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付出的不只三人,2020 年諾貝爾生醫獎的幕後功臣——《科學月刊》

科學月刊_96
・2020/12/30 ・4543字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 603 ・九年級

  • 方偉宏/臺灣大學醫技系副教授。

許多科學獎項,往往只頒發給特定幾位研究者,但在這些研究人員背後,其實也都有個默默努力的團隊。而今(2020)年的諾貝爾生理學或醫學獎,頒發給了三位發現C肝病毒的學者,其中獲獎的英國生物化學家霍頓(Michael Houghton)認為,自己能獲得此殊榮靠的是研究團隊中每位科學家的努力與幫忙,團隊中的郭勁宏與朱桂林也功不可沒。

英國生物化學家霍頓(Michael Houghton),2020 年諾貝爾生理醫學獎得主之一。圖/Wikipedia

今年,在諾貝爾生理醫學獎公布頒發給 C 型肝炎病毒的發現者後沒幾天,筆者突然收到紐約大學環境醫學系湯猛雄教授的來信,討論本年度得獎者的遺珠之憾。原來湯猛雄是要為研究肝炎的郭勁宏(George Ching-Hung Kuo)博士抱不平。

與諾貝爾獎失之交臂

郭勁宏在 1961 年畢業於臺灣大學醫技系,並於 1972 年自美國愛因斯坦醫學院(Albert Einstein College of Medicine)取得博士學位。1989 年,他與霍頓、朱桂林(Qui-Lim Choo)和布拉德利(Daniel Bradley)共同發現並成功選殖出C型肝炎病毒。

科學家在1970年代發現,除了 A 型和 B 型肝炎外,似乎還有另一種病原體不明的肝炎。在美國開榮生物科技公司(Chiron Corporation)之下的霍頓團隊,與一同合作的郭勁宏便對此展開研究。到了1989年,霍頓團隊發表了論文,指出在患有「非 A 非 B 型肝炎」的黑猩猩血漿中,發現一段病毒核酸。該病毒後續被確認是新型的病毒,並正名為 C 型肝炎病毒。隨後團隊很快研發出檢測血液中病毒的方法,因而降低由輸血感染 C 肝病毒的風險,大幅提高輸血安全。也因這些研究,郭勁宏獲得了1992年的卡爾‧蘭德斯泰納紀念獎(Karl Landsteiner Memorial Award)、1994年的威廉‧博蒙特獎(William Beaumont Prize),以及2005年的戴爾.A.史密斯紀念獎(Dale A. Smith Memorial Award)。

從以上簡歷可看出郭勁宏確實對 C 肝病毒的發現有所貢獻。而湯猛雄轉來的一份報導,則包含了更為深入的說明,摘要如下:「阿爾特(Harvey Alter)、霍頓及萊斯(Charles Rice)三人因發現 C 型肝炎病毒榮獲 2020 年諾貝爾獎,在描述得獎者工作成就的文件中,說明獲獎原因是『他們的發現為發展篩檢方法定下基礎,大幅減少因為病毒汙染血液感染肝炎的風險,進而引導出有效藥物的發展,改善數以百萬計人民的生活。』自C肝病毒發現至 1992 年為止,他們的研究降低了輸血感染C型肝炎的風險。」

三位得主分別在臨床發現病毒、分析病毒序列、製作病毒的 RNA 變異體,而郭勁宏正是分析病毒序列的幕後推手之一。圖/諾貝爾官網

霍頓為何拒加拿大的科學殊榮?

雖然阿爾特及霍頓是各自進行 C 肝的研究,但這些研究都不是由他們獨自一人進行的。美國生物學家舍爾澤(Jason Sheltzer)在今年 10 月 5 日的推文中指出,霍頓曾於 2013 年榮獲加拿大的蓋爾德納獎(Gairdner Award),但他卻婉拒了這個獎項,原因是另外兩位協助他發現 C 型肝炎的同仁並未同時入選。霍頓在當年發表的聲明節錄如下:

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「對於本人在 C 型肝炎研究的肯定,而成為著名的蓋爾德納國際獎的得獎人深感榮幸。然而,我覺得如果只有本人接受這獎項,而沒有包括朱桂林博士與郭勁宏博士兩位同仁,則是一件不公平的事。我們三人密切合作了 7 年,使用一個在傳染病學界的新方法,才得以發現這個難以捉摸、挑戰性很高的病毒。」

舍爾澤的推文指出:「許多人談論的那些大獎項,的確都無法正確反應出現代團隊的科學研究。但是為了謹守個人信念而放棄十萬元的獎項,確實令人驚嘆。

然而再一次,今年諾貝爾委員會(Nobel Committee)在宣布生醫獎得獎人的新聞稿中,也未提及朱桂林與郭勁宏。但本次得獎者的關鍵著作,也就是於 1989 年 4 月發表於《科學》(Science)的兩篇論文,第一作者分別就是朱桂林及郭勁宏。

根據《自然》(Nature)於今年10月20日刊出的專訪描述,在1980年代時,朱桂林每天從上午 8 點到夜間 11 點,一週 7 天都在實驗室工作,但成果始終令人氣餒。當時他與兩位同仁不斷追尋汙染血源的致命病毒,但日子一天一天過去,卻一直沒能發現病毒的存在。如果找不到測試病毒的方法,除了代表會有更多人被未知的病毒感染,他們的研究計畫也隨時會被公司停止,甚至因此丟了工作。而他的工作夥伴郭勁宏也時常工作超時到半夜,常常趕不上回家的晚餐,但兩人都一致認為這段時間是他們生命中的黃金歲月。朱桂林說:「這是一個塞滿工作的艱困時期,但是過得很快樂。」他們最終成功找到 C 肝病毒,這個發現引導出篩測汙染血的方法,並發展出藥物可治癒大部分被感染的病人。

多年的努力——獲獎後的喜悅與失落

而就在霍頓得知自己榮獲諾貝爾獎時,他發出了憂喜參半的情緒:

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「能夠得獎是很甜蜜的,但是另一方面卻也感到相當苦澀,因為諾貝爾獎並沒有直接認可整個團隊。」

霍頓長期以來爭取兩位同仁在 C 肝病毒研究的功績,在公布諾貝爾獎得主後的記者會中,他說:「如果沒有他們的付出,我是無法成功的。

1982 年,霍頓於開榮生技公司任職,並開始了找尋新肝炎病毒的計畫,兩年後朱桂林也加入了他的實驗室團隊。在那個聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)尚未普及的年代,如新冠病毒等新興感染源要在數週內完成基因解碼是無法想像的。團隊在經年的努力下仍空手而回,霍頓身為實驗室的主管,每 6 週要向開榮的管理團隊做進度報告,但有些管理成員卻直白地表示,C 肝計畫是在浪費錢。霍頓說:「那時我常常受到解僱的威脅。但是我當時所想的是,還有比我正在做的事更好的方式嗎?」

聚合酶連鎖反應(PCR)於 1983 年開始發展,此為 PCR 的簡要流程。圖/wikipedia

而在霍頓隔壁實驗室的郭勁宏更早在 1981 年就加入了開榮公司,主持研究腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)。1985 年當朱桂林和霍頓在篩測數以千萬選殖的基因序列卻都毫無病毒蹤跡時,郭勁宏向他們提供了一些建議,他表示團隊需要改變方針,由於病毒量太少了,難以用正在進行的方法測出,建議從感染檢體中收取的 RNA 片段,植入細菌中做成「基因庫」,然後讓基因庫表現的蛋白,以感染非 A 非 B 型肝炎病人的抗體進行篩檢。

這個方法是寄望於 C 肝病人會產生抗體識別這些病毒序列表現的蛋白質,讓研究人員可以在基因庫中釣出病毒序列。另外,布拉德利也同樣建議他們使用這個方法,但在尚未確認有抗體前,這個方法風險太高,霍頓有些猶豫,不過郭勁宏最終還是說服了霍頓,並一同加入研究,協助設計實驗步驟。

自此,三人團隊日以繼夜地努力,霍頓從感染病患血清製備基因庫,以超高速離心將檢體的 DNA 及 RNA 離心到試管底部形成黏答答的一層。有一天他的製備似乎出現問題,「我拿到了很奇怪的東西,是油狀的核酸萃取。」雖然霍頓的助理建議直接當廢水處理,但他還是用了這個材料進行實驗,沒多久朱桂林在霍頓的油狀萃取發現了小段核酸,他認為很有可能來自於病毒。使用這個片段,團隊可以釣出附近病毒基因的序列,最後將病毒基因體拼湊出來。郭勁宏則立刻使用這些資訊,設計了一個可以篩檢感染血液的測試。1989 年,團隊發表了這項研究,並以朱桂林為第一作者的論文描述病毒的分離,將此病毒命名為「C 型肝炎病毒」,而以郭勁宏為第一作者的論文則列出篩檢 C 肝病毒的步驟。

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霍頓於 2009 年 11 月發表在《肝臟學期刊》(Journal of Hepatology)的論文中,說明了朱桂林與郭勁宏在發現 C 型肝炎病毒的貢獻,也提及布拉德利的協助。文章描述了霍頓實驗室在開榮公司的 7 年間,正是阿爾特另文所指出「野心十足」的研究。

以下摘要部分重點:「關鍵的工作夥伴包括了朱桂林博士、在開榮任職的同事郭勁宏博士,以及布拉德利博士,他們提供了許多 C 型肝炎黑猩猩感染模型的生物檢體。我們嘗試了許多分子生物學實驗,包括篩測數以千萬計來自細菌 cDNA 基因庫的材料,這些早期基因體的研究,讓我們雖能鑑定出許多在 C 型肝炎感染宿主時所產生的基因反應,卻沒有一個基因被鑑定是傳染病原。雖然我們的研究開拓了另一條道路,也對於 D 型肝炎病毒全基因體做出完整的分子研究分析,但很不幸的,這些都無法應用於處理 C 肝病毒的分子。

由於郭勁宏博士的貢獻,我另啟一個 cDNA 免疫篩測的盲測計畫,使用 C 肝病毒感染黑猩猩,並以細菌大量選殖 cDNA 基因庫,衍生蛋白體,再用 C 型肝炎病人的血清當做抗病毒抗體的預設來源,以進行大規模的篩測。最後,這個新的研究方法確認了傳染病的病原體,並分離出單一小的 cDNA 株,以各種分子及血清學檢驗的標準驗證,這是來自於 C 肝病毒的基因體。

而在另一篇於去(2019)年9月發表的文章中,霍頓寫道:「在 1985 年末至 1986 年初,除了繼續前述研究實驗外,我們也開始使用免疫篩測,以感染 C 型肝炎黑猩猩的肝臟及血漿所製成的 cDNA 基因庫,再用 C 型肝炎病人的血清當做抗病毒特異性抗體的預設來源,進行了大規模的篩測。雖然這種方法即使是採用功能明確的抗體也不一定會成功,而且基於 C 型肝炎已知慢性的特徵,顯示這種病原不容易激發免疫反應,我仍然決定嘗試具高失敗風險的方式。

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隔壁實驗室的郭勁宏正在進行凝血第八因子的特性研究,他是這種實驗方法的熱心推動者,更是激發我嘗試實驗的主要推手。此外,布拉德利也是這個實驗策略的支持者,他也曾對另一個使用這種研究策略的研究團隊提供了黑猩猩的檢體……。在1987 年底,朱桂林、郭勁宏和我三個人都認為已鑑定出血液傳染的 C 型肝炎,並在命名的同時提出第一個專利的申請,1989 年初正式發表研究成果。」

榮耀不該只限於少數人

霍頓表示,他會接受諾貝爾獎,是因為他無法改變諾貝爾獎只頒發給 3 位受獎者的制度,他說:「只要談到給獎方式,就會將整個發現過程的氣氛搞得有點糟。」他列舉了好幾位後來參與 C 肝研究的科學家,「這些優秀的人都值得肯定。」

本文的重點不是霍頓接受獎項與否,而是要討論諾貝爾獎的一項規則:同一獎項不能同時頒發給 3 名以上的得獎者。但事實上,這項規則已是舊世代的遺跡,對於科學界不斷累積的進展幾乎不予肯定。

實際上,每個里程碑級的新發現,無可避免地立基於許多人多年的努力,即使諾貝爾委員會也在公布得獎隨附的文件中,以技術性的方式肯定後續的功勞,包括 C 型肝炎所發展出的第一個有效疫苗,其中包含數十位研究者的名字,但能站在台上接受表揚的人則僅有 3 人。 

當諾貝爾獎新聞公布時,郭勁宏表示他有點失望:「在現今以團隊為研究單位的科學而言,限制得獎人數似乎是過時的做法。」但他也進一步表示:「得獎從來不是目的,我的動機來自於有個夢想,做出不一樣的事,幫助全世界的人。我也想教育我們的孩子,對於自己感動心弦的事業,努力的投入是很重要的。」

  • 〈本文選自《科學月刊》2020 年 12 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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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 ・4531字 ・閱讀時間約 9 分鐘


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。

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?

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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。

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!

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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。

圖說:台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築/來源: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。

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。

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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%。

圖說:被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵 /來源: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。

圖說:島式建築群分割後所形成的巷道與水道/來源: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。

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

圖說:雲林豐泰文教基金會的綠園區。 /來源: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。

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。

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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。

圖說:樹林藝文綜合大樓。/來源: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。

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。

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圖說:建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。/來源:內政部建築研究所

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開創鴉片蛇毒中醫藥研究,臺灣第一位醫學博士——杜聰明
PanSci_96
・2023/02/03 ・3714字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 文/郭立媛

1954 年夏季處於炎熱高溫的南臺灣,一間禮堂內湧入了近百人,臺下有許多穿著西裝或紳士服的男士們,一個個坐姿直挺聆聽臺上講者的發言,頻頻點頭應和;多數的學生們除了忙著拭去臉上的汗水,同時也更加勤奮地用手搧風消暑,與在座貴賓、家長仔細聆聽的樣貌呈現強烈對比。

講臺上站著一位六旬老人,用著流利優雅的閩南語,對這群剛進入高雄醫學院的學生們講述著「樂學至上,研究第一」的精神信念。

這位老人就是高雄醫學院(今高雄醫學大學)的創辦人,同時也是第一位臺灣醫學博士——杜聰明。

杜聰明在日治時期就有崇高的社會地位,是當時許多臺籍學生的偶像,戰後更在醫界擁有巨大影響力,因此在他創辦高醫後,有許多學生或舊識,紛紛將子弟送來高醫就讀,這些來自醫生家庭的子弟,許多是父子兩代都師承杜聰明,成為一段杏林佳話。

1954 年高雄醫學院成立暨開學典禮會場。圖/參考資料 1

體格丙下破格錄取,臺灣第一位醫學博士

杜聰明(1893-1986),號思牧,臺北淡水人。1909 年自滬尾公學校畢業後,以榜首考取臺灣總督府醫學校,但因體格檢查被評定為丙下,險遭除名,幸有當時的代理校長長野純藏將其破格錄取。

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杜聰明在醫學校期間閱讀許多科學家傳記,最敬重德國的柯霍(Robert Koch,1843-1910)和法國的巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895)這兩名細菌學家。或許是師法這些研究者,醫學校畢業後,杜聰明選擇從事醫學研究,他先進入總督府研究所擔任助手,次年在堀內次雄老師的引薦下,前往日本京都帝國大學醫學部深造,通過了學力測驗後進入賀屋隆吉教授的內科教室,一年後再轉到森島庫太教授的藥物學教室做研究。

1922 年 11 月 23 日《臺灣日日新報》關於杜聰明獲得臺灣首位博士的報導。圖/參考資料 2

1921 年,杜聰明以高等官的身份返臺,擔任臺灣總督府醫學校助教授,是當時第三位被任命為日本高等官的臺灣人。1922 年甫滿 30 歲的杜聰明不僅已升任教授,同年底也順利通過博士申請,成為全日本國第 955 號博士,也是首位獲得日本博士學位的外地人,更是日治時期全臺灣第一位榮獲博士學位者,頓時成為臺灣各界矚目的焦點。

在當時,要取得博士學位本身已非常困難,尤其又是醫學領域。杜聰明身為土生土長於殖民地的臺灣人,卻能得醫學博士,不僅帶給許多臺灣人希望,同時也成為日本殖民政府有力的政策宣傳工具,往後只要提到臺灣,杜聰明的名字就一再被人提起,連帶被冠上了「臺灣第一位醫學博士」的頭銜。

杜聰明於 1942 年 7 月 3 日正式敘陞一等高官,身穿敕任官禮裝,為日治時期臺灣人官位最高者。圖/參考資料 3

鴉片、蛇毒、中醫藥,研究深具臺灣在地特色

校上課的時間外,杜聰明幾乎都待在研究所內做實驗。1925 年底杜聰明出發前往歐美留學,觀摩考察世界一流的研究室,為時約兩年半,1928 年人在巴黎的杜聰明還拜訪了正在環球旅行的林獻堂父子。

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自歐美留學回國後的杜聰明,重新開設藥理學教室,但此時他身邊只有兩位助手和一位醫專應屆畢業生,但杜聰明不以為意,他認為比起實驗室的規模大小,最重要的是研究者的態度,此後他便開始投入鴉片、蛇毒、中醫藥等三項深具臺灣在地特色之研究。

杜聰明(後排中)與更生院的鴉片隱患者。圖/參考資料 4

鴉片癮者是臺灣社會長久以來的問題,不知多少人為此傾家蕩產,因此杜聰明在鴉片戒癮研究方面,主張以「漸減法」治療矯正吸食鴉片和施打嗎啡患者的毒癮,並發明微量嗎啡成分定性定量檢查法,藉由尿液檢查來決定療程,這種「尿檢法」至今仍是毒品檢驗的主要方式。

在日本政府的支持下,杜聰明帶領學生在愛愛寮及臺北更生院內進行大規模的鴉片戒癮療法,以總督府所設立的臺北更生院院內人數統計,在設立後的 17 年間共矯正了鴉片煙癮者 11,498 人。1937 年 8 月,杜聰明更因鴉片戒癮研究之成就,榮獲了日本學術協會賞。

除了鴉片的問題,身處熱帶潮濕地區的臺灣,經常出沒的毒蛇也是杜聰明所關注的研究焦點。原先日人對臺灣毒蛇研究多侷限於免疫學和血清學研究的範圍,杜聰明則將研究方向轉為其所擅長的毒物學和藥理學,更將蛇毒製成的鎮痛劑進行人體實驗,後來由李鎮源繼續傳承蛇毒的研究工作。關於臺灣蛇毒之研究,杜聰明共計發表 100 多篇論文,成績豐碩。

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然而,杜聰明對於傳統的中醫藥也極有興趣,他主張應該要用現代科學角度去研究分析,也曾建議統治者讓中西醫研究一元化,雖未被採納,但他在生藥及中藥的藥理研究上仍有不少成果。

1930 年代在他擔任臺北帝國大學醫學部教授時,仍嘗試向學校當局提出設立漢醫學研究機關之建議;甚至到戰後初期,也曾向當局建議在臺大醫學院第一附屬醫院增設漢藥治療科,可惜最後仍未能如願。

造就臺灣的醫學教育,至高雄創設醫學院

在杜聰明所主持的藥理學教室中,先後有 40 名醫專畢業生跟隨杜聰明研究,共發表 131 篇論文,杜聰明因此建立其學術地位。1936 年,臺北帝國大學醫學部成立後,杜聰明被延攬為醫學部教授,是當時唯一的臺灣人教授,主持藥理學研究室,先後造就了 40 餘位醫學博士。

1945 年日本戰敗投降,杜聰明負責接收臺北帝國大學醫學院及附屬醫院、熱帶醫學研究所、赤十字會醫院,順利完成接收工作。之後,獲任命為臺灣大學醫學院院長兼附屬醫院院長,以及熱帶醫學研究所所長。

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1947 年爆發二二八事件,杜聰明在友人通知下,幸運地迴避風險,同時也保住臺大醫學院的實驗教室與多數儀器,但在此之後,對於政治的熱情逐漸降溫,將全數心力都放在醫學教育上。

經歷臺大校園及臺大醫院一系列的人事變化、制度改革後,他仍積極爭取設立牙醫學系和藥學系,至 1953 年 8 月,臺灣大學終於通過設置牙醫學系和藥學系案,但也因此得罪校方行政部門,最終杜聰明遭校方強制解聘,只能黯然離開醫學院院長職務。

杜聰明離開臺大後,1954 年 7 月在南臺灣創辦了高雄醫學院,來實踐他的醫學教育理想。

首屆招收了 61 名醫學系學生,師資則多由杜聰明從臺大力邀而來。1963 至 1966 年間,因人事及財政問題而爆發「高醫風波」,導致杜聰明於 1966 年 10 月辭職。但此時高雄醫學院已頗具規模,為國內醫學教育重鎮。

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而當時的臺灣省政府為了解決當時原住民部落存在著「無醫村」的問題,轉而向杜聰明尋求協助。鑑於許多醫科畢業生多不肯前往山地服務,在省府的委託之下,1958、1959 年杜聰明協助在高雄醫學院特設公費的「山地醫師醫學專修科」,專門招收原住民青年,經過四年的醫學教育後,必須到山地部落的衛生所服務滿十年,藉此來解決山地原住民醫療缺乏的問題。後來省政府考量地處海島的澎湖縣也是醫療資源不足,因此在原住民青年外,另外增加 4 個澎湖縣的學生名額。

杜聰明(右四)與第一屆山地醫師專科班的畢業生合影。圖/ 參考資料 5

堅定於研究與教育,深刻影響臺灣醫學史

杜聰明有感於身體瘦小,自醫學校時代開始,每日早晨勤於鍛鍊身體,數十年如一日,平時也喜好游泳,在擔任高雄醫學院院長期間,每週前往西子灣游泳健身。

家人記憶中的他,白天待在學校的實驗室,回家後也總是在讀書、研究,是真正全心投入研究的典範。杜聰明也勤於寫作,除了大量發表相關研究成果,他也詳細記錄自己的各類演講稿、出國考察見聞;自 30 歲起,更努力練習書法,每天都要練字至少四張,藉以修心養性,至今許多後輩、學生都仍保留他的墨寶。

杜聰明善用時間勤練書法,每天練字成為終生的嗜好。圖/參考資料 6

綜觀杜聰明的一生,在面對不同的統治政權,都能堅定地扮演好醫學研究實踐者和醫學教育推動者的角色,不僅在鴉片戒癮、蛇毒和中醫藥理三方面有開創性的研究成果,戰後更積極推動臺灣的醫學教育發展,培育出許多優秀的醫學界人士。

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杜聰明畢生投入醫學研究和教育的卓越成果,堪稱為近代臺灣醫學史上影響最深刻的人物。

參考資料

  1. 杜祖健提供,轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 262。
  2. 〈新醫學博士 杜聰明氏〉,《臺灣日日新報》,1922 年 11 月 23 日,日刊版 07。
  3. 杜淑純口述,曾秋美、尤美琪訪問整理,《杜聰明與我:杜淑純女士訪談錄》,新北:國史館,2005,頁 8。
  4. 原載於《杜聰明先生榮哀錄》,轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 137。
  5. 原載於《中外畫報》雜誌,振聲攝。轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 302。
  6. 杜祖健提供,轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 165。
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