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公開取閱科學資訊

國科會 國際合作簡訊網
・2012/06/07 ・2872字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 563 ・九年級

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一、摘要

網路發展徹底轉變科學研究訊息的流通,不論是收集、應用或傳播都有不同以往的新方法,社會大眾對資訊公開的要求也相對提高。「公開取閱」(Open Access)可以在網路上提供免費科學電子刊物、可以提供研究資料讓更多人再利用,藉此支持科學研究、創新,提高其對社會的影響力。

圖片來源:POST Note

二、背景

1990 年代全球資訊網(World Wide Web)的突飛猛進開創科學刊物傳播上的新契機,刊物發行者順應潮流投入大筆資金建造網路傳輸,並將既有資訊數據化,目前大約 95% 的刊物都可在網上閱讀。「公開取閱」的概念是要科學相關刊物透過網路免費流通,也希望公家出資贊助的研究能因此更加透明化,獲得最有效的利用,藉此促進研究與創新。

擴展科學刊物及資訊之閱讀管道對廣大社會和經濟有很大助益。2011 年 3 月英國大學科學部部長特別為此召開圓桌會議,承諾未來會將擴展研究刊物及資訊閱讀管道納入「透明化議程」(Transparency Agenda)。「公開取閱」是其中備受矚目的推動方式之一,本專題將分別檢視其優點和推動時可能面臨的挑戰。

三、公開取閱期刊發表

科學期刊是傳遞科學資訊的重要管道,發行者將文章收錄期刊之前會先進行同儕評鑑(peer review),審議過程完成後才開始製造、發送刊物並建檔。

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刊物訂閱模式

傳統上,刊物發行者向圖書館和個別讀者收取訂閱費以換取所提供的服務,然近幾十年來,訂閱費漲幅超過通貨膨脹率,加上圖書館預算下降,讀取刊物資訊越發不易。2004 年下議院科技委員會(House of Commons Science and Technology Committee)對此提出建議,目前研究人員、圖書館員、高等教育機構、贊助單位和刊物發行者已聯手合作,希望能改善刊物資訊的取閱管道。雖然情況已有大幅進展,但許多人仍相信訂閱型態可能是科學研究傳遞並發揮影響力的最佳模式。

一些研究人員、贊助單位和高等教育機構認為訂閱費阻礙英國研究社群的發展,許多小型大學研究人員因為資源不足無法獲得同等資訊取閱管道,而人民平均所得較低的國家也可能因為無法負擔昂貴的訂閱費而難以取得相關資訊。刊物發行者對此予以反駁,強調訂閱模式價錢合理、效益高,研究圖書館可節省其他開銷來補足訂閱費,另一方面也表示,為了讓開發中國家能同享資訊,目前網上已特別設立免費或收費低廉的取閱管道供其使用。

2011 年 9 月英國政府成立獨立工作小組探討擴展閱讀管道的最佳方式,預計將於 2012 年春公布結果與建議。許多研究人員、贊助單位和高等教育機構相信「公開取閱」是此中關鍵,也是最能有效提高研究影響力的管道。

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公開取閱科學刊物的推動緣由

支持公開取閱概念的人表示,收取公家贊助經費所獲得的研究知識本來就應該免費回饋社會,再者,免費取閱研究資訊還可促進知識轉化性與流通性,對經濟和社會有很大助益。根據最近一項研究數據顯示,公開取閱能大幅提高研究與開發的獲利,以政府、英國全民醫療系統(NHS)、中小企業、公司行號和大學為例,20 年內預計可達 1 億 8 千 4 百萬至 3 億 8 千 6 百萬英鎊之間。

「公開取閱」在英國和世界各地已漸成趨勢。2009 年時平均大約有 20% 的文獻以「公開取閱」模式流通,目前英國也有越來越多贊助單位採納此模式,其中包括:惠康信託基金(Wellcome Trust)、英國研究委員會(Research Councils UK)和許多高等教育機構等,這些贊助單位都已開始要求研究人員將發表的文章放在網上免費流通。許多索取訂閱費的發行者也適度將公開取閱模式納入自己經營的生意型態,協助研究人員達到贊助單位的要求。公開取閱模式現所面臨的最大挑戰在於如何回收刊物發行所需的開銷,尤其是發行前必須通過的同儕評鑑。

公開取閱科學刊物模式

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現行「公開取閱」模式大致可分為兩類,一般認為未來會合併為一類與訂閱模式共存。

• 「綠」公開取閱:文章作者將獲准收錄期刊的文章上存於網路指定儲存庫,文章因此得以免費流通於網上。一些索取訂閱費之期刊發行者要求要有一段 6 ~ 48 個月的「網路禁閉期」,該期間內文章只可見於紙本期刊上,藉此確保刊物發行者能透過訂閱費回收投注的發行經費。
• 「金」公開取閱:向期刊發行者繳交一筆「文章行政處理費」(article processing charge,APC)後,文章可即刻免費流通於網路上。這是目前許多索取訂閱費之期刊發行者對旗下發行的一些期刊所採行的混和型「公開取閱」模式。

「公開取閱」意指文章在網路上免費任人閱讀,但深一層來說,這代表的是解除某些著作財產權的限制,允許資訊重新被利用。智慧財產權期刊 Hargreaves Review on Intellectual Property 於 2011 年報告中曾指出,現行與出版有關的智財法在某些層面上有礙經濟成長與創新發展,其中一例為:對「文字探勘」(text-mining)和「資料探勘」(data-mining)的限制。公開取閱則不受限於此。

「綠」模式與「金」模式的可續性

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在「綠」模式之下,發行刊物所需的花費仍需由索取訂閱費來承擔,然不論是否訂閱期刊,任何人都可透過網路儲存庫取得刊物文獻。高等教育機構在此模式之下所需負擔的費用較高,除了訂閱費用之外,還須出資贊助網路儲存庫的運行。然而,支持者強調公開取閱在研發上的盈利足以超越這樣的投資。為了取得最大獲利,此模式的「網路禁閉期」必須越短越好,然而索取訂閱費之刊物發行者則無法苟同,擔心這樣的開放模式會造成訂閱數量銳減,影響訂閱收入,最終導致刊物缺乏財力無法發行。許多期刊的訂閱數量已不如以往,但目前尚且無法證實這是否與公開取閱的推動有關。歐盟贊助的研究已深入探討此間關連性。

在「金」公開取閱模式之下,發行刊物所需的花費透過「文章行政處理費」由讀者轉嫁到作者身上,一般這筆費用會由作者的研究贊助單位或學術機構來負擔。相較於「綠」公開取閱模式,英國研究委員會 RCUK 以及一些刊物發行者認為此模式的財務運作較符合商業模式,可行性高。然而,要在英國全面推行「金」公開取閱模式需要一筆高達 7 百萬英鎊的基本費,包含高等教育機構必須因應籌措的「文章行政處理費」預算,以及贊助單位、高等教育機構和刊物發行者之間通行的「文章行政處理費」運作體系。

即便如此,「金」公開取閱模式能否全面推動仍有高度不確定性,除了未來演變方向不易預測之外,整體刊物發行費會隨之增加或減少亦不得而知。高等教育機構在此模式下所需負擔的刊物訂閱費應該會下降,所省下的費用洽可挪用於文章行政處理費。然而,文章行政處理費因刊物不同價差大,開銷的節省與否不易計算。舉例來說:一般文章行政費大約為 1,500 英鎊,但最高也可能達 3,000 英鎊。近來一份報告分析高等教育機構從訂閱模式轉為「金」公開取閱模式可能經歷的開銷變化 ── 當文章行政費平均略低於 2,000 英鎊時,這筆開銷洽可由省下的訂閱費來補足;索費比 2,000 英鎊低廉許多時,機構能省下大筆開銷;但當費用超過 2,000 英鎊時,機構所需承擔的開銷將會比原來的訂閱費高出許多。

索取訂閱費的刊物發行者強調,知名期刊文章行政處理費必須包含處理大量退稿件的開銷;但一些研究贊助單位、圖書館和公開取閱發行機構表示,這些發行者是以目前訂閱模式所得獲利來設定文章行政費,並非真正從處理費用的角度來計算。另有一些研究社群擔心「訂閱 ─ 公開取閱」混合型模式會演變為「雙重收費」 ─ 訂閱費加上文章行政費,造成研究機構的負擔變大。索取訂閱費的發行者回應表示,訂閱費勢必會隨「金」公開取閱模式的廣泛推動而隨之遞減。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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解密 Wi-Fi、WLAN、802.11:網路通信的差異與演進
數感實驗室_96
・2024/06/21 ・774字 ・閱讀時間約 1 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

在現代社會,如果我們到咖啡廳或其他公共場所,打開筆電坐下來後,通常的第一句話都是「請問這裡有 Wi-Fi 嗎?」。

沒除了 4G、5G 行動通信以外,Wi-Fi 是我們日常生活中常用的上網方式。那麼,Wi-Fi 到底有什麼特點呢?

首先,來解釋一下幾個常見的名詞:Wi-Fi、WLAN、802.11。

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你或許都聽過這些詞,特別是 Wi-Fi,但它們之間有什麼差別呢?

LAN 是 Local Area Network,區域網路的意思。通常指的是像一間網咖這樣的範圍。而 WLAN 就是 Wireless LAN,無線區域網路,這是現在的主流用法。而 802.11,則是專門針對區域網路中無線部分的技術標準。而 Wi-Fi 呢,則可以看作是 802.11 這個技術標準的口語化說法。而 Wi-Fi 的 logo 一黑一白,與太極圖非常相似並非巧合,其 logo 衍生自太極圖,就是想取其相容於任何設備、平台,不管在哪裡都能順利連上網的意象。

有人說 Wi-Fi 在現代已經像空氣、陽光、水和電一樣,成為不可或缺的基本需求。

除了 Wi-Fi 我們還介紹 MIMO 這個關鍵技術,如果對更多技術細節感興趣,或是想聽聽像 Bluetooth 是以國王名字命名的科技小故事,都歡迎在留言告訴我們,期待與你們繼續分享更多有趣的科技知識!

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更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

參考資料

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數感實驗室_96
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數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/
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