晶片大多各自獨立發展，因為兩種晶片的訴求截然不同：處理器的晶片必須要能快速運算、待在不受干擾的穩定環境；然而感測器為了要能夠直接接受外界訊息，除了必須要有辦法待在移動頻繁的環境，更需要能「裸露」。若要偵測溫度，就不能隔絕溫度，要感測什麼就要去碰觸什麼，感測晶片不能當被保護的公主，否則電腦就只能一如以往被動地被鍵入訊息，而無主動感知周遭環境的能力。

莊英宗表示，過去也能靠封裝技術將兩種晶片整合在同一個設備上，但整合在單晶片上，除了可以縮小體積、節省成本、並且節能之外，更大的價值在於有助於後端系統整合，這點也是感測器遍佈之後的下一關卡－如何整合如此繁雜的資訊？而體積縮小最直接受惠的就是個人穿戴的應用，晶片愈小，愈能在單一裝置上安裝更多感測器，提昇功能和便利性。

談到能夠裸露在化學環境中的生醫晶片，莊英宗解釋，意指能夠檢測 DNA、病毒、口腔酸鹼值的生醫晶片；而若是要偵測心跳、血壓，只要是一般的環境感測晶片都可處理。而傳統的生醫晶片是以玻璃基板為主，近年移轉到 IC 晶片上，可以達成微小化的目標。「這麼做可以減少檢體的採集量、縮短檢驗時間、提高敏感度，甚至因為成本降低，可以發展拋棄式的檢測晶片。」

莊英宗表示，生醫晶片不一定只能用在嚴謹的醫療診斷情境，也可以作為如同測體重這般的日常健康關注行為，讓人們便利但更精準的進行保健，例如已屆保存期限的過期食物，以生醫晶片快速檢測就可以決定還能不能吃，而這個晶片也未必是拋棄式，可能只有前端偵測的部份是拋棄式、或是使用氣體偵測法等等不一而足。

科技與人之間關係的反覆調整

電腦發展的爆發點始於個人無線通訊的出現，但仍以「虛擬空間」為主，需以人工鍵入並傳送文字、語音和圖片；如今「真實物件」之間必須能彼此了解外界資訊，如今雖然已有許多裝置具有蒐集實體世界資訊的能力，莊英宗認為，現階段物聯網仍尚未成熟，目前的穿戴式裝置、智慧家庭，都只能算是第一步。

「例如這張桌子能否自己知道並且回報我有多少人正在使用？冷氣機能否不需要等我按下遙控器，就能判讀室內室外氣溫、進屋的人數、或是我的偏好與生活習慣，調整出最適合的溫度和風量？」莊英宗強調，真正智慧化的物聯網不需等到人為操作，而應該直接感知外界並做出反應。

在發展物聯網相關技術時，也不能忽略使用者和社會制度等多重層面的問題。以資安問題為例，物聯網的概念打破許多規則，個人資訊變得更容易取得。廣達電腦技術長張嘉淵曾提過，物聯網 IOT 其實也是「Internet of Trust」，使用者必須信任這些裝置，信任其所提供的資訊、服務，才能享受其所帶來的便利。

莊英宗站在技術專業的立場，認為技術並非科技發展的最首要問題，反而是不同技術角色之間的整合、以及社會對於新科技的接受程度，往往才是最困難的事情。「我們擁有許多技術專精的人才，但要讓他們做甚麼？解決什麼問題？創造甚麼價值？」也因為如此，莊英宗認為不管是要投入生醫晶片或是智慧穿戴等科技領域，在學校裡唸什麼科系反而不是最重要的，能夠了解跨領域的思維，才能有助於系統性的整合。（本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫－智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威
審校：陳妤寧

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