從AA一直以來都是用maya來完成設計的繪製。maya也一直扮演3d龍頭的角色，許多其他軟體如3d max也一直仿效maya的優點。但新興的rhino有後浪推前浪的架式。姑且不論誰的3d效能較強，單從programming方面而言，rhino似乎有凌駕的趨勢。
隨著programming在設計的角色愈來愈吃重，到底mel跟rhino script孰者較適合呢？
mel使用的是c語言，rhino使用visual basic。
目前在網路上的資源，mel的角色比較偏輔助原本介面的角色，將原本的介面功能程式語言化，比較少分享利用c語言+ maya的繪圖指令技術，來完成創作。
反觀rhino, 網路有visual basic 以及 rhino 繪圖指令結合一起的範例，製作新的創作思維與邏輯，比較容易進入programming的設計領域。
這樣的結果，原因應該很簡單，rhino軟體比較便宜，比較分享，開放程度大，參與的人多，設計成果就比較成熟。只是覺悟一句話，活到老學到老，沒得偷懶。
2008年9月23日 星期二
2008年9月14日 星期日
運動心裡 / 設計心裡
今天報紙登的洋基球員穆西納之訪談。
文中觸及運動心裡，描述球場上的表現與心態之間微妙的互動關係。我不禁也想到設計的發展表現與群眾的互動關係，其實也如同運動場上一樣。設計者也應該要有像運動員在追逐超越紀錄時所做的心理建設一般，面臨ups & downs，找出路，走向下一個挑戰階段。
-------------------------------------------------------------------------------------
中國時報 2008.09.14
穆帥兵法 變化莫測
中時媒體集團記者龔邦華／紐約專訪
洋基看來打進季後賽無望，「穆帥」穆西納卻是本季大驚奇，而他是否能拿下20勝也變成許多球迷關切的焦點。正在挑戰生涯首次20勝的穆西納接受了「晚安球迷」專欄作家龔邦華的專訪，談到他如何成功地把劣勢轉為優勢，以及在運動心理上的領悟。
問：今年的成功和心態上的轉變有什麼關係？
答：我想你是指運動心理吧！我可以這樣告訴妳，當投得好的時候會覺得怎麼投都對，心理上是正面的，也會比較Open-minded（放得開），會開始大膽嘗試一些變化，也就是路越走越寬。
當投不好的時候想法會比較負面，也比較會限制自己。但是很弔詭的是，在你怎麼投都不對的時候，會想乾脆豁出去算了，就會去試一下平常不會投的球路，那時候反而也會測試到自己的能力，對自己有新的發現。
問：今年是豁出去的結果嗎？
答：是有點這樣的感覺。我已經體會到光是一場球不足以證明自己，而是整個過程很重要。你知道投手會經歷很多的Ups and Downs（高潮和低潮）。有時候又必須經歷受傷，但是要記得不要畫地自限，要努力去嘗試不一樣的東西。
問：你的球速基本上是在退化中，但你怎麼樣把這種一般來說是劣勢轉為優勢？
答：不能只去看球速這點，投球要看全面。我就是想辦法加不同的球路進去，讓投球內容有所變化。另外我投很多好球，也先去搶好球數，一旦先搶到好球，接下來可以投的球路就變寬了。
問：在場上的時候你是怎麼定義自己？希望別人是看到什麼樣的一位投手？
答：我希望他們覺得我變化莫測（ Unpredictable）。也就是說他們猜不到我下一步怎麼走，以為我會這樣投，結果我不是，我希望做到變化多端。
問：但是投手投久了不是都會有一種習慣嗎？
答：沒錯，但是這些打者不是每天都碰到我，也不是每天都研究我，所以沒那麼快會讓他們摸得出來。另外投手到了我這種程度，其實做的都是非常小的改變，但是這些小改變對打者來說卻是很大的不同。
問：所以有改變的能力非常重要。
答：對，我常覺得我還在學習，好像我才剛進這行一樣，越投不懂的地方好像越多。
問：你曾說過這是最後一年，但是現在投得這麼好，應該捨不得退休吧？Few more years Moose？（會再多投幾年吧）
答：（笑）We will See.（再看看囉）
文中觸及運動心裡，描述球場上的表現與心態之間微妙的互動關係。我不禁也想到設計的發展表現與群眾的互動關係，其實也如同運動場上一樣。設計者也應該要有像運動員在追逐超越紀錄時所做的心理建設一般，面臨ups & downs，找出路，走向下一個挑戰階段。
-------------------------------------------------------------------------------------
中國時報 2008.09.14
穆帥兵法 變化莫測
中時媒體集團記者龔邦華／紐約專訪
洋基看來打進季後賽無望，「穆帥」穆西納卻是本季大驚奇，而他是否能拿下20勝也變成許多球迷關切的焦點。正在挑戰生涯首次20勝的穆西納接受了「晚安球迷」專欄作家龔邦華的專訪，談到他如何成功地把劣勢轉為優勢，以及在運動心理上的領悟。
問：今年的成功和心態上的轉變有什麼關係？
答：我想你是指運動心理吧！我可以這樣告訴妳，當投得好的時候會覺得怎麼投都對，心理上是正面的，也會比較Open-minded（放得開），會開始大膽嘗試一些變化，也就是路越走越寬。
當投不好的時候想法會比較負面，也比較會限制自己。但是很弔詭的是，在你怎麼投都不對的時候，會想乾脆豁出去算了，就會去試一下平常不會投的球路，那時候反而也會測試到自己的能力，對自己有新的發現。
問：今年是豁出去的結果嗎？
答：是有點這樣的感覺。我已經體會到光是一場球不足以證明自己，而是整個過程很重要。你知道投手會經歷很多的Ups and Downs（高潮和低潮）。有時候又必須經歷受傷，但是要記得不要畫地自限，要努力去嘗試不一樣的東西。
問：你的球速基本上是在退化中，但你怎麼樣把這種一般來說是劣勢轉為優勢？
答：不能只去看球速這點，投球要看全面。我就是想辦法加不同的球路進去，讓投球內容有所變化。另外我投很多好球，也先去搶好球數，一旦先搶到好球，接下來可以投的球路就變寬了。
問：在場上的時候你是怎麼定義自己？希望別人是看到什麼樣的一位投手？
答：我希望他們覺得我變化莫測（ Unpredictable）。也就是說他們猜不到我下一步怎麼走，以為我會這樣投，結果我不是，我希望做到變化多端。
問：但是投手投久了不是都會有一種習慣嗎？
答：沒錯，但是這些打者不是每天都碰到我，也不是每天都研究我，所以沒那麼快會讓他們摸得出來。另外投手到了我這種程度，其實做的都是非常小的改變，但是這些小改變對打者來說卻是很大的不同。
問：所以有改變的能力非常重要。
答：對，我常覺得我還在學習，好像我才剛進這行一樣，越投不懂的地方好像越多。
問：你曾說過這是最後一年，但是現在投得這麼好，應該捨不得退休吧？Few more years Moose？（會再多投幾年吧）
答：（笑）We will See.（再看看囉）
2008年8月30日 星期六
“活潑建築”在他方
經友人告知(道聽塗說，不負責發言)，有人去巴黎玩，在龐畢度有看到「活潑建築」喔！頓時有點小虛榮，哈哈！順道查查網路看看活潑的發行，發現荷蘭、美國舊金山都有在販售，售價又幾乎是國內的1.5倍。友人說我發財了，殊不知這一切的全球化現象，其實在這個例子，我個人不是金流的匯集點。掌握通路市場的人才掌握金流的匯集。可笑的是，這些書幾乎是我個人出力完成、出資印刷的，現在還能創造別人些微但比我還多的營利金流，這真是當下流動經濟型態的寫照。
每當吳清友之類的通路藝文經營者，在媒體談藝文未來發展時，在在都表示出通路對藝術創作的影響。除此之外，被媒體稱頌藝術家、創作者，也或多或少被整個機制控制著。身為一個創作者，一個還想要發光發熱的建築藝術家，也身為學校的教育者，覺得有點唐突的是，自己活生生要面對的機制大怪獸，每每要被宰制的處境，是學校教育所不曾觸及的。不過這個唐突也並非絕然壞事，隔離帶來侷限，也帶來新方向。
我不太喜歡這種剝削的經濟架構，但是還是必須面對它，生活在其中，在沒有享有自由駕馭的權力時，我必須尊敬它，與之和平共處。
2008年8月24日 星期日
【轉貼】多核心處理器太複雜 拖慢軟體
中國時報 2008.08.23
多核心處理器太複雜 拖慢軟體
閻紀宇／綜合報導
電腦的中央處理器（ＣＰＵ）速度愈快，執行軟體的速度反而越慢，這種事有可能嗎？當然有，而且已經嚴重威脅全球電腦業者的商機。以英特爾（Intel）為首的業者近年來推陳出新，多核心（multicore）處理器逐漸成為市場主流，然而問題是：這種處理器的概念太新、架構太複雜，導致程式設計師根本無法利用它的效能。
美國史丹福大學電腦科學教授歐路克騰指出：「如果我是電腦業者，我會驚慌失措，因為解決方案到現在連影子都沒有…這是一大危機，我認為業界對這個問題做得太少、做得太遲。」領導微軟公司軟體開發的研究與策略長蒙蒂也表示，多核心技術是「近代電腦運算史上概念變化程度最大的變革」。
簡而言之，多核心處理器就是將兩個以上的獨立處理器封裝在同一個積體電路（ＩＣ），雙核心與四核心的版本早已問世，成為市場主流。英特爾最新一代的六核心處理器「Dunnington」預計今年下半年上市。另一家大廠超微（ＡＭＤ）積極開發八核心的整合型處理器「Montreal」，可望在明年下半年推出。
然而專家指出，四核心處理器執行一般人常用的軟體時，並不會比上一個世代的產品快。更糟的是，六核心以上的版本反而會拖慢這些軟體的速度。
問題關鍵在於，多核心處理器的架構是過去只見於超級電腦的平行運算（parallel computing），對程式設計師而言是一大挑戰，他們必須將過去由單一處理器負責的程式化整為零，分散到各個處理器進行運算。以懷孕來打比方，傳統作法是讓一位孕婦懷胎九月，生下一個寶寶；多核心作法卻是由九位孕婦同時上陣，每人各懷孕一個月，再將九個人的成果「整合」成一個寶寶。
不過仍有業者保持樂觀，相信巨大的經濟利益將促使最佳解決方案脫穎而出。微軟的蒙蒂表示，一旦突破難關，電腦業也將邁入效能突飛猛進的新境界。
多核心處理器太複雜 拖慢軟體
閻紀宇／綜合報導
電腦的中央處理器（ＣＰＵ）速度愈快，執行軟體的速度反而越慢，這種事有可能嗎？當然有，而且已經嚴重威脅全球電腦業者的商機。以英特爾（Intel）為首的業者近年來推陳出新，多核心（multicore）處理器逐漸成為市場主流，然而問題是：這種處理器的概念太新、架構太複雜，導致程式設計師根本無法利用它的效能。
美國史丹福大學電腦科學教授歐路克騰指出：「如果我是電腦業者，我會驚慌失措，因為解決方案到現在連影子都沒有…這是一大危機，我認為業界對這個問題做得太少、做得太遲。」領導微軟公司軟體開發的研究與策略長蒙蒂也表示，多核心技術是「近代電腦運算史上概念變化程度最大的變革」。
簡而言之，多核心處理器就是將兩個以上的獨立處理器封裝在同一個積體電路（ＩＣ），雙核心與四核心的版本早已問世，成為市場主流。英特爾最新一代的六核心處理器「Dunnington」預計今年下半年上市。另一家大廠超微（ＡＭＤ）積極開發八核心的整合型處理器「Montreal」，可望在明年下半年推出。
然而專家指出，四核心處理器執行一般人常用的軟體時，並不會比上一個世代的產品快。更糟的是，六核心以上的版本反而會拖慢這些軟體的速度。
問題關鍵在於，多核心處理器的架構是過去只見於超級電腦的平行運算（parallel computing），對程式設計師而言是一大挑戰，他們必須將過去由單一處理器負責的程式化整為零，分散到各個處理器進行運算。以懷孕來打比方，傳統作法是讓一位孕婦懷胎九月，生下一個寶寶；多核心作法卻是由九位孕婦同時上陣，每人各懷孕一個月，再將九個人的成果「整合」成一個寶寶。
不過仍有業者保持樂觀，相信巨大的經濟利益將促使最佳解決方案脫穎而出。微軟的蒙蒂表示，一旦突破難關，電腦業也將邁入效能突飛猛進的新境界。
2008年8月22日 星期五
單晶片電路板燒銲
近期單晶片的課程內容進行到必須親自把材料焊接在電路板上，這對於非相關科系的我而言，是有點難度的。看著大家拿著銲槍、銲錫靈巧地將材料固定，確實發現「經驗」在任何執行上都有很大的影響，亦所謂「熟能生巧」。當然萬丈高樓平地起，我當然只有從在麵包板上銲銲東西先囉！
我拿起電阻，將鐵絲插穿孔洞，將鐵絲微微張開，先假固定在麵包板上，然後翻至背面，試著運作銲槍與銲錫，要將電阻固定。目的很清楚，過程還需要有點學習，沒目的這麼單純。
原理就是銲槍透過加熱，讓銲錫鎔化，將材料固定，並使電路接通。但是要達到功能與美觀兼具，電路不出任何麻煩，是需要功夫的。完美的結合，銲錫要像一座小丘一般，將孔洞填滿，也不能太大與其他相接，會造成短路。若太小則沒有固定，甚至電路沒通。有時銲接點小丘，只有單側成形，沒有完全包覆，也會造成冷銲，電路有時通有時不通的窘境。所以把電路銲好也是很關鍵的喔！
這讓我想起之前一位社會學家Saskia Sassen提出的一個觀念，大概是如此，我勾勒一下。即便在全球金融市場呼風喚雨的紐約華爾街交易機構內，還是有清理馬桶垃圾的低下藍領階級工作著，支撐著金融市場的運作。華爾街不是只有股票，當然它是它之所以為人所知的重要依據。但是其運作不會只有它光鮮亮麗的外表，而是所有與其相纏繞的整體。
單晶片有其科技功用與便利，但今天非關程式設計、非關材料優劣。今天是銲不好，電路就不通的真實狀況！沒得商量！再高的科技，都有最真實的基礎狀態！
2008年8月18日 星期一
Take_a_seat 機械生命
收到友人轉寄關於互動裝置的圖書館椅子，實際的功能或許令有些人稍覺得幼稚，或說天真，但我覺得整個操作設計上，有技術層級的成績，也對人工智慧的未來發展勾勒遠景，很有潛力的作品。
A concept visualisation of this graduation project at the Design Academy Eindhoven. An interactive seat which follows the user at the library.
2008年8月14日 星期四
轉貼：回授控制溯源
原址：http://203.68.20.65/science/content/1973/00100046/0017.htm
【摘要】回授控制這一觀念的由來可以追溯到水鐘、恆溫器以及控制風車轉動的機械等發明。
每個動物都可說是一個能自我調節的系統，是因為動物的生存、穩定性、大部分的行為都呈現回授控制（eedback control）的特性。間的萬象：從肉食動物的繁殖環，到證券市場的漲跌，都逃不脫回授作用的法力。不過，令人感到不解的是，回授控制的現象既然這樣普遍，然而在科技的發展上，回授控制觀念的理論研究，卻出現得很遲。「回授」這個名詞本身就是個新發明，它是在本世紀初，無線電界的先進撰造的。對回授原理的意義做進一步的探討，也是不太久的事，主要得力於已故的溫納先生（Norbert Wiener）和他的同事，在1940年代所做的研究。
回授控制是技術孕育出科學的一個例子。回授原理的應用是從簡單的機械開始，其中有些得追溯到二千年前或更早，恆溫器與飛球調速器則是近代著名的實例。在1930年代以前，一些簡單的早期發明，雖已發展到高度精巧的地步，但回授控制仍是一個抽象的觀念，沒有得到太多的重視。到了三十年代，生物學家與經濟學家才開始注意到他們自己的研究對象和工程師們的回授控制裝置之間的顯明類似。活生生的有機體與經濟行為上的某些調節過程，表現出相同的因果循環，並且顯然遵從同樣的定律。無疑的，在研究各式各樣的動態行為上，回授控制的觀念不失為一項靈活有力的工具。今天，回授控制不僅廣泛的應用在機具器械上，還被視為是科學上一個重要的統一觀念。
1
本文的主題是放在這個觀念的歷史發展上。它的歷程可以很明確的地找出來，是因為對回授控制能下一個嚴密的定義。溫納的說法是：「把一個系統產生的結果，再送回這個系統，以控制整個系統的一個方法。」美國電機工程學會（AIEE）在1951年，提出一個比較正式的定義：「一個回授控制系統，有下述的傾向：使系統中的一個變數與另一變數，維持一特定關係，所採用的方式是把這些變數的函數加以比較，利用它們的差值，做為控制的原動力。」這種系統的目的在能自動執行命令，它的方法是把受控變數（controlled variable）（輸出信號），與控制變數（command variable）（輸入信號）維持在同一標準上，雖受到任何未能預料的干擾，也仍要如此。控制信號可能是一直不變的，如恆溫器上所標定的溫度；也可能不斷的在變化，如汽車的動力操縱系統中方向盤的操作。不管那種情況，要回授控制系統有效地工作，就須使受控變數極忠實地跟隨著控制信號。
回授控制系統的主要特點是，整個系統構成一個頭尾相接的封閉環路（closed-loop）（圖一）。輸出信號的狀況由感覺器械來察知，並把所得信號送回輸入端。在輸入端，回授信號與控制信號相減，若結果不為零，此系統就產生一個糾正的動作，動作的幅度與方向，要看偏差，或差誤信號的大小來決定。以家用恆溫器為例，假如室內溫度比所需的溫度低了，這恆溫系統的反應就是供熱量的增加，也就是輸出信號的負向變化，引起正向的糾正動作。一般來說，一信號歷經回授系統的環路後，以相反的符號轉回來。符號的改變對系統的穩定度非常重要；如果回授信號不改變符號，會造成惡性循環，增加了輸出與預定水準的偏差量。
回授觀念的起源與發展的軌跡，可以用三種器械來說明：古代的水鐘、恆溫器、與控制風車的機械構造。現在讓我們來追溯它們的歷史與發源地。
2
現在已知最早的回授控制器械，是紀元前三世紀發明的水鐘（water clock），這是一位希臘機匠克提斯百（Ktesibios）所發明的。他當時是在亞歷山大城，，為埃及國王 Ptolemy Ⅱ 工作。他對自己的發明（除了水鐘，還有壓力幫浦、水風琴和幾種弩砲）所做的說明，現已失傳，幸好在「建築學」（De Architectura）這本書中有記載，這書是羅馬建築師兼工程師維特露維斯（Vitruvius）的傑作。
維特露維斯對克提斯百的水鐘，描述得並不太清楚。不過，德國古典學者狄伊爾（HermannDiels），還是把這些晦澀的文字加以譯解，重繪成似可信賴的圖形。水鐘是利用水慢慢的滴流來計時的，水以穩定速率流進一個槽子，槽內水面浮著一個標示器，當水面上昇時就指示出時間（圖二）。為了使水以穩定的速率滴流，克提斯百發明了一種器械，類似現代汽車上的汽化器（carburetor）。這器械是個裝有浮閥（float valve）的調節槽，裝設在供水管與接水槽之間，用來調節水流。當浮閥浮在某一高度時，閥打開的程度恰可使流入計時槽的水，保持一定的速率。如果因某種緣故，調節槽內的水面降低或昇高時，浮閥也就隨著下降或昇高，等於自動把供水口開大一點或關小一點，以增加或減少進水的流量，直到水面恢復正常為止。
此後過了大約三世紀，在亞歷山大的希羅（Hero of Alexandria）所著的「氣力論」（Pneumatica）中，又看到了漂浮式的自動調節器。希羅是位多產的著作家，撰寫的範圍包括：數學、測量術、光學、機械學、氣力學、自動機（automatons）與軍事工程學。他的「氣力論」中，有許多現代發明驚人的早期構想，所記述的幾種漂浮式調節器，比克提斯百的要精確得多。有一個名為「分酒器」（winedispenser）的，閥和浮體並不直接聯在一起，而是經由一套槓桿聯絡，這說明了在回授控制器械中，感應元件與控制元件可以分得很開（圖三）。
到了九世紀，漂浮式調節器又在阿拉伯出現。在一本名為「論巧妙的機械」（On Ingenious Mechanisms）的書中，提供了八個浮閥用於自動控制的實例，顯然曾受到希羅氣力論的影響。這本書的著者是巴格達姓BanuMusa的三兄弟。他們的設計使浮閥系統的精確程度增加了不少，有一個是利用「旋塞」（Stopcock）做為調節閥，而不用平板對著水管口的原始設計（圖四）。
在中世紀以前的一段時期，回教世界中有不少可稱道的工藝成就與浮閥有關，工匠製造了龐大精美的水鐘，利用玩偶戲劇化的表演來指示時間。在三本留傳下來的書裏，對水鐘有詳確的記述。頭一本，大概在九世紀寫的，是一位通常叫「假阿基米德」（Pseudo-Archimedes）的佚名作者所著。另外兩本的著者，是十三世紀的Ibn al-saati與al-Jazari。這三本書裏所講的水鐘，都是應用克提斯百的浮閥調節器，但所控制的是主浮槽的出水量，而非流入量。因此，計時是靠水面下降，而不是昇高（圖五）。
在這些記錄以後，浮閥就看不到了。中世紀，文藝復興或巴洛克（Baroque）時期的技術文獻中，都沒有提到水面調節裝置的利用。甚至附有優美插圖的希羅的氣力論的拉丁文翻譯本（1575年出版），對技術的發展雖然影響頗大，但也沒有提醒工程師，把漂浮式調節器的設計當做一個回授控制的方法來看待。
到了十八世紀中葉，漂浮式調節器又在英國給發明出來，而且可以明顯的看出，發明的人並不知道它以前的那段滄桑史。它的再生，在一本1746年的建築手冊（The Country Builder’sEstimator）中首先提到，作者是索孟（William Salmon），把它用做家用貯水池的水面調節器。1758年，英國的橋樑與隧道建築家布瑞德林（James Brindley）獲得一項蒸汽機的專利，包括一組調節鍋爐內水面高度的浮閥。不多年後，一位蘇聯蒸汽引擎先驅波里祖諾夫（I. I. Polzunov），為了同樣的目的，設計出類似的器械。1784年在英國，烏德（Sutton Thomas Wood）又再一次取得相同發明的專利，其設計酷似希羅在十七個世紀前設計的老古董（圖六）。漂浮式調節器很快贏得普遍的賞識，視為鍋爐給水的一種方法。今天它更是廣泛的應用到各種場合。
恆溫器沒有很古老的歷史。它的第一個原始型式出現在十七世紀初，是荷蘭工程師德爾貝來（Cornelis Drebbel）所發明的，他那時已移居到英國。他設計這個器械的主要目的是用在煉金術（alchemy）上；他相信要是能把煉金的溫度，長時間保持穩定，就能把基本金屬變成金子。
德爾貝來的裝置基本上是個盒子，底部是火爐，再上面有一根內裝空氣或酒精的管子，管的一端有U形頸，這部份裝填水銀（圖七）。當盒內溫度升高時，內管中空氣或酒精蒸汽的壓力增加，就把水銀向上頂，進而推舉一根桿子，藉機械力關閉節氣閘，使火勢減低。反過來說，若溫度比所需的低，汽壓減小，水銀下降，機械聯桿就使節氣閘開得大點。
德爾貝來的裝置不僅可做熔化試驗，還能使孵卵器維持一定溫度。他這個調溫器的操作似乎相當良好，使許多倫敦皇家學會的會員，包括波義耳（Robert Boyle），列恩（Christopher Wren），與晚一輩的虎克（Robert Hooke），都對它感到興趣。以後的幾個世紀，類似的爐子經常都有報導，在德、法與美國製成，都可以明顯看得出來，曾受到德爾貝來設計的影響。法國自然哲學家，也是發明家的列歐穆（Rene-Antoine de Reaumur），說明這種爐子可供人工孵化小雞。
此後有兩個世紀，除了這些零散的報導外，德爾貝來經由回授調節溫度的想法並沒有引起多大的注意。後來這觀念突然激起全工程界的興趣，這要歸功於一位巴黎的發明家龐尼曼（Bonnemain）。1783年，龐尼曼可能是從列歐穆用人工孵卵器成功的孵出小雞，得到了靈感，自己就設計了一個，也取得了法國的專利。他接著很有成效的，把這個自動調溫孵卵器用在一所大農場上，供應小雞給皇室及巴黎的市場。龐尼曼的發明比稍早的溫度調節器更靈光得多；它有靈敏的溫度感覺器，是用二種金屬製成（一根鐵棒裝在一個鉛管中），還有一些設計上的巧妙地方（圖八）。他一直都不願把這個裝置的詳細內容向世人公開。最後到了1824年，法國學會（French Society）為了獎勵發展國家工業，勸他把溫度調節器的詳細說明出版。英國和德國的主要技術雜誌都很快的推出翻譯本，也立刻在百科全書上佔了一席之地。1839年，英國化學家尤爾（Andrew Ure）在他所編的工藝、製造品與礦物辭典中，為解說龐尼曼的和一些他自己所設計的調溫器，而撰了一個新名詞──恆溫器（thermostat）。
4
回授機械的第三個歷史線索，要從自動控制風車器械的發明說起。這些器械都是十八世紀英國的風車匠設計出來的；他們是精明能幹的一群，結合了各種工藝技術，並具有基本的科學態度。十八世紀到十九世紀，許多著名的的英國機械工程師，都是從風車匠起家的。
第一個風車匠設計的回授器械，由愛德孟．李（EdmundLee）在1745年取得專利。他是利用一個尾風車（fantail）使風車能一直正對著風面（圖九）。尾風車是一架小型的風車，朝向和主風車對的方向互成直角，它接在風車塔移動帽的後面，並經由一組齒輪控制移動帽的旋轉，移動帽再帶動主風車對準風向。當主風車正對著風時，尾風車因與風平行，而不能轉動。風向一有變動，尾風車受到了風，就旋轉起來，並慢慢的推動移動帽；同時尾風車也跟著在遷移位置，直到它與風平行而主風車向著風為止。簡單的說，整個系統成了一個封閉環路。在實際情況下，風向不停的在變，尾風車就可視為一個簡陋的伺服系統（servo-system）。
李氏的風車還有一項發明，就是隨著風速的變化，來調節磨粉機的轉速，目的在防止磨石過度磨損，以及磨出的粉細度不均勻。他對付這個問題的辦法是：使風車帆葉能以支持它的軸臂為軸心而轉動，帆葉又以鏈索聯接到一只平衡錘。風速中庸時，最先著風的帆葉緣是向前傾斜；當飛速過大時，帆葉上所受的風力大於平衡錘的重力，帆葉就被吹得向後翻，風車的轉速就受到抑制。
這套系統還不能算是回授控制，因它並沒有設法把受控變數──速率的變化，很準確的察覺出來。為了對風車的速度做直正的回授控制，必須找到相當靈敏的方法，來測量速率。
一種叫做「升降張力器」（lift-tenter）的機械裝置正符合了這項要求，這是英國風車匠希爾頓（Robert Hilton）在1785年發明的。當轉速增加時，磨石有要分開的趨勢，這裝置就產生一和轉速成比例的抗拒力量，把磨石壓緊（圖十）。1787年，英國風車匠，也是發明家的麥德（Thomas Mead），把升降張力器的觀念與離心擺（centrifugalpendulum）的原理給合起來，製成一具速度控制系統，把回授的原理表現得淋灕盡致。旋轉的擺可以很靈敏的感覺到磨石的轉速，並經由適當的機械連接，來調整風車帆葉的受風面積，使風車的轉速保持一定（圖十一）。
離心擺的觀念立刻受到蒸汽引擎先進們的衷心歡迎，蒸汽引擎那時還是剛萌芽的新技術。瓦特（James Watt）與他的同夥波爾頓（Matthew Boulton），正要建一座大型工廠，採用新式的轉缸引擎（rotary engine）。這種連續動作的引擎，它的速度調節系統，需要做全新的設計，因為當時已有的裝置都不適用。1788年11月，瓦特和他的同事設計出一套「離心式速度調節器」。年底左右，第一個調速器（governor）就裝上了引擎。瓦特的調速器成了整個技術史上，最為人熟悉的圖形（圖十二）。在發明後的幾年裏，它簡直成了蒸汽引擎的招牌，在每架蒸汽機的頂端神氣活現的旋轉著，更廣泛而有力的說明了回授控制的作用。調速器也立刻給請進了教科書與工程手冊，發明家也開始在別的技術領域，發展回授裝置。
5
令人奇怪的是，這些隨著工業革命的發生而問世的回授裝置，都是在英國發明出來的。即使這些發明家並不是英國人，像著名的德爾貝來和巴平（DenisPapin）（法國人，曾發明安全閥，一種不甚完整的回授裝置），但是在英國工作時，就推出了發明。為什麼歐陸地區這樣落後呢？舉例來說，浮閥在希羅的氣力論翻譯本中，就有記載，這書在1575年刊行時，流傳得很廣，但歐陸的工程師與發明家卻忽略了。一直等到兩世紀後，這個裝置又在英國給發明出來時，才認真的加以研究，這是什麼原因呢？
對這個問題有個解釋似乎有理，說是在十六世紀到十八世紀這段時期，歐陸思想之所以排斥回授控制，是因為一個：以預先嚴格規定的計劃來進行控制的控制觀念，早已先入為主了。在工藝方面，這個觀念也有無數的發明物來支持，如自動機、鐘錶、音樂匣和計時機械驅動的太陽系儀等。這種對既定計劃的迷戀，也反映在歐陸人那時所盛行對政府的看法上（專制政體absolute government），和經濟制度上（重商主義 merchantilism）。然而在英國，科學家、發明家與哲學家，早在十八世紀就開始有一個不同的控制觀念，所形成的系統是真正自動的，包括能維持平衡與活動狀態的固有機械裝置。在工藝學上，這種思想導致了回授裝置的產生；在經濟學上，它啟發了亞當史密斯的自由市場理論；在政治科學上，它建立了權力的區分與立憲的政體。
（譯自 Scientific American Oct. 1970）
（譯者通訊處：左營勵志新村二巷九號）
原作者簡介
原作者Otto Mayr是美國National Museum of Historyand Technology of the Smithsonian Institution 機械工程方面的主持人。
【摘要】回授控制這一觀念的由來可以追溯到水鐘、恆溫器以及控制風車轉動的機械等發明。
每個動物都可說是一個能自我調節的系統，是因為動物的生存、穩定性、大部分的行為都呈現回授控制（eedback control）的特性。間的萬象：從肉食動物的繁殖環，到證券市場的漲跌，都逃不脫回授作用的法力。不過，令人感到不解的是，回授控制的現象既然這樣普遍，然而在科技的發展上，回授控制觀念的理論研究，卻出現得很遲。「回授」這個名詞本身就是個新發明，它是在本世紀初，無線電界的先進撰造的。對回授原理的意義做進一步的探討，也是不太久的事，主要得力於已故的溫納先生（Norbert Wiener）和他的同事，在1940年代所做的研究。
回授控制是技術孕育出科學的一個例子。回授原理的應用是從簡單的機械開始，其中有些得追溯到二千年前或更早，恆溫器與飛球調速器則是近代著名的實例。在1930年代以前，一些簡單的早期發明，雖已發展到高度精巧的地步，但回授控制仍是一個抽象的觀念，沒有得到太多的重視。到了三十年代，生物學家與經濟學家才開始注意到他們自己的研究對象和工程師們的回授控制裝置之間的顯明類似。活生生的有機體與經濟行為上的某些調節過程，表現出相同的因果循環，並且顯然遵從同樣的定律。無疑的，在研究各式各樣的動態行為上，回授控制的觀念不失為一項靈活有力的工具。今天，回授控制不僅廣泛的應用在機具器械上，還被視為是科學上一個重要的統一觀念。
1
本文的主題是放在這個觀念的歷史發展上。它的歷程可以很明確的地找出來，是因為對回授控制能下一個嚴密的定義。溫納的說法是：「把一個系統產生的結果，再送回這個系統，以控制整個系統的一個方法。」美國電機工程學會（AIEE）在1951年，提出一個比較正式的定義：「一個回授控制系統，有下述的傾向：使系統中的一個變數與另一變數，維持一特定關係，所採用的方式是把這些變數的函數加以比較，利用它們的差值，做為控制的原動力。」這種系統的目的在能自動執行命令，它的方法是把受控變數（controlled variable）（輸出信號），與控制變數（command variable）（輸入信號）維持在同一標準上，雖受到任何未能預料的干擾，也仍要如此。控制信號可能是一直不變的，如恆溫器上所標定的溫度；也可能不斷的在變化，如汽車的動力操縱系統中方向盤的操作。不管那種情況，要回授控制系統有效地工作，就須使受控變數極忠實地跟隨著控制信號。
回授控制系統的主要特點是，整個系統構成一個頭尾相接的封閉環路（closed-loop）（圖一）。輸出信號的狀況由感覺器械來察知，並把所得信號送回輸入端。在輸入端，回授信號與控制信號相減，若結果不為零，此系統就產生一個糾正的動作，動作的幅度與方向，要看偏差，或差誤信號的大小來決定。以家用恆溫器為例，假如室內溫度比所需的溫度低了，這恆溫系統的反應就是供熱量的增加，也就是輸出信號的負向變化，引起正向的糾正動作。一般來說，一信號歷經回授系統的環路後，以相反的符號轉回來。符號的改變對系統的穩定度非常重要；如果回授信號不改變符號，會造成惡性循環，增加了輸出與預定水準的偏差量。
回授觀念的起源與發展的軌跡，可以用三種器械來說明：古代的水鐘、恆溫器、與控制風車的機械構造。現在讓我們來追溯它們的歷史與發源地。
2
現在已知最早的回授控制器械，是紀元前三世紀發明的水鐘（water clock），這是一位希臘機匠克提斯百（Ktesibios）所發明的。他當時是在亞歷山大城，，為埃及國王 Ptolemy Ⅱ 工作。他對自己的發明（除了水鐘，還有壓力幫浦、水風琴和幾種弩砲）所做的說明，現已失傳，幸好在「建築學」（De Architectura）這本書中有記載，這書是羅馬建築師兼工程師維特露維斯（Vitruvius）的傑作。
維特露維斯對克提斯百的水鐘，描述得並不太清楚。不過，德國古典學者狄伊爾（HermannDiels），還是把這些晦澀的文字加以譯解，重繪成似可信賴的圖形。水鐘是利用水慢慢的滴流來計時的，水以穩定速率流進一個槽子，槽內水面浮著一個標示器，當水面上昇時就指示出時間（圖二）。為了使水以穩定的速率滴流，克提斯百發明了一種器械，類似現代汽車上的汽化器（carburetor）。這器械是個裝有浮閥（float valve）的調節槽，裝設在供水管與接水槽之間，用來調節水流。當浮閥浮在某一高度時，閥打開的程度恰可使流入計時槽的水，保持一定的速率。如果因某種緣故，調節槽內的水面降低或昇高時，浮閥也就隨著下降或昇高，等於自動把供水口開大一點或關小一點，以增加或減少進水的流量，直到水面恢復正常為止。
此後過了大約三世紀，在亞歷山大的希羅（Hero of Alexandria）所著的「氣力論」（Pneumatica）中，又看到了漂浮式的自動調節器。希羅是位多產的著作家，撰寫的範圍包括：數學、測量術、光學、機械學、氣力學、自動機（automatons）與軍事工程學。他的「氣力論」中，有許多現代發明驚人的早期構想，所記述的幾種漂浮式調節器，比克提斯百的要精確得多。有一個名為「分酒器」（winedispenser）的，閥和浮體並不直接聯在一起，而是經由一套槓桿聯絡，這說明了在回授控制器械中，感應元件與控制元件可以分得很開（圖三）。
到了九世紀，漂浮式調節器又在阿拉伯出現。在一本名為「論巧妙的機械」（On Ingenious Mechanisms）的書中，提供了八個浮閥用於自動控制的實例，顯然曾受到希羅氣力論的影響。這本書的著者是巴格達姓BanuMusa的三兄弟。他們的設計使浮閥系統的精確程度增加了不少，有一個是利用「旋塞」（Stopcock）做為調節閥，而不用平板對著水管口的原始設計（圖四）。
在中世紀以前的一段時期，回教世界中有不少可稱道的工藝成就與浮閥有關，工匠製造了龐大精美的水鐘，利用玩偶戲劇化的表演來指示時間。在三本留傳下來的書裏，對水鐘有詳確的記述。頭一本，大概在九世紀寫的，是一位通常叫「假阿基米德」（Pseudo-Archimedes）的佚名作者所著。另外兩本的著者，是十三世紀的Ibn al-saati與al-Jazari。這三本書裏所講的水鐘，都是應用克提斯百的浮閥調節器，但所控制的是主浮槽的出水量，而非流入量。因此，計時是靠水面下降，而不是昇高（圖五）。
在這些記錄以後，浮閥就看不到了。中世紀，文藝復興或巴洛克（Baroque）時期的技術文獻中，都沒有提到水面調節裝置的利用。甚至附有優美插圖的希羅的氣力論的拉丁文翻譯本（1575年出版），對技術的發展雖然影響頗大，但也沒有提醒工程師，把漂浮式調節器的設計當做一個回授控制的方法來看待。
到了十八世紀中葉，漂浮式調節器又在英國給發明出來，而且可以明顯的看出，發明的人並不知道它以前的那段滄桑史。它的再生，在一本1746年的建築手冊（The Country Builder’sEstimator）中首先提到，作者是索孟（William Salmon），把它用做家用貯水池的水面調節器。1758年，英國的橋樑與隧道建築家布瑞德林（James Brindley）獲得一項蒸汽機的專利，包括一組調節鍋爐內水面高度的浮閥。不多年後，一位蘇聯蒸汽引擎先驅波里祖諾夫（I. I. Polzunov），為了同樣的目的，設計出類似的器械。1784年在英國，烏德（Sutton Thomas Wood）又再一次取得相同發明的專利，其設計酷似希羅在十七個世紀前設計的老古董（圖六）。漂浮式調節器很快贏得普遍的賞識，視為鍋爐給水的一種方法。今天它更是廣泛的應用到各種場合。
恆溫器沒有很古老的歷史。它的第一個原始型式出現在十七世紀初，是荷蘭工程師德爾貝來（Cornelis Drebbel）所發明的，他那時已移居到英國。他設計這個器械的主要目的是用在煉金術（alchemy）上；他相信要是能把煉金的溫度，長時間保持穩定，就能把基本金屬變成金子。
德爾貝來的裝置基本上是個盒子，底部是火爐，再上面有一根內裝空氣或酒精的管子，管的一端有U形頸，這部份裝填水銀（圖七）。當盒內溫度升高時，內管中空氣或酒精蒸汽的壓力增加，就把水銀向上頂，進而推舉一根桿子，藉機械力關閉節氣閘，使火勢減低。反過來說，若溫度比所需的低，汽壓減小，水銀下降，機械聯桿就使節氣閘開得大點。
德爾貝來的裝置不僅可做熔化試驗，還能使孵卵器維持一定溫度。他這個調溫器的操作似乎相當良好，使許多倫敦皇家學會的會員，包括波義耳（Robert Boyle），列恩（Christopher Wren），與晚一輩的虎克（Robert Hooke），都對它感到興趣。以後的幾個世紀，類似的爐子經常都有報導，在德、法與美國製成，都可以明顯看得出來，曾受到德爾貝來設計的影響。法國自然哲學家，也是發明家的列歐穆（Rene-Antoine de Reaumur），說明這種爐子可供人工孵化小雞。
此後有兩個世紀，除了這些零散的報導外，德爾貝來經由回授調節溫度的想法並沒有引起多大的注意。後來這觀念突然激起全工程界的興趣，這要歸功於一位巴黎的發明家龐尼曼（Bonnemain）。1783年，龐尼曼可能是從列歐穆用人工孵卵器成功的孵出小雞，得到了靈感，自己就設計了一個，也取得了法國的專利。他接著很有成效的，把這個自動調溫孵卵器用在一所大農場上，供應小雞給皇室及巴黎的市場。龐尼曼的發明比稍早的溫度調節器更靈光得多；它有靈敏的溫度感覺器，是用二種金屬製成（一根鐵棒裝在一個鉛管中），還有一些設計上的巧妙地方（圖八）。他一直都不願把這個裝置的詳細內容向世人公開。最後到了1824年，法國學會（French Society）為了獎勵發展國家工業，勸他把溫度調節器的詳細說明出版。英國和德國的主要技術雜誌都很快的推出翻譯本，也立刻在百科全書上佔了一席之地。1839年，英國化學家尤爾（Andrew Ure）在他所編的工藝、製造品與礦物辭典中，為解說龐尼曼的和一些他自己所設計的調溫器，而撰了一個新名詞──恆溫器（thermostat）。
4
回授機械的第三個歷史線索，要從自動控制風車器械的發明說起。這些器械都是十八世紀英國的風車匠設計出來的；他們是精明能幹的一群，結合了各種工藝技術，並具有基本的科學態度。十八世紀到十九世紀，許多著名的的英國機械工程師，都是從風車匠起家的。
第一個風車匠設計的回授器械，由愛德孟．李（EdmundLee）在1745年取得專利。他是利用一個尾風車（fantail）使風車能一直正對著風面（圖九）。尾風車是一架小型的風車，朝向和主風車對的方向互成直角，它接在風車塔移動帽的後面，並經由一組齒輪控制移動帽的旋轉，移動帽再帶動主風車對準風向。當主風車正對著風時，尾風車因與風平行，而不能轉動。風向一有變動，尾風車受到了風，就旋轉起來，並慢慢的推動移動帽；同時尾風車也跟著在遷移位置，直到它與風平行而主風車向著風為止。簡單的說，整個系統成了一個封閉環路。在實際情況下，風向不停的在變，尾風車就可視為一個簡陋的伺服系統（servo-system）。
李氏的風車還有一項發明，就是隨著風速的變化，來調節磨粉機的轉速，目的在防止磨石過度磨損，以及磨出的粉細度不均勻。他對付這個問題的辦法是：使風車帆葉能以支持它的軸臂為軸心而轉動，帆葉又以鏈索聯接到一只平衡錘。風速中庸時，最先著風的帆葉緣是向前傾斜；當飛速過大時，帆葉上所受的風力大於平衡錘的重力，帆葉就被吹得向後翻，風車的轉速就受到抑制。
這套系統還不能算是回授控制，因它並沒有設法把受控變數──速率的變化，很準確的察覺出來。為了對風車的速度做直正的回授控制，必須找到相當靈敏的方法，來測量速率。
一種叫做「升降張力器」（lift-tenter）的機械裝置正符合了這項要求，這是英國風車匠希爾頓（Robert Hilton）在1785年發明的。當轉速增加時，磨石有要分開的趨勢，這裝置就產生一和轉速成比例的抗拒力量，把磨石壓緊（圖十）。1787年，英國風車匠，也是發明家的麥德（Thomas Mead），把升降張力器的觀念與離心擺（centrifugalpendulum）的原理給合起來，製成一具速度控制系統，把回授的原理表現得淋灕盡致。旋轉的擺可以很靈敏的感覺到磨石的轉速，並經由適當的機械連接，來調整風車帆葉的受風面積，使風車的轉速保持一定（圖十一）。
離心擺的觀念立刻受到蒸汽引擎先進們的衷心歡迎，蒸汽引擎那時還是剛萌芽的新技術。瓦特（James Watt）與他的同夥波爾頓（Matthew Boulton），正要建一座大型工廠，採用新式的轉缸引擎（rotary engine）。這種連續動作的引擎，它的速度調節系統，需要做全新的設計，因為當時已有的裝置都不適用。1788年11月，瓦特和他的同事設計出一套「離心式速度調節器」。年底左右，第一個調速器（governor）就裝上了引擎。瓦特的調速器成了整個技術史上，最為人熟悉的圖形（圖十二）。在發明後的幾年裏，它簡直成了蒸汽引擎的招牌，在每架蒸汽機的頂端神氣活現的旋轉著，更廣泛而有力的說明了回授控制的作用。調速器也立刻給請進了教科書與工程手冊，發明家也開始在別的技術領域，發展回授裝置。
5
令人奇怪的是，這些隨著工業革命的發生而問世的回授裝置，都是在英國發明出來的。即使這些發明家並不是英國人，像著名的德爾貝來和巴平（DenisPapin）（法國人，曾發明安全閥，一種不甚完整的回授裝置），但是在英國工作時，就推出了發明。為什麼歐陸地區這樣落後呢？舉例來說，浮閥在希羅的氣力論翻譯本中，就有記載，這書在1575年刊行時，流傳得很廣，但歐陸的工程師與發明家卻忽略了。一直等到兩世紀後，這個裝置又在英國給發明出來時，才認真的加以研究，這是什麼原因呢？
對這個問題有個解釋似乎有理，說是在十六世紀到十八世紀這段時期，歐陸思想之所以排斥回授控制，是因為一個：以預先嚴格規定的計劃來進行控制的控制觀念，早已先入為主了。在工藝方面，這個觀念也有無數的發明物來支持，如自動機、鐘錶、音樂匣和計時機械驅動的太陽系儀等。這種對既定計劃的迷戀，也反映在歐陸人那時所盛行對政府的看法上（專制政體absolute government），和經濟制度上（重商主義 merchantilism）。然而在英國，科學家、發明家與哲學家，早在十八世紀就開始有一個不同的控制觀念，所形成的系統是真正自動的，包括能維持平衡與活動狀態的固有機械裝置。在工藝學上，這種思想導致了回授裝置的產生；在經濟學上，它啟發了亞當史密斯的自由市場理論；在政治科學上，它建立了權力的區分與立憲的政體。
（譯自 Scientific American Oct. 1970）
（譯者通訊處：左營勵志新村二巷九號）
原作者簡介
原作者Otto Mayr是美國National Museum of Historyand Technology of the Smithsonian Institution 機械工程方面的主持人。
訂閱：
文章 (Atom)