首先要感謝傅爾布萊特資深學者研究獎助及國科會國外短期研究補助的支持，讓我有機會在2024年8月至2025年7月間，於美國匹茲堡大學進行為期一年的學術研究交流。此次的研究主題聚焦在間歇性微型機器學習 (Intermittent TinyML)，探討如何降低因微型機器學習應用大規模普及對環境永續造成的潛在衝擊。除學術研究，此次赴美的機會也讓我和家人有機會一起深入體驗美國的多元文化和生活方式。對我們來說，家就是家人在一起創造共同回憶的地方。在此，我整理了過去一年的學術研究和文化體驗心得，希望我的分享能夠鼓勵更多人申請傅爾布萊特學術交流計畫，親身感受這樣的經歷。
起心動念
實際上，在2019年的暑假，我即有幸透過潘文淵考察研究獎助前往美國匹茲堡大學進行短期學術交流。當時，我正著手進行由傑出人才基金會獎助的「間歇性物聯網」計畫，研究如何使物聯網裝置在不安裝電池的情況下，借助環境中不穩定的電源持續運作，以解決大量電池造成環境污染的問題。胡教授是最早從事間歇性運算研究的學者之一，他們採用檢查點技術來保持系統的運行進度，有效解決了包括頻繁斷電造成資料不一致等關鍵問題。在閱讀了他們發表的一系列論文之後，我邀請他和幾位合作者在中研院召開了一場小型研討會，這也開啟了雙方此後短期互訪的機會。
儘管2019年的交流僅止於短暫的暑假，但著實加速該研究計畫的進展。在那之後，我的團隊開源了一個間歇性作業系統，允許多個間歇性程序並行運作，使複雜的間歇性應用逐漸變得可能。接著，我們提出推論足跡的概念，開發了支援硬體加速的間歇性深度學習推論引擎，並將間歇性行為引進到神經網路架構搜尋，開源了一套設計自動化工具。這系列的研究成果獲得了國科會傑出研究獎，此份殊榮促使我進一步思考拓展研究範疇。在過去的五年期間，我多次規畫申請傅爾布萊特獎助，希望能再次前往匹茲堡大學進行更深入的學術交流。然而，由於COVID-19疫情的影響，直到2024年暑假才終於得以成行。
學術研究
微型機器學習正在逐漸將人工智慧融入我們的日常生活中，但隨之而來的是被淘汰微型裝置可能引發的「垃圾互聯網」風險。我們團隊開發的間歇性微型機器學習系統軟體，為我未來數年投入可持續性微型機器學習（Sustainable TinyML）的研究提供了基礎設施。我衷心感謝中研學者計畫的獎助，使我和我的團隊能夠全力投入這一充滿挑戰的研究議題。若此計畫得以成功，不僅能使深度學習在由周圍環境能源供電的微型裝置上間歇性且高效地運行，同時也特別考量智慧微型裝置的整個生命周期碳足跡，支持實現2050年的淨零排放目標。
雖然為期一年的短期交流無法全面解決這一研究問題，但取得的初步成果已讓我們摸索出一條可行的前進方向。我們發現，深度學習模型的準確度受到間歇性供電的顯著影響，若僅追求最小化間歇性管理成本，則可能會以犧牲模型準確度為代價。因此，我們開發了一套間歇性友善的神經架構搜尋技術，以在模型準確度和管理成本之間取得平衡。此外，我們也觀察到，過度追求模型準確度最大化會對裝置的壽命造成負面影響。因此，開發節能減碳的神經架構搜尋技術成為必要，需要一套方法來調整模型準確度與碳排放之間的關聯性。這不僅涉及通過能源採集來減少電子廢棄物，還包括減少製造與運行時的碳排放，以及考量其他深度學習影響環境永續性的相關因素。
我和一位博士後研究員每週定期與胡教授及其學生進行研究進度討論會。該博士後研究員也借此機會啟動了一個新的研究計畫，得到國科會補助赴國外從事博士後研究的資助，於2025年3月至2026年2月期間在匹茲堡大學進行為期一年的研究工作。在我返國之後，接續我們與胡教授團隊的研究合作。此外，我和胡教授一起向美國國家科學基金會提出了一項多年期計畫，規劃每年暑假選送幾名匹茲堡大學學生到中研院交換，以增進他們的國際研究經驗。除了研究合作外，我與胡教授共同籌辦了ENSsys 2024學術研究討會。此會議旨在探討物聯網中能源採集、能源中性和間歇性感測系統的研究，與會者皆是此領域的研究人員。為此，我們還專程返回亞洲，途經轉機、高鐵及計程車，單程旅程耗時逾30小時。然而，這次經歷不僅提升了我們研究成果的國際能見度，也促成了我與幾位來自義大利和德國的學者間的合作關係，計劃在ESWEEK 2025共同組織一個特別議程。
在匹茲堡大學進行為期一年的學術交流期間，少了行政與教學的負擔，讓我能更專注於研究工作。我也抓住機會參訪了Duke、UNC Chapel Hill、NC State、George Mason、University at Buffalo，以及MBZUAI等多所著名大學。我深刻體會到美國大學賦予教授的研究自由度極高。這裡的研究計畫大多是從個別教授的獨到見解和個人興趣出發，逐步由下而上發展，當中少數逐漸演變成大型計畫。這樣的策略基於一個信念：隨著任務導向計畫的變動而頻繁轉換研究方向，將難以產生深遠的學術影響。美國大學不僅吸引了眾多優秀的博士生，還有不少短期訪問學者，這些人全心投入探索並解決他們認為重要的問題。許多博士生畢業後選擇加入科技公司，推動科技創新，開發現在尚不存在但未來可能極為重要的新技術。這些交流經驗讓我深刻理解到學術研究中自由度的重要性、創新的力量，以及保持熱情的必要性。
文化體驗
美國幅員遼闊，光是從西岸飛往東岸就需數小時。從台灣家中出發，到達匹茲堡的租屋處，連同轉機共耗時整整24小時。所幸基本家具已事先送達，抵達後簡單整理便可入住。美國的生活成本，包括租屋、水電瓦斯、各種保險及食物支出，粗估約為台灣的三倍。相較之下，台灣的日常生活相對經濟實惠。然而，台灣不動產價格與收入不成比例，持有稅也偏低，導致房地產過度金融商品化。在醫療方面，台灣有全民健保，費用相較於美國的商業保險低廉，加上診所密集、看診方便，讓民眾普遍養成小病就看醫生的習慣。雖然醫療資源充足，身體有狀況時也較不易感到焦慮，但這樣的便利性同時也帶來資源浪費的隱憂。美國則通常需要提前一到兩週預約看診，雖然部分醫療院所提供臨時看診服務，但整體來說醫療資源不易取得，費用也相當高昂。若沒有保險，光是看個感冒至少上百美元。整整一年下來，我們也僅有一次帶小朋友就醫的經驗。
美國教育強調多元發展，與亞洲普遍重視學業成績的文化有所不同。台灣小學生課後經常還需補習學科與才藝，明星小學高年級學生返家時間常已晚至七、八點。而美國小學生約早上八點半上課，下午三點放學，雖然課堂緊湊，中間僅有一次約30分鐘的休息，但最晚三點半便能到家，課後時間多投入體育活動。孩子們依興趣選擇項目，不僅促進健康，也培養毅力與團隊精神，終身受用。此外，美國是一個多元族群社會，對於種族議題相當重視，學校致力營造無差別對待的環境，讓移民學生也能平等地接受教育。儘管美國公立教育體系常遭批評，但其所提供的系統性資源，如免註冊費、免費校車、免費早午餐與筆電等，對弱勢家庭而言是重要的支撐，有助於縮小教育與資訊的落差。台灣一向重視教育，透過教育翻轉階級的例子不勝枚舉。若能借鏡美國的制度，在公立教育中引入更多公平資源，將有助於打造更健全且更平等的教育環境。
美國小學生放學時間早，加上冬季日照短，家庭相處的時間相對變多，最好的解方似乎就是一家人一起活動。在家玩桌遊、烘焙或共讀，逐漸成了我們的日常。美國的節慶氣氛十分濃厚，大家也非常投入。萬聖節、感恩節、聖誕節、新年、情人節、復活節等，每個節日都充滿儀式感。不只家人團聚，街區前院也成了裝飾競技場，各家各戶用心布置，讓街道增添了節慶色彩，也讓路過的行人感染這份歡樂。我們也入境隨俗，在萬聖節上街討糖，與鄰里互動，透過節日拉近彼此距離。2024年適逢美國總統大選，雖然媒體上兩黨攻防激烈，但街頭上卻看不到任何選舉傳單、旗幟或大型看板，政治不介入日常生活。然而，民眾仍可在自家前院插上代表支持政黨的小旗，安靜地表達政治立場，展現民主社會中的個人自由。
美國極度重視體育，從各級學校的體育課到職業運動聯盟都顯示出來。體育活動不僅是娛樂，也是美國文化和社會認同的一部分。因為對羽毛球的熱愛，我加入匹茲堡大學的羽毛球校隊。這不僅讓我在研究之餘，特別遭遇困境時，能夠保持身心健康，還有助於我快速融入美國的社群生活。與平均年齡僅約是自己一半的年輕隊友一起練球、比賽，甚至兩度駕車遠赴其他州參加數天的錦標賽，讓我彷彿回到了自己的大學時光。然而，當筋疲力盡、氣喘吁吁的時候，才猛然驚覺自己早已不再是當年的少年！
滿載而歸
回頭想來，這趟一年的旅美生活可說是滿載而歸。雖然時間略顯短暫，從初來乍到的安頓，到逐漸適應並融入當地生活，好不容易真正熟悉後，又得開始準備返台。儘管如此，這段難得的經歷不僅讓我親身體驗了美國的文化與日常，也促成了幾項研究計畫的合作。離開居住了一年的家，與這裡的朋友們道別，心中雖有不捨，但更多的是感謝與滿足，這一趟，不虛此行。
