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起司、優格與馬奶酒:歐亞草原的乳製品,開啟遊牧民族新時代!

寒波_96
・2021/11/24 ・7404字 ・閱讀時間約 15 分鐘

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說起歐亞大陸北方的草原,你會想到什麼?一望無際的草原以外,牛、羊、馬這些馴化動物,起司、優格、馬奶酒等乳製品,最能代表遊牧民族的特色。

可是近來一系列考古學研究指出,這些草原特色的歷史其實只有五千年。奇妙的是,當草原族群開始食用乳製品後,長距離移民潮似乎也隨之發生。

動物的奶無法保存太久,加工製成乳製品是相當重要的適應。圖/How can you eat dairy if you lack the gene for digesting it?

在牙結石尋找乳蛋白

一個地方為什麼會是草原?從資源的角度來看,就是此地的天然條件貧乏到長不出樹木,又豐富到不至於成為荒原。對人類而言,歐亞草原這種環境很不容易種植農作物。人不能吃草,所幸動物可以,因此能夠吃草,轉化草地資源為人所用的馴化動物,能幫助人類適應草原。

不同的馴化動物,有不同用法。養殖的牛、羊,可以宰殺後吃牠們的肉;也能長期飼養,採收毛、奶等產品。對於巡迴於草原的遊牧族群,擁有大量牛、羊,就像定居農夫的韭菜田、高粱田,能夠定期收割。

不過生乳無法保存太久,這就是加工製成乳製品的重要性。

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歐亞大陸各地,出現乳製品的幾處知名遺址及其年代。圖/參考資料 5

歐亞大陸北方,從西端的匈牙利到東端的蒙古、中國東北,存在一片連續的歐亞草原。草原居民何時學會利用乳製品?

歐亞草原的西部,大概距今 5000 年前邁入青銅時代。最近發表的一項研究,調查青銅時代之前到之後,56 位古人的牙結石樣本,分析其中是否含有乳蛋白。

探討古代人是否喝奶或食用乳製品,有幾種化學分析的辦法,一種是偵測牙結石中的乳蛋白。人類每天吃喝,有些食物會形成牙結石的一部分;牙結石質地非常堅硬,去世很久以後,裡頭的蛋白質、DNA 等成分仍有可能保留。

取自遺骸的牙結石樣本中若是沒見到乳蛋白,當事人未必不會吃奶;如果有,生前應該吃過不少。但是光憑乳蛋白,無法分辨來自直接喝奶或是吃起司等形式。

早於青銅時代,草原人不吃奶

樣本來自黑海與裏海北方,窩瓦河(Volga)、頓河(Don)流域草原的遺址,現在屬於俄羅斯西南部。年代距今 3700 到 6600 年前,大致可分為 3 個時期:早於 5300 年前的銅石並用時代、4500 到 5300 年前的青銅時代早期、3700 到 4500 年前的青銅時代中期、晚期。

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距今 6000 到 6600 年前的銅石並用時代,牙結石樣本中都沒有偵測到乳蛋白。圖/參考資料 1

距今 6000 到 6600 年前間的銅石並用時代,靠近窩瓦河的 5 處遺址,11 位居民中有 10 位的牙結石沒有見到乳蛋白,只有 1 位疑似有偵測到,但是不確定。

考古材料看來,歐亞草原西部那時的資源來自採集植物、捕魚,以及馴化動物。根據現有證據推敲,此一時期的飲食尚未依賴乳製品。

比上述區域更東方的中亞哈薩克草原,超過距今 5500 年,銅石並用時代的波泰文化(Botai),是考古學判斷最早出現馴化馬的地點(不過遺傳上,波泰馬和後世的馴化馬沒有直接關係),也有跡象指出波泰人會食用馬乳。但是這回分析 2 位波泰人的牙結石,都沒有偵測到乳蛋白。

青銅時代開始後,草原才有乳製品

青銅時代早期,草原西部歸類為顏那亞文化(Yamnaya)的居民,16 人中有 15 人的牙結石含有乳製品,而且都源自超過一種動物,推測是山羊、綿羊、牛。

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另外值得一提的是,Krivyanskiy 9 遺址出土的 2 人偵測到源於馬的乳蛋白;該遺址距今約 4600 到 5300 年,這是至今能確定最早食用馬乳的人。

距今 4500 到 5300 年前的青銅時代早期,16 人中有 15 人的牙結石含有乳蛋白,皆源自超過一種動物。圖/參考資料 1

非常明顯,頓河、窩瓦河到烏拉山一帶的草原,較早的銅石並用時代缺乏吃奶的證據,隨後距今 5000 年前之後的青銅時代,到處都在吃奶,各種奶。

草原地區發生十分明顯的文化轉變,是否和移民有關呢?草原地區在青銅時代,有些人配備能追溯到歐洲農夫的 DNA。但是歐亞大陸西部草原,早晚兩個時期的居民,遺傳上基本是同一款人,都以所謂的草原祖源為主。

古代遺傳學分析時,常以俄羅斯西南部的薩馬拉地區,距今 5000 年左右的顏那亞文化樣本代表「草原祖源(steppe ancestry)」。往更早以前摸索的話,分別能追溯到「東方採集狩獵族群(Eastern Hunter-Gatherer,簡稱 EHG)」和「高加索採集狩獵族群(Caucasus Hunter-Gatherer,簡稱 CHG)」;不過在顏那亞文化的時代,兩款祖源已經在草原西部合體,並且隨著之後的移民潮廣傳各地。

繼青銅時代早期之後,距今 3700 到 4500 年前的青銅時代中晚期,這回分析中的 19 人中有 15 人的牙結石偵測到乳蛋白,草原地區的吃奶文化顯然是延續下來,但是沒有見到馬乳。

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養牛比較耗水,羊較為耐旱,草原人全都要。

距今 3700 到 4500 年前的青銅時代中期、晚期,19 人中有 15 人的牙結石含有乳蛋白。圖/參考資料 1

乳製品不久後就傳到東方的蒙古

新發表的論文主張,草原地帶的居民在五千年前開始吃奶(成人或許是吃發酵後的乳製品),形成新型態的遊牧文化,與草原居民的遷徙密切相關。

考古和古代 DNA 研究都明確指出,草原西部的顏那亞文化居民向東方移民,到中亞的阿爾泰山一帶形成阿凡納謝夫文化(Afanasievo),最東還抵達蒙古的杭愛山,東西相距 1500 公里之遙。

之前發表的論文也報告,蒙古西側在 5000 年前,首度出現食用乳製品的跡象。乳製品是易於保存、攜帶的優良資源。目前證據顯示,草原西部開始利用乳製品後,不久便被移民帶到東方。

蒙古地區的牙結石樣本中,各種動物乳蛋白出現的年代。圖/參考資料 5

在草原東部,一開始由外來移民引進的牧業和乳製品,後來成為當地生產資源的一部分。有個有趣的案例出現在新疆南部,塔里木盆地的小河遺址。當地距今約 4000 年的木乃伊,面貌看似有西方特徵,也出土起司等西方風格的玩意。

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驚奇的是,最近古代 DNA 分析發現,小河遺址的居民遺傳上毫無西方成分,卻也和現代的東方族群截然不同,血緣上其實是早期北亞人群的孤傳後裔。另外他們的牙結石也普遍存在乳蛋白。

儘管和一千年前來自西方的移民,血緣上毫無關係,這群古新疆人仍然將外來的乳製品技術納為己用,成為在艱困的塔克拉瑪干沙漠中生存的資本。

小河遺址出土類似克非爾(kefir)的乳製品。圖/ healthygutbugs

利用最近累積的一系列新知,可以衍生思考人類歷史上三個重要問題:第一,乳製品文化的發展。第二,成年後消化乳糖的基因變異。第三,馬在草原的角色。

草原遊牧,受到定居農業族群影響

牛羊和乳製品彷彿草原的標誌,可是和其他地方相比,它們更晚才進入歐亞草原。牛、山羊、綿羊這些動物,最初都是在中東馴化,後來隨著新石器時代的移民潮傳入歐洲。

中東、歐洲的定居農村,不但比草原地帶更早開始畜牧業,也是乳製品加工的老前輩。中東最早的乳製品歷史至少有 9000 年,距今 7000 年前之際,地中海沿岸的歐洲南部、中東西部、非洲北部都已經出現乳製品。

與中東、歐洲的定居畜牧不同,牛、羊距今 8000 年前傳入處於非洲濕潤期的北非後,衍生出遊牧的生活方式,至少在距今 7000 年前已經會利用乳製品。不過隨著氣候愈來愈乾燥,北非漸漸由綠色撒哈拉變成撒哈拉沙漠,不再適宜遊牧,甚至是繼續過日子。

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地中海周圍,出現乳製品的地點及其年代。圖/參考資料 8

相比之下,歐亞草原的牧業轉型更遲,距今 5000 多年前才發生。新石器時代的定居農村,畜牧許久以後,鄰居的草原居民仍長期不會食用乳製品。不過草原地區一旦展開酪農業,隨即發生翻天覆地的變化。

遊牧族群的酪農業和馬車一樣,也是人類兩大生活方式,定居農業和草原遊牧碰撞後的結果,而且帶來極為深遠的影響。只是草原開始酪農業,比馬車更早一千年。

酪農業和乳製品並非源自草原,而是出現很久以後才傳入草原。

長期吃奶的人類,乳糖不耐一直不是問題

講到吃奶的歷史,不能不提「乳糖酶持續性(lactase persistence,簡稱 LP)」。人類消化乳糖的酵素「乳糖酶」,原本在成年後會失去作用。有些人配備的 DNA 變異卻會改變基因調控的方式,讓乳糖酶在成年後繼續工作。

現代歐洲人群超過 60% 擁有乳糖酶持續性,不少學者原本以為歷史上,它和人類食用乳製品是同步發展。但是近年古代 DNA 研究發現,一直到青銅時代在距今 3000 年前結束之際,LP 遺傳變異依然小眾。至於草原東部,長期仰賴遊牧過活的蒙古人、哈薩克族,比例從來沒有變高。

也就是說,維持成年後乳糖酶表現的突變,要等到人類食用乳製品的好幾千年過後才有點存在感,又經歷更久才普及(非洲狀況可能和歐洲類似)。

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蒙古牧民懂得將生乳發酵製成優格。圖/ What Bacterial Cultures Reveal About Ours

想來或許沒有那麼離奇:發酵不但能延長生乳保存期限,更能轉化乳糖,避免消化問題;而非常初期的畜牧業者,已經學會這些知識。

成年後消化乳糖的能力和吃奶沒有關係,人類吃奶非常久以後,乳糖酶持續性才在某些地方變得普及。

草原初期的遊牧者,尚未成為騎馬遊牧民

在草原環境發揮大用,並促進青銅時代早期遷徙的馴化牛、馴化羊、酪農業、車輪都不是草原原產。奇妙的是,真正源自草原的馬,在最初一千年的移民潮中,卻沒有起到什麼作用。

最近台灣翻譯出版 2007 年的《馬、車輪和語言:歐亞草原的騎馬者如何形塑古代文明與現代世界》,作者大衛.安東尼(David Anthony)長期提倡馴化馬的重要性,影響廣泛,2021 年才認識也不嫌遲。但是有些安東尼當年的論點必需修正(他的名字也在最近的論文中)。

安東尼的觀點是,歐亞草原西部的牧民,在五千多年前已經擁有馴化馬,獲得大範圍移動的能力,使得他們可以長距離遷徙,促進青銅時代早期的移民潮。

和乳製品同時發表的另一篇論文,透過古代 DNA 分析,判斷馴化馬起源於歐亞草原的西部,在距今 4200 年前過後才向外傳播。由此推論,任何超過四千多年前的移民,遷徙時都無法獲得馴化馬協助。

五千年前歐亞草原邁入大交流時代,但是草原族群在隨後的一千年,都尚未成為日本學者所謂的「騎馬遊牧民」。騎馬放牧的場景,那時還沒有出現。

西方人不吃馬乳,蒙古人很愛?

還有一個論點也值得玩味。安東尼認為,歐亞草原西部的人與野生馬長期互動,取得肉、乳、毛皮等資源,也成為馴化的動機,後來才衍生出騎乘與交通的功能。

可是新研究中,只有 2 位五千年前左右的人確認吃過馬乳,其他通通沒有,而同時期幾乎所有人都吃過不少牛乳、羊乳。中亞草原的波泰遺址也很奇妙,當地的陶器裝過馬乳,2 位居民的牙結石卻沒有偵測到乳蛋白。

樣本仍非常有限,不過暫時能推論,馬奶在當時即使是食物之一,吃的量可能也不大。馬乳在草原西部,至少到青銅時代結束時,應該都不是普遍的食物。馬被馴化的動機,或許和需求馬乳的關係有限。

蒙古草原在青銅時代,率先出現馴化馬的鹿石文化遺址中,出土的雙輪馬車。圖/參考資料 13

草原東方的蒙古,距今 3200 年前才傳入馴化馬(中原也差不多是這個時期)。可以肯定存在過馬車,不過不清楚有多普及。

乳製品方面有趣的是,馬傳入蒙古後,蒙古居民的牙結石中馬上能偵測到馬乳蛋白,和草原西部的利用方式明顯有別。草原東西兩邊為什麼發展出不同的遊牧文化,也是有趣的問題。

已知樣本不多,不過馬引進蒙古以後,青銅時代晚期、鐵器時代、匈奴、蒙古帝國時期的蒙古人都會吃馬乳。馬奶適合發酵製成馬奶酒,可能在蒙古帝國時期已經流行。

歐亞草原東方,和馴化馬有關的幾個年代。圖/參考資料 12

草原遊牧新文化

草原位於歐亞大陸的中央,與周圍地區屢有互動,互相影響。

許多我們印象中最能代表草原特色的事物,最初其實是外地引進,卻非常適合草原,經過一段時間的磨合後大放異彩,反而成為長久以來的草原招牌。牧牛、牧羊、酪農業、車輪、金屬裝備等都是如此。另一方面,從草原向外傳播的馬,也徹底改變了人類大歷史。

從五千年前開始,歐亞草原就成為流動性很強的地帶。近來新研究比較出乎意料的發現是,草原最初期大規模遷徙時,還沒有馬的戲份,卻與乳製品關係密切。後來在四千多年前加入的馬,很快成為草原遊牧文化的重要角色,而人與人的連結一旦建立,就再也回不去了。

延伸閱讀

參考資料

  1. Wilkin, S., Ventresca Miller, A., Fernandes, R., Spengler, R., Taylor, W. T. T., Brown, D. R., … & Boivin, N. (2021). Dairying enabled Early Bronze Age Yamnaya steppe expansions. Nature, 598(7882), 629-633.
  2. Milk enabled massive steppe migration
  3. Milk fueled Bronze Age expansion of ‘eastern cowboys’ into Europe
  4. Anthony, D. W., & Brown, D. R. (2011). The secondary products revolution, horse-riding, and mounted warfare. Journal of World Prehistory, 24(2), 131-160.
  5. Wilkin, S., Miller, A. V., Taylor, W. T., Miller, B. K., Hagan, R. W., Bleasdale, M., … & Hendy, J. (2020). Dairy pastoralism sustained eastern Eurasian steppe populations for 5,000 years. Nature ecology & evolution, 4(3), 346-355.
  6. Jeong, C., Wang, K., Wilkin, S., Taylor, W. T. T., Miller, B. K., Bemmann, J. H., … & Warinner, C. (2020). A dynamic 6,000-year genetic history of Eurasia’s Eastern Steppe. Cell, 183(4), 890-904.
  7. Zhang, F., Ning, C., Scott, A., Fu, Q., Bjørn, R., Li, W., … & Cui, Y. (2021). The genomic origins of the Bronze Age Tarim Basin mummies. Nature, 1-6.
  8. McClure, S. B., Magill, C., Podrug, E., Moore, A. M., Harper, T. K., Culleton, B. J., … & Freeman, K. H. (2018). Fatty acid specific δ13C values reveal earliest Mediterranean cheese production 7,200 years ago. PloS one, 13(9), e0202807.
  9. Ségurel, L., & Bon, C. (2017). On the evolution of lactase persistence in humans. Annual review of genomics and human genetics,, 18.
  10. Burger, J., Link, V., Blöcher, J., Schulz, A., Sell, C., Pochon, Z., … & Reyna-Blanco, C. S. (2020). Low Prevalence of Lactase Persistence in Bronze Age Europe Indicates Ongoing Strong Selection over the Last 3,000 Years. Current Biology.
  11. Librado, P., Khan, N., Fages, A., Kusliy, M. A., Suchan, T., Tonasso-Calvière, L., … & Hansen, S. (2021). The origins and spread of domestic horses from the Western Eurasian steppes. Nature, 1-7.
  12. Taylor, W. T. T., Jargalan, B., Lowry, K. B., Clark, J., Tuvshinjargal, T., & Bayarsaikhan, J. (2017). A Bayesian chronology for early domestic horse use in the Eastern Steppe. Journal of Archaeological Science, 81, 49-58.
  13. Taylor, W. T., Cao, J., Fan, W., Ma, X., Hou, Y., Wang, J., … & Miller, B. (2021). Understanding early horse transport in eastern Eurasia through analysis of equine dentition. Antiquity, 1-17.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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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

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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 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


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。

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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?

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。

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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!

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。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/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。

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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。

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%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/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。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/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。

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

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/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。

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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。

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。

樹林藝文綜合大樓。圖/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。

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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。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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翻越性別高牆 打破生乳營養迷思 埃凡斯促成牛奶滅菌(1)
顯微觀點_96
・2024/07/24 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

本文轉載自顯微觀點

顯微鏡後的女性科學家系列

顯微鏡學的蓬勃發展,不僅促進了醫學﹑公共衛生的發展,而在這背後也有許多偉大的女性科學家參與其中。

屏東縣九如鄉一處養羊場有 3 頭羊確診「布氏桿菌病」,為台灣約 30 年來首例,動防所已撲殺感染羊隻並進行消毒。由於「布氏桿菌」為人畜共通傳染病,衛福部疾病管制署匡列 4 名牧場員工…。2023 年 12 月 9 日報導

由於乳製品滅菌的觀念普及,現在已很少聽聞布氏桿菌感染。這都得歸功於首先發現經由飲用感染布氏桿菌的生牛乳而導致人類得馬爾他熱,進而促成乳品全面巴氏消毒的細菌學家艾莉絲.埃凡斯(Alice Catherine Evans)。

Alice C Evans。圖片來源:PICRYL public domain

從偏鄉教師到微生物學家

埃凡斯的祖父 1831 年從英國威爾斯移民至美國,她於 1881 年 1 月 29 日出生在美國賓州尼斯威爾斯社區的一戶農家。

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埃凡斯在出生地念中小學,因當地沒有高中,她到了賓州托旺達(Towanda)的薩斯奎漢納學院(Susquehenna)就讀。1901 年畢業後,進入大學就讀的夢想因家裡無法負擔而破碎,且當時小學教職幾乎是唯一對女性開放的非基層勞力職業,因此她沒有多想就進入一所小學擔任 1 至 4 年級的教師。

她在家鄉和外地的小學共教了 4 年書後,得知有康乃爾大學農學院提供偏鄉教師免學費的自然科學課程。當時康乃爾大學的農學院院長貝利(Liberty Hyde Bailey)希望藉由受過訓練的教師,培養學生對大自然的熱愛、對植物和動物以及無生命世界的興趣。

埃凡斯申請了這項計畫,並用她四年教書的積蓄來到康乃爾大學,並選擇細菌學作為研究領域,指導教授是研究乳製品的微生物學家史托金(William A. Stocking)。

1908 年她獲得康乃爾大學農學院的學士學位,經指導教授推薦,獲得威斯康辛大學的獎學金;這是專門提供給專攻農化或細菌學研究的獎學金,且在此之前未曾頒給女性。於是埃凡斯前往威斯康辛大學繼續碩士學業。

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但她雖然是拿細菌學獎學金,但在農業細菌學指導教授黑斯廷斯(Edwin George Hastings)的要求下,埃凡斯花了三分之二的時間研讀化學,並於 1910 年獲得碩士學位。 碩士學業最後一年,教授希望埃凡斯留下來繼續攻讀博士學位。雖然意識到這是不錯的機會,但大學和碩士學業已帶給她不小的經濟和精神負擔,加上博士學位在當時對科學家並非必要,因此她選擇不再繼續攻讀。

與布氏桿菌相遇

每個人都有自己的天職,天賦就是呼喚,有一個方向,所有的空間都向他敞開。他擁有靜靜地吸引不斷往前努力的能力。

——愛默生

幸運的是,埃凡斯獲得了農業部動物產業局(Bureau of Animal Industry)的研究職位。由於乳酪是威斯康辛州的重要產業,當時威斯康辛大學化學系和細菌學系與乳製品部門合作,研究更好的乳酪製作方法。

埃凡斯是該單位首位女性員工。當時的動物產業局官員沒有想到可能會選擇女性。據傳聞,官員們在一次會議中聽到一名女科學家將加入他們的工作行列的「壞消息」時,他們充滿了驚愕,甚至「差點從椅子上跌下來」。

埃凡斯的回憶錄寫到:「就我而言,進入動物產業局純屬意外,因為長官在女性就業屏障上留下了一個漏洞,我不知不覺地就鑽了進去。」但這在女性就業可說是一個重要的里程碑,因為除非對美國公務員提出嚴重的投訴,否則埃凡斯不會被任意解僱。

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所幸埃凡斯的頂頭上司,乳製品部長羅爾(B. H. Rawl)與研究主任羅傑斯(Lore A. Rogers),都不認同其他高級官員對女性的敵意。她在此研究主題是牛乳中各式各樣的細菌,並了解這些類型細菌的來源。同時,她也每年在大學選修一門課,以充實知識。

研究過程中,她的目光漸漸集中到一個特定的對象,一種致流產的傳染性微生物。

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顯微觀點_96
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從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。