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寶可夢抓膩了?用 QRcode 抓真實植物寶貝

oeo
・2016/10/19 ・4639字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

文、圖/ oeo;白流蘇|中興森林學研究所畢業

「如果沒有人在觀察,世界是否存在?」——物理學大師約翰.惠勒。

如果沒有人在感知,森林是否存在?

如果沒有人在大地遊戲,人類是否有存在的意義?

今年八月,炙熱的夏天,原本不出門或不喜歡運動的宅男宅女,突然間全都聚集在家裡附近的公園、馬路邊,這些人有一個共通點:低頭滑手機。這年頭低頭族已是常態,但人潮突然大量聚集在某一地點低頭的現象還是頭一次出現。原來,是任天堂開發一款新遊戲「Pokémon GO」(精靈寶可夢)在台灣上線了,圓了許多玩家引頸企盼的抓寶夢,也讓七、八年級生的童年回憶「神奇寶貝」再度引發熱潮。

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這款遊戲結合神奇寶貝圖鑑與地圖,突破「宅在家玩遊戲的刻板印象」,必須走出戶外才能抓寶提升經驗值。從事森林與生態教育推廣工作多年,使用智慧手機並非教育項目首選,但行動科技普及的生活環境中,科技來自人性,人們為了更好的生活品質,發展「雲端網路」與「行動科技」結合,都是為了「親近世界」、「交流感通」。此時,我們不禁好奇,除了神奇寶貝、虛擬寶物,對於真實生活中生物資源這類真正的生態寶貝——以植物為例,是否能透過科技協助,有更多更廣的認識與資訊的應用?

相信親生物、學自然的人很多都有「山林綠境就是最鮮活的教室,自然天地就是最精彩的博物館」的觀念甚至信念,此現象歷史悠久且範圍廣大,但很多尚處在「意識」層面,真正於知識與技術的開發、整合及應用其實仍屬草創階段,方興未艾。例如博物館學中的經營理念與技術,如何將作品物件與參訪動線做最精緻的設計與規劃;又如森林遊樂區或公園內的樹木,如何讓前來吸收芬多精的旅人了解與認識,除了靜態的解說牌之外,還可以用什麼形式呈現?到戶外抓虛擬寶貝之餘,何不趁機認識一下當地的生態環境與植物呢?

現有植物解說、管理系統亟待升級

現今植物解說牌材料所費不貲,但內容常以簡陋形式呈現。(作者提供)
現今植物解說牌材料所費不貲,但內容常以簡陋形式呈現。(作者提供)

在現有的植物導覽媒體、解說看板與標記系統中,常存在各有利弊的現象,如解說牌內容文字落落長或粗略敘述兩極化、看起來是高級材質製作的解說牌經過風吹雨淋已搖搖欲墜不敷使用;另外許多森林遊樂區提供團體預約專人導覽解說服務,但仍須達到人數門檻才能成行,等待集結人數的時間就消耗吸收解說知識的慾望,亦可能不滿一定人數就無法擁有專人導覽,因此錯失許多獲得新知的機會。

用 QRcode 做新的解說牌

因此,我們注意到近年二維條碼(QRcode)的製作與讀取成本已經非常低廉且普及便利,手機等行動設備與網路雲端科技也是日進千里。國立苗栗農工森林科杜加維老師自民國 101 年開始指導一群熱衷森林教育與生態保育的學生,利用專題學習、專業課程與課餘時間,以 QRcode 掛牌結合網路解說影音發展「生態保育行動解說 QRcode 系統」並於 102 年起執行應用、推廣,至今邁入第五年度,進展順利。這個系統突破傳統靜態解說牌的呈現方式,解說影音帶有生動情境的意向,讓接收訊息者較易進入狀況,且無須預約導覽,只要拿起手機掃描 QRcode 即可觀看解說內容,可能遠比真人解說來得精彩豐富。

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QRcode 植物解說牌。圖/作者提供
QRcode 植物解說牌。圖/作者提供

除了導覽之外,這個系統亦建立一種以植栽、樹木為記錄、調查、保育、管理的基點,如將來要知道某一森林的樹木生長,可從系統中獲取資訊,當然此系統需具備長期可擴充與可更新性,有新的生長就即時從系統中做修正與記錄。運用 QRcode 的好處是它只需要一個 3 cm x 3 cm 的面積即可秀出條碼,供人掃描,在建置時也具有便利性及即時性,可以一次攜帶上千張的 QRcode 解說牌幫樹木「掛牌」,比起傳統豎立大型解說看板來得簡單與輕便。QRcode 解說牌小巧簡樸、製作成本低廉,建置後不太需要擔心財產管理問題;使用者又可免費下載掃描軟體使用,對應到現今提倡環保、保育教育的顯學,何嘗不是一種具體實踐呢?

所以,這個系統是怎麼建立起來的呢?

「生態保育行動解說 QRcode 系統」建置流程為調查某一地點的物種並蒐集資料、開始拍攝解說影片、修改影片並將影音上傳至網路雲端、將影片網址製作專屬 QRcode 牌,列印護貝剪裁穿孔穿線、再將 QRcode 牌掛置於目標物種上即完成建置,此外,師生經營團隊亦成立網路相關平台,投入後續擴增、改善工作,主要網路平台名稱與網址如下:

一、生態保育行動解說QRcode系統

生態保育行動解說 QRcode 系統網誌。圖/作者提供
生態保育行動解說 QRcode 系統網誌。圖/作者提供

將解說影音上傳至 Youtube 網站,並建立整合植物物種解說影片與使用回應的網誌。目前已初步完成苗栗農工校內植栽 82 科 275 種近 400 株的解說建置,852 株生長與保育管理建置,對應於雲端資源,主要再分為兩個子系統,一者為影音解說系統,一者為生長與保育管理系統(樹木生長紀錄網)。

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二、樹木生長記錄網

為實踐於山野地況及森林環境,特地於苗栗獅潭和興林場實行樣區設置,且以生長與保育管理系統為主,並做為樹木生長與保育管理的網誌,經過三年多的建置與更新,目前已完成林木 20 科 600 餘株掛牌、記錄樹種、胸高直徑、樹高、枝下高與材積等資料的設立,且持續增設與擴大中。此系統促進森林地面調查與長期監測方法系統化與數位資料化的落實,直接、間接也就提昇了科學科技探究、森林保育與管理之功效。

在森林裡設立一定面積的樣區座森林資源調查與監測。圖/作者提供
在森林裡設立一定面積的樣區座森林資源調查與監測。圖/作者提供
實際到實習林場進行樹木胸高直徑生長調查。圖/作者提供
實際到實習林場進行樹木胸高直徑生長調查。圖/作者提供
利用森林資源調查的資料製作QRcode解說牌,為日後追蹤樹木生長紀錄建立資料庫。圖/作者提供。
利用森林資源調查的資料製作 QRcode 解說牌,為日後追蹤樹木生長紀錄建立資料庫。圖/作者提供。

三、「生態 QRcode 行動解說保育網」臉書社團

經營團隊也透過建立臉書社團「生態 QRcode 行動解說保育網」與使用者交流,若有學校或機關團體有意自行現場建立樹木解說掛牌,也可透過這個社團與經營團隊聯絡,免費下載樹種解說 QRcode 表使用。目前已有近 300種樹種,持續增建中。

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在一次苗栗縣教師研習(104 年度精進教學能力計畫)的分享後,參與的教師就表示願意拓展此一系統,並連結史地人文與藝術領域的內容,成為社區生態與環境教育的據點。

此外,每當我們看到一些山林路標、指示標物、解說標牌甚至登山綁帶時,,就會引發我們去思考如何增進其內容、效用與改善其形式、結構。我們也嘗試將這些指標與我們的「生態保育行動解說 QRcode 系統」,做初步比較分析。例如近年在林務局轄下森林遊樂區或自然步道,可以看到一些解說牌或非常簡單的樹種掛牌(以下以八仙山森林遊樂區為例),我們嘗試暫掛上相同樹種的 QRcode 掛牌,在未增加材料花費與製作成本的情況下,解說內容(影音)與應用連結卻著實增加。

生態保育行動解說牌QRcode(右)與原掛牌(左)比較。圖/作者提供。
生態保育行動解說牌 QRcode(右)與原掛牌(左)比較。圖/作者提供。

其他校園與綠境部分,目前此系統正式公告推廣範圍為苗栗、台中的中小學,而實際上,學生親身前往建置單位則以新竹、苗栗的中小學與少數私人機構為主,兩年多來有記載者已包括 30 處中小學與私有綠地,總計高達上百種數千株的植物解說建置。

至森林遊樂區進行系統推廣前置勘查與試驗。圖/作者提供
至森林遊樂區進行系統推廣前置勘查與試驗。圖/作者提供

還能做什麼?

經營團隊持續投入「生態保育行動解說 QRcode 系統」建置已經數年光景,不過整個統的潛在發展空間實屬龐大平台與計畫,目前的發展仍處於草創階段,還有許多不足之處。例如掛牌的方式與條碼的規格、造型、材質還有非常多的改進空間。雲端的管理、資料的整合在此系統中扮演至為關鍵的角色,以學生群為主的經營團隊單單是在影片上傳雲端與搬遷、公共帳號密碼管理、系統維護與更新工作交接上產生傳承延續問題。而目前系統還存有很大一部分定位在學校教學活動,所以學生為解說影片拍攝與製作主體具有相當程度的效益,但若考量長遠的發展與大規模的應用,解說影片的拍攝品質與製作水準仍非常需要更多專業與持續性的投入及提昇。

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結合行動科技感知生物、認識生境的終極標示條碼,其實就是生物、生境的自身密碼,這也是我們小小研發團隊近年的努力投入方向,例如以葉脈紋理數位資料辨識樹種為主題,探究成果陸續發表於全國科展、專題競賽、相關期刊與科普網站,也獲得初步成果與肯定。但在目前可行階段,「生態保育行動解說 QRcode 系統」仍是一種「實惠」的推行方案。

「改一點,好很多」是「生態保育行動解說 QRcode 系統」建置的重要理念之一,例如從解說設備與服務的經濟評估觀之,從成本而言,一個解說成本單價 0.5 元和 50 元的差異會造成整體發展(例如環境教育、生態測計)方向上成與敗的天壤之別,相對的,從效益而言,一處可提供的解說或記錄據點是 10 個亦或是 100 個也會造成截然不同的規模效益。

當行動科技、網路應用蓬勃發展的今日,我們除了享受這些進步帶來的便利與益處,但在現實社會上也必須面對它帶來的副作用與反撲的衝擊與隱憂,像是眾多「數位移民與原民」過度執迷於虛擬世界與物質享樂的偏狹負面現象,不重視真實世界的生態,若未在此時代洪流中站穩腳步,我們將面臨什麼樣的世界?若我們認同從物質文明過渡至生態文明的進程,那當物聯網(Internet of Things,IoT)觀念與技術沸沸揚揚、方興未艾的當今,是否也該為未來姑且稱之為生聯網(Internet of Lives,IoL,可參考〈生聯網前傳〉一文)的建構有所著力?

生態保育、教育、研究本是無遠弗屆,生生不息的,期望將來的「地球居民」對於生活周遭的環境生態都有非常豐富而活絡的感知交流。對應到近期為之瘋狂的寶可夢遊戲,走出戶外,雖是虛擬抓寶遊戲,但從遊戲中也能感知與你一同抓寶的路人,進而體會真實環境,或許生態世界中的一草一花一樹,透過人類的遊戲,形成活的形象。

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德國狂飆運動時期思想家席勒(Schiller)所說:「只有當人是完全意義上的人時,他才遊戲;只有當人遊戲時,他才完全是人。」

當行動科技與穿戴設備的發展內容若能充分連結、融合具有生命、富涵生物資源的真實世界,並且不要「只有看見,卻沒有觀察」,進一步更要能感通道交與互惠共生的世界。我們以「生態保育行動解說 QRcode 系統」邁出簡陋粗破的一小步,卻欣喜分享這樣的大方向,更期待將來「生態保育行動解說 QRcode 系統」能結合地圖尋找樹木(生態)寶貝,並且不斷開展、精進投入與發揚。

  • 致謝:在此感謝國立苗栗農工「生態保育行動解說 QRcode 系統經營團隊」的熱心付出、森林科同仁支持、實習處林孟郁主任、羅家榮老師、林務局東勢林管處劉惠宜技士、森林科學生陳筠、陳昱廷、王嘉豪、劉怡秀、林冠宏、劉家翔、彭紫綺、陳姿妤、白軒寧、張宇婷、邱永貴、邱怡萍、李雅婷、秦子喬等歷屆專題經營小組與參與學生在各階段與實踐上的鼎力投入、資料提供與整理,方成此作。
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森林學研究所畢業 曾任台大創發社幹部(臉書社團 "創發社CAIV" 召集人 ) 某屆倪匡科幻獎得主 從事教育工作 科學科幻 自然生態 文藝創意 一切"豐富生命"的愛好者...

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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