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巨石陣用途新解:巨大音效系統?──《傷風敗俗文化史》

時報出版_96
・2018/03/07 ・3248字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

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史前存在的任何建物,其生辰八字我們都只能猜個大概。學者相當篤定巨石陣(Stonehenge)的動工是在西元前三千年到兩千兩百年之間。這一來一往差了八百年,美國歷史都可以跑三遍了。但這還算好的,因為我們對於巨石陣一開始為什麼要蓋,我們連個大概都說不出來。

巨石陣:神主牌、天文曆、音效系統?

在風行的理論中,有比較腳踏實地的(祖先的神主牌、巨型的天文曆),也有人天馬行空地說那是外星人的降落區。但我這兒有一種你應該沒聽過的版本,那就是巨石陣是一個巨型的音效系統。古代如果有所謂的大型場館,長得應該就是這副模樣。或者用英國人聽得懂的說法,這就是古人在廢棄的倉庫裡搭了一間DJ的混音室。

圖/bosmanerwin@wikimedia

索爾福德(Salford)、布里斯托(Bristol)與哈德斯菲爾德(Huddersfield)等大學的學者研究顯示巨石的陣型能產生人耳可輕易辨別的音效──想當然那些慢慢把石頭拖到定位放置的史前人類也有耳朵。布魯諾.法詹達博士(Dr. Bruno Fazenda)是位科學家,他長年投身於巨石陣的音場研究。對於研究的發現,他抱持著審慎的觀點。所以在我跟他連絡上之後,他第一件事就是要我別把事情想得太簡單了,巨石陣很可能不是為了單一的功能而生。

我們應該假設巨石陣在古人的心中,是一種有如瑞士刀的實用主義概念。這麼多巨石要多少人才拖得動?要供養這些人的資源,在五千年前肯定不是「小數目」。何況當時的人不論居住在地球上的哪個角落,恐怕都還沒有精通一門藝術叫做「不要被狼吃掉」。當時的人為了物盡其用,巨石陣很可能「身兼多職」,而且主要的用途還可能在建造的過程中幾度換過。

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不過巨石陣是史前某種「演唱會」場地的理論,還是可以解釋這些石碑的一項成分之謎。巨石陣用上的較小石塊,都是屬於青石(bluestone),也就是輝綠岩或粗粒玄武岩(spotted dolerite)。人類學家咸信這些青石是從約兩百英里(三百二十餘公里)外的地方拖來──不過也有一說是這些青石搭了冰河移動的便車。明明不遠處就有很多大石頭可用,立陣者為什麼要捨近求遠,大費周章地弄來這些特別的石頭?

圖/Andymoor1980@wikimedia

嗯,關於舊石器時代音樂家的經驗談,現代的聲學知識已經可以解開。倫敦皇家藝術學院(Royal College of Art in London)的學者發現普萊西利群丘(Preseli Hills)作為巨石陣可能的青石源頭,上頭的許多青石都有一個特色是敲擊後會產生「共鳴」。拿給專業的打擊樂手測試,這些青石甚至能當作高音鐵琴(glockenspiels)使用(高音鐵琴像是木琴,算是兄弟)。

巨石陣複製品:華府瑪莉丘博物館

要測試這理論有一個顯而易見的難題,那就是巨石陣是珍貴的文化資產,不可能讓人隨便拿根棍子去敲。現行法律甚至禁止在巨石陣中使用多種電器。所幸皇天不負苦心人,美國有一個一比一的巨石陣複製品,就在華府瑪麗丘(Maryhill, Washington)的一間博物館裡,是位百萬富翁要求設置的。

圖/donwhite84@pixabay

山姆.希爾(Sam Hill)──山姆是個活生生的人,不是老掉牙的「惡魔」委婉語──的職涯都在美國西北各地造橋舖路。不過真正披荊斬棘的不是他本人,是一大群勞工弟兄的功勞,他的身分是建設公司的老闆。總之,他賺到了錢,蓋起了屬於他自己的巨石陣。所以你看人有多「長進」,以前蓋個東西要耗費幾代人的韌性,現在只不過是有錢人的任性。

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不過我想替山姆講兩句話。他複製巨石陣的動機,並不只是想要把史前懶散的山頂洞人給比下去,他還沒那麼無聊。他的初衷是想替在一戰中戰死的數百萬青年立碑。在當時,主流的觀念下巨石陣是祭壇。而在希爾的心中,一戰也是個無形的祭壇,犧牲品就是那些莫須有死去的百千萬年輕人。全尺寸複製歷史上最知名的異教徒衣冠塚,真的恰好是致敬之舉。

希爾複製的巨石碑,其實也是美國第一次有人以建物來紀念一戰死難者。實際上,極少有證據指向原版的巨石陣是作為人類獻祭之用。在歷史的長河中,巨石陣所在的區域有不少人安葬,但看得出被處決或犧牲的人數甚少。經年累月,巨石陣見證了五花八門,甚至狗屁倒灶的各種事件,但我們可以確信這裡辛辛苦苦蓋起來,興建者心心念念想的絕不是一個午門或刑場的概念。

儘管如此,瑪麗丘巨石碑向死難者致意的心意仍舊非常溫暖,而山姆本人也很合情合理地在這裡埋骨安息。我對他充滿了感激,因為有他才有這座複製品,而有這巨石陣的複製品,我才有機會測試巨石陣作為遠古的環場音效設備,到底稱不稱職。

圖/MaartenB@pixabay

建造石器時代迪斯可的科學

瑪麗丘的巨石陣是水泥做的,不是青石或任何一種自然的岩石。但蓋的人很用心地讓複製品呈現出逼近本尊的質感。索爾福德大學法詹達(Fazenda)博士的團隊選擇在華府進行他們驚世的聲學實驗,就是因為華盛頓「贗品」與英格蘭「真貨」間的音質差距小到可以忽視不計。

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法詹達團隊的研究發現瑪麗丘石陣的回聲程度正符合人類預期中良好的講堂設計。該研究發現石陣會導致聲學活動的增加,不論是演說或「念經」都會產生顯著不同的效果。當然你會說任何一處場地或房間夠大、夠圓,多少能產生一些回響,但巨石陣的設計恐怕不是這麼單純。

巨石之間穿插的兩圈石頭雖小,對整體音效的挹注卻很大,讓音波在其中進行折射跟散射。根據索爾福德大學的報告,這意味著「空間內所有音波會各自以不同的方向前進,而不會走得整整齊齊。」

這樣的設計其實會抑制一去一回的回音,同時促進聲音在音場內回響。這代表身處在石陣中的任何一點,都不會有聲音的死角,不會有任何聽眾聽不清楚的情形發生。但我對在石器時代的「國家音樂廳」沒有興趣。我看到媒體報導法詹達博士的研究,記者下的標題長這樣:

「巨石陣是遠古的銳舞(rave)派對地點」

──發現頻道新聞〈Discovery News〉,二○一三年

「巨石陣:一個超屌的銳舞場地」

──國家廣播公司新聞〈NBC News〉,二○○九年

上色的石頭補完了石陣的原始配置,也就是石陣在被歲月跟遊客聯手摧殘之前的模樣。我們很幸運,瑪麗丘複製的是完整版的石陣。圖/塔薇亞.莫拉(Tavia Morra)繪製。

法詹達博士二○一二年在索爾福德大學發表《巨石陣的聲學原理》(Acoustics of Stonehenge)可以說是旁徵博引,但也乾得可以:一大堆數學算式,「銳舞」或像「一個超屌」的用法一次都沒有出現過。

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就在這個時候,我誤打誤撞看到了魯伯特.提爾(Rupert Till)博士受訪的資料。提爾博士是位音樂專長的人類學家,也參與了法詹達博士在瑪麗丘碑址的測試工作。

提爾博士描繪的光景就鮮活多了。他把類似巨石陣民族的音樂風格比喻成森巴樂曲,快步調、有大型樂團助陣,而且參與者可能多達數百人。提爾博士親自跳下來把數千年前的場面比喻成銳舞派對,收錄在二○一二年《獨立流行音樂研究學會學報》(Journal of the Independent Association for the Study of Popular Music)的報導中。他說巨石陣的音場效果是間接證據,當時應該有「一大群人聚在一起演奏『重拍、旋律簡單、有著反覆強烈節奏的音樂』來進入恍惚或出神的狀態」提爾博士接著說:

類似的活動可以在電子舞曲音樂文化中的「銳舞」活動中看見……許多目擊者都形容那樣的場面對參與者而言,具有儀式性或宗教性的意義。

 

本文摘自為《傷風敗俗文化史:十五個改寫人類文明的墮落惡習》。

 

 

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時報出版_96
174 篇文章 ・ 35 位粉絲
出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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聲音的DNA:聲紋辨識
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2023/01/14 ・2473字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 文/洪萱眉 雅文基金會聽語科學研究中心 助理研究員

在如今這個網路時代,人人在日常生活中都常要透過帳號、密碼來辨識身份,不管是提款卡、行動裝置(手機、筆電、平板)、網路銀行、行動支付等,都需設定一組帳號密碼來辨識自己的身份。

為了不讓自己的帳號被駭,每次都得抓破頭來設定,太簡單擔心被破解,太複雜又怕自己記不住。更煩人的是,每個平台的密碼設定都有自己的規則,有些要求要有特殊符號,有些則要求英文大小寫和數字都要有。

於是,為了兼顧安全與便利性,越來越多廠商使用指紋辨識來解鎖,這樣既不用擔心忘記密碼,也不容易被盜用。然而,你知道,我們的聲音其實和指紋一樣,也能進行身份辨識嗎?

專屬個人的聲音密碼

每個人的聲音都有獨特性,和指紋一樣能進行身份辨識。圖/freepik

聲音跟指紋一樣,都有獨一無二的特定性,而在利用聲音的特性做辨識時,就稱為聲紋辨識。我們接到熟識親朋好友來電時,他們不用說他是誰,我們只要一聽到聲音就能辨識。這是因為每個人的說話特性不同,聽聲音就能辨識說話者。而我們的語音訊號中可供辨識的因素,主要可分為三個面向[1]

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  • 發音器官的差異:因每個人的發音器官差異,如口腔形狀、聲帶長短粗細不同,造成每個人的聲音特性有所不同。例如,當小朋友前排乳牙掉了時,說話時會有俗稱「漏風」的感覺,就是因為口腔的共鳴特性變了而造成的;而男生的聲帶比女生的要長且粗厚,振動頻率較低,因此聲音較低沈。
  • 說話方式的差異:每個人的說話習慣的不同,像是說話的語速、語氣、抑揚頓挫、咬字清晰度、口音等等。比如電話一接通,就聽到大聲又連珠炮似的說話,馬上就知道是樓上的王阿姨要找媽媽。或是一聽到緩慢溫柔充滿感情的台灣國語,就知道是阿嬤從台南打電話來了。
  • 說話內容的差異:生長背景、教育程度、社經地位的不同,使說話內容有所差異,例如:用詞、句型等等。像巷口賣水果的阿伯和他讀中文系的女兒,同樣要向顧客自賣自誇鳳梨有多甜,女兒也許會說「那甜蜜的滋味藏著一絲微微的酸,就像那年夏天的初戀」,阿伯則可能會說「帥哥偶謀騙你,這粒旺來跟我女兒的笑容一樣甜啦!」

上述的這些差異都可作為我們辨識說話者的依據。而其中說話方式和內容可能被他人學習、模仿,只有發音器官的差異是天生的,無法被模仿且在分析,所以許多辨識系統是採用發音的聲學特徵(acoustic features),例如,聲音頻率(高/低)、音色(如:輕柔、渾厚)等特性都可作為辨識的依據[1]

聲紋比對辨身分

聲紋辨識和指紋一樣,皆為生物辨識的一種。從人類的身上萃取出具有身份鑑別能力的特徵,如:指紋、聲音,將此特徵經處理、分析後儲在系統裡,日後可依據此特徵來辨識使用者的身份。利用我們獨特的聲音來辨識身份的聲紋技術,亦可稱為「語者辨認」或「說話人辨認」(speaker identification)[2]

聲紋辨識的過程包含兩個階段:1. 聲紋提取(voiceprint extraction)。2. 聲紋比對(voiceprint comparison)。在確認說話者的身分之前,要先有說話者的聲音語料,依說話者提供的聲音語料進行分析,並建立專屬他的聲紋模型

一般在處理語音訊號時,會將音檔切割成小區段的方式來處理、進行分析,透過聲譜圖上的資訊來分析說話者的聲音頻率、音強、抑揚頓挫等建立專屬他的聲紋模型,並將其聲紋資訊存到系統裡。就像將我們的指紋存到手機的系統裡一樣,可以比對我們登錄系統裡的生物資訊來進行身份的核對。

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當系統裡存有說話者的聲紋資訊後,其實就就能快速的進行一對一的說話者身份驗證(speaker verification),或是進行一對多的說話者辨認(speaker identification),從眾多人找出誰是說話者[3]

聲紋辨識不只可以抓犯人,還可以……

上述的聲紋辨識,是不是會讓你聯想到在看影集時,劇中的刑警從報案中心的人聲或是搜集回來的錄音檔中,辨識出報案人或犯人的身份。一般大家的印象會覺得聲紋辨識只會出現在刑事調查中,但其實日常生活中已經有用到聲紋來辨識身份囉!比如,智慧型手機的語音助理,只要說出關鍵詞:「嘿,Siri」、「OK Google」就能啟動AI回應。

其實,這個過程就是擷取聲音特徵,並與之前登錄的音檔互相比對,進行說話者的身份認證。除此之外,越來越多的金融機構也開始引進這項技術,憑聲音來確認身份,這樣除了可以取代回答冗長的問題來確認客戶身份、提高便利性外,也同時提高了安全性[4]

除了辨識身份,聲紋辨識其實也能應用在其他地方。現在也有許多研究團隊開發各種聲紋科技的應用,例如:透過大數據的聲音比對,由電腦判斷出鳳梨的好壞[5]、或是辨識青蛙叫聲的APP [6]等,這些也都是運用到聲紋辨識的原理。想必聲紋科技的發展會是一種趨勢,未來會有越來越多的場合都能運用此技術,讓我們拭目以待!

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現今生活中越來越多使用聲紋辨識技術。比如,現代人不可分開的智慧型手機,對手機的語音助理說出關鍵台詞,就能啟動AI的回應。圖/freepik
  1. 王小川。(2009)。說話人辨認。語音訊號處理(第二版,頁12-2 – 12-12)。全華圖書。清華大學電機系。淺談語者辨認http://web.ee.nthu.edu.tw/p/404-1175-11508.php?Lang=zh-tw
  2. Phonexia. (n.d). What Is Voice Biometrics?https://www.phonexia.com/knowledge-base/voice-biometrics-essential-guide/
  3. 緒方憲太郎。(2022)。語音科技將會如何改變未來。聲音經濟學(林詠譯,頁159-191)。商周出版。
  4. 洪明生、蘇晟維。(2022/12/11)。大數據聲紋比對判斷好壞 選鳳梨用「聽」的! Yahoo!新聞。取自:https://bit.ly/3Vrh2Hf
  5. 上游新聞市集。(2022/8/25)。現在是哪隻青蛙在叫?「蛙抵家」APP幫你聽聲認蛙!青蛙辨識軟體,揪你幫台灣錄蛙聲。取自:https://today.line.me/tw/v2/article/7NjZrr8
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雅文兒童聽語文教基金會_96
62 篇文章 ・ 223 位粉絲
雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。

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破解史前巨石陣謎團!科學家分析核心樣本找到石材來源
活躍星系核_96
・2020/08/21 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

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  • 文/韻涵|以人文視角洞察科普,淺顯轉述科學奧義。這輩子離不開地球,只能遙望星空。

巨大石塊突兀地聳立在平原上,它們怎麼會出現在這,為什麼會圍成一個圓,是用作神秘儀式,還是外星人傑作?數百年來,科學家試圖探索英格蘭史前遺跡巨石陣(Stonehenge)之謎,如今多虧了保存在美國逾半世紀的巨石核心樣本,巨石陣石材的身世謎團終於解開。

圖/Pixabay

英格蘭布萊頓大學(University of Brighton)地形學家納許(David Nash)領導的研究團隊,利用 X光分析組成巨石陣的 52 塊淺灰色砂岩「撒森岩」(sarsens)的化學組成,發現其中含有 99% 的矽土,以及其他諸多化學成分。

科研團隊檢測的 52 塊撒森岩中,有 50 塊與距離 25 公里外的西伍茲(West Woods)的岩石組成相似;西伍茲位於英格蘭威爾特郡(Wiltshire)馬堡丘陵(Marlborough Downs)南方,距離巨石陣約 25 公里。納許說:「大部分岩石都有著共同的化學物質,顯示它們來自同一區。」

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圖/Google Map

納許表示,「撒森岩建構巨石陣標誌性的外圈,以及中央的馬蹄形三石結構,非常龐大。」英格蘭遺產委員會(English Heritage)介紹,三石結構指的是兩塊垂直岩石支撐上方的一塊水平石塊。巨石陣約在西元前 2500 年建造,經年風蝕雨淋,許多石塊已然掉落或失蹤,目前最高聳的石塊約 9.1 公尺,最重的石塊達 30 噸。

關鍵巨石核心棒,失而復得

1958 年,考古學團隊聘請鑽石切割公司「萬磨」(Van Moppes)搶救一組掉落的三石結構,工程人員在巨石上鑽了三個孔,取出三支巨石核心棒,再嵌入足以支撐三石結構的金屬棒。

其中一支直徑約 25 公分、長約 108 公分的巨石核心樣本,送給參與修復工程的萬磨雇員菲力普斯(Robert Phillips),他 1977 年獲准攜帶這個巨石陣樣本移民美國,輾轉各州後落腳佛羅里達; 2019 年,菲力普斯90大壽前夕,決定把樣本歸還英格蘭遺產委員會,讓研究團隊有機會一探巨石陣石材的來歷。

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這支「菲利浦斯核心」(Phillips core)巨石核心樣本歸還的消息傳開後,第二支核心棒也在附近博物館被找著,但它並不完整,只剩18公分,其餘的部分以及第三支核心棒至今仍下落不明。

英格蘭遺產委員會將半根「菲利浦斯核心」交由納許團隊研究分析,另外半根則由委員會妥善保存。納許團隊利用「感應耦合電漿質譜儀」(Inductively coupled plasma mass spectrometry,簡稱 ICP-MS),詳盡分析半根「菲利浦斯核心」,精準辨識更多化學元素,接著比對另外 20 處的岩石樣本,發現巨石陣的岩石與西伍茲的岩石組成最接近。

納許說:「利用 21 世紀的科學技術探索新石器時代(Neolithic)的歷史,最終解答考古學家辯論數個世紀之謎,著實令人興奮。」

這項發表於開放式科學期刊《科學進展》(Science Advances)的研究結果,呼應了巨石陣在 4500 多年前被運送到現今地點的理論,當時是巨石陣建造的第二階段,凸顯建造者來自高度組織化的社會。

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英格蘭遺產委員會考古學研究員蘇珊‧葛瑞尼里(Susan Greaney)說:「新研究得以確定巨石陣建造者在西元前 2500 年取材的地點,著實令人興奮。我們猜測撒森岩可能來自馬堡丘陵,但之前還無法確定,威爾特郡許多地區都有撒森岩,石材可能來自四面八方。」她表示,新證據反映出「建造者在此階段規劃縝密且考量周全」。

新研究結果也推翻了過往文獻假說,該假說認為其中一塊大型的「席爾石」(Heel Stone)為就地取材或早在其他石柱聳立前就已經在那兒。

17 世紀的英國自然哲學家約翰奧布里(John Aubrey)曾假設,奧佛頓森林(Overton Wood)與巨石陣之間可能有關係,奧佛頓森林可能是西伍茲的舊稱。葛瑞尼里說:「建造者想利用當時能找到最大且最耐用的石材,就近尋找也很合理。」

巨石陣的石材從何而來,一直是科學家想要搞懂的問題。圖/Photo © Pam Brophy (cc-by-sa/2.0)

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青石來歷,去年驗明

地質學家和考古學家長期以來知道,巨石陣中較小的「青石」(bluestones)來自威爾斯(Wales)西方的普萊西利群丘(Preseli Hills),離巨石陣約 200 公里處;然而,此論點直到去年才有確切的地質學研究佐證。

英國考古學家湯瑪斯(Herbert Henry Thomas)1923 年宣稱,青石源自威爾斯西部,但當年缺乏有力科學證據而遭學界質疑。

英國倫敦大學(UCL)考古學研究所教授皮爾森(Mike Parker Pearson)領導的科研團隊,利用地球化學分析石柱的元素組成,確認青石來自威爾斯西部,但並非湯瑪斯所說的 Carn Menyn 礦場,而是普萊西利群丘的 Carn Goedog 和 Craig Rhos-y-felin 採石場,研究結果 2019 年刊載於《古物》(Antiquity)期刊。

學界普遍認為,新石器時代的建造者利用人力和畜力拖拉,或以木製滾輪運送等方式搬運巨石,但運輸路線仍是個謎。納許說:「當時肯定費了一番功夫,巨石陣的建造石材來自不同地區。」納許表示,研究團隊未來企盼運用各種技術,進一步解答巨石陣石材運送路線等謎團。

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  1. Nash, D. J., Ciborowski, T. J. R., Ullyott, J. S., Pearson, M. P., Darvill, T., Greaney, S., … & Whitaker, K. A. (2020). Origins of the sarsen megaliths at Stonehenge. Science Advances, 6(31), eabc0133. DOI: 10.1126/sciadv.abc0133
  2. Pearson, M. P., Pollard, J., Richards, C., Welham, K., Casswell, C., French, C., … & Bevins, R. (2019). Megalith quarries for Stonehenge’s bluestones. Antiquity, 93(367), 45-62. DOI: 10.15184/aqy.2018.111
  3. 英格蘭遺產委員會
  4. Live Science:Returned chunk of Stonehenge solves long-standing monument mystery
  5. 路透 Scientists solve mystery of the origin of Stonehenge megaliths
  6. Science alert: We Finally Know Where The Megaliths of Stonehenge Really Came From
  7. 英國廣播公司 Missing part of Stonehenge returned 60 years on
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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巨石陣用途新解:巨大音效系統?──《傷風敗俗文化史》
時報出版_96
・2018/03/07 ・3248字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

史前存在的任何建物,其生辰八字我們都只能猜個大概。學者相當篤定巨石陣(Stonehenge)的動工是在西元前三千年到兩千兩百年之間。這一來一往差了八百年,美國歷史都可以跑三遍了。但這還算好的,因為我們對於巨石陣一開始為什麼要蓋,我們連個大概都說不出來。

巨石陣:神主牌、天文曆、音效系統?

在風行的理論中,有比較腳踏實地的(祖先的神主牌、巨型的天文曆),也有人天馬行空地說那是外星人的降落區。但我這兒有一種你應該沒聽過的版本,那就是巨石陣是一個巨型的音效系統。古代如果有所謂的大型場館,長得應該就是這副模樣。或者用英國人聽得懂的說法,這就是古人在廢棄的倉庫裡搭了一間DJ的混音室。

圖/bosmanerwin@wikimedia

索爾福德(Salford)、布里斯托(Bristol)與哈德斯菲爾德(Huddersfield)等大學的學者研究顯示巨石的陣型能產生人耳可輕易辨別的音效──想當然那些慢慢把石頭拖到定位放置的史前人類也有耳朵。布魯諾.法詹達博士(Dr. Bruno Fazenda)是位科學家,他長年投身於巨石陣的音場研究。對於研究的發現,他抱持著審慎的觀點。所以在我跟他連絡上之後,他第一件事就是要我別把事情想得太簡單了,巨石陣很可能不是為了單一的功能而生。

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我們應該假設巨石陣在古人的心中,是一種有如瑞士刀的實用主義概念。這麼多巨石要多少人才拖得動?要供養這些人的資源,在五千年前肯定不是「小數目」。何況當時的人不論居住在地球上的哪個角落,恐怕都還沒有精通一門藝術叫做「不要被狼吃掉」。當時的人為了物盡其用,巨石陣很可能「身兼多職」,而且主要的用途還可能在建造的過程中幾度換過。

不過巨石陣是史前某種「演唱會」場地的理論,還是可以解釋這些石碑的一項成分之謎。巨石陣用上的較小石塊,都是屬於青石(bluestone),也就是輝綠岩或粗粒玄武岩(spotted dolerite)。人類學家咸信這些青石是從約兩百英里(三百二十餘公里)外的地方拖來──不過也有一說是這些青石搭了冰河移動的便車。明明不遠處就有很多大石頭可用,立陣者為什麼要捨近求遠,大費周章地弄來這些特別的石頭?

圖/Andymoor1980@wikimedia

嗯,關於舊石器時代音樂家的經驗談,現代的聲學知識已經可以解開。倫敦皇家藝術學院(Royal College of Art in London)的學者發現普萊西利群丘(Preseli Hills)作為巨石陣可能的青石源頭,上頭的許多青石都有一個特色是敲擊後會產生「共鳴」。拿給專業的打擊樂手測試,這些青石甚至能當作高音鐵琴(glockenspiels)使用(高音鐵琴像是木琴,算是兄弟)。

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巨石陣複製品:華府瑪莉丘博物館

要測試這理論有一個顯而易見的難題,那就是巨石陣是珍貴的文化資產,不可能讓人隨便拿根棍子去敲。現行法律甚至禁止在巨石陣中使用多種電器。所幸皇天不負苦心人,美國有一個一比一的巨石陣複製品,就在華府瑪麗丘(Maryhill, Washington)的一間博物館裡,是位百萬富翁要求設置的。

圖/donwhite84@pixabay

山姆.希爾(Sam Hill)──山姆是個活生生的人,不是老掉牙的「惡魔」委婉語──的職涯都在美國西北各地造橋舖路。不過真正披荊斬棘的不是他本人,是一大群勞工弟兄的功勞,他的身分是建設公司的老闆。總之,他賺到了錢,蓋起了屬於他自己的巨石陣。所以你看人有多「長進」,以前蓋個東西要耗費幾代人的韌性,現在只不過是有錢人的任性。

不過我想替山姆講兩句話。他複製巨石陣的動機,並不只是想要把史前懶散的山頂洞人給比下去,他還沒那麼無聊。他的初衷是想替在一戰中戰死的數百萬青年立碑。在當時,主流的觀念下巨石陣是祭壇。而在希爾的心中,一戰也是個無形的祭壇,犧牲品就是那些莫須有死去的百千萬年輕人。全尺寸複製歷史上最知名的異教徒衣冠塚,真的恰好是致敬之舉。

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希爾複製的巨石碑,其實也是美國第一次有人以建物來紀念一戰死難者。實際上,極少有證據指向原版的巨石陣是作為人類獻祭之用。在歷史的長河中,巨石陣所在的區域有不少人安葬,但看得出被處決或犧牲的人數甚少。經年累月,巨石陣見證了五花八門,甚至狗屁倒灶的各種事件,但我們可以確信這裡辛辛苦苦蓋起來,興建者心心念念想的絕不是一個午門或刑場的概念。

儘管如此,瑪麗丘巨石碑向死難者致意的心意仍舊非常溫暖,而山姆本人也很合情合理地在這裡埋骨安息。我對他充滿了感激,因為有他才有這座複製品,而有這巨石陣的複製品,我才有機會測試巨石陣作為遠古的環場音效設備,到底稱不稱職。

圖/MaartenB@pixabay

建造石器時代迪斯可的科學

瑪麗丘的巨石陣是水泥做的,不是青石或任何一種自然的岩石。但蓋的人很用心地讓複製品呈現出逼近本尊的質感。索爾福德大學法詹達(Fazenda)博士的團隊選擇在華府進行他們驚世的聲學實驗,就是因為華盛頓「贗品」與英格蘭「真貨」間的音質差距小到可以忽視不計。

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法詹達團隊的研究發現瑪麗丘石陣的回聲程度正符合人類預期中良好的講堂設計。該研究發現石陣會導致聲學活動的增加,不論是演說或「念經」都會產生顯著不同的效果。當然你會說任何一處場地或房間夠大、夠圓,多少能產生一些回響,但巨石陣的設計恐怕不是這麼單純。

巨石之間穿插的兩圈石頭雖小,對整體音效的挹注卻很大,讓音波在其中進行折射跟散射。根據索爾福德大學的報告,這意味著「空間內所有音波會各自以不同的方向前進,而不會走得整整齊齊。」

這樣的設計其實會抑制一去一回的回音,同時促進聲音在音場內回響。這代表身處在石陣中的任何一點,都不會有聲音的死角,不會有任何聽眾聽不清楚的情形發生。但我對在石器時代的「國家音樂廳」沒有興趣。我看到媒體報導法詹達博士的研究,記者下的標題長這樣:

「巨石陣是遠古的銳舞(rave)派對地點」

──發現頻道新聞〈Discovery News〉,二○一三年

「巨石陣:一個超屌的銳舞場地」

──國家廣播公司新聞〈NBC News〉,二○○九年

上色的石頭補完了石陣的原始配置,也就是石陣在被歲月跟遊客聯手摧殘之前的模樣。我們很幸運,瑪麗丘複製的是完整版的石陣。圖/塔薇亞.莫拉(Tavia Morra)繪製。

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法詹達博士二○一二年在索爾福德大學發表《巨石陣的聲學原理》(Acoustics of Stonehenge)可以說是旁徵博引,但也乾得可以:一大堆數學算式,「銳舞」或像「一個超屌」的用法一次都沒有出現過。

就在這個時候,我誤打誤撞看到了魯伯特.提爾(Rupert Till)博士受訪的資料。提爾博士是位音樂專長的人類學家,也參與了法詹達博士在瑪麗丘碑址的測試工作。

提爾博士描繪的光景就鮮活多了。他把類似巨石陣民族的音樂風格比喻成森巴樂曲,快步調、有大型樂團助陣,而且參與者可能多達數百人。提爾博士親自跳下來把數千年前的場面比喻成銳舞派對,收錄在二○一二年《獨立流行音樂研究學會學報》(Journal of the Independent Association for the Study of Popular Music)的報導中。他說巨石陣的音場效果是間接證據,當時應該有「一大群人聚在一起演奏『重拍、旋律簡單、有著反覆強烈節奏的音樂』來進入恍惚或出神的狀態」提爾博士接著說:

類似的活動可以在電子舞曲音樂文化中的「銳舞」活動中看見……許多目擊者都形容那樣的場面對參與者而言,具有儀式性或宗教性的意義。

 

本文摘自為《傷風敗俗文化史:十五個改寫人類文明的墮落惡習》。

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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。