仿生－以自然為師的科學

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。

蝴蝶的美，源於牠們擁有的千變萬色的翅膀，這些色彩是門面，也是保護傘，鮮豔顯目派警戒掠食者別靠近！小心牠們有毒（即便有些蝶其實没毒 XD）；擬態派能巧妙地偽裝成自然環境中的枯葉、樹木等騙過掠食者的眼睛，或是如猛禽眼睛樣貌的翅膀，嚇唬掠食者。多數蝴蝶們視顏色為性命，但對玻璃翼蝶來說……就是不給顏色瞧瞧，幾近透明如玻璃的翅膀，即使飛行也如穿上一層隱形罩袍，讓大家都難以察覺牠的存在。究竟，這個蝶界的「小透明」是如何成長？又何以成為科學家們研發新型抗反射材料的重要靈感？Let’s check it out !

玻璃翼蝶的成長日誌

玻璃翼蝶，又名寬紋黑脈綃蝶（學名：Greta oto，俗稱透翅蝶），屬於鳳蝶總科的蛺蝶科（Nymphalidae），主要分布在中南美洲的雨林及山區。牠們的卵殼型態非常多變，有些如珍珠般光滑透亮，有些點綴上小撮鱗毛，有些具有雕刻般的紋路。

幼蟲時，牠們主要吃的是夜香樹屬的植物，這類植物含有具毒性的生物鹼，且能夠存儲於幼蟲體內，當有些鳥兒吃了他們，輕則拉肚子，重則中毒身亡。玻璃翼蝶向來與眾不同，即便同屬鱗翅目（Lepidoptera），他們卻不與其他蝶一般擁有鱗翅目的招牌特徵 —— 成蟲全身布滿鱗毛，取而代之的是光滑剔透如玻璃般的翅膀，而成蟲的牠們一樣喜愛吃「毒」口味的食物，例如菊科（含生物鹼 （pyrrolizidine alkaloids））、馬纓丹屬植物，讓掠食者們敬而遠之。

隱形翅膀的誕生

玻璃翼蝶是如何生成如此獨特的翅膀呢？帕特爾（Nipam H. Patel）和他的同事們首度將玻璃翼蝶詳細的成長時間序公開於《實驗生物學期刊》（Journal of Experimental Biology），他們分別在其成蛹不同時間點（16, 30, 48, 60 hr）進行解剖，並觀察其生成翅膀型態的變化（如圖一）。

• 成蛹 16 小時

起初牠們與其他鱗翅目物種一樣，蛹翅由一層輕薄、勻稱的上皮組織組成，接著許多表皮細胞已分化為平行排列的感覺器官前細胞（Sensory Organ Precursor cells , 以下簡稱 SOP 細胞）。在翅膀生成前期，帕特爾等人發現翅膀透明區域與非透明區域相比，具有較低密度的 SOP 細胞，因此他們猜測，玻璃翼蝶翅膀上形成透明區域及非透明區域的關鍵點就在於 SOP 細胞密度的差異，導致兩個區域的 SOP 細胞日後受到不同的調節，進而影響成體翅膀上兩區域的鱗片密度和表面翼膜分布具有極端的差異。

• 成蛹 30 小時

此時玻璃翼蝶身上的 SOP 細胞開始分化成為鱗狀細胞（scale cells）及似人類的神經膠質細胞的界面上皮細胞（socket cells），鱗狀細胞主要位於翅膀內部，而界面上皮細胞肌動主要負責連接每個鱗狀細胞，並位於翅膀較為表層的位置。此外，他們透過染色技術發現翅膀上開始出現由肌動蛋白組成的小圓柱狀增生鱗片，而這群增生鱗片甚至長到超出翅膀表面。這個階段的透明翼區域鱗片細胞型態跟不透明區域的未分化鱗片細胞一樣，像極了一個個被吹成橢圓狀的氣球。

• 成蛹 48 小時

鱗狀細胞開始延展並擴散生長，這時候透明翼區和非透明翼區要開始分道揚鑣了！非透明翼區（尤其是翅膀周圍有顏色的分界線）有很粗的肌動蛋白束，鱗片細胞呈圓扁狀；而透明翼區的鱗狀細胞開始向上延伸，並產生兩種型態（短小倒三角狀及狹長鬃毛狀）的細胞交替分布於其中。

• 成蛹 60 小時

透明翼區的短小倒三角鱗狀細胞們的兩個角角開始伸出「觸鬚」，形成兩個似觸角型的細胞並開始延伸生長，而長鬃毛鱗狀細胞的長度早已生長至一定長度，甚至還長到彎曲。非透明翼區的鱗狀細胞則會再長得更長、更寬、更平坦（葉狀），並在尖端處形成鋸齒狀。

我們之所以能看到非透明物體具有色彩，是由於物體會吸收部分光線，並將其他光線反射入我們的眼睛。反射程度主要取決於生物組織和環境介質之間的折射率差異，差異越大，表面反射越高。以會呈現透明的水生生物為反例，因為其組織與周遭環境（水）的折射率相近，因此他們就能施展「隱身術」。但是呢！在陸地上，要隱身可難囉～因為陸地生物組織的折射率（n＝～1.3-1.5）和空氣（n＝1）的折射率差異很大，所以易產生極大的表面反射。

有色翅膀的蝴蝶擁有於一排排扁平、重疊的鱗片，每個鱗片都可以通過色素沉澱產生顏色，並與光於奈米結構層級上進行交互作用，產生所謂的「結構色（structural coloration）」，選擇性吸收特定波長的光，且使光發生散射、漫反射、衍射或干涉而產生各式炫麗色彩。相反地，像透明翼蝶與部分蛾類的翅膀之所以會呈現透明，讓光線穿透，並能夠從透明翅膀區域看見他們身後的物體，關鍵在於他們只含有一層幾丁質膜（chitin membrane，也稱甲殼質），這層膜並不會明顯地吸收或反射光線，因此光線能輕易透射這層膜。

仿生靈感：抗反射材料的誕生

然而，幾丁質膜的加持還不夠，因為幾丁質本身具高折射率（n=1.56），因此即便透明，還是會有反射光。為此，透明翼蝶的翅膀發展出一款新型態的「抗反射構造」，造就此構造的三大功臣：微小且垂直稀疏的鱗片、幾丁質組成的奈米柱、蠟質層。垂直的鱗片能順著光線移動，使光線更容易致穿透翅膀；奈米柱使翅膀顯得凹凸不平，不但能減少因相同角度反射所產生的眩光，還能使光線呈現漫反射的效果；可是，透過電子顯微鏡的觀察，科學家們發現透明翼蝶的透明翼區的漫反射率僅約 2 % （空氣與翅膀介面的比率），後來他們查出這是翅膀表面覆蓋蠟質層的功勞，蠟質層似緩衝膠，因為比空氣密度大，能緩衝光線穿透翅膀的速度，還能大幅減緩光線照射鱗片所產生的眩光，若去除透明翼區的奈米柱及蠟質層，則會使反射率提升 2.5 倍，使翅膀受光照而閃亮。

這項驚人的發現不只有帕特爾等人注意到，卡爾斯魯厄理工學院（Karlsruhe Institute of Technology）的研究團隊也曾於 2015 年在《自然通訊》（Nature Communications）期刊發表，玻璃翼蝶翅膀表面不規則的奈米結構能降低反射，並透過蝕刻沈積技術（etching techniques）製造了仿透明蝶翅的塗層，厚度僅 500 奈米，且具有防水及自潔功能。

雖然目前研究處於測試階段，但在未來可望將這類新型塗層應用於防眩光的眼鏡鏡片、相機鏡頭、3C 產品的螢幕上，還能用於太陽能板以提升太陽能轉換效率，甚至軍事領域能發展出「隱形效果」的武器或裝備，這就是透明翼蝶帶來的重大效應。

結語

來自杜克大學的生物學家桑克‧強森（Sonke Johnsen）曾指出儘管許多具透明性質的物種都在身體結構上演化出奈米柱，但蠟質層倒是個令人費解的新發現，蝴蝶的幾丁質覆蓋層是個牢固的結構，為何還要加上蠟質層削弱其堅固度呢？因此他認為這個問題的解答或許會發掘出更多酷東西！不過一想到能在大太陽底下使用仿透明翼蝶的仿生手機，不再受惱人的反光所擾，這個對重度使用 3C 產品的捧由們已經是件很酷的事了！

參考資料

1. See through the Glasswing Butterfly’s Fascinating Wings
2. New images clarify how glasswing butterflies make their wings transparent
3. Developmental, cellular and biochemical basis of transparency in clearwing butterflies
4. The role of random nanostructures for the omnidirectional anti-reflection properties of the glasswing butterfly
5. How glasswing butterflies grow their invisible wings
6. 抗反射塗層 仿透明蝶翼
7. 科技大觀園：抗反射表面塗層仿生透明蝶翅
8. 求真百科：玻璃翼蝶
9. 寬紋黑脈綃蝶:形態特徵,棲息環境,生活習性,分布範圍,繁殖方式,種群現狀,保護級別
10. MPlus | 隱形的翅膀：玻璃蝴蝶的透明演化之謎

• 作者／高涌泉

人有人權，機器人是否應該也有某種類似於人權的權力（姑且稱之為「機器人權」）？目前這個問題還沒有被大眾認可的標準答案，因為我們還不知道機器人是否值得擁有機器人權。以當下（2021）最先進的機器人來說，我想多數人對於將它「關機」，不會有絲毫猶豫，就像我們可以毫不在意地任意關掉（或開啟）最先進的蘋果電腦。也就是說，當前最先進的機器人還沒有先進到需要我們去擔心關機是否影響它的福祉（生命）。但是未來呢？當，譬如說，一萬年之後 （ 或許不用那麼久，說不定一千年之後即可？）的機器人，已具備人性（我稍後會討論出現這種狀況的機率），那時人類應該允許機器人擁有機器人權嗎？

科幻電影中的機器人

對於這個假設性問題，好萊塢已經給了答案——你所能想像的狀況大約已經出現於某部科幻電影裡。有一類情境相當常見，讓我舉幾部很好看的片子為例來說明：

1. Ex Machina（人造意識，也譯為機械姬；據說拉丁文片名本意是「來自機器」）。片中的女機器人在主人的設計下，已經具有足以通過「圖林測試」（Turing Test）的智能，但是她還進一步發展出主人所不知的自主意識，最終為了自由而殺死把機器人當作娛樂工具的主人。
2. Blade Runner（銀翼殺手）。此片的機器人是仿生人，在外貌、語言以及行動上，與人類沒有區別，和 Ex Machina 中的機器人相比，好似更加先進，然而其機器人本質還是可以被一項對於情緒反應的測試揭發（有如測謊器的功能），片中機器人當然也被安排會為了避免「被退休」而殺人。
3. I, Robot（機械公敵）。片中機器人在外貌上，與人類有明顯區分，它們被製造來服務人類，有遠超越人類的體能，因此必須遵循艾西莫夫「機器人三定律」（第一定律：機器人不得傷害人類，或坐視人類受到傷害；第二定律：機器人必須服從人類命令，除非命令抵觸第一定律；第三定律：機器人在不違背前兩定律的情況下，必須保護自己），此片也一樣安排讓機器人產生某種程度的自主意識（主角機器人甚至會做夢），以及與人類的衝突。

以上三部科幻片的共同點是人類製造出的機器人終究會產生某種具自由意志的心智，並且會捍衛自己生存的權利、抗拒人類的宰制。這種「覺醒、反抗、勝利」三部曲的故事也廣為其他科幻電影所採用。（有一部叫好叫座、由 HBO 推出的科幻電視影集 Westworld（西方極樂園）也是大致循這樣的套路。）事實上，這樣的套路也出現在非科幻的一般劇情片中，大約是這種勵志招式符合某種人類的心理需求，所以很受歡迎。總之我們從機器人科幻片學到了兩件事：一是我們與機器人的關係取決於機器人能否產生自我意識（心靈），而且大家願意相信機器人應該終究會具有這樣的能力；第二是對於我們應該賦予機器人多少「機器人權」的問題，無論我們如何操心，恐怕不是重要的事，因為就如「人權是爭取來的，不是靠施捨的」，「機器人權」的內涵還是由機器人決定。不過這兩點若真要仔細推敲，就會發現可以質疑的地方非常多。

機器人適用心物二元論還是原子論？

首先，到底什麼是機器人？對此我一直沒有下個定義，因為不需要：大家都很清楚機器人儘管在外型與行為上，有很多種類，但一定都是人造的。所以機器人就是人造人（或人工人），是人類用材料製造出來的。所謂的材料就是物質，物質拆解到最後，就是各種原子罷了。所以機器人都是原子組裝出來的。但是人類不也是由原子組成的嗎？為什麼人不是機器人？或者，人其實也是一種是機器人？也就是說人也不過是一群原子依據某種明確的指令（程式、算則）在運行罷了！然而自古以來，不斷有哲學家懷疑這樣的看法，因為大家想不透在這樣的假設下，自由意志（俗稱靈魂）如何能夠出現？如果不行，也就是說靈魂這東西和物質屬於兩個範疇（即所謂的二元論），那麼人當然就不是機器人了：人有靈魂，機器人沒有。

但是自古以來也有不少人不相信二元論，例如古希臘的原子論者就不相信有獨立的靈魂這回事，以法國哲學家柏格森（Henri Bergson）的話說，原子論者相信的是「身體、靈魂、所有的物體以及世界，都是由原子所構成的。自然現象和思維都只是原子的運動而已。一切的事物與現象都是由原子、原子之間的真空（void）、以及原子的運動所組成的。除此之外，就沒有其他東西了。」如果原子論終究是對的，那麼人便只是一類較高明的機器人罷了！

那麼到底二元論與原子論兩者間哪一個比較有道理？（當然了，聰明的哲學家還發明出其他更繁複細膩，或者說更怪異有趣的理論，例如原子本身就是有意識之物體的說法等等，感興趣的人可以自行探究。）自近代科學出現以來，由於物理、化學與生命科學以及電腦科學的快速進展，眾多科學家自然地認為原子論的觀（自然現象和思維都只是原子的運動而已）是一件合理的假設，理解意識如何出現在腦子裡於是成為眾多研究的目標。

認知思考的想像實驗

美國哲學家瑟爾（John Searle）在 1980 年提出一項想像實驗（類似的想法其他人也有），試圖證明意識絕不是物質加上（電腦）程式就能產生的，具體說，即電腦不可能具有思考能力。他這個想像實驗一般稱為「中文房間論證」（Chinese room argument），讓我用一個不同於瑟爾原始版本、但我想仍不失其意的簡化版來說明這個論證：設想在某房間裡有位美國哲學家，他不懂中文與日文，但是能夠依據指令行事，房間裡有個資料庫，裡面有一份中日文字對照表（對哲學家來說，這裡的中日文字都只是奇怪的符號而已）及一本以英文寫的中日文語法規則簿（即中日文字對照表內符號之間應遵循的關係），我們將一篇中文文章送進房裡，這位先生就依據房間裡的資料庫，將這篇文章「翻譯」成日文，然後送出房間。房間外的人會以為這篇文章是房間內有位懂中文與日文的人所做的翻譯，但是瑟爾說房內的哲學家根本不知道他所經手的文章在講些什麼。

以行話說，瑟爾想示範的是掌握了「語法」（syntax）不意味就了解「語意」（semantics），而不了解語意就談不上認知與思考。總之，瑟爾的重點是知道依據明確的規律來操弄符號（這是所謂「人工智慧（智能）」（AI）的功能）儘管有翻譯的本事，但仍不具認知、理解與思考的能力，也就是他不相信電腦（AI）能夠導致意識與心靈。瑟爾的講法引發大量評論，有人主張自由意識根本是個幻覺（當然另有人說這麼想的人錯得離譜），也有人主張人腦與電腦有根本差異（但是究竟差異為何，則意見紛雜）等等。

在我的簡化版本中，瑟爾的想像實驗假設了機器翻譯是行得通的（但是即便如此，機器還是沒有意識可言），不過長久以來，機器翻譯其實一直沒有太大的進展。然而近年來由於大數據與深度學習方法的出現，機器翻譯的水準已經頗為可觀，儘管還算不上完美，但是已經不像更早些時，譯文漏洞百出，明顯就不是人為的。同樣地，深度學習也讓電腦下棋（無論是西洋棋或是圍棋）的功力，遠遠超越人類棋手。在翻譯與下棋之外，電腦還有很多令人刮目相看的新本事（傳統的本事當然是其快速計算的能力），所以就算電腦還談不上有真正的意識（無論這是什麼意思）可言，不少人（包括我）已經感到震撼。

對於意識等抽象概念的探討，如果沒有具體的例子作為對象，容易流於空泛，莫衷一是。目前在人類之外，什麼東西可能擁有某種程度的意識？動物是個明顯的答案，無怪乎科學家與哲學家對於動物的心智很感興趣。不過動物心智也不容易捉模，相關意見也一樣紛雜。據說，主張心物二元論的笛卡爾就認為由於動物沒有語言能力，因此談不上具有心智，不過我想很多養過寵物的人恐不會接受這個見解。

動物的心智與生存權

我自己雖不養寵物，但全然認同（起碼有些）動物是具有心智的。主因是我在過去五、六年間，迷上了在 YouTube上觀賞對於白頭鷹（bald eagle）的巢 24 小時全天候（晚上有紅外光夜視）的實況轉播。簡單講，整個情況就像電影 Truman Show（楚門的世界）的白頭鷹版——除了白頭鷹的真實生活比虛假的楚門世界要有趣太多了。白頭鷹是美國國鳥，曾一度列入瀕臨滅絕物種（endangered species）名單，後來在種種保護措施（包括禁止殺蟲劑 DDT）下，族群數量才逐漸回升。白頭鷹是美麗的大型鳥，位於食物鏈頂端，有王者氣質，令人著迷。現在網路上可以找到很多位於世界各地的這種稱為「白頭鷹巢實況監視」（live bald eagle nest cam）的 YouTube 頻道，我最早看的是一個位於美國首都華盛頓特區的巢：多年來，有一對白頭鷹固定在那裡築巢、育（鷹）嬰，人類鷹迷們分別暱稱公、母鷹為「總統先生」與「第一夫人」；它們每年秋季回到這裡，修整離地數十公尺的巢、交配、產卵、孵卵、撫育幼鷹，直到幼鷹於初夏可以自行飛翔離巢。

對於我這樣剛入門的觀鳥人，白頭鷹的一切生活習性都很有意思。例如，幼鷹一但接連破殼而出，殘酷的「手足競爭」（sibling rivalry）立即登場，父母不會介入這種（從觀眾留言可知，令不少人不忍心看的）天生的競爭，弟妹在受到兄姊的壓制之後，很快學到要避開對方的攻擊，並且如何在適當時機，迅速從父母口中搶到食物。又例如，公鷹規律地獵捕魚、松鼠等動物回巢，轉交母鷹餵食幼鷹。還有令我特別訝異的——父母會在下雨（雪）或大太陽時張開翅膀護著幼鷹。

觀鷹久了，我發現自己能夠預測老鷹的企圖，或者說可以領會老鷹在「想」些什麼、在動些什麼「心思」。老鷹儘管沒有語言，但是能夠發聲「呼喚」、「警告」、「恐嚇」其他老鷹或其他生物。我一點也不懷疑白頭鷹具有某種程度的心智。（知名哲學家奈格爾（Thomas Nagel）在 1974 年發表了一篇文章「身為蝙蝠會有什麼樣的感受？」（What is it like to be a bat?），他此文的主張就是，不是蝙蝠的我們永遠不會知道蝙蝠的主觀感受是什麼。我自以為多少了解白頭鷹的心思，當然是不認同奈格爾的主張可以推廣至白頭鷹。）為什麼白頭鷹能夠具有心智，而機器人沒有？這就是當代心智研究的基本問題。我猜測關鍵在於演化與成長歷史：白頭鷹是經過長期自然演化而產生的物種，從出生至獨立成熟也有個成長過程，而機器人卻不是如此。

動物應該擁有生存權，尤其是那些我們覺得具有某種心智能力的動物，這是很多人認可的事（在很多社會這件事其實已經成為法律）。白頭鷹的生存受到保護，數目也逐年增加，愛鷹人士都很高興。但是如果白頭鷹的數目因為保護而過度增加以至於影響了人類的利益呢？是不是白頭鷹的生存權也應受到限制呢？（對於某些動物，這種情況不是已經出現了嗎？）總之，動物權的範圍操之於人類。

機器人目前的處境還遠在動物之下，我看不出機器人如何能夠因產生心智而改變這種狀況。即便機器人因本事提高，讓我們將它們如同白頭鷹看待，它們生存權的範圍大小，仍是取決於人類，除非它們的聰明才智超越包括人類在內的一切動物。

人類目前的科技水準還處於初級階段，或許在很久很久以後，人類可以製造出和蚊子一樣靈活的「機械蚊」，那時才開始來操心所謂機械人權的問題還不晚。

為何鯊魚可以幫助醫療器材抗菌？為何海底成群結隊的魚群可能拯救能源危機？為何動物的循環系統可以促進糧食生產又兼顧生態保育？這些看似毫不相關的事件，是用什麼方法連結在一起的？答案就是仿生（biomimicry）。生命演化已有38億年的歷史，初來乍到的人類自詡為地球上最聰明的生物，可以運用我們的智慧跨過一切障礙，成就一項又一項的文明；然而，我們都是永續生態的一員，在改變世界的同時，卻無法衝出環境保護的瓶頸，該怎麼做？恐怕得回頭問問住在地球上許久的老前輩們。

台灣經濟研究院生物科技產業研究中心在6月27日舉辦國際仿生科技論壇，邀請國際仿生權威Janine Benyus、成大材料系暨奈微所李旺龍教授、清大材料系陳柏宇助理教授、興藝峰生技農業楊洵副總經理，向大家分享仿生的概念、以及在材料、農業等領域的成果與發展。

你不知道的早知道

李旺龍教授說，仿生學就是一門對大自然合法抄襲的學問，Janine Benyus說，仿生跟其他生物相關學科差別是，仿生採用的是生物的配方、做法，而不是直接或間接使用生物資源。自然界中形形色色的生命，以各種姿態適應環境、發展了許多充滿智慧的技巧解決生存的問題，仿生學的應用，就是從我們身邊的生物上找到他們古老的策略，轉化到人們生活上的科技，突破現有的困境，並與自然永續共存。

Janine Benyus說，台灣是一個島國，較有機會面臨環境崩潰的危機，所以更需要學習維持永續生態，最好的方法就是從自然中學習生物和系統，設計更有效率、低污染的生產方式。李教授說，仿生學對很多人來說還很陌生，其實已行之有年，仿生產品也已經在我們日常生活，受到鬼針草啟發的魔鬼氈就是最好的例子，近年來，科學家也從自然中想出了更多令人意想不到又具啟發性的好點子。

魚兒魚兒水中游，游來游去真有用

海底總動員動畫中，成群的沙丁魚不僅可以排列巨大圖型，指示多莉和馬林尋找小尼莫的方向；在現實世界裡，魚群的移動方式也引導科學家到更好的風力發電廠。Janine Benyus說，在魚群中，隊伍前面的魚擺尾向前游動時，身後的水會產生漩，後方的魚兒就可藉著這個漩，搭上順風車，輕輕鬆鬆的跟上隊伍，科學家靈機一動，將這個原理應用在風力發電上，一般的風力發電機距離甚遠，風電廠佔地廣大，由魚群發想出的風電廠，利用直筒狀的風電機，如魚群緊密排列，前方風電機轉動產生的氣流就像魚尾產生的漩，也吹動後方的風電機，這樣可以節省空間，是更有效率的發電方法。

省水也能像魚呼吸般簡單？自來水管線中的空氣累積，會導致管線損壞並降低過濾污染物的效果，目前只能一節一節的移除管線中空氣，在維護和操作上耗費龐大，且有大量的自來水因此從管線中流失，為解決這個問題，一個年輕的團隊模仿魚腮捕捉水中氧氣的方法，設計出水中的空氣過濾器，像魚兒呼吸一樣排掉管線中的氣體。

鯊魚的皮膚不僅可以降低摩擦力，表面上還有細微的粗糙結構，可以防止微生物附著，研究人員利用這個特性，開發出類似的材質，應用在醫院的牆壁、手術台，防止微生物滋生，可以達到抗菌功能，又能避免因為殺菌產生的超級細菌。

 生物導師，俯拾皆是

隨著科技進步，人們對材料的要求越來越高，堅硬必須，輕量佳，稀有金屬更好，在研究、生產過程往往需要大量的能量、伴隨著汙染的代價，而生物中有許多既硬且韌、人工無法匹敵的構造，卻是由普通的蛋白質和礦物質，在常溫常壓下優雅的形成。清大材料系的陳柏宇副教授從材料科學切入，研究鹿角、鮑魚殼、蜘蛛絲、海綿的機械性質，研發輕、韌、強的材質。

鳥類為了飛翔，從骨骼到羽毛都是中空的結構，巨嘴鳥的喙相當巨大，雖然看起來很笨重，但其實是個既輕且強的複合材料，中空的構造讓喙有龐大的體積而保持輕盈，外面有層薄膜保護結構的完整，兩者結合創造1+1>2的效果；豪豬的尖刺內部是多孔結構，外部由薄膜包覆，形成堅固又抗折彎的特性；在建築、汽車、航太上，都可利用多孔洞骨架降低重量，同時又兼具機械性質。

興藝峰生技農業將人類心血管系統的概念轉移到溫室蔬菜農場的地下灌溉設備，如同心臟加壓血液經由血管運輸氧氣和養份到目標細胞，幫浦打出營養液，經由地下管線滲透到植物根部，這樣可以減少地上灌溉法的水份流失，也能避免滴灌系統常面臨的阻塞問題。

台灣仿生齊步走

台灣是個位於亞熱帶的島國，我們有永續經營的必要，高度生物多樣性是我們珍貴的寶庫，讓我們有潛力利用仿生學逆風高飛，Janine Benyus建議，要發展仿生學，必須在從教育著手，由政府成立研究中心、輔佐成立企業，最後回饋自然，維護環境就能孕育出更多元的生命型態，讓我們有學習對象，形成正向的循環，讓我們將生物視為導師，想辦法和世界和諧永續的相處，保護我們共同生活的家。

延伸學習

• Biomimicry 3.8：Janine Benyus 創立的仿生學協會
• Ask Nature：Biomimicry 3.8附屬的仿生學案例搜尋引擎