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技術就緒指數與虎頭蛇尾

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

技術就緒指數(Technology Readiness level, TRL),是一個用以衡量技術發展成熟度的指標。最常用的指標為美國國防部之定義。

級別

1.  已觀察並報導基本原理。

2.  已制定技術概念和()實際應用。

3.  已分析實驗關鍵功能和()概念的定性證明。

4.  在實驗室環境下驗證組件

5.  在相關環境下驗證組件

6.  在相關環境,驗證系統或子系統或其原型()

7.  在實際運用環境演練系統原型()

8.  實際系統完成,並通過測試和演練。

9.  已通過實際任務證明系統可實用。

 

Technology Readiness Level Summary

TRL     Level Description

1         Basic principles observed and reported

2         Technology concept and/or application formulated

3         Analytical and experimental critical function and/or characteristic proof-of-concept

4          Component and/or breadboard functional verification in laboratory environment

5          Component and/or breadboard critical function verification in relevant environment

6          Model demonstrating the critical functions of the element in a relevant environment

7          Model demonstrating the element performance for the operational environment

8          Actual system completed and accepted for flight ("flight qualified")

9          Actual system "flight proven" through successful mission operations

 

歐洲研發組織協會(EARTO, European Association of Research and Development Organizations)編制了科技研發連接機構RTO所使用之TRL量表。TRL較高的部分,與產業合作。TRL技術較低的部分,與學研機構合作。以此在科學、技術、產品、生產等各個階段促進技術的商業化發展。

 

         https://portal.stpi.narl.org.tw/index/image/21624

此種技術就緒流程,最常發現問題就是在第4至第5。由實驗室環境走向相關實驗環境。在實驗室環境往往隔離了其他影響條件,只有以其元件針對其對象進行研究。這種隔離獨立狀態有助於研究工作的單純化,但也限制了未來應用之可能性。

以農業機械之開發為例,例如中耕、採收、去苞葉、脫粒等等農機機構,在實驗室土槽中進行測試,作物自田間移進試驗室。在試驗完成確定機構功能(Level 4),進入田間試驗(Level 5)。這時農機機構面對土壤不均勻,有作物殘株。作物生長並非同質化,有高有低,地面行走的機體震動,面對灰塵泥污之環境而不是實驗室之乾淨單純地點。因此許多農機機構無法自Level 4 Level 5

以化學分析伏安法為例,在實驗室燒杯內放置均質純淨土壤,再調製不同濃度化學物(例如某種農業)。以此發展一個伏安測定方法。但是自實際田區取回的土壤,內有其他農藥,肥料與重金屬殘留。這時伏安訊號受到其他成分的干擾,因此無法通過Level 5

生物感測器(biosensor)更是明顯的例子。在實驗室內以單一生物性元件對於單一量測對象進行測試,而其他條件如溫度、pH等均是維持於定值。只要元件對於受測物有反應,即可撰寫論文。但是在實際測試中,這些元件如果製作二只,三只或更多,其重覆性如何?在不同溫度,pH環境有何影響?待測物如果含有其他成份,而這些成份又與生物元件有反應,那要如何解決?如果藉由樣本純化,那麼樣本準備時間又要多久?這即是為何biosensor有上萬篇論文,真正實用只有血糖計的主因。

如果自Level 4無法通過Level 5,研究人員要如何解決問題:

1.      面對Level 5 之問題,一一解決,通過Level 5,再進入Level 6之考驗。

2.      停止此種研究,尋找不同的解決方式。重回Level 1,自Level 1重新開始研究。

 

但是台灣與中國的學術界主流,採用一種投機取巧,虎頭蛇尾的方式。因為國家之任務要求只是學術論文,而不查究到底此研究能否產業化?更不會細查為何無法產業化的原因,只要有論文產出,即可結案。因此台灣與中國的學術圈相同的採用虎頭蛇尾的宣傳方式。在完成Level 1-4之過程,即大聲喧嚷未來有多大的實用性。例如一滴血,可以量測數十個疾病,例如一個基因轉殖可使產量增加60%以上。因為事後不會有人再追究是否只是宣傳。因此逐漸地,吹牛宣傳成為研究人員的本能。

在研究無法自Level 4進入Level 5。以Biosensor為例,那就以相同元件進行不同對象之研究,或是找個不同元件進行相同對象之研究。以生物界之複雜多樣化,研究計畫永遠做不完,論文一篇又一篇。老師自年輕至退休,有許多論文,但是對產業毫無貢獻。學生一代又一代,學到這些半調子或三分之一階段的研究方式。這些沒有能力解決問題的研究人員,一進入產業就需要重新訓練。這也是產業界認為學術訓練無用論的主因之一。

TRL指數之歷程,看看台灣與中國學術圈的一次又一次的虎頭蛇尾。二十一世紀是哪些國家的天下?