數學，被西方世界認為是「上帝的語言」。17世紀歐洲理性主義時代，數學家及哲學家笛卡兒（Descartes）、萊布尼茲（Leibnitz） 都曾企圖用數學證明上帝的存在，數學可真是令人既敬又畏。
其實，數學就是一種詮釋宇宙（或稱為上帝） 的媒介，藉由數學簡潔的符號語言，幫助人類達到了解和溝通宇宙的目的。來到電腦資訊發達的現代，就是經由程式語言下達指令，使電腦能精確的運作，而所有程式語言的基礎，也都是由數學與邏輯所建立。如今針對電腦這種計算機器的需求，甚至發展出「計算科學」的專業。
任職於國研院國網中心研究員的郭嘉真組長開宗明義指出，計算科學的定義，就是以數學方程式描述自然界的行為，譬如水的流動，結合演算的量化方法，再轉譯成電腦可以理解的語言，成為用電腦來分析與解決問題的專門領域。
所以，舉凡現代生活中食衣住行育樂各方面的科技，都需要依靠計算科學來完成。像是氣象局預測合歡山下雪的時間、協助製作電影《瓦力》機器人的戀愛故事、設計未來如何到火星long stay的旅遊專案，以及近期越來越熱門的AI聊天機器人研發。對於郭嘉真博士而言，這些不曾想像過的可能性，在她的求學與工作經歷中，因緣際會，一步步導向跨界於科學與藝術之間的成就。
讓計算科學與舞蹈結合，「雲端算圖」即時到位
從郭嘉真博士個人所喜好的舞蹈開始，就已萌生結合計算科學的夢想。她與林懷民的學生黃翊合作，於雲門舞集的淡水劇場公開表演科技藝術，詮釋未來機器人的情境。他們將現場的錄影，透過網路傳到台中國網中心機房的算圖農場，運用算圖技術演算百億顆粒子的煙霧特效，再回傳到淡水劇場的大銀幕上，流暢地疊合舞者動態與飄逸的煙霧，前後不到一秒的秒差，充分展現即時運算的技術，也因此博得當今全球AI業界巨頭NVIDIA美國總部的矚目。
接著，郭嘉真又跨出原本熟悉的理工領域，將國網中心主張的高速計算文化延伸至影視藝術界。全名「國家高速計算與網路中心」，擁有國家級的大型運算平台，更致力於AI運算的基礎設施，可提供給各界使用，希望協助促成更多的科學研究和發現。而在郭嘉真所帶領的團隊努力下，從無到有自主發展整合的第一座雲端算圖農場，陸續為上百部影視作品增添色彩。電影《總舖師》、電視劇《一把青》裡飛機空戰爆炸的畫面、節目《水果冰淇淋》的3D動畫、史詩大劇《斯卡羅》中船舶乘風破浪的特效，都是藉著算圖農場的高速計算，並結合OTT平台，將台灣的特色和故事精緻呈現在全球各地觀眾眼前。
為了提供影視業界更好的服務，要能充分掌握算圖效果，郭嘉真想從自己的作品中探索方法，於是找了舞蹈老師，還有算圖農場的第一個用戶合作。動畫導演張永昌運用雲端算圖農場創作出《流煙．舞》，精細度提高了十倍，但計算時間就得增加一千倍，由此可見高效能計算的重要性。
自創建算圖農場之後，郭嘉真除了在母校陽明交通大學開設科技與電影的課程、透過實作培養動畫特效創意人才，還創辦了HPC國網動畫大賽，結合工作坊、影展，發展以賽養才的機制。至今12屆競賽中，曾經有個學生團隊作品《碎壞蝕》，運用算圖農場建構數位搭景的建築模型，可不斷重複破壞、循環使用，讓她印象深刻。當時這參賽團隊對郭嘉真某個提問，也帶給她很大的啟發，那就是「台灣特色建築的數位模型」，讓她從此展開探索AI建模之旅。
結合人工智慧技術，挑戰古蹟數位模型
旅程先從掃描開始說起。若要建模，首先需藉由光達（LiDAR）這種以雷射光掃描物件的設備，運用雷射光反射定位，並記錄接收反射光的時間，就能推算出每個掃描點的座標；所有反射點的空間座標群集，就是「點雲」。獲取點的座標，再透過演算法將點與點連成線，組成平面，然後拼接成立體模型。
此時模型仍是黑白的，所以掃描設備會搭載彩色相機拍照，鋪貼色彩於模型上。然而最大的問題是，因為機器不同步所產生的許多雜訊，需要透過人工方式費時費力去除，然後再上色。當團隊超前國際，開發出智能點雲演算法之後，也就走完模型自動化清理雜訊的最後一哩路。
CSPCP（智能點雲技術）是人工智慧的新服務模式，於2021年進一步落地應用，推出AI建築模型的技術，與國立台灣文學館合作，將國定古蹟「齊東詩舍」350坪的基地建築，由80個掃描測站切成80等分，掃描後拼接圖像，透過智能偵錯與自動校正功能，讓這座古蹟數位模型的修復時間，由原本的6個月縮減為1個月。這項技術成就也因而獲得2021年全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards），與美國麻省理工學院、西北大學、橡樹嶺國家實驗室等並列科技殿堂。
其實能獲此世界級獎項的關鍵條件是，不僅須在方法論上有所突破，還要能成為進入市場的應用技術，將CSPSP軟體部署到雲端算圖農場，提供公有與商業連線使用的服務，依用戶使用軟體的時間和計算的核心數來收費，建立起商業模式。
確立了商模應用，目前CSPCP也已協助國內自駕車產業掃描場域建模，將毫米等級精細度所形成的巨量檔案以高速運算，猶如刀光劍影，一閃即至。此外，透過工業用RGB-D相機深度攝影的顱顏照片，可應用到醫美方面，與製鞋業合作時則可掃描人體腳部，開發智慧鞋墊，為消費者服務，都處處在實體環境和生活場域中顯現。
從2011年算圖農場的啟用，到2021年智能點雲技術，郭嘉真自許為「十年磨出倚天劍、屠龍刀」，並且合為一體，可以讓台灣成為AIHPC（人工智慧高效能運算）的世界標竿。她更希望還能運用這門技術讓人們在實體場域中獲得真切體驗，就以國網中心100坪的空間做為實驗模範，打造「未來餐廳」，讓民眾在家中藉由虛擬投影，同樣享用餐廳裡裝潢陳設的氣氛。當然，這樣創新運用高科技的空間美學設計，又榮獲2021年MUSE Design、IDA等世界級室內設計獎項。
回首來時路，郭嘉真意想不到開始投入工作，竟從算圖、點雲做到人工智慧，雖然不斷挑戰困難，至今仍持續前進，一路幫助客戶解決技術問題，也感恩每個機會所帶來的美好經驗。
當今，電玩、動畫、影視特效已是普遍的娛樂和觀影享受，也成為十分蓬勃發展的產業，全世界為此大力研發而演變為尖端的科學領域。不但要從物理化學等原理與現象模擬其中的機制，還要以數學方式高效計算與生成影像，讓人們獲得更多更精緻的美感體驗，可說是「科學中有藝術，藝術中有科學」。
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