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日治時期打公共電話到外縣市超爆貴?──臺灣公共電話的前世今生

活躍星系核_96
・2021/08/16 ・6155字 ・閱讀時間約 12 分鐘

編按:公共電話曾是我們聯繫他人的重要方式,電話亭更是充滿記憶的場域,它是超人的臨時更衣間、通往魔法部的大門,更是傳統小賣店(賣足球巧克力跟香煙糖那種)的駐點。雖然我們已逐漸沒有理由走進去,但……看個文章感傷下還是可以的(淚)。

《咒術迴戰》中的七海健人有云:「枕邊掉的頭髮越來越多,喜歡的夾菜麵包從便利商店消失,這些微小的絕望不斷積累,才會使人長大。」——泛科《童年崩壞》專題這回邀請 #法科地史 好夥伴故事帶領各位讀者從臺灣現代化的起點「日治時期」出發,來看公共電話的前世今生!

  • 作者/曾立維

做為青春回憶的公共電話

大家有多久沒有打路邊的公共電話了呢?隨著近年來行動電話的流行,公共電話的身影已逐漸消失在我們的眼中。

以我自己來說,因為職業的關係,近年對公共電話的印象,大概就是任教國小校園內,學生利用公用電話連絡家長的景象。此外,我想蠻多男生們也會對當兵時,排隊撥打電話報平安仍記憶猶新。

大約二十年前的臺灣,正是公共電話的黃金時代。

當時 1997 年臺灣公共電話密度達每千人 5.61 具,世界排名第二,僅次於韓國。

到 1999 年公共電話以一元一通的超低費率,締造出近 96.4 億的年度營收,是歷史高峰。但此後因行動電話興起,公用電話也一步步走向黃昏,到了 2015 年時公共電話僅剩 64,803 具,每千人約 3 具,年營收不及 4 億元而已。

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雖然現在很多人都不需打公共電話,造成公共電話收益減少,但中華電信本著服務精神,還是在超商、觀光區域、車站有設置公共電話。不過也許有些人會有疑問,如下圖現今的公共電話亭,為什麼外觀上是寫著「公用電話」四個字?

這是因為公共電話其名有公共財聯想之虞,所以中華電信在 1992 年之後正名為公用電話,但一般民眾仍習慣使用公共電話這個名稱。

事實上,公共電話在臺灣的誕生,是與電話通訊制度一起,誕生於日本殖民時期,並在日後逐漸影響臺灣通訊發展的面貌。

公用電話亭。圖/作者提供(2020年2月17日攝)

最早的公共電話──電話所的出現

在日治時期,接近公共電話性質的地方,最早可追溯到叫做「電話所」的地方,它是提供沒有電話的民眾可以撥打電話的場所,也可以說是日後郵局內公共電話的前身。

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電話所的制度來自日本國內,1890 年(明治 23 年),日本於東京、橫濱設立電話交換所,同時在東京 15 處和橫濱 1 處的郵便局及電信局之窗口,設置做為公共電話先驅的「電話所」。

1900 年,臺灣總督府開放民眾可申請裝設電話,當時就有規定,在電話交換局加入區域內之樞要地點設置電話所,來辦理公眾與電話加入者間的通話事務,也就是做為公共電話來使用。

然而,第一個「電話所」卻得等到隔年( 1901 年 10 月 11 日 ),才設置於臺北火車站內,其全名為「臺北電話交換局臺北停車場電話所」。

這個電話所的業務辦理時間為上午五時至下午八時,以郵票來支付電話費用。但這個電話所還運行不到一年就被廢止了,因為被自働電話機所取代,直到 1903 年 12 月才又重新設置「臺北電話所」,但此時已將設置地點改至臺北郵便電信局內,這也就是日後為人熟悉的局內公共電話的樣貌。

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而在臺北電話所重新設立的 1903 年底前,已有五個電話所陸續設置,包括大稻埕電話所、淡水電話所、打狗電話所、嘉義電話所、臺南電話所等,設置地點皆在各地的郵便電信局內。這些電話所再加上年底開設臺北電話所,當年度全臺電話所共有 6 處。到了 1907 年時,總督府就將當時全臺所有的 39 個「電話所」廢止,直接由各地郵便局繼承電話所公共電話的業務。

路旁的公共電話──自働電話的出現

然而,若是要說到我們一般人比較熟悉的那種位於路旁的公共電話,那得等在 1902 年才出現。當時,路旁公共電話名稱要用日文漢字「自働[註1]電話」,這是為什麼呢?

當然這也與日本國內的制度有關。臺灣引入「自働電話」僅晚於日本國內二年而已。日本於 1900 年才有第一號的路邊公共電話登場,最初是以照著如同美國「ア一トマチック・テレホン」(automatic telephone)翻譯叫做「自働電話」,設置位於新橋與上野站內的一隅,電話亭設計呈現六角形,價格是每 5 分鐘一通 15 錢,之後電話亭上還有寫上「自働電話」四個字。

1900 年日本早期的自働電話。圖/參考資料 14
1903 年日本早期的自働電話。圖/參考資料 15

而臺灣的情況又如何?臺灣的電話設施於 1900 年才開放給民眾申請使用,當時是採取獨立於郵便局外的電話交換局官制,不過僅過了一年多就把前述規定廢止。

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後來,總督府在臺北火車站內設置了自働電話機,這可說為臺灣第一處的自働電話。當時大多數人對自働電話仍不太熟悉,許多人使用方法錯誤,導致雖投入費用但無法接的情形,因此在臺北火車站設置後的 3 天,《臺灣日日新報》上特別刊載一篇〈自動電話機使用上の注意〉的文章,來提醒使用者需要注意的使用程序。

這個臺灣電話史上的里程碑,也被記錄在畫家國島水馬的《漫畫臺灣年史》中, 在 1902 年(明治 35 年) 圖畫右上角就寫著「自動電話開設」六個字。

國島水馬《漫畫臺灣年史》1902年畫面。圖/參考資料 4

除此之外,總督府還在臺北的北投溫泉場、艋舺市場、大南門外、西門外榮座前,及基隆的哨船頭街和臺南的臺南火車站等 7 個重要地點設置自働電話機。

另外,圓山公園內因應官幣大社臺灣神社祭之舉行,曾裝設僅二日即廢止的臨時自働電話,這也算是開日後「特殊自働電話」的先河。

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名稱的改變:自働電話到公眾電話

臺灣方面的情況,臺灣總督府在大正年間統一整理了過去的電話法規,頒布臺灣電話規則,全面性規範電話事業的運作。

其中,今天所說的公共電話被列於「公設電話」之電話種類下。當時的電話種類分為三種:一設於電話官署內的「普通電話」;二是裝設於劇場、公會堂等地的「特殊自働電話」,最後一種是「通常自働電話」,大多設於「特殊自働電話」以外之火車站、公園、市場等地。

而「通常自働電話」和「特殊自働電話」的最大區別是,通常自働電話是常設性公共電話,特殊自働電話則為臨時性公共電話,是因特別活動舉行需要而向總督府申請設置的臨時性公共電話,設置日期可能僅有一天,或到數個月的情形都有。

如先前提到的 1902 年圓山公園內,因應官幣大社臺灣神社祭之舉行,曾裝設僅兩天即廢止的臨時自働電話,到了隔年 10 月再次申請兩天的臨時設置。

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魚夫先生於〈臺灣什麼時候開始可以打電話?〉一文中,記述新起街市場(現西門紅樓)外有一座公共電話,亭外寫著「自働電話」四個漢字。

臺北市新起街市場外自働電話。圖/參考資料 10

公共電話的官方名稱後來有了改變,因為電話的聯接交換系統從人工的接線生轉變為自動轉接式。

而日本改用自動式交換機最早出現於關東大地震後都市復興時,當時為了快速處理龐大的通話量,城市裡逐漸改用自動式交換機,各別用戶的電話也隨之改為撥號盤式的自動電話,但因為交換機與電話均採用「自動」一詞,易混淆民眾,因此 1925 年(大正 14 年)時將公共電話日文漢字名字改成「公眾電話」,源自美國「パブリック・テレホン」(public telephone)之說法而持續延用至今。

臺灣與日本更改「公眾電話」名稱的理由相同。1932 年(昭和 7 年)臺灣第一個自動式交換機系統在高雄啟用前,當局為避免誤會,將原稱「自働電話」之公共電話改名。

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高雄郵便局電話交換室廳舍。圖/參考資料 11

臺北普通公眾電話的影像,可參考李火增先生拍攝臺北新公園內的公共電話 。

臺北市新公園公眾電話。圖/參考資料 12

而臺南的公共電話亭圖像,則可參考《觀‧臺灣》第28期有提到的西門町公設電話。

1930年代臺南西市場公眾電話。圖/參考資料 8

公共電話的類型、數量與撥打限制

日治時期的公共電話最早設於臺北火車站內,主要分為兩種類型,一類是從電話所轉成的「局內公眾電話」,另一類則是由自働電話改名叫「公眾電話」。

在這些電話中,最接近我們目前對路旁公共電話的概念的是「普通公眾電話」,不過,在即使在日治後期的 1936 年左右,普通公眾電話僅設置於全臺重要的「市」級地方行政區,及少數的「街」級地方行政區,且大多位於火車站,或許是考量民眾移動至目的地後,有馬上聯絡之需求。

然而,整體情況來看,服務據點和通話數量較多的還是設於郵局內的局內公眾電話。

日治臺灣公共電話名稱演變及性質。/參考資料 13

日治時期哪些地區的路旁有設置公共電話呢?

以日治前期(1917 年)來說,路旁的公共電話其實很少,全臺自働電話僅 25 處,設置最多的地區是臺北,但僅止 8 處,所以路旁要找到可以打電話的公共電話實在不是太容易。

到了日治後期(1936-1937 年),公眾電話全臺增加為 33 處,其中臺北州就占了 15 處。另外,像是新竹州、臺東廳、花蓮港廳全州廳內均只有 1 處。表二整理臺北州所有公眾電話所在地,臺北新公園有一座公眾電話,即為上述李火增先生於新公園內拍攝的。

其實,路旁類型的公眾電話數量增加有限,這是具體反映出民眾的使用需求有限,也就是撥打的通數並不多。

在 1916 年時全臺總計只有 44,553 通,到了 1936 年也僅增加至 129,249 通,就當年度一個公共電話一天的撥打通數,前者僅接近 5 通,後者也僅接近 11 通而已,就民眾利用程度來說確實不高。

1936年臺北州內普通公眾電話所在位置。圖/參考資料 3

1936年臺北州內普通公眾電話所在位置

資料來源:臺灣總督府交通局遞信部,《電話帖:臺北州下各局》(臺北:臺灣總督府交通局遞信部,1936),頁1、192、250、260。

當時使用路旁公共電話有一些不方便的地方,當你要用臺北新公園的公眾電話打給高雄的朋友時,你會發現撥打不通,這不是因為這臺公共電話故障了,而是電話有其撥打的地區限制。

昔日,公眾電話能撥通的地點限於一次通話費 20 錢以內的區域。

以 1916 年的臺北來說,市內通話一通 5 錢,可撥打市外電話的地區僅限今臺北市、新北市及北桃園等臨近城市。

若撥打到其他地區的話,費用會超過 20 錢,因此無法撥打。從 1903 至 1923 年統計資料可見,使用公眾電話的民眾約有九成是撥打市內電話,縱使後來可撥打區擴大到一通 25 錢內的地方,但撥打市內電話比例仍占九成。而且,這些位於火車站與市場前的公共電話亭,還需撥打對象必須有裝置電話才行。

因此,全臺電話用戶在 1941 年只有 25,831 戶(每千戶中有 24 戶)之下,也未必能夠發揮電話快速傳達訊息的原意,在運用效果受限下,民眾的使用頻率自然不高。

由於撥打郵局內的公眾電話易被旁人聽見,撥打路旁電話亭內的普通公眾電話保密性較高,故較可能被身份不可為人知的人們利用,也因此曾發生過一些趣事。

例如 1936 年 2 月《臺灣日日新報》報導一則通緝強盜林發落網的新聞,女給郭寶玉先返回同居處時被埋伏的警察逮補後,林發為了救郭寶玉,撥打了西門市場前公眾電話到北警署(現今臺灣新文化運動紀念館),假裝是郭寶玉親戚詢問其被逮原因。顯然以林發的通緝身份而言,使用路旁電話亭撥打比用郵局內的公眾電話安全多了。

強盜林發與女給郭寶玉的戀愛介紹。圖/作者提供,拍攝自臺灣新文化運動紀念館【自由戀愛──時代製造的浪漫】展覽(2019.10.22拍攝)

另一起事件發生於 1927 年,臺灣革命青年團的張秀哲在上海遭日人逮補,於押回臺的船上時,他找到機會寫了要給父親的信,交給船上正要回臺的劉明,請他下船後交給自己的父親。

劉明下船後,跑到臺北新公園撥打自動電話,通知張秀哲的父親張聰明。由此可知,劉明應是考量通話內容較隱密,不宜為公家機關所知,故來到新公園內使用公共電話撥打。

電話帖中臺北北警署和張秀哲家的電碼號碼。圖/參考資料 3

雖是名為公共電話,但實際上一般人大多不曾使用。

以當前資料而言,日治時期較清晰的路旁公眾電話亭影像不多,且當時的電話無法觸及的區域還很多,這些地方的訊息傳遞則以電報為主。

儘管公共電話對當時民眾來說利用情況有限,但因它裝設在臺灣主要城市的重要地點附近,也許有機會被某位攝影師或喜愛攝影的民眾拍攝下來,或被製成重要景點明信片,以後在看老照片、或風景明信片時,不妨多多注意照片裡是否有公共電話的身影。

註釋

  • 日治時期關於自働電話的「働」,大部分公私文書都是有加人字邊,少數才為沒有人字邊的「動」,但其意義相同。

參考資料

  1. 〈告示第三十一號〉,《府報》,第1239號,1917年3月10日,頁60-63。
  2. 〈彙報:通信〉,《府報》,第1253號,1917年3月28日,頁136-139。
  3. 臺灣總督府交通局遞信部,《電話帖:臺北州下各局》,臺北:臺灣總督府交通局遞信部,1936。
  4. 國島水馬畫;戴寶村解說,《漫畫臺灣年史》,臺北:前衛出版,2000。
  5. 曾立維,〈日治時期臺灣的公共電話之發展〉,《政大史粹》,20( 2011年6月),頁141-190。
  6. 張秀哲,《「忽忘臺灣」落花夢》,新北市:衛城出版,2013。
  7. 楊振興,《話筒裡的臺灣:從摩斯電報到智慧型手機》,臺北:獨立作家,2016。
  8. 王子碩,〈日本時代的臺南西市場〉,《觀‧臺灣》,第28期(臺南,2016年1月),頁40-43。
  9. 鄭麗玲,《阮ê青春夢:日治時期的摩登新女性》,臺北:玉山社,2018。
  10. 魚夫,〈臺灣什麼時候開始可以打電話?〉,《民報》,2017年03月10日。
  11. 偏門研究員KUN,〈全臺最早的自動交換電話〉,2017年2月1日。
  12. 聚珍臺灣臉書,2020年02月06日。
  13. 曾立雄,〈日治時期臺灣的公共電話之發展〉,《政大史粹》,20( 2011年6月),頁145-146。
  14. 山川正光,《ビギナ- テレコム読本:おもしろい電話の話》(東京:誠文堂新光社,1984),頁44。
  15. 湯本豪一,《図說明治事物起源事典》(東京:柏書房,1996),頁310-311。
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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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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改變世界的通訊革命:電話發明家亞歷山大.貝爾(Alexander Bell)
數感實驗室_96
・2024/05/28 ・582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。 

你多久沒有用手機打電話了呢?現代人大多將手機當作上網的工具,每天接到最多的電話應該也是快遞、推銷跟詐騙吧。但其實以前電話可以說是最重要的溝通方式。畢竟比起電報只能傳遞幾個字,能一口氣說出想傳遞的內容,不是方便許多了嗎?

 這樣在通訊史上扮演著舉足輕重的角色,他的發明改變了人們的生活方式,也開啟了全新的溝通時代。今天我們就來介紹,讓大家能說話的那位關鍵科學家,亞歷山大.貝爾(Alexander Bell)。

貝爾不僅是一位發明家,他同時也是一位教育家,他擔任私人家教時曾教導過海倫凱勒。海倫凱勒與貝爾一生保持聯繫,她在回憶錄中寫道,貝爾全心投入於聾啞教育,做出了許多貢獻,卻從不以此自豪。

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亞歷山大.貝爾最了不起的地方是他既擁有卓越的科技發明能力,又持續關心著聾啞教育。也許正是因為他如此關心人,才能發現各種尚未被滿足的需求,從而成為他發明的靈感來源。

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!

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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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已經不能沒有「它」?悄悄改變我們生活的「家庭科技」
賴昭正_96
・2024/01/12 ・4027字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我們生活在一個高度依賴科學與技術的社會,但幾乎所有的人對科學與技術都一無所知。

——Carl Sagan(1934-1966)美國天文學家、科普作家

在「日常生活範式的轉變:從紙筆到 AI」一文裡,筆者談到 50 年來的科技發展完全改變了我們自己日常生活的方式,如筆者已經不再用紙筆寫文章、不在圖書館裡找資料、旅行不需要攜帶地圖、在家逛街購物、買股票不需要透過券商下單、與親友及科學月刊通訊都是瞬間達成、⋯⋯等等。最近人工智能的正式登場更可能讓人人成為寫文章高手,讓讀者懷疑這篇文章是不是筆者自己寫的。

除了這些有形的日常生活方式的改變外,事實上還有一些無形、沒有改變我們生活方式的科技正在我們家中發生的。其中最明顯的就是電視, 我們看電視的方法還是一樣, 但年輕的讀者可能不知道不管從軟體或硬體來看, 電視機已經完全不再是 1970 年代的電視機了。我們在這裡就來談談這些偷偷摸摸進入我們家庭生活的三大無形改變吧,免得被名科幻小說及科普作家薩根(Carl Sagan)嘲笑:我們生活在一個高度依賴科學與技術的社會,但幾乎所有的人對科學與技術都一無所知。

電視機

早期的電視機是由真空管及陰極射線管(CRT)組成的,體積膨大。1940 年代,半導體器件的發明使得生產固態電子器件成為可能,它比熱真空管更小、更高效、更可靠、更耐用、更安全、更涼爽、更經濟。從 1960 年代中期開始,熱電子管可以說完全被晶體管取代。然而直到 21 世紀初,陰極射線管(也是一種真空管)仍然是電視監視器和示波器的基礎。

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1982 年,愛普生(Seiko Epson)發布了第一台用液晶(liquid crystal)當平面顯示器(display)的液晶電視(LCD TV);1984 年,愛普生又發布了第一台全彩袖珍液晶電視。夏普(Sharp)於 1988 年推出第一台商用液晶電視;第一台電漿(plasma)電視於 1997 年出現。電漿電視畫面是透過顯示器上面畫素(Pixel)點發光,不是像液晶電視機在畫面後面照光,因此在畫質方面比液晶顯示器強多了,但因在價格上沒辦法競爭,早已被淘汰掉了,最近被類似的有機發光二極體(organic light emitting diode, LED)電視機取代。

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除了硬體外,電視影像訊息的傳播編碼(coding)也大異於前:早期使用類比訊號(analog signal)編碼,現在則使用數字(digital)。後者在其開發時就立即被認為是自 1950 年代彩色電視出現以來,電視技術上之一項創新進步的重大變革。類比廣播到數字廣播的轉變始於 2000 年左右;經過多次及多年的拖延,美國終於於 2009 年 6 月 12 日正式取消無線類比電視廣播,台灣也已於 2012 年 7 月全面廢除無線類比電視廣播,改用數位電視。詳情請參見高畫質數位電視

電燈泡

我們一般都將發明燈泡的功勞歸於愛迪生(Thomas Edison),事實上早在他 1879 年申請專利之前,英國發明家就已經知道用弧光燈當燈泡。但愛迪生不但將白熾燈泡商業化,並發明了將電力帶入住家所需的整個系統——發電機、電線、保險絲、燈的開關。1904 年出現了取代碳絲燈泡之更亮的新型鎢絲燈泡,1913 年發現在燈泡內放入氮氣等惰性氣體可以提高壽命,沿用至今。 

電燈照明的原理是因為任何溫度不為絕對零度的物體,總是不停地對外放出各種頻率的輻射能(見「科學家如何找到黑體輻射光譜,引發 20 世紀初的量子革命?」)。不幸的是:這些不同頻率的輻射能中只有非常少的一部分是可見光,因此利用鎢絲加熱來照明的電燈效率非常低(見「電燈的效率」)。

筆者在「太陽能與光電效應」裡探討了「二極體」(diode)的物理,其用途甚廣(如整流器及控制器等)。它可以透過光來發電製造太陽面板;它也可以透過電來發光——「發光二極體」(light emitting diode, LED)——製造上面提到之有機發光二極體電視機及二極體燈泡。因我們可以用不同材料來控制發出來之輻射在可見光範圍,所以二極體燈泡效率比傳統鎢絲燈泡高得非常多:例如前者只需 18 瓦特就可達到後者 100 瓦特(W)的亮度。加上它不使用高溫,壽命也因之比較長;但因其製造成本高,所以直到最近美國才宣布禁售傳統鎢絲燈泡,強迫使用二極體燈泡1

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發光二極體需要在直流電下運作,一般家用二極體燈泡設計在低電壓 1.2-3.6V 之間。然而,為了變壓方便及減少輸送過程中的能量浪費(見「高壓危險」),全世界電力公司都用高電壓的交流電輸送電力,到住宅區附近的變電所後再減壓到 120-240V,因此二極體燈泡的設計非常不同於傳統燈泡:它的首要任務是將高電壓交流電降壓整流為低壓的直流電。除此之外,因固態線路特性,它也必須考慮電壓及電流的穩定、散熱等問題,因此在設計上比鎢絲燈泡複雜多了,成本也貴得多。

家庭電話

與電視機及燈泡相比,家庭電話可以說是改變最少的;事實上自從行動電話普及後,許多家庭已不再使用固定的家用電話,改變了我們日常生活的方式。但仍有不少像筆者一樣頑固的長者保留家用電話的,他們將發現:雖然現在的電話機比以前的加了很多功能,如來電顯示、留言、無線分機等,但其基本結構還是保留在 1962 年世界博覽會上首次以商品名「按鍵音(Touch-Tone)」推出的按鈕撥號(也就是說 1970 年代的電話現在還是可以用的,也還可以在市面上買到)。

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傳統電話系統通話依賴於兩個節點間的直接物理連接,在通話中這條線是不能斷的。為了覆蓋廣泛的地區,任何兩點間都直接連線當然是不可能的,因此出現了稱為「電路交換」(circuit switching)的呼叫切換技術。早期的呼叫切換是由電話接線員來完成的,但隨著電話覆蓋範圍的擴大,美國電話及電報公司(AT&T)開始推出機械交換系統,人們可以從家裡手動撥打其它號碼,不再需要人工操作員接通。到 1978 年左右,完全自動化終於消滅了電話接線員這一職業。

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自從互聯網(Internet)及一種可用寬頻連線進行語音通話的互聯網協定語音(voice over internet protocol, VoIP)出現後,網路語音(VoIP)電話開始慢慢侵食傳統的家庭電話。不像電視機及燈泡,事實上傳統的家庭固定電話是有其優點,如不受斷電及不穩定網路的影響等,但因網路語音電話成本較低及較高彈性,美國聯邦通訊委員早在 2022 年 8 月就宣布不再要求美國電信公司提供銅線固定電話服務,因此相信傳統的電話系統不久將在美國消失了2

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電路交換技術的一大缺點是:兩點一旦連接在一起,別人便不能再使用那整條電路3,浪費了有限的資源。現在網路語音電話的交換網絡依賴於「分組交換」(packet switching)技術。分組交換概念是波蘭裔美國工程師巴蘭(Paul Baran)於 1960 年代初提出,首先使用於美國國防部的阿帕網(ARPANET)。使用者透過網路傳送檔案時,先將檔案分割為較小的數位「資料包」(packet)形式來進行傳輸。每個資料包都有一個包括來源位址、目標位址、資料包數量和序號等的資料包頭,因此它們可以各走其獨立路線(網路節點負責指揮交通),發送者和接收者之間沒有必要(也從未)直接連接在一起,可以充分且更有效率地利用傳輸媒體。數位資料包到達目的地後,經組合再透過數據機(modem)將數位數據轉回電話線的類比訊號,傳到傳統的電話上。

以前傳統電話因為要用實體電線接到區域交換總機,所以可以從區域號碼知道這支電話的所在地;網路語音電話只要連接到任何一個網路節點就可以,所以家用電話號碼可以隨搬家移動到別的區域(例如台北的 02 區域電話號碼可以在阿里山出現),因此區域號碼已經失去其區域的意義。

結論

這些悄悄來的家庭科技中,改變最多的是電視:在軟體(數位訊號傳輸)及硬體方面(平面顯示器)都完全擺脫了舊科技,以全新的面貌在家庭中出現;接觸過舊電視的讀者,應該不難發現影像的改進不可同日而語。燈泡則只改變硬體(二極體燈泡),網路語音電話只改變軟體(分組交換訊號傳輸)。

筆者雖然喜歡新科技,但因一則較貴,再則可能不穩定,而不願做新技術的天竺鼠(實驗對象),對新技術的接受總是很遲的;即使如此,筆者的家庭也已經全面「現代化」了。但是內人除了發現電視機不同及燈泡比以前更接近太陽光4外,根本不知道老公花了多少心血將狗窩現代化。

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註解

  1. 事實上美國早在 2007 年就頒布白熾燈泡禁令,但被川普政府撤銷,該規則於今年(2023 年)8 月 1 日才又生效。台灣經濟部宣佈 2011 年底全面禁售白熾燈,五年內全面更換成二極體燈泡。
  2. 但在台灣還不流行。根據名市場研究公司 Future Market Insights 分析:全球住宅網路語音服務市場規模預計將從 2023 年的 221 億美元增至 2033 年的 678 億美元;在預測期內(2023 年至 2033 年),全球住宅網路語音服務需求預計將以 11.9% 的複合年增長率增長。
  3. 只要電話不掛斷(如找資料暫停通話),電路就不會、也不能斷;因此原則上如果夠多人在同時用電話,將會將所有的電路線都佔罄了。
  4. 太陽表面的溫度約在 6000°C,鎢絲燈泡大都在 3000°C 左右操作以增加壽命。

延伸閱讀

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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。