沈澤剛系友
臺夫特理工大學，對於某些人來說只是一個陌生的歐洲理工大學，不過它與臺大機系的連結可能比你想像中來的靠近。了解荷蘭與臺灣在機械領域上的教育差異或許可以啟發你思考就讀機械系到底有哪些可能性。那些面臨留學選擇的學弟妹們，也許你們不該錯過這所2020 QS 機械世界排名 #5 的歐洲強校，一條美國以外的出路。
從機械到VR的Transfer function
大學時期我對於生醫機器人有著濃烈的興趣，除了系上控制與設計領域的選修之外，曾經跑去電機系修了自動控制實驗，還有資工系旁聽基礎課程。大四畢業前的一年半都在施文彬老師帶領的TiMMeL實驗室研究人工肌肉雙足機器人。會萌生去荷蘭留學的念頭主要是因為施老師常常推薦以及當時參考了數篇荷蘭研究機構的論文留下良好的印象。來到荷蘭研究所主修Haptics (Haptic Interface) ，中文翻譯是觸覺學或是觸覺介面 ，在消費性電子產品當中相當常見，例如: 智慧型手機觸碰螢幕的觸感以及電玩搖桿的震動。醫療上也有相當程度的應用，例如: 機械輔助復健治療 – 力回饋跑步機協助中風患者恢復運動能力。根本上來說，這些巧妙的應用得以實現，靠的是精良的馬達控制還有機構設計，都是非常機械本色的技術!
|
|
|
█ 圖1.碩士專題成果: 觸覺回饋眼球手術模擬器
|
我的碩士題目和TU/e (Eindhoven University of Technology)的新創公司Preceyes BV合作，利用觸覺回饋來輔助操作眼球微創手術機器人。整合感測器所量測的數據並且渲染成觸覺，對於操縱者來說是一種虛擬實境；增幅感測器的信號或是融合多種感測器，則進一步成為擴增實境。這個題目就這樣為我埋下VR/AR職涯的種子。我畢業後首先加入Delft的四人醫療新創公司開發手術醫師專用的頭戴式VR攝影機。由於公司仍在草創階段，沒有能力支持我的技術移民簽證，所以這場新創熱血夢只做了半年。至於如何從醫療產業轉戰到娛樂IT產業做VR軟體又是另一段故事了。總而言之，我從碩士畢業之後都在搞VR。
|
|
|
█ 圖2.2018年碩士畢業時，跟實驗室成員合照。右一是我的指導教授David Abbink
|
理論與務實的平衡教學
TU Delft在課程設計上追求理論與務實平衡的教學，特別吸引我這類從做中學的學生 – 我常常念一念書就需要實際造個甚麼或是寫寫程式碼來演練一下。舉一堂系上我認為相當具代表性的課程Multibody dynamics B來說，由自行車動力學權威老師Arend Schwab(有興趣可以搜尋Why bicycles do not fall: Arend Schwab at TEDxDelft) 帶我們用法文導讀十八世紀Lagrange的經典理論源頭，一路分析不同方法的優勢與局限性，最後推導到課程核心的TMT method。每周搭配循序漸進的Matlab作業，從一開始簡單的雙單擺，到課程結束時可以獨立完成三維空間六個自由度的高空彈射遊樂裝置的微分方程式，並且用數值分析去求解任意時刻的軌跡以及速度，非常有成就感。題外話，我的學習並沒有停在碩一課程結束的那一刻。碩二研究閒暇之餘想賺點外快，於是我去應徵課程助教，負責批改作業還有QA session。擔任過才知道，那些習題詳解其實是該年助教群們解出來的。這段學習歷程可說是完整體現「當你可以教人一門課之後才真正學會」的道理。
我就讀的機械所組別是BMD (BioMechanical Design)，該學程要求必修15學分實習，不但可以檢視所學能否應用在業界，在學期間的實習經驗對於畢業後求職也有加分效果。然而，找實習的過程並不輕鬆，為了能夠及早從暑假開始實習，我從聖誕假期就開始積極準備。直到暑假前最後一學期，才因為一堂課程專題中使用了Haptics Lab的一台觸覺介面機器手臂才有了契機。那時也不曉得，我最後會加入Haptics Lab師從授課老師David Abbink做碩士專題。 一大關鍵是同門的台灣人師兄幫我內部推薦，當時他與那臺觸覺介面機器手臂的發明人同時任職於一間位在阿姆斯特丹的跨國醫療復健機器人公司。要說實習期間最有成就感的收穫就是學會使用系統原生的C++控制機器手臂，比起Haptics Lab外包奧地利廠商做的Matlab/Simulink兼容的實時控制器，能夠讓系統展現更大的頻寬。這對於渲染觸覺回饋這類常常動輒1000-2000Hz的應用來說有著關鍵性的影響。這段協調的產學合作讓我深刻體會到學術與實務是可以相輔相成的，後來進行碩士專題研究時也融入了許多實習期間學到的業界軟/硬知識。
|
|
|
█ 圖3.2017年暑期實習，三個月的工作內容包含撰寫觸覺介面機器手臂的使用手冊以及開發簡單的程式範例
|
一學年四個Quarter 兩年修120學分!?
TU Delft的碩士學程都是英語授課，一年不包含暑假總共有四個學期，畢業標準要完成課程60、實習/專題研究15、論文45，共計120個歐洲學分(Ects)。課程體驗起來大概是甚麼感覺呢? 基本上碩一每個學期都有三到五門課，幾乎每天都要去學校。機械系碩士課程普遍搭配密集的回家作業，雖然可以預期，但是當初令我不太習慣的是這些作業僅占學期總評分的10 ~ 20%，比例實在不怎麼高。一門TU Delft 4 ~ 6Ects的課程份量約等同於臺大一門一學期的課。然而，一門4 ~ 6Ects的課程可能只上一個quarter，教學範圍並沒有因為只上三個月而少於學期制的臺大。試想，三個月內要學習整本參考書，期末考還占100%，一次定生死! 這是我當年系上必修的高等熱傳學的實際情況。讀到這不用妄自菲薄覺得荷蘭人好像都很厲害，事實上能在兩年內年完的通常都是非歐盟的國際生。沒有學費壓力的荷蘭本地人或是歐盟學生舒適的步調大概是2.5 ~ 3年完成碩士學位。期間他們喜歡參加Dream Team(後述)或是海外實習來摸索興趣。
|
|
|
█ 圖4.2016年入學時的迎新活動，大家或躺或坐在草皮上喝啤酒聊天
|
學生能夠在兩年內能夠完成120學分不全然是學生單方面素質高，一個關鍵因素在於整個教學體系對於效率的重視。也許你聽過荷蘭人鐵公雞，是小氣四國 (Frugal Four) 其中之一 ，不過不只對於金錢，他們對於時間也不是普通計較。多少學分的課程應該花多少時間學習，應該花多少時間做作業，荷蘭學生都會跟課程負責人斤斤計較。我有多次深刻的經驗是臺上老師上課超時，臺下學生開始鼓譟抗議，有的甚至直接離席並且故意發出很大的噪音。令我驚訝的是，下一堂課的講師也是站在學生這邊，因為他的授課時間明顯受到擠壓。另一個關鍵因素在於課程範圍的匡列與配套資源。每一門課都需要開列明確的目標 ，可以是為了解決某個工程問題，也可以是為了學習某個領域的特定知識，不過範圍太過遼闊或是狹窄都不宜，而課程內容因應教學目標只搜羅最少必要的知識。更深入的見解可以參考楊馥菱老師於2019年考察的心得〈另一種工程教育?〉至於配套資源，我舉一堂我去選修控制系的Filtering and System Identification為例，使用的參考書是教授撰寫的，課堂作業是老師實驗室過去發表論文的專案的簡化版，所以有辦法跟教學目標 – 以系統識別的方式過濾並信號並且用來校正多陣列天文望遠鏡 – 精準貼合。
|
|
|
█ 圖5.每到春天校園的櫻花都會盛開
|
TU Delft Dream Team與臺大機械的淵源
前面敘述到荷蘭人喜歡gap year，一個熱門的去處就是Dream Team。Dream Team是由十三個不同的學生自治團隊，包含Hyperloop、學生F1、太陽能車 … 等等，在校園內一個名為Dream Hall的工廠空間追逐夢想。 大一下學期到大二下，我曾在鄭榮和老師領導的先進動力能源研究室進行油電混合動力車的專題研究。以前常常聽老師演講2005年去澳洲參加太陽能車比賽奪得殿軍的故事。一次因緣際會之下，我查了當年的名次表，赫然發現冠軍其實是TU Delft Dream Team之一的Nuon Solar Team(現稱Vattenfall Solar Team)。大概是因為受過鄭老師團隊訓練的薰陶，每當我路過Dream Hall時都會感到一股熱血，無奈頂著國際生學費壓力 (大概一個月一千多歐) 無法任性參加。不過好奇心顧不了這麼多，還是驅使我去聽了幾場說明會。整體來說Dream Team相當自治 – 募資、研發、製造、管理、召募，都由學生一手包辦。每年該達成甚麼年度目標，需要比往年再突破多少，選擇參加哪些比賽都得獨立決定，教授僅負責提供顧問。荷蘭團隊的生活概況，以外骨骼步行輔具團隊Project MARCH為例，具體來說從早上9:00的每日例會開始，然後一路工作到晚上22:00回家。午餐跟晚餐，團員們一起在辦公室以荷式三明治解決，感情相當融洽。親眼看到荷蘭團隊如此勤奮又有企業家精神，請容許我回到太陽能車隊再補充說明一點，如果說他們能夠奪得數年冠軍僅僅只是因為學校有錢又受到企業贊助電池和太陽能板，實在有些偏頗。這些荷蘭學生獨立思考、有自治能力，而且擅長與社會/企業溝通，所以才能夠募集這麼多資源，不難理解為何鄭老師於2019年參訪 (同楊馥菱老師) 時說道：「難怪他們可以得冠軍！」
|
|
|
█ 圖6.Porject MARCH的成果發表會
|
社會裡的創新氛圍
親自體驗過荷蘭的碩士教育，也參觀了Dream Team還有TU Delft的新創育成中心Yes!Delft，我常常思考為什麼TU Delft可以做到這些? 有沒有哪些地方值得臺大借鏡的呢? 要回答這些問題，除了我們已經知道的，必須加強培養學生獨立思考能力以外，我們不能忽略社會在教育方面所扮演的角色 – 必須給予學生正向的支持與反饋。Delft是一座以大學為重心的城市，除了科研與新創沒有其他更大的產業，十萬居民之中以20 – 29 歲這個族群為大宗(~ 25%)，其次是 30 -39 歲 (~ 13%)。是不是和大家熟悉的臺北很不一樣呢? 對比於臺大的藝術季，TU Delft每年會舉辦科技季International Festival of Technology (IFOT)，是一個向市民展示研究成果與科普的好機會。再加上Dream Team還有Yes!Delft眾多新創的成果發表會，TU Delft安排了良好的雙向溝通管道，讓市民了解新穎的科技技術之時，市民熱烈的反饋也讓學生們知道自己所做對社會是有貢獻的。在荷蘭社會裡，一位懂得如何聆聽別人的問題並且能夠向他人解釋自己在做甚麼的工程師/科學家是遠遠受歡迎於一位只會閉門造車的人。如此社會氛圍下，荷蘭教育才有辦法訓練出既能說又會做的人才吧! 以上僅是個人淺見，供讀者參考。
|
|
|
█ 圖7.臺灣學生會應校方邀請舉辦Taiwanese Calture Night
|
任何關於荷蘭求學/求職/生活/VR疑問，歡迎聯絡stan230211@gmail
作者簡介:
沈澤剛，2015臺大機械學士、2018臺夫特理工大學機械碩士，鄭榮和教授及施文彬教授為學士專題指導教授，現任Tiledmedia軟體工程師，致力於VR普及、革新人類的溝通方式
點閱人數