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日本時期臺灣的自來水能生飲嗎?先通過否證試誤的考驗吧!

科學月刊_96
・2018/06/19 ・3338字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 582 ・九年級

  • 廖英凱/非典型的不務正業者、興致使然地從事科普工作、能源與科技政策研究,對資訊與真相有詭異的渴望與執著,夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。

近日有政治人物受訪時表示,因日本時期(1895~1945)在臺自來水的建設,使「當時的自來水,跟日本一樣是可以直接飲用的」。

圖/pixabay

對比起人們小時候仍有水要煮過才能喝的印象以及今日國內外的旅遊網站,多會出現關於各國自來水能否生飲的疑惑與建議,日本時期的自來水是否真的如政治人物所述般可以生飲,似乎有必要提出質疑或否證。本文旨在整理與此時期自來水相關文獻,並彙總筆者於此議題討論時,關於推論方式的多方觀點。

日本的自來水歷史*

  • *註:文中關於日本的法案名稱,均以日本官方使用的英文名稱為準。

現在日本的自來水可安全生飲,也是歷經了近一世紀的努力,才有如此成果。日本厚生勞動省在該網站介紹日本自來水歷史時,在制度的更迭上,提及了從最早在1890年制定的「水務條例(The Waterworks Ordinance)」,至1908年新增作為水質檢驗標準的「水質檢驗共識原則(Agreed Method of Water Examination)」均未規範飲用水水質標準。

圖/pxhere

20世紀初期,日本的自來水供水系統從港口和大城市開始設立並逐步提高鋪設率;1921年,東京市首次在自來水供水系統中加氯消毒;但直至1940年代,因戰後美國控制下加強的消毒措施,才開始顯著消減霍亂、痢疾、傷寒和副傷寒等「水媒病(water-borne diseases)」的病例。

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1957~1958年間制訂的「水道法(Waterworks Act)」,更規定自來水需加氯消毒,使水源性疾病的病患人數有效減少,對日本近代自然水發展影響甚鉅。該法案也首次制定了嚴格的政策目標:自來水就算未煮沸也必須可以安全飲用。

日本近代水媒病患者人數,因自來水落實氯化消毒而有顯著改善。圖/科學月刊提供

回到1895~1945年間。雖然我們對於臺灣當時的自來水品質還不清楚,不過至少知道當時日本政府並未落實在自來水中投氯消毒。因此,這段時間日本的自來水,顯然不適合生飲。而政治人物對於日本時期時,「臺灣當時的自來水,跟日本一樣是可以直接飲用的」的主張,也明顯有誤。

如果穿越回古代該不該生飲自來水?

雖然在今日的自來水供水系統中,已經完全包含了水源處的取水到家戶管線的鋪設,包括曝氣、過濾和加氯消毒等淨水流程以及水質檢驗至可生飲的標準訂定。但從上述近百年來的歷史中,其實可以發現自來水、淨水設備或方法以及飲用水的標準,其實曾經是在3個不同時期出現,直至近代才被整合為一的技術思維。

塞哥維亞輸水道保存良好,為伊比利亞半島居民帶來豐厚的水資源。圖/wikipedia

自來水是個早在公元前,羅馬人建立城市內的輸水渠道時就出現的概念。但關於水質的淨化與處理,在近代科學尚未發展起來以前,各個國家或民族也都發展出了關於飲水的指引。

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例如《周禮》內的百官分工有著「掌除水蟲。以炮土之鼓驅之,以焚石投之。」;日本現存最早的醫書「醫心方」,記述了「《養生要集》云:凡煮水飲之,眾病無緣得生也。」;公元前古梵語和古希臘的著作中也推薦利用過濾、陽光曝曬、煮沸等水處理的方式 。

圖/pixabay

時至當代,世界衛生組織依然建議將水煮沸,是因應缺乏消毒、不安全的飲水處理與儲存、急難狀況,或是無法確認水質等旅遊情境下,足以消滅致病細菌,病毒和原生動物的方式 。

因此,雖然1913年起,日本政府成立「臺灣總督府研究所」承辦水質的生物學性檢驗,也有學者認為日治時期針對水質標準,建立了至少10項檢驗項目,因而達到相當程度公共衛生改善。但考量到二戰前日本仍未普及加氯消毒,也尚未建立飲用水標準,在衛生條件相較理想的歐美,自來水生飲也未成習慣,水源性疾病也未少到可忽視的程度,如果真穿越回1940年代,不管你的水是從何處取得的,我想還是先依循古法,煮過再喝吧!

驗證真偽的否證試誤

不過,上述論證方式在議題討論過程中仍引來多方評論。如慈濟大學生科系葉綠舒教授認為,上述論證雖能確認政治人物意見的謬誤,但不足以佐證當時臺灣自來水能否生飲。由於缺乏臺灣當時的水質資料,因此日本時期臺灣自來水能否生飲,仍欠缺進一步證據證明。

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到底可不可以跟貓貓一樣直接喝咧。圖/pixabay

「簡單哲學實驗室」創辦人朱家安則認為原始論述「當時臺灣的自來水,跟日本一樣可以生飲」,可以代表兩種不同意義的命題:

  1. 當時臺灣的自來水品質跟日本一樣,且當時日本的自來水可以生飲;
  2. 當時臺灣的自來水可以生飲,且當時日本的自來水可以生飲。

如果是(1),則前文中的考證足以證實原命題有誤;如果是(2),雖然無法提出足以證明原始論述中,對當時臺灣自來水品質的判斷是錯的,但至少也提供了理由去質疑原始論述。

確實在前述論證中,是透過考證日本的官方論點,而不是臺灣的水質資料是否適合生飲,來判斷原始論述的真偽。但無論是考證日本或臺灣的資料,其實也都可以成為驗證原始論述真偽的途徑。在此,我們可以利用「假設檢定」的概念來理解為什麼不同驗證途徑,可以指向同樣的目標。

圖/wikipedia

假設檢定是基於波普爾(Karl Popper)所提出的否證論,由此發展出驗證真偽或運用於統計上判斷是否顯著的方式,亦即如果要證明某一個命題為真,則只要證明該命題的虛無假設(與該命題互斥的所有假設)不成立;反之若虛無假設成立,則代表原命題有誤必須修正。

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以檢驗「當時臺灣的自來水,跟日本一樣可以生飲」這個命題為例,這個命題的虛無假設可以有非常多種可能,例如:日本的自來水不能生飲、臺灣的自來水不能生飲、臺灣的自來水跟日本的自來水能否生飲的狀況不一樣、臺灣(或日本)沒有自來水等,對於以上幾種虛無假設,由於前文中已經有明確證據證明當時日本的自來水不能生飲。

儘管並未對其他虛無假設提出驗證,但也足以宣告原始命題有誤。同樣地,如果能驗證其他虛無假設成立,也都可以否定掉原命題。由此可以發現,要檢驗一個命題的真偽,可以有很多種方式。對於想驗證同一命題的不同人,也可能會提出不同的驗證途徑,而有不同的資料需求或驗證方式。

這樣的驗證方式,被廣泛運用於心理、公衛等仰賴推論統計的學科中。藉此可以試著體會否證論所標榜的科學精神:對於你所想要確認的論點,努力搜尋各種可以否證該論點的反例,再修正論點,並繼續搜尋反例。目的不在於找到永恆正確的真理,而是透過永無止盡的否證試誤,持續地邁向科學真理未明之境。

致謝

本文之完成特別感謝沃草公民學院主編朱家安於哲學與寫作的專業指正;感謝各方評論促使論述更為多元全面;亦感謝某政治人物對此議題的發言,促成深入探討動機。

參考文獻

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  1. 三立新聞網,〈國民黨來之前自來水可生飲?王浩宇:課本不願意說的真相〉,2018年4月16日。
  2. Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare, Water Supply in Japan.
  3. 沈佳珊,〈日治時期臺灣細菌性免疫醫學發展之研究─從中央研究機構的制度面考察〉,《臺灣學研究》第13期161-184頁,2012年。

 

〈本文選自《科學月刊》2018年6月號〉

什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們48歲囉!

入不惑之年還是可以當個科青

 

 





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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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阿基米德的小發明,是螺絲界的一大步!——《轉動世界的小發明:螺絲釘與螺絲起子演化的故事》
貓頭鷹出版社_96
・2020/11/13 ・2296字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

散佈地中海各地的發明——水螺絲

水螺絲由一根直徑約三十公分、長三至四.五公尺、裝入防水木管中的巨大螺釘組成。兩端開放的木管以低角度傾斜安裝,下端則沒入水中;當一人在木管外周的防滑釘上行走,進而帶動整個裝備旋轉之際,由木管下端進入的水,便由螺絲的螺旋形分隔(也就是螺紋)向上移動,而自頂端浮現。

水螺絲的轉動緩慢,能力卻相當大(角度愈低,流動量便愈大),有人估計它的機械效率可高達百分之六十,與後來提升水位的裝置如水車及水桶運送帶相較,還略勝一籌。

後人繪製的阿基米德式螺旋抽水裝置。圖/Wikimedia common

水螺絲最早的記載,出現於西元前第二世紀,眾學者均將這項發明歸功於阿基米德。據戴奧多羅斯記載,阿基米德發明水螺絲時,還是個在亞歷山大城求學的年輕人。

這點很合理。這項裝備對於埃及的農業灌溉而言非常理想,水螺絲和大水車不同,它能夠輕易地隨處移動;它所提升的水位並不高,但應付平坦的三角洲卻綽綽有餘;而其沒有活動零件的簡單設計,則能抵抗淤泥充塞的尼羅河河水引起的堵塞。

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水螺絲的科技,由埃及散布至地中海各地。水螺絲用於灌溉,但也有其他的應用,據說阿基米德曾經利用水螺絲,倒光了國王亥厄洛一艘大船底部的汙水。古羅馬人也利用水螺絲,提升市政給水系統的水位,以及為礦坑抽水。二十世紀早期,在古羅馬位於西班牙的銅礦中發現了一些保存完善的木製水螺絲。

這些長達三.五公尺、直徑約三十公分的管子,以塗有瀝青的布料包裹,並以繩索鞏固;在其內部,螺旋形的分隔則以壓成薄片的木板製成,膠著後以銅釘固定。四根像這樣的水螺絲聯合起來,能將水位垂直提升約六公尺的高度。

古羅馬水系統也利用水螺絲供給市政用水。圖/BBC

戴奧多羅斯描述:「藉著不斷地輪流打水,它們將水自礦坑口吐出,從而排乾礦坑中的水;由於這工具的設計是如此別出心裁,大量的水得以奇妙而不費吹灰之力地射出。」自從戴奧多羅斯將水螺絲與其他提升水位的古老設備,如複雜的水桶運送帶和水車等相比較之後,便對水螺絲的簡明和有效留下深刻的印象。

鼓形水車是一種相當普通的水車,為一只直徑三至四.五公尺的大型中空輪,裡頭分隔成八個餅形的隔間。隨著水車轉動之際,水流進位置最低、沒入水中的隔間,而當該隔間抵達最高位置時,便自其流出。有人提議說,鼓形水車很可能是阿基米德靈感的來源。

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鼓式水車。圖/wikipedia

實際上,如果把鼓形水車的形狀拉長一點,並使其沿著中軸旋轉,它便會產生一條圓柱螺旋線。這種三維外推法雖然一點兒都不顯然可見,但對一位熟練的數學家而言,卻非難事。將水螺絲的發明歸於阿基米德的假設,還有另一則有趣事實可供佐證。

想像力真的是一種超能力

在所有的希臘及拉丁文學中,唯一一件關於水螺絲的詳細敘述(作者是維特魯維亞),明確地描述一根具有「八個」螺旋形隔間的水螺絲;而如果水螺絲是自鼓形水車得到靈感,就正該是這個數字。 維特魯維亞描述的應該是最早的水螺絲;後來的古羅馬工程師,一旦發現八個隔間並沒有任何的機械利益,還增添不少成本時,便將隔間數目降低至二或三個。

不論阿基米德的靈感是否來自鼓形水車,水螺絲是由於人類想像力才得以實現的又一則機械發明實例,和科技演進無關。想像力是個善變的東西,以古代的中國人為例,他們並不知道水螺絲的存在;事實上他們連螺絲都沒聽過,螺絲是他們不曾自行發明的唯一一項機械裝置。

1620 年費第 (Domenico Fetti) 畫作《沉思的阿基米德》。圖/Wikimedia common

另一方面,當古羅馬人發明木螺鑽時,他們已經知道螺絲的存在,卻從未了解相同的原理可以解決一則重大的鑽孔問題:深孔極易被木屑堵塞。一直到十九世紀早期,所謂的螺旋鑽才得以發明;隨著鑽錐的轉動,螺旋狀的鑽柄會自行清除木屑。

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水螺絲不僅是一台簡單而別出心裁的機器,就我們所知,它也是人類歷史上首度登場的螺旋線。螺絲的發現代表一種奇蹟;原本就只有像阿基米德這樣的數學天才才能描述螺旋線的幾何結構,也只有像他這樣的機械天才,才能為這不尋常的形狀想出一個實際的應用。

如果他還是個在亞歷山大求學的年輕人時就發明了水螺絲,後來並(如我私心所想一般)將螺旋線的概念改良應用於無限螺桿之上,那我們一定要在他許多傑出的成就上面,再添加一則小小的、卻不盡然微不足道的榮銜:螺絲之父。

——本文摘自泛科學2020年11月選書《轉動世界的小發明:螺絲釘與螺絲起子演化的故事》,2020年 9月,貓頭鷹
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日本時期臺灣的自來水能生飲嗎?先通過否證試誤的考驗吧!
科學月刊_96
・2018/06/19 ・3338字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 582 ・九年級

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  • 廖英凱/非典型的不務正業者、興致使然地從事科普工作、能源與科技政策研究,對資訊與真相有詭異的渴望與執著,夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。

近日有政治人物受訪時表示,因日本時期(1895~1945)在臺自來水的建設,使「當時的自來水,跟日本一樣是可以直接飲用的」。

圖/pixabay

對比起人們小時候仍有水要煮過才能喝的印象以及今日國內外的旅遊網站,多會出現關於各國自來水能否生飲的疑惑與建議,日本時期的自來水是否真的如政治人物所述般可以生飲,似乎有必要提出質疑或否證。本文旨在整理與此時期自來水相關文獻,並彙總筆者於此議題討論時,關於推論方式的多方觀點。

日本的自來水歷史*

  • *註:文中關於日本的法案名稱,均以日本官方使用的英文名稱為準。

現在日本的自來水可安全生飲,也是歷經了近一世紀的努力,才有如此成果。日本厚生勞動省在該網站介紹日本自來水歷史時,在制度的更迭上,提及了從最早在1890年制定的「水務條例(The Waterworks Ordinance)」,至1908年新增作為水質檢驗標準的「水質檢驗共識原則(Agreed Method of Water Examination)」均未規範飲用水水質標準。

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圖/pxhere

20世紀初期,日本的自來水供水系統從港口和大城市開始設立並逐步提高鋪設率;1921年,東京市首次在自來水供水系統中加氯消毒;但直至1940年代,因戰後美國控制下加強的消毒措施,才開始顯著消減霍亂、痢疾、傷寒和副傷寒等「水媒病(water-borne diseases)」的病例。

1957~1958年間制訂的「水道法(Waterworks Act)」,更規定自來水需加氯消毒,使水源性疾病的病患人數有效減少,對日本近代自然水發展影響甚鉅。該法案也首次制定了嚴格的政策目標:自來水就算未煮沸也必須可以安全飲用。

日本近代水媒病患者人數,因自來水落實氯化消毒而有顯著改善。圖/科學月刊提供

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回到1895~1945年間。雖然我們對於臺灣當時的自來水品質還不清楚,不過至少知道當時日本政府並未落實在自來水中投氯消毒。因此,這段時間日本的自來水,顯然不適合生飲。而政治人物對於日本時期時,「臺灣當時的自來水,跟日本一樣是可以直接飲用的」的主張,也明顯有誤。

如果穿越回古代該不該生飲自來水?

雖然在今日的自來水供水系統中,已經完全包含了水源處的取水到家戶管線的鋪設,包括曝氣、過濾和加氯消毒等淨水流程以及水質檢驗至可生飲的標準訂定。但從上述近百年來的歷史中,其實可以發現自來水、淨水設備或方法以及飲用水的標準,其實曾經是在3個不同時期出現,直至近代才被整合為一的技術思維。

塞哥維亞輸水道保存良好,為伊比利亞半島居民帶來豐厚的水資源。圖/wikipedia

自來水是個早在公元前,羅馬人建立城市內的輸水渠道時就出現的概念。但關於水質的淨化與處理,在近代科學尚未發展起來以前,各個國家或民族也都發展出了關於飲水的指引。

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例如《周禮》內的百官分工有著「掌除水蟲。以炮土之鼓驅之,以焚石投之。」;日本現存最早的醫書「醫心方」,記述了「《養生要集》云:凡煮水飲之,眾病無緣得生也。」;公元前古梵語和古希臘的著作中也推薦利用過濾、陽光曝曬、煮沸等水處理的方式 。

圖/pixabay

時至當代,世界衛生組織依然建議將水煮沸,是因應缺乏消毒、不安全的飲水處理與儲存、急難狀況,或是無法確認水質等旅遊情境下,足以消滅致病細菌,病毒和原生動物的方式 。

因此,雖然1913年起,日本政府成立「臺灣總督府研究所」承辦水質的生物學性檢驗,也有學者認為日治時期針對水質標準,建立了至少10項檢驗項目,因而達到相當程度公共衛生改善。但考量到二戰前日本仍未普及加氯消毒,也尚未建立飲用水標準,在衛生條件相較理想的歐美,自來水生飲也未成習慣,水源性疾病也未少到可忽視的程度,如果真穿越回1940年代,不管你的水是從何處取得的,我想還是先依循古法,煮過再喝吧!

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驗證真偽的否證試誤

不過,上述論證方式在議題討論過程中仍引來多方評論。如慈濟大學生科系葉綠舒教授認為,上述論證雖能確認政治人物意見的謬誤,但不足以佐證當時臺灣自來水能否生飲。由於缺乏臺灣當時的水質資料,因此日本時期臺灣自來水能否生飲,仍欠缺進一步證據證明。

到底可不可以跟貓貓一樣直接喝咧。圖/pixabay

「簡單哲學實驗室」創辦人朱家安則認為原始論述「當時臺灣的自來水,跟日本一樣可以生飲」,可以代表兩種不同意義的命題:

  1. 當時臺灣的自來水品質跟日本一樣,且當時日本的自來水可以生飲;
  2. 當時臺灣的自來水可以生飲,且當時日本的自來水可以生飲。

如果是(1),則前文中的考證足以證實原命題有誤;如果是(2),雖然無法提出足以證明原始論述中,對當時臺灣自來水品質的判斷是錯的,但至少也提供了理由去質疑原始論述。

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確實在前述論證中,是透過考證日本的官方論點,而不是臺灣的水質資料是否適合生飲,來判斷原始論述的真偽。但無論是考證日本或臺灣的資料,其實也都可以成為驗證原始論述真偽的途徑。在此,我們可以利用「假設檢定」的概念來理解為什麼不同驗證途徑,可以指向同樣的目標。

圖/wikipedia

假設檢定是基於波普爾(Karl Popper)所提出的否證論,由此發展出驗證真偽或運用於統計上判斷是否顯著的方式,亦即如果要證明某一個命題為真,則只要證明該命題的虛無假設(與該命題互斥的所有假設)不成立;反之若虛無假設成立,則代表原命題有誤必須修正。

以檢驗「當時臺灣的自來水,跟日本一樣可以生飲」這個命題為例,這個命題的虛無假設可以有非常多種可能,例如:日本的自來水不能生飲、臺灣的自來水不能生飲、臺灣的自來水跟日本的自來水能否生飲的狀況不一樣、臺灣(或日本)沒有自來水等,對於以上幾種虛無假設,由於前文中已經有明確證據證明當時日本的自來水不能生飲。

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儘管並未對其他虛無假設提出驗證,但也足以宣告原始命題有誤。同樣地,如果能驗證其他虛無假設成立,也都可以否定掉原命題。由此可以發現,要檢驗一個命題的真偽,可以有很多種方式。對於想驗證同一命題的不同人,也可能會提出不同的驗證途徑,而有不同的資料需求或驗證方式。

這樣的驗證方式,被廣泛運用於心理、公衛等仰賴推論統計的學科中。藉此可以試著體會否證論所標榜的科學精神:對於你所想要確認的論點,努力搜尋各種可以否證該論點的反例,再修正論點,並繼續搜尋反例。目的不在於找到永恆正確的真理,而是透過永無止盡的否證試誤,持續地邁向科學真理未明之境。

致謝

本文之完成特別感謝沃草公民學院主編朱家安於哲學與寫作的專業指正;感謝各方評論促使論述更為多元全面;亦感謝某政治人物對此議題的發言,促成深入探討動機。

參考文獻

  1. 三立新聞網,〈國民黨來之前自來水可生飲?王浩宇:課本不願意說的真相〉,2018年4月16日。
  2. Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare, Water Supply in Japan.
  3. 沈佳珊,〈日治時期臺灣細菌性免疫醫學發展之研究─從中央研究機構的制度面考察〉,《臺灣學研究》第13期161-184頁,2012年。

 

〈本文選自《科學月刊》2018年6月號〉

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什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們48歲囉!

入不惑之年還是可以當個科青

 

 





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