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來無影去無蹤的「看天池」——《意外的守護者》

左岸文化_96
・2018/05/17 ・2787字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

難以捉摸的「看天池」有什麼作用呢?

看天池(vernal pools)來來去去,出現之後又消失,這樣的一種自然景觀,其特性不僅在於物理性質,也有其獨特的時間性,通常僅維持幾週到幾個月的時間。隨著冬去春來,濕地被不流動的水淺淺地覆蓋,維持的時間長短不一,這些濕地一般都很小,面積不超過兩畝,沒有和其他水體相連。看天池是接收融化的雪水和春雨而成,經常完全為人類所忽略。

看天池。source:wikimedia

這可能就是安、喬伊絲、雷和我在那個四月的下午陷入困惑的原因。當時我們在紐約紅鉤鎮的法拉萊夫山玫瑰農場的一片草地上,試圖以眼睛和耳朵來尋找看天池存在的一些證據,儘管空拍圖中有顯示出其位置,但在現場卻完全看不出它存在的跡象。

儘管看天池難以辨認標記,但它對大地的影響卻相當明顯。這些池子所接收的水不是來自於流動的河流,因此當中不會有魚類棲身,這一點反而讓池子成了兩棲動物安全的繁殖場。不論是斑點鈍口螈以及北美林蛙這類相對常見的和分布廣泛的物種,還是稀有且受威脅的傑佛遜鈍口螈和雲斑鈍口螈。這當中的一切都是讓這個生態網絡正常運作的一個環節,也全都因為濕地面積縮減而造成這些生物的族群量日益下滑。

圖/pixnio

兩棲類會捕食大量的昆蟲,控制昆蟲族群的數量,這對人類健康有直接的影響:

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少了看天池,兩棲類就沒有繁衍的場地;沒有繁衍的場地,就沒有兩棲動物;沒有兩棲類,我們就等於失去控制昆蟲數量的天然防線,以及一小塊平衡自然的片段。

若要說看天池和那些大型的經常性水體之間有什麼實質上的區分,那就是看天池還提供小型哺乳動物、鳥類、兩棲類和爬蟲類一個休養生息的地方。這些小型物種也是食物鏈中一個非常重要的環節,每次進行長距離跋涉時,牠們都有可能落入大型森林動物的口中。

圖/flickr

看天池不僅是動物的棲身之所,同時也擔負比其他水體更為基本的功能:潔淨。

看天池土壤中的細菌有助於將水中的硝酸鹽轉化成氮氣,這些鹽類來自於一般用於草地的肥料,細菌將其轉化成氮氣,釋放到大氣中,減少對環境的危害。這批去硝化細菌讓看天池成了當地含水層的小型淨水廠,能夠在融雪、雨水和充滿污染物的洪水進入地下水層之前,加以過濾和淨化。看天池是高效的小型天然濾水中心,要是它們遭到破壞或完全消失,結果可能導致泛濫、供水減少、水源受到污染以及野生動物的棲息地喪失或減少。

看天池的存在與否、面積大小還有池中的生物都會影響到其在大自然中的功能,有些看天池依舊是良好的棲地,有些則日趨勢微,不再擔負相同的功能。在評估這些看天池的出現、面積和池中生物時,不免讓人反思,何以深度這麼淺、依季節來來去去又難以捉摸的自然景觀,竟然具有這樣的關鍵作用。

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看天池與公民科學

然而,地方政府很少有經費聘請環境顧問來進行這樣的狀態評估。大型濕地向來是基於聯邦法規來管理,看天池則是由地方政府和區域規劃部門來負責,但他們往往對看天池的存在和狀態一無所知。在紐約州,只有面積超過十二點四英畝(約五萬平方公尺)的濕地,而且當中棲息的生物在州政府制定的瀕危或受脅物種名單上,或是位於阿迪朗達克州立公園內,才會受到法規的保護。佔地小又是臨時存在的看天池基本上大多不受法律規範保護,相關的管理規範,就如同其自身一樣,虛無飄渺、毫無防備可言。

麥克.克萊門斯(Michael W. Klemens)致力於保育生物學。圖/ct.gov

為了解決這個問題,麥克.克萊門斯(Michael W. Klemens)和一九九七年成立的大都會保育聯盟、達奇斯郡的康乃爾合作推廣組織以及卡里生態系研究所聯合起來推動一項計劃,監測達奇斯郡的看天池。身兼兩棲爬蟲類學家又是研究和政策保育學者,克萊門斯在推動這項工作時所抱持的信念很簡單,他要與當地社群聯手合作,傳播科學研究和知識,透過這樣的途徑,制定出土地利用規劃政策。第一次和他接觸,是透過電話聯絡的,他形容自己「對揭發真相這檔事有興趣,」

他告訴我,從一九八○年代以來,他就和種種研究計劃中的志工團體合作,「這是一種道德感召。我對促使人產生作為的動機很感興趣。這樣看來,我到底算是倫理學家、科學家還是倡導者呢?我從一名研究科學家開始,到現在成為一個視野較為寬廣的人。身為一個人,我該做什麼呢?我要如何利用我的知識來打造一個更好的世界?其他人是如何改變自己的人生方向?一直以來,我都在思考這些問題。」

克萊門斯企圖把科學研究納入地方土地使用決策,他的努力並不僅侷限於志工培訓而已,還要讓地方居民對於他們所居住的地方產生一份理所當然的歸屬感,靠著這些,再加上與地方鄰里和地主之間已經建立起的關係,都對其研究計劃的推展大有助益;這些關係通常能讓研究人員進入私人土地,進行研究調查。「將公民放在適當的位置上,可以創造出我們所需要的變化,」幾個月後,我們再次碰面時他這樣說道:「他們可以在社群中激起小小的漣漪。」

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巴德學院一隅。圖/wikipedia

克萊門斯和他的工作人員選擇紅鉤鎮來進行看天池評估,乃是基於下列幾個原因:

鎮委會表達了對調查的支持,而且有可能在進行未來的市鎮規劃時,納入這些資訊。

紅鉤鎮是巴德學院所在地,環境運動在那裡深植人心,可提供為數不少的志工。在我們這組擔任志工協調的安,就是在巴德學院擔任開發經理和藝術教育協調員。其他的同伴還有喬伊絲.托馬塞利,她過去在IBM擔任業務發展和行銷經理,在二○○九年經濟衰退時丟了飯碗,她的鄰居雷.曼塞爾也一同前來。

計畫人員將紅鉤鎮分為四個象限,我們分配到的是東南區內的三個樣點。但才在第一個樣點,也就是法拉萊夫山玫瑰農場的調查站就遇到了問題。上星期過來調查的志工一直找不到此處的看天池,我們的狀況也好不到哪裡去。我們手上有一張列印出來的空拍圖,上頭以紅色剖面線標示出看天池的推測位置,沿著一處新建的蘋果園的邊緣,我們一路往南方走去,企圖尋找池子的蹤跡。但是我們只發現一團團的草叢、一大片灌木叢以及一排松樹。

 

 

本文摘自泛科學 2018 年 6 月選書《意外的守護者:公民科學的反思》,左岸文化出版。

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左岸文化_96
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左岸的出版旨趣側重歷史(文明史、政治史、戰爭史、人物史、物質史、醫療史、科學史)、政治時事(中國因素及其周邊,以及左岸專長的獨裁者)、社會學與人類學田野(大賣場、國會、工廠、清潔隊、農漁村、部落、精神病院,哪裡都可以去)、科學普通讀物(數學和演化生物學在這裡,心理諮商和精神分析也在這裡)。

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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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