全球資訊網從此誕生──柏納-李生日 │ 科學史上的今天：06/08

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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• 作者／曹盛威

2018年，一位國外網友買下「playdiablo4.com」的網址導流到另一款遊戲「流亡黯道」的官網，來表達對於暴雪推出「暗黑破壞神手機版」的不滿，之後，網友收到了暴雪公司的律師函，希望他能轉讓這個網址。

網友的行為，跟俗稱的「網路蟑螂」十分類似。網路蟑螂會先買走大企業可能用到的網址，並以高價賣給大企業獲利，例如：暴雪公司很可能會開發「暗黑破壞神4」，這時網友購買的「playdiablo4.com」網址，可能會誤導使用者進入不正確的網站，而暴雪為了解決這個問題，可能要花一筆不小的費用，才能買回網址的所有權。

而網路蟑螂之所以存在，有很大的原因是網址的最後都長得差不多（.com或是.tw），這些相同的部分稱為「頂級域名」，他們種類數量稀少且不能隨意更動，這讓網路蟑螂只要知道新產品或公司名稱，就能搶先註冊網址再轉賣。

不過，為什麼會有「頂級域名」呢？這就要從網路連線的規則開始說起了。

你的電腦其實看不懂網址 

一天，身為資訊管理（MIS）工程師的小華，被老闆叫過去問話：「小華，我們幹嘛要買網址阿？不買網址難道客戶就不能連上我們的網站嗎？」

「其實客戶還是能連到我們的網站，只是他們必須記下主機的 IP。」小華解釋電腦連線是用 IP，所以沒有網址也沒有問題。而這些網址的正確名稱應該叫「網域名」(Domain Name, DN)，當初會有網域名出現，是因為人們不善長記憶 IP 數字串，才用了一段好記憶的文字串來代表 IP。

「好吧，我知道為什麼會有『網域名』，但這樣說我們應該能買斷網域名阿，為什麼每年還要付錢才能使用？」老闆忿忿不平地說。

「老闆，我們公司不是每年都要買黃頁（電話簿）的版面？」

「當然！不然客戶怎麼找到我們的電話號碼？」小華順著老闆的話解釋，「只認得 IP 的電腦，也需要有專用的『電話簿』才能透過網域名找到 IP 連線到網站，這個專用的『電話簿』，我們稱為『網域名伺服器（Domain Name Service, DNS）』，而我們持續付費的原因，是在買 DNS 的紀錄服務，跟每年要買黃頁類似。」

老闆聽完茅塞頓開，隨口又問：「那這樣的話，我的網域應該可以隨便取名阿，為什麼大家後面都長得差不多。」

「後面這些長得差不多的叫『頂級域名』，有點像是商號後面的『股份有限公司』。」小華說，這些『頂記域名』是不能隨便亂改的，是代表「最高層級的網域名伺服器」在什麼地方，或是由誰負責管理的，而且頂級域名一定要放在最後面。以「example.com.tw」為例，電腦會先去找頂級域「.tw」的 DNS 伺服器，再找到「.com.tw」的次級域 DNS 位置，最後由「.com.tw」找到「example.com.tw」的正確 IP。

有多少種頂級域？　

「小華，『頂級域名』不只一種對吧？我看到有的結尾是.tw，有的是.com。」

「是的，頂級域名大致上可以分成四類，分別是通用頂級域 (gTLD)、國家頂級域 (ccTLD)、地區頂級域 (GeoTLD) 與新通用頂級域 (new gTLD)，所有的頂級域皆由「網際網路名稱與數字位址分配機構 (ICANN)」管理。」

• 通用頂級域：是指由 ICANN 旗下的網際網路號碼管理局 (IANA) 直接管理的頂級域，最初創立時是依照用途進行區分，期待能讓使用者看見頂級域名，就能辨認出網站內容或內容來源。

• 國家頂級域：以國家名稱做為頂級域名，常見.tw就是其中一種。
• 地區頂級域：以地理位置或地緣關係做為頂級域名，目前有 .london、.paris、.africa 等。
• 新通用頂級域：由於網路上的內容越來越多元，原本的通用頂級域已經沒辦法辨識網站內容或內容來源的責任，因此 ICANN 開放更多的頂級域名來完善。

此外，ICANN 也為了應對更多頂級域的識別需求，在 2012 年開始提供「新頂級域」的申請，也可以申請以商號為名的頂級域，像是 Sony 公司就以自己的商號申請了 .sony 的新頂級域，譬如消費者如果想知道 Sony 人工智能方面的資訊，可以直接訪問 ai.sony 品牌頂級域 。

確保安全，增加識別——申請屬於自己的品牌新頂級域

「為什麼 Sony 要申請自己的新頂級域阿？有什麼好處嗎？」

「當然有好處啦！」在查詢 DNS 伺服器的過程中，資料必須經過不同的伺服器，才能到達公司網站，現在從查詢的入口——「頂級域」就是專屬於我們公司的，除了從源頭確保資料傳輸的安全，也能避免網路蟑螂搶先註冊網域，或是詐騙公司運用類似的網域讓客戶誤以為是我們提供的內容。

此外，原始頂級域的用途是為了讓人更能識別網站目的，當公司擁有自己的品牌頂級域後，也能讓客戶明確知道網站是由公司管理的，能有效提升網站與品牌識別度。

臺灣百大品牌企業有使用新頂級域嗎？

就在今年，臺灣唯一統籌新頂級域名註冊的非營利組織——TWNIC，針對臺灣百大品牌企業使用頂級域的狀況做了調查。

調查結果發現，有一半的企業曾經遇到域名搶註，雖然域名搶註可透過申請企業品牌的新頂級域解決，但也有超過一半以上的企業並不曉得有新頂級域名可以申請。目前，臺灣百大品牌企業在考量頂級域時，仍然是以傳統的「.com」與「.tw」為主。

不過，臺灣百大品牌企業，在使用「新頂級域」的類型數量上，已經超過其他頂級域的數量了！雖然並非企業第一考量的頂級域，但新頂級域正逐漸進入到各大企業。

在告知各大企業能夠申請屬於自己企業品牌的新頂級域後，大部分對於申請企業品牌的新頂級域意願極高，雖然目前還不盛行，但在新頂級域的推廣與申請機制完善的未來，屬於自己品牌的新頂級域將會是企業的首選。

上述內容僅是 TWNIC 研究的冰山一角！對研究或「新頂級域」有興趣的話，歡迎到「從頂級域名探討我國在數位品牌識別」獲得更多詳細資訊！

參考資料：

• 網友買網址「playdiablo4.com」轉址到《流亡黯道》官網，暴雪律師找上門
• 鳥哥的 Linux 私房菜 — DNS Server
• [網際網路] 認識網址與網域名稱（Domain Name, URL, DNS） | PJCHENder 未整理筆記
• 甚麼是DNS
• Table of Content – DNS介紹
• 2020 Google 排名因素清單：網域名稱與 SEO 的關聯性 – Whoops SEO
• 新頂級域名（nTLD）對 SEO 有幫助嗎？ – Whoops SEO

1968 年，英格巴特（Douglas C. Engelbart）在如今稱為「所有演示之母」的會場上演示了滑鼠、視窗、網路與超文本（Hypertext），但那畢竟只是描繪未來的「概念機」。必須再等二十年，英國電腦科學家柏納-李（Tim Berners-Lee, 1955－）才真正實現了這個「未來」。

柏納-李於 1980 年承接了 CERN（歐洲核子研究組織）的軟體外包專案。此時學者們已經可以透過網路互相傳遞郵件與檔案，不過要在電腦內的大量資料中找到關聯性的資料仍是件苦差事。他在半年內開發了一套以超文本技術為基礎的搜尋程式，讓科學家可以輕易地從文件中的一個章節跳到另一個章節，或是跳到同一個資料庫內的另一個檔案。

不過隨著 CERN 的規模日益擴大，研究員、電腦與檔案的數量也愈來愈多，當初柏納-李開發的程式只能在同一個資料庫內搜尋，如今來自世界各國的科學家要尋找置於它處的資料，或彼此交換實驗數據都非常麻煩又曠日廢時。柏納-李於 1984 年以正式員工的身分重返 CERN 之後，就一直思索解決之道，後來他注意到逐漸興起的網路或許就是答案！

1989 年 3 月，他終於提出初步構想：以他開發的搜尋程式為基礎，結合傳輸控制協定（TCP）、網域名稱系統（DNS）等現成的網路標準，就可以在所有連上網路的電腦間快速搜尋並傳遞資料。這就是全球資訊網WWW（World Wide Web）的藍圖。

在得到主管的支持後，柏納-李開始著手製作所需的要件。隔年他寫出傳輸網頁的語言 HTTP 與描述網頁內容的語言 HTML、定義 URI 網址結構（日後他承認雙斜線實無必要），並且示範製作了世上第一個網頁瀏覽器與第一台網頁伺服器。

1992年 CERN 同意柏納-李的請求，將 WWW 相關的智慧財產權當成一般公共財對外公布，讓世人都可免費使用，無須支付任何權利金；而這正是 internet 可以迅速普及、蓬勃發展的關鍵。當網路上的資訊從純文字擴充為圖文並茂的豐富內容，當這一切都免費垂手可得，internet 才真正開始加速成長，深入滲透到社會各個層面，成為現代人生活不可或缺的一部份。而這都要歸功於柏納-李的發明與慷慨。

對照後來多少人因為網路成為鉅富，更顯得柏納-李放棄專利的難能可貴。他獲得無數表彰，但始終拒絕各種商業利益的誘惑。目前柏納-李仍在許多非營利組織但任要職，為 internet 的獨立性與普及化而努力。

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。

編按：全球資訊網(World Wide Web)的誕生源自於英國電腦科學家柏納-李（Tim Berners-Lee, 1955－）在歐洲核子研究組織 ( European Organization for Nuclear Research, CERN )發展的資訊分散式傳輸協定，當時這套系統只是為了要供應高能物理研究室之間使用。
然後，他便逐步改變了世界。讓在全球資訊網發明30週年的現在，一起來看看他是怎麼誕生的吧！

1968 年，英格巴特（Douglas C. Engelbart）在如今稱為「所有演示之母」的會場上演示了滑鼠、視窗、網路與超文本（Hypertext），但那畢竟只是描繪未來的「概念機」。必須再等二十年，英國電腦科學家柏納-李（Tim Berners-Lee, 1955－）才真正實現了這個「未來」。

柏納-李於 1980 年承接了歐洲核子研究組織 ( European Organization for Nuclear Research, CERN )的軟體外包專案。此時學者們已經可以透過網路互相傳遞郵件與檔案，不過要在電腦內的大量資料中找到關聯性的資料仍是件苦差事。他在半年內開發了一套以超文本技術為基礎的搜尋程式，讓科學家可以輕易地從文件中的一個章節跳到另一個章節，或是跳到同一個資料庫內的另一個檔案。

不過隨著 CERN 的規模日益擴大，研究員、電腦與檔案的數量也愈來愈多，當初柏納-李開發的程式只能在同一個資料庫內搜尋，如今來自世界各國的科學家要尋找置於它處的資料，或彼此交換實驗數據都非常麻煩又曠日廢時。柏納-李於 1984 年以正式員工的身分重返 CERN 之後，就一直思索解決之道，後來他注意到逐漸興起的網路或許就是答案！

1989 年 3 月12日，他終於提出初步構想：以他開發的搜尋程式為基礎，結合傳輸控制協定（TCP）、網域名稱系統（DNS）等現成的網路標準，就可以在所有連上網路的電腦間快速搜尋並傳遞資料。這就是全球資訊網WWW（World Wide Web）的藍圖。

在得到主管的支持後，柏納-李開始著手製作所需的要件。隔年他寫出傳輸網頁的語言 HTTP 與描述網頁內容的語言 HTML、定義 URI 網址結構（日後他承認雙斜線實無必要），並且示範製作了世上第一個網頁瀏覽器與第一台網頁伺服器。

1992年 CERN 同意柏納-李的請求，將 WWW 相關的智慧財產權當成一般公共財對外公布，讓世人都可免費使用，無須支付任何權利金；而這正是 internet 可以迅速普及、蓬勃發展的關鍵。當網路上的資訊從純文字擴充為圖文並茂的豐富內容，當這一切都免費垂手可得，internet 才真正開始加速成長，深入滲透到社會各個層面，成為現代人生活不可或缺的一部份。而這都要歸功於柏納-李的發明與慷慨。

對照後來多少人因為網路成為鉅富，更顯得柏納-李放棄專利的難能可貴。他獲得無數表彰，但始終拒絕各種商業利益的誘惑。目前柏納-李仍在許多非營利組織但任要職，為 internet 的獨立性與普及化而努力。

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》，原文為「全球資訊網從此誕生──柏納-李生日 │ 科學史上的今天：06/08」，由究竟出版社出版。