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跟屍體打交道的第一步,就是來場科學的解剖──《法醫科學研究室》

PanSci_96
・2017/06/07 ・5723字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

  • 【科科愛看書】如果《CSI 犯罪現場》對你來說,是最好下飯的影集,那你絕對要來拜訪一下《法醫科學研究室》。在這間研究室中,會有身處第一線的醫生為你專業解剖八百萬種死法,教你如何從皮屑、纖維、指紋等等蛛絲馬跡,逐漸建立出犯罪現場的真實面貌。無論你是想成為下一位福爾摩斯、還是想用手中鋼筆殺盡天下人(?)都要好好來拜師學藝一下!

解剖是一個科學程序。目的是要檢驗屍體,找出死亡原因和死亡方式的證據。執行方法是透過肉眼和顯微鏡檢驗屍體,乃至於毒物(含藥物與毒物)、血清(即血液)及任何法醫認為必要的輔助檢驗法。或許不言而喻,但仍值得一提,解剖必須在屍體進行防腐處理之前執行。防腐劑會改變傷口的外觀,並導致毒物檢驗失準。

解剖是一個科學程序。目的是要檢驗屍體,找出死亡原因和死亡方式的證據。圖/IMDb

解剖屍體有步驟,把握時間很重要

解剖的時機依許多因素而定。可能是在取得屍體後立即或過幾天執行。週末和假日、工作量超載,或者需要將屍體轉送到較大型的實驗室,都可能導致延誤。在這段時間,屍體會存放在冰櫃中。存放達四到五天,就會導致屍體產生細微但顯著的變質情形。

每位病理學家各有做事的方法,但絕大部分而言,法醫解剖會遵照普遍通用的方案。許多步驟彼此重疊,有些可能以不同的順序執行,端賴情況的特性而定。典型的步驟包括:

ž.辨認死者身分
.屍體著衣及不著衣拍照
ž.移除任何微物跡證
.測量屍體的身高及重量
ž.屍體進行全面或部分 X 光掃描
ž.檢驗屍體外部
ž.解剖屍體
ž.針對檢驗中移除的任何組織進行顯微檢驗
ž.毒物和其他實驗室檢驗

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法醫完成驗屍並檢視所有輔助資料後,就會填寫最後的報告並提出意見。讓我們更詳細地看看這每一個步驟:

.身分辨識:

死者的身分辨識至關重要。如果死者成為刑事訴訟的事主,毫無疑問地必須確認死者是誰。若是身分未經確認,從屍體蒐集而來的證據在法庭上就沒什麼用處。

當事人的身分通常不會有疑問。家人或朋友會前來認屍,否則可能用照片、指紋及齒列紀錄來判定。

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.拍照:

屍體著衣和不著衣的照片都要拍。臉部和身體的正面照和側面照很重要,尤其是若受害者的身分尚未完全確立。每一個傷口、疤痕、胎記、刺青和不尋常的身體特徵,都要充分記錄。

.微物跡證:

在移動屍體測量身高及重量,以及進行任何其他檢驗之前,要先仔細搜索微物跡證。這是為了避免這些脆弱的證物在檢驗過程中丟失或受到污染。法醫小心細察屍體及衣物,找尋毛髮、纖維、液體的痕跡,以及其他微物跡證。他會用放大鏡,往往也會用專業照明工具,例如雷射光、紫外線或紅外線。衣物要小心移除、裝袋,移至乾淨的環境中進一步檢驗,並針對ㄚˇ做更仔細的搜索。

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在移動屍體測量身高及重量,以及進行任何其他檢驗之前,要先仔細搜索微物跡證。此時會透過一些專業照明工具協助。圖/IMDb

.測量身高及重量:

這是實際驗屍的第一步。法醫將測量結果連同年齡、性別、人種、髮色與眸色一起記錄下來。

.X 光:

受創區域的 X 光檢驗往往會顯示出骨頭和某些類型的內部軟組織創傷,以及外來異物大致的形狀和尺寸,後者可能有助辨識凶器。以穿刺傷而言,可顯示斷裂而遺留下來的刀尖。這種檢驗對槍傷極為有用。

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彈頭難以預測,且在人體裡會以不尋常的路徑移動,尤其如果撞到骨頭的話。X 光有助找出彈頭最後停留的位置,並且將之取出,進行彈道測試。例如,一顆彈頭可能進入胸腔,撞到肋骨或脊柱而偏移,往下穿過橫膈膜,最後停在骨盆一帶。全面搜索胸腔也不會找到這顆彈頭,但腹部或全身 X 光就能顯示出它的位置。

此外,彈頭很容易變形和碎裂,留下碎片和殘骸,顯示出彈頭在人體走過的路徑。這對犯罪現場重建來說可能很有用,因為子彈的路徑可能指出槍擊當下受害者和攻擊者站立的相對位置。

外部檢驗:尋找屍體表面的蛛絲馬跡

如有可能,屍體的外部檢驗在犯罪現場就該展開。法醫要在屍體移動前走訪現場,但實際上並不一定可行。這麼做的好處是他能對屍體和犯罪現場有一個整體的認識。他能親眼看到屍體的位置,以及屍體位置和其餘犯罪現場證據的關係,後者如加害者的出入口、凶器或血跡噴濺。照片是有幫助,但親臨現場能有更清楚的了解。

值得注意的重點是,此一犯罪現場的檢驗並不包括法醫碰觸或移動屍體,除非絕對必要,以免任何與屍體相關的證據丟失或受到污染。

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基於同樣的理由,從現場移動屍體時必須十分謹慎。以外傷造成的死亡而言,在移動屍體之前,受害者的雙手要用紙袋包覆,以保全受害者手上或指甲裡的任何微物跡證。屍體通常會用乾淨的塑膠布包裹,接著裝進乾淨的屍袋。層層的包覆可將屍體掉落的任何微物跡證收集起來,同時避免留下外來物質混淆或污染後續取得的任何證據。一旦到了實驗室,屍體就從運送用的包裝中移出來,放在解剖台上。塑膠布接著就送到鑑識實驗室,進行微物跡證的搜索。

層層的包覆可將屍體掉落的任何微物跡證收集起來,同時避免留下外來物質混淆或污染後續取得的任何證據。一旦到了實驗室,屍體就從運送用的包裝中移出來,放在解剖台上。圖/IMDb

病理學家專注在屍體上。在他最初的檢驗當中,屍體穿著衣物。他要找像是毛髮、纖維、槍擊殘留物、精液、唾液或血跡等微物跡證,任何發現都要拍照存證與收集。他也要尋找衣著與屍體傷口吻合的破損之處。比方說,受害者襯衫上的破洞是否吻合屍體上的槍傷或穿刺傷?如果不然,就有可能是加害者企圖變造現場,而在受害者死後替屍體更衣。檢驗過後要小心移除衣著,避免喪失任何微物跡證,並送至鑑識實驗室處理。

下一步,法醫判定屍僵的狀況與屍斑的存在與位置。一旦知道屍體發現時的姿勢和屍斑的位置,就可能指出屍體在死後是否被移動過。

他要尋找疤痕(外傷或手術)、刺青、胎記,以及任何皮膚的損害或異常,予以拍照並製作示意圖。倘若屍體尚未確認身分,這些資料可能格外有用。

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如同對著衣屍體的檢驗,屍體上找到的微物跡證必須加以檢查、拍照與收集。在受創致死的案件中,要剪取受害者的指甲並刮取證據。若受害者反抗過攻擊者,就可能找到來自凶手的毛髮、血液和組織。在性侵案件中,法醫則會梳理陰毛,尋找來自強暴犯的毛髮。此外也要從陰道和肛門採樣以檢驗精液。法醫從受害者的頭髮、眉毛、睫毛及陰毛採樣,與屍體上或屍體周遭找到的外來毛髮進行比對。接下來,所有採集到的微物跡證就送往鑑識實驗室,做進一步的評估。

指紋是在所有微物跡證都取得之後再行採集,尤其是在剪過或刮過指甲之後。這個步驟之所以延至此時,乃因光是把手打開或掰開來採集指紋,就可能導致細微證物的喪失。

新傷舊傷,都是重要的傷

創傷不分新舊都要檢查並拍照。示意圖顯示出傷口在屍體上的位置,並標示出傷口和解剖標誌(anatomical landmark)的相對位置。例如,胸部的穿刺傷要標示出它和頭頂、一隻腳的腳跟、人體中線、傷口同側乳頭的距離。就犯罪現場重建而言,此一細節可能相當重要。傷口的確切位置可能顯示出攻擊者的身高,以及是左撇子或右撇子。這也可能有助於排除某位犯罪嫌疑人。假使犯罪嫌疑人明顯過矮,不可能由上往下刺傷六呎四(約一九五公分)高受害者的脖子呢?

鈍器造成的挫傷(瘀青)要加以測量並拍照。若是廣泛分布在受害者的四肢和軀幹,可能表示死者生前曾有掙扎或受到凌虐。手臂和雙手的瘀青和傷口可能表示受害者試圖抵抗攻擊者。諸如此類的創傷稱作防禦性傷口(defensive wounds)。在徒手或用繩索勒斃的案件中,可能會在喉嚨一帶看到瘀血(見第八章:窒息,「索狀物勒死」一節)。

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如果能夠取得殺人凶器,法醫可能會拿來與創傷進行比對,以判定造成創傷的是否即為該件凶器。他或許會借助於 X 光。在鈍器傷(見第七章:身體傷害,「鈍器傷」一節)的命案中,顱骨凹陷性骨折或整排肋骨骨折的型態若與可疑凶器相吻合,即可做為重要證據。

就穿刺傷而言,如有可能,法醫會謹慎判斷有幾道傷口。在某些情緒激動或「殺紅了眼」的凶案中,傷口可能多到無法準確計算。若是如此,法醫就會判斷最少有幾道傷口,繼而測量每道傷口的寬度、厚度和深度。此一檢驗的目的還包括判定刀刃是單面或雙面,以及哪道傷口是致命的一刀。

倘若攻擊者不只一人,這項資料可能相當關鍵,因為它直接影響各個加害者所面臨的指控。實際致命的那一道傷口的加害者,可能要背負更重的罪責。猶豫性傷口(hesitation wounds)則往往伴隨用刀自殺的情況。多為輕微的皮肉傷,是當事人在真正下刀前意圖鼓起勇氣所造成的。

針對穿刺傷法醫會判斷有幾道傷口,有時候因為情緒激動而難以計算,有時候加害者不止一名,有時候是自殺猶豫不決的猶豫性傷口等,這些都是很關鍵的判斷。圖/IMDb

槍傷的穿入傷口要測量並拍照。法醫會評估子彈進入人體的角度,以及發射當下槍枝與人體的距離(見第七章:身體傷害,「槍械與彈藥」一節),因為這些是可用來判別自殺與凶殺的關鍵資料。如前所述,X 光有助追蹤彈頭在體內行經的路徑,並定位出最後停留之處。這項資訊用於解剖時找出彈頭,以及評估其對器官與組織造成的損害程度。

剖開屍體吧,和器官來場深層對話

解剖就是把屍體剖開做內部檢驗。剖開的動作則是以 Y 字型切口(Y incision)(下圖)來完成。這種切口要劃開三條線:兩條從兩邊肩膀向下延伸至胸骨底部,第三條繼續往下,沿著腹部中線到恥骨。接著將肋骨和鎖骨鋸開或剪開,移除胸骨,露出心臟、肺臟和胸部血管。

解剖的剖開的動作則是以 Y 字型切口來完成。這種切口要劃開三條線:兩條從兩邊肩膀向下延伸至胸骨底部,第三條繼續往下,沿著腹部中線到恥骨。接著將肋骨和鎖骨鋸開或剪開,移除胸骨,露出心臟、肺臟和胸部血管。圖/《犯罪手法系列》提供

心臟和肺臟相繼取出,儘管多數時候兩者是整體一起移除。血型、DNA 分析及毒物測試所用的血液,往往是取自心臟、主動脈或周邊的血管。一份血液樣本被裝進含有氟化鈉(sodium fluoride)的試管中。氟化鈉可抑制細菌生長。這一點很重要,因為酒精是某些酵母和細菌代謝過程的副產品。如果檢驗延後了幾天,血液酒精濃度就可能提高,造成指數錯誤。氟化鈉則降低了這種可能性。

法醫的注意力接著轉移到腹部。每一件器官都要經過秤重與檢查,並採樣以顯微鏡檢驗。若知道死者最後一餐的內容與時間,胃內容物可能有助於判定死亡時間。胃內容物、眼液、膽囊裡的膽汁、尿液和肝臟組織,皆可能採樣進行毒物測試。

最後,法醫要找頭部創傷或顱骨骨折的證據,接著檢查腦部。為此,他必須打開顱骨。首先,從其中一隻耳朵後面切開頭皮,劃過頭頂到另一隻耳朵後方(下圖)。頭皮接著往前剝離,露出顱骨。用開顱鋸移除部分顱骨,露出腦部。他先在原位檢查腦部狀況,接著取出來徹底檢查,並採集組織樣本。

法醫要找頭部創傷或顱骨骨折的證據,接著檢查腦部。為此,他必須打開顱骨。首先,從其中一隻耳朵後面切開頭皮,劃過頭頂到另一隻耳朵後方。頭皮接著往前剝離,露出顱骨。用開顱鋸移除部分顱骨,露出腦部。他先在原位檢查腦部狀況,接著取出來徹底檢查,並採集組織樣本。圖/《犯罪手法系列》提供

檢查並採樣以備後續的顯微鏡檢驗之後,將器官歸回原位,切口予以縫合。接下來,遺體可能就交返家屬埋葬,除非調查上有必要做更進一步的檢驗。

.組織顯微鏡檢驗:

移除的組織樣本浸泡在福馬林中「固定」,再以石蠟包埋。這些石蠟塊讓標本較易切成很薄的薄片。切片置於載玻片上,用像是蘇木紫-伊紅(hematoxylin and eosin,簡稱 H&E)之類的生物染色劑染色,以顯微鏡檢視。

.毒物檢驗:

任何收集而來的體液和組織皆送至毒物實驗室做藥物與毒物檢測。胃內容物和眼液可能揭露出受害者死前幾小時攝入的藥物。尿液和膽汁可能指出受害者過去幾天所使用的藥物為何。毛髮可能顯示出長期攝取重金屬(砷、汞、鉛)的跡象。血液對於檢測酒精濃度和許多其他藥物尤其有用。尿液可顯示出巴比妥類藥物和其他種類鎮靜劑的存在,乃至於大麻和尼古丁。

解剖完畢,就到了提交報告的時間

最終的報告涵蓋解剖和顯微鏡的發現,連帶附上任何輔助檢驗的結果,例如毒物、血清或 DNA 分析。法醫接著運用報告上的資料,提出他對死亡原因和死亡方式的意見。

報告可能立刻建檔,也可能延後至所有輔助檢驗結果都返回。這可能要花幾天或幾週的時間。有時候法醫可能先建一份初步聲明,等到報告都回來之後,再擬定他的最終報告。由於他的發現和意見足以影響警方、檢方、犯罪嫌疑人,以及所有相關人等的家屬,法醫通常在處理初步聲明和最終報告時都會很謹慎。

即使是最終報告也並非「確鑿」的定論,隨時皆可加以更動。如果他發現讓他改觀的證據,他可以修正他的意見和報告。舉例而言,如果一名長期臥病在床的老婦死於療養院,看起來是自然死亡,驗屍官可能判定沒有解剖的必要,並在他的報告中表明死亡方式乃屬自然。但萬一涉及一筆龐大的遺產或保險金,又有人提出該名婦人遭到謀殺的證據呢?驗屍官可以開棺驗屍(如果已經下葬),更仔細地搜索創傷或毒物的跡象。倘若發現了致命的創傷或毒素,他可以修改他的報告,表示死亡方式並非自然,而是遭到殺害。警方就會隨之展開調查。

每位病理學家都自有一套製作最終報告的方法與風格,但某些資料是必不可缺的。典型的制式內容是:

ž.外部檢驗
ž.受創的證據
ž.中樞神經系統(腦部和脊髓)
ž.胸部、腹部和骨盆的內部檢驗
ž.毒物檢驗
ž.其他實驗室檢驗
ž.意見(意見包括他對死亡原因、死亡機轉和死亡方式的評估)


 

 

 

 

本文摘自《犯罪手法系列-法醫科學研究室:鑑識搜查最前線, 解剖八百萬種死法》,麥田出版

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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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用顯微鏡查「秋毫」 找出破案關鍵
顯微觀點_96
・2024/10/08 ・1865字 ・閱讀時間約 3 分鐘

本文轉載自顯微觀點

圖/顯微觀點

用於鑑識科學的比較顯微鏡受到 1929 年的情人節黑幫大屠殺事件影響,有了進一步的發展。但是,除了比較顯微鏡外,還有哪些顯微鏡應用在鑑識科學呢?這篇文章帶你來一探究竟。

通常物證有許多種類和樣式,因此調查中會使用多種類型的顯微鏡和鑑識工具。現場通常使用的簡單放大鏡或低倍率(7-50X)立體顯微鏡,可幫助檢測和收集微量證據。另外,也會針對犯罪現場進行拍照,建立和犯罪行為之間的關聯。

彈道、毛髮、纖維和工具痕跡比較

還記得當時卡爾文‧戈達德(Calvin Goddard)協助調查情人節黑幫大屠殺案件,為了釐清涉案槍枝來源,而開發了識別子彈和彈殼的比較顯微鏡,最後確認槍枝並非來自警方。

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比較顯微鏡是一種可並排分析樣本的設備,由透過光橋連接的兩個顯微鏡組成。樣本被放置在兩個載物台上,並使用連接兩個觀察頭光橋中的內置分割畫面同時觀察、比較可疑和已知的樣本。

用於比較彈道的比較顯微鏡具有長工作距離光學元件,還包括子彈座、鹵素或 LED 照明選項、偏光濾光片、放大倍率轉換器以及用於調整放大倍率和工作距離的輔助鏡頭。由於每支槍管內表面的製造痕跡都不相同,留在彈頭的細微特徵也不會一致。

加上射擊時,從裝填子彈到退出彈殼,彈殼在各步驟因為和槍枝組件的相互作用而留下獨特的痕跡,例如:撞針撞擊底火的撞針痕、火藥爆炸,彈殼向後撞擊槍機面所形成的彈底紋、只有具抓子鈎槍枝才會留下的抓子痕等。因此透過比較顯微鏡的比對鑑定可以用來確認涉案槍枝。

除了彈道比對外,比較顯微鏡還可以透過並排比較來確認簽名真偽,或是在確定歷史日期時使用。

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凡「做過」必留下痕跡

根據法國法醫學家羅卡(Edmond Locard)提出的羅卡定律(Locard exchange principle, 又稱羅卡交換定律):「凡兩個物體接觸,必會產生轉移現象」,也就是犯罪(嫌疑)者必然會帶走一些東西、也會留下一些東西,現場必會留下微量跡證。

因此,犯罪現場除了槍枝、子彈、彈頭和彈殼等物證外,槍擊殘留物(gunshot residues,GSR)或微量跡證(trace evidence)也是破解案件的關鍵。GSR是由槍擊後槍口排出的所有顆粒組成,主要包括炸藥底火、推進劑(火藥)、穩定劑和其他添加劑的燃燒或未燃燒完的顆粒。

GSR 顆粒最常見的特徵是其形狀和化學成分,華萊士(J.S. Wallace)和麥奎蘭(J. McQuillan)發現,所有檢測到的顆粒尺寸均在1微米到12微米之間,呈球形和不規則狀,主要成分為鉛、銻和鋇,可用掃描電子顯微鏡(SEM)配備能量色散X射線光譜偵測器加以檢測鑑定。

GSR通常是從嫌疑槍手的手上或其他物體上收集到,如果嫌疑者手上存在特徵性 GSR,通常會推測此人可能是開槍射擊者、開槍時靠近槍支,或處理被殘留物污染的槍枝或其他物體。

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J.S. Wallace和J. McQuillan使用SEM搭配能量色散X射線光譜偵測器比較K58和Gevelot手槍的GSR。
J.S. Wallace 和 J. McQuillan 使用 SEM 搭配能量色散 X 射線光譜偵測器比較 K58 和 Gevelot 手槍的 GSR。圖/顯微觀點

而在暴力犯罪中,體液是常見的證據。雖然現今常用 DNA分析,但顯微鏡仍發揮其作用。尤其位相差顯微鏡,可將樣品所造成的細微光程差轉變成明顯的光強度對比,能清楚觀察到在明野下透明的樣品,因此常用於自強姦受害者收集的陰道拭子中尋找精子。

另外,土壤也是調查犯罪的重要關鍵。偏光顯微鏡可對土壤顆粒的顏色、形狀和大小,以及當中的礦物質進行分類和分析。因此嫌疑犯鞋子上、屍體運送到埋葬地點的車輛外側或內部的土壤證據,都可能對調查起很大的作用。

土壤鑑測也很重要
土壤鑑測也很重要。圖/Adobe Stock

參考資料:

  • Bullets for my Valentine
  • Lee, H. C. (1998). Applying Microscopy in Forensic Science. Microscopy and Microanalysis4(S2), 490–491
  • Wallace, J.S., & McQuillan, J. (1984). Discharge Residues from Cartridge-operated Industrial Tools. Journal of The Forensic Science Society, 24, 495-508.
  • 孟憲輝(2015)。物證鑑識在槍擊現場偵查上的應用。刑事政策與犯罪研究論文集,18,313-340。
  • Gunshot Residue (GSR)

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