Archive for August, 2002

如果說上帝鉅細彌遺的創造了這個世界,那麼當這個上帝還真的得無所不能。幸好達爾文為我們指出了演化的力量,靠著演化,即使沒有上帝,這個世界還是有可能發展出來的; 如果真的有上帝,那麼我相信祂是寫下『基因演算法』的傑出程式設計師。

在這個網站上已經談過許多基因演算法的應用,但卻還沒為它寫一篇詳細的介紹。究竟基因演算法是什麼呢?

基因演算法(Genetic Algorithm)其實是取法大自然的一種演算法,藉著對於演化現象的觀察,John H. Holland 認為可以透過把問題轉為基因型(Genotype),利用競爭-生存以及基因交換-突變,尋求出問題的正確解答。

透過競爭-生存,擁有好基因的品種會有較高的機會生存到下一代,而與生存較無關的基因則會隨著時間逐漸被淘汰,。在理想的狀態下,競爭-生存會迫使不具優勢的品種逐漸消失。

然而單單擁有一種好基因是不夠的;透過基因的交配,不同的個體可以把它們的好基因組合起來,變成更具優勢的下一代;而若是組合出來的後代不理想,也只會加速被淘汰。

但交換基因也不能改變現有的基因狀態,還要再配合突變,才能夠產生革命性的改變,進而對族群進步有突破性的發展。

因此,"生存-競爭"、"交配"、"突變"就是整個基因演算法,也可以說是演化的中心思想。

下一篇將介紹基因演算法的例子,利用基因演算法來演化出符合要求的字串。

讀書救國?

報載行政院政務委員蔡清彥正在美國強力招攬小留學生回國服務,其最大的賣點就是將海外留學生納入國防訓儲制度(俗稱國防役)的範圍之中,使得這些於役齡前就出國、目前已取得碩、博士學位的小留學生,也能夠在國內的公家單位或是私人機構服務滿四年後,取得役畢的資格。

國防役的適用範圍能夠一體適用於海外的留學生,其積極爭取人才的精神令人肯定,但在此時卻也不能不提醒政府,國防役本身已造成役男出國意願大為降低,反而不利於整體產業的提升。

由於目前屆齡役男仍需要服役後才能夠出國進修,為了不讓自己學業中斷,許多有心出國留學的學生於是打消出國的念頭,轉而投考國內研究所,完成碩士學位後,再直接進入國內企業或公家單位服國防役。以一個順利考取大學、研究所的學生而言,服完四年國防役後已 28 歲,大多已有經濟壓力而不願出國;另一方面,選擇一般兵役的學生也必須要中斷學業兩年,才能出國留學。

國防役設立的本意應著眼於經濟戰略,讓國家人材能夠充實國家實力;將小留學生納入適用範圍也是為了吸引更多人才回流,然而近年來包括教育部、學界以及業界都普遍發現大學生畢業後出國意願低落,除了國內研究所招生名額增加、學生不願忍受"留學苦"等因素之外,國防役的推廣也意外的成為影響留學意願的推手。若國防役的名額持續增加,對於出國進修的學生又沒有相對的鼓勵方案,只怕長久下來會變成慢性失血,更不利經濟戰略佈局。

相對的,如果國防部能夠以積極的態度,鼓勵役男出國留學並回國服務,相信在如今台灣高科技需才孔急、工作機會多過美國的時刻,更能夠帶動整體產業提升和轉型,相信也比吸引久居國外的小留學生來得更有效。

原載於 2002-8-28 中國時報 15 版

嫌自己的聲音不夠美妙?說起話來沒有男子氣概?還是害怕自己演講時不夠威嚴或感性?現在科學家發明出一種新的音訊處理程式,讓您可以隨心所欲的改變自己發出的聲音。

當人對著麥克風說話時,這套系統會把輸入的聲音轉換為設定的語調。然而這套系統的語調並不是事先在出廠時設定好,而是透過基因演算法來訓練。

首先,系統會隨機產生一些"聲音基因",每一個的語調、音量和速度各有不同,使用者可以在聆聽修改的結果後,對每一個基因體作評分,然後再經由基因交換、突變等過程產生下一代的基因。

這套由東京 Hosei 大學 Yuji Sato 所發表的系統,目前還不能將輸入的聲音即時作轉換,Sato 表示他將會在這方面繼續努力。

新聞來源:
Genetic algorithm tunes up public speakers

相關連結:
Yuji Sato, Hosei University, Tokyo

Metropolis 大都會

當人類越來越倚賴機器人、當機器人越來越完美,人類和機器人之間的關係究竟是越來越親近,還是越來越緊張呢?《Metropolis 大都會》這部片試圖勾勒出未來的圖像。

《Metropolis 大都會》是由日本知名漫畫家手塚治虫在1949完成的漫畫,如今重新搬上大螢幕,將原本的漫畫重新繪製成動畫演出。腳本由大友克洋改編,由林太郎執導。

片中描述在未來機器人已經大量取代人類的勞動工作,但是社會還是分成數個區域和階級,不只是機器人,連人也不能在未經允許的狀況下越界。機器與人的分界在於機器人不能攻擊人,也因此在社會底層、工做被廉價機器人取代的下層階級暴動時,機器人總是首當其衝。

在此同時,大都會的統治者正處心積慮要建造一個威力強大的高塔,以便統治全世界,恰巧為了追捕國際通緝要犯和伯父前來大都會的健一捲入了事件之中;機器人的失控、勞工的怨恨,再加上右派反機器人份子蓄意的破壞,暴亂一觸即發…。

本片的劇情設定雖然在今日已經不算新鮮,但是和手塚完成的年代相比,在當時還是相當前衛的想法。在本片中有許多各式各樣的機器人,各有其職司和特性,在二十一世紀初仍能以動畫的角度來勾勒出未來的走向。

相關連結:
手塚治虫網頁
介紹 Metropolis 及手塚創作背景

個人化的機器人套件

自己打造機器人是許多人小時候的夢想,但是要從頭打造卻不是件容易的事;Evolution Robotics 公司推出的這個機器人套件,可以讓您自行設計出機器人;透過內建的軟體,使用者可以自行設計機器人的行為,發展出自己心目中的小機器人。

這組套件包括了攝影機、控制模組、輪子底座,以及軟體的控制台。藉由軟體控制台,使用者可以自訂機器人對於環境的回應方式,例如辨認特定的畫面、接收聲音下指令、或是用遠端遙控,而機器人也可以移動、發出聲音、寄出E-mail等等。

Evoluation Robotics One(ER1) 需要配合Notebook 來處理系統的資料,除了 ER1 之外,該公司也推出了 Evoluation Robotics Robot Developer Kit (RDK) 以便發展自主的機器人;與 ER1 不同的是,這個 RDK 擁有更多的感應器,以及更複雜的移動系統

原始網站:
Evoluation Robotics

新聞來源:
筆記型電腦化身機器人

聽聽機器人的聲音

厭倦了機器人的電子合成聲音嗎?讓機器人自己學習說話吧!日本教授 Hideyuki Sawada 做的這套發音系統,可以讓機器人發出近似人聲的音質,而且不是採用電子合成或是事先錄製。

這套系統在模擬人的發聲系統,利用空氣吹過氣閥以及音箱使其發出聲音;藉由控制各種參數,包括調整皮帶鬆緊、音箱大小,發出不同的聲音。

光是這樣也不過是個特殊的音箱而已;這套系統還可以自動學習,利用類神經網路,系統可以自己看看自己說的對不對,經過比對之後再進行強化學習。

Hideyuki Sawada 表示,這套系統在發出聲音的方式和人體發聲時的 X 光照片相似,這代表這種方向是在正確的。

這個自我學習的機器發聲裝置似乎還有很大的發展空間,至少就目前來說,光是發出單音似乎是不太具有說服力的。

新聞來源:
Artificial voice system says hello

相關連結:
Demo 短片: Part 1Part 2
Hideyuki Sawada 個人網站