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太空狗英雌「萊卡」和牠有去無回的宇宙之旅

Peggy Sha/沙珮琦
・2018/02/14 ・2595字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

狗兒是我們最愛的好夥伴,而說起狗狗們的英勇事蹟,英國有靈犬萊西、日本有忠犬小八,那你有聽過蘇聯的太空狗──「萊卡」(LaikaЛайка)嗎?

你有聽過太空狗萊卡的大名嗎?圖/By  Stamps of Hungary, CC 3.0,wikimedia commons

太空競賽,狗狗助陣

冷戰時期,蘇聯與美國競相爭取太空中的一席之地,想讓星星決定共產主義和資本主義究竟孰優孰劣。在這樣的背景下,將人類送上太空成了一等一的大事,正所謂「飯可以不吃,太空不能不去」(不是),兩方的科學家日以繼夜地找尋人類飛行的可能性。

在將人類送上太空之前,蘇聯太空署決定先請動物探路,一批蘇聯太空犬於焉誕生。這些太空犬本是莫斯科街頭的流浪狗,科學家相信這些狗兒比家犬來得堅強,較能忍受太空中極端的壓力環境。

除了曾經是流浪狗,這些太空犬還有另外一項共通點,那就是:牠們都是雌犬。選擇雌性作為太空犬是有原因的,因為牠們的性情相對較為溫和,再者,太空犬專屬的制服有收集排泄物的設計,而這項設計正是雌性專用。

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飛向宇宙一去不復返,古往今來第一狗

在前述的背景下,萊卡也成為了太空犬的一員,牠是一隻雌性的混種狗,可能具有哈士奇、薩摩耶和部分㹴犬血統。牠加入太空團隊時大約是 3 歲,體重則有 5 公斤,負責這次太空動物實驗的科學家弗拉迪米爾.雅茲多夫斯基(Vladimir Yazdovsky)曾在自己的著作中說萊卡:「安靜而有魅力」。

主持實驗的科學家說,萊卡安靜而富有魅力。圖/spacepage.be

和萊卡同期的受訓夥伴還有阿爾比那(Альбина)和穆什卡(Мушка),牠們所受的訓練都是為了登上〈史普尼克 2 號〉,它的前身便是大名鼎鼎的〈史普尼克 1 號〉(Sputnik)──蘇聯成功發射的第一顆人造衛星。

史普尼克 1 號在 1957 10 月 4 日進入太空,是人類史上首度進入行星軌道的人造衛星。圖/By U.S. Air Force photo, Public Domain, wikimedia commons

〈史普尼克 1 號〉在 1957 10 月進入太空,是人類史上首度進入行星軌道的人造衛星,當時可是將美國人嚇到吃手手;而為了趁勝追擊、在太空競賽中再下一城,蘇聯領導人赫魯雪夫要求團隊在同一年的 11 月發射另一艘太空載具以紀念蘇聯十月革命 40 周年。

為了成功完成任務,太空犬們歷經了嚴酷的訓練。牠們被關在窄小的籠子裡長達 20 天以適應史普尼克的狹窄空間。這樣的囚禁讓牠們非常焦躁,也產生了便秘和寡尿的情形,即使用了瀉藥也未見改善,唯有長期的訓練才有效。除了小籠子之外,太空犬也被放在離心機和其他機具中,以模擬火箭發射時的速度和噪音,這種種訓練使得萊卡和夥伴們的血壓增高了 3050 托(Torr,近乎等價於 mmHg)。

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最後,萊卡在太空三犬組中脫穎而出,在 1957 年 11 月 3 日搭上〈史普尼克 2 號〉,成為第一隻進入太空軌道的動物。

萊卡成為第一隻進入太空軌道的動物。圖/NASA

喪生星際,死因成謎

然而,萊卡的任務並不像我們所熟悉的童話故事,牠的傳奇有著濃濃的悲劇色彩。當時蘇聯並未發展出脫離地球軌道的技術,也就是說,萊卡搭乘的太空艙無法回收,即使牠熬過了火箭發射後的種種不適,牠的太空之旅依然是趟不歸路。

1958 4 14 日,在歷時 5 個月、繞行地球 2570 圈的飛行之後,載著萊卡墜落,焚毀於大氣層中,為這趟史無前例的太空狗任務畫上句點。

任務結束後,萊卡的死因卻是眾說紛紜。根據蘇聯官方的說法,萊卡在太空中存活了 4 天,後因艙內氧氣即將耗盡而被進行了安樂死。另一方面,也有人認為萊卡早在吃下有毒的食物前就已窒息而亡,多年以來,萊卡究竟是死於窒息或是安樂死一直是爭論的焦點。

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直至 1999 年,俄羅斯的資料曝光後,人們才知道牠真正的死因──「中暑」。由於當時建造太空艙的時間過於倉促,無法造出可靠的恆溫系統,在到達軌道後,太空艙的控溫系統異常,使得艙內溫度升高至 40 °C,而萊卡最終便是因為太空艙過熱而中暑身亡。

永遠的太空狗英雄

在萊卡過世之後,人們始終沒有忘記牠對於太空旅行的付出。蒙古和羅馬尼亞都曾經為牠發行郵票,方寸之間可見萊卡繫著安全帶、坐在太空艙中回望的英氣模樣。

萊卡在郵票上的帥氣模樣。圖/By  Neozoon, CC0,wikimedia commons

而牠的犧牲也進一步喚醒了大眾對於動物權利的重視,許多學者都對萊卡的有去無回感到扼腕,動物權利保護團體更在各個蘇聯大使館以及聯合國總部發起示威遊行,而英國的全國犬類保護聯盟則呼籲養狗的飼主為萊卡默哀。

值得慶幸的是,在萊卡之後,所有的太空動物實驗都是由可回收式的飛行載具執行,再也沒有動物走上同樣悲傷的旅程。

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2008 4 11 日,俄羅斯在莫斯科為萊卡建立了一座紀念碑,這隻站在火箭上的狗狗同時也留名於莫斯科的宇宙征服者紀念碑上,永遠提醒著人們,這隻超級太空狗為人類星際旅程所做出貢獻。

參考資料:

  • Laika 維基百科
  • Remembering Laika, Space Dog and Soviet Hero The New Yorker [2017.11.03]
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Peggy Sha/沙珮琦
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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。

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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
來源:內政部建築研究所

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。

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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。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

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。

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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%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

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。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

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。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

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。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

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。

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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。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

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。

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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。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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太空提案創意不設限!2023 RunSpace 太空創新無限挑戰獲獎團隊專訪
PanSci_96
・2023/11/13 ・3491字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 撰文/陳子翔、林彥興

全新的太空時代已經揭開序幕,不同於上一次太空競賽時期,如今的太空發展不再是大國政府限定專利,隨者商業潛力的成長近年民間太空產業蓬勃發展,成為吸引創新思維和專業技能的重要領域。在太空產業充滿機會的新時代,RunSpace 太空創新無限挑戰也在去年正式開辦,為台灣太空新創注入能量!

RunSpace 是經濟部產業發展署太空計畫的一環,是一項沒有參賽資格限制,不限專業領域背景,不論是學生還是社會人士都可以報名參加的太空提案競賽。參加者除了提案參與競賽之外,也會在主辦單位舉辦的 Space Bootcamp 訓練營中提升實力,並與其他團隊互相交流。

邁入第二屆的 RunSpace,這次收到了比去年更多優秀且富有創意的提案。最終,三支團隊從決賽脫穎而出,冠軍與亞軍分別由「3Q」與「太空藥局」團隊奪得,而「Project Subsidium」則同時獲得季軍與企業最愛獎。

冠軍隊伍「3Q」提出以電子膠帶實現智慧溫控,降低衛星開發成本

電子紙是一種耗電極低且不需背光的顯示器技術,常見的應用包括電子書閱讀器、公車站牌到站資訊等等。但你有想過,這樣的技術居然也可以應用在太空中嗎?本次冠軍團隊「3Q」,提出名為「ASTRID」的可變色電子膠帶。利用電子墨水技術,它能像是烏賊的身體一樣根據環境改變顏色,調整衛星表面的吸熱放熱效率,從而實現衛星的智慧溫控。

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團隊負責人蘇惟思指出,衛星在太空中運行時,其中一面會受到高溫陽光照射,另一面又面向寒冷太空,同時內部的儀器自身也會產熱,因此唯有做好熱控系統,才能維持衛星運作,而散熱器(Radiator)正是衛星熱控系統中重要的一環。傳統上,衛星製造商往往要根據每個衛星的大小、運行軌道與內部儀器的需求,去設計出不一樣的散射器以滿足溫控需求。但若使用 ASTRID 電子膠帶,即可不用針對每個任務重新設計散熱器的形狀、大小與位置,而是透過改變散熱器表面的顏色,去滿足不同熱控需求,如此一來就能大幅降低衛星開發的時間與金錢成本。

蘇惟思表示,ASTRID 技術的構想與測在他大學就讀太空工程系時就已經開始,今年初他以這項技術在美國成立新創公司 SQUID3 Space,目前也正積極的進行募資與尋找潛在客戶,這次參與 RunSpace 競賽獲獎,也對投資者來說有一些加分效果。

最後,蘇惟思分享了寶貴經驗,為未來有志投身太空創新創的人提供建議。首先,他強調不要害怕在競賽中失利,或是被投資者、客戶回絕。去年他也有參與第一屆 RunSpace,而當時連前三名都沒有拿到,但不放棄繼續嘗試才有機會有好的成果。他還分享了曾有人告訴他:「如果創業期間,一週內沒有被客戶或投資者拒絕超過一次,就代表你不夠努力。」

他也提到在創業過程中,許多工程師容易犯一個錯誤,即先開發產品,然後再尋找客戶。在做專題或研究時,開發自己想做的產品,解決自己有興趣的問題是可行的方向,但是在​​創業上不要只埋頭於自己的專案,而沒有先暸解市場的需求。

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冠軍得主3Q團隊,在展覽攤位上以遠距視訊的方式與參展者互動,介紹 ASTRID 的相關資訊。

亞軍團隊「太空藥局」提出太空方舟製藥,期望開拓太空市場新藍海

RunSpace 是太空主題的競賽,但這並不意味只有航太與工程背景的團隊才能參加。亞軍團隊「太空藥局」就是來自生技產業,他們提出名為「太空方舟」概念,希望未來只要攜帶簡易的裝置和材料,就能在太空中生產人類生存所需營養素與藥品,滿足長時間太空旅行的需求。

團隊說明,太空方舟的構想是將人體所需的營養或藥物基因保存在經設計過的細胞中,並在需要時使用這些細胞來生產這些營養素與藥物。這樣一來,在資源與空間有限的太空旅行中,可以用很小的空間與循環資源實現永續生產,太空旅行所需的營養素將不再需要全都從地球發射升空,而是在太空船上實現自給自足。

這次 RunSpace 的提案中,太空藥局以蝦紅素為例,團隊指出蝦紅素是天然超級抗氧化劑,對於太空中長時間逗留的太空人有助於抵抗輻射、保護皮膚、減緩老化和降低罹癌風險。目前傳統蝦紅素的取得方式主要仰賴捕撈磷蝦,或是透過大量土地面積養殖藻類取得,但這兩種方式都需要使用地球上的資源,無法在太空生產,而且也容易對生態造成破壞。

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因此,太空方舟成了理想的解決方案,既實現太空環境下永續生產,也提供一個耗費資源更少、更環保的生產方式。同時太空方舟的技術還可以用於保存重要的營養與藥物生產基因迴路,提供資源安全性的策略,應對氣候變遷和戰爭等風險。

同時隊長也分享了團隊進入太空產業的想法,他指出太空旅行需在有限的空間與資源下,循環生產足夠人類長時間生存的物資,而台灣的環境其實也與太空旅行有相似之處。台灣沒有廣大的土地與豐富的天然資源,也因此太空方舟不僅是針對太空旅行的藥品、營養品的生產方案,也是未來台灣可以採用的永續生產方式。

此外,團隊認為生物科技本來就是台灣的強項,非常有潛力可以應用在太空需求,且在太空產業中,生醫領域相對於火箭或是衛星領域還是個藍海,有很多商業與技術發展潛力,值得台灣投入。

季軍隊伍「Project Subsidium」提出太空無人機 EVAid,打造太空漫步萬能助手

本屆季軍得主則是 Project Subsidium,團隊的兩位成員皆是台科大在學學生,並分別來自電機系與建築系。他們提出了名為 EVAid 的小型太空無人機,旨在成為太空漫步的萬能助手,協助太空人太空漫步的工作進行與活動紀錄拍攝。除了奪下季軍之外,這項提案也獲得了本屆中華電信企業最愛獎的肯定。

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Project Subsidium 團隊表示,這個特殊的團隊名稱取名靈感來自 NASA 的太空探索任務,因 NASA 多採用與任務內容或精神有關的一個英文單字為太空任務取名。團隊也笑著說,在斟酌要使用哪個英文單字後,他們覺得使用拉丁文感覺更酷更有趣一些,而"subsidium"則是拉丁文協助的意思,呼應 EVAid 太空無人機能提供太空漫步協助的目標。

EVAid 外觀呈現四面體,每個端點裝有離子引擎,並在表面設有太陽能板。EVAid 的一大特色是模組化的設計,讓它可根據不同的需求,去設計不同模組安裝在擴充接點上。比如裝設攝影機、燈光、工具架甚至是機械手臂,滿足太空人艙外活動時拍攝、照明、放置工具的需求。由於其自帶推進器,因此 EVAid 也可以成為太空人的移動工具,或是接上太空站的艙體協助移動太空站組件。

即便成員都不是航太背景,Project Subsidium 團隊認為,太空產業要深入可以非常專業,但在網路資源豐富的現代,一些涉及範圍比較廣的題目,只要有心其實也是每個人也都可以嘗試,也會有自己的專業派上用場的地方。例如在控制系統和無人機相關知識,就與電機系所學相關,而建築系的專長則在設計圖繪製會模型製作上派上了用場。

團隊也分享了以學生身份參加 RunSpace 過程中遇到的一些小挑戰,像是在參賽過程中還是要顧及學校課程與考試,成果發表與頒獎的時間也很不巧的正好是期中考週。另外他們也提到,暑期團隊成員分隔兩地,也有遠距工作與溝通的問題需要克服。

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最後,Project Subsidium 團隊分享了這兩年參與 RunSpace 學到的寶貴經驗,他們表示不需要一次就試圖做規模龐大,想要"Do Everythig"的專案,而是要考量商業可行性。在類似 RunSpace 的競賽中,明確的目標和可行性分析至關重要。

季軍得主 Project Subsidium 的作品 EVAid 模型展示,端點為離子引擎的噴嘴,中間的圓形處則是與其他模組相接的接點。

2023 RunSpace 太空創新無限挑戰圓滿落幕,而下一屆的 RunSpace 預計將邀請更多國際上的太空科研單位與業界團隊加入策略夥伴,同時讓更多國際上的團隊報名參賽,共同推動太空創新,也讓 RunSpace 成為更加國際化,主題多元的太空盛事!

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太空狗英雌「萊卡」和牠有去無回的宇宙之旅
Peggy Sha/沙珮琦
・2018/02/14 ・2595字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

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狗兒是我們最愛的好夥伴,而說起狗狗們的英勇事蹟,英國有靈犬萊西、日本有忠犬小八,那你有聽過蘇聯的太空狗──「萊卡」(LaikaЛайка)嗎?

你有聽過太空狗萊卡的大名嗎?圖/By  Stamps of Hungary, CC 3.0,wikimedia commons

太空競賽,狗狗助陣

冷戰時期,蘇聯與美國競相爭取太空中的一席之地,想讓星星決定共產主義和資本主義究竟孰優孰劣。在這樣的背景下,將人類送上太空成了一等一的大事,正所謂「飯可以不吃,太空不能不去」(不是),兩方的科學家日以繼夜地找尋人類飛行的可能性。

在將人類送上太空之前,蘇聯太空署決定先請動物探路,一批蘇聯太空犬於焉誕生。這些太空犬本是莫斯科街頭的流浪狗,科學家相信這些狗兒比家犬來得堅強,較能忍受太空中極端的壓力環境。

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除了曾經是流浪狗,這些太空犬還有另外一項共通點,那就是:牠們都是雌犬。選擇雌性作為太空犬是有原因的,因為牠們的性情相對較為溫和,再者,太空犬專屬的制服有收集排泄物的設計,而這項設計正是雌性專用。

飛向宇宙一去不復返,古往今來第一狗

在前述的背景下,萊卡也成為了太空犬的一員,牠是一隻雌性的混種狗,可能具有哈士奇、薩摩耶和部分㹴犬血統。牠加入太空團隊時大約是 3 歲,體重則有 5 公斤,負責這次太空動物實驗的科學家弗拉迪米爾.雅茲多夫斯基(Vladimir Yazdovsky)曾在自己的著作中說萊卡:「安靜而有魅力」。

主持實驗的科學家說,萊卡安靜而富有魅力。圖/spacepage.be

和萊卡同期的受訓夥伴還有阿爾比那(Альбина)和穆什卡(Мушка),牠們所受的訓練都是為了登上〈史普尼克 2 號〉,它的前身便是大名鼎鼎的〈史普尼克 1 號〉(Sputnik)──蘇聯成功發射的第一顆人造衛星。

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史普尼克 1 號在 1957 10 月 4 日進入太空,是人類史上首度進入行星軌道的人造衛星。圖/By U.S. Air Force photo, Public Domain, wikimedia commons

〈史普尼克 1 號〉在 1957 10 月進入太空,是人類史上首度進入行星軌道的人造衛星,當時可是將美國人嚇到吃手手;而為了趁勝追擊、在太空競賽中再下一城,蘇聯領導人赫魯雪夫要求團隊在同一年的 11 月發射另一艘太空載具以紀念蘇聯十月革命 40 周年。

為了成功完成任務,太空犬們歷經了嚴酷的訓練。牠們被關在窄小的籠子裡長達 20 天以適應史普尼克的狹窄空間。這樣的囚禁讓牠們非常焦躁,也產生了便秘和寡尿的情形,即使用了瀉藥也未見改善,唯有長期的訓練才有效。除了小籠子之外,太空犬也被放在離心機和其他機具中,以模擬火箭發射時的速度和噪音,這種種訓練使得萊卡和夥伴們的血壓增高了 3050 托(Torr,近乎等價於 mmHg)。

最後,萊卡在太空三犬組中脫穎而出,在 1957 年 11 月 3 日搭上〈史普尼克 2 號〉,成為第一隻進入太空軌道的動物。

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萊卡成為第一隻進入太空軌道的動物。圖/NASA

喪生星際,死因成謎

然而,萊卡的任務並不像我們所熟悉的童話故事,牠的傳奇有著濃濃的悲劇色彩。當時蘇聯並未發展出脫離地球軌道的技術,也就是說,萊卡搭乘的太空艙無法回收,即使牠熬過了火箭發射後的種種不適,牠的太空之旅依然是趟不歸路。

1958 4 14 日,在歷時 5 個月、繞行地球 2570 圈的飛行之後,載著萊卡墜落,焚毀於大氣層中,為這趟史無前例的太空狗任務畫上句點。

任務結束後,萊卡的死因卻是眾說紛紜。根據蘇聯官方的說法,萊卡在太空中存活了 4 天,後因艙內氧氣即將耗盡而被進行了安樂死。另一方面,也有人認為萊卡早在吃下有毒的食物前就已窒息而亡,多年以來,萊卡究竟是死於窒息或是安樂死一直是爭論的焦點。

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直至 1999 年,俄羅斯的資料曝光後,人們才知道牠真正的死因──「中暑」。由於當時建造太空艙的時間過於倉促,無法造出可靠的恆溫系統,在到達軌道後,太空艙的控溫系統異常,使得艙內溫度升高至 40 °C,而萊卡最終便是因為太空艙過熱而中暑身亡。

永遠的太空狗英雄

在萊卡過世之後,人們始終沒有忘記牠對於太空旅行的付出。蒙古和羅馬尼亞都曾經為牠發行郵票,方寸之間可見萊卡繫著安全帶、坐在太空艙中回望的英氣模樣。

萊卡在郵票上的帥氣模樣。圖/By  Neozoon, CC0,wikimedia commons

而牠的犧牲也進一步喚醒了大眾對於動物權利的重視,許多學者都對萊卡的有去無回感到扼腕,動物權利保護團體更在各個蘇聯大使館以及聯合國總部發起示威遊行,而英國的全國犬類保護聯盟則呼籲養狗的飼主為萊卡默哀。

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值得慶幸的是,在萊卡之後,所有的太空動物實驗都是由可回收式的飛行載具執行,再也沒有動物走上同樣悲傷的旅程。

2008 4 11 日,俄羅斯在莫斯科為萊卡建立了一座紀念碑,這隻站在火箭上的狗狗同時也留名於莫斯科的宇宙征服者紀念碑上,永遠提醒著人們,這隻超級太空狗為人類星際旅程所做出貢獻。

參考資料:

  • Laika 維基百科
  • Remembering Laika, Space Dog and Soviet Hero The New Yorker [2017.11.03]
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Peggy Sha/沙珮琦
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。