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國科會科教處陳國棟處長:「當我學生第一件事就是先加我FB」

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習慣在網路上閱讀科技新知的朋友大概都知道去年大幅改版,以全新面貌和大家見面的「科技大觀園」 。要了解這項計畫,就一定得拜訪背後的推手-國科會科教處陳國棟處長。(所以我們就來啦~)

陳處長在台大電機一路從大學唸到博士,一開始研究的領域是電機工程,後來卻轉了個彎,投身電腦科學與教育。談起教育,他激昂地說:「以前我研究的領域跟現在的科技產品一樣,常常是為了新科技而新科技,不知道為何要做。後來我改研究『數位輔助學習』,找到明確的目標,每天想的就是學習者到底在想什麼?怎麼讓他們達到我們預期的學習效果?」

除了借調到國科會處理繁重的業務之外,陳處長仍然在中央大學資工系擔任教授。我們好奇陳處長平常是否有時間上網,他反倒說即使工作非常忙碌,他每天還是抽出許多時間上網,特別是在Facebook上,而其實這是為了要遠距掌握研究團隊的進度,並有效與學生互動。陳處長在Facebook上依照研究團隊跟教授的課程,分別設立了幾個社團。他說:「我希望要找學生的時候可以很快找到,所以就利用Facebook這個方便的工具。現在我收學生第一件事就是要他們加我為好友,他們畢業後若需要幫忙,也都會透過fb找我,藉由持續的聯繫與互動,看到學生畢業後有不同的成就,也覺得很欣慰。」

我們接著問,處長會關注學生平常在Facebook上分享的吃喝玩樂心情語錄跟kuso對話嗎?陳處長說:「還好,而且也沒甚麼好看的……學生總有辦法只讓『想給老師知道的事』讓老師知道嘛,像是開兩個帳號之類的。(笑)」

那處長平常在臉書上都分享些甚麼呢?「笑話!」處長說:「我蒐集很多笑話,因為教學跟研究上用得著。」我們好奇處長是否知道9GAG這個笑話網站,「甚麼?沒聽過耶!」於是處長馬上奔向辦公桌拿紙筆抄下來…..

提到科教處的重點補助項目,「科普傳播事業發展計畫」(延續自 「科普傳播事業催生計畫」) ,陳處長解釋這是根據七年前的一項調查,發現民眾普遍還是透過電視、報紙、廣播來獲得新知,所以當時幾位傳播領域的專家學者就規劃了這項補助案,希望國內可以製作出自己的科學節目,讓民眾了解台灣的科學發展同時也平衡謬誤的節目內容,並成為具有商業價值的產業。他說:「現在很多節目的表達方式很不健康,內容也錯誤百出,但是電視台不停放送,而且又都在熱門時段播出,民眾看久了也會信以為真。所以更需要有製作嚴謹的電視節目,即使觀眾一個禮拜只花十分鐘收看嚴謹內容的節目,多少也有效果。」

「但是,不諱言這幾年的傳播模式改變非常快,現在很少人看電視,就算有看也很難像以前一樣有完整的時間,能看上半小時以上的節目。」陳處長補充。

因為科普傳播事業發展計畫持續了很多年,不能輕易停辦,所以後來科教處都會和申請補助的單位溝通,要求改製作播放時間比較短的節目,也希望這些單位能找到穩定的商業模式,可以逐年減少對補助款的依賴。「但老實說,很難。現在比較有眉目的是把製作的內容和教材結合,這樣基本收視群至少還有學校和公家機關。」

除了規劃舊有計畫的轉型,一天有數小時在Facebook上的陳處長也注意到新媒體的威力,所以去年開始了「新媒體科普傳播實作」計畫,補助專業科普寫作團隊撰稿,內容與國內外科技新聞有高度的連動性,讀者可透過生動淺白的單篇短文或系列報導,進一步了解新聞中的科學內涵。不僅能對時事內容有更深入的理解,也有助於拓展視野,累積科普知識。

這些貼合社會脈動的科技報導,再加上過去累積的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,都整合於「科技大觀園」網站,再透過網路社群傳達給讀者。因為陳處長在通勤的時候也會透過iPhone閱讀,所以科技大觀園也設計了行動版的網頁,方便像他一樣利用零碎時間閱讀的讀者,能隨時透過行動裝置快速獲取資訊。陳處長分享「科技大觀園」的下一步規劃:「我們會整理所有內容,找出和中學自然課程的關聯,希望中學老師可以拿來作課程資料補充。」

對於國內科學傳播環境,陳處長提出兩項期許-一是希望更多科學家投入與大眾溝通,二是希望媒體內容更多元。「過去的環境先是要求教授發表論文,進而刊登於頂尖期刊,再來才會要求這些教授的社會責任-向大眾解釋他的傑出研究到底是什麼;這是階段性的,得一步一步來。」此外,目前國內的媒體內容相似性很高,一則新聞有收視率,大家都爭相報導,忽略了其他消息;除了內容太過雷同之外,訪問的專家也不夠多元,陳處長感慨地說:「現在媒體會訪問的專家就那幾位,我希望在國科會補助專業團隊製作了很多科學內容之後,媒體可以從中發掘更多願意向大眾解釋科學的專家。」

科技大觀園目前彙整了過去國科會曾補助的各種科學媒體內容,較長的影片也都貼心地切成10分鐘以內的小段落,配合網路閱聽習慣。我們也會精選科技大觀園站上的好文,配合適當的時機與PanSci的各位夥伴分享。當然,若有值得討論甚至質疑的內容,也歡迎讀者與我們聯繫。「科技大觀園」的文章下方雖然沒有留言區域,但各位如對內容有建設性的意見和批評,可以直接到他們的臉書粉絲專頁去回應,他們的兩位小編也非常認真,會很快回覆讀者的提問;若有相關的澄清或補充說明,也將一併刊登於該篇文章的下方,使讀者對該內容所蘊涵的科學內容有較清楚、全面的了解。


有趣、開心、好玩:東大生產研究所的科學同樂會

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作者:高至輝(東京大學大學院醫學系研究科博士生),許淑真(東京大學醫科學研究所博士班)

要怎麼將實驗室裡生硬的科學知識傳遞給一般民眾,這一直是科普教育的大哉問,日本科學推廣公司Leave a nest社長-丸幸宏就曾經感嘆:「每天都從大學,研究機關,或是企業等等地方產生豐富的科學知識,但是卻沒有方法將這些知識傳遞給一般大眾。」這雖然是日本科學推廣所面臨的問題,但反觀台灣的狀況也是一樣的嚴峻,甚至更加窘迫。

的確,隨著科學的蓬勃,先端的科學研究也朝向越來越專精的方向發展。為瞭解一項知識所隨之而來的龐大背景資料,很容易讓大眾對於科學產生艱深難懂的刻板印象。惡性循環的結果,科學研究自然容易被歸類為象牙塔裡的產物,只讓塔裡的專門學者孤芳自賞。這樣的結論雖然讓人沮喪,但是,換個思考方式,如果能夠降低進入的門檻,也許就能夠讓現狀獲得改善。針對這點,東京大學生產研究所每年都會舉辦OPEN CAMPUS的活動,期間會開放校園以及實驗室,並提供活動供民眾參與。這篇文章我們將介紹幾個有趣的科學展演,帶大家看看生產研究所怎麼把自己高深的研究介紹給一般大眾。(附註:這次OPEN CAMPUS把主要對象設定為國高中生,但是現場也有為數不少的家長帶小學或以下的兒童參加。)

親身體驗

一般而言,展示有趣研究成品讓來訪的民眾能夠親身體驗是最直接的作法。在這次的會場上有一具和自動車相連的機器人就非常吸引大眾目光。這部遠距操作半人形自動車,操作員能利用3D眼罩式顯示器同步觀察到機器人即時的視野,配合改裝的kinect動作偵測器,即可從遠端遙控視野的方向和自動車行進。但對於民眾來說只要帶上眼罩,轉轉頭,立刻可以感受到即時3D遠距視覺所帶來的新鮮感;動動手,也可以發現到機器人會作出相對應的動作,現場不時的傳來「好厲害」或是「好有趣」等等的讚嘆聲。

另外一項展示則是結合各種視覺重現技術所實現的導覽巴士。坐上這台高科技小巴,戴上頭戴式3D立體顯示器,東大校園裡立即出現實際中不存在的日本飛鳥時代京城,即時影像配合上聲音解說,彷彿就是一場穿越時空之旅。像是這種成果有趣、看得見摸得著的應用性研究,即使完全不知道背後複雜的原理,大人小孩都可以用身體去「體驗」科技所帶來的樂趣,如果對於背後的原理有興趣的話,現場也一定會有海報展示或是解說員負責更深入的講解,可深可淺是這類展演的一大特徵。

圖一:遠距操作半人形自動車。操作員利用3D眼罩式顯示器同步觀察到機器人即時的視野,配合改裝的kinect動作偵測器,即可從遠端遙控自動車行進。

圖二A:導覽巴士外觀。

圖二B:頭戴式3D立體顯示器。

開放大型設施

此外,直接開放大型或是特別的研究設施供大眾體驗也是不錯的方法,像是環境風洞實驗室擁有的風洞設施。雖然在日本常常被被科學節目介紹,但是一般人很難有機會親身體驗。風洞在研究上的用途相當廣泛,不僅可以擺設建築模型,進行各種建築物的耐風,大氣擴散,或是熱對流的模擬測試,甚至也可以進行人體耐風性的實際測試。先不談艱澀的部分,這次的展示便是很直觀的讓來訪者實際置身風洞中,在風洞所製造最大每秒20公尺的強風下(相當於每小時72公里的八級陣風),體驗強風襲來的快感,對於體驗過的人還頒發一張「體驗證明書」,除了記念上面也連帶的介紹上述的相關實驗,頗具巧思。

圖三(左右):在八級強風吹襲下,連大人都站立不穩。一個不平衡,立刻被吹跑。

若說起這個校區的另一個著名的研究設施,當屬隸屬於應用音響實驗室的無響室。顧名思義,無響室就是一間完全沒有回音的房間。房間的六面牆壁全部鋪滿平版海綿,中間用鐵網織成地面,僅留下中間和通路部分舖設鐵架供人站立,這些設計都是為了降低空間造成的回音干擾,以增加模擬時的正確性,配合六聲道喇叭(上下與四方)即可重現各種音場,搭配利用立體環繞收音麥克風所錄製的檔案,即可在無響室中模擬不同音場。

現場他們產示了像煙火大會,或是交響樂團指揮位置等等錄音的重現,另外也透過即時的收音和模擬,還能讓讓無響室立時化身成兩個不同演奏廳,搭配長笛的現場演奏,讓觀眾實際體驗箇中音響效果的差異, 再加上簡單易懂的說明,讓參加的大人小孩都對於該實驗室的研究留下了深刻的印象。

圖五A:大家聚在無響室中央等待體驗開始,上方中央為即時收音用麥克風。

圖五B:現場的長笛演奏展現即時音場模擬的效果。

類比實驗

當然有些實驗室的成果難以直接展示,而設施也不容易讓參觀者親身體驗,這時將高深的實驗「類比」成一些可以動手做的小實驗也是不錯的方法。例如,竹內研究室著重於再生醫療,實驗室內的海報展示場裡,貼滿了介紹利用不同的技術建構細胞的3D立體培養的海報。而實驗室的走廊上,則是「複製手指」的體驗營。透過利用石膏複製出參訪者的手指這樣簡單的體驗,也能夠讓參訪者多少體會到「再生」的意義和動手做的樂趣。

其他還有不少有趣的展示,例如自製的肌年齡測定器,或是經由組裝不同形狀的輪胎探討電車車輪設計的原理,甚至動感模擬駕車體驗等等族繁不及備載,整個校區就像一個科學主題遊樂園,在可深可淺的前提下,傳達出科學有趣、開心、好玩的一面,姑且不論這些設計對於科學原理是否有更深入的了解,但是透過親身體驗,對於加強大眾對科學的關心絕對有正向的幫助。

圖六A:模擬東京首都高速公路的動感駕車體驗。

圖六B:組裝不同的輪子,讓車子能夠順利轉彎。藉此探討電車的設計原理。

當然,實驗的題目先天上或許決定了向一般大眾展示時的難度,然而在這次經驗中我們認為最重要的是「同樂」的想法。參觀的過程中,有時會遇到講解的學生,甚至是老師,用一種很像小孩子把自己得意的玩具「現」給朋友看的那種閃閃發光的神情來介紹自己的成果(或是體驗活動),最後用熱情的眼光對參訪者說「謝謝你們來參觀」。我們則不禁想著,有時候做科學真的可以很單純。

這篇文章只是我們在這次的Open Campus所觀察到的幾個例子,不知道大家又會用什麼樣的方式,來把自己對於研究的熱情給傳播出去呢?

生蚵 7 頭仔: 慈大生科學生的科普演講

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短演講:誰來講故事?

短演講逐漸成為一種好玩的風潮。TED talks 成功的以 20 分鐘以內精心安排的演講抓住全球觀眾的注意,2009 年起到現在 TED Taipei 已經在台北辦了 9 次活動。Pansci 今年三月底在科教館舉辦了《科仔七分熟》,首度讓講者嘗試 7 分鐘長度的迷你演講。當晚講者之一的蔡宇哲老師後來聊到這次經驗時曾經表示, "遠比想像中的困難"。的確,要在 7 分鐘內把觀眾帶入一個主題,清楚表達一個完整的論點,內容裡偷偷灌入科學邏輯,還要在結束前給個爆點,讓觀眾在驚喜中結束。要把這些都做到,非得要有巧妙而精準的內容和高超的現場掌控能力才行。《科仔七分熟》活動當天的講者們為現場的我們以及電腦前看線上直播的朋友們做了一次精彩的示範。

不過到目前為止,絶大部份活動都是老師專家傑出人士們站在台上講故事,學生還只能坐在下面聽。大學生已經受過一些學術上的專業訓練,應該有能力也來當個知識傳播者了吧? 短演講最直接挑戰的是講者將一個故事去蕪存菁的能力,而整理重點和以最少文字精簡又不失真地傳遞想法,都是科學訓練裡要求的重點。PanSci 的科普演講活動是否成功幫這些受過科學訓練的年輕學子,指出一個新的/好玩的/有別於徵文比賽的方式來接近科學?

這裡有一個化學反應正在發生。經過 TED talks 和 《科仔七分熟》活動的啟發,再加上蔡宇哲老師上個月來慈濟大學演講後和同學們分享的短演講經驗,一個完全由大學部同學自發規劃運作的短演講活動《生蚵 7 頭仔》在慈大生科系成型了。這次活動的發起人,今年應屆畢業的侯沛育與目前大三的萬美秀,以《摸魚傳播》的名義舉辦這場活動,邀集系上大二到大四多位同學,分別將自己拿手的素材,細心規劃後轉化為一場場七分鐘的短演講。這個構想也得到了生科系、生科系系學會及學校的支持。

為什麼要辦這個活動?

活動前我跑去問這群同學為什麼要來參加這個活動。主辦人侯沛育想證明自己大四了應該有能力做好科普演講,大三的萬美秀說其它科系有加冠授袍公演畢業展,她想幫生科系找個代表自己學到本領有能力出去闖的儀式。我問兩位主辦人一路上有沒有踢到鐵板,她們說當初在找人參加時沒碰到什麼困難,被問到的人大部份都答應來當講者或幫忙。只有在籌劃時有不知道辦不辦得起來,不知道會有多少人等等技術上的問題要擔心。

那在準備的過程中最大的困難是什麼? 美秀笑了一下說,沒有耶, 大概是要跟大家追討摘要的時候有遇到點困難吧。那他們在這個過程裡覺得最好玩的是什麼? 我得到的答案居然是"看大家變緊張很好玩"。接著我轉去找這次的講者們,想知道他們當初決定參加的理由。大四的沈彥丞有個他個人的繪畫創作粉絲站 微笑怪獸工作室,這次來有個目的是宣傳他的粉絲站,同時也分享自己的一些想法。蘇俐文是因為覺得活動有意義就答應了。周亞賢想要讓自己試試看科普演講,也覺得自己大四了該為學弟妹做點事。大三的何祐杰單純想要分享自己認識的攝影及攝影故事。郭承鑫說一開始根本不知道是這樣的活動(被拐了啊)。這次最年輕的講者是大二的謝祖寧,她說想藉由這個活動來訓練膽識。講者以外還有擔任主持人的陳奕廷,美編楊捷妤,以及宣傳葉宗漢。

如果以後有人想辦類似的活動,這群人打算給什麼建議?沛育說早點知道能有多少資源才能決定辦多大, 美秀說難易程度的拿捏以及把東西塞進 7 分鐘裡,是最難的。最好能要求每個人早點決定要講什麼,然後早早試講,講過以後再跟大家討論,調整內容的難易程度。整個活動從策劃到舉辦大約是兩個月,中間夾了期中考地獄和送舊晚會,所以真正花的時間大約接近一個月。這些經驗,或許可以提供給也想試試看的各校有志青年們參考。

6/6 活動現場

活動當天現場來了近百人,如果不是撞上三大音樂性社團在同時段有成果發表再加有遺傳學考試,應該還有更多人出現。

上半場第一位講者李穎佳以《就是愛遊客止步》談自己暑假在動物園實習的所見所聞。這次機會讓她終於能進到小時候被遊客止步告示牌擋住的秘境。她舉了些有趣的例子,像是大象抽血從耳朵量血壓要從尾巴來,以及分享自己如何用提供各種感官上的刺激來讓大象不會因為無聊而生病的暑期實驗。

沈彥丞《科學激鬥藝術》先以有趣的例子帶入左腦右腦的功能區隔,再以自己的創作經驗,說明偏重右腦的藝術創作與偏重左腦的科學訓練可以怎麼平衡,以及傳達藝術創作是需要學習的技能而非天分的概念。

萬美秀《細菌的角頭之爭》帶我們看霍亂弧菌和假單胞菌間戰爭。螢光顯微鏡下拍攝的影片裡兩種細菌輪流用第六型分泌系統向對方攻擊,像極了海戰時戰艦間的巨砲對轟,然後看到一方細胞逐漸變形瓦解。美秀還為這故事下了註解:用在細菌爭鬥裡是 "今天你不弄死他們,有一天你就會他們弄死"。套在大學生活裡就變成 "今天你不去問老師,seminar 就等著被老師問" (在 seminar 專題討論課程裡,學生整理一篇研究論文後上台報告,並且要接受台下同學老師的提問,答不出來被釘在台上的狀況時有所聞)。

林偉莘《非主流科學》談一些帶有玄妙色彩的科學,像是暗物質,奈米科技和平行宇宙。他拉了科幻電影提味,從鋼鐵人講到 cold fusion,從 Motorola 手機拉出 Startrek 的啟發,讓我們看到科幻電影式的想像和與真實生活科技間的互動關係。

郭承鑫《癌細胞的奇幻漂流之旅》回到醫學上談癌細胞為什麼變壞,然後怎麼從一個地方漫遊到身體的其它部位。

下半場又是完全不一樣的四場演講。

攝影作品屢屢獲獎的何祐杰,以《The Hidden Story》來跟大家聊攝影,說明他如何用耐心,創意和熱情來創出好作品,還放了張自己為了拍照角度整個人趴在牆上的照片。他也和大家分享了自己在花蓮將軍府拍攝作品時和一位九十多歲老阿伯的故事。

蘇俐文《毛腳強仔的模仿大門》以蟑螂"腳毛"來介紹仿生學上的研究。這些從蟑螂腳向外伸出的長刺可是有重要功能的。她用影片說明多加類似蟑螂腳刺的構造後可以改善螃蟹爬過金屬格網以及機器人越過障礙的能力。

侯沛育《真正的付出是無私的大愛》談的是細菌族群裡合作者與欺騙者的關係,探索自然界裡的防詐騙機制。在大家都搶用公共財的世界裡,細菌把使用公共財的基因跟使用私有財的基因在一起調控,迫使只搶公共財不付出的欺騙者必須承擔無法使用私有財的後果,才能牽制欺騙者族群而維持合作關係。

周亞賢《太空人不是人》談的是太空生活裡要對的真實窘事,包括轉頭時容易出現動暈症,到底可以多久不洗澡,不洗澡會不會發霉,太空生活對肌肉骨骼的影響,在太空中能不能交配等等問題。我這輩子都上不了太空,只能從她的演講裡找答案了。

最後一組是張博淵和謝祖寧的實驗報告《When Your Hand in Electrophresis Tank》(沒錯,英文怪怪的),拿實驗課會用到的電泳槽來看什麼狀況下會有觸電的危險。他們模擬各種可能出現的狀況要現場的觀眾猜測結果,成為全場最有科學實證精神而且最熱鬧爆笑的一段演出。最後主辦人萬美秀再次上台謝謝大家參與,期望大家都能找回學科學的樂趣,並且讓自己也成為科普推手。

這次參加活動的主持人及講者。上排左起陳奕廷、李穎佳、沈彥丞、萬美秀、林偉莘、郭承鑫,下排左起何祐杰、蘇俐文、侯沛育、周亞賢、張博淵、謝祖寧。

蓄積未來的能量

這學期的活動暫時告一段落。成不成功? 我們該用什麼標準來看它?當天的活動在非常熱烈的掌聲下結束。遠道從東華大學參加的同學頻頻詢問活動細節及會碰到的問題,似乎打算回去也要籌劃一場這樣玩科學的活動。每位講者都可以很自然且生動地把觀眾帶進一個讓人神迷的世界。我笑說在真的要算成績的 seminar 課程裡如果你們也能表現成這樣就全班第一了。我以一個與他們相處多年的老師的角度觀察:在這個活動裡這群同學勇於追求自己喜歡的學習方式,而且從活動裡得到很多樂趣與自信,同時又讓坐在台下的其他人產生"有為者亦若是"的憧憬。你還能找到比這個更好的結果嗎?

我倒是衷心希望看到這樣的活動出現在更多學校裡,能讓那一部份覺得坐在教室裡很苦悶的大學生們重新找到學新東西和跟朋友交換知識的樂趣。找到了樂趣和自信,畢業後就會有走下去的勇氣,這比要求學生達到基本素養跟核心能力指標門檻要更有意義吧。

10萬噸CO2埋地底,安全嗎?

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Z編說:本篇原為PTT八卦版一篇關於〈台電中油硬幹 10萬噸CO2埋地底 恐誘發地震〉的回文,不過因為不是大家都會逛PTT,於是徵得原PO同意,編輯成較易閱讀的網路版。

文 / 小笨盪(cocoleeeric)國立成功大學 二氧化碳封存暨油層工程研究室 研究生

關於這就干鍵盤二氧化碳地質封存學家小弟我的事了。

台電跟中油那個計劃呢,其實我們都有涉略…學者憂心的誘發地震或氣體外洩…我覺得還好。至於全球暖化是不是騙局…呵呵呵 讓我們繼續看下去XDDD

以下內容可能有點學術。

首先,二氧化碳的地質封存主要分為兩種,一種叫做地下儲氣窖封存,另一種是鹽水層封存

地下儲氣窖封存

地下儲氣窖封存呢,就是以前啊,中油不是在台灣有挖到一些天然氣或石油嗎?那把天然氣跟石油從地底下挖出來之後…裡面應該空了吧?(會有留一點點氣體)那這些石油跟天然氣在地下已經存了幾百萬年了都沒爆炸,理論上應該不會突然心情不好就炸裂吧?所以,天才的石油工程師就開始思考…二氧化碳這種雞肋…應該可以放在那裡不會跑出來,是吧?所以,於是就開始這種類型的地質封存。

這封存方式跟我們跟國外買天然氣儲存在台灣一樣。苗栗那邊有一個全台灣最大的天然氣儲氣窖,它都存那麼多年了-天然氣噎……比二氧化碳恐怖吧……一點火就掰了-都安全了很久。

我相信這點技術中油是有的,不過現在處於人力斷層的中油,我不敢保證未來會如何啦……

這種儲存方式最有可能的洩漏點在于鑽井的井孔構造的破碎帶,不過理論上只要有嚴密的監控,是不會有大量泄漏發生,不然人就會休克。

鹽水層封存二氧化碳

至於另一種鹽水層封存二氧化碳呢……這就是中油跟台電這次所做的。我印象中台電做的好像是在彰濱工業區,打算把二氧化碳打到台灣海峽裡面去。這有什麼好處呢?…您知道,二氧化碳加水就是我們俗話說的汽水;二氧化碳加熱水,就變成溫泉…那二氧化碳加海水咧? 

就鹹汽水啊….XDDD

他們在地下找到一個溝造,台灣海峽方向上傾,認為它夠大,所以可以封存。

應該有人會問:往台灣海峽方向上傾應該會在台灣海峽漏出來吧?

這就跟二氧化碳跟水接觸後的變化有關了。二氧化碳跟鹽水接觸時會有幾種反應:溶解、離子化、跟礦化,而且在孔隙介質中還會有因毛細壓力、表面張力……等等的物理因素產生殘餘氣。以上四種東西都不是可移動的流體,不會飄到空氣中;唯一會飄到空氣中的是可移動的二氧化碳。

如果,這二氧化碳打進去的是一個有封閉構造的鹽水層(例如像一個倒放的碗),理論上二氧化碳也沒地方跑,就只能在那邊呆,然後慢慢的跟鹽水反應變成大理石。

這東西的風險在於你打的量太大時,可能會產生地層岩石破裂,然後二氧化碳就流出去了,然後台灣打的量基本上就是把小石頭丟到海裡一樣,一點感覺也沒有……國外的商轉場大多是打每年一百萬噸,人家都還頭好壯壯,台灣那個一萬噸……三年十萬噸 我說真的XX比雞腿。

中油的計劃呢,則比台電的更安全一些,畢竟人家是打洞始祖,日本都找中油幫打洞了……而且中油打在有構造封閉的地方,台電那個是打在地下;最差的狀況就是到對岸冒出來。不過依照那種量來看理論上是不可能游到對岸的,因為二氧化碳的溶解速度太快,如果你接觸面積大的話,一下子就變汽水了,剩下可以移動的二氧化碳可能少得可憐。

至於為啥我會知道那麼多….不要問,很可怕,不過如果想更瞭解二氧化碳地質封存的,歡迎討論。

其他Q&A:

Q:看不懂啦

A:看不懂噢…那這樣想好了-你把可樂放一陣子氣體跑光光了體積變多少?然後你重新再把氣體打進去,那個塑膠瓶會爆裂嗎?或許反覆操作瓶子的材質疲乏可能會壞掉。可是現在是原本一公升的可樂,氣體100C.C.跑光後剩下990C.C.的液體(氣體溶到液體裡面體積就不是一加一了),然後今天要把10C.C.的氣體打回去,請問會出事嗎?這樣解釋不知道會不會比較簡單一點點。

Q:變大理石有點酷!不過汽水的話,魚不會死翹翹嗎?

A:請注意,我們打進去的地方是鹽水層,不是直接打海水(不過也有這種做法就是了)。鹽水層的定義是指:它是地層,不過充滿鹽水。我們都知道地層是孔隙介質,利用土司麵包來比喻好了,鹽水層就是泡了鹽水的土司麵包。至於直接打海水的方式,是打在不受洋流影響的深層海水中,基本上那些地方沒有太多的經濟魚類,甚至沒有魚。另外,忘記說的是,當二氧化碳與鹽水結合時,他的比重會變大,然後就往下沈,所以不會有往上飄的疑慮。

Q:環保團體到底是真的不懂,還是唯恐天下不亂啊?

A:其實台灣的環保團體擔心的,我們都有參考國外的環團思考邏輯去做處理,所以除非是他們無理取鬧,不然我認為這件事來說,我們站得住腳(P.S.  小屁孩不是中油或台電員工,只是曾經做過這件研究案,委托人剛好是….)。然後依據本研究室怕死又想獲得國際研究認同的最高指導原則,我們做事情是小心到一篇文章可以改五十次到一百次才敢發出去,一個結果是要確認、確認、再確認,才敢說這不是實驗誤差,所以到現在還是窮窮的….因為只會講真話。

Q:能不能分析一下海水離子化跟礦化會有啥影響?

A:這不是海水離子化跟礦化的問題,而且水不會礦化;是二氧化碳跟水中的鈣離子、鉀離子會產生礦化。如果是直接打到海水中的話,我是很好奇珊瑚會不會長比較大。我們是打到海水下的鹽水層,至於影響,有可能會改變海水酸鹼值,不過…台灣打的量就跟我說的-就算是打到海裡…應該跟丟一顆小石頭到海裡一樣意思….

Q:大家都很笨 直接把二氧化碳賣給可口可樂公司不就好了?

A:其實賣可樂公司不賺噎…我會賣腳踏車公司,你沒看到腳踏車的隨身充氣瓶都是二氧化碳,一小瓶都賣幾百塊….

其實這中間賺最大的是石油公司。為啥咧?因為小弟也是鍵盤石油工程師。這件事情發生後,石油公司的角色除了賣你石油之外,你排放的二氧化碳還要花錢請他回收噢。

WHY?試想,這世界上誰最會在地上打洞?誰最會監控在地下跑的氣體?誰最有能裡把這東西從地上打到底下去?

石油公司…so…你知道的,扒你好幾層皮…

Q:所以,全球暖化到底是不是騙局?

A:關於這個問題,依照我訪問過的國際二氧化碳封存大師的說法是「你相信它就不是騙局;你不相信,他就是騙局」以上,我覺得他很中肯。

Q:天然氣壓力過大外洩可以燒掉,CO2怎處理是一門學問。

A:這就是為什麼台灣不直接打到地下儲氣窖,而是打到鹽水層的原因。因為打到鹽水層之後,只要他溶到水裡就只有往下沈的份,沒有往上飄的份。然後CO2如果少量泄漏,不處理也沒差……你家汽車還不是天天在放……

Q:然後要變成汽水需要加壓,排放到鹽層中會加壓嗎?

A:你這問題問到精髓…報紙上說的打二氧化碳,實際上是打壓縮過的二氧化碳。因為你直接打氣態的二氧化碳他的體積太大,效率不好。為了堅固體積與流動能力,我們是依照國外研究的結果,打超臨界二氧化碳;這種二氧化碳的壓力大概等於地層800~1500公尺左右的深度的壓力。更深也可以,不過不具經濟效益,所以好像沒聽說有人做。

打超臨界的好處是,他的體積小密度高,而且流動能力跟氣體一樣好,所以打進去之後不會阻塞住。

其實中油跟台電會這樣試驗性的打二氧化碳,主要是先測試看看打這一點進去後地層會有什麼反應;畢竟你在地表沒辦法模擬地層中的真實樣貌。不過電腦模擬的部分,小的我就做過幾十個,確認風險千年內極小,而且我是假設每年打一百萬噸……連續打二十年。再者,我們有根據國外運作良好的二氧化碳封存場的經驗作參考,理論上不會出太大的問題。

Q:能不能負荷高強度的CO2氣體持續操作?

A:喔喔…你又問到重點了。管線打CO2最擔心的是酸蝕,天然氣在開採過程中也有這種問題,而且更嚴重,因為裡面可能還有硫化物等等。

至於這種問題,我對中油是很放心啦。中油的探採研究所針對這種問題有很詳盡得研究,然後品質嘛…我們研究室出去的學長,每個都很龜毛。所以,不會有問題啦。

台電是外包的門外漢,這我比較擔心…

Q:會不會為了封這10萬噸,結果排出更多CO2?

A:我跟你保證,一定會…如果只為了封這十萬….。可是如果這個成功,廠址可以繼續用,那接下來就剩下二氧化碳送到這個場址的排碳量而已。不過無可厚非,因為台灣的地質畢竟跟國外不同,要先小部份的施作,一來增加經驗,二來可以更瞭解台灣的地質條件,為未來大量封存做小型的試驗。這跟教育部的十二年國教,動不動就全台灣的學生遭殃,是相對保險安全的事情。

所以,才十萬噸理論上就該讓他試試看。不過經費要綁緊一點就是了,畢竟台電還想漲電價…

Q:會引發地震嗎?

A:有誘發地震的疑慮,這個我持保留態度。如果是中油做的比較不可能,因為他打的地方本來就充滿氣體的,所以不太會。至於地震……米國現在的水力壓裂生產頁岩氣跟頁岩油,我覺得還比較嚴重,因為那要讓地層裂….

Q:剛剛東森也在講這個欸,講到西非一個湖噴發CO2死1700人?

A:這東西很久以前中油想做二氧化碳封存時,就是被這報導給害死不敢做。你知道那是瞬間充滿二氧化碳,就跟你在一個瞬間充滿氮氣的空間一樣,你都是缺氧掛點。而如果二氧化碳泄漏,基本上會類似水火同源那邊,緩緩的、慢慢地跑出來。水火同源大家都當世界奇觀在看了,哪天它大量冒出來爆炸….我相信比二氧化碳殺傷力更強。

Q:台灣海峽不是都大陸棚地型,要打深海不是要打在東部海底?

A:如果是要深海封存,或許東部是不錯的選擇。我說的台灣海峽,是指海水下面的地層底下….

Q:若打在海裡的話,水中溶氧的氧分壓會不會改變影響海洋生態?

A:科學家是認為,打在深海不會與表面海水對流的地方,不會影響生態。不過,我不是生物學家,他們說的理論上對,可是你的顧慮不無道理。

Q:礦化之類的其實要幾百年後才知道,可信度嘛…

A:樓上說得很正確。模擬指可以提供我們參考,不能儘信。不過從構造、殘餘氣、溶解、跟離子反應其實很及時就可以看到。然後礦化,其實條件足夠的狀況下發生速率也不差,不過要有能見度(大量的礦化)需要比較長時間。

你可以試試看把二氧化碳放到溶有鈣離子,水裡看看是不是會很快地出現白色粉末。很多反應都是即時的,我們認為要百年是因為量不夠大,觀察不到忽略掉而已。

Q:請問一下, 二氧化碳溶於水中不會造成土壤酸化嗎@_@?

A:你這問題十分有趣,我這樣回答你好了:二氧化碳加水只會變成碳酸,就是不加糖不加調味色素的……XX可樂,這東西如果像下雨一樣落在你家的田地裡,的確有造成土壤酸化的可能性,不過如果是打在八百公尺深的地層,基本上不可能跑到地表來酸化你的土壤。

至於有沒有可能侵蝕地層的孔隙,我給你的答案是肯定的。如果地層中剛好有部分礦物可以溶解在碳酸中,那的確會侵蝕孔隙。

不過有趣的是,碳酸根加上鈣離子會形成碳酸鈣,就是雕刻你家大門那座大衛像的素材。這一增一減其實抵銷的機會很大……。

在我們研究模型裡,也有考慮這個因素所造成的孔隙變化。在數值模擬裡面,一千年後所看到的孔隙變化我印象中很小。

或許你會認為,那打進去的那些地層裡的水不能用嗎? 的確不能用,因為鹽度高,不是淡水;淡水還可以當地下水抽出來,不過地下水井我沒聽過有人打八百公尺的,因為要打這深度…你還是繳水費比較便宜…..

相關資料補充:

  1. 二氧化碳封存暨油層工程研究室
  2. 台灣二氧化碳地質封存潛能及安全性
  3. 呂明達、宣大衡、黃雲津、范振暉。台灣陸上二氧化碳地質封存潛能推估。九十七年九月
  4. 經濟部中央地質調查所,2009,我國二氧化碳地質封存技術研究發展規畫。
  5. 經濟部能源局,2007,二氧化碳再利用技術及地質封存潛能評估計畫。
  6. Bachu, S., Bonijoly, D., Bradshaw, J., Burruss, R., Holloway, S., Christensen, N.P., Mathiassen, O.M., 2007. CO2 storage capacity estimation:Methodology and gaps, Int. J. Greenhouse Gas Control 1, 430-443
  7. Bachu, S. and Adams, J.J., 2003. Sequestration of CO2 in geological media in response to climate change: capacity of deep saline aquifers to sequester CO2 in solution. Energy Convers. Manag. 44, 3151–3175.
  8. Doughty, C., Pruess, K., Benson, S., Hovorka, S., Knox, P., Green, C., 2001. Capacity investigation of brine-bearing sands of the Frio-Formation for geological sequestration of CO2. In: Proceedings of First National Conference on Carbon Sequestration, U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory.
  9. Ennis-King, J.P., Gibson-Poole, C.M., Lang, S.C., Paterson, L., 2003. Long term numerical simulation of geological storage of CO2 in the Petrel sub-basin, North West Australia. Proceedings of the Sixth International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, vol. I. Pergamon, 507–511
  10. IEA, 2008. CO2 Capture and Storage – A Key carbon abatement option.
  11. IEA, 2009. CO2 Emissions from Fuel Combustion Highlights.
  12. IPCC, 2005. Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, Cambridge University Press, New York, N.Y.
  13. Juanes, R., Spiteri, E.J., Orr Jr., F.M., Blunt, M.J., 2006. Impact of relative permeability hysteresis on geological CO2 storage, Water Resources Research, vol.42
  14. Kumar, A., Noh, M.H., Sepehrnoori, K., Pope, G.A., Bryant, S.L., Lake, L.W., 2005. Simulating CO2 storage in deep saline aquifers. Carbon Dioxide Capture for Storage in Deep Geologic Formations—Results from the CO2 Capture Project, vol. 2: Geologic Storage of Carbon Dioxide with Monitoring and Verification. Elsevier, London, UK, 898–977.
  15. Perkins, E., Czernichowski-Lauriol, I., Azaroual, M., Durst, P., 2004. Long term predictions of CO2 storage by mineral and solubility trapping in the Weyburn Midale Reservoir. Proceedings of the Seventh International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, vol. II. Elsevier, 2093–2101.
  16. Nghiem, L., Shrivastava, V., Kohse, B., Hassam, M., Yang, C., 2009. Simulation of Trapping Processes for CO2 Storage in Saline Aquifers. Accepted for the Proceedings of the Canadian International Petroleum Conference (CIPC) 2009, Calgary, Alberta, Canada, 16‐18.
  17. Tianfu Xu, John A. Apps, Karsten Pruess, Numerical simulation of CO2 disposal by mineral trapping in deep aquifers, Applied Geochemistry, Volume 19, Issue 6, June 2004, Pages 917-936
  18. CMG, User’s Guide GEM, Computer Modelling Group Ltd., Calgary, Canada, 2009.
  19. Pruess, K. , Xu T . , Apps, J. and Garcia, J. “Numerical Modeling of Aquifer CO2 Disposal,”s SPEJ, Vol. 8, No. 1(March 2003)48-60
    Bethke, C.M. Geochemical Reaction Modelling, Oxford University Press, New York.
  20. Ziqiu Xue, Saeko Mito, Keigo Kitamura, and Toshifumi Matsuoka. “Case study : trapping mechanisms at the pilot-scale CO2 injection site, Nagaoka, Japan”. Energy Procedia, Volume 1, issue 1, February 2009, Pages 2057-2062
  21. Saeko Mito, Ziqiu Xue, and Takashi Ohsumi. “Case study of geochemical reactions at the Nagaoka CO2 injection site, Japan”. International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 2, Issue 3, July 2008, Pages 309-318
  22. Steefel, C.I. and Lasaga, A.C. “A Coupled Model for Transport of Multiple Chemical Species and Kinetic Precipitation/Dissolution Reactions with Application to Reactive Flow in Single-Phase Hydrothermal Systems ” American J. Science, Vol. 294(1994) , Pages 529-592
  23. Wei Zhang, Yilian Li, Tianfu Xu, Huilin Cheng, Yan Zheng, Peng Xiong. “Long-term variations of CO2 trapped in different mechanisms in deep saline formations: A case study of the Songliao Basin, China"International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 3, Issue 2, March 2009, Pages 161-180

數學差,不是你的錯@《一個數學家的嘆息》

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先說個我自己的真實故事吧。

我小學的時候在學校功課排名前列,主要的原因是因為我就讀的學校規模非常小,一個年級才兩班,競爭不激烈,另一個原因是我的確有點小聰明,而且蠻喜歡唸書。那年頭,學業功課好,加上比較聽老師的話,很容易就獲得其他課外表現的機會,代表班級或學校去外頭參加比賽,也因此當了好幾年的模範生,拿了個縣長獎畢業。囂張的咧。數學?對學過珠心算的我太簡單了!

但一上了國中,全都變了。我依舊很用功、大部分的科目考試成績不是滿分就是逼近滿分,但唯有數學,我連及格的一半都拿不到。「數學」,光是看到這兩個字就足以讓我產生頭昏想吐的感覺,甚至還更嚴重些,會緊張到冒汗、肚子痛。老師在黑板上用大大的三角尺跟大圓規畫的圖依舊精美,板書我能抄的都抄了,但我就是沒辦法理解這些數字跟圖形的邏輯。我慌了。

於是我開始竄改成績單、竄改考卷分數,或是跟大雄一樣,總是以考卷沒帶回家或是丟了為藉口,不讓父母簽名。雖然現在回想起來真是很傻,但當時的我真的快被數學逼瘋了,每天提心吊膽。

升上國二,狀況依舊沒變,但班導師換成了另一位在學校號稱王牌的數學老師。一天晚上,全家人都在客廳看電視的時候,電話響起,我坐在接起電話的父親對面,聽到他對話筒說「喔!老師好!」的時候,我的眼淚無法克制地決堤了。

好消息是,後來在新任班導師的細心教導之下,我的數學解題能力提升了很多,應該說,他讓我學會用我能理解的方式把答案交出來。我心知肚明,我雖然同樣考90分、100分,但跟班上數學真的好的同學比起來,我的程度還是很差。我順利考上第一志願的高中,但我完全沒有跟父母商量,就決定去唸文組。因為那種根深柢固對數學的恐懼,始終沒有離去,高中的數學對我來說更是百倍猙獰的惡魔。

於是我大學唸外語、研究所唸傳播,但也避開做量化研究。工作之後,做各式各樣的計畫,只要跟數學、算錢、預算有關,我就推掉。我生活節約,不想花錢,因為我不想算數學。但如果我花錢,我也不太在乎多少錢,有沒有打折,也不記錄開支,因為我不想算數學。我也不做任何投資理財,一切都交給家人處理。

我不知道打開這本書的你是誰。是同樣害怕數學的學生,還是正在讓學生害怕數學的老師,抑或是擔憂孩子數學成績,正在物色補習班或家教老師的父母親。如果你都不屬於這三者,而是一個非常喜歡數學的人,那麼我反而要問:怎麼可能?

這本書的英文原名是「一位數學家的嘆息」(A Mathematician’s Lament),本來也不是一本書,而是一篇2002年起開始在美國數學教師社群中流傳的文章。我看了前五頁,就覺得受震撼。而這種震撼,是一種「總算有人了解我的感覺」加上「曾經的恐懼跟傷疤又被碰觸」的綜合感受。每多讀一段,就越覺得明朗,了解自己為何當初會那麼畏懼數學。一口氣看完全書,彷彿是做了一次心理療程,把這段影響我人生選擇至巨的數學夢魘給重新詮釋了,原來數學差,並不是我的錯。

作者將數學與繪畫、音樂相比,突顯出數學教育之僵硬跟死板。原來問題就是出在我們看待這門學科的角度完全錯誤,將數學當作其他理科的基礎,要求絕對的精準跟正確,按照既定的公式,強調快速(為了考試)、強調術語(為了顯得專業)、強調一切大部分人在日常生活中根本使用不到的東西(為了培養數學家……但到底為甚麼每個人都要被培養成數學家呢?)

是甚麼讓這樣的教學結構如此穩固?是教科書跟參考書出版社、補習班產業、還是學校教育本身?看完這本書,我再次確認肯.羅賓森爵士(Sir Ken Robinson) 2006 年在TED 大會上的演說的確一點沒錯:「學校扼殺了創意」,而且是刻意為之。

因為當代的教育制度繼承自工業革命時期,所以教育的目的就是為了創造工業需要的人才,到現在也沒有改變。大量產出工業需求的一致性勞動力是學校教育的目標,因此教學方式必須要有效率、必須要全國一致。美其名是公平,實際上是奴役。如今結合了教科書業者、補習班業者,成了龐大的教育控制複合體。

數學教育特別嚴重。數學本該是供人無限想像空間的學科,因為不管思考的數學題目多麼天馬行空,多麼不切實際,都無所謂,沒有任何現實會受到傷害,除了成績單。因為害怕錯誤、對分數錙銖必較,有太多像我一樣的學生用背誦的方式學數學,靠著不斷解參考書跟考卷上的題目來磨練自己動筆的速度,但從來沒有體會過數學的樂趣,連想都沒想過數學會是有趣的。

大多數看過這本書的國外讀者都給予很高的評價,或許因為作者揭開了國王新衣的真相,但作者除了對數學教育拋出銳利無比的批判,也在書的第二部分嘗試用他覺得真正對學生有益處的教學方式與每一位讀者互動。雖然作者只給了幾個案例,但我看見了他想要帶領學生進入的數學奇妙世界是甚麼樣子,而我也好希望在我國中或是更小的時候,就能夠看見這個世界。如果你是學生,希望這本書可以讓你重拾對自己的信心。如果你是老師,請審視自己到底是在教學還是扼殺學生。如果你是家長,請理解你的孩子正在遭受折磨,而那本不該發生,也不該是他的錯。

本文為《一個數學家的嘆息》之推薦序(經濟新潮社出版)

宇宙的大小

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很多讀者都知道,對於我自己這輩子做為科學家的抱負和期許,我一向認為是啟蒙於小時候接觸到的《宇宙》(Cosmos) 節目(譯註:主持人為著名天文學家、天體物理學家與科普作家卡爾薩根 Carl Sagan)。在第一集節目開頭的前五分鐘,卡爾就提出了一個非常宏大的想法:「宇宙的大小和規模,遠遠超出一般人類的理解。」

我隨著長大成人,成為科學家,慢慢地也忽略了這麼一個簡單的事實。我學會怎麼書寫表達龐大的數字,學會在需要的時候換算公尺公里和光年,甚至學會使用「瘋狂相對論者的單位」,把距離、時間、能量和質量全部都用公尺來測量(這讓我的學生、父母、還有很多身為天文學家的朋友都感到驚訝又困惑!)。這些事情我做過很多,多到我計算數字的時候馬上就能知道是不是大概沒錯。我們距離本星系群 (Local Group) 中的一個星系有兩百萬光年那麼遠?嗯聽起來差不多。一個類星體 (quasar) 距離我們有 750 百萬秒差距?當然,我想不會錯。到土星有 13 億公里遠?就是如此。

科學家的重要技能就是培養出對龐大數字的敏感度,還有判斷數字是否大致正確的能力(對極小的數字也是!),我們花了大量時間訓練自己和學生,以求能夠精通此道。但這卻完全忽視了卡爾的見解--這些龐大無比的數字, 意謂著我們在浩瀚宇宙中是何其渺小!

遇到太陽系步道 (Solar System Walks) 的時候,我總會去走走(關於太陽系步道,這裡有Wikipedia 的一長串清單;另一份名單來自 Air & Space)。這些比例模型展示了太陽系的星球排列,將星球的位置依照適當的空間比例標示出來,讓你感受一下太陽系究竟該有多大(更別說是宇宙了)。我最喜歡的一條太陽系步道位於阿拉斯加的安克拉治 (Anchorage),被稱為「光速行星步道 (Lightspeed Planet Walk)」--如果你用正常速度走在這條步道上,你走到每個行星所花費的時間,就等同於光線抵達該行星所需的時間。這簡直太棒了!如果從地球開始,在你出發前進的同時用一隻雷射筆往海王星照射,你走到海王星所花的時間,就和你那隻雷射筆的微弱綠光抵達真正的海王星所需時間相同!

阿拉斯加安克拉治的光速行星步道 (Lightspeed Planet Walk) 中央,以及太陽的比例模型。

阿拉斯加安克拉治的光速行星步道 (Lightspeed Planet Walk) 中央,以及太陽的比例模型。

雖然這些模型步道的實體規模都很大,但我還是常會覺得,這些步道並沒有把那樣的浩瀚廣闊用讓我震撼的方式表現出來。我常常在思考這一點,而且猜想可能確實是這樣,因為當我走過這些模型時,感覺十分平常。從火星一路散步到木星的同時,我並沒有真的去思考自己走的距離究竟有多遠。我會分心去聽我女兒嘰嘰呱呱地講說為什麼冥王星還是應該歸類為行星、會邊看鴨子吃水藻,還要閃躲快速經過的登山車車手。

但就在兩周前,一個天文學家朋友給我看了些東西,讓我大為驚奇。這是個非常簡單的示範,你也可以自己在家裡進行,但卻顯現出我在心中描繪的太陽系構圖錯得多麼離譜!(而且我敢打賭你一定也是!)我想我心裡的太陽系構圖之所以有誤,是因為我們總是把整個太陽系家族放一起,好呈現出星球的相對大小,就像下面這張圖片:

太陽系的典型示意圖,常見於書籍、線上參考資料以及大眾傳播媒體。

這張圖片沒有呈現出來的是天體之間的距離。我們早已掌握星球之間的相對間距,這些距離的推算,是用基本的幾何學知識加上巧妙的觀測 (其中有許多觀測方式在你家後院就可以進行),並運用物理定律得出的(尤其是克卜勒運動定律和牛頓的萬有引力定律)。

 

在長條紙片上,以折痕做出太陽系中行星軌道之間合理的距離圖示。

讓我告訴你我朋友這個小把戲是怎麼玩的。首先拿一條長條的紙片(計算機用紙或其他長條狀的紙都可以),長度約需一公尺。 在一端寫下「太陽」,在另一端寫下「冥王星」。 現在將紙對折之後再打開。 太陽系中位在太陽和冥王星之間的是什麼? 是「天王星」;把它寫在對折處。 現在把寫著「冥王星」的那一端折到「天王星」。把代表「海王星」軌道的對折處標示出來。這表示什麼呢?這顯示出太陽系外側區域的行星並不多!

現在把寫著「太陽」的那一端折到「天王星」。 在新的折痕處寫上「土星」。 把「太陽」與「土星」對齊折好,在新的摺痕處標上「木星」。 再把「太陽」與「木星」對齊折好,在新的摺痕處標上「小行星」(Asteroids)。做到這裡時,你的長紙條有 93% 是在小行星與冥王星之間。太陽系中的這個部分,美其名為「外太陽系」 (The Outer Solar System),可是太陽系中已知的行星裡面,足足有半數還要擠在「小行星」和「太陽」之間!讓我們繼續進行這部分。

把「太陽」折到「小行星」,然後把折痕處標為「火星」。最後是兩次對折:將「太陽」對齊「火星」折好,然後將對折處與「火星」對齊再折一次。結果會有三個折痕,從「太陽」開始,依序把這三個折痕標上「水星」、「金星」以及「地球」。這整個過程最後的成品,就是一張精準到不可思議的天體間距示意圖(沒錯,我計算過誤差,我實在太想知道了!)。

努力折完之後的成果!

現在好好看一下你的間距模型圖。太陽系裡還有有很多空著的地方;靠近地球的星體最容易前往,但還是非常遙遠;到月球的距離在圖上大約和一條鉛筆畫出的直線相同,搭乘阿波羅號的太空人卻花了四天才得以跨越這鴻溝般的距離;搭乘火箭前往火星要花六到八個月,而你看看火星離地球有多近啊!卡西尼號 (Cassini) 太空船則花了將近七年才抵達土星。 等到 2015 年新視野號 (New Horizons) 太空船經過冥王星的時候,距離這艘太空船起飛已經有九年半了!太陽系實在非常廣大,而宇宙更是浩瀚無垠。

我想這張間距模型圖最讓我驚訝的,就是我以為很遙遠的地方,其實遠比我腦中所想的要近得多。想想看木星,它位在外太陽系,但在圖上,它的距離只有太陽到冥王星的八分之一!哇塞!

「宇宙的大小和規模,遠遠超出一般人類的理解。」也許真是如此;至少這超出了我們日常經驗的範疇。但我們的智力促使大腦去嘗試理解,而像這樣巧妙的示範,就是讓你能夠進一步思考。所以現在就拿出剪刀來,把紙裁好,動手折折看吧!

(左圖) 完整長度的太陽系示意圖 (右圖) 我自製的版本,旁邊是個典型的地球人。

(左圖) 完整長度的太陽系示意圖 (右圖) 我自製的版本,旁邊是個典型的地球人。

作者:Shane L. Larson
翻譯:Ankh Huang 黃于薇,現為兼職譯者(ankhmeow@gmail.com)

本文原發表於Write Science

食物不壞一定是防腐劑的功勞嗎?

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Anti-Theft Lunchbag,一種印有黴菌斑圖案的食品袋

當面對一種長時間沒有變壞的食物,人們的第一反應是:一定加了許多防腐劑。先前流傳的一則新聞是:美國猶他州男子於1999年在麥當勞買了個三明治,無意間保存至今。令人吃驚的是,它看起來和14年前沒有多大變化。他當時是為了向朋友們證明防腐劑可以使一些食品長久保持「新鮮」,所以就買了個漢堡打算放一個月再拿出來。但是事後他忘記了,所以保存至今。唯一的變化就是酸黃瓜解體了。

具體到新聞中的漢堡為什麼不壞,沒有實際看到就難以定論,但是可以做出合理推測。這裡,我們首先來講解一下「食物防腐的基本理論」,然後介紹「不用防腐劑的防腐措施」,最後來「推測食物沒壞的可能原因」。

如何防止食物的腐壞?

需要強調一下:「食物沒有腐壞」跟「食物沒有變質」是不同的概念。「腐壞」通常是指長了細菌或者黴菌,而「變質」還包括其他的導致食物品質下降的情況,比如油脂氧化、失去固有風味、口感變差等等。因為腐壞跟食用安全密切相關,所以更受關注,這裡也只討論這一變化。

腐壞的發生是因為微生物(細菌或者黴菌)的生長,需要營養物質、水分和適當溫度與酸度等條件。一般而言,多數食物中不會缺乏營養物質,只有極少的比如白酒、鹽等,無法支持微生物的生長。而水分是細菌和黴菌生長的先決條件,這個條件不是直觀的「水含量」,而是「水活度」。它不僅跟食物的含水量有關,還跟水與食物的結合狀態有關。簡單說來,就是當食物的水含量小到一定地步,細菌和黴菌就無法生長了。比如糖、蜂蜜、脫水蔬菜、方便麵等等,都因為水含量很低 所以難以腐壞。溫度與酸度是微生物生長的環境條件。一般而言,酸度越高(pH值越低),微生物越難生長。而溫度則尤其需要一個適宜範圍,過高過低都不行。 除此之外,微生物生長還需要有一些「種子」,所以如果可以不讓微生物的「種子」接觸到食物,哪怕有適合細菌和黴菌適合生長的環境,食物也不會腐壞。

「現代微生物學之父」路易·巴斯德故居中展出的當年巴斯德否定「自然發生論」用的鵝頸瓶,裡面乘有煮沸後冷卻的肉湯,瓶頸和外界空氣貫通,100多年過去了,肉湯依舊清澈,沒有滋生細菌或黴菌

那些不用防腐劑的防腐措施

微生物要生長,需要滿足上述的所有條件。而防腐,只需要搞定一條就可以。當然,因為每一條要想「徹底搞定」都不容易,現實中往往是多管齊下,讓微生物們「躲過了初一躲不過十五」。

  1. 乾燥。這或許是人類最早懂得的防腐措施。那些容易腐壞的食物,只要在變壞之前曬乾或者烘乾,也就可以長期保存 了。除了糧食,很多傳統食品這是這麼保存的。在農村,許多人會把蘿蔔、紅薯、豆角、竹筍、土豆片、香菇等等曬乾,就可以長期保存了。即使是肉,在高鹽的幫助下把表面烤乾,也可以實現防腐——腊肉、風肉、香腸,都是如此。加工食品中,方便麵是這一技術的代言人。不管是油炸的還是風乾的,面中的水活度都低於細菌生長的最低需求,所以並不需要防腐劑。只要不開封然後受潮,方便麵的乾燥足以防腐了。
  2. 鹽漬。一般細菌在高鹽環境中難以生長。除了前面提到的腊肉,各種醬菜、鹹菜的核心也都是高鹽防腐。
  3. 糖漬。這一防腐措施的核心還是高糖環境中水的活度低,各種蜜餞是這一措施的代表。
  4. 低溫。在冷凍溫度下(低於-18C),雖然讓食物腐壞的微生物沒有死,但是停止了折騰,不能生長了。只要不解凍,它們也就無法鬧事。
  5. 罐裝。罐頭食品通過先密封,然後徹底加熱的方式來防腐。經過長時間的高溫加熱,其中的細菌被殺光。因為已經密封,環境中的細菌也無法進入。沒有了星星之火,不管罐頭內的食物多麼適合,也不會有細菌長起來。「超高溫加熱然後無菌包裝」是食品工業上的另一種常用方案。其原理跟罐頭一樣,也是通過超高溫加熱殺光細菌,然後無菌包裝杜絕細菌進入,從而在不需要防腐劑的情況下實現防腐。可以常溫儲存的牛奶和列車上的盒飯 是消費者熟知的代表。

超高溫瞬時處理超高溫瞬時滅菌(UHT)後用無菌包裝密封是一種常見的常溫儲存液體的方式。此類產品無需防腐劑在常溫下保質期可以有45天至9個月甚至更長,但一旦密封需要冷藏,並在7~10天內喝完。

漢堡為什麼沒有壞

基於上面的討論,再來看漢堡的問題。相對來說,麥當勞的衛生條件還是不錯的,漢堡的滅菌也比較充分。美國猶他州算是比較乾燥的地方,只要那個漢堡在細菌或黴菌長起來之前變得足夠乾,再往後也被不會長出細菌或者黴菌了。至於「酸黃瓜解體」,要知道酸黃瓜含水量在94%左右,完全乾燥之後只剩下一點點, 看起來幾乎是「沒有了」。

這一現象也不難重現。在夏天的北方,把饅頭片或者米飯攤開放在窗檯上,用不了多長時間也就變乾了。把它們放在不受潮的地方,過十幾年來看,也還是沒有「腐壞」。

其實,速食並沒有多大的防腐壓力。配送的半成品是冷凍保存的,成品做出來,幾十分鐘之後風味口感就大大不如,所以總是現做現吃。它本來就沒打算長時間保存,也沒有必要往裡面加入防腐劑。

防腐劑的檢測不是什麼艱難的事情。買幾個漢堡,送到一個靠譜的食品檢測中心,花費不了多少錢,就可以得到專業可靠的結論。個別消費者用漢堡不壞這種現象來「證明」其中含有防腐劑,只能作為一種娛樂。那麼多媒體卻把這個「新聞」當作了快餐食品「含有大量防腐劑」的證據,不能不說實在有點無厘頭。

關於本文

轉載自科學松鼠會,作者。本文首發於果殼網謠言粉碎機」主題站《食物不壞一定是防腐劑的功勞嗎?

防災2.0專題(三):群眾外包 網民行動力

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「2009年台灣發生莫拉克風災,我和幾個朋友希望可以透過資訊科技幫忙一些事情。」這是中央研究院資訊創新中心的蕭景燈博士架設台灣第一個「Sahana」系統的初衷。接著隔年的海地地震也促成他引入另一個系統「Ushahidi」,從此之後持續累積了經驗,應用在更多台灣的案例上,這些透過網路社群蒐集資訊的系統在世界各地如何協助救災與防災?我們來聽聽蕭景燈博士怎麼說。

社會?媒體?社會媒體?

絕大多數台灣網路使用者每天必上的Facebook,對社會有什麼革命性的影響呢?在社會媒體尚未出現前,資訊的傳播權力只有在少數人手上,出現在媒體上的議題是經過篩選的,握有權力者與市井小民是「由上而下(top-down)」的溝通關係;另一方面傳統媒體的承載量不足、傳遞不夠即時,即使是與大眾息息相關的議題出現在媒體上,民眾也只是被告知而無法協助訊息更新或親身參與。然而現在有了社會媒體,搭配行動裝置如手機、平板,即時訊息傳遞、集結與動員都變得非常簡單,使得「由下而上(Bottom-up)」的公民力量能夠發揮。

動員的過程中,社會媒體還可以將工作在網路平台上進行分割與指派,藉由群眾的力量在短時間完成特定的工作,這樣的「群眾外包(crowdsourcing)」功能經常與社會媒體搭配,達到對不特定群眾組織管理的效果。Ushahidi就是這樣的平台。

每個人的證言:Ushahidi!

Ushahidi是非洲斯瓦希里(Swahili)語,誕生的危機與契機則是2008年肯亞的選後暴亂。就如同大規模天災發生一般,當時的資訊混亂不堪,主流媒體沒有辦法即時、系統地傳播,有能力的人也難以到場幫忙。因此當地的公民記者、程式設計師共同開發了這套訊息回報與彙整的視覺化系統,讓民眾只要發送手機簡訊就能夠通報,而事件的發生地點、類別、簡要描述等資訊都會集結在一個地圖平台上,手機對肯亞大多數人而言是負擔得起的科技產品,因此當時使用Ushahidi平台回報相當熱烈,幫助許多人避開衝突點、前往物資跟救援所在處。

Ushahidi的應用案例經常和弱勢者有所連結,因為掌權者本來就握有各種通訊管道,因此對於社會媒體較不重視,反觀社會弱勢者可以透過這種免費的、低科技門檻的工具來發聲。除了透過瀏覽器所看到的資訊收集和播報的功能外,由於Ushahidi使用標準的JSON格式 (JavaScript Object Notation,一種普遍且易讀的資料交換語言),幾乎所有網頁開發的相關語言都有JSON的函式庫,因此Ushahidi可以方便的交換資訊,舉個具體的例子,你可以下載Ushahidi的網站架構原始碼及網站資訊,混搭其他不同來源的內容,在自己的軟體或網頁上呈現。

Ushahidi的經典案例莫過於2010年的海地大地震,「有人說這是人類第1次將社會媒體應用在天災的救災工作。」蕭景燈說。當時最知名的救災行動是「4636」,地震發生後海地的兩家電信公司捐出電話簡碼,只要傳送簡訊給4636,就可以回報建築物倒塌、人命傷亡、等待救援等狀況。

拜網路科技之賜,讓當時很多不在海地現場的人也能幫上忙。所有回報到4636的事件,都經過語言與座標兩層的資訊轉譯工作,都是由線上志工負責。海地當地使用的語言混合了法文和非洲語言,這些簡訊轉到美國之後經過熟悉海地語的志工翻譯成為英文,讓國際救援團隊能夠了解訊息內容以進行救援;另一方面,救災工作的地點需要有精確的座標描述,國際救援組織雖不熟悉這個地區,但可以依照全球定位系統(GPS)定位抵達現場。由於回報訊息的人是ㄧ般海地民眾,對於地點的描述都是日常生活中的稱呼,有點像是:「中正路的百貨公司」、「重陽橋斜對面的加油站」這種不精準的敘述方式,志工們便負責將這種當地人的敘述轉換成一個可以跨組織溝通的絕對座標,同時也精準地將回報訊息標記在地圖上。

管理資源的導演:Sahana!

不同於Ushahidi管理的是資訊,Sahana 管理的則是資源。災難發生的期間,各式資源的需求與供給間的媒合,一直都是各救難團體的一大難題。救災資源的需求激增且難以估計,有效率的資源管理平台用來整合、分配救災人力與物資是迫切需要的,Sahana就是為了解決這個問題而誕生!

2004年南亞大海嘯發生後,世界各地救難物資湧入災區,斯里蘭卡等地的資訊志工於是建立了Sahana平台,調理這個巨型災害下的龐大的資源供給和需求;後來Sahana布建的地區從南亞擴散到世界各地,陸續在大型天災發生時擔任關鍵角色,也因此程式不斷更新,從最初南亞大海嘯時開發的Agasti,發展到現在已經有4套平台,其中紐約市政府使用的Mayon平台,是以區域性大規模災難情境為考量研發出來的。

Sahana也在海地地震的「4636」行動中負責醫療資源彙整的工作,透過標準的資料格式,將原本各家醫院相互獨立的資訊集合在一起,包括醫生專長、病床數、藥品量分布都可以即時統計出來,使醫療資源得到更妥善的運用。Sahana以資訊系統輔助複雜的救災流程,減少人為的失誤,使得整個過程更有效率。

台灣防災情境的社會媒體

2009年發生莫拉克風災後,中研院資創中心開始進行Sahana在地化的工作,之後在2011年也投入Ushahidi的在地化。蕭景燈說:「雖然88風災時Sahana沒派上用場,但是仍要先把它們做起來,真正需要用的時候才不會沒得用。」從他的觀點,這兩套中文版的系統就像保險一樣,最好不要用到,但一定要準備好。

Ushahidi可以運用的範圍很廣,「4、5月油桐花開,哪裡可以欣賞?有特色的咖啡店在哪裡?這些都可以用Ushahidi的平台回報與傳播。」蕭景燈表示。而Sahana則是特定用於救災與災後重建的管理,因此Sahana在地化最優先的工作,就是使它適用於台灣的救災情境。

為了使源自國外的Sahana更適合台灣使用,蕭景燈與資創中心的同事花了半年的時間訪談許多參與救災的社福團體,得知大家對於資源的媒合與管理都感到相當頭痛,連列印捐贈者感謝狀與收據都成了繁重的工作,占用相當多的時間。因此,Sahana的在地化工作,也針對台灣的特殊需要做了調整,讓感謝狀與收據相關作業能在收到物資捐贈,進行登錄時就一併處理。

蕭景燈技師說:「現在的學生可以多想想,怎麼運用科技在社會最真實、最底層的事情上。」(圖片來源:作者)

蕭景燈技師說:「現在的學生可以多想想,怎麼運用科技在社會最真實、最底層的事情上。」(圖片來源:作者)

Ushahidi可以用來彙整災害訊息,也可以用來彙整非緊急的生活訊息,任何人都可以成運用它成為資訊服務的提供者。

如果自己有硬體,可以下載程式原始碼自行架設一套,或是利用Crowdmap雲端平台。「台灣農夫市集地圖」網站就是一個應用範例,目前這個網站已經蒐集到了60個由小農擺攤、販售在地食材的市集,如果大家有發現新的市集都可以隨時通報。而主婦聯盟也運用Ushahidi來監督政府原能會公布的輻射值,民間自發採購儀器、實地量測輻射值,公開展示於地圖上,讓全民有可以交叉比對的依據。

瓶頸與展望

雖然,Sahana是針對救難團體資源管理所設計,但在經過多年的推廣後,實際使用的團體仍為少數。主要原因有三,一是Sahana的操作的確比較有技術性,要一個組織完全地採用,需要經過長期的訓練;其次,Sahana需要資訊人力處理系統整合方面的程式修改,使Sahana與個別組織的救災流程相配合,但是目前並沒有足夠的人力進行客製化工作。第三,災害情境無法預期,很難事先將系統準備妥當,待災害一發生立即運用於救災現場,這與許多救災團體對平台的期待有落差,因此沒有大力引進。

但是積極宣導與推廣Sahana仍持續在進行,目前慈濟與工研院資通所合作,將一部分的Sahana模組整合進慈濟既有的後端平台,讓慈濟利用Sahana的科技智慧來管理資源,儘管在慈濟的平台看不到Sahana的外貌,但它的元素已經包含在裡面了。

Ushahidi現在連智慧型手機的App都有了,任何的Ushahidi的布建透過手機通報都不是問題,平時可讓民眾先在非緊急案例上熟悉這套系統,到了災害來臨時,全民的力量才能真正發揮。有興趣的朋友,可以參觀Ushahidi全球網站來看看世界各地的應用案例,或是乾脆自己上Crowdmap創立個主題,來演練這免費的科技!

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!


資訊科學到底算不算是科學呢?

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文 / 陳鍾誠 (國立金門大學資工系助理教授)

前言

Computer Science 通常被翻成中文的「資訊科學」,不過更精準的翻譯應該是「電腦科學」或「計算機科學」。

但是、Computer Science 真的能算是一門「科學」嗎?

或許有些人會覺得納悶,這是甚麼怪問題阿!

既然是 Computer 「Science」,當然是科學啦!

但是、Computer Science 究竟有多科學呢?

另外、Computer Science 的研究有甚麼障礙等待這些「科學家」去克服呢?

這是本文想探討的問題。

哪些學問算是科學呢?

如果我說「物理」是一門科學,或者說「生物」是一門科學,那我想應該很少人會有意見, 因為「物理、化學、生物」這些領域可以說是典型的科學研究領域,如果這些不能被稱為科學的話, 那其他領域就完全無法被稱為「科學」了。

那麼、「心理學」、「社會學」、「經濟學」或「歷史學」,也算是科學嗎?

關於這點,我想就有很多人有意見了!

以上問題見仁見智,我們就不企圖在此進行爭論了。

接著、我們再來看看一個比較有趣的問題,那就是所有科學都需要用到的 — 「數學」,可以算是一門科學嗎?

要談論這個問題,得讓我們先回到「工業革命」的時代!

眾所周知的是,西洋的科學文化通常會追溯到希臘三哲人的時代,然後經過了兩千年的漫長旅程,到了十五世紀 文藝復興之後,開始又復甦起來,然後更連接到「威尼斯、荷蘭、西班牙、葡萄牙」的大航海時代,接著英法等國 逐漸掌握了海權,並且在英國興起了「工業革命」之後,科學的重要性才逐漸的凸顯了出來。

所以科學和工業革命事實上是歷史上難以分開的兩個兄弟,但是、工業與科學到底有甚麼關係呢?

在我大學的時代,一直對這個問題很好奇,直到有一天,我看了金觀濤《創造與反思》一書中的幾篇文章之後, 概念逐漸清晰了起來,這些文章列表如下:

  • 科學技術的整體觀
  • 近代科學技術結構的成長
  • 中國近代科學落後的原因

以下是我從這些文章中整理出來的幾個圖,讓我們用這些圖來說明「科學、實驗與工業」之間的關係。

首先讓我們聚焦在「科學與實驗之間的關係」這張圖上,我們可以看到實驗對科學的重要性,實驗可以用來 檢驗科學理論是否有誤,而科學理論則對實驗該如何進行提供了指導方向。

科學與實驗之間的關係

這種想法在 Popper (常譯為波柏或波普爾) 進化認識論當中表現得特別明顯,以下是從「波柏的進化認識論」 這篇文章中摘錄出來的一段話:

針對某一特定現象作出精確預言,並且承認:符合預言的事實不能證實自己的理論,但不符合預言的事實卻能否證這一理論,這才是真正的科學,否則即是前科學或是偽科學。

換句話說,實驗可以用來否證一個理論,但是卻不能「證明」某個理論 (只能說該理論沒有被推翻)。

於是 Popper 發展出了他著名的「進化認識論」,論述那些「可以被外在事實或實驗檢驗」的的問題, 才算是科學問題,而那些無法被「實驗檢驗」的問題,就不屬於科學性的問題。

因此、像是宗教上面論述神是否存在、或者說「只有某些特定的人才能見證到神的存在」之類的問題,都屬於 無法被「可重複的實驗結果」所檢驗的,因此無法被稱為科學問題。

如果從這個觀點來看,「物理、化學、生物」等領域,都依賴實驗來檢驗理論,因此都屬於典型的科學領域, 但是「心理、歷史、經濟與社會」等領域,由於都與人有密切的關聯,而且很難進行「可重複的實驗」, 因此就不屬於典型科學領域的範疇。

而上面所說的數學呢?由於數學並不具有「可用外在世界實驗檢驗理論」的特性,因此在 Popper 的這種想法中, 並不能算是科學性的領域。

雖然數學並不算是科學的領域,但這並不代表數學是不重要的,相反的,數學在科學上的價值是有目共睹的, 因為大部分的理論,只有在能夠表達成某種數學之後,才能夠被檢驗。舉例而言,牛頓第二運動定律 F=M×A 這條數學式,一旦被寫出來之後,物理學家門就可以去做實驗,想辦法否證這個定律,而經過千百次的檢驗之後, 力學運動大致都符合這個定律,沒有實驗能明顯的否證此一定律時,我們才能說這是一個「定律」,否則就只能稱為 「假說」而已。

透過「實驗」來驗證理論,正是「科學」與「非科學」領域之間的最大差異。

但是、科學或不科學到底有甚麼關係呢?難道科學的興起與工業革命之間有關連嗎?且讓我們再來看看以下圖形。

科學與工業之間的關係

在上圖中,除了原本「理論與實驗」間的良性循環之外,又加上了「科學與工業」間的循環,這個循環解釋了 為何「工業革命與科學革命」同時發生,而且兩者個關係如此緊密的原因。

「金觀濤」在上述文章中用了很清楚的邏輯,說明了「理論與實驗」、「科學與工業」間的增強循環,是如何在 15 世紀之後發生,然後不斷增強與進步的,非常建議有興趣的讀者可以閱讀金觀濤的一系列作品。

Computer Science 究竟有多科學呢?

再度回到我們的問題上,究竟 Computer Science 到底算不算是一門科學呢?首先讓我們看看 Computer Science 到底在研究些甚麼?

根據筆者的研究經驗,我大致將 Computer Science 的研究分為三種類型,第一類著重於「執行速度」、第二類 著重於「使用空間」,第三類則著重於「正確率」的研究,第四類則是著重於「優化某種數字」的研究。

像是「演算法、計算機結構、網路通訊」等領域的研究,通常是為了讓「軟體、硬體、網路」更有效率,速度更快 而進行的研究,這類的研究是以「執行速度」為衡量標準的研究。

而像「資料結構、影像壓縮、檔案結構」等領域的研究,則是為了用更少的空間,達成相同或更好的效能,這類的 研究是屬於第二類的「使用空間」為衡量標準的研究。

然後、像是「影像辨識、語音辨識、手寫辨識、機器翻譯、自然語言」等領域,則是著眼於提升「翻譯或辨識」的 正確率。

最後、有些研究是在尋找某種更好的解答,像是「某個量化數字更好」等等,這類的研究通常稱為「最佳化」 或「優化」類的研究。

對於一、二類的研究而言,我們可以採用某種衡量方法,或者實際的去執行程式,以便檢驗究竟哪種方法較好。 而對於第四類的研究而言,那些數字是某個固定的函數,所以也可以很容易的計算出來,以檢驗方法的好壞。

但是對於第三類的研究而言,正確率往往會「與人有關」,這時候最後的檢驗標準必須用人來判斷,這類的研究 以「人工智慧」領域最多,其中有些問題是人類通常有共同答案的,像是「影像辨識、語音辨識、手寫辨識」等, 這些就比較容易有一致的檢證標準。

在第三類的研究當中,有些問題連人類也常有不同答案的,像是「機器翻譯」的問題,同一句英文會被翻譯 成什麼樣的中文,是每個人都有不同想法的,甚至對於同一個翻譯而言,有些人覺得這樣翻很好,也有人可 能會覺得這樣翻很糟,沒有固定的標準,這種研究在客觀上就有衡量的困難。

對於「自然語言」的研究更是如此,舉例而言,在 1950 年時資訊科學領域的開山始祖』「艾倫、圖靈」(Alan Turing) 就曾經提出一個稱為「圖靈測試」 (Turing Test) 的測驗,用來檢驗「一台電腦是否具有智慧」這件事情, 其方法很容易理解,現代的讀者可以想像當有個陌生人連進來與你做 MSN 或 facebook 訊息的交談時,您必須判斷對方到底是一個真人,或者只是一支「聊天程式」,假如有個程式厲害到讓人判斷不出來,那麼這個程式就通過了 「圖靈測試」 。

在 Alan Turing 想出「圖靈測試」這個檢驗方法之後,很多人就開始想如何才能做出這樣一台有智慧的電腦, 一支有智慧的程式呢?這個問題在 1964 被 MIT 的 Joseph Weizenbaum 用一個非常投機取巧的方式,設計出了 一支稱為 Eliza 的聊天程式,不算完整的解決了「圖靈測試」這個問題。

事實上、Eliza 可以說是一支很擅長呼攏欺騙的程式,如果翻譯成中文來看,他其實幾乎都用那些 寒暄招呼語,以及模擬兩可的用語在與人對談,例如「你好嗎?」、「請繼續」…,另外、如果你談到「父母兄弟姊妹…」, 他就說「可以多和我聊聊有關你家人的事情嗎?」之類的泛用語, Eliza 甚至會利用樣式比對取出你的一些話後來回答你,例如你如果說:「我心情不好!」,Eliza 就會回答說:「為何你心情不好?」,其中的 (心情不好) 這幾個字是從你的問句中用「我 * 」的方式取出來的。

以下是筆者與自己設計的「中文 Java 版 Eliza」 聊天的一個過程。

您好,我的朋友! 有心事嗎 ? 

>> 我不開心

為何不開心?

>> 和同學吵架了

這樣喔!知道!

>> 心情很惡劣

可否多告訴ㄧ些呢?

>> 我最好的朋友罵我

你認識他多久了呢?

>> 很久了,超過十年了

如果您也想試試看與 Eliza 聊天的感覺,可以連線到筆者的下列網頁,試著與「中文網頁版的 Eliza」 聊聊天:

以下是筆者與自己寫的網頁版程式聊天的一個畫面 (不過我女朋友沒有跑掉就是了 ….)。

筆者與網頁版 Eliza 聊天的一個畫面

由於這類的問題牽涉到人類的判斷,而且研究者可以利用某些人類特性去發展出一些取巧的方法, 因此往往是最難評量的一類問題。

對於第三類問題而言,假如問題的判斷最後取決於人的,那麼其檢證標準就不太容易客觀的存在, 因為與人們的判斷有關,有時候可能會見仁見智,這種類型的研究,反倒有點像是「心理學」的研究了。

後記

經過了 30 年的程式訓練之後,筆者深深感覺「資訊科學」其實不太像「物理、化學、生物」這樣 有一個外在的世界可以用來檢驗某個程式的。相反的,「資訊科學」反倒是比較像「數學」一樣,是從某種 「公理系統」出發,這個最初公理系統就是電腦的「機器指令」,程式設計者透過「寫程式」的方式, 告訴電腦一個「推演的方法」,然後讓那個「程式」去進行某種「自動推演」,以便找出問題的解答。

當然、由於程式的寫法無窮無盡,因此每個人寫出的程式也就大不相同,這些程式背後所根據的方法也 各有差異,因此在同一個問題上,程式的表現也就有優劣之分,但是要到底哪個程式好,哪個程式不好, 則不一定有絕對的標準,因為對於兩組不同的輸入 A , B 而言,可能「程式 1」在 A 上表現比「程式 2」好, 但是「程式 1」在 B 上表現又比又比「程式 2」糟。因此最後就得有個「綜合指標」將這些程式的表現量化, 但是這種「綜合指標」必然會導致某種的不客觀或不公平,所以在很多「資訊科學」的問題上,評量是 很難客觀的。

另外、對於那些與人有關的問題,其評量必須耗費大量的人力、時間與金錢,然而即使作完評量,這樣的 評量卻又與人有關,因此很容易產生不客觀的爭議,因此這些領域也就不容易有快速的研究進展, 像是「機器翻譯」與「自然語言」等都在評量上都存有很大的障礙。

甚至、有些障礙不只存在問題本身,而是存在「資訊科學」的研究文化上。在早期、電腦架構各不相同, 執行環境難以統一的年代,資訊科學的研究最後都是化成數學符號,然後撰寫成論文的,這個文化一直 持續到網路發達的今日,資訊科學的研究者往往在發表論文的時候並沒有附上「程式與測試資料」,這讓 想要「重複進行該研究實驗」的研究者難以檢驗論文與方法的好壞,這種文化顯然阻礙了「資訊科學」 的進步速度。

我想,資訊科學領域的研究者有必要向「開放原始碼」領域的程式設計者學習,盡可能的將「程式與測試資料」 公開,讓後續的研究者得以「精準的重複該實驗」並「檢驗論文所提出的方法」,然後從「程式原始碼當中學習該方法」, 這樣才能讓「資訊科學」成為一門「可重複的實驗結果」的領域,而這也正是 波柏的進化認識論 所認為 「科學應該有的必要條件」阿!

參考文獻

轉載自程式人雜誌

社交互動有時候能夠改善年長者的心理健康

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跟各位介紹一個新的平台「銀髮心理科普知識推廣」,我們是一群對銀髮心理有興趣的師生,我們希望能夠向大眾介紹關於銀髮族心理相關的科普知識。我們部落格上會有科普文的介紹、每日銀髮族相關新聞;在我們的臉書專頁上,除了會有科普文的連結,我們也會蒐集一些銀髮族相關的訊息。未來我們會有部分的文章同步刊載在泛科學,且內容會較為仔細,在我們平台上則是有更淺顯易懂的版本,增加文章的接受度;此外為了讓不識字或不容易閱讀的朋友可以接受新知,我們的文章也會附上聲音檔,未來可能也會有影音檔的輔佐。感謝大家的支持,若你願意加入我們的行列,也請在我們的臉書上與我們聯絡。

用聽的也可以

相信很多人都有這樣的經驗,就是當和一個人關係不好時,會傾向從別的關係中得到補償。例如有些年長者和自己的小孩處不好,但卻會對別的晚輩特別友善;但究竟這樣的補償效果是否真的對年長者的心理健康有幫助呢?

有一個澳洲的研究團隊,針對556名55歲以上的年長者進行調查,他們利用PANSE這個量表來得知年長者的正面以及負面的社交互動經驗。所謂正面的社交互動,包含是否有獲得別人的各類協助、陪伴等;負面的社交互動則是指類似干擾、無法獲得協助、被忽略拒絕等。另外他們用RAND-12這份量表中和心理健康有關係的題目來檢驗年長者的心理健康,量表中的題目包括他們這四周內是否有趕到焦慮、憂鬱、在社交互動時是否有情緒上的問題等等。

除了採集他們的社交互動經驗外,他們也將年長者的性別、年齡、教育程度、是否有伴侶陪伴等因素做為心理健康的預測因子來做迴歸分析,換句話說就是希望看看這些因素是否能夠預測年長者的心理健康。

簡單來說,結果發現女性身上比較能夠看到社交互動的補償效果;另外在較年輕的年長者身上也較容易看到社交互動的補償效果,這樣的結果基本上和過去的一些發現是一致的。針對結果的詮釋,研究者認為女性較男性傾向在有困難時向他人求助,所以補償效果會發生。至於為什麼補償效果只在較年輕的年長者身上看到呢?研究者認為因為年紀越大的年長者,他們會漸漸發展一種自我療癒的策略(例如:原諒、看開了等的應對方式),所以不需要靠外在的力量來調節自己的心理健康。

雖然研究發現正面及負面社交互動不一定能彼此補償,但這個研究另一個重要的結果顯示有伴侶陪伴的年長者心理較健康。所以若家中的年長者已經喪偶了,親朋好友應該想辦法給予陪伴,否則對年長者的心理健康是不好的。

本研究的參考資料為 Can positive social exchanges buffer the detrimental effects of negative social exchanges? Age and gender differences. (2013), Gerontology: Behavioural Science Section, 59, 40-52.

「算計」洪水

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6月初歐洲發生大洪水,在德國、捷克、奧地利等國家受大水侵襲重創,預估損失超過100億歐元;而六月中加拿大的洪水,影響人數也近十萬人,與此同時,印度亦發生大規模的水災,至26日止,已造成1000人以上死亡。造成這些洪水氾濫的原因,多半是降雨所引起,歷時長的強降雨往往會致災,不過為何會形成洪水?我們接著來探索其中的機制。

6月初發生在歐洲的大水,在德國、捷克、奧地利等國家受大水侵襲重創,預估損失超過100億歐元。照片攝於德國的帕紹(Passau)。(圖片來源:Wikicommons)

當降雨落到地表,有部分的雨水會被地表土滲透吸收,而剩下的水就會成為逕流,匯聚到河流當中,不過當河流或湖泊的水位因此升高,超過陸地時,就會形成洪水的災害。不過洪水造成的氾濫也會帶來豐沛的沉積物,有利於發展農業,而河流也是早期商業的重心,所以一直以來,人們除了認識洪水的成因,也試著去面對這個問題,建立水利設施,修築河堤、排水系統等,但卻不見人們能真正克服水災的夢靨。

據聯合國跨政府氣候變遷研究小組(IPCC)2007年2月提出的研究報告指出,未來氣候暖化對亞洲國家的傷害將特別大,颱風、乾旱、洪水等極端氣候型態發生機率增加且程度增強,而從1980至2000年間的統計結果,颱風、洪水所造成的災害有上升的的趨勢。 當然以目前的研究結果,要確認氣候變遷與各地的洪水災害的關係,仍需進一步的驗證,不過可以確定的是,降雨的特性實際上十分難以捉摸。雖然目前人們可以利用觀測雨量記錄,加上統計分析,可以設計暴雨的防災參考,常聽到「重現期50年、100年的降雨」等等,是指長時間的平均下,每100年會發生1次,換個說法,就是百分之一的機率。所以再現周期100年,只的是它的頻率較低,而不是100年才會發生1次的洪水。

不過上述的統計方式,也只能提供相對的可能性,對於災害的預防的幫助有限。當然,我們所擁有的降雨資料也是十分有限的,如何利用現有的資訊突破因境呢?目前國際間的研究機構與中央氣象局針對極端事件(如莫拉克颱風等極端的降雨),就會採用「極端理論(Extreme Value Theory)」,以廣義極端值(Generalised Extreme Value, GEV)的方程式來分析並模擬各個地區可能出現極端降雨的可能性,而在氣象上極端事件的要素之一是機率不能高於10%,如果發生機率過頻繁當然就不符合。而這樣的方式可以用來探討極端降雨、洪災、坡地崩塌等現象,甚至也包括了河川生態與水庫的效益等等。

運用極端理論的優點是對於風險的評估更加符合需求,因為傳統的常態分部的鐘型曲線常常會低估了潛在的風險,而廣義極端值正好可以解決這個問題。在民國100年的氣象局的建國百年研討會中,國家災害科技防救中心助理研究員朱蘭芬等人,根據近百年台灣極端降雨量的變化,而台灣6個氣象站(台北、台中、台南、恆春、花蓮、台東)中,預估雨量最極端的地區為恆春,其次是花蓮,光是50年再現週期的降雨,皆超過了400mm的門檻。隨著計算方式的演進,這樣的估算結果亦可以做為災害評估與治水方針的參考。

(本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!)

你們都誤會了,科學是個好大叔

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科學像個偏執的大叔,他不斷犯錯,然後改正,又錯、再改,再錯,再改,用自己的臉去撞出一條通往真理的血路。媒體不應用他的一次面孔去描述他的全貌,而應該引導公眾正確解讀他的這一特點。

常看新聞的人都知道,大眾媒體幾乎天天都在報導「科學發現」。它們出現在新聞播報和時事評論裡,通常是被用來提出各種涉及健康、養育子女、教育乃至信仰、自我認識等重要事情的觀點。我們該如何對待它們呢?

舉例來說,至少從2004年起我們就一直聽到各種有關「維生素D可以預防風濕」 的研究。一份2010年約翰霍普金斯大學健康通告(2010 Johns Hopkins Heath Alert)顯示,「維生素D對關節的健康至關重要,維生素D水平低可能引發類風濕關節炎和骨關節炎等類風濕病情」。然而,在2013年2月,一項更嚴謹 的研究對此前的那些研究提出了質疑。類似的,儘管有很多研究表明,服用煙酸(也叫維生素B3或維生素PP)增加「好膽固醇」可以降低心臟病發作的風險,但 一項更嚴謹的研究表明煙酸並沒有這種效果。

像這樣的研究使得人們懷疑科學的可靠性。而有鑑於這些新聞一貫被報導的方式,產生這樣的懷疑也情有可原。如果科學發現都像這樣常常被推翻,那要它們又有何用?但是,問題通常都不是出在科學,而是在報導上面。

「不科學」的科學報導

在上述兩個例子中,早期研究顯示的都是「相關關係」,而非「因果關係」。 比方說,這些研究沒有表明服用維生素D是疼痛減輕和疼痛沒有減輕這兩者之間唯一不同的有關因素。也許服用維生素D的人同時還做了更多的運動,而這才是導致 疼痛減輕的原因。通常來說,確立因果關係而非相關關係最好的辦法,是進行一項隨機對照試驗(RCT),實驗組和對照組之間只有唯一的一個已知有關因素不 同。維生D和煙酸的例子都是後來的隨機對照實驗表明,先前的研究發現的都只是相關關係而已。

正確設置隨機對照實驗往往很困難,可能需 要很多年才能完成。因此,我們看到的大多數都只是涉及相關關係的研究。約翰•約安尼季斯(John Ioannidis)在他一系列備受關注的分析中指出(註:約安尼季斯在2005年發表的論文《為何大多數發表的研究都是錯誤的?》是 PLoS Medicine 迄今下載次數最多的技術論文),在發表出來的醫學研究中,有80%的非隨機研究(目前最常見的)結果都是錯誤的。就連25%的隨機研究和15%的大型隨機研究(好研究當中的好研究)也都存在種種缺陷。

那麼,明知道大部分結果都會錯,科學家幹嘛還要做這些相關性研究呢?其原因之一是,這類研究是非常好的開始,科學家用它們來決定之後要選擇哪一種假 說用更加嚴謹的隨機對照實驗去評估。與很多非科研工作者想的不同,實證檢驗法的關鍵特徵並不是它不會出錯,而是它具有自我糾錯的功能。正如物理學家約翰• 惠勒(John Wheeler)所說,「我們要做的就是儘可能快地犯錯。」 事實上,科學正是通過竭力證偽其假說來取得進步,卡爾•波普爾(註:Karl Popper,20世紀西方有影響力的哲學家)就是在這一觀點上創立了他那具有啟發性的科學哲學體系。

很多科學報導的問題,在於它們在確保公眾瞭解一項科研成果究竟有多重要這件事情上面做得不夠。好一些的,會暗暗地把結果中的相關性掩飾起來,例如, 維生素D「可能」減少關節炎疼痛,或者煙酸「或許能」減少心臟病發作。但這些報導很少說清楚,大多數的相關性研究是處在一個怎樣的階段,或者在多大程度上 可以依靠。它們沒有解釋這樣的研究通常在整個學科的進展中所具有的特異侷限性。

科學報導、特別是在心理學和社會科學的報導中,往往忽略了另一個重要的侷限。就算有了能夠確立科學定律的隨機對照試驗,並不意味著可以援引其結論來 指導實踐當中的決策。著名的科學哲學家南希•卡特賴特(Nancy Cartwright)近日強調,最好的隨機對照試驗本身只能證明一個原因只在一種特殊的情況下有效。例如,從相同的高度下落的羽毛和鉛球將在同一時間到 達地面——但只在沒有空氣阻力的條件下。通常情況下,科學定律使我們能夠預測一定條件下的某一個特定的行為。如果這些條件不成立,定律並沒有告訴我們會發生什麼。

在面對自然世界時,我們往往能夠建立起足以使有關定律成立的條件;而在人類(尤其是社會性的)世界,其高度複雜性和相互關聯性使得這種條件極難形 成。一種五年級數學的教學法,經過嚴格證明對這一學區的師生很有效,但可能在另一個學區就不管用了。就像卡特賴特所說的那樣,隨機對照試驗告訴我們的,只 是「這個在這種情況下有用」。「這個在那種情況下也會有用」完全是另一回事,而且證明起來往往異常困難。

由此,即使從「純科學」中得到了可靠的結果,還需要工程師來告訴我們,這些結果是否以及如何適用於具體的情況。自然科學(物理、化學、生物)已經建立了良好的工程方法;但在人類世界中,除了少數例外,仍有很長的路要走。在報導人文學科的「突破」時,需要明確區分理論和應用之間的差距。

建立「科學的」的報導體系

媒體傾向於把幾乎所有他們報導的科學成果都做得好像對生活具有指導意義。其實,大多數科研成果並沒有直接的實用價值;它們僅僅是把我們往那個或許最終真的有用的結果推進了小小一步。有太多的新聞報導都將實驗發現當成了可靠的消息,讓人以為可以據此採取行動。在大多數情況下,最好還是把這些發現當成是讓接下來可以少犯一些的錯誤。

如果有一個標識制度,能夠明確指出某一研究在其整個學科發展中所處的位置,科學報導將會大為改善。這僅僅是一個「初步的結果」(小型的啟發式研究, 旨在提出假設,其結果本身就需要接受很多進一步的檢驗,才能得出可靠的結論),還是 「更大規模的觀察性研究」(表明相關關係,但絕不是建立因果關係),或者是「大樣本的隨機對照試驗」(建立特定的條件下因果關係)?又或者,是一個「在很 多條件下都能成立的行之有效的科學定律」?

當然,像這樣分類只是我外行人的一個建議。各個學科應當(通過其管理機構和組織)設置專業的分類標準,對大眾媒體中報導的內容進行標註。一些這樣的制度是必須要有的,因為有很多關注通俗科研報導的人都在尋找科學發現,可以指導他們在生活、工作或公共政策實踐中進行決策。

不幸的是,這樣的成果比起初步研究結果來是少之又少(初步研究極有可能是錯的、但對於最終得出可靠結論的複雜過程是有貢獻的)。媒體報導說:「研究表明……」往往給我們的是非常初步的結果——極有可能是錯誤的。它們需要被標註出來。

資料來源:What Do Scientific Studies Show? NYT [April 25, 2013]
作者​Gary Gutting 是美國聖母大學的哲學教授

轉載自果殼網

譯者談璞熱血談「空想」-《空想科學讀本》中文化十週年感言

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五月下旬,在南台灣那如同盛夏般的陽光中,我來到了「科學可以這麼教」的座談會場。台上孫維新教授關於有趣的物理教學的演講讓我聽得入神,幾乎忘記自己等一下要上台講什麼;然而聽到他說起「教物理的老師跟教數學與化學的老師比賽,看誰能讓自己早日脫離『學生們最討厭的課程』的冠軍……」,也不由得感慨萬千。

對於所有數理化等自然科學的教師而言,這無疑的是個很尷尬的現實。而且這並非我國獨有之狀況,日前BBC報導英國面臨工程人才短缺問題,竟是肇因於學生自中學時代就不願學習自然科學。昔日工業革命發祥國竟淪落至斯,原因無它,「因為自然科學科目念起來有夠無聊!」就是這個理由。

坊間近來如雨後春筍一般冒出了各種科目的「漫畫版」,甚至是以「萌角色」主打的教育書籍,都是希望能讓教育和學習變得有趣一點,「假如課本像漫畫書」的口號彷彿實現了。

然而,就算課本像漫畫書,無聊的漫畫書還是會令讀者想闔上它,「讓學習科學變得有趣」絕非易事。

年長一輩的人總認為「讀書學習本來就是件有趣的事情啊?何需『讓它變得更有趣』?」

是的,用功讀書努力學習是很有趣的。不過,那是指對於努力學習到某一階段之後,也就是「讀出了興致」之後才能嚐到的甜頭。但對於剛接觸學習、才正在起步的莘莘學子而言,恐怕還沒體會到學習的樂趣之前,就先嚐遍了艱澀困難的痛苦。

以化學來比喻,就像是要先付出足夠的「活化能」,跨越這道能量障壁之後,反應才得以進行吧。師長「在教學方式上下功夫讓學習變得更容易」和坊間的另類教育書籍,就像是催化劑在降低這道能量障壁,讓學生能輕鬆一點的跨越這道門檻,嚐到讀書學習的樂趣。

然而,真正能讓人跨越障壁的,還是其自身在學習上所付出的「努力」。反過來說,有什麼樣的「誘因」足以誘使學生願意付出努力來學習科學?

最常見的誘因就是「考試」,學生為了應付考試而不得不學習。

但這實在說不上是很好的誘因,常常「考過了之後還給老師」。更何況,對於許多將來的工作專業不需用到的學科,學生更是「只是為了應付考試而學習,除此以外毫無意義」。

在此,要提出一個比「考試」更好的誘因。為了「快樂」。之所以要努力學習科學,為的就是用科學來玩!而且要玩得精彩!玩得有趣!

學習科學的過程,或許必須很努力、很辛苦,但是,為了享受用科學來玩的樂趣,這點辛苦又算得了什麼!

日本有一位柳田理科雄先生,他原本是一位補習班教師,十多年前寫了一本《空想科學讀本》,用自然科學的角度去探討動漫畫中諸多虛構的設定和故事場面,不料因此一炮而紅成為暢銷作家,【空想科學】也出了一系列叢書。

「動漫畫中的設定或情節既然是虛構,又何必拿現實的科學定律去檢視這些不存在的事?有什麼意義呢?」

為何要花時間力氣去寫這本書?有一說是他為了補貼其補習班的虧損而寫書賺錢,問題是他剛開始動筆寫書時豈能預知書會大賣?

旁觀而言,他寫書的目的很簡單。為了自娛娛人。如此而已。

柳田是位教師,動漫畫等等是他自幼以來的興趣。當他用科學原理去檢視那些動漫畫中的場景時,他是在用教了十餘年的科學知識,來拆解、分析最他感興趣的事物。換句話說,他是在「玩」科學!而且玩得認真而快樂!

學習自然科學,不是為了應付考試題目,也不一定是為了成為科學家,更不見得是為了將來要靠它賺錢吃飯。因為,用科學的精神和態度,來觀察、看待世上的一切事物,本身就是非常有趣愉快的事!

有多有趣?【空想科學讀本】系列叢書已經告訴我們了。作者柳田兄正是以身作則,自己用科學來看待動漫畫,玩科學玩得很快樂,還用這種方式來告訴讀者:

「我玩科學玩得很快樂!努力學習科學的話,你可以玩得比我還樂!」

*後記:【空想科學讀本】自2003年起引入中譯本,敝人忝為譯者,接下此一工作至今剛好十年。雖無法與致力於科學教育的先進們之努力相提並論,只希望能給眾多埋首於學習考試的學子們帶來一絲歡樂,也願大家為自己的學習,找到一個快樂的理由!

 

節錄自PanSci 2013七月選書《空想科學 6.5》,由遠流出版。

《國家地理雜誌》中文版回來了!

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文 / PanSci z編

透過頂尖攝影師的鏡頭,《國家地理雜誌》將我們的視野擴展到世界的每個角落,再搭配上精緻的資訊圖表(infographic),讓讀者可以清楚了解這自然世界或者人類科技是如何運作的。去年中文版停刊,不少追求新知的讀者感到可惜,沒想到不到一年,它就回來啦!而且還有符合新時代閱讀習慣的數位版雜誌。

國家地理學會在1888年成立之後,不久就發行了《國家地理雜誌》月刊,2001年在台灣也發行了中文版,可惜在2012年中文版停刊。今年中文版復刊,由大石國際文化出版,正逢國家地理學會成立125週年,除了呈現新風貌(增加電子版雜誌)之外,也會將過去125年累積的影像檔案,精選與台灣歷史及國家地理學會會史有關的影像,舉辦「國家地理125年經典影像大展」

電子版《國家地理雜誌》不受紙本印刷的限制,增加了內文語音功能、影音多媒體、還有可以互動的圖表,使讀者能更了解圖表呈現的資訊。另外,因為沒有版面限制,所以收錄的影像比紙本還多,而且尺寸更大,更能呈現頂尖攝影師鏡頭捕捉的精采瞬間。電子版還有中英對照的功能,很適合想參考原文的讀者使用。iPad版電子雜誌在APP Store 現正免費中,快去下載來體驗看看!

創會125年的國家地理協會也累積了不少珍貴影像記錄。大石國際文化的母公司-美國國際數據集團(International Data Group, IDG)的創始合夥人熊曉鴿先生提到,他參觀過國家地理協會的資料庫,裡頭99.9%的資料都未曾公開,還包括很多自1920年代之後,國家地理對台灣社會的影像記錄,連1993年兄弟象總冠軍時彩帶灑下的畫面也收錄在其中,見證了台灣職棒輝煌史。

將近一世紀的台灣影像,還有國家地理協會探索世界125年的紀錄,將從9/18起,到11/24,在華山1914文創園區推出「探索無限 – 國家地理125年經典影像大展」,除了展示「阿富汗的綠眼少女」、「勘鐵達尼號海底照」等知名作品之外,還有歷史資料、舊雜誌、動物攝影機等難得一見的展品。

Z和P搶當封面人物(左)。《國家地理雜誌》中文版復刊創刊號(右)。

硬是要用奇怪的姿勢給中間的黃框女孩露出尷尬的笑容

講一齣戲:Proof

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文/單維彰

去年有一件很幸運的經驗。5月20日(星期日)晚間7點30分,我在台北城市舞台趕上了綠光劇團之「世界劇場」十周年系列演出之一:《求證》的加演場。據說女主角姚坤君教授每次演出的最後一幕都真的落淚,而那天下午有表排的演出,所以她在晚間加演的第一幕眼眶就已經略微紅腫。從名字或許便猜得出來,這是一齣關於數學和數學家的戲。既然是戲劇,也就不必太擔心數學元素。數學只是串起親情、愛情、仰慕、信任、猜疑、感激、嫌忌和渴望這種種凸顯人性戲劇元素的另一條「梗」罷了;數學並非是主角。

我早先錯過了民國94年的首演,接著又錯過了95年排進國家戲劇院的演出,其實我本來還會錯過去年的紀念重演。幸運的是,過去從我的廣播錄音謄寫逐字稿的校友,來信分享她看戲的心得,後來又即時傳來加演的消息,由身邊的朋友幫忙上網搶到了最後的幾個空位。當晚謝幕之後,也就是這次重登舞台的幾乎最後十分鐘(其後還有台中、台南各一場),劇團的羅北安先生說,這是世界劇場唯一賺錢的戲。聽了羅先生的告白之後,我以為對這齣「唯一賺錢」的戲有所貢獻而自我陶醉著。這齣戲於西元2000年首演,成為百老匯的固定戲碼之後,於四年間演出917場。作者Auburn生於西元1969年(科學月刊發行試刊號的那一年),而這齣戲的劇本在西元2001年獲得了東尼獎和普立茲獎。

我在民國91年初買到劇本,那是一冊薄薄的小書,內容全是四個角色的對白,加上極少數的背景註釋。同年5月27日,我在漢聲電台介紹了這部劇本;而後從6月3日起,在連續六次節目中口譯了大部分的內容。

民國89~92年間,我受漢聲電台梅少文女士之邀,每週一早上八點在她製作主持的生活掃瞄節目講50分鐘的《關於人文的數學話題》。用各種「創意」評斷標準來看,梅小姐都是一位具備高度創意的人。她的勇氣造就了那麼一個沒有黑板、沒有公式、也沒有點名,卻持續了150節的數學課。大部分的節目錄音,仍然開放陳列在網路上。

採購那部劇本並非為了漢聲電台,而是為了中央大學在91學年實施的「跨科際」(trans-disciplinary)創新實驗教學。當時,跨科際並不像今天是個火紅的詞語,它是當年劉兆漢校長在中央大學推動的「創意教學」之一環,而我們認為跨科際的學習和思考,是促成「創意」或「創造力」乃至於「競爭力」的一個核心元素。

這部劇本被設計在理學院學生的英文課裡。當時合作的朋友們,有英文系的林文淇教授和陳聖儀講師。如今,十年之後,中央大學的創意學程仍在進行,文淇主編的《放映週報》獲得台北電影節的「卓越貢獻獎」,而我很僭越地兼任了語言中心的行政工作,直接參與了本校英語文教育的政策規劃。

僅在民國91年的那一年,我估計對2300人介紹了這部原著劇本Proof;再加上,其後陸續在演講中述及,或者廣播錄音在網路上的緩慢散播,使我自以為對這齣戲的票房,有點兒貢獻。

漢聲電台的講話內容,後來整理成「文化脈絡中的數學」通識課程的基礎。在我親自看了戲之後,熱情地想要介紹給通識課的同學們。於是,我為這齣戲編寫授課簡報(俗稱ppt檔案)。在授課前一天定稿,發現那天是民國101年5月27日,距離我首度在電台講這部劇本,整整十年。垂下鍵盤的手,喟然一歎:人生固然不長,其實也不算短。

「文脈」那門課被收錄在「台灣通識網」,內容將包括(專錄的)授課影片,經過正式版權處理的授課簡報,習題和提供討論的議題。

感謝整個通識網工作團隊的支持,目前還在積極籌備中,請稍待。

Proof是怎樣的一齣戲呢?借用吳念真先生的廣告詞:這是一齣「成就了劇作家,爽了觀眾,但是絕對可以整死演員」的戲;其深度足夠讓姚坤君教授據以寫一部專書《演員功課》闡述劇本分析和角色分析的學術課題。但是整齣戲在人物上只有四個角色,一景(固定)到底而且只須最小規格的舞台,在氣氛上大約只須變化六種燈光模式。或許因為如此,自民國95年以來,學生團體或新成立的小型劇團,一再拿這部劇本當作試金石。

Proof是名詞,那是一種獨特的數學文本,用以論述一個數學命題的正確性(命題本身可能是否定句,例如「不存在最大的質數」)。而撰寫或演示一份proof的動作是prove。不論動詞或名詞,中文都習慣說「證明」。找尋、思索、研討、思辨一份證明的歷程,叫做「求證」。

原文劇本是Proof,是指一份遭質疑的證明文本;綠光劇團將它翻譯為求證,著眼於角色們心中的渴望。至於後來搬上大螢幕的電影版,就乾脆譯作《證明我愛你》了。

好萊塢的版本仍然只用了四名演員,男女主角都是影帝、影后級的卡司。電影版相當忠於原著,劇本裡重要的對白全部出現了,而運鏡與時空移轉的重新安排,確實發揮了電影的優越性質,為舞台劇本添加了有價值的元素。值得一看。

引起爭執的那一份證明,被稱為「自從有了數學家之來,就想要證明的一個命題」。有哪個數學命題擔得起這種榮譽?劇本裡沒有說明,大部分觀眾可能也不在乎。我只想在這裡補充這一點。如果觀眾想要在心中呈現一個具體的樣貌,可以假設他們談的是:「不存在最大的一對孿生質數。」所謂孿生質數就是連續兩個皆為質數的奇數,例如(3, 5)是一對,(5, 7)是一對;但(7, 9)不是一對孿生質數,因為9不是質數,而(7, 11)也不是,因為它們不是「連續」的奇數。以上命題的另一個說法是「孿生質數有無窮多對」。

至於Proof的劇情究竟是什麼?我不該「雷」你們。

資料來源:

  1. 廣播節目:漢聲電臺‧生活掃瞄關於數學的人文話題
  2. 核心通識 — 文化脈絡中的數學

原刊載於科學月刊第四十四卷第一期


科學文創在台灣

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PanSci泛科學成立到現在將近三年,如今達到每個月120萬的瀏覽量,臉書跟Google+上分別有56000及75000人的社群,著實是台灣科學傳播歷史上的一個里程碑。儘管我依舊不確定,有多少人因此而改變,因此更樂意去閱讀科學、討論科學、用科學態度去檢驗時事或生活大小事,但我自己肯定是被深刻地改變了。

一個顯著的改變是:我認識了非常多科學家,他們具有豐厚的學識跟分享的熱誠,透過社群網站,我得以跟他們成為朋友,或是單純地跟隨他們的動態跟更新。他們不像明星偶像那般,會分享帥美潮屌露的照片(即使有許多科學家真的又帥又美),也不像你的家人朋友,會把自己每天吃啥喝啥、小貓小狗小嬰兒的訊息都跟你傾訴。這些科學家的共通點就是會分享大量各自專業領域的創新、對研究的第一手分析、對社會現況的科學解讀還有批判。這些內容或許對任何人來說都有點難度,但卻大大地拓廣了我的視野。

因為PanSci的成長,最近有許多機會去主動或被動地跟有資源的人討論PanSci還可以做甚麼,因此,便有了科學文創的想法。

甚麼是科學文創?跟科普或是科學傳播有甚麼不同,其實我也不知道。我知道的是,國家地理雜誌或探索頻道以科學為題材,成為全球數億觀眾最喜愛的電視頻道。我知道TED的科學演講跟延伸的教育頻道還有電子書獲得高度讚賞。我知道我們的夥伴-中國的果殼網跟日本的leave a nest-都快速崛起成為成功的知識型社會企業。我知道台灣的石尚探索屋跟賽先生科學玩具都在各自的領域有所斬獲。

我更發現,美國或日本的電視影集大量使用科學作為題材,從鑑識科學、心理學、數學、物理學、認知腦科學…等,都成為熱門偶像劇或主題劇的主軸。更不用提,從科學延伸出的科幻跟未來題材有多少了。非常多的台灣觀眾都緊追這些美日劇,三不五時喟嘆:為何台灣沒有這樣的戲劇?

然而,如果突然有人願意砸大資本,台灣的科學文創就會一步登天嗎?顯然不會,因為基礎不存在。這個基礎就是科學的素養、以及對科學家的認識,跟起碼的重視。於是我想通了,PanSci可以做的科學文創,不會是寫劇本、辦雜誌, 做節目、或是賣商品,而是為這一切可能性來扎根。對PanSci來說,我們可以做的,就是用更好的方式,將台灣的優質科學家介紹給更多人認識,特別是透過網路、透過社群網站,讓科學家成為大家可以隨時親近、聊天、跟諮詢的對象;以人為出發點來吸引人。這將是與長期壟斷大眾視野的八卦媒體跟明星政客的長期抗爭,但絕對是我所參與過,最有樂趣與意義的一場抗爭。

延伸閱讀:
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博士後只能賣雞排、等教職?Leave a nest 揭示的另一條康莊大道
姬十三 領著松鼠嗑果殼

本文原發表於數位時代2013年8月號「公民之聲」專欄

地球只有一個,但很夠了@《富足:解決人類生存難題的重大科技創新》

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我是個悲觀的人,所以當我看見一本書的書名是「富足:未來比你以為的更美好」(此為英文版書名)的時候,你可以猜到,我其實是嗤之以鼻的。

因為興趣也因為工作的關係,我關注–有時也參與–橫跨國內外許許多多的人權、社會與科技議題,我看見不斷擴大的衝突跟總是重演的悲劇螺旋:戰爭、飢荒、腐敗、壓迫、背叛、冷漠……絕大多數的課題沒有被解決,反而變得更糟。日復一日的擔心,然後灰心,然後擔心,然後灰心……。我在寫這篇文章時,敘利亞戰火下斷手殘肢的屍體與柬埔寨金邊愛滋兒童枯瘦的病體在我的臉書上輪播著,中間穿插著「陌生人朋友」到北歐旅行的快樂照片,以及一個莫名其妙的三國App遊戲廣告。

我原本以為看完這本書之後,我的感想會是再次嗤之以鼻(我的鼻子真忙)地說「真是無藥可救的樂觀主義者!」但顯然我錯了。

可能跟許多人的感受不同,我認為本書作者之一Peter DiamandisX Prize奇點大學創辦人–其實反而是我最認同的那種悲觀主義者;他認知現況有多麼糟糕,但他也清楚知道自己該做些甚麼來改變現況。對Diamandis來說,儘管這世界上的問題看似龐大到無法解決,但他那融合科學家與創業家的經驗與眼光告訴他:解決之道就在問題裡頭。為了讓科學家能夠聚集力量、獲得資源去挑戰不可能,他成立了 X Prize 基金會,要在重賞之下鼓勵智勇兼具者挺身而出;而為了培育更多像他一樣致力於解決十億人規模「大問題」的創業家與未來領袖,他創立了奇點大學,讓這些人共聚一堂,互相碰撞。這些大到即使是國家領袖都不敢想、也不面對的問題,都是他的守備範圍。

這讓我想起另一位多次登上TED的講者,學者與政治行動家 Lawrence Lessig。他在今年2月於TED 2013 演講最後提到:一位女士在他某次批評國會腐敗體制的演講之後回應「教授,你說服我這沒希望了,沒希望了,我們束手無策了」。Lessig原本不知道如何回應這種絕望,但他想像一位醫生跟他說「你六歲的兒子得了末期腦瘤,而你束手無策」。如果是你,你會甚麼都不做嗎?

不,我們還是會做,儘管徒勞無功的機率極高,但我們甚麼都願意去做。我認為這就是這本書要告訴我們的:人類的確面臨重大的挑戰,但同時,我們也首度擁有回應這些挑戰的科技。科技本身或許沒辦法改變甚麼,但是科技加上意志可以。我們的確只有一個地球,也沒人反對節約,但如果我們要讓數十億人不用再受飢荒、疾病、貧窮所苦,我們需要的是革命性的新能源技術、生物醫學、跟傳播科技。這本書討論了許多足以回答這些巨大問題的科技創新,當然,我們期待這些創新趕快變得過時、落伍,被更先進的科技取代,但這本書所揭示的契機,將會持續帶給所有悲觀者前行的勇氣。

本文為《富足:解決人類生存難題的重大科技創新》一書推薦序。該書為PanSci 2013年8月選書。

Discovery鯊魚週:事實與造假

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探索頻道最近的企劃引起不滿。他們用看似紀錄片的方式「報導」能把鯨魚咬成兩半的超級巨鯊(Megalodon),雖然片尾打出「片中一些事物與假設是編導而成,至今仍有人目擊海底生物」但能然無法阻擋正牌生物學家的憤怒指責:影片中的證據造假,甚至連受訪的科學家都是演員扮的。

面對批評,鯊魚週的執行製作索倫森為自己的節目辯護:

「超級巨鯊的存在是爭辯中的問題,至今還有95%的海域尚未探索,牠到底存不存在,誰也說不準的」
(It’s one of the most debated shark discussions of all time, can Megalodon exist today? It’s Ultimate Shark Week fantasy. The stories have been out there for years and with 95% of the ocean unexplored, who really knows?)

對索倫森的說法,可以有很多種回應。例如有些生物學家指出超級巨鯊的滅絕是學界共識,不是什麼「爭辯中的問題」。或者你也可以質疑,「95%的海域尚未探索」當做證據,到底有多少效力可以支持超級巨鯊存在可能性?畢竟全盤探索海域並非推論龐然大物存在與否的唯一方法。然而,在這裡我們必須注意,索倫森說法還有一個關鍵錯誤,是上面這類回應沒有觸及的。

事實與造假

人家抱怨說,你怎麼可以用關於巨鯊的假證據做節目,製作人回應說,唉唷,巨鯊搞不好真的存在啊。

這對話有點雞同鴨講,不是嗎?觀眾關切的是探索頻道是否偽造證據,或誤導觀眾以為畫面中的東西是巨鯊,這些事情跟巨鯊是否存在,是兩回事。難道巨鯊一旦存在,探索頻道拿大白鯊當巨鯊拍節目,然後叫工讀生裝宅扮成科學家受訪,就會比較情有可原嗎?

在科學進展途中,常常有先前被許多證據支持的假說,後來被推翻的情形。當這種情況發生,科學家不會因此說先前支持該假說的證據是「假證據」。比較恰當的說法應該是「我們以為那些證據支持某假說,我們錯了,因為我們發現有更好的方法可以說明那些證據」或者「我們以為那些證據支持某假說,我們錯了,我們必須另外找方法說明那些證據」。相對地,「假證據」是指偽造出來支持假說的證據。即使該假說後受到很好的驗證,廣泛被接受,那一批證據是假證據的事實,依然不會因此改變。人們造假的目的,通常是要別人相信某些說法是事實,但某個說法是否是事實,跟你眼前用來支持它的證據是否造假,這兩件事情有時必須分開討論。

或許有人會說,說探索頻道存心做偽證欺騙,好像有點超過,畢竟他們在片尾誠實宣告影片裡的內容並非都是真的,在這種情況下他們大不了就是成為「侏羅紀奇兵」那樣的節目:內容是假的,但不涉及欺騙。

問題是,探索頻道平常並不是以「提供關於自然的非真實影片」對外宣傳。剛好相反,它的臉書粉絲頁寫明了它們是致力於供應「有趣又有知識性的高品質真實內容」(highest quality non-fiction content that informs and entertains its consumers)。在這裡,探索頻道的瑕疵,跟以好男人形象獲得支持卻又外遇的明星類似。

當然,探索頻道的閱覽率不會因為這次鯊魚醜聞崩潰。事實上一定有很多人看了負面新聞,反而更想一睹這超扯的鯊魚特輯。然而,節目的表現,一定也會漸漸影響頻道的形象。若探索頻道希望自己「供應有趣又有知識性的高品質真實內容」的地位在大家心中屹立不搖,以後也必須特別注意自己是否在節目裡使用了會(就算只是短時間)誤導觀眾的手法。

「北極熊活活餓死事件」:你看見的可能不是全部

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A male Polar Bear (Ursus maritimus) starved to death due to climate change, Svalbard, Norway

爭議的北極熊屍體,圖片取自衛報

前陣子衛報報導北極熊活活餓死只剩下皮毛的新聞,其實造成很大的爭議,請看這張圖下方的討論,至於衛報報導全文請見此

主要的爭議點在於:

1. 儘管文中採訪的國際動物權益基金會的Jeff Flocken批評加拿大拒絕停止北極熊貿易,但有調查顯示,因為近幾十年來的保育政策,加拿大的北極熊數量是增加的。(整體來看得話還是減少

Polar-Bear-Population-Graph-2011

1973年11月15日,加拿大、美國、蘇聯、丹麥(代表格陵蘭)、挪威五國簽署了「國際保育北極熊協定」(International Agreement on the Conservation of Polar Bears),任意或單純為了遊樂目的獵補或殺害被禁止,各國也都必須提出經費來研究跟保育北極熊。(資料來源)自此之後,北極熊的主要危機就從人類的直接獵補,變成海冰快速消失而造成的後遺症了

2. 是否該以這篇報導中的單一案例(一隻死掉的北極熊)來擴張解釋,作為全球暖化的直接證據,是激烈討論戰場。報導並未提供足夠資料來取信於讀者,包括並未提供北極熊的屍體檢查結果、當地海冰的情況、確切的時間、地點,也沒有描述應該存在的其他皮包骨的熊。

3. 有人也指出這隻野生的北極熊其實歲數也差不多到了。根據資料,野生的北極熊一般壽命為15-18歲,而這隻熊死亡時是16歲。

4. 另外也有人,而且是科學家質疑:如果按照報導採訪的北極熊國際(Polar Bear International)加拿大生物家Ian Stirling所說,這隻熊今年4月的時候還健康狀況良好,那麼怎麼可能3個月後就變成皮了?為甚麼Ashley Cooper,一位知名的「氣候變遷攝影師」,會剛好在他12天的旅途中拍到這張照片?這隻熊根本不該在4月就離開海冰來到陸上,只要待在冰上,就可以繼續獵食啊!在不對的時候離開海冰是不尋常的行為,所以這隻熊很可能早就生病了。如果他還是健康而且能夠繼續捕獵的話,即使海冰縮減,也不需要到陸上才對。所以「合理推測」:這隻熊在四月時離開海冰,當地科研團隊發現他這樣不尋常的行為,套上無線電項圈,但早已知道這隻熊死定了,於是持續追蹤,並在適當的時候請到適當的人來拍下適當的照片。(這推測很陰謀論,不是我個人的推測)

另外,過去也有研究顯示公北極熊比母北極熊更早死亡的主要原因就是競爭激烈。很多老北極熊因為代謝出了問題,無法降低速率所以過快燃燒儲存的脂肪。以上推論來自於動物學家Susan J. Crockford,她的部落格Polar Bear Science基本上就是跟 Ian Stirling 的Polar Bear International 對著幹。她更明指這新聞會出現在衛報上,本身就很怪,因為沒有新聞稿,其他的媒體也都是follow衛報報導,很可能是Ian Stirling直接提供給衛報記者,而目的是為了在IUCN(國際自然保護聯盟)的SSC(物種存續委員會)底下的北極熊特別調查小組(Polar Bear Specialists Group)開會之前搶佔一些版面,預示會議「該」做出甚麼樣的結論。2009年IPCC開會之前,他們也利用過咬著小北極熊血屍的北極熊照片,大家應該記憶猶新。

6. 而當然也有人馬上跳出來指出這位Susan J. Crockford根本就是列管在案的美國反氣候變遷陣營御用學者。這個大絕招一出,就很難把焦點單單放在北極熊上了。

中國科普作家段煦也在科學網上提出了他的分析。他剛好在7月29的時候到過事發現場。他根據屍體的牙齒與爪的鋒銳度劣化情形判斷,這隻熊死亡的主因其實是年老、生病、競爭力下降。基本上跟Crockford一致。

圖片取自段煦的博客博物地理

圖片取自段煦的博客博物地理

Crockford在另一篇文章中則找出了挪威科研團隊在當地的最新研究論文,兩位挪威極區研究所的科學家 Jon Aars 與 Magnus Andersen提出了截至2013年5月的最新研究成果,其中包括

1. Kongsøya跟Hopen兩地的海冰與熊巢數量起落
2. 重要築巢地區的海冰覆蓋範圍跟天數
3. 成年母熊生育的小熊數量
4. 有生育小熊的母熊數量
5. 小熊的尺寸
6. 以及最後,也是這次爭議的關鍵:公熊的健康情形。

結果各位可以自己看(pdf在此),但總之就是,上述1~5的統計結果都顯示北極熊的狀況越來越糟,而且跟海冰消失有關。但就是6(公熊的健康情形)並沒有下降,起碼在目前的資料上看不出來。而這個團隊應該也將這隻爭議中的北極熊納入調查樣本中了,但卻沒有把這隻熊的情況列為特別糟糕的黑點。所以Crockford認為這份調查結果並不支持報導中說因為暖化更加嚴重,造成海冰消失,導致這隻或更多公熊活活餓死的說法。也就是說:這隻熊的情況在正常範圍內。

Crockford跟段煦認為這隻北極熊是因為年老或生病所以才體力喪失,或在不正常的時間離開海冰來到陸上,很久沒有補獵,缺乏磨爪牙的機會,但Stirling等人在衛報報導中提出的:結冰期太短而無法跋涉,所以才喪失體力,同時喪失捕獵機會的可能性,當然也存在。另外Stirling 也提出當地海冰消失加速、溫暖海水未離開峽灣等其他理由。這些原因可能是間接造成北極熊死亡的原因,但是不是這隻北極熊死亡的原因呢?單從報導來看,Stirling方提供的論證是不足的。這是根據到目前公開的證據所下的判斷,當然是可能被推翻。

因此,到底這隻北極熊是單純衰老而死,還是因氣候變遷而亡,我並沒有答案。太快得到答案可能才是奇怪的事情。而這的確是個值得討論的案例,不管在科學證據上,還是科學傳播上。

台灣與國際的接軌

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照片來源:Nige Harris/Flickr

照片來源:Nige Harris/Flickr

根據歐盟2010與2011年出版的報告,歐洲國家正面臨一系列的重大社會性挑戰,包括經濟成長、就業指標、國家競爭力、社會凝聚、多元社會所帶來的文化與教育衝擊、永續性、環境保護、人口變遷、移民與融合、生活品質,乃至全球性的互賴互動等課題。

為了因應這些重大挑戰,「穿領域」(trans-disciplinarity,另譯「跨科際」)的概念與實踐,在21世紀逐日受到各國政府的重視,例如歐盟和英國的研究贊助單位近年來都不斷在推動「知識轉移(Knowledge Transfer)」,也就是講求橫跨數個研究領域,並在研究流程中──無論是作業前、中、後期──必須加強國際與社會面向的思考及校園內外的互動,以期深化學術研究對社會的貢獻與影響力;在教學方面,威爾斯的老牌大學亞伯(University of Aberystwyth)也創設了「食物與水安全(Food and Water Security)」碩士課程,結合國際政治、生物、環境及地理學家共同授課。此ㄧ思潮及行動恰與台灣教育部在2012年透過【科學人文跨科際】計畫所積極推動的工作互相印證,該計畫總辦公室標榜:

「跨科際的理念重在強調面對及時、重大、或關鍵的社會或國際議題及問題,必須由不同的觀點、社群成員、專業學門及跨領域研究來共同探究、認識問題及彼此的角色,共謀處理或解決之道。……跨科際教育正是針對此訴求進行人才培育。……人文、科學的跨科際教育,可以議題或問題解決導向的實作課程及行動研究實施人才培育,同時打造面對在地及全球性重要課題或問題的實習平台。」

此外,國科會自2006年起提倡的【台灣科普傳播事業催生計畫】,顯然也充滿了「知識轉移」的精神,結合產官學的能量,致力提升全民科學素養,希望在台灣打造出一個欣欣向榮的科學傳播產業,進而邁向國際市場。

無論是【科學人文跨科際】或是【台灣科普傳播事業催生計畫】,都和前英國首相布朗(Gordon Brown)的呼籲有諸多謀合之處,他說:「今天我們所面對的許多挑戰都是國際性的問題──無論氣候變遷或對抗疾病──全球性的問題需要全球性的對策……,因此我們必須在國際性的政策制定與外交斡旋中,為科學創造新的定位,將科學放在進步性國際議程的核心位置。」

布朗的政策性談話在國際外交領域激發了「科學外交」的熱烈討論,在英國媒體圈裡則帶來了一陣「科學傳播」的熱潮,首先是英國科學界的權威組織皇家學會(The Royal Society),在2010年初提出一份紅皮書,指出「科學外交」雖仍屬抽象、流動性的概念,卻可幫助科學(science)、技術(technology)和創新研發(innovation)在三個政策領域裡發揮有效的功能:第一、為國際政策目標的制訂提出相關的科學建言(亦即科學在外交中所扮演的角色,science in diplomacy);第二、促進國際性的科學合作(亦即為科學而外交,diplomacy for science);第三、透過在科學領域裡的跨國合作,改善國與國之間的國際關係(亦即為外交而科學,science for diplomacy)。

其次,當諾貝爾得主奈爾斯(Paul Nurse)在2010年底接任皇家學會會長後,他也開始鼓吹「科學傳播」的重要性,積極鼓勵科學家學習和外界溝通的技巧,甚至親自現身說法,為英國廣播公司BBC的招牌科學節目系列【地平線】(Horizon),製作了一個探討科學與社會關係的專題,從氣候科學在國際政治與美國社會引發的爭議切入,試圖了解為什麼現代人對科學及科學家的信任度似乎每況愈下?又有什麼解決方案可供參考?

奈爾斯表示,氣候變遷不僅對環境生態,也對政治、經濟和社會都有重大影響,因此氣候科學會製造出兩極化的公眾輿論,可謂預料中事,但當無數高質量的科學證據一再向我捫揭示全球暖化現象及環境的變遷,可是卻仍有將近一半的美國民眾與超過三分之一的英國人不願相信氣候科學家的研究方法,甚至質疑他們的學術操守時,我們便不得不開始正視氣候科學和社會大眾之間那道難以跨越的鴻溝。奈爾斯認為,氣候變遷是在為人類將來的冒險做預測,但經濟成長卻是每個人立即面對的切身問題,因此當政治人物或是一個社會群體選擇忽略未來的難關,以便繼續執行既定決策並維持生活現狀時,他們自然會從其他角度來解讀、進而挑戰科學事實,以便將他們的決定合理化。換句話說,科學和社會之間的差距,往往不只是科學知識,更是教育和觀念溝通的問題。

奈爾斯的論述不僅肯定了「知識轉移」的價值,也再度證實了科學/人文/社會之間的息息相關,以及傳播/溝通在現代社會架構下所扮演的關鍵性角色,足見台灣從在地出發衍生而來的「跨科際」想法,實與英國和歐洲的國際脈動若合符節,而BBC和英國學術贊助單位AHRC共同合作產製節目的做法,也和國科會的【台灣科普傳播事業催生計畫】有不少雷同的地方。

BBC和AHRC的合作迄今已進入第三屆,起步可以說比台灣的【傳播事業催生計畫】晚得多,規模也比較小,但成效卻頗有可觀,著眼點是要每年找出十位新時代的思想家,把他們創新的研究和先進的思考推廣給社會大眾,讓獲獎的學者們有機會和BBC發展他們的節目構想(但是否製播節目的決定權,最終仍掌握在BBC手上),此外,這些獲獎者也將能定期獲邀上不同的節目接受訪問。

舉例來說,今年的獲獎人之一狄倫(Sarah Dillon)是當代文學博士,她的研究計畫【科學家讀些什麼?】,想要了解小說對科學家的日常工作究竟有無影響,結果發現有些科學家認為讀小說能幫他們寫出比較好的研究報告,或使他們對社會議題與質性研究產生較高的同理心,另外也有科學家坦承從小說虛構的科學家角色受到啟發,或從科幻小說裡獲得某些實驗靈感;亞洲歷史學家哈爾汀(Christopher Harding)從印度和日本的實證資料中,檢驗宗教和心理學的關係,特別是冥想、靜坐在心理治療上的應用;國際政治學家史坦菲爾德(Rebecca Steinfeld),則把研究焦點放在以色列的生殖學政治上,探討猶太人對避孕和體外人工受精的態度,以及背後的各種政治與政策意涵。這些獲獎的專家學者們,首先將在BBC第三廣播電台的【晚波】(Night Waves)系列節目中分別發表他們的論點,並會在該電台每年十月舉辦的【自由思想節】(Free Thinking Festival of Ideas)活動中,與現場觀眾做即席問答,同時獲獎人們也將有機會在BBC把他們的構想製成小短片,且討論發展電視節目的可行性。

綜上所述,我認為台灣與國際在「穿領域/跨科際科學傳播」的理念與實踐上,顯然有著密切的接軌,使進一步的比較性研究成為可能,也更具有截長補短的意義,一方面來自台灣的經驗與素材將能更加充實此一研究領域的文化視野與實證數據,二方面參照歐盟與英國的模式,或許也將使我們更進一步看見自己的盲點,從而找到突破的契機。

參考資料: 

  • European Association of Research and Technology Organizations (EARTO) (January 2011), “EARTO Position on the Next Generation of European Union Research and Innovation Programmes”.
  • European Commission C(2010)4900 of 19 July 2010, “FP7 Cooperation Work Programme: Socio-Economic Sciences and the Humanities”
  • Paul Nurse (26 January 2011), Horizon: Science under Attack. BBC2 (documentary)
  • Matthew Reisz (6 June 2013), “Fresh crop of thinkers take great notions to the nation”, Times Higher Education, p.16
  • The Royal Society (January 2010), New Frontiers in Science Diplomacy: Navigating the Changing Balance of Power, The Royal Society Report
  • 關尚仁、楊麗玲,《科學傳播發展研究二:科學傳播在台灣》,台灣科普傳播事業催生計畫統籌與協調中心,2011年
  • 科學人文跨科際計畫總辦公室,〈計畫介紹〉,跨科際對話平台。
  • 蔡明燁,〈國際性科學傳播與軟實力〉,2012年1月17日
  • 蔡明燁,〈英國大學的知識轉移與社會影響力〉,2012年4月20日

原刊載於東西交叉口 及 跨科際閱讀

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