今年(2013年)5月28日，有資訊工程界的「多益」或「英檢」之稱的大學程式能力檢定(Collegiate Programming Examination，簡稱CPE)，臺東大學首度成為協辦學校之一，也有專屬的考場。臺東的學子不須再舟車勞頓，遠赴其他縣市學校，就近即可報名參賽。這是呂學展老師2012年秋天到臺東大學報到之後，放在心中的願望。透過與主辦學校中山大學的行政聯繫、相關軟硬體準備、與學生共組程式能力學習工作坊，呂老師不但心想事成，更讓他欣喜的是，資工系19名同學初試啼聲，不僅團體成績經由比序，能在40個參賽學校中名列第五、其中一位今年畢業的102級同學，更在一千多名參賽者中獲得個人排名第九名！呂老師的初衷很單純：「只要透過一點一滴的累積與努力，我們的程式能力絕對可以在國立大學的中上或前段。更期望同學透過參賽累積經驗、建立信心。」

這股願意帶著學生實作、不怕挑戰的精神，和呂老師的學習歷程有很大的關係。曾經在求學生涯的大轉彎，使他更加珍惜成為教師的機會；且由衷相信，教育，是蝴蝶效應的過程。

生命中的兩個貴人都是老師

「我生命中有兩個貴人，都是老師。一個是博士班畢業時的指導老師，另一個就是國中老師。剛好兩位都姓『曾』！」呂老師聊起，若不是國中時代的曾老師，那個不愛讀書、一下課就衝往操場打球的少年，可能還找不到自己。「國中時經歷一段叛逆期，不是壞，就是不愛念書。曾老師曾鼓勵，有不錯的天份，應該可以更均衡一些發展；但當時無法明白老師的用心，以致於一間高中都沒考上，而選擇就讀五專。」

(一)2003-2004海生館行動瀏覽日誌分析系統：

海生館希望建置一個系統，當遊客一進到展館，能取得一台PDA(當時是PDA，現在就是智慧型手機)。當旅客走到一個展示區前，無線基地台的無線網路AP(熱點)即能感測到旅客已到達，馬上會在遊客手中的PDA中，自動告訴旅客正在看的是甚麼魚。而後端的data，可以統計每天遊客的流量和曾移動、分布的路徑，提供海生館做為參考。

後來海生館表示，從這個系統得到最好的貢獻是，可以用這些資料，驗證所設計的導覽路線是否合宜。例如，從data中發現，有時候遊客會在兩個展覽點之間不斷往返，檢視後才了解是展示品擺的位置不對。例如，遊客順著導覽路線走到一個展區前發現「好像在前面也看過一隻長得很像的魚…..」又會折返再繞回去看。後來館員經由這些儲存的資料，調整展品擺放順序和動線，發現旅客導覽的時間變短了，動線也更流暢；甚至發現某些展品應該放在前端，讓遊客先看；某些展品特別受歡迎，展區就要拉出一個更大的展示空間，才能讓導覽動線更舒適。這些都是當初寫系統時沒有想到的回饋，對海生館的展區規畫非常有幫助。

(二)2003-2004路燈管理系統

此為透過學長的引介而與桃園市政府的合作案。系統可以管理整個桃園市的所有路燈，包含維修通報與記錄，也可以做出報表。不只市府的管理人員使用，如果民眾發現路燈損壞，也可以上網登錄，讓管理人員和工程處維修人員能第一時間得到損壞通報或定期維修的提醒，善盡維護之責。03年完成後，現在仍穩定使用中。

(三)2004藥劑處方查詢系統

每個藥劑師在配藥的時候，很有可能一忙就裝錯藥。04年PDA剛熱門發展，成大醫院希望建置一個系統，讓每位藥劑師配合一個PDA，幫助藥劑師區隔外觀很相似的藥品，減少配錯藥的情形發生；另外，醫生的處方簽和建議藥量也可以直接送到藥劑師手中的PDA，避免醫師手寫的處方籤若過於潦草，藥劑師無法辨識而造成誤判的問題。這些程序，可說是醫療系統電子化的前身。當時的目標希望做到，拿到一顆藥時，用PDA的相機照一下，就可以辨識藥名；但發現有些藥真的很類似，無法完全區辨；現在數位影像的畫素提高許多，技術上已經可以達成。

(四)2005-2006  高效率GDS-II格式之存取模組

這個系統研究是一個產學合作計畫案。要完成的目標是：若要達到相同的功能，如何用更小的電路圖設計、縮小電路板的體積，減少材料的使用以降低成本。透過合作也從中向台積電學習有關電路板設計原則和最佳化的經驗。

(五)2005-2006成大健康中心RFID監控系統

成大精神病人療養中心的主治醫生發現，無論花多少人力，都無法減少病人的自殘和無預警的危險行為發生，於是託請資訊人員協助。當時就以剛發展起來的RFID技術來建構 (RFID是「Radio Frequency Identification」的縮寫，中文稱為「無線射頻識別系統」。 通常是由感應器(Reader)和RFID標籤(Tag)所組成的系統，其運作的原理是利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，供應RFID標籤上的晶片運作並發出電磁波回應感應器。)

在RFID建構的環境，可以透過精準的感應進行身份識別，且成本低，感應器可以在療養院到處裝設，然後讓病人帶著內部藏有RFID標籤的手環。如果以人權團體的角度來看，這樣的監控並不人道；但對醫療人員來說，可以掌握病人的移動紀錄，了解病人的行為，進而產生預警機制。例如從紀錄中發現，病人長時間停在一個角落一到兩個小時都沒有移動，可能就出事了，要發出警示；醫師也陸續在觀察中找到須發出警示的規則。舉例來說，當一個病人持續不斷穩定的在兩個點之間重複移動，醫師發現這位病人的憂鬱傾向會越來越嚴重，這是當初大家都沒有想到的，但從相關行為的紀錄中反推，能慢慢找到病人行為的解答，進而產生更多的預警機制。後來很多醫院也希望可以建置相同的機制，且不限於精神療養園區，例如長者照護、居家照護也可以用相同的概念去發展。

(六)2006南瀛氣喘照護計畫

這是一個以遠端照護為概念的系統設計，會發給病人一個可吹氣的裝置，然後病人依據醫生的指示，在家中定時吹氣，產生吹氣的紀錄，成為所謂「時間序列」的數值資料。醫生可以從病人吹氣的「時間序列」資料，判斷病人的氣喘情況是否改善，或需要立刻與病人聯繫，可說是病人與醫生之間的溝通橋樑，達到遠端照護的目標。

(七)2006-2007科學工藝博物館RFID覽導建置計畫

高雄科學工藝博物館希望可以建置一個和海生館一樣的系統，只是當年海生館用無線基地台作為訊號傳輸的介面，而高雄科工館建置時，已可使用RFID技術來建構。透過統計遊客流量、行為，輔助展館動線的規劃和展示設計。現在幾乎每個展覽館場都有這樣的機制，尤其當你進到一個會提供遊客「一些東西」的展覽館，例如行動導覽系統等裝置，通常都會藉此記錄遊客的移動軌跡。這些紀錄對展場管理非常珍貴，可以從中找到很有趣的資料，讓動線的設計更好。

(八)2007休閒行為分析

此為資策會的研究，選定一個渡假村，希望透過渡假村來治療病人的壓力。透過定位裝置的設計，蒐集遊客的行為資料。當遊客進入渡假村園區，系統會紀錄遊客休閒行為的過程，瞭解真正得到紓壓的遊客，曾經玩過甚麼設施；或是不同特質的遊客，紓壓方式的差異性。這種種紀錄和分析可以做為當下一位客人到達時，渡假村提供休閒旅程建議的參考依據，達到所謂的客製化服務。

(九)2007-2010晶圓損壞分析(Defect Pattern Recognition)

這是和台積電及茂德半導體的合作案。一片晶圓在初始狀態，裡面是空白的，可能要經過20個機台完成製程，再經過專家的判讀，篩選出可用和壞損不可用的晶圓。台積電一直以來都很困擾，製程中，最後總會有些晶圓產生刮傷。到底甚麼原因造成晶圓損壞？又到底是那些機台會造成晶圓刮傷？且出現不同的刮傷痕跡？當時與工作團隊請台積電提供每一片晶圓進出每一個機台的所有資料，包含所停留的時間、進出的時間點、最後損壞的狀態等。分析後發現，當某片晶圓在某一個機台停太久，就會產生某種刮傷形狀，之後就要特別小心，在製程中控制好。透過這樣的結論，台積電的製程良率提升一個百分點；其實台積電的良率本來就高，但再提升一個百分點，整體獲利提升很多，對公司很有幫助。這個分析背後其實是資料探勘的技術，可說是資料探勘的應用。

廣義的說，資料探勘就是從已知的一堆資料當中，找到未知的知識。蒐集一段時間的大量data，初始可能看不出所以然；資料探勘的技術中有很多模型，進行分析時並不著重於資料的類型，而專注在模型規則，最後會從中找到一些特殊的現象，再由專家去解釋產生的原因。最後解釋出的結果，有時連專家都會很surprise。

(十)2009-2010 Traffic REtrieval and Navigation Discovery (TREND)研究

這是和成大交通管理研究所合作的研究案，有關導航系統的改良。簡單的說，就是如何利用資料探勘的技術改良導航系統。

目前的導航技術會規劃出最近或最順的道路，但沒有考量可能有修路或塞車的問題。如果結合即時道路資訊或許可以解決，但還是有一個問題存在：例如中山高的林口到機場段每到下班時間必定塞車，是否有可能預測一個路段在甚麼時候容易塞車？透過資料探勘可以做到，例如，預知台中段如果出現車潮，兩個小時過後，新竹以北就會塞車。所以，若計畫下午三點從台中出發北上，或許就可以找到避開車潮的路徑；反之，這個路段現在塞車，或許到達時車潮就已經消失。以上資料，若都能加入衛星導航系統進行分析，導航的結果應該會更好。

這個概念極佳，但業界認為，如果要記錄過去的交通資料，導航系統必須有一個硬碟儲相關資料；當然，透過無線網路或3G向系統端存取也可以，但用戶不一定都能上網，或為了存取大量資料再多買一個更貴的硬體，所以目前還無法成為產品。未來可能要等產品實際上市，才能驗證這個研究是否可行。

(十一)2010 府城逍遙遊(Living Map)

此為成大和台南市政府合作的在地生活資訊地圖，當時算是一個大型合作案，是比較後期，具代表性的作品。初始設定的範圍在成大生活圈。除了在地搜尋，還包括客製化推薦。旅客可以告訴系統「我現在只有3個半小時、200元的預算」，請系統幫忙規劃幾個推薦的旅遊行程，且是旅客喜歡的；還可以再根據過去旅遊者的回饋，找到最佳化方案，當時廣受好評。成大進行資料建置時，基礎調查的作法是，設計一個學生卡的機制，並和店家合作，讓學生到店家用餐或各地遊玩可以得到折扣，但必須把店家的地點、用餐或遊玩心得回饋給系統。透過學生族群的高度活動力來蒐集最新情報，可說是三贏的設計。

「0到0.1是必須知道客戶倒底要甚麼。」呂老師以開發路燈管理系統為例。「當時的客戶是縣政府負責管理路燈的行政人員，經驗豐富，也知道路燈損壞的各種情狀該找哪個單位維修；使用傳統的紀錄方式，還是可以把路燈管理得很好。需求分析訪談時，他無法說出想要的東西，所談的每一個都是個案。訪談結束後，還是不知道他要甚麼，只知道需要一個好管理的系統，幫助他通知各個不同的處室進行路燈維修。」

「釐清之後就是系統工程師的工作，尋找合適的工具、決定開發的方式。到了0.9的階段，就要請客戶試用。若客戶覺得某些地方和他平常的操作習慣不同，也許又會回到0到0.1的過程，重新改到客戶所要的樣子。最後還要對客戶端進行教育訓練，整個系統開發流程才算完成。所以，一個案子如果只有一位資訊人員執行，『頭』和『尾』是最辛苦的；後來和政府機關與行政單位合作的案子，另外會搭配一個業務人員，由業務人員用比較生活化的語言與客戶做需求訪談，再把客戶的需求轉譯成資訊人的語言，整個系統開發的生命週期就能縮短很多。」
 

呂老師舉例，如果一個系統是一塊餅，由A和B兩個工程師共同合作，有經驗的專案經理人能把這塊餅明確的切割成A、B兩塊，A和B只要能把互相溝通的輸入和輸出界定好，也就是把所謂兩個子系統間溝通的方式定義與控管好，則不論A工程師和B工程師寫的方法如何，系統不會有太大的問題；最怕的是餅切得不乾淨，A會用到B的一些功能，B也會用到A的一些功能，整合起來時發現不能用，最後要怪A？還是怪B呢？

「所以在帶一個TEAM時，寧可開始在分析系統的時候花很多時間，先把系統很清楚的切割開來，才能分配給各個工程師執行。帶學生時也常常叮嚀，不能在含糊不清的情況下說『那不然我先做好了...，做好了再說….』這個『再說』，最後會衍伸出很多還要再修改的種種問題。」
 

「學生有時候會笑說，老師您真是宅爆了！當我認真做一件事的時候，我承認，真的宅爆了，但專注去做，可以更快做完。例如自己喜歡旅行，喜歡打球，如果有更多的時間去享受，多好。那個時候的我一點都不宅，很陽光啊！」

呂老師進一步舉例說明正在進行的研究，「是否曾有這樣的經驗，無意間聽到某一段音樂或一首歌，也許只是片段的旋律，卻很想進一步知道歌曲的名稱？我們在構想一個系統，當聽到一首喜歡的歌，利用手機按下錄音鍵，只要錄下一小段，系統就能幫忙找到這首歌的資料，甚至用唱的也可以。以『圖片』為例，Google『以圖找圖』的技術就做得很好。這背後都是資料探勘技術和音樂、影像的結合；此外，我們也在思考一種可能，能不能『聽一張圖片？看一首歌？』想像一張圖片可以帶來甚麼樣的聲音？例如開畫展時的配樂，如果系統能幫忙做到，而不是由畫家去挑選，是不是很有趣？反過來說，當一首歌出現，能在大腦中產生甚麼意境和圖像？能否把它具象化？這就是『看一首歌』，所謂跨媒體資料探勘的應用。」