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電腦病毒首度公開亮相|科學史上的今天:11/10

張瑞棋_96
・2015/11/10 ・1025字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

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1983年的今天,賓州理海大學(Lehigh University)的電腦安全研討會上,剛從南加大拿到博士學位的柯恩(Fred Cohen, 1956- )向台下聽眾展示手上的磁碟片。他向大家解釋裏頭有自己所寫的一段小程式,它隱藏在一支合法的Unix程式之中。接著他將磁碟片插入台上的迪吉多電腦主機VAX-11/750,五分鐘之內即取得系統的控制權。

若不考慮危害性,湯瑪斯所設計的程式「偷窺者」可能為第一支可自我複製並散佈的電腦病毒。圖片來源:tumblr

柯恩告訴大家這種小程式叫「電腦病毒」,因為它可以感染電腦,複製自己,並且散佈到其它電腦。柯恩又做了四次試驗,證明電腦病毒可以繞過當時的各種安全機制,平均不到半小時就成功取得控制權。

這是人們第一次目睹電腦病毒的強大威力與潛在威脅,電腦病毒這個名詞也自此成為此類程式的統稱。事實上,柯恩在幾個月前的博士論文就描述了這一切,正是他的指導教授阿德曼(Leonard M. Adleman, RSA加密法的三位發明人之一)建議他使用病毒這個詞。

不過若不考慮危害性,更早之前就有自我複製並散佈到其它電腦的實例了。1971年,參與建置ARPANET(internet的前身)的BBN技術公司為了測試,由程式設計師湯瑪斯(Bob Thomas)寫了支程式,感染網路上的迪吉多PDP-10電腦,在螢幕上顯示「我是偷窺者,有本事來抓我!」(I’m the creeper, catch me if you can!)。

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之後再由另一位程式設計師湯姆林森(Raymond Tomlinson)放了另一隻叫「收割者」(Reaper)的類似病毒,但它的作用是找到「偷窺者」病毒,將它刪除;因此「收割者」算是第一個解毒程式。順帶一提,正是湯姆林森制定電子郵件在網路上的傳送方式,「個人帳號@電腦主機」就是由他制定的。

以個人電腦而言,最早的病毒出現在1982年,一位15歲的高中生Rich Skrenta寫了個名叫「麋鹿複製者」(Elk Cloner)的程式,隱身在遊戲程式中,只要曾用這張磁碟片開機,病毒就會常駐在電腦的記憶體中,繼續感染之後插到這台電腦的磁碟片,因此散佈到周遭朋友的Apple II個人電腦。與「偷窺者」一樣,「麋鹿複製者」只會跑出一段打油詩,沒有其他危害。

隨著電腦數量不斷成長,電腦病毒也越來越猖獗,危險性也越來越高。而且正如柯恩當年預言的,並沒有方法可以完全阻擋病毒;在現今網路盛行的時代,更是防不勝防,或許你我的電腦中早已潛伏著電腦病毒,只是我們一直沒有察覺哪!

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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網際網路的誕生!|科學史上的今天:10/29
張瑞棋_96
・2015/10/29 ・978字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

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在現代社會,網路已經跟電力、自來水一樣成為不可或缺的生活必需品。不過,連上網路雖然也跟打開電燈開關與水龍頭一樣方便,但網路的資料傳送方式可不像電流或水流那樣;它之所以能無遠弗屆,全賴當初就讀麻省理工學院計算機科學博士班的克連洛克(Leonard Kleinrock, 1934- )所提出的革命性概念。

ARPANET操作畫面。圖片來源:Jackpukk@wikipedia

事實上,網路遠比個人電腦還早出現。早在1950年代末期,大型電腦主機就開始透過電話線彼此傳送資料,但這種方式每次只能跟一台電腦相連,而且就占掉骨幹中的一條線路,影響整體的使用效率;這就像高速公路的車道都畫了雙黃線,而且一旦有台車開進來,這個車道就不准再有別人使用。

克連洛克於1962年的博士論文中提出封包(packet)的網路架構與數學理論。基本上就是將資料切割成一個個小小的封包,每個封包上都有目的地地址;然後用分封交換機取代傳統的電話交換機,並且將高速公路的雙黃線取消。分封交換機會根據封包上的地址與車流量,將封包打散到各個車道,封包可以中途變換車道,甚至改走另一條公路;同屬一個檔案的眾多封包就這麼殊途而同歸,抵達目的地。

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分封交換機除了讓網路效率更高、可以多台電腦連線,網路還更堅固安全。因為傳統電話交換機只要作為樞紐那幾台壞掉,所有電腦就可能無法彼此連線,而分封交換機卻是分散式的,封包可以到處四竄,幾個節點損毀也無礙。因此,當國防部「先進研究計畫署」(ARPA)希望打造一個不會因為蘇聯攻擊就癱瘓的網路時,自然採用克連洛克的倡議。

也因此,這個名為ARPANET的網路最先連結的兩個點就是克連洛克任教的加州大學洛杉磯分校,與「滑鼠之父」英格巴特(Douglas C. Engelbart)所在的史丹佛研究中心。1969年10月29日晚上10點30分,在克連洛克的注視下,他的學生克萊恩(Charley Kline)慎重地按下要送出的訊息:”login”,不料只按了頭兩個字母就當機,一個小時後才又修好。因此”lo”就成為ARPANET傳送的第一個訊息。

ARPANET連結美國國內越來越多單位的電腦;1975年,經由史丹佛連結英國的網路,名符其實地成為internet;而今internet已經盤根錯節,無所不在了。ARPANET於1990功成身退,但若溯流求源,1969年的今天,應該算是internet誕生之日吧。

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提早三十年預見電腦功能的人──英格巴特誕辰|科學史上的今天:1/30
張瑞棋_96
・2015/01/30 ・1117字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

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身材修長的英格巴特一路走到舞台上的電腦桌前坐下;其實桌上只有電腦顯示器、鍵盤、滑鼠與 keyset,電腦遠在五十公里外的史丹佛研究中心。顯示器亮了起來,舞台上的大銀幕同步秀出畫面,上面分割出左右兩個視窗,左側是一份空白文件,右側則是遠方同事的即時影像。

道格拉斯.英格巴特。圖/Alex Handy@wikimedialicense

英格巴特先示範了文件的輸入、編輯與存取,然後讓遠方的同事一起參與編輯。接著他打開一份老婆交代的購物清單,先讓上面的物品自動依名稱重新排列,接著銀幕出現一張地圖,上頭已標示出購買物品的商店與路線圖。他點選了圖書館,馬上出現一份書單。之後英格巴特仔細講解整個系統架構,包括硬體、軟體與網路,以及未來建構 ARPANET(internet 前身)的計劃,全場觀眾早已為之目眩神迷,演示結束後,會場爆出如雷掌聲,久久不息。

我們現在會覺得這些演示一點也不稀奇,但這可是 1968 年,將近半世紀之前!那是用打孔紙片輸入電腦指令、電腦螢幕只能顯示單色字元、既無滑鼠更無網際網路的個人電腦史前時代,而英格巴特就展示了網路連線、圖形介面、多重視窗、視訊會議、文書處理、協同作業與超文本的整合系統。難怪當場的所有觀眾會被徹底征服,因為這根本是未來世界或是科幻小說才會有的場景啊!1968 年 12 月 9 日的這場演示也因此被稱為「所有演示之母」 (Mother of All Demos) ;賈伯斯日後膾炙人口的演示正是發端於此。

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賈伯斯所受的影響不只於此。當時印表機的龍頭全錄 (Xerox) 公司深恐英格巴特的技術普及後,將造成辦公室的無紙化時代來臨,動搖本業,於是在 1970 年成立帕羅奧多研究中心 (PARC) 負責先進技術的研究。恰巧英格巴特的研究預算遭到刪減,旗下的小組成員將技術一起帶進 PARC,於是才有後來的賈伯斯前來參觀,大受震撼而將滑鼠與圖形介面引進蘋果電腦,從此改變了個人電腦的面貌。

是的,天才即是見人所不能見,而先知總是看得太遠,兼具兩者的英格巴特超越時代太多,他所展示勾勒的電腦與網路如何融入工作與生活之中,必須再過二、三十年,當技術、成本、網路等等各項條件都成熟了,才得以一一實現。但他的名字已被埋沒太久,至今英格巴特在人們的心目中仍未得到應有的地位與榮譽。如今人們會以「滑鼠之父」稱呼他,但他的影響與貢獻豈僅止於滑鼠?!正如蘋果電腦的共同創辦人沃茲尼克對他的悼念:「我們現在在電腦上所有的一切都可以追溯到他的發想。對我而言,他就是個神。」

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

 

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。