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「如果寶傑邀請你去擔任來賓,你會……?」科博館周副館長表示…

PanSci_96
・2012/10/03 ・2949字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

前因:PanSci小編某日在電腦前面坐著坐到都坐骨神經痛了,於是在經過漫長的三分鐘討論後,決定執行新的自肥企劃-離開電腦,前往台灣各大科學場館玩透透!

後果:本篇是上週二到台中的國立自然科學博物館拜會副館長周文豪博士的簡要紀錄,當天周副館長跟我們聊了非常多!從博物館學到時事到市政都提出很精彩的看法。

國立自然科學博物館開放至今已經26個年頭,是國內第一座國家自然科學博物館,加上後來成立的植物園、九二一地震教育園區(在台中霧峰區),還有即將納入科博館組織的鳳凰谷鳥園(在南投)及斷層槽溝保存館(在竹山),是台灣科學教育的火車頭之一。相信很多伙伴也跟我一樣,很小的時候就跟著老師或家人來過科博館吧,直到現在,科博館也依舊是超熱門的校外教學跟闔家出遊好去處。

不過這20幾年的歲月中,自然科學有很多新的發現、科技也發展快速,新聞都追不上改變了,更何況是展覽?科博館要如何繼續讓參觀者愛上科學?這問題請教從籌備就參與其中,在科博館付出三十年的周文豪副館長再適合不過了。

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三十多年前剛畢業於東海大學生物系的周老師,正逢國內要籌備一座能兼具教育和研究目的的大博物館。當時的籌備計畫主持人漢寶德希望召集年輕人加入,於是找上了正在元培醫專教書還不到一年的周文豪。(就這樣上了賊船偉大的航道)

加入籌備團隊後,周老師才知道這是一項艱難的任務。原本以為只是要負責去野外採集標本的他,肩負起無法想像的繁重任務:因為全部的人都沒有經驗、完全沒有館藏、沒有人可以問。加上要跨越學科規劃收藏內容,很多共事的同仁又都同時身負教職,蠟燭得兩頭加上中間一起燒。甚至為了建造國內第一座太空劇場,生物學出身,蛙類權威,但對工程、電機一竅不通的周老師也只好硬著頭皮自己啃文獻,研究美、日、德三國的太空劇場規格怎樣適合科博館。周老師記得很清楚,在當時的提案廠商中,美國的版本電腦化程度高,但一旦故障就很難維修,德國的版本走機械式,功能強大好用,但是投影機的角度有限,螢幕呈現效果不好,於是選擇日本廠商提的版本,也在周老師等人的努力下,讓最先落成的太空劇場一炮而紅。

閒聊結束,以下開始進行提問:

P:為何會對蛙產生研究興趣?

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周:這是我第二次跟別人說這個經歷。其實我當初會對蛙感到興趣,是在小時候…大概是小學三年級的時候。有天從學校回家走在家附近的田埂上,看見一隻蛙被我嚇到跳進田裡,Z字型移動在水裡故意擾動泥水,可能是想降低可見度要躲開我。我記得當時還在心裡頭稱讚「這青蛙真是聰明!」於是我一直蹲在田埂上看,直到泥水中的泥土下沉,原來那隻蛙只有半身藏在土裡,也在等他離開,我又跟自己說「還是被我發現了吧!」

P:如果可以放下所有事務,老師最想做的事情是?

周:當個流浪漢。(突然陷入沉默,大家都在等老師說下去)我在法國考察博物館的時候,在巴黎的地鐵看到很多街友徘徊。我雖然聽不懂他們在聊些什麼,但是我主觀感覺到他們展現出一種自在、從容的生活態度,和旁邊匆忙來來去去的旅客很不同。如果可以,不需要花大錢,我也想一個人到世界不同地方走走,看看不同的生活風格。

P:你最喜歡跟最討厭科博館哪一點?

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周:這個….其實我沒有想過這個問題。但我覺得科博館最讓我著迷的一點不是任何一個展場或點,而是裡頭的「人」。跟館內同仁就各式各樣的想法來切磋討論,看著年輕人激發出有創意的新點子,是非常非常快樂的事情。科博館最紅的就是機器恐龍那一區了,吸引了很多人,讓很多人看見了、有興趣了、想了解更多。但是也有專家認為這樣的呈現會誤導,因此科博館時常會有這樣的辯論。

高興地跟小編分享青蛙藝術品的周老師

P:科學跟道德衝突時會站在哪一邊?

周:科學跟道德的衝突其實多半是政治導致的,說到政治……….(以下消音)

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P:如果不用顧慮經費,最想對科博館進行什麼大改造?

周:其實科博館永遠都需要改變,最好全部都改。但若要提一個點,我認為是「環境科學廳」。「環境科學廳」處在比較偏僻的展區,參觀的人較少。和其他展廳不同的是,環境科學廳有許多間環境教室,適合小班教學。不過也需要不少的老師願意投入心力,研究如何能讓學生聽一場生動精采的環境科學課。如果能改善那裡的設備,增加很多互動的教學方式,可以幫上很多忙。

P:如果你的子女拒絕相信演化論,而相信神創論,你會怎麼應對?

周:對於否定神創論,道金森在書中已經提了很多,我就沒必要再談他的想法。我是一個基督徒,這種矛盾不是假設,而是時常在我的生活中發生。但我的立場很清楚,聖經,特別是舊約,是人受到神的感動而紀錄下來的,但人知道的很有限,紀錄是會出錯的。我信仰的是這個宗教傳達的精神,而不是將經書當成純歷史書來信仰。不過我老婆就常說我這樣不算是真的基督徒就是了,哈!(周師母和老師是大學班對喔~)

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P:如果關鍵時刻主持人寶傑邀請你去擔任來賓,你會怎麼回應?

周:我想應該會婉拒吧。我不太看電視,聽過這個節目,但是我的知識有限,也不是那麼會說話,還是不要上節目比較好。

P:最近看的一本科普書籍是?評價如何?

周:《A Short History of Progress》(中譯:失控的進步) 非常好。光是看南方朔跟王道還兩位寫的序就值得了,書更是好。

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P:如果你有錢可以用來拍超大規模的電影推廣科學,你會選什麼主題,自己會扮演哪個角色?

周:不用考慮錢的話,我會用動畫與擬人化的方式,將現實世界中發生的很多事情當成範本,用來拍一個以蛙類為主角的故事,但是目的是要讓人類看清楚自己的問題。我也可扮演其中一隻蛙。

P:本身常上網嗎?

周:網路很方便,但我通常是利用網路來找尋需要的資料,例如透過Google Scholar可以快速找到無數的文獻。但網路對我來說也非常複雜,像臉書這樣的社群網站要花太多時間,在網路上長時間閱讀也很不舒服,因此我認為有好有壞。

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P:科博館在經營網路社群上的策略是什麼?

周:科博館有資訊組,負責網路部份,但一直以來因為資源有限,沒有很著力於網路上的社群經營。接下來將會有組織改造,科博館資訊組得降改為資訊科,隸屬營運組,或許會把網路社群經營得更好。但同仁都還是同樣的成員,我最希望的是能夠有個像記者一樣的角色,專門來報導科博館的故事、展覽,讓更多人在網路上能看得到,但並沒有那麼容易。我自己也有想過把自己寫過的文章放在網路上,但我又很矛盾,不想因為網友的回應而沈溺在網路的討論中,卻又會忍不住想去回應……

最後一個問題要反過來由周老師提問了。周老師想問問PanSci的各位伙伴,「你們當中是否有人是因為參觀了科博館,而踏上科學研究的旅程?」如果有,老師認為那麼這三十年就值得了。如果你曾經到過科博館,並受到感動,請在本文下留言,我們會轉達給周副館長。

延伸閱讀:PanSci小編遊台灣科學展館系列

1. 「外星人如果造訪地球,是福是禍?」台北天文館資訊組徐組長表示…
2. 「你對釣魚台的看法是?釣魚台的重要性是什麼?」國立海洋科技博物館籌備處主任柯永澤博士表示……

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

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  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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科博館熱河生物群特展,一同見證史前龐貝城
Yubari
・2020/02/22 ・1886字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

臺灣,在地球構造學者的眼中,是世界上最值得研究的地點之一。然而臺灣活躍的地質活動,也使岩石中的化石並不容易在千萬年時間中保存下來,加上身為一個年輕的島嶼,臺灣要出土一具恐龍化石的機會可說是微乎其微,這件事可說是許多人童年裡的一大失落。(還是只有我!?)

但不用難過得太早,在這個全球化的時代,就算是化石也可以出國玩。一批來自中國遼西地區的古生物們,現在就入住於台中的科學博物館。特展「熱河生物群」正在舉辦中!而這些貴客在地球科學的研究上,又有什麼樣的貢獻呢?不論你是已經看過展覽的人,或是正在前往看展的路上,都讓我們一起看看這次的特展,到底有哪些亮點吧!

為了配合來自遼西地區的化石,博物館使用水墨與古中文字體來設計主視覺。(圖/國立自然科學博物館)

熱河生物入土安,轉眼又過萬萬年

熱河生物群首先被發現於中國的遼西地區,當時還叫做熱河省,美國地質學家 Grabau 首先將這批化石生物群所在的地層稱作「熱河系 (Jehol series)」。之後隨著該地層出土的化石種類越來越豐富,中國古生物學家顧知微於是將這些生物總稱為「熱河生物群 (Jehol Biota)」。

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美國地質學家Grabau(左)與中國古生物學家顧知微(右),兩者對於熱河生物群的研究有極大貢獻。(左圖/Smithsonian Institution Archives、右圖/Zi 字媒體)

熱河生物群生存的年代距今約 1.25 億年,當時的環境溫暖而潮濕,並且有旺盛的火山活動,水生生物多以淡水湖泊為家。當火山噴發時,有毒氣體會導致周遭生物死亡,落下的火山灰則覆蓋住生物的遺骸,讓化石得以極為良好的保存。因此,熱河生物群在近年也被中國科學家稱為「中生代的龐貝城 (a Mesozoic Pompeii)」1

(同一時期,台灣仍然還在歐亞大陸邊緣的海面之下,距離冒出水面還有一億多年。)

說到熱河生物群,就要先介紹具代表性的三種指標化石(熱河御三家?),分別是東方葉肢介、三尾擬蜉蝣和狼鰭魚。東方葉肢介長得像一隻住在蚌殼裡的蝦子;三尾擬蜉蝣則是昆蟲,特色為明顯的三根尾鬚;狼鰭魚則是一種小型的淡水魚。這三種生物在當時分布最廣泛,最常出現在化石之中,故成為了熱河生物群的指標化石。

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在第一個展示櫃,大木…不對,是 Grabau 與顧教授彷彿對我這麼說:「從三種化石中選一個,作為你冒險的夥伴吧。」

飛鳥走獸初現身,綠木青草始開花

認識完熱河御三家,就可以出發去收服更多的熱河生物囉。1.25 億年前,正處中生代的最後一個階段──白堊紀。此時的地球,已經出現了許多現代生物的相近祖先,這次展覽的化石,也包含了昆蟲、魚類、兩爬甚至到原始的鳥類與哺乳類。

除了種類繁多,化石的完整性也是一大亮點。例如胎盤動物的祖先,攀援始祖獸,標本中除了完整的骨骼,甚至也保留了部分毛髮和軟骨組織。另外,一整窩的幼年恐龍和可見皮膚的鸚鵡嘴龍,一再顯示了火山的無情與迅速埋藏,讓我們得以窺見古生物的真實樣貌。

鸚鵡嘴龍標本,部分皮膚清晰可見!

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另外在植物方面,也展示了該地區最早的開花植物化石──被稱為中國四朵花之中的遼寧古果十字裡海果。代表了早在一億多年前,開花植物就已經出現,等待著新生代來臨後的大盛開。(終於遇到草系啦~灑花。)

前足換做一雙翼,恐龍變成一堆雞

看完了熱河生物各式各樣的化石之後,最後就是要來挑戰神獸啦。提到中生代的霸主,當然是非恐龍莫屬了,而這次展覽的亮點之一,就是具有羽毛恐龍化石。沒錯,它們準備要飛啦!

展示櫃中有許多具的帶羽恐龍化石,各自也有精美的想像圖。

這次展覽的帶羽恐龍,包含了顧氏小盜龍和奇異帝龍等具有原始羽毛的恐龍,而聖賢孔子鳥與豐寧原羽鳥等化石,則是代表原始鳥類的出現。而一系列化石與演變,證明了現代鳥類的祖先就是恐龍。

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(展覽中也展示了數具翼龍化石,但翼龍並無羽毛也非恐龍,因此與鳥類的演化並無太大關聯。)

化石繪畫說故事,熱河生物演歷史

本次展覽除了豐富珍貴的標本之外,也有很多文字與繪圖幫助觀眾認識化石。另外還有動畫區與拍照區透過輕鬆的方式來加深印象,即使是一般觀眾也能獲得樂趣。相當用心的特展,大力推薦給對於古生物有興趣,或是假期還不知道去哪裡玩的朋友!

除了化石,博物館也提供許多繪圖,供民眾寫生(?)和拍照。

參考資料

  1. Shao, T., Zhang, H., Wang, Q., Liu, Y., & Zhang, Y. (2017). A Mesozoic Pompeii: History of the Jehol Biota’s rise and fall. Acta Geologica Sinica‐English Edition, 91(5), 1893-1903.

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一圖勝千言,這些訣竅讓《研之有物》好看又好懂
研之有物│中央研究院_96
・2018/12/12 ・5342字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

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  • 執行編輯|林婷嫻 美術編輯|張語辰

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

科普報導的採訪拍攝有哪些眉角?資料視覺化怎麼做?如何做一個科普網站?本文專訪中研院科普媒體《研之有物》的美術編輯張語辰,分享團隊創建兩年來累積的心法。

美術編輯張語辰:從 2016 年底參與創建《研之有物》,是將嚴肅的科學變親切的視覺魔法師。攝影│林婷嫻

做好採訪準備,拍出親近人心的好照片

「以前覺得中研院很嚴肅,好像是個很冰冷的地方,」張語辰回想,「但來工作之後,發現每位研究員談到自己的研究,眼睛都會閃閃發光……」。

《研之有物》的每篇科普報導,是由編輯群採訪研究團隊後,再寫成網路文章、搭配資料視覺化圖片。一開始採訪要拍攝研究員時,張語辰內心有點「挫勒蛋」,會事先預設各種最壞的情況:研究員不想拍照怎麼辦、沒拍到適合的照片怎麼辦,想著想著,心中逐漸累積一百種不想上班的理由。

不過!你所煩惱的事,有九成都不會發生。

在《研之有物》工作兩年後,培養出穩紮穩打的攝影步調,張語辰悟出了這個心得:要讓煩惱的事不會發生,就是在採訪之前,先做好所有準備。

編輯群先向受訪的研究員自我介紹、說明來意,接著依據訪綱進行訪談,訪談結束後再為研究團隊拍照,搭配呈現於報導中。 圖說設計│林婷嫻、張語辰

《研之有物》的採訪地點,通常是約在研究員的研究室。張語辰會先在網路搜尋研究員的文章、照片或影片,依據每位研究員的外型風格、研究內容和說話方式,思考適合拍照的姿勢或角度,或是在 Pinterest 蒐集人像照片做為參考。

大部分的政府單位或學者拍照,會擺出「雙手交叉胸前」的姿勢,以表達專業感。但其實這種姿勢,在肢體語言上彷彿用雙手架出一道牆,在受訪者和觀者之間產生距離感。

由於中研院的嚴肅形象已經距離大眾太遙遠,因此《研之有物》的拍攝,通常採取較為親切的半身照或特寫,傳遞「面對面聊天」的感覺,拉近受訪者和讀者之間的距離。

政府單位或學者拍照,不一定要「雙手交叉胸前」,其實有更親切的姿勢可以選擇。 照片來源│Ali Morshedlou, rawpixel, Marius Ciocirlan 圖片重製│林婷嫻、張語辰

 

《研之有物》依據報導的內容,為不同領域的研究員,安排不同的攝影呈現。 攝影│張語辰 照片來源│(左上) 草藥不是吃多就有效!研究員徐麗芬來解惑(右上) 背後中箭、大啖貝類,史前南科住了誰?(左下) 家內性侵 開不了口的原因 (右下) 天才莫札特的傳說很狂?現在只要一鍵就做得到!

採訪拍攝,觀察詢問很重要

若取得研究員同意,訪談過程中會進行側拍,需注意的是,由於研究室可能有尚未發表的研究或是審查資料,因此要先確認是否有不便拍攝之處,以及能否使用閃光燈。

採訪前,會先觀察研究室的光源和陳設,請研究員坐在適合側拍的位子,或是研究員較習慣、感到自在的座位。側拍時,張語辰會站在文字編輯的後方(因為受訪者經常會看著文字編輯的眼睛說話),觀察研究員們說話的頻率,跟著節奏按下快門。

「例如,有些研究員說話較慢、思考較久,只要把握停頓的時候,就能拍出沈穩好看的照片」張語辰說明。相對地,有些研究員說話較快就不適合側拍,因為拍出來的表情會千變萬化,這種情況下,就先觀察研究室的物件,訪談結束後再為研究員拍照。

研究室裡的物件和儀器,勝過千言萬語,能表達出研究員的個性、興趣、以及論文中沒寫到的故事。 攝影│張語辰 照片來源│(左上) 活在當代的原住民族巫師,究竟做些什麼? (右上) 當「老外學者」遇上「打架立院」 ──鮑彤專訪 (左下) 鑽石不只能求婚,還能用於生物醫學! MIT 螢光奈米鑽石 (右下) 真菌也會玩樂高?還組合出「天然物」戰艦!

然而,初次見面受訪,就要擺出姿勢讓陌生的攝影師拍照,若非專業的模特兒,實在是件令人尷尬的事;對於長年沉潛於學術的研究員來說,更是害羞。

「這種時候,我會和研究員聊聊辦公室的小東西,或是聊聊他們的小孩,因為研究室經常會擺著和家人的合照,」張語辰說,通常研究員聽到這些話題,會自然地眉開眼笑,表情肢體也不再那麼緊張。先前客座編輯廖英凱,亦曾分享一個拍照秘訣:

請受訪者數到 3 時吸氣、同時按下快門,拍出來的照片會更有精神。因為吸氣時瞳孔會稍稍放大,也會抬頭挺胸。

拍攝結束後,照片並非直接使用,而是會經過「明星夢工廠」的階段,在張語辰的巧手下,透過 Photoshop 或 Lightroom 為研究員調整氣色,去除背景中的雜亂。有時候嘴唇會加上一層紅色,看起來比較溫暖。裁切照片時,也會注意不要截到關節部位,例如手肘和手踝,以免造成畫面有斷裂感。

無法用文字表達,就用圖像傳遞吧!

在研究員的大腦中,有許多畫面無法只用文字表達,必須變成圖片呈現,例如:研究方法、科學儀器的結構、細胞和藥物的作用等等。將這些資料變成圖像,是《研之有物》美術編輯的另一項重任。

資料視覺化的過程,分成兩個階段:文字編輯先準備資料、找好參考圖片,讓美術編輯了解;接著美術編輯發揮想像力,設計排版和閱讀動線,完成圖像。 圖說設計│林婷嫻、張語辰

《研之有物》存在的目的,是希望能拉近學術與大眾之間距離,因此科普圖片簡潔易讀很重要。為了讓閱讀舒適,整體視覺會採用「低飽和度」的色彩,讀起來較不刺眼。由於大多數網友會用手機閱讀文章,製作圖片時也要放大字級,在手機螢幕才能看得清楚。

做科普的圖片,要很直接明確。

複雜比不過簡單,張語辰說,科普圖片的重點,是運用簡單的線條或插畫來表達,並且兼顧易讀性和美感。需要靈感時,會參考 Behance 和 Pinterest 網站上資訊圖表 (infographic) 的作品。另外,《人人都能上手的資訊圖表設計術》這本書,還有美感細胞的《教科書再造計劃》,都是觀摩插畫設計、配置版面的參考。

談到和美術編輯合作的大忌,張語辰思考許久後說:不要跟美編說「你先設計,我再把文案給你」、「先做兩版出來,我再給你文案」。在不知道資料和文案的情況下,憑空想像視覺的風格,這樣就像請美編「隔空抓藥」。

因為製作圖片的第一步,要先想好:這張圖為了什麼而存在。

引起興趣、說明資訊的科普圖片製作

科普圖片有其存在的目的。針對不同目的,要斟酌圖片的資訊量,以及設計的方式。 圖說設計│林婷嫻、張語辰

若是目的是「引起興趣」,圖片只放一句可以讓人記住的話就好,並運用視覺來吸引目光。

例如,宣傳 2017 年中研院開放參觀時,為了提醒民眾攜帶雨傘、外套、食物和水,製作了下方的 Facebook 貼文圖片。為了吸引目光,當時針對網友特性,埋入意想不到的梗:大部分科普讀者會喜歡的「光劍」。在插畫風格上,採用較可愛的扁平化設計,與過往中研院嚴肅的形象產生「反差萌」。

若圖片目的是「說明資訊」,要避免圖片文字量過多,讓人讀起來覺得有壓力,只要放上重點或關鍵字即可。設計排版時要注意閱讀動線,電腦和手機都是由左往右、由上而下閱讀。

以〈災前改善社會不公,更是真正地救人一命〉文章為例,若想讓網友信服研究員提出的研究發現,尤其是顛覆傳統觀念的觀點,要先讓網友了解這項研究是用什麼方法分析資料,以及為什麼使用這個研究方法。

困難的是,「研究方法」在學術論文通常寫成好幾頁,在科普報導中,如何簡化成一兩張圖片來呈現?

試著用「一句話」來說明「這項研究在做什麼」。

首先,文字編輯要試著用「一句話」來表達這項研究在做什麼,並藉由這句話,讓美術編輯掌握圖像化的方向。

前述這項研究探討的問題,用一句話來說就是:「不同社會階層」的受災機率是否相同。因此,如下圖所示,張語辰以人物的穿著打扮,來凸顯社會階層的身分:醫生、工人、農民、家庭主婦。

資料視覺化案例。 圖說設計│張語辰 圖片出處│災前改善社會不公,更是真正地救人一命

上圖中也比較兩種不同的統計模型,搭配文章說明,協助網友了解為什麼這種研究方法可以探討「受災機率是否相同」的問題。

對於專業的學者而言,有些會認為科普圖片太簡化、或是不夠科學精確。然而,若是天平的兩端放著「貼近科學專業」與「讓大眾看懂」,《研之有物》編輯群通常會盡量傾向「讓大眾看懂」,以達到科學普及的目標。

網站規劃巧思:讓讀者短時間內掌握重點

科普報導完成後,需要一個刊登圖文的網站。《研之有物》網站採用 WordPress 架設,可以把這個系統想像成「自助餐」,有各式各樣現成的介面樣式、外掛工具,可以滿足建置網站的需求,但不一定完全符合你的胃口。

若要讓網站「客製化」成期待的「套餐」,就要基於 WordPress 的網站架構,另外和網頁設計人員、前端工程師合作,優化使用者介面 (UI)、調整 CSS 樣式、設定上稿後台等等。

《研之有物》網站的使用者介面很單純,主要功能就是「閱讀」,並想辦法延長網友的閱讀時間。因此在介面設計上,張語辰安排了兩項巧思:雲朵重點框框、Q&A 聊天頭像。

介面巧思一:提醒重點的雲朵框框(黃底標示處)。 圖片出處│斷開中文的鎖鍊!自然語言處理 (NLP)

若你曾經在捷運或火車上,看過別人用手機閱讀文章,可能會發現他的閱讀方式是:打開網頁 → 手指快速往下滑 → 關閉網頁。過程可能不到一分鐘。

眼前這位讀者,並非過目不忘的武功奇才,而是多數網友沒耐心看完一篇網路文章。考量這種閱讀行為,在每篇《研之有物》報導中,會將研究的重點、研究員主要的思想,安排在醒目的雲朵框框中,就像漫畫人物講話時,旁邊會冒出的雲朵。

就算讀者快速「滑」完一篇文章,也能看到醒目的雲朵框框,在短時間內掌握「大致的重點」。

此外,《研之有物》有許多專訪研究員的文章,會以 Q&A 的方式呈現。在這種 Q&A 報導中,通常話題不會太嚴肅,會以聊天的方式解釋科學原理,或是論文沒寫的研究故事。

為了讓讀者有互動的感覺,張語辰為「訪問者」和「受訪者」繪製專屬頭像,讀起來像是看著兩個人在聊天。

介面巧思二:Q&A 聊天頭像(黃底標示處)。 圖片出處│「中研院院長在做什麼?」網友提問廖俊智

美編的哀愁與快樂

來到中研院成為《研之有物》的美術編輯之前,張語辰是在活動公司工作,工作內容包含佈置活動空間、設計平面宣傳物等等。而《研之有物》的美術編輯,則偏向雲端上的作業,包含文章編排、資料視覺化、臉書貼文設計等等,以及最重要的任務——採訪時為中研院的研究員拍照。

工作過程中,偶爾會有受到考驗、或不如意的時候,張語辰會想著:「這是過程,直到下一次做好另一件事,再肯定自己。」

而快樂的時候,是在社群媒體看到網友回饋「研之有物某篇文章的圖片很好看」,或是看到受訪的研究員將拍攝的照片,滿意地換成個人 Facebook 的大頭照。

如果有意為學術或政府的科普盡一份心力,張語辰認為勝任的條件很單純:只要對科普有熱忱,並且真誠地待人,就能好好地做好這件事。

延伸閱讀

本文轉載自中央研究院研之有物,原文標題為〈視覺篇】這幾招,讓政府的科普報導更親切!〉,泛科學為宣傳推廣執行單位

研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook