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真相永遠只有一個,是蒼蠅告訴我的——《犯罪手法系列3:法醫昆蟲學》

麥田出版_96
・2019/08/19 ・4236字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

編按:本文轉載自《犯罪手法系列3:法醫昆蟲學》,敘事內容類似影集《CSI:犯罪現場》,寫到犯罪與屍體相當直接,接近用餐時間請謹慎服用。

事件總是發生在平凡的早晨

1984 年檀香山,那天早上正適合去海邊釣魚和撒網捕螃蟹。陽光普照,空氣裡瀰漫著雞蛋花香,3 名釣客出發前往離家僅僅幾哩的珍珠港 (Pearl Harbor)。他們把車停在廢棄的頂級啤酒廠 (Primo Brewery) 廠區,走一小段路來到海邊 。正當他們沿著步道往前走去時,一股難聞的異味飄了過來,味道比他們拎著的一桶魚餌還重。其中一人朝發出惡臭的方向看過去,目光穿過圍籬,瞥見一具屍體躺在那裡。

這次珍珠港不是被轟炸,而是發生命案啦~ 圖/BY Alcyon68 @ Pixabay

命案調查人員抵達現場時,他們看到屍體橫在一條淺淺的排水溝上,排水溝裡滿是樹木的枝葉,屍體的頭部朝向大海,雙腳對著檀香山的內陸,手指甲和腳趾甲都塗成大紅色。左手肘微彎,左手臂舉過頭頂,像是試圖抵禦攻擊。左掌不見了,但右手掌完好無缺,雖然已經乾縮。下顎脫離顱骨,被遺留在離顱骨 16 吋遠的泥地上。左腿跨過右腿。左腳少了 3 根腳趾,但除此之外,整雙腳都好好的。屍體內外都有很多甲蟲及其他昆蟲爬來爬去。

本次案件的死者是……

屍體似乎符合一名女性失蹤人口的特徵。她在 1984 年 9 月 9 日被通報失蹤,也就是屍體被發現前 19 天。該名女子生前最後被人看到時,身旁有一名高大的白人男性,兩人一起離開珍珠城 (Pearl City) 的一家餐廳,她是那間餐廳的合夥人之一。她的車後來在 30 多哩外的懷厄奈 (Waianae) 地區被找到,車內有血跡。

經由牙齒 X 光比對,該名女性的身分確認無誤。被通報失蹤時,她穿著一件側邊有白色條紋的黑色緊身衣,下半身搭配一條印花裙。屍體送達停屍間時,所有衣物都已變成深褐色或黑色。她的頭部幾乎不剩一點皮肉。

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甲蟲的幼蟲以脫水的組織為食,在幼蟲口器的啃咬之下,屍體暴露在外的顱骨顯得很光滑。肋骨也暴露出來,上頭仍殘留一些乾掉的皮膚碎屑,另有一塊塊羊皮紙般的皮膚附著於頸部和腿部。內臟沒了。

法醫只找到一個受創的證據,是她頸部的舌骨斷裂,此一特徵符合徒手勒斃的死法。現在,警方知道身分,也知道死亡原因是他殺。

調查開始:與「目擊證人」的對話

但受害者是什麼時候死的?幸好我們有目擊證人,亦即在屍體上的大量昆蟲。唯一的問題是如何讓牠們向調查人員揭露證據。法醫找我過去,於是在他們完成驗屍工作時,我來到檀香山的停屍間。有鑒於屍體的狀況,驗屍的流程沒花太多時間。

當時,我剛積極參與法醫昆蟲學相關事務一年多而已。不時就有個昆蟲學家騎著摩托車、帶著捕蟲網和一袋瓶罐出現在停屍間,檀香山警局還在適應這件事。但之前有兩次,我估算的死亡時間對破案有幫助,而這一次,他們說我可以帶一名研究生過去。我帶了瑪麗安妮.爾利 (Marianne Early) ,她在攻讀昆蟲學的碩士學位,課程已來到最後階段,她的研究主題是歐胡島各處豬屍和貓屍的分解作用。截至當時為止,我在法醫眼裡都是個獨來獨往的怪咖;這下子又多了一個。

瑪麗安妮和我採集了每一種我們在屍體上找到的昆蟲樣本,包括所有不同的種類及各個發育階段的昆蟲在內,然後拿回夏威夷大學馬諾阿分校 (University of Hawaii at Manoa) 的實驗室鑑定分析  。最明顯可見、數量最多的是鰹節蟲 (hide beetle) 和蛆蟲(亦即蒼蠅的幼蟲)。屍體上的蛆蟲有 3 個種類,分布在不同的部位,發育階段各不相同。我把每一種再細分成兩組,測量其中一組每隻蛆蟲的長度,並以平均長度為標準判斷牠們的發育階段。接下來,我用酒精保存這一組蛆蟲,並將另一組蛆蟲放進飼養箱,讓牠們完全發育到成蟲的階段。

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鎧氏酪蠅 (Piophila casei) 幼蟲。圖/麥田出版提供

蒼蠅是無聲的證人,也是移動式墓碑

由於多數的蛆蟲看起來都很像,所以往往要到牠們羽化為成蠅才分得清種類,而成蠅彼此間的差異就滿明顯了。瑪麗安妮和我從屍體背部殘存的肉上採集了一些相對大隻的蛆蟲。從牠們的口器和呼吸孔(或稱「氣門」,位於蟲體的末端),我看得出來牠們是麻蠅 (sarcophagid; flesh fly) 的一種,屬於麻蠅科 (Sarcophagidae)1,但除非等到蛆蟲完全發育為成蠅,否則我無法判別種類。

屍體背部還有另一種稍微小一點的蛆蟲。接下來兩週,我們將蛆蟲養大,直到能分辨出牠們是麗蠅 (blow fly) 的一種,亦即麗蠅科 (Calliphoridae) 底下的銅綠蠅 (Phaenicia cuprina)2

第三種則是較小型的蒼蠅,屬於酪蠅科 (Piophilidae),這類蒼蠅普遍被稱之為酪蠅 (cheese skipper) ,乃因牠們愛吃貯存食品,尤其是乳酪。酪蠅在蟲蛹裡羽化為成蠅,而在進入蛹期之前,酪蠅的蛆蟲會用一種獨特的方式移動身體,離開牠們的食物來源。牠們會把身體往後弓起來,用口鉤抓住自己的肛突 (anal papillae)(亦即從肛門一帶突出來的肉球),接著身體肌肉收縮,口鉤放開肛突,把自己彈到半空中,這個動作稱之為騰空 (popping) 。一旦安全離開屍體或其他食物來源,蛆蟲就進入蛹期。

麗蠅(Calliphoridae sp.)。圖/BY stevepb @ Pixabay

除了蛆蟲之外,我們也採集了另一種食屍蒼蠅存在的證據:在暴露出來的肋骨上和裙褶間都有紅顏金蠅 (Chrysomya rufifacies) 的空蛹;紅顏金蠅亦是麗蠅的一種。我們也在屍體上找到兩種甲蟲。一是鰹節蟲科 (Dermestidae) 的鰹節蟲 (hide beetle),屍體上既有成蟲也有幼蟲。這些甲蟲通常以動物屍體上乾掉的皮膚為食,但牠們也吃其他乾燥、高蛋白質的貯存食品。第二種甲蟲是郭公蟲科 (Cleridae) 的赤足郭公蟲 (Necrobia rufipes),屍體上只有少許此一種類的成蟲。

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蟲子告訴我們什麼?

本案於 1984 年進行調查,到了此時,我已開始嘗試用電腦計算死後間隔時間(postmortem interval,簡稱 PMI),亦即從死亡到屍體被發現之間過了多久的時間。我用我和一名研究生做的腐化研究得來的數據,研發出一套電腦程式。

這是我首次將這套程式用於實際的犯罪案件。輸入所有數據之後,我悻悻然地看著電腦跑出一個完全不合理的分析結果。結果顯示要嘛沒有這種屍體存在,要嘛就是我輸入了兩具不同屍體的數據。儘管這個結果令人無所適從,但這次測試卻算是一次成功的測試。電腦程式確實檢測出資料有問題,只不過它沒有能力解決。我只是拿現成的應用軟體做了一些修改,並且只允許非此即彼的選項。如此產生出來的電腦程式,無法解決這一具屍體上發現的昆蟲所呈現出來的問題:麻蠅的蛆和紅顏金蠅的空蛹不應該同時存在於同一具屍體上。在腐化過程的早期,兩種昆蟲通常皆以幼蟲的形式出現。在我所用的軟體程式中,既有的數據庫沒有麻蠅蛆蟲和紅顏金蠅空蛹同時存在的資料。

紅顏金蠅幼蟲(Chrysomya rufifacies)的發育程度可幫助判斷死後間隔時間(postmortem interval)。圖/BY Austinh37 @ Wikimedia Commons

由昆蟲而來的資訊有矛盾?再訪案發現場

傍晚我就和一名探員及法醫共乘一輛警車,前往頂級啤酒廠廠區的排水溝。在現場,我們發現受害者的朋友立了一個木頭十字架來紀念她。比對現場的照片,我找到屍體橫在排水溝上的確切位置。移開排水溝表面的枝葉以後,我發現底下的水大約有 5 吋深,水面有一些麻蠅的蛆在動來動去。這就是電腦解不開的謎底了。蛆蟲只以柔軟、濕潤的肉為食。隨著組織喪失水分,蛆蟲要吃這些肉就變得愈來愈困難,直到再也不能把屍體當成食物來源為止。由於受害者的背部有一部分泡在水裡,麻蠅的蛆就能繼續以屍體為食,比起在乾燥的情況下持續得更久。仔細檢查棄屍地點周遭的土壤之後,我發現一些麗蠅的蛹,跟驗屍過程中採集到的蛹是同一種。我也採集了一些螞蟻和掠食性的甲蟲,這些甲蟲屬於隱翅蟲科 (Staphylinidae) 和閻魔蟲科 (Histeridae)。

紅顏金蠅這種麗蠅的成蠅可以在短時間內找到曝屍,速度快得不得了。在夏威夷,用來測試用的屍體暴露在外不到 10 分鐘,我就發現牠們的蹤影了。一般通常是這種麗蠅的成蠅飛到屍體上,暫時以血液和來自屍體自然孔竅或傷口的分泌物為食。接下來,雌蠅在屍體的孔竅或屍體下方陰暗的區域產卵。法醫昆蟲學家就用從產卵開始的生物時鐘3估算死後間隔時間。以紅顏金蠅來說,成年雌蠅抵達屍體後很快就會開始產卵。而且,依夏威夷的情況,從人死亡後,牠們會持續產卵約 6 天之久。夏末至初秋,在歐胡島的低窪地區,從卵、蛆、蛹到最後的成蠅,完成整個發育過程通常需要 11 天。由於這種蒼蠅在屍體上留下的唯一證據是空蛹,亦即在蒼蠅成年後拋棄的蛹,所以我很確定在屍體被發現之前,所有在這具屍體上長大的紅顏金蠅蛆蟲都已發育完全。也因此,受害者死後至少過了 17 天:6 天下蛋,接著是 11 天的生長發育。

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閻魔蟲(Margarinotus brunneus)。圖/BY AfroBrazilian @ Wikimedia Commons

酪蠅的蛆還在發育階段的初期,但在夏威夷,我發現這種蒼蠅一般要到人死亡幾天之後才會侵襲屍體。我從這具屍體上採集到的樣本,和我從實驗用的動物屍體在戶外腐化 19 天後採集到的樣本一樣。

鰹節蟲也為死亡時間的估算提供了寶貴的線索。這些經我鑑定為白腹鰹節蟲 (Dermestes maculatus) 的甲蟲不吃濕潤的組織,唯有在遺體開始脫水變乾時,牠們才會被吸引過來。在歐胡島的低窪棲地上,牠們會在屍體開始腐化後 8 到 11 天之間抵達。而我從這具屍體上採集到的白腹鰹節蟲幼蟲尺寸,相當於我在腐化實驗中第 19 天收集到的幼蟲。包括閻魔蟲科和隱翅蟲科的甲蟲在內,其餘我從土壤中採集到的種類符合死後間隔時間 19 至 20 天的現象,但並未提供更精確的資訊。

頭號目擊證人:蒼蠅!

考量所有數據,並對麻蠅蛆蟲存在之謎有了滿意的答案以後,我研判最有可能的死後間隔時間至少是 19 天。這就是我正式提報給法醫查爾斯.歐登 (Charles Odom) 的估算結果。警方及時找到犯罪嫌疑人,亦即受害者生前最後和她在一起的那名男性。1985 年 4 月,我首度在大陪審團程序4中為昆蟲證據出庭作證。1985 年 9 月下旬,我在檀香山第一巡迴上訴法院 (First Circuit Court) 的謀殺案審判中,為可能的死亡時間作證。犯罪嫌疑人獲判二級謀殺罪,而頭號目擊證人為蒼蠅。從那之後,我就成為檀香山腐屍調查案的固定班底了。

註解

  1. 譯注:麻蠅亦稱為肉蠅。
  2. 譯注:銅綠蠅學名舊稱 Phaenicia cuprina、現稱 Lucilia cuprina,本書所附學名仍按作者寫法。
  3. 審訂注:作者這裡所說的,是指昆蟲的發育時間(發育時鐘)。
  4. 譯注:大陪審團程序(grand jury proceeding)為美國現行刑事訴訟程序之一環,用以檢驗檢察官所提出之證據和證人,判斷嫌犯是否有足夠的罪嫌,並決定是否起訴嫌犯。

——本文摘自《犯罪手法系列3:法醫昆蟲學》,2019 年 6 月,麥田出版

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麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。

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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

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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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露兜樹象鼻蟲的身世之考察——分類學家偵探事件簿(四)
蕭昀_96
・2023/12/25 ・3950字 ・閱讀時間約 8 分鐘

一般大眾或甚至其他領域生物學家們,對於基礎生物分類學家的刻板印象,無非是常常在顯微鏡下進行形態解剖比較來鑑定物種、描述並發表新物種,或者常常東跑西跑去採集標本,頂多是抽取遺傳物質進行 DNA 分析。然而一位稱職的分類學家,為了搞清楚物種學名的分類地位,將整個命名系統修訂成一個穩定並適合大家使用的狀態,往往需要做大量的歷史文獻,造訪各大博物館並進行模式標本考察,其中的繁瑣和複雜程度,往往令人出乎意料。

再讓我們複習一次模式標本是什麼和其重要性?

如果有閱覽過這系列的文章便會很清楚的知道,模式標本是物種發表時的實體存證,是學者對分類地位有疑慮時,用以判別的客觀證據。每個物種都有其模式標本,而每個屬也有其模式物種,是判定該屬別的決定性物種,模式種和模式標本是進行物種與屬別層級的基礎分類研究時,不可或缺的重要資訊。

這個故事的主角是一類來自南亞和東南亞的露兜樹象鼻蟲,本文將講述其模式標本和背後歷史脈絡的考察,以及我們對於分類處理過程的案例分享。

分布於南亞、東南亞的露兜樹象鼻蟲和研究緣起

露兜樹科(Pandanus)為分布於東半球的亞熱帶及熱帶地區的灌木或喬木植物,其中林投(Pandanus tectorius)具有抗風、耐鹽的特性,是常見的海岸防風定砂植物,而俗稱斑蘭葉(pandan)的七葉蘭(Pandanus amaryllifolius),則是東南亞常見的料理與糕點製作材料,而南亞和東南亞的露兜樹上棲息著一群黑色扁平的小型象鼻蟲——露兜樹象鼻蟲(Lyterius)。

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露兜樹是東半球的亞熱帶及熱帶地區的灌木或喬木植物。(攝/B.navez from Wikipedia)
小小扁扁的露兜樹象鼻蟲(Lyterius)是與露兜樹有伴生關係的特別物種。(圖/論文原文)

而故事的緣起可追溯到 2022 年,當時筆者正在澳洲進行博士論文題目「澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的多樣性與演化」的研究,我們意外地發現澳洲的蘇鐵授粉象鼻蟲與東南亞產的露兜樹象鼻蟲親緣關係接近,因此我們便想進一步探究本類群的分類。在我們初步搜索模式標本時,我們驚奇地發現德國象鼻蟲學者延斯・普雷納博士 Dr. Jens Prena 似乎曾經有研究過這類象鼻蟲,出於好奇,我們聯繫了普雷納博士,進而開啟了本類群錯綜複雜的分類歷史考察之旅。

露兜樹象鼻蟲分類研究的現存問題

首先露兜樹象鼻蟲的分類問題分成兩個面向,一個是屬別層級的,而另一個是物種層級的。屬別層級的問題比較簡單,我們發現露兜樹象鼻蟲屬有三個相關的屬別,分別為 Lyterius Schönherr, 1844、Barisoma Motschulsky, 1863 和 Plaxes Pascoe, 1885,根據牠們形態的相似性和地理分布的重疊,我們認為牠們應該被合併成單一屬別,也就是說只要我們確認三個屬別的模式種都是屬於同一個屬別後,那自然我們就能依照優先權原則,把 1863 年發表的 Barisoma 和 1885 年發表的 Plaxes 處理為最早發表的 Lyterius 的同物異名。

但是!分類學研究最困難的就是這個但是!

我們雖然追蹤到 Barisoma Plaxes 的模式種和其模式標本,但是 Lyterius 的模式種問題,卻將這個研究的難度拉向了另一個層面——也就是物種層級的問題。

模式標本來源和流向超級複雜的 Lyterius

Lyterius 這個屬別是由瑞典昆蟲學家卡爾・約翰・舍恩赫爾(Carl Johan Schönherr)於 1844 年所提出,並以 Rhynchaenus musculus Fabricius, 1802,這個 1802 年由丹麥昆蟲學家約翰・克里斯蒂安・法布里丘斯(Johan Christian Fabricius )所發表的種類作為模式物種。他的合作對象瑞典昆蟲學家卡爾・亨利克・博赫曼(Carl Henrik Boheman)也在同一本書中使用了 Lyterius musculus (Fabricius, 1802) 這個學名組合,同時他將德國昆蟲學家弗里德里希・韋伯(Friedrich Weber)在 1802 年所描述的 Curculio abdominalis Weber, 1801 也拉進這個屬別,學名組合變成 Lyterius abdominalis (Weber, 1801) ,並且描述一個菲律賓的新物種 Lyterius instabilis Boheman in Schönherr, 1844 。這其中最為複雜難解的,便是 Lyterius musculus (Fabricius, 1802) 和 Lyterius abdominalis (Weber, 1801) 之間的關係了,因為這兩個物種的模式標本來源,都源自於達戈貝爾特・達爾多夫 Dagobert Karl von Daldorff 這位在俄羅斯出生,擁有德裔血統的丹麥博物學家,在 18 世紀末葉任職丹麥東印度公司時,於 1795 年在蘇門答臘的一次採集。

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除了我們常常聽到的荷蘭、英國東印度公司,丹麥也曾經創立了東印度公司。(攝/Wikipedia)

根據我們對於 19 世紀初期的歐洲甲蟲分類歷史文獻的爬梳,達爾多夫在蘇門答臘的標本被帶回歐洲後,應該至少被他贈與或交換給五位學者或機構,而這五位學者就包含剛剛提到的德國昆蟲學家弗里德里希・韋伯(Friedrich Weber),以及丹麥昆蟲學家約翰・克里斯蒂安・法布里丘斯(Johan Christian Fabricius),這兩位顯然同時對這批標本進行分類學研究。

令人存疑的 Lyterius abdominalisLyterius musculus

因此第一個疑點就是,韋伯和法布里丘斯分別在 1801 年和 1802 年用達爾多夫所採集的同一批蘇門答臘象鼻蟲標本,發表了後來在 1844 年被博赫曼放在同一個屬別的物種 Lyterius abdominalisLyterius musculus,這讓人很難不懷疑,這兩個名字會不會根本就是同一個物種,這在當年資訊不流通、分類研究還很粗淺的年代,是非常容易發生的事情。

而支持這樣想法的關鍵則有二,首先德國昆蟲學家約翰・卡爾・威廉・伊利格(Johann Karl Wilhelm Illiger)其實在 1805 年的著作中,就已經提出這兩個物種是同一個物種的論點了,然而這項分類處理卻被博赫曼在 1844 年的著作中,不明地忽略了。雖然博赫曼不小心遺漏了伊利格的分類處理,他卻也在看過兩種的模式標本後,在他那 1844 年的著作中,提出了兩個物種只不過是同一個物種的雄蟲和雌蟲的猜想,然而因為他手邊就只有兩隻標本,一隻是雄的 Lyterius abdominalis ,一隻是雌的 Lyterius musculus ,因此他無法下這個決定情有可原,而我們如今已經知道露兜樹象鼻蟲有很明顯的雌雄二形性,雄蟲的口喙比較短,且足部的前腳腿節有明顯的突起,博赫曼的猜想不證自明。

總而言之,從上述的歷史文獻爬梳,我們可以從

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  1. 韋伯和法布里丘斯研究的都是同一批蘇門答臘採集的標本
  2. 同時代的伊利格和後來的博赫曼都直接或間接的認為 Lyterius abdominalisLyterius musculus 是同一個物種

來推斷,這兩個種類很有可能是同一個種類!

瑞典昆蟲學家卡爾・亨利克・博赫曼。(攝/Wikipedia)

找不到模式標本啊!

在爬梳大量文獻後,我們同時也造訪歐陸各大標本蒐藏去尋找這些物種的模式標本下落。我們很幸運的在德國基爾的動物學博物館找到兩隻 Lyterius musculus 的總/群模式標本。然而,在尋找 Lyterius abdominalis 模式標本的過程中卻碰了壁,不管是文獻還是實際探訪,幾乎都找不到韋伯收藏的下落,韋伯所發表的模式標本有極大的可能已經遺失了,那要怎麼辦呢?

分類學家的決策

雖然沒辦法找到 Lyterius abdominalis 的模式標本,然而我們從以上的間接證據,可以合理相信 Lyterius abdominalisLyterius musculus 就是同一個物種。為了最適當的處理分類議題,穩定整個分類命名系統。我們使用了一個技術性的分類學處理,首先我們指定了 Lyterius musculus 的選模式標本,並且我們將「這一個」標本,再次的指定為 Lyterius abdominalis 的新模式標本,這個時候,這兩個學名便產生了動物命名法規上所謂的「客觀同物異名(objective synonym)」關係,相較於分類學家自行主觀認定的同物異名(主觀同物異名 subjective synonym ),客觀同物異名指的是用同一個標本發表不同學名的狀況,這樣這兩個名字無庸置疑的是同物異名關係,只有最早被發表的名字有優先權,因此我們的 Lyterius abdominalis (Weber, 1801) 獲得了優先被使用的地位,也成為露兜樹象鼻蟲屬的模式種。經由這一波操作,我們確立了 Lyterius 的模式和包含的物種,也因此我們終於能進一步處理剛剛提到的 BarisomaPlaxes 的同物異名,最後我們可以大聲的說:露兜樹象鼻蟲屬的學名是 Lyterius Schönherr, 1844 !

番外篇的 Plaxes 模式標本調查

另外一方面,我們在調查 Plaxes 的模式標本時,也發現到其模式種 Plaxes impar Pascoe, 1885 的總/群模式標本散落在英國倫敦自然史博物館、德國柏林自然史博物館、德國德勒斯登森肯堡博物館、義大利熱拿亞自然史博物館、澳洲國立昆蟲館,幾乎涵蓋了半個地球。這些標本可以分為來自婆羅洲砂拉越和蘇門答臘的標本,採自砂拉越的標本無疑是一個獨立的物種,我們也指定砂拉越的總/群模式標本為本種選模式標本。而來自蘇門答臘的標本,無獨有偶地都和 Lyterius abdominalis 是同一個物種,顯然這個物種在蘇門答臘當地是個常見的物種,這又再次加強我們上面提到的,達爾多夫所採集的同一批蘇門答臘象鼻蟲標本應該就只有一種露兜樹象鼻蟲的推測。

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這個研究重新梳理了露兜樹象鼻蟲的分類歷史並考察了歷史文獻和模式標本,最終作出了適宜的分類學處理,為亞洲地區的象鼻蟲研究推進了一步。

  • 本論文日前已經線上刊載於《動物分類群 Zootaxa 》
  • 此文響應 PanSci 「自己的研究自己分享」,以增進眾人對基礎科學研究的了解。

參考資料

  • Prena, J., Hsiao, Y., Oberprieler, R.G. (2023) New combinations and synonymies in the weevil genus Lyterius Schönherr (Coleoptera, Curculionidae), with a conspectus of historical works on Daldorff’s Sumatran beetles. Zootaxa 5380(1): 26-36. https://doi.org/10.11646/zootaxa.5380.1.2
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蕭昀_96
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澳洲國立大學生物學研究院博士,在澳洲聯邦科學與工業研究組織國立昆蟲標本館完成博士研究,目前是國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所博士後研究員,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。