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第14屆台灣傑出女科學家獎得獎名單出爐!

PanSci_96
・2021/03/20 ・3275字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 560 ・八年級
  • 本文調整自「台灣傑出女科學家獎」新聞稿

全台第一、更是唯一專為表揚台灣女科學家卓越貢獻的「台灣傑出女科學家獎」已連續舉辦14年,2007年台灣萊雅為樹立標竿及典範以鼓勵女性參與科學,聯合吳健雄學術基金會共同發起設置「台灣傑出女科學家獎」,多年來素有台灣「女性諾貝爾獎」之美名,顯見該獎項的學術地位與指標意義。

第十四屆「台灣傑出女科學家獎」得主合影(由左至右):新秀獎得主吳欣潔博士、傑出獎得主林依依博士、新秀獎得主陳縕儂博士、孟粹珠獎學金得主莊造奇博士後研究員。

第14屆「台灣傑出女科學家獎」最高榮譽之「傑出獎」由國立臺灣大學大氣科學系-林依依特聘教授獲得。為獎勵優秀年輕女科學家而設立的「新秀獎」,則頒發給國立陽明交通大學材料科學與工程學系-吳欣潔副教授,以及國立臺灣大學資訊工程學系-陳縕儂副教授。鼓勵年輕博士班學生具科學潛力的「孟粹珠獎學金」,則由國立臺灣大學物理研究所莊造奇博士後研究員脫穎而出。

林依依特聘教授:用跨領域思維解密氣候現象

今年最高榮譽的傑出獎由國立臺灣大學大氣科學系林依依特聘教授獲得。

林依依博士的研究專長橫跨衛星遙測、大氣、與海洋科學三大領域,利用先進的衛星遙測和追風飛機穿越強烈颱風所得的觀測資料,探討颱風(颶風)和海洋之間的交互作用,以及全球暖化下對聖嬰/反聖嬰現象的影響,推論超級颱風的形成原因、颱風強度上限和破壞潛力的估算,以及颱風移動速度變化的趨勢。這一系列精采的原創性研究成果,對將來颱風的預報有重大的貢獻且影響深遠,先後刊登於包括Nature和Science等在內的國際頂級科學專業期刊,也曾獲世界頂級研究機構如美國太空總署NASA、美國大氣暨海洋總署NOAA等和國際知名媒體如CNN、日本NHK電視台等,選作為亮點報導。

另外,林博士也分析了颱風與火山爆發對地球系統的生地化循環,及固碳效應(即將大氣中的氣態二氧化碳轉換成固態碳下沉至海洋的過程)的影響,曾獲選為中央研究院數理組年度三項重要成果之一。

在地球科學的研究領域中,林博士已成為在國際上著有聲望的重量級科學家。除了從事科學研究之外,林博士也熱心推廣科學教育,曾指導北一女中學生陳郁欣代表台灣參加美國2014年英特爾國際科學展,獲得全球地球與行星科學科類科首獎;舉辦冬令營教導高中老師衛星遙測技術等,為科普教育貢獻心力。

林博士坦言自己少時字醜、是不被看好的學生,因小學導師何逢志老師給予鼓勵,在100分的數學考卷上加上3顆獎勵星星,成為成長過程中一路激勵她自信、不斷向前的燭光。同時,林博士也分享自己投入專業領域的經驗,並非一開始就非常明確順暢,而是經過對不感興趣系所的刪去法,進入台大大氣科學系時發現該領域集合數學、物理和電腦的應用,十分適合所長,之後選擇劍橋研究衛星遙測,爾後發現跨領域研究的重要和迷人之處等等過程,一步步摸索奠定今日的精深的成就。

一路走來,林博士認為科學既浪漫又有趣,探索科學就像愛麗絲夢遊仙境,每天都有令人驚喜著迷的發現;而這其中也包括面對99%不能使用的科學研究結果,林博士深信失敗是必經的過程,重要的是有失敗,才能獲得成果。

吳欣潔副教授:從冰箱、紅酒櫃到太空探測,綠能研究應用潛力無限

吳欣潔博士師承國立清華大學化學工程學系陳信文教授,自研究生時期胼手胝足創造卓越研究成果,肯定無數,2010年在學期間獲 Acta Student Award,至今仍為臺灣唯一、2015年在國際專業學會嶄露頭角獲美國TMS( 礦物、金屬、冶金) 年會頒發肯定明日之星的青年領袖獎(Young Leader Professional Development Award)、2018年獲科技部頒發MOST Young Scholar Fellowship以及國立交通大學頒發之青年講座教授等。

其研究著重綠色能源開發與應用,從基礎的熱力學出發,探討至應用端的熱電材料;系統化的進行熱電材料之合成與量測,探討微結構、相平衡、與熱電性質間的關係,在熱電材料研究領域極具獨特性。從材料基礎出發並通盤了解的特性,使其研究成果在熱電領域中嶄露頭角,研究成果豐碩,發表亦兼具質與量。此外,吳博士在學術社群中也十分活躍,在美國TMS年會中籌辦熱電相關議程(Alloys and Compounds for Thermoelectric and Solar Cell Applications)、擔任primary organizer、session chair及 invited speaker等。吳博士研究相關的熱電材料應用,從冰箱、紅酒櫃、煉鋼爐、甚至是NASA的太空探測儀都可以看見蹤跡,其應用有望助益綠能發展,未來潛力無限。

青少年時期堅定掙脫「女生不必念太多書」傳統觀念綑綁,毅然投入科研的吳博士分享其悠遊科學的心得:「科學研究讓我學會樂觀,重點是看法的轉變,一杯水可以看有水的一半,也可以看它空的一半。科學,可以訓練你態度的轉換。」她也舉自己在月子中心梳妝台完成升等論文的例子,鼓勵有志科學的女學生:「女生善多工,可以在不同事件轉換的特質,其實很適合做科學研究。」

陳縕儂副教授用AI提升「動口不動手」的境界

陳縕儂博士在2016年時回台任職於國立臺灣大學資訊工程學系,帶領團隊深入研究與開發人工智慧研究重要的領域之一-自然語言及對話系統,讓電腦能分析、了解、生成人類的語言。台灣過去從事自然語言處理領域的研究團隊相較其他領域少,在頂尖國際會議中嶄露頭角的學者更是屈指可數,陳博士為該領域國際公認的專家及先驅。

除了培養優秀的人工智慧人才,陳博士的團隊研究成果皆發表於人工智慧語音和語言處理頂尖具代表性的國際會議,例如:AAAI、NeurIPS、ACL、EMNLP、NAACL、ICASSP等。陳博士在國際上的能見度也可視為亞洲首位,獲得Google Faculty Research Awards及Amazon AWS Machine Learning Research Awards等國際知名單位獎項之肯定,為其中少數來自亞洲獲獎的學者。

此外,陳博士也積極推廣相關領域之技術,期望讓社會大眾易於理解複雜的科學研究,提倡人工智慧時代之思維。陳博士透露自己的夢想,便是未來能實現如電影「鋼鐵人」中的語音助理Jarvis一般的人工智慧語言研究應用成果,近程則是促進包含智慧家庭、機器人等應用發展。

因為在AI科研領域女性比例極低,陳博士呼籲更多女生投入,笑說:「這個領域只要有電腦就能做研究工作,很適合宅女型的人喔!」另一方面,她也深信做科學研究重要的是創意,包含在研究及程式的設計上;這些領域如果有均衡性別加入,整體思考邏輯將會變得更活躍。因此,她期望科學領域建立更友善的工作環境,讓女性能夠更便於安排從事科學及照顧家人的時間利用。

延伸閱讀:

孟粹珠獎學金莊造奇博士後研究員

莊造奇同學於2015年畢業於中正大學物理系,在學時成績非常優異,憑藉專題研究計畫,經由推甄方式進入台灣大學物理研究所逕讀博士班,2020年剛獲得博士學位,目前進行博士後研究。

就讀博士班期間,莊同學跟隨台大物理系黃斯衍教授,進行熱自旋電子與自旋電子學的實驗研究,其研究成果有6篇發表於國際著名物理期刊。莊同學觀察到由熱激發自旋極化電流在鐵磁薄膜裏的增強效應並分析背後機制,此結果對於提高自旋電流與開發熱自旋電子學中具有高熱電轉換效率的熱電元件非常重要。她的研究不僅在熱自旋電子學和自旋電子學上有重要貢獻,而且在開發能量收集的熱電元件和低耗能的自旋電子元件方面,也提供諸多可能性與應用前景。


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莫比烏斯把紙帶轉了幾圈——《數學,這樣看才精采》

天下文化_96
・2022/05/21 ・2870字 ・閱讀時間約 5 分鐘
莫比烏斯環。圖/David Benbennick, CC BY-SA 3.0

記得 2018 年初我在谷歌搜尋引擎裡打入「莫比烏斯」,出乎我意料之外第一頁跳出的全是關於電影《莫比烏斯》的訊息。我本來對此電影毫無所知,瞄了一下摘要文字,原來是一部沒有臺詞,內容又涉及閹割和亂倫的韓國電影,真是有點讓人感覺噁心。

再用英文 Mobius 打入谷歌,結果出來的都是電玩《莫比烏斯 Final Fantasy》的訊息。這是一款可以在手機上單打獨鬥的遊戲,需要操作喪失記憶的主角與各種魔物在未知世界裡廝殺。其實我想找的是數學家莫比烏斯(August Ferdinand Möbius),哪裡知道他的大名已經移植到與數學不相干的場域。

天文學家的數學遺產

數學家莫比烏斯(August Ferdinand Möbius)。圖/Adolf Neumann, 公有領域

日爾曼地區在莫比烏斯出生的時候,還沒有一位國際知名的數學家。但當他過世時,日爾曼的數學家已經發揮強大的影響力,吸引各國年輕人紛紛前來學習。這種巨大轉變的產生,關鍵性因素是高斯的橫空而出,徹底革新了數學的面貌。

1815 年莫比烏斯曾去哥廷根跟隨高斯學習理論天文學,次年進入萊比錫(Leipzig)天文臺擔任觀察員。十九世紀初的日爾曼世界,當天文學家遠比數學家有更良好的聲譽和安穩的待遇。高斯跟莫比烏斯同樣是寒門出身,不也在 1807 年開始終身領導哥廷根天文臺嗎?

莫比烏斯雖然最終成為萊比錫大學的天文學正教授,但是時至今日他所留下的學術遺產,卻是在數學裡多方面的貢獻,最有趣的是他晚年所發現的一條極簡單又美妙的環帶:莫比烏斯環帶。

請讀者拿一張長紙條,把一端轉 180 度與另一端黏在一起,便完成了神奇的莫比烏斯環帶。這個環帶突出的特性是它只有單面,不像原來的紙帶有正反兩面。那麼有一個面到哪裡去了?當你沿著紙帶表面向前走到原來的一端時,因為已經做過半圈的旋轉,你現在就滑入了原來紙帶的背面。於是在莫比烏斯環帶上走啊,走啊,永遠不需要翻過側緣,也永遠碰不到盡頭。

在空間裡看起來扭曲的莫比烏斯環帶壓扁到桌面上,就得到圖 17-1 左邊的平面摺疊圖形。此圖與右邊谷歌雲端硬碟的商標(2012–2014)很相似,相異之處在於商標左側的那段紙帶是在底側紙帶的上面。

其實,我們可以用摺紙方法製作這個商標。首先拿出一張長條紙,我們要在一端摺出一個60度底角。

在圖 17-2 裡,先把長條紙上下邊緣對齊,產生一條中線。然後把左邊緣的線段 DO 往中線摺疊,使得點 D 碰觸到中線上的點 A,於是角 BOC 就剛好是60度。為什麼呢?讓我們從 A 作垂直線段 AB,假設 AB 的長度是 1,則 AO = DO 便為長度 2。從三角關係便知角 AOB 為 30 度,從而角 AOD 就等於 60 度;但因角 AOC 與角 COD 相等,所以角 AOC 也是 30 度,那麼角 BOC 只好是 60 度了。

在長條紙上摺出了 CO 這條摺痕,接著我們用剪刀沿著 CO 剪下去,把三角形 COD 丟掉。然後把 O 點摺到上緣,使得線段 CO 與上緣邊線重合,就會產生一個正三角形。下一階段用這個正三角形做為模板,把長條紙反復摺疊,打開後修剪掉右邊多餘的紙條,就成為具有 15 個正三角形摺痕的紙條,如圖 17-3。

最後沿兩條粗摺線(在摺紙的術語裡,左邊的虛線稱為谷摺、右邊的點虛線稱為山摺),把左段摺在前面,右段摺到背面,右端放在左端上面,用膠紙黏合,就得到谷歌雲端硬碟的商標。如果仿照旋轉紙帶製作莫比烏斯環帶的方法,我們可以抓緊長條紙帶一端,把另一端同方向旋轉三個 180 度後黏合,然後壓扁到平面上,也會得到商標的圖形,只是邊的長度也許沒那麼整齊。

環帶的靈感何處來?

有人說莫比烏斯是偶然間發現了這樣的環帶,其實這是有點戲劇化的講法。莫比烏斯在研究如何構成多面體時,使用了一種基本的想法,就是以黏合三角形來逐步形成多面體。為了準備參加巴黎科學院有關多面體幾何理論的競賽,莫比烏斯也研究了非封閉型(也就是會有邊界)的多面體,他從操作類似圖 17-1 的摺疊圖發現了單面曲面。在莫比烏斯身後出版的著作全集裡,收錄了一篇未曾發表的 1858 年文稿,其中包含了旋轉 3、4、5 個半圈的環帶,如圖 17-4。

可見莫比烏斯有系統的分析了這類環帶,發現旋轉半圈的次數如果是奇數,產生的環帶只有單面;但如果次數是偶數,則環帶仍然保有正反兩面。他更深刻的察覺,這些單面曲面上無法賦予明確的方向,也就是說你從一點出發,也知道當時的順時針方向為何,而當你沿著環帶遊歷一周後,雖然處處你都覺得延續了正確的順時針方向,可是返回出發點時,卻與原始的方向背反。莫比烏斯環帶破壞了所謂的可定向性,這是屬於曲面的拓撲性質,是比度量長度、角度、面積、體積更寬鬆的幾何性質。

1858 年莫比烏斯寫下單面曲面研究成果前幾個月,另外一位現在少為人知的數學家李斯廷(Johann Benedict Listing)已經作出同樣的環帶。莫比烏斯要到 1865 年才在公開發表的著作裡披露單面環帶,而李斯廷在 1861 年出版的專著裡,便公布了單面環帶的存在。李斯廷甚至在 1847 年出版有史以來第一本使用「拓撲學」這個名稱的書(德文書名為Vorstudien zur Topologie)。不過,今日即使想替李斯廷討個公道,把莫比烏斯環帶改名為李斯廷環帶,恐怕也無能為力了。

製作莫比烏斯環帶是如此的簡單,很難不讓人懷疑為什麼沒有人更早發現它呢?在李斯廷之前的數學文獻裡,到目前為止沒有發現有關莫比烏斯環帶的記載。那麼我們探索的對象何不轉移到各種藝術圖像呢?結果在義大利的古跡山提農(Sentinum)羅馬別墅中,發現西元前 200 年至西元前 250 年期間的地板馬賽克,正中央描繪了永恆時間之神艾永(Aion)站在一條代表黃道諸星辰的環帶之中(如圖 17-5)。當我們仔細沿著環帶移動時,能夠毫無疑義分辨出是在一條莫比烏斯環帶上游走。現在還可在多處看見古羅馬遺留下艾永的繪像、浮雕、馬賽克,然而唯有在山提農的別墅中,艾永所踩的環帶是莫比烏斯環帶。

山提農的馬賽克在 1828 年送進慕尼黑的博物館,三十年後李斯廷與莫比烏斯先後研究這個特殊的環帶,他們是否曾經去慕尼黑參觀過博物館,因而受到古羅馬人的啟示呢?我們恐怕永遠也無法確知,然而要寫一本《莫比烏斯密碼》之類的書,也許有可能編織出充滿懸疑的故事。


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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。