美國哥倫比亞特區大學—從資源有限到尖端技術，打造多功能實驗室平台

錫昌科教
4月9日
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建立一個現代化且具備多功能的實驗室平台，對於許多工程系所的新教授而言是項重大挑戰。他們需要的基礎設施不僅要能滿足多元的教學與研究需求，還必須能隨著科技演進保持領先地位。

然而，要找到能同時滿足所有學術要求的實驗室解決方案極其困難。新進教授往往面臨經費有限的額外障礙，在尚未取得研究計畫補助前，難以負擔最先進的設備。

當 Amir Shahirinia 博士開始在哥倫比亞特區大學（UDC）執教時，他面臨了嚴峻挑戰：工程實驗室的設備過時，無法支援現代化教育

讓我們透過本案例，了解教授如何採取策略性方法建立實驗室，並以此為核心發展學術社群。

面臨挑戰

當 Amir Shahirinia 博士開始在哥倫比亞特區大學 (UDC）執教時，他面臨了嚴峻挑戰：工程實驗室的設備過時，無法支援現代化教育。在教授一門跨系所控制課程時，他發現實驗室存放著一些閒置的舊款 Quanser 設備。為了發揮這些設備的最大價值，他主動聯繫 Quanser 尋求更新資訊與資源。

這次初步接觸成為了雙方寶貴合作夥伴關係的起點。Quanser 的技術團隊向 Shahirinia 博士介紹了最新的實驗室解決方案，協助他構思如何利用先進技術將實驗室轉型為尖端生態系統。透過這些工具，他旨在強化教學與研究，讓學生獲得操作頂尖設備的實作經驗。作為一名新進教授，這次升級對於啟動他的學術生涯至關重要。

然而，挑戰隨之而來：升級實驗室耗資不斐。他需要經費來實現轉型，同時也深知若缺乏現代化實驗室，將難以爭取到研究計畫補助並在領域內保持競爭力。所面臨的挑戰如下：

Shahirinia 博士表示：「使用 Quanser 的解決方案升級實驗室是一個關鍵轉折點。它為我們提供了推進教學與研究所需的現代化基礎設施，並讓我們的研究計畫書（Grant Proposals）在競爭中脫穎而出。」

解決方案

為了克服這些困難，Shahirinia 博士與 Quanser 合作，而 Quanser 在整個計畫申請過程中提供了關鍵支援。

經費申請

Shahirinia 博士提到：「從一開始，我就非常欣賞 Quanser 對客戶的投入。其解決方案兼具教學、研究、推廣教育與專題導向學習（PBL）的多功能特性，對於申請經費至關重要。Quanser 大幅強化了我們的計畫申請內容，獲得審查委員許多正面評價。Quanser 的產品具有高度適應性，無論是針對特定領域或一般性的計畫補助都非常適合。其可客製化與多功能的特質，讓我們能用單一解決方案涵蓋多個研究主題，使計畫書更具吸引力。」

Quanser 團隊在撰寫計畫書時扮演了重要角色，協助識別各學術層級相關的領域、產品與應用。Shahirinia 博士補充道：「他們的專家與我們密切合作，打造出強而有力且具說服力的計畫書。Quanser 非常擅長展示其解決方案如何滿足特定研究目標與經費要求，並提供寶貴數據與見解來優化申請內容。」

這套支援計畫申請的協作框架，是 Quanser 在 Shahirinia 博士成為正式客戶前就提供的全面服務之一。這項合作協助他成功爭取到美國國防部（DoD）價值 $391,796 美元的計畫：「用於智慧電網系統研究、教學及 K-12 宣導之先進機器人與無人載具技術（ARAVT）購置計畫」。

藉由這筆經費，Shahirinia 博士成立了「智慧電網與人工智慧（SGAI）實驗室」，全面配備 Quanser 的先進技術。實驗室包含：

自動駕駛車工作室 (SDCS)：配置 10 台 QCar。
無人載具研究工作室 (AVRS)：配置 10 台 QDrone 與 10 台 QBot。
以及 10 具 QArm 機械手臂、10 組 Aero 與 10 組 Qube伺服系統。

此配置不僅讓實驗室現代化，更提供了一個多功能平台，支援跨學科的現有及未來研究與教學需求。

對教學與研究的影響

Shahirinia 博士將 Quanser 產品整合至大學部與研究所課程中，顯著提升了教學與研究成效。「在『控制系統』與『電力電子』等大學部課程中，學生使用 Qube Servo 進行實作實驗；在研究所層級，如『能源系統電力電子基礎』與『智慧電網中的 AI 應用』，則利用 SDCS 與 AVRS 平台進行高階專題與研究。Quanser 提供與軟體無關（Software-agnostic）的多功能解決方案，讓學生能跨平台使用 MATLAB、Python 及 ROS，與產業趨勢保持接軌。」

以下是 Shahirinia 博士為實驗室制定的發展規劃。