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聖誕老人如何在一個晚上把禮物分送到全世界?(下)-《空想科學讀本:科學也無法解答的超難題》

遠流出版_96
・2015/06/10 ・3980字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 451 ・四年級

編者按:聖誕老人如何在一個晚上把禮物分送到全世界?(上)-《空想科學讀本:科學也無法解答的超難題》中討論了超難解的18億份禮物與以音速的1900倍速度奔跑的馴鹿,聖誕夜送禮還有哪些科學家也無法解答的超難題呢?本篇繼續為您講解。

 

◆32小時繞地球一圈

以上計算只是用平均值而已。由於地球上有人煙稀少處也有人口密集帶,就算平均起來做得到,實際上有可能才送到一半就已經早上了。在此,慎重的看一下聖誕老人的「32小時環繞地球一圈」之旅吧。

最先造訪的是吉里巴斯的萊恩群島。這裡與日本的時差是正5小時,有3座島有人住,合計1萬名居民。為了不要讓話題變得太複雜難懂,就當世界各地的小孩在人口中所占比例都與平均值相同,以此預估萊恩群島的小孩共2680名。嗯,真少。可是,就算想快點達到每1小時分送5600萬人的目標而繼續前往下一時區,但下一時區現在還是24日晚上9點。所以聖誕老人就算在一瞬間把這一時區的禮物送光了,也必須無奈的在萊恩群島等待,直到1小時過去才行【圖3】。嗯,急不得也……

正5小時
日本是正午12點時,萊恩群島就是下午5點。

03
【圖3】起點地區擴大圖。其中有些地區是正4小時時區的「飛地」

好不容易終於過完第1小時,可以前往時差正4小時的時區了。這裡是吉里巴斯的鳳凰群島,南方2千公里遠處還有東加王國的群島喔。

鳳凰群島中有住民的只有坎頓(Kanton)島,人口在2000年還有61人,但到了2005年只剩41人,本來就夠少的人口還以如此快速的趨勢減少。就算現在還有41人好了,按前述的比例算全島小孩只有11人。趕快把這裡的11份禮物發完然後去南邊人口有10萬4千人的東加王國吧,那邊的小孩子應該有2萬8千人。雖然增加了不少,但相較於預定的每1小時送5600萬份禮物的目標,還不到2千分之1啊。越來越令人焦急了。

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接下來要去的幾個時區,小孩的數量暫時也無法達到「1小時內送出5600萬份」的標準。正3小時的時區只有166萬人,正2小時的時區內有500萬人,正1小時的時區內有416萬人。

正3小時的時區
包括斐濟、圖瓦盧、紐西蘭,以及俄羅斯東端的馬加丹等地區。俄羅斯一共分散在9個時區中。真是巨大的國家啊。

正2小時的時區
所羅門、瓦努阿圖等美拉尼西亞諸島,還有澳洲的首都直轄區、新南威爾斯州、維多利亞州、塔斯馬尼亞州,以及俄羅斯的符拉迪沃斯托克等地區。

正1小時的時區
從這裡開始就複雜了,原因出在澳洲。澳洲雖然在冬季分成3個時區,但夏季因為部分州採日光節約時間,所以又細分成5個時區。偏偏聖誕老人1年才出動1次的12月24日,在澳洲就是夏季!什麼不好挑,偏要挑這麼麻煩的季節出動……更何況,南澳大利亞州還細分為正1.5小時區、北領地還有0.5小時區。幹嘛分得這麼細啊!這種半吊子的時區,為了預防萬一,不要在晚上10點之前進入,還是等到下一個時間帶再來好了。正因如此,在正1小時時區有巴布亞新幾內亞、密克羅尼西亞聯邦、美屬馬里亞納群島(關島、塞班島)、澳洲的昆士蘭州、南澳大利亞州(正1.5小時時區),還有俄羅斯的雅庫斯克等地區。

那麼,來到日本所處的0時差時區呢?雖然小孩人數有5445萬人,離目標非常接近了,但還是差一點點。就這樣,在一開始的6小時內,一直處於「就算想快點送也無法快起來」令人切齒扼腕的時區裡。

0時差時區
包括日本、南韓、北韓、帛琉、澳洲的北領地(正0.5小時時區)、俄羅斯的伊爾庫茨克等地區。

到頭來,從出發開始的6小時內,送出去的禮物不過6530萬份。用掉了全部時間的19%,卻只完成整個任務的3.6%。剩下的禮物還有17億3470萬份,重達87萬噸……

◆千鈞一髮西班牙!

然而接下來情勢逆轉!從下一個負1小時的時區開始突然變成忙得要死,為什麼?因為人口高達13億5千萬的中國就在眼前,等著收到禮物的小孩多達3億6200萬!

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接下來還有人口2億4千萬人的印度尼西亞!人口1億5千萬人的孟加拉!12億2千萬人的印度!1億7千萬人的巴基斯坦!都等著你去送咧!!

更何況中國和巴基斯坦的時差才3小時。在這麼狹窄的時區裡,卻有占全世界一半的人口密集居住於此。來吧!大忙特忙吧!

試著計算一下,為了在地球的另一邊迎接早上5點之前趕完行程,進入中國的這段時間內必須暫時要用平均的1.5倍的速度。將這負1小時之時區的送貨行程畫成地圖就是【圖4】。嗚哇!太趕了吧!

04
【圖4】正1小時時區擴大圖。數字為離開該國出發的時刻

就算趕得這麼急,衝出巴基斯坦時已經是當地時間凌晨4點24分24秒了。接下來的行程卻還是火燒屁股。繞完土耳其諸國的中亞地區當地剛好4點,趕完阿拉伯諸國當地剛好3點,趕完中東諸國則是當地時間剛好2點。

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雖然時間好像一點一點追回來了,但接下來的歐洲和非洲,跑完東部當地時間剛好3點,跑完西部當地時間就已經4點,越來越逼近早晨啦。最千鈞一髮的,就是從負8小時的時區趕往負9小時的時區,也就是要離開最西邊的西班牙時,已經拖遲到幾乎趕不上的4點54分啦!

只要平安度過這一關,就會因為時差而讓時間從5點又往倒退了1小時。所以可以在當地時間4點30分離開冰島,前往南北美洲了。接著又因為時差而讓時間變得充裕起來,跑完南美洲東部當地時間才2點,之後再順利的飛往1點、12點的時區,最後輕鬆抵達終點薩摩亞。成功了!環繞世界一周抵達終點!

國際換日線東側的薩摩亞獨立國
從2011年12月29日24時起國際換日線重新設定,薩摩亞獨立國和紐西蘭屬的托克勞改到國際換日線以西。也因此這些國家和地區在12月29日的隔天就變成12月31日。 備註:(1)執筆時為2012年10月。當時聖誕老人還沒有在此一變更之後送過禮物!(2)因為人口資料只能弄到2010年版的。基於以上理由,所以是用國際換日線變更之前的狀況考慮的。絕對不是因為在書將要完成之前才發覺此事,又沒時間修改才變成這樣的喔!真的啦,沒騙你。

◆送個禮物炸死全家!?

陪著聖誕老人模擬了環遊世界一周,還真夠辛苦的。

只不過,以上考量的不過是繞著全世界跑了一圈所花的時間,完全沒考慮要把雪橇停留在小孩的家門口啊。話雖如此,每次都要向前衝個81公尺就停下來,最高速度就必須加快到音速3800倍了!而且聖誕老人每次起步一加速就會被體重20億倍的力量朝後方重壓,每次一煞車減速時又要被同樣的力道向前推……保證要了他的老命啊!

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因為這篇文章是假設聖誕老人能穿牆而過,就當他是以音速1900倍的速度直接穿過小孩的房間留下禮物。但如此一來又會發生另一大問題。因為聖誕老人坐在雪橇上,禮物也是跟他一起以音速1900倍的速度運動,根據慣性定律,這份禮物就會以音速1900倍的速度砸在牆壁上!依其重量計算破壞力相當於24噸炸藥!所以全家會大爆炸!全球各地屍橫遍野,死傷無數,滿心期待的聖誕夜就此化為阿鼻地獄的景象……

要避免此一悲劇發生,只有唯一的方法!只要聖誕老人把禮物朝後方以音速1900倍的速度丟出去就行了!這一來投出的速度就會與雪橇的速度互相抵銷,禮物就能以速度為0的方式留下來了。只不過,要實行此一方法,聖誕老人必須有2千萬噸的臂力!!

這樣的話,我們心中的聖誕老人形象可能必須修改一下下了。握著馴鹿的韁繩,搖著聖誕節的鈴鐺,來到好孩子的家裡在枕邊留下禮物的老好人……這些都是錯誤的想像!其實他是風馳電掣般駕著超高速雪橇!以迅雷不及掩耳的速度衝進每一家!以絕世強者般的怪力丟出禮物!趕著在32小時內完成不可能的任務的霹靂無敵超強老頭!嗚哇!太可怕了呀!!

◆如果有很多聖誕老人?

硬加了能穿牆而過、能用音速1900倍奔跑的馴鹿等等一大堆根本不可能的假設,模擬出來的結果卻是一個與我們印象中差了十萬八千里的聖誕老人。嗯,這樣太對不起全世界的小朋友了啊。

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只好試著從最根本的地方開始修改吧。要在一夜之間給全世界的小孩送上禮物,如此困難的事業終究不可能只憑一人之力完成。如果像許多圖畫書說的「聖誕老人有好幾個」,用這種方法又如何呢?

試著查了一下,芬蘭據說有一座名叫耳朵山(Korvatunturi)的地方,聖誕老人全都住在那裡。好吧,就當是每年12月24日的晚上,有一大堆聖誕老人從這裡飛出去,越過高山飛過大海,為全世界的孩子分送禮物吧。在此情形下,需要有多少位聖誕老人呢?

這跟快遞工作還蠻像的,因此請教了快遞業者,據說最忙的時期1天之內要送貨10小時,但就算這樣,送完100家左右就是極限了。快遞的送貨要確認收據,要搬運貨物,收貨人不在時還要換個時間再送一次,是非常辛苦的工作。當然,相形之下,聖誕老人一定要把禮物送到完全不認識的小孩的枕邊,這工作就更加辛苦了。在此,就當他們一樣能在1小時內送完10家,平均每1家有2個小孩子要收禮物好了。因為不必考慮時差,活動時間可以從晚上10點一直到早上5點,以工作時間來算也很妥當。

試著計算一下要進行如此的精密作業所需要的聖誕老人數量吧。啥?1300萬人?

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在12月24日晚上,有這麼多聖誕老人配合著全世界各地的時差,紛紛從芬蘭的耳朵山中飛出,散到全世界!?這是何等壯觀呀……不不,芬蘭人口只有567萬人,就算全國國民都當聖誕老人也還不夠啊!

既然如此,只好想成聖誕老人是散在全世界了!當然日本也有!平常他們從事別的工作,但一到12月24日晚上,全員立刻變身為聖誕老人!

在這種情形下,日本應該有多少聖誕老人呢?根據2009年的資料,日本14歲以下的人口約1701萬人。這樣,日本就需要12萬1千的聖誕老人。什麼?全國國民有千分之一以上是聖誕老人!?

依各地區看,人口最多的東京都就需要1萬2500位聖誕老人【圖5】。這人數多到足以擠滿能容納1萬3千人的武道館了。而人口最少的鳥取縣只需560位,要是用可容納2千人的鳥取縣民文化會館來集會,還真有點寂涼。筆者我的故鄉種子島只需要30位聖誕老人。咦,有這麼多的話,說不定哪個我認識的人就是聖誕老人啊。會是誰咧?是那傢伙嗎?

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05
【圖5】說不定您家的老爸也在喔!

在能容納4萬5600人的東京巨蛋裡,如果客滿,裡面可能就混雜著43位聖誕老人喔。在每天有361萬人出入的新宿車站,每天都會有1720位聖誕老人擠在人潮中進出喔!

哎呀,原來世界上有這麼多聖誕老人啊。有這麼多人在為孩子們送上夢想,真是了不起啊。各位讀者,你們之中說不定也有人是聖誕老人,或者說將來會當上聖誕老人喔。

 

摘自《空想科學讀本:科學也無法解答的超難題》,由遠流出版。

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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。

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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

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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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聖誕老人的難言之隱:他恐怕是世上最受歡迎的「成人 ADHD 患者」
陳勁秀_96
・2021/12/24 ・3420字 ・閱讀時間約 7 分鐘

大家都愛聖誕老人,時序進入十二月,全世界上億孩子都歡欣期待聖誕老人;全球最慷慨的慈善老人,如何能在一個晚上把禮物送完?

首先,我們《空想科學讀本》文中解析並推得的實際條件來看,若14 歲以下的小孩定義為「能收到禮物的孩子」,約要送出 18 億份;而為了避免孩子撞見送禮過程,聖誕老人的派送時間是 12 月 24 日晚上 10 點到 25 日早上 5 點,看起來是7個小時;實際上,一路極速飆車向西追得時差,是 32 小時。

而32 小時內送完 18 億人,換算下來每秒鐘需要送出 1 萬 6000 人;至於聖誕老人的夥伴馴鹿,必須以 1900 倍音速飛馳,才來得及繞地球一圈——顯見「一個晚上把禮物送完」是極為艱難的任務。

看著聖誕老人與時限奮戰,就跟每次看超級英雄電影一樣忘情沸騰!但理智回魂後忍不住想…咦,等一下……他為什麼不早點開始派送?!早點開工就不會變成超難題啊!

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究竟是為什麼,聖誕老人明知工程鉅大,卻一定要混到聖誕節前一晚才開始工作?這一思索,就像我日常工作,蒐集個案行為特徵,檢點各種面向;終於,好像認得這聖誕老人也有的難言之隱。

你有想過聖誕老人為何總在平安夜才爆走全球分送十八億份禮物嗎? 

答案可能是:他有注意力失調/過動症

(全名為 Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder,簡稱 ADHD)

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傳說中,聖誕老人會駕著馴鹿雪橇,滿世界的送禮物。圖/Pixabay

證據一:慢性拖延 

聖誕老人西元 270 年出生,若以三十歲入行來算,已重複這職務 1721 次;一般人如此經歷,多能記取教訓,進行修正:早點開工,以防悲劇重演。聖誕老人卻是年年抱佛腳,不能不說他或有「自我調節」的重度困難。

我的會談室有很多這樣拖延問題的成人 ADHD 個案,不論是期末考當天早上才翻開書頁,還是開會前一晚才想起需要的資料還沒聚全,都是因為腦功能中的自我動機系統運作不彰,導致啟動困難(只要主觀覺得無趣,對價值就無感、對後果不在意,也就無意行動);加上時間感弱 (低估做完一件事實際所需時間),因此總在趕「最後一分鐘」。

證據二:過度專注

但以結果看,不能不說這聖誕老人甚是厲害;能奇蹟般完成龐大任務,不只必須不食不休不眠,還要在單位時間內投以最高量的專注力。

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在我們一般人常見的生理現象,事到臨頭火燒屁股,大腦會分泌腎上腺素去甲基腎上腺素,使人體超越平時的機能超強專注力對抗危機。但是,腎上腺素的效期多僅能維持數分鐘。所以,聖誕老人不尋常展現長時高度專注力,更像是部份注意力失調患者展現的「過度專注」overfocusing)特徵。

與多數人對注意力問題所認知的很難專心poor concentration)相反,過度專注這類型的患者,實是太過專心且難以轉移;一旦專注手上的事就渾然忘我,短則數小時長則數天,忘了肚子餓,忘了與人有約,別人叫喚也聽不到,身邊有危險也不知道。在特定工作場域中這樣全神貫注有時能帶來超級產值,但,它本質上仍然是自我調節不良造成的注意力問題[註1]

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與多數人對注意力問題所認知的很難專心相反,過度專注這類型的患者太過專心且難以轉移注意力。圖/Pixabay

證據三:尋求刺激

多數人愛在寒冬夜裡享受爐火、早睡,聖誕老人卻愛在極端氣候滑雪奔波;遇到窗門沒開的人家,還得跳上結冰屋頂攀下煙囪。這樣驚險刺激,在典型大腦是危險;在非典型 ADHD 大腦是樂此不疲。為什麼會有如此差異?因 ADHD 者腦中神經傳導物質多巴胺(dopamine)濃度較低[1]

多巴胺的作用讓人有愉快感覺,不少 ADHD 成人喜歡追求感官刺激而有危險行為(比如:超速),或喜愛從事諸如競速滑雪、跳傘、賽車等等極限運動;一般人輕鬆就能得到的愉快感覺,ADHD 者卻必須以做更多事、更冒險,讓腦中的多巴胺濃度上升才能體驗。這也是為什麼在確診服用正規治療藥物(中樞神經系統興奮劑)之前,很多為 ADHD 症狀所苦的人,往往自行使用具有興奮作用的尼古丁、酒精等等物質,作為自我醫療。就此而言,聖誕老人透過超極限運動獲得 natural high 真是健康的好方法,但好孩子們真的不要效法他飆車才好啊。

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證據四:衝動控制

根據多數聖誕老人的照片看來,老人家體態福氣十足。英裔美國人的傳統,聖誕老人進入人家,留下禮物,也會看到孩子們為他準備的食物…這樣,在平安夜逐門逐戶吃喝,千份萬份上億份的餅乾與牛奶全下肚!聖誕老人身為資深極限運動員,卻管不住自己的嘴巴。讓我們面對現實吧,他有不為人知的衝動控制困難。

研究[2,3]發現 ADHD 成人有過重或肥胖風險。從小就有 ADHD 的成人男性,肥胖(身高體重指數 BMI 超過三十)機率是一般人兩倍[4]。這和過動症特有的衝動控制不佳以及自我調節不良有關;生活環境中若隨手可得大量垃圾食物,要能成功抑止一口接一口,可能比登天還難。

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從小就有 ADHD 的成人男性,肥胖(身高體重指數 BMI 超過三十)機率是一般人兩倍。圖/Pixabay

證據五:過動

神奇的是,儘管肚子裡那一圈圈的餅乾與牛奶海,聖誕老人活力超級充沛,他快速移動,他哪裡都去,唯獨沒法靜靜地待在原地啥都不做——這是最廣為人知的過動症狀。

異於常人,不等於「不如別人」

基於上述這些非典型行為表現組型,筆者高度懷疑聖誕老人是 ADHD 家族的一員。不過若是要作臨床正式診斷,這些資訊還不夠。

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正式的診斷除了需要考慮症狀總數嚴重度,還要了解部分症狀是否在 12 歲前即已出現;症狀持續 6 個月以上;且必須是跨情境的負向影響:除了職場問題,這些症狀也干擾他的人際關係、家人相處或生活日常。

聖誕老人若是非典型大腦的過動症,那他善於找到(創造)一份適合自己的工作;這是能給成人 ADHD 者作為啟發的一種典範。

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只要放在對的崗位上,過動症特質甚至可能成為工作的助力。圖/Pixabay

找到適合你大腦特性的職業

以聖誕老人為例,適合他的工作含括散播溫暖職務單純(遞送、駕車)、工期彈性(不用固定時間/每日上班)、立即回饋(隔天就能收到感謝信)、身體活動環境新奇多變獨立作業,這些特性。

當你從事的工作或作業方式包含越多對 ADHD 特質友好的元素,你就越有機會在職場成功。

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這篇文章寫給——每一位跟聖誕老人同樣在自己的崗位上努力不懈了一年又一年的工作者。

是如此包羅萬象、特質殊異的你我,各司其職,才能攜手成就這整個世界美好。

祝大家聖誕節快樂!

想要了解更多 ADHD 者的樣貌,及背後的執行功能困難,請見:兒童才會有過動症?從亞當.李維的經歷,來談「成人ADHD」

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註解

註1:「過度專注」是一種對某物或活動展現出高強度聚焦的固著(fixation)狀態。當事人僅關注到當下感興趣的目標對象,其餘所有感官接收或訊息處理都被忽略,因而干擾到履行職責、正常的人際或生活功能。是注意力問題的其中一種類型,嚴重者甚至寫報告專心到家裡失火也渾然未覺;也常造成旁人或親密伴侶的痛苦。

參考文獻

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陳勁秀_96
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臨床心理師,專長為成人ADHD評估、心理治療與生活教練;願望是看見更多人活出自我的獨特與精采。主持FB 專頁: ADHD,人生加把勁;部落格: 成人ADHD知識加油站