B04系友 陳思彤
前言
應該有不少機械系學生們，是懷抱著航空夢、飛機夢進入台大機械系就讀吧！雖然機械系課程涵蓋不少航太工程所需的基礎，但真正和飛機、航空相關的課程還是相當有限（註一）。加上台灣航太科系選擇較少、航太產業較不興盛的緣故，出國進修航太相關專業是喜愛飛機的機械系畢業生們可能的選擇。
註一：台大機械系偶爾還是會有老師開設航空相關的選修課程，我在104-108學年度就學期間就曾修習了潘國隆老師的飛行器原理與實作、楊宏智老師的飛航安全與事故案例實務，都是難得的好課。在此感謝老師們開設該課程以及老師們的教導。
校系的選擇
以我自己來說，在進入大學前就對飛機十分感興趣，並順利在大二時轉系，進入機械系就讀。大學期間，我盡力修習了我認為和航空相關的課程：包括系上許多熱流、能源課程，兩個熱流相關專題，也至土木系修了運輸系統、作業研究等課程。在學期間的暑假，我很幸運有機會至桃園機場實習。經過了一連串的修課、實習，我意外地發現自己對於航太領域的熱忱在於飛航交通及運輸，我喜歡、也想要了解航線及機場的設計、運作與規劃。接續前段所述，因為台灣的航空產業發展有限，畢業後我選擇了出國進修。
來談談校系的選擇，儘管世界上優秀的航太系很多，我也幸運地申請上幾間不錯的航太校系，台夫特理工大學（TU Delft）卻是少數幾所在航太系中教授航空交通相關課程的學校。TU Delft 可能對大部分台灣人來說相對陌生，不過近年來越來越多台大機械系畢業生來 TU Delft 就讀（註二）。TU Delft 航太系本身的教學十分全面，碩士班的組別涵蓋空氣動力學與風力發電、飛行性能與推進動力、材料與結構、控制與運作、太空工程，是2022 QS 機械航太世界排名 #5 的歐洲強校。系上更有一架小型飛機、一座飛行模擬器，供教學與研究使用。據我所知航太系大學部的學生們，畢業前每人都有一次機會到飛行模擬器裡體驗駕駛飛機；大學部的 Flight Dynamics 這門課，同學則會搭乘學校的小飛機，實際記錄各種飛航資料，過程中也有機會體驗短暫下墜、失重的感覺。
註二：一屆約1-2名，大部分就讀機械系研究所，不過機械、工業設計、航太所都曾有台大機械的畢業生就讀。
█ 圖一：系上的飛行模擬器SIMONA。
TU Delft 課程設計與教學
現在我在 TU Delft 航太系碩士班控制與營運組的 Air Transportation Operation 就讀。Air Transportation Operation 碩士班研究的是航空交通的規劃，課程包括作業研究、隨機過程、多主體系統（Multi-agent system）、航空電子，還有比較接近機械系控制課程的自動飛行控制系統設計。以台灣的科系說，是機械工程、土木交通、工業工程、和資訊工程在航空相關應用的結合。課程十分多樣化，許多內容對我而言是全新的東西。然而，在機械系學到的數學、力學與控制基礎，對於我在碩士班的學習都是幫助很大的。
TU Delft 的課程設計很完善，除了教授理論之外，幾乎每門課都會有一兩個能夠運用所學理論的分組或個人大報告。以必修 Automated Flight Control System Design 為例，期末報告必須以三人一組，設計F16的幾個自動駕駛系統，例如航機儀降系統中的下滑台控制器（glideslope controller）。特別的是，每組都會有給定的高度和速度條件。這除了讓各組無法互相參考程式碼、報告內容以外，這些相異的條件也讓各組需要考慮的因素相當不同。另一門課程 Airline planning and optimization 的作業，則是要各組設計航空公司航線，在給定各組不同的基地（某機場）與機隊大小下，考量飛機與飛航人員的有限資源和連續性，來規劃該機隊的航班。
█ 圖二：和一起做報告的荷蘭同學成為了好朋友。圖為和荷蘭同學一起相約溜冰(右一為作者)
另外，這些課程的作業與報告十分重視學生程式設計的能力。這裡指的程式能力指的並不是複雜的資料結構或演算法設計，而是希望學生以程式語言為工具，解決與各式工程問題。許多課程作業更是不限制學生使用何種程式語言來完成，只要程式能運作、並在書面報告中清楚闡述所用的方法即可。在不少課堂中，老師也會提供部分程式碼，讓同學以此為基礎來完成作業。另外，即使每門課多少都需要寫程式來完成作業或報告，各課程的老師或助教都盡力為不熟悉程式設計的同學提供很多協助。以我在碩一第一學期的必修個體為本模型與模擬（Agent-based modeling and simulation）為例，期初時老師調查了大家的程式能力，並且以此來為同學分組，使得各組能力平均。老師和助教也為了該課程需要用到的物件導向程式設計，提供不少額外參考資料與助教時間。這些課程設計，都讓我深刻感覺到系上對於程式能力的重視，也讓我了解到，老師們不是希望我們成為軟體工程師，而是希望學生能靈活運用程式語言來解決工程問題。
產學合作
TU Delft 的特色之一是和產業的緊密結合，幾乎每個 TU Delft 的碩士生在學期間都有實習、或是畢業論文和企業合作的機會。航太系更是規定每位碩士生畢業前必須完成 3-6 個月的企業實習，即使是疫情期間也不例外。我在疫情正值高峰的 2021 年 1 月左右開始找實習，當時的實習機會真的非常有限。因為擔心延畢所需繳納的高額學費，我沒想太多就答應了當時第一個錄取的實習機會，是荷蘭國家太空研究機構的地球科學部門。我的實習專題是以衛星資料調查甲烷排放與天然氣燃除（gas flaring）的關係，工作內容類似資料分析師，要從衛星下載資料並整理與分析。因為實習內容與我所學差距甚遠，當時我沒有對實習抱有太多期待，只想要完成學校的需求。沒想到在實習中處理與分析資料的過程，居然替我開了接觸機器學習的一扇窗，我在實習中開發的甲烷排放與燃除監控系統，之後還和幾位實習單位的主管、同事在地球科學領域的期刊發表了文章。
整個碩士學程中最重要與關鍵的部分，即是碩二進行的碩士論文。有不少同學會選擇直接受雇於企業，在該公司的某個計畫底下完成論文。我則是選擇跟著系上教授做論文。系上教授們會把自己有意願指導的論文題目的放在課程平台上，再由學生主動聯繫教授，學生也可以主動發想和教授研究領域相符的題目，並和教授討論發展成碩士論文的機會。我的題目是設計自動化航機地勤作業的多智能體系統（Multi-agent system for automated ground handling）。雖然不是直接在企業底下進行研究，但我的研究也和阿姆斯特丹史基浦機場（以下簡稱Schiphol）與荷蘭皇家航空（KLM）有不少合作機會。平均每1-2個月，我和我的指導教授會和 Schiphol 或 KLM 的相關人員開會，了解他們的需求、以及驗證研究上所用假設的合理性。特別的是，我的研究主題「自動化航機地勤作業」，是因應 Schiphol 希望在 2050 達成的目標—空側作業全自動化而定的。令我驚訝的是，像 Schiphol 這樣的歐陸前三大機場，設有專門研究部門，負責研究與規劃未來五到十年以上希望達成的目標或運行的系統，並且緊密和大學與研究機構合作。以我的碩論來說，他們給了我許多實務上的觀點與建議，我則透過設計與評估模型，替他們實驗了運用多智能體系統來進行自動化的可行性。這樣互惠的產學合作使我對學術研究有了完全不同的想法。同時，Schiphol 願意早在 2020 年左右，與大學及研究機構合作，使用相對新的觀念與技術積極發展與研究 2050 年的企業目標，這一點是使我感到十分衝擊與欣賞的。
█ 圖三：系館演講廳外，掛著類似人造衛星太陽能板的板子。研究所學生通常在論文口試完的當天，能夠在板子上的一小格簽名（板子掛得很高，要爬上圖中的梯子去簽名）。期待自己在不遠的將來，也在板子上留下自己的名字
結語
出國讀書看似光鮮亮麗，實際上的留學生活，從基本生活需求、學校課業、文化差異等各方面都充滿了挑戰。洋洋灑灑寫了那麼多，事實上在申請期間與在國外時，我也曾壓力大到想放棄。這時候支撐自己繼續努力的動力，除了家人朋友的鼓勵，應該就是對於所學的熱忱與興趣吧。在此也鼓勵學弟妹們，在大學期間多多探索自己的興趣，修課、參與專題、實習，或是出國交換都是非常有幫助的管道。未來在申請與就讀國內外研究所、找工作而迷茫時，知道自己為了什麼而來，會是強而有力支持自己繼續前進的動力。
█ 圖四：碩一的冬天（2021年2月），荷蘭下了十年以來最多的雪（荷蘭近年來不太下雪），Delft小鎮街道積了厚厚一層雪，部分運河也結了冰，景色十分優美
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