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以思考作突破與挑戰—清大工工系張國浩

研究之路是孤獨與漫長的道路,但對於有志於此的人,研究也是可以滿足好奇心、並與其他領域產生連結的最佳管道,至少對清華大學工業工程與工程管理學系教授張國浩來說,便是如此。將青年時期對數學的那種熱情,轉進工業工程領域,試圖以數學模型來解決各種的難題,張國浩毫無懸念地在研究路上持續往前,展現了學者貢獻社會的典範。
 
 
 
以數學建模解決社會運作
 
ㄧ般人對數學人的刻板印象,不外說話嚴謹、不苟言笑,但張國浩卻讓人有不同的感受。憑著對數學的高度熱忱,加上喜愛與他人分享的陽光個性,從統計走入工業工程的他,說起話來飛快,言談間妙語如珠、口才便給,表達觀點更常以當前產業型態為佐證,看起來比較像是思想家。

「我們這一行很強調數學,因為要了解問題本質所以需要大量閱讀,因此語文能力也要很好,我自己是統計出身,統計重視數學的計算處理,可以把一堆看似無章法的數字,揉捏成一個有意義的管理洞見,所以進入工業工程領域可說是如魚得水。」他說,在工業工程領域中,他的專業就是透過蒐集資料而產生數學上的優化決策,也就是作業研究(operations research)最佳化。

張國浩過去五年已有四項技術移轉、兩項專利、十三項產學合作,也獲得國內外無數的獎項,像是2012年INFORMS Bonder Scholar Research Award,是至今台灣唯一得到此殊榮的學者,另外,也拿過三次科技部優秀年輕學者計畫、中國工業工程學會優秀青年工業工程師獎、2015 年科技部吳大猷先生紀念獎、工業工程領域旗艦期刊IIE Transactions (SCI) Best Application Paper Award以及科技部傑出研究獎等,在在都證明了他在領域內的卓越貢獻。

「簡言之,工業生產上常常需要透過建立數學模型以形成最優化的決策,來滿足降低成本、提高生產力、節省人力的固定目標,而大眾對於作業研究應用在工廠流程上較能理解,例如台灣最重要的半導體產業,其生產週期的管理以及自動化物料搬運系統的設計都都可以應用最佳化方法以獲得優化的結果,但其他具體而微的應用例證也是不少。」張國浩解釋。

像是便利商店的補貨車要如何規劃行程才能最節省時間與人力,母親節蛋糕要如何決定最佳的配送路線以求在節日前準時送到客戶的手上,更別說美國亞馬遜平台得透過精密計算,將貨物送至不同層級會員的手上、航空公司排班或排航段也都要符合最適模式,而這些「簾幕後」(behind the scenes)的例子其實都得透過數學建模(modeling)方式產生出最佳決策,顯示工業工程領域所能應用的範圍極廣。

堅持不妥協的學習之路
 
張國浩說:「工業工程雖然不製造電腦,但可以讓電腦跑得更穩定;不製造汽車,卻可以讓汽車更省油,因為我們是串連不同系統,讓系統運作穩定並最佳化。」若以身體作比喻,心臟的功能是輸出血液、肺臟要交換氣體,至於微血管則是聯繫所有器官之用,而工業工程就像那微血管般,以數學模式構連不同機制,因此具備良好的數學能力絕對是進入工業工程領域必要的條件。

「其實,國中時我的數學並不好,直到上高中後才對數學產生很大的興趣,再加上從小中英文的語文能力就不錯,自然而然地就步上工業工程這條路。」他說。因為是生長在一個只有他較會念書的家庭,因此父母並未給他任何限制,國中幾次數學小考成績不理想,讓他一度以為自己數學能力不行,而打算將來往文法商方向走。

上高中後,很幸運的碰到一位幽默且很會帶動的數學老師,讓他拋開成績壓力自在的學習,才發現自己的數學能力其實還不錯,於是自主性地常跑圖書館找尋各大學科系所需修讀的課程以及畢業的出路,填志願時還決心只以數學、統計為志願,這決定一度讓家人跌破眼鏡。

「學習其實是正增強與負增強的角力過程,但我們的教育體制往往以成績限制個人探索自己興趣的機會﹔高中時我考量到自己的長項在數學和英文,物理化學則普通,於是志願只填了數學和統計,結果考上成大統計系。在成大那四年的時光我如魚得水,而碩士期間轉念清大工業工程所,這在當時算是較少人會做的決定。」回溯求學動機,65次的張國浩有感而發地說。碩士畢業後前往美國普渡大學繼續攻讀工業工程博士,則又展現了他執著不妥協的個性。

「2003年進入博士班時,我早就立定志向要從事數學、機率相關主題的研究,但系上沒有相關領域的教授可以指導,許多台灣同學都勸我隨便找位老師求個畢業就好,但我不死心,不想只是隨便念個學位,研究題目一定是要我喜歡的。」當時張國浩的課已經修得差不多了,甚至還多拿了個財務工程碩士,但他就是期待能找到一位可以指導他的教授,直到博三系上終於有位相關領域的老師前來應聘,張國浩才如願得償,兩年後就完成了博士學位。

「有些念博士的人是因為家裡的期待,但我喜歡思考,想回應自己內在的熱情,並非要拿到博士不可,於是就堅持走下去,這就像是每個人的決策不同,當時,我可能因等不到指導教授現身,而去華爾街找份工作也說不定,但還好後來順利拿到博士回清大教書。」他說。

增廣見聞以利時時思考
 
當老師可說是張國浩水到渠成的一條道路,從小他就是個醉心於思考及喜歡分享的人,加上家中經營印刷廠,練就了與人互動的清晰口條,因此希望將來能站在講台上當老師春風化雨。「會選擇當大學教授還有一個原因是,教授有很多自由時間,這對我來說格外重要,因為研究要有足夠閒適的心去思考。」他說。

雙子座的他一直以來就堅信思考是來自生活和觀察,而為了有機會去觀察這個隨機世界背後運作的樣貌,張國浩在教學研究之餘,也很樂意承擔行政工作,像是目前他接任了清大全球營運管理碩士雙聯學位學程主任一職,就常有機會讓他去看一些「有的沒有的」,和不同領域的人溝通交流,這些經驗都成為激發他思考的養分。

「其實,天底下沒有用不到的經歷。」他說,在產學合作中,張國浩參訪了工廠協助解決流程問題;在與國外大學,像是去印度、德國、捷克等無邦交國家參訪交流時,也藉機與當地官員互動溝通,從他山之石豐富自我內在思考,「我其實是個充滿好奇心的人,平常我不是去咖啡館閱讀、寫論文、思考,就是和在職專班的學生聊天、聽別人演講,或是在產學合作中做觀察以解決問題,思考如何讓一件事情變得更好。」

「我們華人普遍欠缺批判性思考,但藉由這些和人互動的經驗中,我會想:『如果我來做,我會怎麼做?』藉著這些管道去思考並形成想法,然後把想法具體化,變成一個個有意義的題目來研究。」

擁有高度抽象能力的張國浩,因對研究有強烈的興趣,在舉一反三的思考中,能體會並分享:「很多問題表面上看來並不一樣,但本質卻是相同的,若能看到本質,剩下的問題就會迎刃而解了」。今年,他更大膽地走出舒適圈,新開了一堂和過去相當不同的隨機領域課程,「行銷管理」課,作為自我的挑戰,這些舉動都是延續他在數據大海中所鍛鍊出的思考能力,並為自己的教學生涯創造出舒適圈外的可能性。

 
標籤:數學(26)
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