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尼古拉.特斯拉:如交流電般起伏的人生──《光之帝國:愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》

商周出版_96
・2018/01/23 ・5384字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

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為何我們挑選了這本書:
在十九世紀末,美國三位傳奇人物與「電能」的發展息息相關:最著名的夢想者與發明家湯瑪斯‧愛迪生、對發電和電力輸送有革命貢獻的電力奇才尼古拉‧特斯拉、創建多家公司的發明家和企業家喬治‧西屋,《光之帝國:愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》主要介紹了這三位人物成功、失敗以及彼此的宿怨,美國企業史上最獨特的惡鬥「電流之戰」於此展開。

充滿溢美之詞的特斯拉專訪

一八九四年二月,科默伏給《世紀》寫的特斯拉文章刊登出來,並附有知名攝影家薩羅尼拍攝的相片。

這篇文章辭藻華麗,洋洋灑灑地說道,「特斯拉先生一直有個夢想,受到流星瞬間閃光所引發的啟示;他的同行對他的敬佩日益增長,乃因為他看得更遠,最早看見在科學新大陸上微微閃現的光芒」。這篇讚美文章刊登在國家主要雜誌上,自然而然引起了轟動,也立刻引起紐約報界的注意。

特斯拉的發明生涯起伏不斷,但不可否認的是他相當有魅力!圖/Unknown@wikipedia

幾個月後的一個星期日,七月二十二日,約瑟夫.普立茲的《紐約世界報》,曼哈頓銷量最大的日報,登出一個醒目的長篇報導,出自知名專欄作家亞瑟.布里斯班(Arthur Brisbane)之手,題為「我們最傑出的電學家」,還有「比愛迪生更偉大」、「電力的未來」等小標題。

布里斯班和科默伏不同,他對電一無所知,也不想不懂裝懂。「每個科學家都是自己專業的行家,」布里斯班這樣描寫特斯拉,「每個紐約社交界的人,即使是笨蛋也認識他那張臉。他每天在德莫尼科飯店用餐。他每晚都坐在靠窗的那張桌子……埋首看晚報。」

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布里斯班的文章帶有一張全版尼古拉.特斯拉的畫像,他穿著正式的燕尾服。

「與電融為一體的發明家襯托在光輝燦爛的電火中」。

這當然指的是特斯拉那次最著名的即席表演,讓幾千伏特電流通過他的身體,直至火焰吞沒他全身。他向布里斯班承認,「我讓電流通過全身的主意,只為了扭轉大家長期以來對交流電的愚蠢看法。這實驗對科學家來說沒有任何價值。關於交流電的『伏特』存在著一大堆胡說八道理論,現在你看到伏特和電流能量毫無關係」。與大多數遇到特斯拉的人一樣,布里斯班也發現他很有魅力。結果在那個炎熱寂靜的夜晚,他們兩人坐在德莫尼科飯店裡一直聊到破曉,直到清潔女工來打掃飯店的大理石地板。

圖/Dickenson V. Alley [CC BY 4.0 ], via Wikimedia Commons

布里斯班告訴《紐約世界報》的二十八萬讀者,「每當談到正在研究的電力問題時,特斯拉就變得神魂顛倒。他說的沒有一個字可以讓人聽懂。他把一秒鐘分成幾千萬份,達到的能量顯然是任何其他東西都無法提供的。他堅信電力可以解決勞動力問題。這應該是(尤金)德布斯先生在地牢受苦時思考的事。根據特斯拉的理論,未來的艱苦工作肯定會成為啟動電力開關的推動力」。

特斯拉也曾在1931年登上時代雜誌的封面。圖/Time magazine, Volume 18 Issue 3, July 20, 1931 The cover shows Nikola Tesla @ wikipedia

那年秋天,一八九四年的九月三十日,《紐約時報》用了幾個整版登出文章〈尼古拉.特斯拉與他的發明〉,副標題為「確信無疑走向偉大勝利」。不同於布里斯班輕鬆愉快的敘述,《紐約時報》竭盡全力闡釋特斯拉的高頻研究和在他無線電燈背後的科學。令人奇怪的是,文章隻字未提尼加拉。

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事實是,不管西屋發電機的工作進展是否順利,特斯拉已全心將自己投入一個嶄新且更深奧的電學尖端領域。每天他都在實驗室裡埋首工作,完全不顧樓下商業街道的雜訊。特斯拉沉浸在他嶄新的電力夢中,他與布里斯班長談時承認,「我絕對自信地期待著,地球上將會用無線傳輸資訊。我也對用同樣方式高效傳輸電力充滿希望」。

特斯拉的夢想:無線電波通訊與尼加拉大瀑布發電

當特斯拉公開談到他的工作時,他對自己正在研究的細節(也就是現在眾所皆知的無線電收音機)守口如瓶。到了一八九四年,特斯拉已經組裝出一個小型手提式收音機轉播站,整年都在不斷地檢測並改進。許多下午和晚上,他都和一位製圖員一起爬上實驗室的寬闊屋頂,豎立起無線接收器,再拿上他的接收機,再到更高更遠的地方,去檢測他的無線電收音機訊號。

特斯拉所發明的無線電被廣泛應用於廣播,此為廣播原理1.播音室 2.混音裝置 3.音訊轉換器 4.無線電轉換器 5.無線電塔(發射塔) 6.用戶收音機。圖/Jjw@wikipedia

冬天的時候,特斯拉已經在他住的格拉克飯店(這家飯店距離曼哈頓上城區三十條街,在他的實驗室北方一英里半遠)的房頂安好裝置。在這個比下面百老匯時髦的精品商店高出十層樓的地方,特斯拉小心翼翼地放飛用繩縛的氦氣、熱氣或氫氣球,接著氣球和繩子一直升高,直上空中。一條電線連接到飯店的總水管。

特斯拉將他的接收器調節至與收音機頻率,就能成功聽到製圖員從市中心實驗室屋頂上發出的廣播訊號。整個冬天他都在微調那處於雛形階段的收音機,等到春天來臨,冰雪消融,就要乘坐汽船沿哈德遜河北上,去看看如果繼續向阿爾巴尼航行,是否還能收到傳送訊號,所以到那年年底,特斯拉的身體和精神狀態都非常好,可謂勝券在握。

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一八九五年對特斯拉是更好的一年,他已將新收音機調到最佳狀態,而且期待著尼加拉大瀑布開始送電。

在他將專利賣給西屋七年後(也是為了拯救公司而放棄他的權利金四年後),特斯拉的西屋發電機終於要安裝在懷特的電力大教堂!偉大的時刻即將來臨,大瀑布入口的閘門一旦打開,尼加拉碧綠的河水將奔騰流入三個巨大水管,冰涼的湖水咆哮著直落向渦輪機。隨著渦輪機開始旋轉,水花飛濺,水霧濛濛,每根鋼軸也越轉越急。在飛旋鋼軸上方的電力發電機房裡,特斯拉的三台黑黝黝巨大發電機組也在旋轉,製造著電力磁場。

西屋公司根據特斯拉專利所生產的交流電發電機。

從這些熱氣騰騰的發電機組將流出無形的電河,靜悄悄地穿過電橋流入變壓器,在那裡轉換成高伏特的巨大電流湧向世界,之後再由許多獨立變壓器將其降壓成無形無聲的電流,點亮十幾萬戶的燈泡,為巨大的工業提供能源、讓水牛城的電車運行、驅趕夜晚的黑暗,並減輕人類的重負。人們稱他為夢想家,但這一切夢想都將成為現實。

尼古拉.特斯拉公司成立

由於交流馬達和多相發電機的難題一直懸而未決,許多研究者都望而卻步,但是特斯拉成為占據這歷史地位的第一人!不光是他所追求的榮譽,也更出自財務上的原因,因為這樣一來他將有充足的資金更自如地工作。他認為,與他正在研究的更尖端且又簡單得多的動力系統無線傳輸相比,交流電只是剛起步。

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對人、金錢和機遇都頗有眼光的亞當斯希望立刻成為特斯拉的贊助人(後來才知道,亞當斯其實已經追蹤特斯拉許久,這個聰明人比任何華爾街財閥都瞭解特斯拉交流電專利的價值),特斯拉也直率地宣稱,這只是他革命性發明創造進行開發與商業化的開端。

特斯拉(曾經叫做特斯拉汽車),主要產銷電動車,太陽能板及儲能設備,其公司名稱則是為了紀念特斯拉。圖/Windell Oskay @ wikipedia

一八九五年二月,《電力工程師》上出現一篇短文,宣告成立尼古拉.特斯拉公司,經營範圍為「生產和銷售機械、發電機、馬達、電力設備等等」。該公司有一大批一流董事:亞當斯和他的兒子恩斯特、勤勉工作又雄心勃勃的蘭金、特斯拉很久以前的資助者艾菲德.布朗、紐澤西的查爾斯.科尼(Charles Coaney)以及特斯拉本人。

據傳,該公司的資本為五千美元,數字聽起來實在可笑。不過特斯拉後來提到,其實僅亞當斯一人就投資了十萬美元,所以到一八九五年春天時,特斯拉身為一個發明家過著十分令人嫉妒的生活。

災難突降,實驗室被大火燒毀

一八九五年三月十三日清晨兩點三十分,特斯拉的實驗室被一場大火焚燒殆盡。整個建築從內部爆炸,實驗室那一層變成燃燒的地獄,所有電力實驗設備毀於一旦。

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《紐約太陽報》報導,當東方天邊出現了第一道黎明光芒時,在南五街可以看見「兩道搖搖欲塌的牆和像打哈欠般敞開的大洞,向外流著黑水和油」。當時非常受尊敬的報界編輯查爾斯.達納這樣寫道,「尼古拉.特斯拉的工作室和其中寶貴設備都被破壞,這絕不僅僅是他個人的災難,而是整個世界的巨大損失。如果用手指頭來比喻這個年輕人對人類社會的重要性,那麼說他是大拇指絕對不為過」。幸運的是,特斯拉那天晚上沒有辛苦工作,否則他很有可能葬身火海。

第二天上午十點,特斯拉像往常一樣去工作,完全被眼前的情景嚇呆了。「這不可能是真的,」他盯著燒焦的廢墟不斷這樣喃喃自語。

他的十五個雇員比他來得稍早一些,都悶悶不樂地站在那裡,不忍心將特斯拉從格拉克飯店喊來面對如此悲慘情景。《紐約太陽報》記者想採訪他,特斯拉拒絕了,他說:

「我太悲傷了,讓我說什麼呢?這差不多是我半生的心血,所有的機械設備和科學研究用具都經過多年調試,卻在一個小時內被大火吞沒。這筆損失根本不能用錢來估算。什麼都沒有了,我必須從頭開始。」

他雙眼噙滿了淚水,精心設計的發電機、振盪器、馬達和真空燈泡,珍貴的記錄、檔案和往來信件,還有他在世界博覽會的展品、最近研製的無線電收音機的發射器與接收器,所有這些年來的工作成果,全都付之一炬。甚至,人們開始懷疑他實驗室裡的火災源於那些被稱為電力奇蹟的東西。

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1893年芝加哥世博會所展示的特斯拉交流電馬達與其他發明。

大樓看守報告說,大火從一樓燃起,另一家租戶是個蒸汽裝配廠,加班時曾經在樓面上撒許多油,它「燃燒時像個引火盒」。看守的水桶簡直是杯水車薪。消防員與大火奮戰了三個小時,他們只能防止火勢蔓延到相鄰的工廠以及附近的高架鐵路。

沮喪的特斯拉悄悄地走出去,徘徊在大街上。同時,詹森夫婦到處找他,希望在他遭受「無可挽回的損失」的時候可以給他一些安慰。即使他的設備在別的地方有備用,如發電機、振盪器和馬達,但是他的收音機是獨一無二的,必須重新組裝。他的實驗室全都沒有保險,經濟損失慘重且徹底。特斯拉最近幾年掙了不少錢,但他全部的收入幾乎都投入實驗室裡,被這場大火燒毀。

除了東山再起別無出路

在科默伏、詹森夫婦,以及許多曼哈頓的朋友與熟人的鼓勵下,特斯拉重整旗鼓,又在東休斯頓街四十六號找到一間新實驗室。後來他告訴記者:

「我灰心喪氣到了極點,如果我沒有定期為自己做電療,我簡直不相信還能振作起來。你看,電流進入疲憊不堪的身體,成為身體正需要的生命力、控制力。電是個偉大的醫生,依我看,它是最好的醫生」。

到了三月二十二日,康復的特斯拉寫信給西屋一位高級工程師,要求訂購新設備。他寫道,「我敢肯定,您一定從報紙上知道了,那場不幸事故幾乎奪去我全部的設備,進而影響了我目前的工作。我現在必須重建實驗室」於是,他的新設備在一個月內陸續運到。此外,特斯拉也寫信給曾監理特柳賴德金王礦交流電工程的斯科特,請求他協助促成他的訂購,並解釋:「這種工作對我的健康來說必不可少。」

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在此期間,特斯拉在最不可能的地方找到了應急之所:湯瑪斯.愛迪生在西奧蘭治的巨大實驗室。哈洛德.布朗曾經在那裡電死過狗、小牛和馬。新聞界長期以來都將愛迪生和特斯拉,這一對美國最偉大的奇才,形容為勢不兩立,但是在這危難關頭,愛迪生非常大度地放棄了競爭,為悲痛的特斯拉提供了臨時工作場所。

 

 

 

本文摘自泛科學 2018 年 1 月選書《光之帝國——愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》,商周出版

 

 

 

 

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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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特斯拉 Cybercab 登場!自駕車事故責任該由誰承擔?
PanSci_96
・2024/07/30 ・1411字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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特斯拉即將在 2024 年 10 月推出無人計程車,並且 Robotaxi 的正式名稱,將取名為 Cybercab。
等等,在無人車正式上路之前,我先問你一個重要問題。如果我開特斯拉自駕車撞死人,要負責的是我這個駕駛、乘客,還是特斯拉與馬斯克?

你敢開自駕車嗎?肇事責任是誰負責? 圖/envato

自駕車撞死人:駕駛、乘客,還是特斯拉負責?

當你駕駛特斯拉自駕車撞死人,責任歸屬是個複雜問題。無人車上路前,了解現行法律與技術界限至關重要。如果你強行介入自駕車運行,解除自駕功能後的事故責任由你全擔。如果不干預,事故責任可能由車商承擔。然而,最終誰來負責,仍取決於多方因素,包括車輛技術和法律規定。

這是個很現實的電車難題,應該說自駕車難題。如果你駕駛的自駕車正在失控向人群駛去,你是否有勇氣按下緊急剎車,承擔一切責任?

這類問題正是現在無人駕駛技術面臨的道德和法律挑戰。

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電車難題再現:自駕車技術的進展與挑戰

自駕車並不是未來的幻想,而是已經在我們的日常生活中逐漸實現的技術。特斯拉和其他汽車製造商已經展示了他們的自動駕駛系統,這些系統能夠完成從停車到高速公路駕駛的各種操作。目前的自駕技術主要依賴於先進駕駛輔助系統(ADAS),這些系統結合了多種技術以提升駕駛的安全性和效率。

ADAS 並不是一個新概念,它可以追溯到 1950 年代的汽車巡航控制系統,隨後在 1970 年代加入了防鎖死煞車系統和車身動態穩定系統。現代的 ADAS 功能更加多樣化,包括防撞系統、車道偏離警示、盲點監控、自適應巡航和駕駛監控等,這些功能大大降低了人為失誤導致的事故風險。

自駕車三隻眼睛:相機、光達和雷達的全面解析

自駕車依賴於三種主要感知技術:相機、光達和雷達。相機負責辨識交通號誌和行人,光達則通過發射紅外雷射光脈衝繪製 3D 地圖,雷達在惡劣天氣中表現尤為出色,能夠在雨天、霧天和沙塵暴中提供穩定的數據。

自駕車的決策過程可以分為感知、決策和控制三個步驟。感知階段依賴於相機、光達和雷達提供的數據,決策階段則依靠 AI 算法來判斷最佳行動方案,最後由控制系統執行決策。這些技術的進步使得自駕車在面對複雜的交通情況時,能夠做出更準確的反應。

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全球無人計程車競賽:各國如何迎接自動駕駛未來

特斯拉並不是唯一的自駕車領導者,Google 的 Waymo 和通用汽車的 Cruise 已經在無人計程車領域取得了重大進展。中國的自動駕駛公司小馬智行和百度的蘿蔔快跑也已成功讓無人計程車在主要城市上路營運。根據預測,到 2025 年,全球將有約 800 萬輛 3 級或 4 級的自駕車在道路上行駛。

特斯拉的 Cybercab 無人計程車即將上路,標誌著自駕車技術進入新的階段。隨著技術的不斷進步和法律框架的完善,自駕車將在未來的交通系統中扮演越來越重要的角色。然而,自駕車事故責任的問題仍需進一步探討和解決,以確保這一新技術能夠安全、可靠地服務於社會。

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從 3G 到 6G:行動通信的進化之路
數感實驗室_96
・2024/06/20 ・825字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

摩斯發明電報和貝爾發明電話,這些似乎是上古時代的科技,其實都發生在過去兩百年內。而手機,作為近五十年來的產物,又經歷了怎樣的演變呢?

讓我們來探討行動通信是如何從 3G 發展到 6G 的。

1989 年,一張名為《The Great Radio Controversy》的搖滾專輯發布,迅速走紅,登上告示牌熱門榜。雖然專輯的歌詞與通信無關,但它的名字「偉大的無線電爭議」確實讓人聯想到無線通信的歷史。而這張專輯的樂團名為 Tesla,沒錯,這正是向那位傳奇的天才科學家特斯拉致敬。特斯拉對無線通信的貢獻可謂奠基石般的重要,而從 3G 到 6G,行動通信技術又經歷了哪些突破和變革呢?讓我們一起深入了解。

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行動通信的歷史雖然只有短短幾十年,但其中包含的豐富內容實在說不完。從精彩的發明故事到商業競爭,再到行動通信所帶來的社會變革,每一個環節都值得深入探討。而在這集影片中,我們僅僅觸及了冰山一角。

下一集將深入探討 WiMAX 那成功的哥哥——Wi-Fi,也就是大家熟悉的無線區域網路技術。讓我們繼續探索這些改變世界的科技!

更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

參考資料

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數感實驗室_96
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數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/