《下來說吧基德！在上面說聽不清楚啊！》——2019數感盃／國中組專題報導類佳作

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文｜呂慧穎
• 責任編輯｜田偲妤
• 美術設計｜蔡宛潔

你有沒有聽到什麼聲音？隱藏在鬧市的噪音汙染

你有留意過生活周遭的聲音嗎？無論是雞犬桑麻的鄉村，或是車水馬龍的都市，都縈繞著各種聲音，這些你可能早已習慣的聲響，卻可能在無形間影響我們的身心健康！中央研究院「研之有物」專訪院內人文社會科學研究中心詹大千研究員，其研究團隊針對臺北市的交通噪音分布特性進行研究，運用 2D 及 3D 噪音地圖呈現 24 小時的實時變化。更透過舉辦公民科學活動，邀請民眾用手機測量並感知生活中的聲音變化。究竟噪音會造成哪些身心疾患？臺北市的噪音曝露情形如何？我們又該怎麼防範噪音汙染呢？

太吵了我睡不著！聲音也會影響你的健康？

車輛呼嘯而過的引擎聲令人心驚膽戰，公園此起彼落的蟲鳴鳥叫則讓人心曠神怡。仔細聆聽將發現，每種聲音都帶給人不同的感受，長久下來不僅影響心境、更關乎健康。若我們能掌握周遭環境潛在的噪音汙染，即多了一分守護自身健康的能力。

中研院人文社會科學研究中心詹大千研究員兼副主任，同時也是地理資訊科學研究專題中心執行長，擅長地理資訊科學結合流行病學研究。因 2018 年參與中研院健康雲計畫至英國開會，因緣際會下得知，歐洲對於汙染與健康因子的討論早已包含「噪音」，但當時的臺灣尚無系統性的科學研究。

翌年正巧陽明交通大學公共衛生研究所在繪製「噪音地圖」（noise map）時遭遇難題，而中國醫藥大學附設醫院則想透過聲音監測改善加護病房的噪音問題，再加上中研院資訊科學研究所陳伶志研究員帶領研發的「聲音盒子」（SoundBox）技術支持。在多方開啟合作意願下，一趟監測都市噪音的奇妙旅程就此展開！

目前世界衛生組織以均能音量 55 分貝作為住宅區戶外的音量建議標準，詹大千進一步提到：「過去進行噪音與代謝症候群研究時，曾分析健檢民眾的自填健康問卷，再比對各地環保局的噪音監測站資料後發現，民眾普遍覺得超過 75 至 80 分貝會覺得吵雜不適，而 50 至 55 分貝以下會感到安靜舒適，就感受性而言與世衛的建議標準相近。」

事實上，有關噪音影響健康的探討由來已久，最初主要關注職業環境的噪音暴露問題，而後擴及生活中的噪音汙染對民眾身心的危害。根據世界衛生組織的研究：

噪音除了會損害聽力，還會導致憂鬱焦慮、睡眠障礙、注意力下降，提高內分泌系統及心血管疾病的發生率，甚至因聽覺刺激降低而增加罹患失智症的風險，影響不容小覷！

是誰那麼吵？用噪音地圖看一看

生活中噪音的來源百百款，常見的包括交通噪音、工程噪音、近鄰噪音、娛樂噪音等，位列行政院環境保護署（今環境部）公害陳情數第一名。

其中，車輛、飛機產生的「交通噪音」動輒飆破 80 分貝，是日常生活中影響範圍最廣，也最容易被忽視的公害。

詹大千參與的研究團隊特別針對臺北市的交通噪音分布特性進行研究，運用 2D 及 3D 噪音地圖呈現 24 小時的實時變化。

自 2017 至 2019 年進行的交通噪音數據蒐集並非一帆風順。目前臺北市政府環境保護局僅有 12 個環境噪音監測點、12 個道路交通噪音監測點，根據《噪音管制法》規定，每季只須進行 2 次、每次 24 小時的連續監測，而且只在晴天才會測量，導致研究團隊能獲取的資料量相當有限。

但研究團隊並不氣餒，轉而應用交通管制工程處在臺北市內設置的 7 百多組「交通流量偵測器」（Vehicle Detector，簡稱 VD）所測到的即時車流量及車速數據，來輔助噪音地圖的建置分析。

首先，將研究區域進行 500 x 500 公尺的網格分割，臺北市全區共分出 1,032 個網格，網格內具有 VD 測點者共 303 格，無 VD 測點者共 729 格。接著，比對噪音監測站數據與 VD 數據，建立統計模型關係，據此推估出 303 個具有 VD 測點網格的噪音值。

至於其他 729 個無 VD 測點網格，則運用諸如人口密度、土地利用類型、道路特性等環境條件，與前述 303 個具有 VD 測站的網格進行相似度比對，藉以推估其噪音值。

除了道路交通噪音，臺北市最明顯的噪音來源非松山機場莫屬。研究團隊蒐集臺北航空站 13 處自動監測設備（3 處位於松山機場、10 處位於機場周圍）測到的每小時平均噪音值，依據航空噪音防制區的範圍，將航空噪音值疊加在相對應的網格內。

至於環保局僅有晴天監測的噪音資料，研究團隊也沒忘記補強，透過模型考慮中央氣象局的降雨資料參數，將降雨造成的環境音加入噪音總量中，試圖更貼近真實的噪音狀況。

最後，為了驗證用 VD 偵測資料進行噪音值推估的可信度，研究團隊也實地架設中研院資訊所研發的「聲音盒子」收錄現場噪音值，驗證推估數值的準確度。

研究團隊更進一步運用 3D 建模呈現噪音在不同高度的衰減變化。在假設每棟建築暴露的交通噪音來自最近道路的條件下，將道路到建築物的水平距離、所在樓層的垂直高度（假設每層樓高度為 3 公尺）等資料納入衰減模式。

計算結果顯示，每上升一層樓大約下降 0.4 分貝，再將模式推估值與不同樓層測量到的實際噪音值進行比較驗證，最終在 3D 地圖上以分層填色的色塊顯示不同樓層的噪音值。

程式設定每 5 分鐘抓取一次 VD 數據（數據的精度為每分鐘一筆），並運用建置在國家高速電腦中心的運算平台來視覺化大量的噪音數據，如此就能在 2D 與 3D 臺北市噪音地圖上，以不同網格色塊即時查看每小時的噪音值。

2D 或 3D 地圖除了可用在噪音監測，對於其他空間流行病學的分析也很有幫助，但詹大千提醒，雖然 3D 地圖的資料可精確得知不同樓層的差異，但基於對居民隱私權的保障，仍建議以 2D 地圖進行相關研究分析，當流行病統計資料模糊化至鄉鎮鄰里等級時，就能避免個人資料的暴露。

找到噪音來源，才可以對症下藥！

以世界衛生組織的交通噪音曝露建議標準來看，如想防範交通噪音影響身心健康，最好控制在整日噪音曝露不超過 53 分貝，夜間噪音曝露不超過 45 分貝。根據詹大千團隊的研究結果顯示：

臺北市日間有 32.80%、夜間有 27.69% 的居民暴露在超過上述標準的交通噪音中，顯然我們還有改善的空間。

詹大千表示，本次研究採用比較嚴格的檢視標準，若是根據臺北市環保局的監測數據來看，臺北市的整天均能音量約在 56 分貝，代表在都市中仍能找到安靜的戶外空間。

此外，仔細觀察會發現，噪音地圖在一天的不同時段會產生不同變化。上午 7 點通勤時間，松山機場周遭的松山區、中山區、內湖區一帶，噪音值高達 70 分貝以上。晚上 6 點下班時間，堤頂大道、建國高架、市民高架、重慶北路開始出現車潮，連帶噪音值也提高到 55 分貝以上。到了午夜 12 點，除了大安區、中正區、中山區、大同區、信義區等住宅與路網較密集處有 50 分貝左右，其他地區幾乎都在 45 分貝以下。

想降低環境噪音傷害其實並不困難，聯合國環境署在 2022 年最新報告《Frontiers 2022》就提供許多降噪方法，包括規劃植栽綠帶、更換電動車、安裝隔音設備（如氣密窗）、臨路建築向內退縮、更改道路鋪面材質等，皆被證實能有效降噪，但前提是必須先掌握噪音的組成、來源及分布樣貌，才能準確擬定防治方案。

為了對症下藥處理噪音問題，目前可努力的地方在於增加噪音監測點。詹大千談到，未來或許可結合智慧電桿裝置，整合交通、噪音、空氣汙染等監測功能，同時提供更穩定的實時資料傳輸品質，打造守護全民健康的基礎資料收集網絡。

鬧中取靜——隨手記錄生活中寧靜的角落

除了監測技術與硬體設施的精進，詹大千也提出自我保護聽力的重要性，首要任務在於提升民眾對聲音的敏感度，意識到生活周遭存在哪些會傷害聽力的噪音？哪些地方是喧囂都市中難得的寧靜避風港？

詹大千與理念相同的臺灣聲景協會合作，在 2023 年 5 月至 7 月推出「尋找 55 分貝靜土」公民科學活動，邀請民眾擔任「寧靜追蹤師」，尋找臺北市戶外聲音平均 55 分貝的地方，察覺都市中的聲音變化對居民身心的影響。

活動期間共有 25 名受訓民眾投入記錄工作，貢獻了 182 個位在臺北市不同地區的採樣資料。民眾運用 NIOSH（iOS 適用）、Noise Capture（Android 適用）兩款 APP 測量戶外聲音的分貝數，並在詹大千研究團隊開發的聊天機器人平台 LINE 官方帳號「尋找 55 分貝靜土」記錄平均分貝數、最高分貝數、地點類型、地點位置、寧靜度與舒適度評分，並拍下當地照片、錄下環境音、寫下對聲音的感受。

記錄成果顯示，大於 55 分貝與小於 55 分貝的音量大約各佔一半，臺北市南港、內湖、北投、文山等靠山的行政區較為寧靜。最常被捕獲的靜土位於公園、巷弄、住宅區等地。蟲鳴鳥叫等自然聲音是靜土中的重要元素，人為聲音、道路交通相關聲音則是使戶外聲音大於 55 分貝的主因。

民眾普遍認為，這次的活動讓自己對環境中的聲音變化更加敏感，原本只有 45 分貝的環境，因車輛或人群經過，瞬間飆到 70 分貝。也有民眾察覺，自家孩子每天幾乎在 70 分貝左右的環境上課，讓他對都市噪音問題更有警覺！

此外，當你對聲音變得敏感後，將發現每個人對聲音的承受度都不同，不同的聲音特徵與情境也會帶來不同感受。例如夏天雄蟬的鳴叫聲可高達 80 分貝，但因為是來自大自然的聲音，人們的感覺通常是舒服的。而個性活潑外向的人可能經常出入熱鬧的場合，對於音量的容忍度也相對較高。

這些對聲音的多元感受在量化研究中較難呈現，但搭配公民科學活動的質性問卷、照片與錄音的相互對照，將可以發掘更多有趣的聲景現象，也為改變民眾行為、創造更多都市靜土盡一份心力！

軍機操演保衛國家，噪音卻會干擾周遭社區。^[1]人類的聽力範圍，約在 20 至 20,000 赫茲之間；與蜥蜴的 100 到 5,000 赫茲，部份重疊。^[2]所以別只想到自己，請多關懷鄰居──此處不堪其擾的，可能還包括蜥蜴。學名 Aspidoscelis neotesselatus 的科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴（Colorado checkered whiptail），列屬美國科羅拉多州的特別關注物種（species of special concern），^[3]並被美軍視為瀕危物種（species at risk）。^[2]由於其棲地涵蓋美國陸軍卡森堡軍事基地（US Army Fort Carson Military Base），科學家想知道軍機航道下的噪音壓力，是否會影響牠們的健康和生育。^[3]

孤雌生殖

Aspidoscelis屬之下，某些種的蜥蜴只有雌性，採行孤雌生殖（又稱單性生殖；parthenogenesis），^[4]即卵不用受精就能長成胚胎。這種方法一般會使物種幾無變異，遇上疾病或環境變化，便容易被一舉殲滅。^[5]比較特別的是，牠們過去有的曾與同屬不同種的雄性雜交，多少豐富了基因，混血產生的科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，還因此擁有三套染色體。^{[4, 5, 6]}孤雌生殖的 Aspidoscelis 屬蜥蜴，例如：科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，^[4]製造卵子時，比有性生殖（sexual reproduction）多複製一次染色體，才進行分裂。如此一來，無需精子湊對，依然能發展出正常胚胎。^{[5, 7]}

噪音的影響

研究團隊於 2021 年進入繁殖季的一個月後，也就是 6 月期間，跑去卡森堡軍事基地一帶，測量飛航範圍的地面噪音：^[3]軍機演練時，33.9 到 112.2 分貝；其他時候，則為 30.1 至 55.8 分貝。科學家也觀察科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，在這兩種情況下的行為，並幫牠們抽血、秤重、量身長、照婦科超音波等。^{[2, 3]}最後，將所有蒐集到的數據，依照設定的指標逐項分析：^[3]

• 皮質酮（corticosterone）：當壓力來襲，腎上腺會分泌皮質酮，來調節能量供給。軍機劃過天際的日子，科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴的皮質酮，一如預期地上升。^[3]
• 血糖（plasma glucose）：歐洲海鱸（European sea bass；學名：Dicentrarchus labrax）遇到人為噪音時，血糖會提高，以應付壓力下所需的耗能。儘管這種現象聽起來相當合理，但是科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴的血糖卻無動於衷。^[3]不曾飆高以因應外界刺激，也沒有消耗過頭而直直下墜。
• 反應性氧代謝物（reactive oxygen metabolites）：人為噪音會使歐洲濱蟹（shore crabs；學名：Carcinus maenas），加速代謝，而提高耗氧。科學家原本覺得，科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴也會這樣。誰知道牠們血液中的反應性氧代謝物，出乎意料地於軍機操演時下降，懷孕者濃度又比其他個體更低。^[3]
• 補償性進食（compensatory eating）：壓力暴食不是人類的專利，認識科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴後，有沒有倍感欣慰？牠們受軍機的噪音干擾，有時原地進食，有時邊走邊吃。整體來說，在壓力下吃多動少。^[3]
• 酮體（ketone bodies）：當血糖供不應求，身體會代謝脂肪，產出酮作為能量來源，^{[3, 8]}此即生酮飲食（ketogenic diet）的減肥原理。奇妙的是，人類努力控制飲食，才能達到的狀態，^[8][註]科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴竟得來全不費工夫。在軍機的噪音下，牠們的血糖明明沒有變化，脂肪就直接開始代謝。體型小的個體，酮體濃度較高。^[3]

共存共榮

綜合以上，由上升的皮質酮，可以確定軍機飛行的噪音，會給科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴帶來壓力。科學家認為，牠們一方面狂吃，所以血糖沒有下降，反應性氧代謝物甚至減少；另方面不等血糖耗盡，就搶先燃脂製造酮體當補給。在這個機制的調節下，儘管居住環境不太理想，抗壓消耗很多能量，但是科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴適應得還算可以。當然，如果願意體貼孕婦，科學家建議軍機最好於繁殖季節期間，避開蜥蜴數量密集的地區，或是飛高讓地面噪音低於 50 分貝。^[3]以後當美軍飛航演練，維護人類社會的和平與穩定；期望科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴也能安心增產，拓展成繁榮昌盛的族群。

備註

生酮飲食有痛風、腎結石和營養失調等潛在副作用，^[8]嘗試前請找醫師評估。

參考資料

1. Kirk A. (10 APR 2023) ‘What’s that noise? Colorado Air National Guard to fly F-16s at night’. 9News.
2. Dijkstra M. (29 MAR 2023) ‘Lizards at US Army installation are stress eating during flyovers’. Frontiers Science News.
3. Kepas ME, Sermersheim LO, Hudson SB, et al. (2023) ‘Behavior, stress and metabolism of a parthenogenic lizard in response to flyover noise’. Frontiers in Amphibian and Reptile Science, 1:1129253.
4. Walker JM, Montgomery CE, Cordes JE, et al. (2019) ‘Morphological Variation, Habitat, and Conservation Status of arthenogenetic Aspidoscelis tesselatus Pattern Class C in the Canyonlands of Southeastern Colorado, USA’. Herpetological Conservation and Biology 14(1):119–131.
5. ‘How an Asexual Lizard Procreates Alone’. (02 JUN 2022) National Geographic.
6. ‘Parthenogenesis’. Britannica. (Accessed on 20 APR 2023)
7. Newton AA, Schnittker RR, Yu Z, et al. (2016) ‘Widespread failure to complete meiosis does not impair fecundity in parthenogenetic whiptail lizards’. Development, 143(23):4486-4494.
8. ‘Diet Review: Ketogenic Diet for Weight Loss’. Harvard T.H. Chan School of Public Health. (Accessed on 19 APR 2023)