收藏
第四章 輔助建模階段
第一節 科技創新，促使人類文明進步
在《西方憑什麼》（雅言文化，2015年）一書中，作者伊安．摩里士（Ian Morris）將人類歷史與文明發展，利用其所定義的人類社會發展指標及世界人口數量，用簡單的數據與曲線，凸顯其個人意念！但其重點不在於「量測及數據」表達，而著重於理解與詮釋其隱含的意義與現象，透過不同的解析與觀點，讓我們獲得人類與機器間的發展關聯啟發想像。摩里士表達出一個驚人的現象，人類幾千年來歷經狩獵、畜牧到農耕時期的發展，並歷經帝國興衰、戰亂與瘟疫等過程，我們可從中觀察到一個現象，即社會發展與人口增加的上升軌跡，始終十分緩慢！一直到兩百年前，瓦特與同行成功改良蒸氣機，提升其作業效率，進而帶動連鎖產業反應與工業革命。從此，人類的社會發展才產生劇烈變化，所以科技的進步與應用，會為人類文明帶來劇烈變化，是無庸置疑的。
▶科技創新帶來的革命性進步
來到2021年的今天，什麼樣的科技與趨勢，會帶給人類社會不同的樣貌，值得我們探討與研究！這也是本書運用實務案例，進行實驗，所要探討的重點！首先了解什麼會限制人類社會的文明發展？大致可歸類為兩個因素：一個是體能，另一個是智能。
以體能而言，人無論如何有力氣，總是有個限度，即使運用獸力也是相同，因為人與獸力終究會累需要休息。然而機器則不同，它可以持續運作，只要有適當的人力與能源，就能產生大量的動力，工廠可以大量生產貨品，交通工具也能無遠弗屆，將人與貨物送達目的地，商品因為量產與運送便利而價格下降，人類也因為生活容易，自然會生兒育女繁衍下一代。在生活物資充裕及衛生醫療進步下，最脆弱的嬰幼兒存活率增加，勢必帶動社會人口開始增加，因此社會發展也快速進步。
蒸氣機與後來各式各樣的機器，帶來現代化的生活起端，讓人類克服體能限制，並第一次體現「科技創新」所帶來的革命性進步。以第一次工業革命所帶來的影響為例，由圖4-1中，可再仔細觀察蒸氣機問世後，所帶來的斜率起伏，足以證明科技創新的威力。一個重要的創新科技（技術）出現——蒸氣機發明與改良，幫助人們突破體能限制的門檻，並翻轉交通運輸能量，開啟工業革命的濫觴。1775年英國人瓦特改良蒸氣機後，一系列技術研發與變革，引發從手工業勞動轉向動力機器生產流程的重大創新。
▶創新的過程是一連串不連續的發明
在瓦特改良蒸氣機之前，整個社會手工藝生產所需的動力，仰賴人力、畜力、水力、風力等模式進行。伴隨蒸氣機的發明和改進，工廠不再依河畔或溪流而建，許多依賴人力的工作被機械化生產取代。工業革命猶如一場政治革命無法比擬的巨大變革，將人類推向了一個嶄新的「蒸氣機器時代」。
Gordon認為「創新的過程是一連串不連續的發明，發明後的產品在經過持續的改善與經驗累積，最後將可以累積達到『下一次發明，所具備的所有潛能』。」由事實觀察，可以發現瓦特的蒸氣機並非突然的創新發明，先前已有利用蒸氣作為動力的機器與知識，只是無法廣泛應用到各種產業。最後在不斷地改良下，累積許多經驗與技術，直到瓦特將已有的技術與經驗「重新組合」，才開啟了工業革命的歷史紀錄！因此，瓦特改良蒸氣機是一項「重組式創新」，而這項創新產品可以廣泛應用到其他產業，提升生產力，所以我們又可將蒸氣機稱為「泛用型科技」（General purpose technologies, GTP）。Wright認為「某些新的觀念或新技術，可能對經濟產生全面性的重要衝擊」，因此蒸氣機不僅是泛用型科技，更因可廣泛運用於其他產業，進行流程與產品創新，形成多元化與全面性的產業「輔助性創新」，不僅大幅攀升生產力，也能拉升人類社會發展的指標，開創新格局。所以，Brynjolfsson、Mcafee將其稱之為第一次機器時代的開端。
▶運用資通訊科技進行重組式創新
基於第一次機器時代的創新與發展，已成功破除人類體能的限制，接著又要如何才能破除人類「心智」限制的障礙呢？「智慧化」一詞就備顯重要！讓機器（系統）能夠自行偵測、察覺、數據運算、連結、決策、控制任務執行，輔助人類現實世界的作為，達到零缺失、零浪費、零意外的精準服務目的。
本書所建構的虛實整合系統應用模型，目的就是要讓讀者運用於服務產業，作為「智慧化」創新的基石，讓機器輔助人類工作，透過機器精準演算與決策控管，讓一切作為皆可精準達成，並滿足消費者的需求。例如運用在醫療產業，可以輔助醫院作業流程，達到精準醫療的目標，本章會透過臺中榮總的案例加以說明。在此也要特別強調「智慧化」與「資訊化」的最大差異，在於系統可自行決策與控制執行，無須先經由人類確認。此一特性將有效破除「非理性決策」的慣性思考模式，有助於組織變革與永續發展，相關內容將於第五章進行說明。
至於要破除人類心智模式的第二次機器時代，其泛用型科技是以什麼為代表？Alexander Field列出有史以來的泛用型科技進行票選，僅有蒸氣機得票數高於資通訊科技。Paul Romer進一步表示：「透過網際網路連結，可以操作各種數位裝置，促使人類心智與人工智慧相結合，人機合一形成新社群與發展潮流。」Brynjolfsson、Mcafee也認為「資訊與通訊科技讓我們可以用全新的方式重新組合各種構想，進行重組式創新。」
讓我們再次檢視圖4-1，可以發現另一個驚人的事實，20世紀末短短三、四十年的斜率，更勝於前次工業革命，所引發的人口與社會發展指數的斜率，幾乎是以垂直的方式向上延伸。第一次機器時代來臨，幫助人類突破體能限制，改變傳統的生活模式與社會發展。短短兩百多年的時間，較人類先前數千年的社會發展及人口數量顯著成長。姑且不論運用機器發展社會文明，對人類是福是禍（環境汙染、其他物種滅絕）？事實上，機器科技所帶來的產業發展，確實讓世界上的人口倍增，社會發展也是如此，符合人類求生存的定義。所以嶄新樣貌的機器時代，會在何種趨勢與科技下發展？透過以上論述，我認為「虛實整合系統」的科技運用，將是主流趨勢！
▶工業4.0結合新科技，可因應多變市場需求
提到對於新樣貌的機器時代期許，就不由得談到大家耳熟能詳的「工業4.0」。德國的工業4.0一詞，最早是於2011年在漢諾威工業博覽會所提出的口號，而在工業4.0的發展環境與科技組合，事實上是運用虛實整合系統（Cyber-Physical System, CPS）的概念，用來管理及運用大數據。當然也拜「摩爾定律」所賜，資、通訊電子產品不僅效能日新月異地進步，價格也日益便宜，讓機器透過感測器交換訊息，逐步達到機器智慧化，得以實現讓機器自動察覺錯誤、調校的目標！透過CPS系統整合製造業的設計、生產、物流、服務等供應鏈流程，已經有諸多製造業工廠，轉變為競爭力及經濟潛力皆強的工業4.0工廠。換句話說，工業4.0結合網際網路與智慧化機械生產，能讓生產快速、產品多樣化。唯有企業降低製造成本、提升競爭力，才能因應多變的市場需求。以下再彙整工業4.0的概念：
1.從製造開始就連結顧客端，在需求、設計、製造過程中相互配合，將產品
價值極大化，浪費極小化。
2.從自動化製造升級具備「自動察覺」的能力。
3.製造過程達到零故障、零意外及零汙染的最高境界。
透過上述概念，可知工業4.0藉由智慧化需求設計與生產過程，破除生產者心智與體能的限制，避免人為的浪費與錯誤，將產品價值極大化，不僅可提供消費者最大的需求價值，也能使生產者利益極大化。在實務上的製造過程，人機協同製造產品，可獲得更大效能；而人機協同製造，人所肩負的任務，為看顧機器人的運作狀態與處理非常態性之問題，需要更加專業的技術訓練，無形中，勞工必須成為技術勞工，方能執行任務。因而勞工價值的提升，有助於利益公平分配。
▶虛實整合系統的強大應用
什麼是虛實整合系統？這是一種連結電腦運算領域、網際網路、通訊系統、感測器和制動控制器等裝置的整合系統，又稱「網絡實體系統」。目前資訊系統化已深入運用於軍事、汽車、航空、化學製程、基礎科學、建築、能源、醫療健康、工業製造、交通控制、娛樂和消費性電子產品等領域，但這些系統目前通常都是嵌入式系統，比較強調機器的計算能力，CPS則更強調各個實體設備裝置和電腦運算網路間的連結。
根據學者研究，CPS是一種多維度的智慧化技術體系，以大數據、網際網路、通訊系統與演算法為基礎，通過核心系統的智慧感測、數據分析、判斷評估、精準預測、模型優化、作業協同等技術手段，將電腦計算、網路通信、自動控制進行融合與深度協同作業，因此CPS模式能夠從實體空間（Physical Space）、自然環境、活動行為產生的大數據，進行收集、儲存、分析、評估、預測、優化、協同，並設計、測試和運行性能表徵相結合對稱的網路空間，使網絡空間（Cyber Space）與實體空間可以深度融合，並經由資訊即時更新，讓實體與虛擬世界同步作業。實體空間實物通過網路空間的自感知、自記憶、自認知、自決策、自重構和人工智慧化，可以支持促進應用於製造產業，進行智慧化產業鏈提升。
以Uber為例，該公司本身沒有汽車載具，卻憑藉App應用程式，成為全球最大的計程車公司。Uber是一間交通網路公司，總部位於美國加州舊金山，以開發行動應用程式，連結乘客和司機，提供載客車輛租賃及實時共乘的共享型經濟服務平臺，也是平臺式經濟模式的先行者。乘客可以利用簡訊或行動應用程式，預約車輛。另一方面，虛實整合系統會自行選擇最符合消費者需求的車輛，並在利用行動應用程式時，追蹤車輛位置，以上設計皆運用虛實整合系統的理論建構而成。
虛擬電子世界建構，必須透過實體世界的感測器、通訊傳輸、網際網路、行動裝置、人工智慧演算、行動應用程式，進行連結整合，運用虛擬世界電子運算快速，藉由資料彙整、數據分析、決策制定、決策自動執行等程序，透過行動應用程式傳輸至實體世界供給與需求雙方，滿足雙方的需求。
▶虛實整合系統可帶來創新與進步
虛實整合系統是如何產生的？如同許多創新發明一樣，並非憑一己之力或憑空出世，創新的過程是過往經驗與技術持續改良與累積，當達到一定能量時，在適當時機點產生創新的產品與模式。此處先以工業3.0與工業4.0間的差別來說明，其實，美國麥克費、布林優夫森等學者認為，前三次工業革命中，機器幫助人類的性質，屬於同一時期的機器時代。直到虛實整合系統產生後，才算進入下一個機器時代。
第三次工業革命也可稱之為數位化革命，在第二次世界大戰時，因作戰需要，無論破解敵軍密碼取得情報或研發先進武器（如原子彈等），為突破人類心智的部分限制——「高效率、高精度的數學計算」，1945年第一部電腦應運而生！直到60年代積體電路電腦的時代開始發展，因體積變小、速度更快，而且耗能減少、可靠性變強，最重要的是價格降低！當硬體設備的價格更親民後，更多電腦程式與軟體應運而生且逐漸完善。此時多道系統和分時系統又適時出現，它們是作業系統誕生的起始源頭，也因此帶動個人電腦的快速發展，開始走入日常的辦公與學習領域。因電腦和電子資料的普及和教育推廣，各種產業開始發生革命性的變革！
第三次工業革命讓原機器時代的傳統工業，更加機械化、規模化、自動化，工作成本相對減少，生產效率更高，也改變原有社會的運作模式，它曾是人類歷史上規模最大、影響最深遠的科技革命，至今仍未結束。為何說它尚未結束？因為產業資訊化的科技演進所帶來的經驗與技術累積，讓人類的生產力快速增加，社會發展快速進步！雖然人可以依據資訊化快速運算統計分析的結果，再進行思考、判斷、分析，但最後仍須由「人」來決策與執行，以利後續行動發展。也就是說，機器還是機器，無論蒸氣機、電力設備或資訊設備，都必須由人來使用，所以它們本質是相同的類型。那由資訊化時期如何蛻變成智慧化機器時期，就如同科幻片星際大戰的機器人，在接收訊息後，可逕行演算並自行決策，再執行特定或通用任務。要達到此一情境，原理很簡單，只要有良好的資訊軟硬體、夠快速的通訊設備、夠綿密的網際網路以及足夠的感測器，機器就可以活起來了！
綜合上述，我整理出一個簡單易懂的「虛實整合系統應用」模型（圖4-2），便於讀者應用在自己的工作領域，以便進行流程或產品創新，配合本書的創新流程步驟，就會產生意想不到的美好結果。
▶精準服務是虛實整合系統的終極目標
首先，我們必須在實體世界的目標物，裝上感測器或透過行動裝置（最廣泛的就是智慧型手機），將目標物的位置經過衛星（GPS）全球定位（戶外）或藍芽beacon定位（室內），經由電腦終端機、手機應用程式（App）透過網際網路、通訊系統傳送資料到伺服器儲存。傳送給伺服器的資料包括實體世界需求端及供給端間的需求任務、供給能量及即時位置。再經由電腦系統的演算法、人工智慧等進行運算分析，媒合需求與作業之最佳執行配對方式。最後由系統自行決策，並透過行動裝置（智慧型手機）即時傳達指令，指揮執行者（人或機器人）執行任務，滿足消費者之需求，達到精準服務的境界。
執行者完成任務後，透過行動裝置的應用程式，回報智慧化系統，以利依據執行者之位置與狀態，自動決策媒合下一次需求者的任務。實體世界與虛擬世界透過感測器的連結鏡射對應，融合一致。虛擬世界具備大量儲存資料、快速運算的能力，預先計算出最佳人、事、時、地、物的精準服務組合，並自動決策傳送給實體世界的人或機器執行，提供最精準的服務品質。因此，我的虛實整合系統模型非常適用於服務業，而且無論戶外的全球定位系統，或室內的藍芽beacon定位，皆為成熟穩定的作業程式，只要開發合適的手機應用程式，便適用於各行各業，尤其是研發經費較少的服務業。
再強調一次，我們將實體世界與虛擬世界連結一體，透過「感測」、「儲存」、「運算」、「自決」、「執行」五個步驟，而後再循環回到「感測」，進行服務業的智慧化創新。而且操作者無須精通資訊軟體，只要將創新的點子或構想應用在工作。其他資訊作業只要找專業的資訊人員，他們就會為你設計與測試！你只須不斷改善流程，就可達到創新的目標！
為何這樣的虛實整合系統可以破除人類心智的障礙？可以想像人們在日常生活中，必須透過經驗與習慣，去思考如何處理發生在周遭的一切狀況，每一個人都是如此，其中的相異處則是不同的人，因為心智能力高低的差異，處理狀況的妥善程度與反應速度當然不同；此外，資訊蒐集的完整度與正確性，也會產生不同的結果。所以智能較差的人，其工作及生產力遠遠不如智能較好的人（假設兩者之間的體能狀況相同），智能差的人所得到的待遇及報酬，也自然不如智能好的人。隨著新機器時代的來臨，虛實整合系統將可破除人類先天心智不足的限制，也可節約不必要浪費的體力。
2026專利防護中