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【清華人故事館】量子世界的探索者 IBM資深科學家姚正邦

【清華人故事館】量子世界的探索者 IBM資深科學家姚正邦

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理工與人文是否站在毫不相干的對立面?在姚正邦身上,兩者界線並不如想像的分明。好比量子世界中同時共存的波與粒子之特性:一方面,他是熱愛量子物理的科學家,另一方面,他是致力於推廣教育的學習動機分析師,獨立個體包裹著看似相反的二元性質。截然不同的身分不僅是無心插柳的斜槓人生,更是多元思維和諧的相輔相成。

專訪:呂明諺主任、蘇采宜(電機25級)/撰文:蘇采宜(電機25級)/攝影:呂晉緯(材料25級)/校稿:姚正邦校友、校友中心/圖片提供:姚正邦校友

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除了念書獲取新知以外,自己還喜歡做什麼?

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清華相遇領航人

初入清華,姚正邦參與各項迎新活動、體驗不同社團趣味,對全新的大學生活充滿好奇、也感到興奮。然而升上大二時,亦師亦友的父親離世,促使他停下腳步反思。父親的驟然離去彷彿也帶走了他的學習動力,他面對未來變得躊躇不決,開始反思目前所學真的是自己想了解的嗎?除了念書獲取新知以外,自己還喜歡做什麼?在經過自己抽絲剝繭客觀的分析後,他仍不太確定繼續就讀電機系是否是個正確的選擇,甚至考慮休學,另覓出路。

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▲ 姚正邦校友與同學合影於舊電機系館(工三館)前。

出於好奇心和挑戰自己的動機,姚正邦在這期間嘗試了如廣告設計、電影研究等與電機截然不同的領域,也加入了影劇社參加大專盃話劇比賽,甚至投入筆耕參加聯合文學徵文比賽。這個自我挑戰和探索的過程,到大二下學期有了新的方向。當時他選修了曾孝明教授開設的「近代物理導論」,發現這個未曾探索過的領域是如此令人著迷。老師引領學生體會和理解物理現象背後的原理,讓書本上生硬的數字與公式不再陌生,充分地滿足了他對於物理科學的好奇心。他內心求知的火焰再度被點燃,從徘迴在放棄學業的邊緣,逐漸找到持續前進的動力和方向,進而選擇固態物理組繼續鑽研。到了大四畢業時,他已經修完電機系所有關於固態物理的課程,並滿心期待和充滿熱情地投身量子物理的研究之路。

姚正邦原本打算大學畢業之後,立即出國深造,但由於在兵役安排上的疏忽,在距離畢業不到兩個月時臨時決定留在清華就讀碩士班。他沒有想到,正是碩士班這兩年的研究經驗和成果,為他開啟了日後被普林斯頓大學以全額獎學金錄取的大門。雖然當時他以第二名的成績考進清華電機所碩士班,但是遲遲沒有找到適合的指導教授。最後在學期快開始之前,洪勝富教授自普林斯頓大學進入清華電機系任教,專長正是量子物理和新穎元件的研究與製造,於是他就成了洪教授的第一位研究生。在洪教授的親自指導下,姚正邦碩士論文的題目是研究化合物半導體異質結構中的量子霍爾效應,從製備樣品到低溫量測,他幾乎每一項都必須自己完成,在將近兩年的時間裡,學到了在國外博士班才具備的實驗基礎和技巧。正是這個特別的機遇和條件,讓他在申請美國的博士班時,受到普林斯頓大學一位教授特別的注意,直接撥越洋電話到他家中通知錄取入學和提供全額獎學金的消息,這個機遇也奠定了他日後深耕凝態與量子物理實驗的基礎和方向,並在取得博士學位之後進入耶魯大學的應用物理系進行博士後研究。

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▲ 姚正邦校友與同屆同學大合照。

多元思維解決問題

在完成耶魯大學的研究工作後,可能會有人認為,姚正邦會一路暢行無阻地踏入理想的職場,從事他熱愛的量子物理研究。但其實他在2006年加入IBMT.J.Watson Research Center時,他的工作內容都以先進半導體研發為重心。因應公司研究方向的需要,甫進職場的他必須在極有限的時間裡熟悉過往鮮少接觸的半導體技術和產業,過程中雖然不免花了一段時間摸索、適應,也必須面對和世界級專家的同事們共事在專業上無形的挑戰。可是對他來說,也正是這段“魔鬼訓練營”般的經歷,讓他學到如何透過善用和最大化自己的專長,配合反覆操練精進的職場應對,讓他終能贏得同事的信任,甚至成為某些領域的go-to person。

身為一個科學研究者,如何讓他人理解自己的觀點,以及闡述數據的重要性,是姚正邦至今仍在學習的課題。以往他面對提問時,會先反思原因是否出在數據不足,或是實驗過程不夠完善。後來他發現,數據本身的正確性和精準度其實並沒有問題,許多時候癥結乃在於數據呈現的方式。再好的資料如果僅以簡單的圖表制式地呈現,照本宣科而沒有適當的說明,很難讓人看出實驗數據背後的重要性。憑藉著來自生活中其他領域的靈感,他整理出一套“用數據說故事”的獨特策略:透過自己對數據檢視者專業背景的了解、針對“觀眾”的組成,在簡報的內容、順序、用字遣詞等方面客制化,並且在事前預演和模擬現場問答。經過反覆的試驗和調整,最終能清楚成功地傳達自己研究的成果,得到同事們的正面迴響。甚至許多簡報當時的問答或者事後的聯絡,後來因為引起同事的興趣深入討論,腦力激盪出許多最後成為專利的新穎想法。

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任何能自發永續的行為,背後都存在某種動力源源不絕地提供能量。

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量化熱情、協助學生探索自我

在職場上,姚正邦喜歡觀察周遭的人事物,嘗試發掘與了解背後的故事。在這樣的過程裡,無意間歸納出「動力決定耐力」的道理。他發現,任何能自發永續的行為,背後都存在某種動力源源不絕地提供能量。例如有些同事能靠著每天面對挑戰和解決問題的成就感,工作了三、四十年依舊充滿熱情、樂此不疲。每個人不同的動機樣貌激起他的好奇心,進而從科學的角度來將自己的觀察和心得做個整理,開發了一套衡量學習熱情的系統,並製作問卷給親友測試。問卷透過現實生活裡會出現的十種情境,來測試個人如何面對個處理新鮮事物和挑戰的自然程度。所收集的數據透過專業的算法分析之後,將整體的動力樣貌(也就是熱情的高低程度)以24項獨立熱情商數(Passion Quotient)的組合量化來呈現個人的學習動機基因。

後來在疫情期間,這份探索動機的問卷和分析工具因緣際會地發展成一間全球性的培訓機構——PQaire。「到底怎樣的職業才適合自己?」相信這是許多人思考過的問題。正因為姚正邦自身的經歷和走出過類似的迷惘,所以他想藉此工具提供一個從量化個人動機角度切入的探索方式,幫助有著相同困惑的學子和職涯新鮮人們發掘和認識自己的熱情,將熱力轉化成動力,在所喜歡或者需要做的事情上找到自己的著力點進而建立優勢,特別是希望引領對STEAM領域(科學、技術、工程、藝術、數學)有興趣的人,找到最適合發揮的方向。2022年,清華師生更與 PQaire合作成立NTHU Passion Lab,成為美國以外第一所從動機科學的角度研究STEAM教育的大學。

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▲ 姚正邦(前排右三)與DRAM的發明人,Dr. Robert H. Dennard(前排左二)與參訪IBM T.J. Watson Research Center的臺灣學生們合影。

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If you want to go fast, go alone; if you want to go far, go together.

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大膽敲門尋找明燈

最後,姚正邦勉勵學弟妹,不論是否已找到或者從事契合自己興趣的專業,都要永保好奇、勇於提問。他分享了一句非洲諺語:「If you want to go fast, go alone; if you want to go far, go together.(踽踽獨行可以快速前進,但結伴同遊才能走得長遠。)」人生道路上總有迷路的時候,如果只是獨自埋頭苦思,而沒有主動向外探詢建議和尋求協助,難免鑽牛角尖,也很難找到正確的方向,更遑論有所進展。姚正邦以過來人的經驗分享說,遇到問題想找到答案,最直接的辦法,就是求教於有該方面經驗的人。他說,在學校裡,教授們就是學弟妹們身邊最容易接觸到的資源。因此不論是課業或是生涯規劃上有疑惑,儘管大膽地敲任何一位師長辦公室的門或者主動約時間對談。他也提到學校推動的「明燈計畫」是另一個很好的學習管道,學弟妹們如能好好把握機會、主動求知,一定能夠從校友身上學到許多無法從書本甚至校園得到的寶貴經驗。

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▲ 姚正邦與景仰的物理學家Richard Feynman半身雕像合影,攝於清華思齊園。


姚正邦校友簡介

國立清華大學電機工程學士(1992)、國立清華大學電機工程碩士(1994)、美國普林斯頓大學電機工程博士(2002)、耶魯大學應用物理學系博士後研究員(2002-2006)。現為IBM T.J. Watson Research Center資深科學家、PQaire共同創辦人與Chief Innovation Officer,曾任美洲中國工程師學會大紐約地區分會(CIE-GNYC)會長,擁有超過120項的美國與世界專利以及逾50篇學術論文。

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