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保護石虎只能放慢車速?機械系貓奴教授的秘密計畫!

學生(游富祥、賴韋婷、呂智捷)到特生中心先量測動物標本大小,確認目標動物的身長、眼高等。圖/By 蔣雅郁

「就是看了很生氣啊!這種事情不是應該趕快解決嗎?怎麼會只能呼籲降低車速呢?」

看到台灣原生貓科動物石虎屢屢遭路殺(road kill)的消息而憤怒難受,蔣雅郁不是第一個,但她可能是第一個擁有應用力學加生化工程背景的博士,在台中的中興大學機械工程學系任教,而且更重要的是,她是位忠實的貓奴。

避免路殺只能放慢車速?創造友善的公路系統吧!

2016 年 8 月,蔣雅郁剛卸下倫敦大學生物化學工程學系博士後研究員的身份,從英國回到台灣。雖然她在歐洲的研究機構工作多年,但一直很關注台灣的議題。去年 11 月 3 日,一篇公視新聞網的報導《瀕絕石虎命喪國道 今年全台累積已七起》讓她發了火。「今年已經發生七起了?!我還是不懂到頭來,唯一能做到的方式叫做:大家放慢車速?積極作為呢?」而朋友在臉書下回的一句「哪會有積極作為」,讓她下了決心。

「老實說,這在工程上不難啊!」蔣雅郁認為,應用工程科技,用主動的方式讓用路人減速、或是用光波、聲波來減緩動物從淺山移動至馬路危險區域,增加雙方反應的時間差,或是讓動物根本不要上到路面,這些都不需要什麼高科技,身為資深貓奴,使命感讓她試圖扭轉石虎慘死輪下的命運。「我這個人很簡單,有貓我就推!」她說。

蔣雅郁養過四隻貓,也養過狗,都是領養來的。一開始爸媽也不太同意,但後來因為出國唸書,貓交給爸媽照顧,就像網路上流傳的有趣故事一樣,養著養著爸媽也成了愛貓一族。因為石虎瀕臨絕種,讓蔣雅郁更深入了解了路殺議題,才發現包括白鼻心、金門水獺、蛇類…..等太多動物都死於不友善的公路系統。「那就讓公路系統變友善吧!」,她想。

學生(游富祥、賴韋婷、呂智捷)到特生中心先量測動物標本大小,確認目標動物的身長、眼高等。圖/By 蔣雅郁

先從哺乳類開始設計的原因,倒不是真的只是因為愛貓愛石虎,而是因為哺乳類體型比較大、可以偵測到的訊號比較多,像是紅外線、熱感應跟聲感應都比較可行。就在看到公視新聞的當天,蔣雅郁打電話到農委會特生中心,但一開始沒連絡上致力於推動石虎保育的林育秀研究員,兩個禮拜後,心急的蔣雅郁正想再打過去,就先接到林育秀打來的電話。「如果當初雙方都發懶,放著不聯繫,這段合作可能就不會開始」,幸好兩個人都有著不放棄的性格,合作就此展開。特生中心與她打算從中小型的食肉目動物開始,設計出能夠救牠們一命的友善公路系統,未來也可以應用在兩棲類跟爬蟲類上。

要創造友善動物的公路系統,當然不能跳過公路主管單位。於是她們也拜訪交通部公路總局,沒想到一拍即合,公路總局也答應加入合作,計畫似乎水到渠成。

學生(游富祥、賴韋婷、呂智捷)到特生中心先量測動物標本大小,確認目標動物的身長、眼高等。圖/By 蔣雅郁

拯救石虎的重重關卡:設計要跨域、設備要在地

話說好萊塢電影塑造英雄的手法,通常是讓英雄出場先去救一隻貓,完成一件簡單又能展露英雄氣息的任務,只是現實生活中,拯救石虎的任務沒那麼簡單。蔣雅郁表示,設計感測器,要結合多種功能,彼此要能互相搭配。她們計畫是讓在遠方行駛的車輛在經過路殺熱點之前,感測器能先感測車速,發出警示,若偵測到路旁有動物,設置在路旁的設備就先打出光波跟聲波,讓動物先靜止,製造出時間差,不要上路被車撞。不過這也沒那麼簡單,例如紅外光雖然可以偵測動靜,但紅外光對某些動物可能有不良影響,於是也不能拿來就用。至於聲波,也得考慮如果動物聽久了,會不會習慣,於是就沒用了?

另外,這設備發出的光跟聲音會不會破壞周邊棲地,對植物跟微生物、以及小型爬蟲類帶來負面影響?這些關於生態學與動物休眠的知識,蔣雅郁不熟,所以更需要跨領域的專家加入合作。除了前面提到的特生中心石虎保育團隊以外,野生動物急救站還有路殺社的研究員也都加入了這個計畫,團隊中就只有蔣雅郁一個人是工程出身。公路總局則是道路專長,並協助評估感應元件架設上的問題。

量測路殺熱點路面寬度。圖/By 蔣雅郁

就算設備元件沒問題,更難的是「操作」。雖然是淺山地區,但石虎跟淺山動物出沒處旁邊其實是有住家的,如果要打聲波或光波,可能會干擾居民,而若要把設備建立在私有地上,要取得土地也是難關。問題一波波湧上,就一個個解決吧!團隊拜訪熱點區域的鄉長跟里長,並請公路總局協調,目前已選定兩條示範道路作為試辦路段,一個在集集,一個在苗栗。

然而,試辦也不是說蓋好兩個月之後,沒有路殺就是好棒棒。公路總局希望前一兩年是測試期,但如果設備放上路面,沒辦法放了再一直調校,得先自己找塊地來模擬。「我沒有自己的地可以做前測,替代方式是先用 Arduino 做一個可移動的版本」蔣雅郁說,她以及學生已經開始實驗,以取得可靠參數,實驗將進行兩年。

公路總局做的警告標示,非常小很容易忽略。圖/By 蔣雅郁

當然,蔣雅郁也調查過國外有沒有類似的解決方案?不過她目前看到的都是被動的,不像團隊這個方案是主動的。另外這些國外方案都聚焦於提醒人類,而不是動物。當然,她認為即使如此,國外的對人警示標示還是比台灣的明顯,是可以改進的方向,例如當車輛進入熱點,就主動提示駕駛放慢速度。國外也有使用閃光來直接警告動物,但主要是設置反光板,將車燈的光折射到山裡,這做法奏效的前提是道路得是直線的,如果是連串彎路的話就沒用,而台灣的山路卻是彎來彎去。

南投縣政府和特生中心討論後,設計製作於集集和中寮石虎分布熱區的警告標示,大多了,也很明顯。圖/By 蔣雅郁

今年一月份,蔣雅郁就跟特生中心的夥伴一起去集集跟苗栗的熱點觀察,看有沒有涵洞等生物通道,以及通道是否清空,並請公路總局注意。另外也架設攝影機,看通道是不是真的有動物使用,畢竟目標是減少路殺,各種方案都要試。「目前跟公路總局合作,給計畫團隊的自由度蠻高的,也都同意該趕快來做,因為預防路殺除了保住動物生命,也能減少駕駛為閃避動物而造成車禍」,蔣雅郁說。

觀察路殺熱點地區的週邊涵洞條件,之後會設計成生物通道。圖/By 蔣雅郁

物理技術就算解決了,心理感受這關還得過。台灣的淺山區域其實民宅很多,「只是往山上走一點」蔣雅郁形容,她也聽說某個鎮的鄰里長比較支持石虎保育,其他的則不那麼挺。石虎與許多農友之間,充滿愛恨情仇,她也聽過「這種會吃雞的大貓被撞死也好」的說法。所以特生中心的夥伴計畫要加強環境教育,跟農友合作,創造多贏局面。舉例來說,現在越來越紅的「石虎米」就是苗栗通宵楓樹里的農友以友善環境、不噴農藥的方式種植,讓石虎可以安心捕捉會在農田出沒的鳥類、老鼠、野兔。而當石虎可以成為農作物的品牌,也能吸引更多人關心。另外,更有南投中寮地區的農民也自主組成友善農作組織「石虎家族」,至今有超過 31 戶農場加入,希望能讓石虎以及棲地生態成為中寮的驕傲。

圖/By 蔣雅郁

為了加快實驗速度,蔣雅郁常自掏腰包買設備,也主動上 PTT 徵才,希望可以找到更多的人來幫忙。「我相信擁有關鍵技術的人不一定在我們同溫層」蔣雅郁認為,關鍵是要讓大家投入,當更多人有參與感,就會發現這件事有多重要,就像她自己一開始只是覺得石虎的消息太悲傷,但後來才知道苗栗道路闢建的問題、棲地破碎對生態的影響,才更加投入。她希望新加入的成員有 maker 與科學家精神,能從車流、車速、車輛預警系統、感測器等方方面面的實作與數據中找到解方。

計畫大概的示意圖,但是只是蔣老師這部分的計畫 。特生中心包含更多東西。圖/By 蔣雅郁

先前提到,團隊中生態背景的專家現在不少,所以她希望找到至少有一點工程背景的人加入。有些機械工程背景的學生雖然心有餘,但不太理解自己能做什麼事情,特別是該怎樣跟生態的人配合;但蔣雅郁相信,很多生態保育的議題,解決之道就在於跟不同領域的人互相結合。她自己的求學與工作經歷也是一直跨領域:大學念機械、碩士念應用力學,博士去德國念分析科學跟生物化學,在英國則研究化工。當初回台灣面試教職時,也曾被問跨那麼多領域,跟機械有什麼相關?但這反而成為她的優勢。

她應用流體力學,操控流體裡頭的細胞、病毒、抗體來做研究,設計適合生物學家與醫生用的晶片、像是神經細胞連結的平台,讓科學家能觀察單顆幹細胞怎麼分化,提供其她領域專家用更好的工具去回答更困難的問題。也因此她的實驗常常需要跟化學家、生物學家、醫生等合作,跨領域是常態。

特生中心實驗籠舍。圖/By 蔣雅郁

蔣雅郁透露,為了加快速度,其實還沒拿到計畫經費,自己就開始做了。接下來她希望能把系統價格降低,學習「空氣盒子」計畫,全部開源(open source),讓住在附近的居民都可以一起參與。目前晶片整合還在設計,但推動至今,蔣雅郁深知這是一個社會改造層級的計畫,不能只靠公部門從上而下,或是小小團隊一頭熱,這樣反而會讓大部分的人民不知道自己可以做些什麼。「如果有機會可以讓大家一起來投入,那就更好了」,她說:「我其實覺得我自己不是這個問題的專業,但我不懂為什麼比我厲害的人沒有跳出來做,所以我就跳出來了」,「現在很多要跟著大家一起學,我也還在學」。

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關於作者

小時候是那種很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。關心台灣的傳播環境跟媒體品質,現在是PanSci 泛科學網的總編輯。如果你想成為PanSci的專欄作者或是志願編譯,也可以跟我聯絡。kuowei@panmedia.asia