台大資工大二上修課心得

前言

這學期終於沒有微積分和普物的惡夢了，所以我想把成績顧好一點，學期初的目標應該是全部科目都 A 以上，不過我還是選了一些非常硬的課，等等就會提到。

課表

機器學習(HTML)

3學分，等第：A，A+率：12.06%。
如我的課程評價所述，作業其實還好，因為比起 TAMC 真的輕鬆很多，難一點的題目也是想一下就能寫出來，花不了多久。

Project 遇到滿多挑戰，主要是問題真的很難，我們大概也都不是棒球迷，所以沒有 Domain Knowledge，基本上就是暴力法一直實驗。合作狀況也有點差，競賽基本上都是我在做，結果都沒做出好的結果來。結果 Random Forest 和 SVM 竟然是我和 BrineTW 最後一天努力肝出來的。因為另一位組員做出來 Accuracy 都 60 多%，實在太不合理，所以最後緊急重跑。想想真是有點荒謬，也許當初該把組員約出來實體見面，這樣他們大概比較會做事。
這堂課我學到最多的大概就是 SVM、Random Forest、Boosting 吧，雖然之前有聽說過，但不知道實際原理，像是 SVM 的 kernel trick、Random Forest 竟然是直接把一堆 Fully Grown Decision Tree 做 Uniform blending (實際上是 bagging)，滿神奇的。

現代密碼學的理論基礎(TAMC)

3學分，等第：A+，A+率：23.53%。
選課時腦袋撞到亂選了一堆資工系的課，好像是因為很多課都不開放初選或是限制年級，再不然就是感覺太可怕，所以莫名的選到了這堂課。我想說既然選到了那就是有緣份，所以就硬著頭皮修完。

上課內容

課程的流程大致上是前幾週一路從因數分解的難度建構出 OWF、PRG、PRF、Strong PRP，達到各自的安全性質，而 SKE(Secret Key Encryption)其實可以簡單用 PRP 達成。實際上則是會直接建構 block cipher(相當於 Strong PRP)，像是 AES 就是這樣。
接著是一些主題，首先是 PKE(Public Key Encryption)，給出了 group-based 和 lattice-based PKE，分別是 El Gamel’s 和 Regev’s。滿有趣的，提到一些安全性像是 IND-CPA、IND-CCA(這邊並沒有劃分成常見的 IND-CCA1 和 IND-CCA2，為了簡化)。尤其是 FO transformation，從 IND-CPA 到 OW-CCA，再到 IND-CCA，真的是滿神奇的方法。
接著是 Signature、Zero knowledge、FHE，都是滿有趣的主題。

作業

寫 HW0 其實就有點累，主要是在 One-way function 的 Reduction 上我不太熟悉，甚至沒有寫機率的 Analysis，因為也沒有提及到要寫，這樣就被扣分我覺得滿冤枉的。之前第一次遇到 Reduction 是在呂學一的 ADA，那時是一些非常神奇、需要通靈(老師本人就這樣講)的 NP 問題 Reduction，像是 3SAT reduce to IS 等等，和這裡的 bits 輸入、bits 輸出的函數又不太一樣。
而後面上課時的內容和作業，則又變成了主要是 Security Game 的 Reduction，大多也是需要一些通靈或數學分析(主要是機率)。比如一開始的 Hardness Amplification of One-way Function (OWF) 是重複很多遍達到安全性，但這樣很顯然犧牲了效率，畢竟是理論，所以不太注重效率。具體的 Concrete Ver. 裡面的參數看起來真的很噁心，不過在證明的過程中就會發現是有用的。

上網查資料時很常查到 Cryptography Stack Exchange，有時候會不小心查到一些論文，通常論文的寫法都更加複雜且囉唆，所以實在有點難看懂。
寫作業時我很常問 AI，主要還是 ChatGPT，雖然回答品質很差，但有時還是會有點幫助，而且還能和它討論一些靈感，滿有用的。

這門課的作業和 scribe 都是要求用 $\LaTeX$ 寫，我是覺得還好，過一段時間後就熟悉了，是個很好的練習機會，但對有些人來說可能會有點困擾。

Scribe

這堂課比較特別，要求每人至少寫一週的 scribe，也就是筆記，在國外的理論課好像很常見。像是我在寫作業時常常遇到不會證明的就上網找資料，通常論文的東西都太新太難，而有些密碼學的課的 scribe 剛好就會講到題目的重點，滿爽的，但通常都還是找不太到，像是 Hardness Amplification 好像在網路上完全找不太到。說回 scribe，我自告奮勇在第二週的 Hardness Amplification 就寄信去說想寫，畢竟有前人的 scribe，其實沒有寫多少東西。

報告

其實這門課的開課對象是沒有資工系的，只有資工所和網媒所。所以其實修課的人大多都還是碩一碩二的學長，只有少數幾個大三大四，而大二更是只有我一個。還好分組報告有兩個碩一學長願意收留我。
我們一開始決定 FHE(Fully Homomorphic Encryption) 這個大方向，我們也都比較想找偏實用方面的研究，查了一下 survey paper 大致了解 FHE 的發展，大致就是很久以前提出一個概念，然後 2009 年一位大神 Gentry 的博士論文給出第一個真正的 FHE，透過 bootstrapping 來達成。後來再做各種改進和變化。
我是到處找 FHE 應用時，發現了這篇，當初是在 arxiv 找到的，所以老師問我這篇是在哪裡發表我還回答不出來，果然太菜了，後來發現是在 IEEE Access 上發表。這篇是第一個實作完整的 ResNet-20，用來推論 CIFAR-10 等簡單的資料集。雖然只是得益於更加進步的 bootstrapping 技術，但還是很大的進展。所用的 FHE 當然是 CKKS，是適合浮點數運算的 FHE。因此我們最後決定的主軸就是介紹 CKKS，它的構造本身就有點複雜，尤其是 bootstrapping，不過有個問題是我們不知道怎麼證明它的 IND-CPA 安全性，網路上也沒有完整的 reduction，所以只好呼嚨過去，還好老師沒什麼意見。最後我還是在報告裡坦承了我們不會證明。

考試

考試占比不重，只有期中考，closed book，但題目也真的有點難。不能帶走題目，但我真的很想搞懂該怎麼寫，還是稍微背了一下，這邊簡單列舉一下題目：

1. next-bit unpredictable $\Leftrightarrow$ pseudorandom
2. a. Are any PRG also a OWF? b. If $G(x)=G_1(x\oplus 1^n)|G_2(x)$, is G PRG? c. Twisted GGM: Change $F_k(x)=G_{x_1},…,G_{x_n}(k)$ to $F_k(x)=G_{k_1},…,G_{k_n}(x)$. Still PRF? d. OWF from PRP: Construct a OWF by fix a k, $f(x)=F_k(x)$, is $f$ OW?
3. collision resistant in target collision resistant in OW.
4. 1-bit SKE 擴展至 n-bit，會保持CPA，但CCA會壞掉
5. PRF to 1-bit SKE, Suppose $F:{0,1}^n\times{0,1}^n\to {0,1}^n$ is PRF. $Gen(1^n): k\gets {0,1}^n$ $Enc(m)=(r,F_k(r)\oplus m)$, where $r\gets {0,1}^n$ $Dec(ct=(u,v))=F_k(u)\oplus v$ 應該是要證明 Security、Correctness 等

其中一堆 reduction 我真的想不太出來，尤其是 2a，因為作業中需要用到一個 PRG 是 $G(x)=G_1(x)|x$，不過這明顯就不是 OW，畢竟輸入就直接包含在輸出。但我在考試中一直覺得 PRG 必須是 OW，否則就可以透過還原輸入再運行一次 PRG 來分辨。現在看來應該是不一定，但我還是不太清楚該怎麼證明。

系統程式設計

3學分，等第：A+，A+率：25.74%。
這是系上的大二必修課，主要是讓我們熟悉 UNIX 系統底層的運作邏輯、原理，並成為一個好的 system programmer。介紹了很多 system call 和 UNIX 的機制。
鄭卜壬上課十分有熱情，會說因為他很熟悉 UNIX，所以要跟著他在腦袋中模擬 UNIX 運作。講的也確實很細，還有隔壁班的同學都跑來聽我們單班的課，因為他很佛心，NTU COOL 都是公開的，那裡有許多疫情期間的錄影，想了解的不妨去看看。不過常常岔題，而且很常不小心講到重複的事情，像是女兒去拿 Google 的小物就講了至少三次，也很常講到有位優秀的學生在面試 Google 時因為沒有檢查函數的輸入是否合理就被刷掉的故事。

考試

禁止 IPC(Interpersonal Communication)，而且是 closed book。
期中考考了非常多 deadlock 和 race condition，我覺得課程安排的最大問題就在於期中考前幾週才提到這兩個概念，但沒有舉太多的例子，所以考試時很難想出這些情況，看考古題也會發現主要都是考不同 process 用 pipe 做循環溝通時的 deadlock。其實我覺得這應該要在課堂中舉例的，不然很難想出來。題目一樣是禁止帶走，不過我為了知道自己錯在哪，有在發還後拍照自用。期中考我考了 66 分，平均 56 分，雖然已經知道很多 deadlock 都不會寫，也很正常，但還是深受打擊，老師後來說參加網媒所 20 週年所慶的話可以加學期成績兩分，所以非常多同學參加，也順便見了許多研究所的研究，滿好的。
期末考就明顯感覺簡單許多，每一題我都會寫，就沒有抓 deadlock 這種需要通靈或是說腦筋急轉彎的題目。我考了 122/130，平均 95 分，可以發現所有人都考得很好。

作業

分成手寫和程式，程式的分數占比大很多。手寫作業大多都沒有很難，我都是用 $\LaTeX$ 寫，像是 signal mask 就能畫出精美的圖，程式碼也不用手寫，很方便。
程式題目大致是練習 I/O、fork process、pipe、模擬 thread、pthread 等使用，滿實用的，不過常常會遇到這種奇怪的問題，卡了很久。

個體經濟學原理

3學分，等第：A+，A+率：25.68%。
老師是朱敬一，是個很厲害的人，有一大堆 title。上課常吐槽一些事情，比如台灣的勞資關係、產業外移問題，這在我的筆記中有提到。
課程內容偏簡單，從供需法則開始，到廠商分析、各種市場結構、公共財、外部性、資訊經濟學等等。其中與謝德宗的總經原最大的差別就是非常新手友善，謝是直接帶過彈性的定義，搞得我們一頭霧水。而朱就有詳細的介紹，畢竟這是工管系大一上的必修課，甚至沒用到多少微分。
沒有作業，考試也很簡單，而且是 open book，限定「一本裝訂好的書或筆記等」，所以雖然我有寫筆記但沒有印出來，都是只帶課本。所以想刷分數的不妨選這門課，也能學到一點經濟學的概念，算是不錯的課。

投資學

3學分，等第：A+，A+率：28%。
高度照著課本上，偶爾補充一點時事，像是 TRF 事件，一堆中小企業老闆(娘)被銀行騙去用很不利的方式做多人民幣，然後直接爆炸。一開始是介紹資產類別，接著是交易方式、衡量報酬的方式、分散、CAPM(資產定價模型)、EMH(效率市場假說)、行為財務學、股票評價、選擇權等等。
很入門的投資理論課程，基本上聽股癌就可以學個八成，再來可以看一點課本。因為偏理論，所以如果是想現在就開始用自己的幾十萬拿去投資的話，修完可能還是不太會投資，我覺得實務上不如聽股癌。畢竟投資學還是主要面向為公司管很多錢的內容，所以還會包含一些散戶根本用不到的 Fixed Income。

普通心理學

3學分，等第：A+，A+率：78.06%。
標準甜涼課，成績主要是考試，兩次都是線上考選擇題。少部分作業，老師甚至說有的題目只要有寫助教就會給對，真的有點誇張。
這堂是 EMI 英語授課，然後老師偶爾會叫我們討論，我發現我的英語聽力還是不太行，要聽懂有點口音又講得很快又坐得離我有點遠的人講話真的很困難。所以後來都坐類似的座位和講中文的人討論。
我承認我是因為甜涼才選的，沒想到其實滿無聊的，畢竟是「普通XX學」，通常就是大概的介紹，是個背科，而我又比較沒有興趣。真的滿後悔選這門課，以後一定會確定有興趣才選。我是期待或許可以學到像是 子非魚kun 的 mygo 解析 裡提到的各種實用分析，像是某些姿勢代表防禦姿態等。不過基本上就是很分散的主題，每個主題都稍微講一點。

國民法官必備之基礎鑑識科學

2學分，等第：A，A+率：40.51%。
這門課非常熱門，主要應該還是因為 A+ 率很高，和普心一樣其實讓我有一點後悔選它，滿無聊的。課程要求很簡單，每週寫心得，期末寫 1000 字報告。每週的心得雖然說 50 字以上，但實務上大概還是要寫到兩三百字比較好。
每週請不同領域的專家來上課，律師、毒物學、昆蟲學、法醫等等，不同人因為沒有溝通好，所以會稍微有點內容重複或是不確定其他人有沒有講過的情況。也因為這樣，其實滿多內容一直重複，有點無聊。
我的成績則因為心得很多次忘記交，所以被扣了很多分，導致最甜涼的課反而沒拿到 A+，真是賠了夫人又折兵，唉，真的要謹慎選課呀。

會計學甲一上

3學分，等第：A+，A+率：18.29%。
我暑假就打算修會計，因為我覺得會計是一個很重要的技能，不管是自己創業開公司還是投資股票時看財報，都會用到。所以我在暑假就開始看英文教科書自學，應該使大致看到股票發行的部分。
在第一堂課我就遇到了一個電機系大一的學弟找我搭話，他正打算加簽，後來他很幸運抽到，而且和我同班，我們基本上助教課都一起坐在第二排中間。

有很多班，助教課可能在不同時段，允許在一開學時與別人協調好後交換班別。

整體而言我覺得算是入門會計不錯的方式，有基礎後要自己學應該也比較方便。

上課內容

老師上課是錄好影片，在週二助教課前要自己看完，上學期的影片放在 YouTube 上 (播放清單)，下學期開始逐漸放在 NTU COOL 了，這樣雖然有字幕但還是看影片會比較不方便一點。老師上課內容可能會稍微與課本有一點出入，但還是大致涵蓋。

各班的助教在助教課時教的東西可能深淺不一，我這班教得比較淺，基本上就是和老師上課內容一樣，其他班可能會補充多一點東西。

考試

這堂課基本上是得要買課本，因為小考很常從課本例題、每個章節的題目出，沒記錯的話是原價 800、特價 8 折 640 元。

小考是各班助教出題，所以如果遇到教比較深的助教，就可能比較難一點。我這班是都很簡單，偶爾難一點，不知道算不算好事。

大致上每兩週一次小考，上學期較多，下學期調整得少一點，因此之後也許會維持較少的趨勢。

總結

這學期選了兩門硬課 (HTML、TAMC)，以及兩門甜涼課，我深刻感覺到我是寧可吃苦也不要選甜涼課的類型，所以下學期的選課策略就比較找到方向了。

成績部分，可以發現只有國民法官拿了 A，我真該使用探索學分的，畢竟在資工系一定要全部科目 A+ 才有可能書卷獎，探掉也許還有一點機會。

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