2024年會專題演講聚焦量子電腦、人工智慧及淨零碳排
2024 TANIDA年會邀請中研院專家針對量子電腦、人工智慧及淨零碳排提供精闢的演講，三位主講者以深入淺出的方式讓與會者了解技術發展現況及未來趨勢。
- 構建超導量子電腦—培養量子生態系統
中研院物理所陳啟東特聘研究員以「構建超導量子電腦—培養量子生態系統」為題介紹中研院在量子電腦的最新進展，一開始就以一枚硬幣直立旋轉讓大家了解何謂量子疊加、量子糾纏。當硬幣旋轉還未倒下前是處於正反面同時存在的狀態，此為量子疊加；當多個硬幣一起旋轉時，若其中一枚硬幣倒下時會影響另一枚硬幣倒下成相同面，此為量子糾纏。量子糾纏階段才可進行量子位元運算，量子糾纏時間越長，可進行運算次數越多，運算出錯機率越小。根據理論，量子糾纏時間需要大於340 μs，運算出錯的機率小於10-21，才能成為可實用的量子電腦。中研院目前量子位元是利用低溫超導迴路的約瑟夫森接面 (Josephson junction)，這也是目前IBM、Google 開發的量子位元架構。中研院2024年已製作出20量子位元的晶片，量子糾纏時間120 μs，但目前製作量子位元的挑戰在於每個量子位元的量子糾纏時間的均勻性。問題源自於製程上材料的缺陷如晶格、汙染物、原子空缺、表面氧化等，特別在金屬與基材的介面。中研院將於台南高鐵站旁建立量子研究中心，提供國內產學研開發量子電腦的周邊設備的平台，包含氦3/氦4稀釋冷凍機主體、低溫高頻電子零件(混頻器、低雜訊放大器、低溫數位電路、電磁屏蔽晶片盒、參數放大器、高密度微波同軸線及接座、循環器….等)、量子晶片控制讀取硬體韌體、軟體棧(software stack)及高效能運算系統(HPC)等。 - 從YOLOv4，YOLOv7到 YOLOv9的研發過程
中研院資訊所廖弘源所長以「從YOLOv4，YOLOv7到 YOLOv9的研發過程」為題讓大家了解台灣研究團隊在即時物件偵測系統開發的進展。YOLO (You Only Look Once) 即時物件系統自2015年開始至今已發展到第九代，其中第四、七、九等三代由台灣研究團隊研發。此系統是基於2007~2010年普林斯頓大學建立含有2萬個類別、一千四百萬張照片的影像資料庫，以此資料庫訓練軟體系統快速即時辨認影像。隨著YOLO 版本的演進，可辨認物件的數目增加、速度更快、還能提供更多資訊。YOLOv4 應用於交通可偵測道路車輛流量、巴士後照鏡的來車偵測，或是生醫細胞檢查、醫學影像如骨折辨識。YOLOv7 增加了物件隱含訊息的訓練，能提升物件辨認數目、精準度、及速度，例如交通上能辨認車輛種類，如小型車、卡車、或貨車等，農業上用於辨認果樹害蟲再以雷射打擊、國防上追蹤無人機等。YOLOv9 則可以增加影像解析層數，可以即時辨認影像內更多的物件，例如可以辨認物件所處的環境及物件正在進行的動作，像是‟一群人正在過馬路”、‟一群馬在草原奔跑”、‟紅色雙層巴士正行駛經過某條街” 等，這系統可提供盲人即時路況訊息、國防偵測即時訊息等。YOLO 系統可配備於各種行動裝置如筆電、平板、手機等，甚至無人機、自駕車及國防武器等均可配置這種輕便廉價的裝置，未來應用範圍及潛力無限。 - 氫氣是實現淨零科技的重要區塊—問題是從哪裡來
中研院物理所陳洋元研究員以「氫氣是實現淨零科技的重要區塊—問題是從哪裡來」為題介紹中研院去碳燃氫計畫的成果及商業化的價值。現有產氫方式分為三大類—水電解產氫、天然氣裂解產氫、天然氣蒸氣重組產氣。其中天然氣蒸氣重組產氫是目前成熟商業化的產氫製程，將天然氣及水蒸氣反應產生氫氣及二氧化碳，此法需二氧化碳封存以避免增加碳排，所以未來使用恐將受限。天然氣裂解製程則會產生碳黑，造成積碳影響催化劑效能。水電解產氫則面臨電解效率問題，且即使效率100%，產氫發電能量淨利為零，而天然氣裂解產氫發電的能量淨利為497 KJ。中研院開發天然氣裂解產氫觸媒及裂解系統(熱裂解、電漿裂解)已能解決積碳及觸媒毒化的問題，2023年11月發布與台電合作將中研院的去碳燃氫機組與台電綜合研究所65KW微型氣渦輪發電機成功串聯發電，且中研院天然氣裂解產生的碳黑具類石墨結構，可用於鋰電池、輪胎製造、橡膠工業、半導體工業等領域，深具經濟價值。台電興達混氫計畫已於2024年初由西門子改裝完成90 MW 的天然氣發電機，可混5%氫和可發5%無碳電，每年可增加獲利 0.6 億元，但目前缺氫氣來源停擺中。若以3億建立天然氣裂解產氫廠，可年供1270噸氫氣給台電興達90 MW 電廠進行5%混氫氣發電，預估年獲利1.9億元，同時可產出副產物碳黑3810噸，預估出售亦可獲利1.9億元，扣除天然氣、能源及營運成本，預估年淨利2億元。目前日韓也在鼓勵氫能源發展，日本政府設定2030年氫使用量達到1000萬噸規模的目標，韓國截至2023年1月底，氫能車數近3萬輛，加氫站則有230站，韓國產業部規劃家用瓦斯配管內混入氫氣，占比最多達20%。
