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百年戰爭演化史:坦克大進擊!—《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2016/09/21 ・3121字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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重裝戰爭再進化―自第一次世界大戰至今的機械創新

古希臘重裝步兵手持盾牌,齊步向前、漢尼拔迦太基大軍以戰象迎敵,洞悉未來的達文西則在 1487 年畫下一輛武裝戰車。雖然坦克車的概念──能制霸戰場的武裝戰車──幾乎與人類的戰爭史一樣古老,但一直要到一百年前,無堅不摧的坦克車才正式上場服役。

以吱嘎作響的改裝浴缸為前身,坦克車自第一次世界大戰開始便一直是軍隊克敵致勝的祕密武器,而且這種戰車的角色十分多元。從突破防線、摧毀堡壘,到偵查敵情、作為支援火力,坦克車的角色千變萬化。為了順利完成任務,坦克車有三大基本要素:火力、行動力與保護力。坦克車的火力集中,能衝破敵軍陣線,還能在任何地形上快速前進、深入敵軍陣營;重裝盔甲更能保護士兵,讓他們能無後顧之憂地勇敢完成任務,在前線以更專業、有效的方式迎敵。

坦克車首次上戰場時身負眾望,前線戰士期盼從此不必再陷入壕溝戰的僵局。隨後,坦克車逐漸進化為重裝系統,成為主導戰場的決定性武器。現今,坦克車既是潛在的致勝關鍵,也可能是已經過時的昂貴機器。無論如何,坦克車的技術演進與對戰爭的影響確實讓人歎為觀止。

毫無疑問,坦克車光是存在,就足以繼續影響所有戰事的決策以及各種陸上保衛戰。因此在可見的未來中,坦克車依然會穩坐軍隊頭號資產寶座。

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坦克的過去與現在

坦克車的設計如何因應現代戰場需求

在第一次世界大戰之前,其他領域的研發工作已為坦克車的設計帶來許多實際效益。例如,當時履帶已用於某些重型牽引機上,效果比輪胎好,而且當時大家認為「功率重量比」對於戰車的移動力與效能表現影響極大。

經過全面性的研究,研發人員打造出基本的內燃機,並在牽引機或底盤上方鉚接鋼板外殼。機組人員可以勉強透過觀察孔查看外部狀況,並以操作桿組操控方向。原本供步兵與砲兵用的機關槍與大砲也經改良後裝上車體。

馬克 1 號 打破壕溝戰僵局的首輛坦克車

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第一次世界大戰陷入膠著的壕溝戰,當時大家極力希望突破僵局,因此催生出世界上首輛主戰坦克車──英國的馬克 1 號(Mark I)。當時的英國海軍大臣是溫斯頓.邱吉爾,他在 1915 年設立了陸舟委員會(LandshipCommittee),並負責製造盔甲戰車,馬克 1 號坦克戰車就此誕生。

馬克 1 號僅重 28 噸多,使用福斯特-戴姆勒六汽缸引擎作為推進系統。當時共打造了兩款,雄型款搭載兩架霍奇克斯六磅重機槍,雌型款搭載兩架維克斯重型機關槍。兩款戰車皆另外配備三架輕型機關槍。單艙內共乘載八名機組人員。英國陸軍於 1916 年二月訂購 100 輛馬克 1 號,並於索姆河戰役首次啟用,其中幾輛雖於戰中損毀或動彈不得,仍展開了現代戰爭之序幕。

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雖然現代的一般步兵若是遇上坦克車,幾乎是兇多吉少,但早期的坦克車卻是笨重、動不動就故障的滑稽機器。那時的引擎根本無法推動沉重的機身前進,過熱的引擎發出陣陣濃煙,燻得操控人員動彈不得。第二代重裝車輛則從一次大戰的經驗中汲取教訓,將戰時開發出的多項新技術投入第二次世界大戰中使用。車底盤已依用途改良,柴油引擎與汽油引擎馬力提升,並且從飛機製造業借引擎來使用。機關槍與大砲接上可旋轉砲塔、盔甲升級,車間通訊則以可靠的無線電取代過去的信號與方向旗。

二十世紀後半葉之後,科技日新月異,坦克車因此改頭換面,成為現代機械戰爭中的制霸武器。有了 GPS 導航系統,車間通信協調有如神助。技術成熟的遠紅外線目標獲取與穩定系統,讓坦克車能同時追蹤多個目標,即便在移動中也能精準發射武器。推進系統亦採用最新科技,使用包覆了複合盔甲的渦輪引擎,此款盔甲比鋼板來得更輕、更堅固,大幅提昇速度與安全性。

挑戰者 2 號 英國步兵的主戰坦克車

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許多軍事分析師讚譽英國的挑戰者 2 號為當今全球最優良的主戰坦克車。挑戰者 2 號於 1986 年至 1991 年間開發而成,雖然與前身(挑戰者 1 號)的名字相同,但其實兩者相容的設備不到 5%。

挑戰者 2 號是精良的主戰坦克車,重量不到 70 噸,而且是二戰以來,首款由隸屬於英國航太系統公司的軍火供應商「陸地系統分部」獨家設計、研發並量產的坦克車。挑戰者 2 號的主要武器為口徑 120 公釐的 L30 CHARM 戰車砲,塔台與槍身透過固態電子系統操控。車上也配有小型武器,包括一挺口徑 7.62 公釐的 L94A1 同軸機關炮與一挺口徑 7.62 公釐的 L37A2 指揮官機關槍。有了第二代查布漢(Chobham)複合裝甲的保護,挑戰者 2 號在伊拉克戰爭中戰績特別輝煌。

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現代戰場

進可攻、退可守,坦克車功能大解密

自初上戰場至今,坦克車在戰爭裡擔任過各種角色。世界重要軍事組織對於坦克車的潛力評估各有所見,有人積極開發,有人看壞前景,坦克車在此同時則發展出各種角色、積極分工。

有的坦克車搭載了重裝盔甲與武器,戰力驚人。有的坦克車則設備精簡,追求速度與操控能力。早在坦克車歷史初期──也就是第一次世界大戰期間──英國的步兵便已開始同時使用重裝的馬克 4 號與馬克 5 號,以及相對敏捷輕巧的「惠比特」小靈犬坦克車(Whippet)。重裝坦克車用以突破德軍壕溝防線,為輕裝坦克車開路,以利長驅直入,強攻敵軍陣營。

重裝坦克車擲出猛烈砲火,輕裝坦克車則有如現代騎兵。此種戰略一直沿用至第二次世界大戰,由輕、中、重裝三種坦克車延續前代的分工。坦克戰變得越來越普遍,而隨著任務越來越多元,裝甲坦克車的樣式也越來越繁複,有些甚至專用於摧毀敵軍的坦克車。

從冷戰至 21 世紀間,為了節省開支,加上科技進步,出現了主戰坦克車。主戰坦克車擁有推進力十足的高效能引擎和複合裝甲,速度也更上一層樓。不同類型坦克車間的效能差距也因此縮小。現代主戰坦克車結合了各種早期設計,整合為齊一且致命的戰爭機器。

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未來重裝戰

坦克車隨著科技進步不斷演化,能夠碾壓爆破、突破重圍的坦克車,已然成為 20 世紀戰爭的代表。而未來,也許一切將有所不同。有些分析師認為重裝坦克的黃金時期不再,有些則認為坦克車會不斷演化與適應,繼續稱霸明日戰場。

科技持續改造坦克車與反制武器。裝載了地獄火飛彈的阿帕契直升機能在短短幾秒內快速鎖定目標,粉碎敵軍坦克車。無人飛行器亦具相同性能。即便不考慮科技進步,陸軍也能以肩射武器朝坦克車快速發射彈藥,再馬上躲回藏身處。

在此同時,坦克車也因科技創新增添不少新戰力,可進入狹巷中與叛亂者對戰,或在荒漠中鎖定敵軍身影。火力強大的武器與特製彈藥無堅不摧,複合裝甲更提供了空前的保護。反制系統則能阻擋並擾亂所有逼近的「智慧型」武器。

未來戰場上,坦克車再也不是昔日跛行於荒原、不斷噴射火焰的古怪機器,而將成為革命性的戰鬥系統。隱形科技能逃過雷達與熱成像系統偵測,自動無人坦克車的操縱者也不須再親赴前線。如「機器獵豹」(Cheetah)這類的精密機器人系統也在不斷發展,目前正由美國國防部評估效能。有了劃時代科技,坦克車仍將馳騁戰場多年。

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混合坦克車的優勢

運送一名士兵與相關設備,一天約需 80 公升燃料。燃料效率將是未來軍事應變計畫中的關鍵要素,而混合坦克車正符合此趨勢。經過多年研發,英國航太系統公司與諾斯洛普.格拉曼公司(NorthropGrumman)發表了心血結晶「地面戰鬥載具」(GCV),使用混合電子推進系統,燃料效率比起早期裝甲戰車,提昇高達 20%。鋼板外殼下,保護著共三名機組人員與九名備戰步兵。然而沉重的車體目前仍是一大挑戰。


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本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第24期 〈2016年09號〉

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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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