實驗就是從失敗中找成功：由大海中找出人類世的蛛絲馬跡──任昊佳專訪

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

本文由 台灣萊雅 L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15 周年而規劃，泛科學企劃執行。

• 2019 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十二屆傑出獎得主
• 本文的採訪時間為 2021 年 1 月 25 日

在採訪李瑩英教授之前，照慣例做了不少功課，但不得不說這是最徒勞無功的一次，因為真的太難了。不過與其說我感到挫折，反倒是覺得興奮，並由衷佩服頂尖數學家在破解宇宙語言上的成就，對這次的採訪也更加期待。

李瑩英是 2019 年第十二屆台灣傑出女科學家獎「傑出獎」得主，在數學領域的成就當然不遜於任何一位過往的得主，但她與其他來自物理、化學、生物等領域的科學家之間，有著「巨大」的差異：她沒有實驗室、沒有任何一台身價不凡的研究設備、甚至連辦公室裡這台桌上型個人蘋果電腦，也只是用來打字寫論文，有或無絲毫不影響她的研究。

「我不太需要電腦去做計算。有的人可能弄的東西是比較複雜，需要幫忙處理複雜的計算。我做的東西大部分是推理，然後想出證明，所以不太需要用到電腦。」李瑩英說得輕鬆。於是我問：如果今天在家族聚餐、吃喜酒、同學會上，被問到「數學家在做什麼」會怎麼回答？她笑著表示，數學家通常可以獨立作業，也不太需要跟非專業者溝通，因此要回答這問題反而比較困難。

從實體到抽象，再回到實體

她說，從一隻羊、兩本書等實體，抽取出「數」，再進行推導，就是數學。「數學會有用，就是因為它抽離出來，不直接連結到事情。」李瑩英表示當科學家研究一樣東西，可能就只對這個東西有用，但數學研究的是共通的規律，只要發現同樣的結構，規律就可以派上用場。

「一開始原始的問題可能出自自然界，但是當提了一個這樣的問題後，我們（數學家）就想說『這是不是共同的現象？還有沒有其他的可能性？它自己本身是不是完整的？』然後越推展越遠，有些人就覺得抽離現實的世界了。」她以「歐氏幾何」為例，其曲率為零，然而若不堅持第五公設，則能推導出曲率為正或負的「非歐幾何」，由此發展出的黎曼幾何就被愛因斯坦用在廣義相對論，描述重力現象。

此外，在量子計算中用到了數學家很熟悉的希爾伯特空間（Hilbert Space）、在物理學應用場論、在密碼學中則用上了數論及橢圓曲線，數學被運用在其他領域的例子屢屢可見。她認為數學就是在實體與抽象之間，與各領域不斷互動。也因此儘管身為純數領域的數學家，李瑩英積極跟外界對話。之前擔任中華民國數學會理事長時（109年～110年），便打算透過網站收集跟呈現數學的有趣應用和案例，希望吸引更多年輕人對數學感興趣。

她認為數學家的訓練讓他們能夠比一般人更快看到問題核心，而且比較嚴謹，就像是學語言學久了會有語感，學數學久了就會有數感。一般觀眾看《天才無限家》這部描寫印度數學家拉馬努金的電影，會被劇中拉馬努金天才般的能力給震撼，但同樣作為數學家，她在電影中看見的是拉馬努金透過不斷不斷地計算、磨練，才將數學能力磨成直覺。令她也心有戚戚。

從數學到物理，再回到數學

雖然李瑩英從小知道自己數理能力好，解題就像遊戲般好玩，讓她享受從不知所以到豁然開朗，但她沒想過會成為數學家。記得升大學選填志願時，她曾在物理跟數學之間猶疑，「因為我都很喜歡」。她認為讀基礎科學打底肯定不會浪費，就算未來要轉到其他方向，如工程跟電資等科系也可以。本來填的第一志願是臺大物理系，不過就在最後一刻被高中同學說服，認為她更適合唸數學，而改選了臺灣大學數學系為第一志願。

念數學系能幹嘛？那時剛上大學的她對職涯沒太大概念，但因為都是自己喜歡的課程，她可說是如魚得水。後來大學畢業的暑假，她動了一場大手術，在復原期間讀了朋友送她的書《近代宇宙觀中的空間與時間》。宇宙的概念及有沒有邊界，是小時候困擾她許久的謎題，書中提到宇宙是一個三維緊緻無邊界的流形，而且還在不斷擴張。數學訓練讓她立刻理解這個說法，並解答了心中被遺忘多年對宇宙邊界的困惑。這再度喚醒她對物理的熱情，並開始閱讀一些物理、特別是數學物理的書籍。她形容當時再次接觸物理的自己「衝勁十足，因為物理把很多東西寫得很吸引人。」

但讀著讀著，她心中又泛起了迷霧。

「從物理書籍的敘述方式，我沒辦法清楚判斷及確認其中什麼是假設、什麼是推論。它全部都混在一起。 」李瑩英認為，相較於混雜的物理，數學非常簡單而清楚。何為定義、何為推理；什麼是對的、什麼是不對的，在數學裡沒有模糊空間；物理則是在迷霧中建構模型，以逼近解釋自然現象的道理。在物理學中，曾經被視為正確理論，還是可能會被推翻或修改，對於正確及論理的要求並不像數學那樣嚴格。雖然再次受到物理吸引，但當她感到兩門學術間文化的差異，她再次做出了選擇。

想要解開更多數學問題的她，越鑽越深。然而要解答任一個數學問題，往往牽一髮動全身，時常得對整個結構、領域、現象都了解透徹，才能得到答案，過程中又會觸發更多問題，為了解答問題還得發展很多工具，接著又引出更多其他問題。「出發點可能只是為了解決一個人類的好奇心，但在過程中往往觸發了很多數學的研究。」她說。

就像李瑩英研究的專長之一為「拉格朗日極小子流形」（minimal Lagrangian submanifold，或譯拉格拉奇極小子流形），其實研究的出發點單純只是因為好奇，她也沒有想到會與物理學上的「超弦理論」（Superstring Theory）有關。「我們原來是從幾何的觀點，把黎曼結構跟辛結構結合起來，我覺得這個子流形有一些很好的性質，會是更自然的代表元，就想去了解這個東西。」她表示物理學家也很厲害，雖然是獨立發展，但與數學家所見略同，才能把拉格朗日極小子流形的研究跟弦論結合。

可以想像，理論物理學家跟數學家都很習慣獨自作業，然而跨域交流的確帶來更多可能，這也成為自 2021 年起身兼國家理論科學中心數學組主任的李瑩英的目標。「我必須說，過去交流都一下子而已，然後又各自忙了。我們希望跟別人多一點合作跟交流，不見得是我自己的研究，而是推動整個數學界跟中心的發展。」她表示。

身兼多職的她，除了會議跟授課，剩下的時間當然還是投入在研究中。每天她都會先上網看看 arXiv.org > 數學 有沒有更新，讀讀新文章，再繼續想自己的問題。當思考極度投入，算著想著就忘記時間是常態。「我有一個合作者是牛津大學的教授，以前去短期訪問他時，每天基本上就是早上 10 點一直談到下午 5 點。討論、提想法，閱讀相關文獻，各自計算論證及思索，然後繼續交流討論。不斷循環，直到柳暗花明找到突破點。」對數學家來說這就是做研究。

在她辦公室，有一塊寫著各種算式的大白板。「有時候需要動手寫下來比較容易看得清楚。」她說她也曾把所有計算及證明寫在許多大張的月曆紙背面，鋪滿地板然後再連起來。據說 Maryam Mirzakhani（第一位，亦是唯一一位得到數學界最高榮譽菲爾茲獎的女性數學家）也會這麼做。這麼說來，儘管數學家不需要大間實驗室擺放各種實驗跟研究設備，但似乎也需要大坪數的辦公室？她開玩笑說：「不見得啦，因為沒辦法走那麼遠。」

從學生到親師，再回到學生

數學需要專心，越是念茲在茲，就越有「感覺」，對於數學家來說是這樣，對學生學習來說也是如此。自 1993 年起，教育部推動「建構式數學」與過往教學有極大差異，在教學現場接續出現許多爭議及問題，也引發許多社會輿論反彈。2000 年左右，眼見九年一貫進入試行，同時接受「建構式數學」的一代進到國中引發爭議，李瑩英與數學界其他憂心的學者一同投入改革，希望能扭轉造成傷害的趨勢，並且解決已經發生的一些問題。她表示，另一個促使她關心這個議題的原因是當時她女兒即將上小學，覺得有必要瞭解女兒即將面臨的教育制度及內容。

在花時間仔細閱讀各版本的建構式數學教材，以及 9 年一貫綱要後，李瑩英發現許多嚴重的問題，因此寫了一些文章發表意見，也和幾位數學界同仁一起去找當時的教育部長黃榮村，提出一些看法、憂慮與建議。後來對於臺灣的數學教育，李瑩英投入許多，從國際比較、綱要修訂、與數學教育界爭辯論述，到後來負責銜接補強計畫，以及擔任國立編譯館教科書審查的主任委員 ，在這 5、6 年期間，她所投入的時間及工作份量，幾乎是一個全職工作。

李瑩英提到：「建構式數學的原來出發點其實蠻好……但是學習一個東西，例如學習語言，首先要有些基本能力，才能談更進階的。而基本能力建立時，需要反覆練習，就像小朋友學說話，要不斷地模仿、不斷地練習。」李瑩英認為當時建構式數學的最大問題是，要求小孩在基本能力還未建立前，就要從嘗試中自己發現規律，例如重新發現加法、乘法、乘法交換律等，學習變得非常瑣碎。

另外，要能教建構式數學，老師也需要有很好的能力，教學方式也要充滿彈性，但在臺灣的環境實在很難實踐。實際發生的狀況常例如學生已經會用乘法了，老師卻要求一定得用「建構式」連加法，學生用乘法明明得出了正確答案，卻還要被打一個大叉。

李瑩英不諱言當時跟提倡建構式數學的數學家之間的確有衝突，但後來還是能彼此合作、尋求共識，最終的方案也吸取了建構式數學的優點，可視為一種「改良式建構式數學」。在當時，除了主持最困難的小學數學綱要修訂，她還接著規劃新舊版綱要的銜接計畫，並擔任教科書審查、確認新版教科書能落實新綱要的要求。整個過程就像是穿著衣服改衣服。

十多年後的此刻，回望當時的努力跟後來的演變，她嘆息說：「我覺得教育改革中比較大的問題是無法累積成果，常常一個新方案就把舊的全部東西打掉，重來一次。雖然大家都花了很大的力氣，但是卻像向量和，不是在直線上累積，而是彼此抵消回到原點。」她認為教育改革最重要的是要先建立一個有效率的平台及機制 ，讓各方意見可以溝通整合、漸進調整，讓大家的努力及正面效益能不斷累積，不應該一味求快、期望某種做法能一體適用。

對於目前的數學教育，李瑩英表示這幾年並未投入時間及精力，僅就過往經驗分享一些想法。例如，每個學生的需求及能力不同，李瑩英認為硬性規定高中數學課程及教學時數並不合宜，她最關注的是要讓真正對數學有興趣及有需求的人能獲得扎實的訓練。她認為現階段臺灣高中數學的訓練，對未來有志往理工科技發展的前端人才並不足夠；與國外相比，許多國家優秀人才的學習其實跑得非常快、也很扎實。另外，許多人批評現在學生面對數學普遍不求理解、無法清楚論述答題。她建議要讓學生養成作題時仔細寫下每一個步驟，同時將理由註解在每一個步驟旁的習慣。如此假以時日一定可以論理清晰，數學功力大增，也不容易犯錯，這也是她國中時數學老師對他們的要求。

「數學是結構性很強的東西，前面不懂，就會影響後面的學習。在學校可能進度比較趕，沒有讓學生照自己的步調把東西學起來……其實不管步調多慢，只要把東西搞懂，就會讓人覺得非常愉快。」她說，學數學的成就感，就來自於從本來不會，到後來能夠想通理解。最大的挫敗感，則來自一直沒辦法掌握，其癥結常常就是前頭有地方漏掉了，卻沒時間補起來。

她在協助修改課綱時，一些家長曾跟李瑩英說他們非常害怕數學，所以對孩子總是一副「你都不要來問我」的態度，這自然影響了孩子對數學的態度。她建議這些家長，陪著孩子重新學，肯定學得會，而當自己對數學的陰霾消散，就會有信心不排斥，也可以跟孩子分享自己以前哪裡搞不懂，以同理心給孩子支持。

當然，李瑩英並不是希望人人都能成為數學家，她也認為無需勉強不擅長的人，硬搞齊頭式教育，徒增痛苦。但數學是人類文化的重要資產，若能夠藉由數學熟悉抽象思考，對未來生活或是往其他理工科發展，都至關重要。畢竟小至看穿保險推銷員話術，大至面對人工智慧時代的各種黑箱演算法，都得仰賴抽象思考。

儘管在目前的中小學教育環境裏要做到因材施教、自訂進度，難度非常高，李瑩英表示已經有學校嘗試做跑班，也就是同一年級可以有不同的進度，讓一些人繼續衝刺、一些人逐步補強。她不認為線上教育是終極解方，因為在中小學階段，面對面與人互動、討論，能夠讓學生懂得去理解別人的思路，在學習上給老師的回饋也更直接。老師也能透過「小老師」制度，讓領先的學生協助落後的學生，同時增加學生的表達及其它綜合能力。

從傑出科學家到研究生，再到高中生

李瑩英記得，小時候的自己就是這樣培養能力。她從小學到中學都常擔任小老師，負責出題且樂在其中。身為數理強的女生，不管是初中時男女合班，或是高中時讀純女校，她都不曾覺得受到刻板印象威脅。對此，她認為老師能不能設法平衡是關鍵，例如在一個班上，若一開始是男生數學比較好、舉手回答舉得很快，漸漸就會變得都是男生在發言；而老師也順水推舟的話，就可能讓班上的女生更不願意表現。當然，在女校也不見得就沒有其他的問題，例如若老師認為班上都是女生，所以教的數學偏簡單，也會讓競爭跟刺激不足。

李瑩英認為數學適合所有對數學有興趣的人，不會因為性別、年齡或階級而有差異。畢竟數學的對跟錯很清楚，而且數學人的個性，通常也不看重那些與數學無關的標籤。

數學也給予研究者很大的時間跟空間彈性，例如她的男性同事就有不少位負起接送小孩的責任。她認為政府可以透過提供優質豐沛托育環境跟養育設施、措施，讓所有人──不只是數學家或科學家──可以在工作與自我實現上更無後顧之憂。以數學家來舉例，若得照料小孩，許多學術會議可能就去不成，因此如果學術會議能提供托育相關措施，便能讓女性與男性都受益，不至於系統性地打壓了某一性別。

「在科技部也是有這樣的現象。女性計畫主持人相對來說比例較低，可能因為在職涯中有幾年專注在家庭，回來時就比較辛苦。因此應該要建立機制，看怎樣鼓勵及扶持，讓不管是男性或是女性，即使有一段時間中斷，還是有機會再投入研究，做出好成果。畢竟要訓練一個人真的很不容易，他們都是國家寶貴的資產。」她表示。

由於先前提到的量子運算、密碼學、人工智慧等熱門領域都高度仰賴數學，各國國安單位、華爾街的金融產業與矽谷的科技業都大量聘用數學家，其他最具發展性的職涯也多半與數學相關（如資料科學家、精算師、統計學家、資訊安全分析師、軟體工程師等）。根據李瑩英掌握到的消息，在國外許多大學一年級主修數學的人數可能多達 400－500 人，然而「在台灣，這個現象還沒有發生。」

像她這樣的數學研究者除了沒有實驗室跟眾多設備以外，相較於其他領域，其實還有一個很大的差異。在其他領域，博士生通常都已能幫老師做研究，但在數學領域裡，即使是博士生，多還在接受教導跟訓練，幫不上老師的忙。因此老師不太能收很多學生，更遑論收高中生來培育，實在是心有餘力不足。

因此，為了降低 “pipe-leaking” ──也就是隨著大學、碩博士、學術工作等階段，女性越來越少的現象，李瑩英認為女性科學家除了到學校演講吸引學生興趣，更應該給予大學生或研究生專業職涯上的協助。傑出學者能給正在抉擇關卡的研究生直接的協助，告訴他們在專業路上如何繼續走、碰到困難可以怎麼做，特別是在女性比較少的領域裏，這些幫助尤為重要。而研究生們也能協助帶領或與年輕學子分享，尤其年紀較為接近對學妹們可能更容易親近，達到力量的加乘效果。

因為頭會怕冷而戴著帽子的她，一談到如何幫助後進，語調雖然溫柔，眼睛卻特別炯炯有神，期望能發揮身為傑出學者更大的價值跟影響力，不怕自找麻煩，看見各種結構的規律，試圖算出最適切的解答。我想，這就是李瑩英的數學家本色吧！

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年，台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想，讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎？妳絕對可以！傑出學姊們在這裡跟妳說：YES！：https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅 L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15 周年而規劃，泛科學企劃執行。

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

• 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳，畢業自台灣大學植物系，在美國卡內基美隆大學（Carnegie Mellon University, CMU）取得博士，後於加州大學聖地牙哥分校（University of California, San Diego, UCSD）進行博士後研究，研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究，在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院（National Academy of Sciences, NAS）外籍院士（international members）。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機，可能很難立即知道失主是誰，甚至有點摸不著頭緒：因為她手機裡超過 80% 的照片，都是植物。為何會選擇植物作為研究領域？身為中研院分子生物研究所特聘研究員，在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說，這個決定其實「不太科學」，因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇，因為好奇而想要知道更多：許多 love story 都是這樣開始的，而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢？也因為一般人都不夠認識植物，聽不懂植物的細語呢喃，更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家，擔任植物駭客兼翻譯，讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事，從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

分子生物學突破：發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」，大幅提升了糧食生產量，餵飽了激增的地球人口，「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要，然而植物透過什麼機制攝取氮肥？如何調控才能更有效地吸收？蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮，是生物存活的重要元素；從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素，到與遺傳相關的核酸中，都有氮的存在。但對植物來說，要取得氮元素卻出乎意料地困難；大氣的組成中近五分之四為氮氣，但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外，植物只能使用在土壤中非常少量的氮源，吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」，其中又以硝酸鹽為主。

但是，硝酸鹽是帶電離子，無法自行通過脂質構成的細胞膜，那到底植物如何利用硝酸鹽呢？為了解開這個長年來的謎題，蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株，並利用當時最新發展出來的分子生物技術，試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示，這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株，在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現，這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹；卻直到她開始進行博士後研究，伴隨植物分子生物相關技術發展，才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰，因為新技術還不穩固，就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她，決定一邊持續研究氮代謝，一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術，1994 年，蔡宜芳從美國回到台灣，持續研究進一步發現， 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白，除了作為硝酸鹽的「搬運工」，還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中，植物是被動的吸收養分：但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時，植物會主動改變硝酸鹽的運作模式，這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換，因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1，植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度，幫助植物調控基因表現，以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控，在農業領域十分有發展潛力，蔡宜芳的研究進一步轉向，對接實際應用，期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外，她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式，增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失，因此多數的氮肥施放到田間後，植物也往往吸收不了；如果可以改善植物的吸收效率，就能減少施肥的浪費，連帶減少製造氮肥耗用的能源，也讓農作物長得更好。

好消息是，透過基因調控，蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功，並取得相關專利，期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品：好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心，對她來說和植物有關的十萬個為什麼，猶如始終永遠拼不完的大型拼圖，從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子，於是她「追根究柢」（如字面上意義），想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解，往往覺得植物跟動物一點也不同，然而在蔡宜芳看來絕非如此，她表示，已經有研究發現，當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間，植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫，但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示，植物其實都知道，只是用我們不懂的方式在表達，要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

當然研究也不能自己埋頭苦幹，交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年，但回憶起剛建立獨立實驗室的階段，面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題，當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人，被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點，一來一往的思辨與答辯，反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破，是因為被質疑的時候很生氣，可是不能光氣，也要想辦法解決。就在生氣的時候，想出來的方法，最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時，認真地給出言之有物的評論，幫她累積了領域內的信譽，才讓期刊編輯的位置找到了她。

像投稿審稿這般來回思辨的訓練，對科學家的養成非常重要，然而蔡宜芳觀察，科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例，在美國課堂上，老師會要學生先讀一篇論文，接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人，都會把 paper 當作傳世經書在讀，讀懂它就覺得很開心了——要去批評它，我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦，但會痛就代表該變。

她就此改變了思路：面對知識，蔡宜芳要求自己不僅要讀懂，還要有餘力批評它，說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為，科學就是得永遠抱持著質疑的態度，在不疑處有疑，才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面，我也一直在逼學生要去思考」。

而除了好奇心及思辨能力之外，蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她，在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了，革命十次稀鬆平常，如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走？那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力，身為科學界的女性，蔡宜芳認為，自己的成長環境中，性別造成的影響並不大，以她所在的中研院分生所為例，研究人員性別比例很平均。但若深入細究，「無意識偏見」（unconscious bias）仍難以避免。她以自己帶過的學生為例，生科領域在大學時期男女比例大約是各半，但隨著碩士、博士一路往上，男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候，往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先，這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」，成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她，時常是唯一獲獎的女性，而就在接受採訪不久前，她又獲頒一個獎項，直到頒獎當天的照片寄回到所上，「一片黑西裝裡面，就我穿黃色！」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時，也對她苦笑說：「哎，革命尚未成功，同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西，做該做的事情。真正不平的時候，不要安靜不講。」儘管環境仍待改變，蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步，就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥，遇上一位不放棄的科學家兼植物迷，造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣，裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片，請別質疑自己是不是怪怪的，或許妳也將靠著研究，改變世界，這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年，台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想，讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎？妳絕對可以！傑出學姊們在這裡跟妳說：YES!：https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。