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清大學霸破解5G瓶頸 三星、蘋果搶要他

譚偉晟

話題人物

清華大學提供

1175期

2019-06-26 10:58

今年五月,一座有小諾貝爾獎之稱的獎項,頒發給台灣博士生黃敏祐,讓外界不禁好奇,
這個跳級讀博士的學霸,如何在5G領域創新突破,甚至做出連科技大廠都沒能達到的成就。

「到美國前半年,我哭過一場,因為要準備博士資格考,又要發論文,我什麼都不會。」這是黃敏祐在美國唯一流下的眼淚。五年後,他硬是完成學士到博士之間的所有學習與訓練,今年五月,更站上有「小諾貝爾獎」之稱的馬可尼學會青年學者獎頒獎典禮舞台,接受全球頂尖科學家的祝賀。

 

自清華大學電資學院以第一名成績畢業後,黃敏祐決定直攻博士,目前是全美排名前五大理工院校喬治亞理工學院的電機工程博士生。今年滿二十八歲的他,因為在5G領域的研究突破,成為馬可尼學會青年學者獎成立四十五年以來,首位獲獎的台灣人。過去包含Google兩位創辦人、全球第一個www網站發明者提姆.柏納.李(Tim Berners-Lee)都曾得過該學會獎項的肯定。

 

馬可尼學會主席、網際網路之父瑟夫(右)與行動電話之父庫伯(左),
肯定黃敏祐在5G領域研究的突破。(圖片/清華大學提供)

 

用反饋系統加速無線傳輸

失誤率降、更省電力

 

談起此次獲獎的研究項目,也就是在5G超可靠度與低延遲通訊(URLLC)上的技術突破,黃敏祐解釋,「超可靠度,是目前的(5G)技術瓶頸。」談起當前5G發展的關鍵環節,黃敏祐指出,5G為了達到高傳輸速度所採取的毫米波傳輸技術,大大增加訊號解析的難度。觀察業界目前的技術水平,光是硬體端的訊號處理,就要三十至四十毫秒時間,「更別說還要經過軟體運算。」

 

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這樣的時延表現,對於自動駕駛這一類需要即時反應的連網應用,根本無法滿足對可靠性的要求。目前業界普遍嘗試透過演算法解決,對比之下,黃敏祐則是採用全新反饋系統,進行訊號自動偵測、校準鏈結,藉此將訊號處理效率倍數提升。具體來說,他將無線傳輸速度提高到接近即時的○.○○一毫秒,改寫世界紀錄。

 

喬治亞理工學院教授Mary Ann Weitnauer指出,黃敏祐的研究成果,比起現有的先進技術,有著數個量級上的提升。黃敏祐解釋,有別於演算法需要海量訊號去分析,「反饋系統不用太大量的資訊,幾個訊號進來,就可以自動處理,提供相對應的解決方法。」

 

不只是在處理速度上的提升,該技術能將訊號的失誤率從八至一○%左右,降低至三%以下。由於不須像演算法大量消耗運算,因此在節省電力上也有不錯的表現,「電池持久度,可以好上二十倍左右。」

 

這個創新,除了是黃敏祐對於實驗前理論推導的扎實訓練,他就讀清大時的電子學教授、現任科技部工程司司長徐碩鴻更相信,這與黃敏祐在清大電資學院的廣泛學習有關。

 

「敏祐讀的是電資學院,兩邊(電機、資訊)都要讀一點。」他並指出,黃敏祐的研究成果中,反饋系統與電機工程學的控制理論極為相關,而這個大學學程的基礎,成了黃敏祐能在資通訊領域創新的關鍵。

 

在扎實的學習基礎之外,徐碩鴻認為黃敏祐今天的成就,與強大的心理素質脫不了關係。「我教書十幾年,看得出這個學生(黃敏祐)有天賦。」但徐碩鴻也說,清大不乏聰明的學生,聰明又能有強大心理素質的卻很少。

 

他分享一個故事,是過去國科會(今科技部)要求協助的案子,「那是跟5G通訊相關的,要看資訊、要看通訊、又要看半導體。我自己看時也覺得很難,因為我本身(專業)也沒有跨這麼廣。」然而,黃敏祐卻沒有猶豫,靠著最基礎的資料研究,有問題就找朋友問到明白,在一個月內將大三前從未學過的東西弄懂,完成了那次研究任務。

 

實驗室一待四天

只花半年通過資格考

 

這樣的意志力,也展現在黃敏祐赴美求學的過程。事實上,從學士直接跳級讀博士,意味著「研究方法」這種應該在碩士期間完成的知識,只能在短時間迅速跟上。

 

黃敏祐的妻子蔡明軒回憶,她首次到美國去見黃敏祐的時候,「他已經四天沒有離開實驗室了。」談起這段過往,黃敏祐當然也不會忘記,當時總是得熬夜把理論推導完成,然後隔天一早八點準時去敲教授的門討論。

 

最終,黃敏祐只花一般學生四分之一的時間,半年內就完成博士資格考。同時在IC產業的「晶片奧林匹克大會」IEEE ISSCC會議上,黃敏祐更在五年博士生期間,發表了兩篇第一作者、三篇共同作者的論文。這個成績若以台大標準來看,已經是五個博士學位的畢業保證。

 

談起即將畢業的準備,黃敏祐仍是感謝大學時期許多教授的鼓勵,他笑說,原本只是想「讀完碩士,就去科學園區上班。」但如今在博士生期間所達到的成就,讓他的人生有了更遼闊的選項,他透露,包含高通、三星、蘋果等科技大廠都已釋出工作邀請。而這個在5G技術上的研究成果,將會是他畢業後,投身業界最重要的資產。

 

(圖片/清華大學提供)

 

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