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別惹我!–企鵝贏家的咆嘯

milkdoggy
・2012/03/12 ・1517字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

Fig. 1. Human triumph display

在人類運動場上,我們常可見到某些運動員在關鍵的得分之後,會做出令人 (尤其是他的fans) 印象深刻的勝利宣示動作,通常配上誇張的肢體語言加上吼叫,似乎在攝影機前公開宣示自己身為天生好手的優越性;而事實上,在動物界我們也經常發現類似的行為存在,只是常常在動物的打鬥行為結束後,這種後爭鬥行為 (post-conflict signal) 也隨觀察人員的放下攝影機而少被深入探究。

目前針對小企鵝的 (little blue penguins) 的研究,也發現雄性小企鵝在打鬥過後,勝利的一方會發出特殊的嚎叫,彷彿是一種勝利宣言;這類的行為背後必有其成因,動物若在激烈消耗能量的打鬥過程後,還得耗費額外的能量去做這種事,可不僅僅只是因為爽度而已。於是來自紐西蘭懷卡托大學Dr. Waas帶領的團隊,針對在紐西蘭班克斯半島 (Banks Peninsula) 南邊生活的白鰭企鵝 (Eudyptula minor albosignata) (小企鵝的亞種) 的研究,為這種爭鬥後的嚎叫行為揭開面紗。

實驗的設計挺有趣,他們將爭鬥過後贏家和輸家的叫聲錄下,當作測試周遭企鵝的訊號來源,接著設計人造窩和一顆假蛋,人造窩是一個長寬高300 × 350 × 200 mm的箱子,內置一顆假蛋,好讓人造窩中的企鵝能繼續孵蛋行為,事實上那顆假蛋內藏心跳偵測器,能直接測量企鵝的心跳數,好得知這隻企鵝的壓力狀態 (心跳越高,壓力越大)。研究團隊使用iPod作為訊號播放器,並連接兩個喇叭,一個喇叭靠近人造窩5公尺,另一個則只距2.5公尺,接著開始模擬企鵝打鬥時的聲音 (當然人造窩內的企鵝只能聞其聲不能見其鵝) 在打鬥過後,開始播放贏家的”企鵝勝利宣言”或輸家的”敗北怨嘆”。一開始會先在5公尺外的喇叭播放,接著在2.5公尺外的喇叭播放,好讓人造窩內的企鵝以為打鬥過後的企鵝同伴正步步朝向自己家靠近的假象,在播放兩種不同的聲音後,研究團隊紀錄下人造窩內公母企鵝對於贏家或輸家靠近自己時的反應,但在這裡公母有一項差異:

1. 當模擬贏家靠近人造窩時,公母企鵝心跳皆顯著上升。

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2. 當模擬輸家靠近人造窩時,母企鵝心跳上升,公企鵝心跳無明顯變化。

這樣的數據顯示了一個現象:贏家打鬥過後的嚎叫的確有其功能性存在。這樣的功能性呈現了一個情況,即周遭的同種企鵝在得知了打鬥結果後,公企鵝對於贏家的靠近有著一定程度的壓力反應,但對輸家的靠近卻沒甚麼威脅感;反之,母企鵝對贏家與輸家的靠近都有明顯壓力反應。

Fig. 2. Penguin Triumph display

為何類似的警告作用會演化出來? 我們可以假設每次的打鬥行為都必須耗費100單位的能量,打鬥過後的宣示嚎叫需要額外耗費30單位的能量,如果每次贏家打完之後都踮踮呷三碗公,牠很有可能在近期內遇到下一次挑戰者,於是又得花費100單位的能量在打鬥上 (甚至伴隨著輸掉失去地盤的風險) ,但如果牠在打鬥過後花費30單位能量嚎叫來宣示自己”我超強的! 不要來惹我!” 那麼牠很可能因此避免了來自其他企鵝的戰書,在能量投資上,是相當划算的 (除了省去了打鬥的100單位能量以外,也省了輸的風險,因為輸掉地盤要重新爭取的潛在能量投資更高)。

不過筆者有點好奇,既然嚎叫的效益這麼高,難道不會有投機的企鵝學來對付其他企鵝嗎?筆者是假設嚎叫本身的功能性只帶有 “避免近期內有其他挑戰者來襲” 的警告功用,那麼關於地盤權或配偶權,還是得紮紮實實的打上一場才能定奪,因此在此條件下投機者應該不致於成功才是。

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下次若有機會遇到這種企鵝,用這種叫聲對付牠們看看! (應該只會招來白眼…)

 

參考新聞來源:How to Say ‘In Your Face’ Like a Penguin

圖片來源:

Fig. 1. USA Soccer Groundbreaking Win Over Italy

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Fig. 2. How to Say ‘In Your Face’ Like a Penguin-Scienceshot

研究文獻:
Mouterde S. C., D. M. Duganzich, L. E. Molles, S. Helps, F. Helps, J. R. Waas. 2012. Triumph displays inform eavesdropping little blue penguins of new dominance asymmetries. Animal Behaviour 83(3): 605-611.

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milkdoggy
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以科學、哲學與電玩為精神食糧,曾任學術期刊《Taiwania》、科普雜誌《BBC知識》編輯,現任天下文化科學叢書編輯。

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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