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前往南美洲考古現場:挖出千年前祕魯沙漠漁村的生活史

研之有物│中央研究院_96
・2022/07/13 ・6167字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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。

  • 採訪編輯/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

帶上你無畏的心,出發去考古吧

如果現在就要出發到考古現場,你會帶上什麼?只見考古學家翻出三樣法寶:小平鏟、小水平儀、土色帖。正當你在納悶這些是什麼,考古學家突然蹦出一句:還要帶上一顆不怕日曬雨淋、上山下海、爬高鑽低的決心!

中央研究院歷史語言研究所助研究員陳珮瑜,就是一位充滿行動力的考古學家,飛越大半個地球,前往南美洲秘魯進行考古工作。在這塊古老的大陸下,埋藏著什麼樣的古文明?特殊的自然環境與社會風俗如何影響人類生活?現在就跟著研之有物一起前進考古現場吧!

印第安那瓊斯趁著德軍不注意,偷偷垂降入地下墓室。他用刷子仔細除去覆蓋在石碑上的黃沙,拿出筆記解讀古埃及象形文字,慢慢拼湊出希伯來聖物法櫃的埋藏地點……

這是電影《法櫃奇兵》的著名場景,可能也是你我對考古的最初印象,但實際的考古發掘真的是這樣嗎?

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不是只有刷子就好?實際上的秘魯考古現場

如果現在就要出發到考古現場,考古學家常攜帶三樣重要工具:土色帖、小平鏟、小水平儀。圖/研之有物

中研院歷史語言研究所陳珮瑜助研究員笑著說,用刷子就能進行考古發掘是很多人的刻板印象,但是大多數考古現場並沒有那麼單純,不同區域的環境特色會顯著影響考古學家使用的發掘方法。

例如臺灣的地底常含有充沛的地下水,考古學家常要一邊抽水、一邊從泥濘的地底撈出文物,使用刷子的機會微乎其微。此外,為了研究不同時期的人類活動史,也常需向下挖掘數公尺深的探坑,有時幾乎是冒著生命危險在狹窄的空間中工作,找尋並拼湊古代人類生活的線索

考古學家在深達 5 公尺的探坑內工作。圖/陳珮瑜

然而,當我們跟隨考古學家的腳步,來到太平洋另一端的秘魯海岸,場景切換成沙漠環境,這時候刷子還真的成為重要的考古工具。是什麼原因造就特殊的海岸沙漠環境?在安地斯山脈西麓這塊古老的大陸下,又埋藏著什麼樣的古文明,讓一名臺灣人想要跨越太平洋前來探究?

這一切都得從流經南美洲西岸的「秘魯涼流」說起。涼流導致海水溫度偏低,當冷空氣碰到溫暖的陸地後,空氣中的含水量上升,但濕氣無法凝結降雨,造就了秘魯沿岸的沙漠氣候。空氣中的水氣要等觸及安地斯高山後,才能重新凝結成雨,落下的雨水匯流成河,在往西流入太平洋的途中,沖積出由南而北獨立分布的河谷平原。

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如果你是距今 5 千年前的安地斯先民,你會選擇住在乾燥的沿海地區,還是肥沃的河谷平原?答案完全顛覆眾人的想像!

圖/研之有物(資料來源/陳珮瑜、NASA

是乾燥沿海?還是肥沃河谷?答案都在秘魯涼流內

考古學家針對秘魯多個河谷進行調查,發現在距今 5 千年前開始的安地斯先陶時代晚期(Late Preceramic Period;距今約 5,000 至 3,800 年前),主要的聚落皆分布在沿海地區,內陸河谷中的遺址數量相對稀少,顯示平原農耕不是當時首選的生業活動。那麼在沙漠環境中,人們又是靠什麼樣的生業策略取得食物?這跟秘魯涼流又有什麼關係呢?

原來,秘魯涼流雖然造成沿海乾燥的沙漠氣候,卻也為當地帶來豐富的海洋資源,至今仍是世界三大漁場之一,盛產鯷魚、沙丁魚等數量龐大且穩定的漁獲。

秘魯涼流漁場盛產鯷魚,至今仍被視為世界上數量最多、年產量最豐富的魚種。圖/iStock

綜合當地特有的環境條件,以及秘魯中、北部海岸大型遺址的出土資料,考古學家 Moseley 於 1975 年發表了著名的「海洋假說」(Maritime Foundations of Andean Civilization,又稱 Maritime Hypothesis),主要概念是:先陶時代晚期的人群最常利用的自然資源就是穩定且產量可預期的魚類,這些豐富的海洋資源足以取代農業、支撐人口增長。隨著人口增加,充足的勞動力逐步發展成專業化分工的複雜社會,而大型公共建築的出現即是文明發展最直接的證據

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海洋假說顛覆了舊大陸考古論述中以農業為主流的思潮,也建構了秘魯安地斯地區文明發展的獨特軌跡,成為近 50 年來秘魯考古學家批判或對話論述的焦點之一。

然而,無論是支持或檢討海洋假說,過往討論多著重在大型公共建築的研究。而陳珮瑜在著手秘魯研究之初就發覺:只關注公共建築的研究觀點,很難揭露史前人群的日常生活樣貌,也讓社會發展的圖像顯得單一。不同於其他人偏好在大型遺址進行研究,她鎖定此時期的小規模漁村聚落作為研究主體,企圖以考古發掘取得研究材料,探討史前社群的生業策略,一窺社會發展更多元的可能性。

這樣的研究視角是以史前的平民大眾為主體,構成一種「由下而上」的研究觀點:

考古學家可以藉由考古材料的累積,細緻地研究每個案例,拼湊出史前人群的生活線索。當累積的個案資料充足後,就能構成更清晰的社會發展趨勢,並逐步回應上層的理論問題。

「由下而上」的研究方法,重建千年前的人類生活史

Huaca Negra 遺址空照圖,圈起處是主要的考古區域。圖/Google earth、陳珮瑜補充遺址範圍

就是這種「由下而上」的研究信念,讓秘魯北海岸 Virú 河谷內,規模較小的 Huaca Negra 遺址在首次發現的 70 多年後,重新進入研究者的視野。在這個面積約 110 x 190 平方公尺、高約 5 公尺的土丘範圍中,陳珮瑜帶領的團隊發掘了 6 個探坑,完整揭露不同時期的文化層。

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考古學地層揭示了不同的人類活動痕跡,仔細觀察,哪裡有集中的貝殼遺留?哪裡有火煻痕跡?圖/陳珮瑜

透過觀察地層堆積,再整合碳十四分析校正定年的結果,團隊重建了當地長達 2 千年(距今 5,200 至 3,150 年前)的居住史,這當中的人類活動可以劃分成 4 個特色鮮明的階段,從早到晚分別是:非定居偶發人類活動、定居漁村聚落、聚落展開公共建築計畫、公共建築棄用與漁村生活的延續。

觀察地層堆積時,考古學家會借助土色帖,尋找人類活動的蛛絲馬跡。因人類活動的地點通常遺留較多有機質,讓土的顏色偏深。若想幫地層定年,可應用有機物進行碳十四分析。秘魯當地常用史前遺留的棉花種子,因生長週期短,比起碳化的木頭更能定出精準的年代。圖/研之有物

從距今 5,200 至 4,650 年前,最早有人類活動的底部地層觀察起,主要的堆積都是自然形成而顏色較淺的海沙,偶爾零星發現顏色較深的土層堆積,應是史前人群在此短暫活動、燒炭生火所留下的痕跡。

此外,團隊還發現一處密集的貝類遺留區,但上層又是連續的海沙堆積,顯示這時期的人類偶爾來遺址範圍內活動,但還未在此定居。

到了距今 4,650 至 4,100 年的第二階段,開始出現連續且顏色較深的土層,伴隨著一件件文物持續且穩定出土,證明人類開始在此定居。另外,仔細淘篩土壤所取得的標本顯示:這時期的魚類遺存出土密度為 4 個階段中最高,代表捕魚是此時期重要的生業活動。

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第二居住階段(定居漁村聚落)地層中,挖掘出許多魚類骨頭。考古學家研判,此時史前人群的生業活動著重在漁撈。圖/陳珮瑜

生業策略如何轉變?考古證據裡的線索

當遺址進入第三階段(距今 4,100 至 3,650 年前),居民生活似乎有了顯著的轉變。首先,以泥磚(adobe)興建的大型公共建築開始出現。考古團隊在其中一處泥磚牆下發現一具女性骨骸。從地層上可以看出,放入骨骸之後,人們在她身上放置一塊石頭,並有燒火的火煻痕跡,之後緊接著進行泥磚牆的建築作業。由此推測,骨骸放置與相關活動可能和施工前的儀式有關,這些特殊活動也讓學者更相信,此處發現的建築牆基是屬於公共建築,而非一般的家庭住屋。

第三居住階段(聚落展開公共建築計畫)地層中,發現一具女性骸骨(左下)、殘存的公共建築泥磚牆基。為了方便發掘人骨,上方的牆基、火煻、石頭已先移除。圖/陳珮瑜

另一個出乎意料之處在於生業活動的大轉變,地層中貝類遺留的出現頻率明顯高過魚骨!而且這些貝類多來自大約 1 公里外的海岸,顯示居民改以就近採集貝類作為主要的生業活動。

然而,專注在貝類資源利用有幾個缺點:首先,每回人力能採到的貝類數量有限,不如在漁場撒網捕魚有效率。此外,貝類離水死亡後容易腐壞,不像魚類能以曬乾、鹽漬、煙燻等方式保存。

簡而言之,以採貝為主的生業活動較難穩定支撐聚落人口的飲食需求,那麼是什麼原因導致這樣的轉變呢?

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第三居住階段(公共建築計畫展開)地層中,高密度的貝類遺留出土,顯示居民改以採貝作為主要的生業活動。圖/陳珮瑜

小型聚落中「勞動力的重新分配」可能是改變生業策略的主因。

從目前的資料看來,Huaca Negra 聚落 2 千年來的魚類、貝類組成都相當穩定,代表整體環境的波動不大;聚落規模方面沒有明顯變化,也暗示整體人口並無顯著增加。在外部條件相似的情況下,考古學家就得回到聚落內部活動來推敲可能的原因。

在第三居住階段最關鍵的聚落活動就是大型公共建築的興建,由於從事大型建設等公共活動需要投入較多人力,可能會動用到原本捕魚的勞動力,在人力有限的情況下,誰來負責張羅食物?誰來負責公共事務?成為居民需解決的問題。

陳珮瑜推論:「捕魚的收穫效益較高,但也需具備技術體力的漁夫,再搭配製作精良的漁船、漁網等工具才能執行。相對地,貝類採集活動雖然效率不高,但進入門檻也相對較低,生產力較低的老人、小孩都能協助進行,如此就能以即採即食的方式滿足基本飲食需求。」

換而言之,「勞動力的重新分配」可能是改變生業策略的主因。

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這樣的生業策略使得 Huaca Negra 能以小規模聚落的姿態滿足執行公共事務的需求,但也一定程度限制了聚落人口增長與規模擴張。遺址的最後一個居住階段是距今 3,650 至 3,150 年前,這時期出土的「陶器」和「棉紡織品」是重要的指標性文化內涵,代表從先陶時代進入秘魯考古學的下一階段:初始時期(Initial Period)

此時公共建築相關活動已逐漸停止,人們雖然繼續生活了一段時間,最終仍棄用了此地,之後遺址範圍內不再有人類穩定長居,只剩下地層中人群生活的些許痕跡,靜待數千年後考古學家的再度造訪。

距今約 3,500 年前的棉紡織品。秘魯特殊的乾燥環境讓有機的紡織品得以保存。圖/陳珮瑜

Huaca Negra 遺址沒有持續且大量使用魚類資源,改以採貝為主的生業型態也沒有讓居住人口、聚落規模因此增長。本研究呈現了不同於海洋假說的另一種發展過程,也說明每個史前社會都有其多元發展的可能性。

Huaca Negra 遺址自 1940 年代末期首次發掘,當時學者認為此遺址見證了秘魯史前人群從先陶時代進入初始時期的轉變,但不認為這兩個時期的生業活動有顯著差別。相隔 70 多年後,遠從臺灣來的考古學家帶領團隊進行最新研究,不只重建了更完整的居住史,也揭露了社會運作在不同階段的重要轉變。

陳珮瑜對整個考古研究歷程有感而發:「如果用過去那種大的文化框架來看,可能看不出這 2 千年來有什麼變化,但當你很細緻的去看這些材料,其實當中的差別還是很明顯。」這也回應了她的「由下而上」研究觀點,讓個案訴說自己的故事。

比較研究的開啟,發現祕魯與臺灣意外的共同點

陳珮瑜最初因學習西班牙文,因緣際會下前往秘魯參與考古工作。在南美洲這塊古老的大陸上,當地人通常知道住家附近有遺址或古墓群的存在,有些人甚至會沿用遺址的地基來蓋房子。遺址也有助市鎮凝聚歷史認同感、發展觀光與考古相關產業,幾乎每個市鎮都有考古博物館。

「我第一次參加秘魯的考古工作,就獲得當地市政府頒發的獎牌,表彰我們發揚當地史前文化的貢獻,這對來自臺灣的考古學家來說,是很新鮮也很振奮的體驗!」陳珮瑜回憶道,「他們的考古跟人的生活連結很強烈,考古學家的工作也被社會所重視,你會對那個情境有種嚮往,讓我想去那邊做研究。」

陳珮瑜(左一)與秘魯當地考古團隊。圖/陳珮瑜

如今,繞了地球一大圈又回到臺灣,陳珮瑜計畫將秘魯的研究收穫帶到臺灣繼續探索,進行跨文化的比較研究。

她進一步說到:「比較研究並不是說安地斯的文化脈絡可以直接套用在臺灣的考古研究,關鍵在於兩地皆會面臨同樣的問題:不同區域的小規模社會在邁向複雜化的過程中,有哪些不同的發展方向?生業型態或其他經濟活動扮演的角色為何?這也是臺灣較少探究的問題。」

除了大的研究議題可以互通,臺灣與秘魯還有一個出人意料的共通點,那就是從海岸到山區的直線距離都很短,史前人群能在相對短的步行時間內接觸到各種生態區位與資源。對此,秘魯考古學研究已有很多系統性的討論,探究人群對不同生態區位的互補運用。

這不禁讓陳珮瑜好奇,臺灣史前人類在不同生態區位可及性很高的條件下,有什麼特殊的資源使用邏輯?不同區位的交流互動對史前文化與社會發展產生什麼影響?或許都是下一步能探索的問題。

陳珮瑜的新研究預計從苗栗海岸地區的考古調查展開,試圖聚焦在聚落與環境的關係、可能的生業活動討論。以前輩考古學家的研究為起步基礎,如同考古學家在秘魯 Virú 河谷的實地踏查,一步一腳印,調查遺址現況、確認有無新的遺址發現,並尋找適合的遺址進行研究性質的發掘。

在由下而上的材料累積下,埋藏在臺灣地底的史前遺址正準備訴說屬於自己的故事

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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

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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 ・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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經濟重要還是環境重要?明朝末年發生了什麼事?氣候如何影響國家?——《價崩》導讀
衛城出版_96
・2024/05/07 ・4105字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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眼皮底下的事實:環境史研究者看《價崩》

洪廣冀(臺灣大學地理環境資源學系副教授)

著名的漢學家卜正民以如下段落為《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》一書定調:

生活在這個時代,我們彷彿逃不出莫測變幻的手掌心。變化讓人這麼痛苦、氣餒,為了安慰自我,我們便告訴自己:當代的生活特徵就是接連不斷的變化,正是這種不穩定,讓世界變得比以往更複雜。

他告訴我們,作為一個「長壽之人」,「過去十年來,氣候變遷、物價通膨,以及政治豪奪的速度與規模」,他認為也是前所未見。只是,作為一個歷史學者,他還是想問,若我們放大時空的尺度,當代人在過去十年來經歷的變化,真的是前所未見嗎?他的答案是否定的。在一六四○年代早期的中國,也就是明朝末期的中國,是一個連「生存條件都被剝奪,平安度日的尊嚴都被否定的時代」,因為「大規模的氣候寒化、疫情與軍事入侵,奪走數以百萬計的人命」。

在一六四○年代早期的中國,也就是明朝末期的中國,是一個連「生存條件都被剝奪,平安度日的尊嚴都被否定的時代」,因為「大規模的氣候寒化、疫情與軍事入侵,奪走數以百萬計的人命」。
圖/unsplash

藏在眼皮下的事實是什麼?小冰期如何發生?

一六四○年代初期的中國發生什麼事?這便是卜正民試圖回答的問題。他反對傳統史學的兩大見解:一者是訴諸人禍,即訴諸當時宮廷內的派系鬥爭,統治階層道德淪喪,導致民不聊生;二者是訴諸十六至十七全球的白銀貿易,即當時從美洲與日本湧入中國的白銀,造成物價波動與社會不安。卜正民認為,訴諸人禍與貿易會讓我們看不見「藏在眼皮底下的事實」:小冰河時期(簡稱小冰期)。

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廣義地說,小冰期是從十四世紀至十九世紀初期的地球寒化現象,氣溫平均掉了攝氏兩度。乍看之下,攝氏兩度的溫差或許微小,但對作物而言,這樣的溫差已經足夠讓作物減少一次收成,或根本無法收成。再者,必須注意,兩度的溫差是「平均」,即可能是極熱與極寒的氣溫交錯變化造就此兩度溫差。這確實也是在小冰期中發生的事。

地球科學家推測,寒冷的氣候讓兩極的冰山範圍擴張,讓海水變得更鹹,也就是變得更重,影響洋流的流動方式,從而牽引了大氣與洋流間的循環。影響所及,所謂「聖嬰-南方震盪現象」(El Niño-Southern Oscillation, ENSO,即傳統上所說的「聖嬰現象」加「反聖嬰現象」)變得格外激烈,乾旱、水災等極端氣候頻傳。不僅如此,地球科學家也指出,小冰河期也是火山活動格外頻繁的時期。火山噴出的煙塵,遮蔽了太陽輻射,更加速了地球的寒化。

地球科學家推測,寒冷的氣候讓兩極的冰山範圍擴張,讓海水變得更鹹,也就是變得更重,影響洋流的流動方式,從而牽引了大氣與洋流間的循環。
圖/unsplash

小冰期的起因為何?目前普遍接受的見解是太陽活動改變。此外,也有研究者指出,這與所謂歐洲人「發現」新大陸有關。受到所謂「哥倫布大交換」的衝擊,美洲原住民大量消失,森林擴張,吸收大量二氧化碳。眾所周知,二氧化碳是溫室氣體;二氧化碳濃度的減低,讓大氣保溫的能力下降,與前述太陽活動與火山噴發的效果耦合,讓寒化成為不可逆的過程。總之,我們現在已經知道,地球是個混沌系統,牽一髮不只動全身,甚至整個身體都會分崩離析。

回到《價崩》這本書。卜正民指出,明朝的存續時間(一三六八至一六四四年)即落在小冰期,並成為明朝覆亡的主因。他將小冰期之於明朝的影響分為六個泥沼期:一、永樂泥淖期(一四○三年至一四○六年)。二、景泰泥淖期(一四五○年至一四五六年)。三、嘉靖泥淖期(一五四四年至一五四五年)。四、萬曆一號泥淖期(一五八六年至一五八九年)。五、萬曆二號泥淖期(一六一五年至一六二○年)。六、崇禎泥淖期(一六三八年至一六四四年)。

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永樂泥淖期欠缺災荒記載,景泰泥淖期以饑荒收尾,嘉靖泥淖期氣候異常乾冷,萬曆一號泥淖期爆發饑荒、洪水、蝗災與大疫,「人民相食,枕籍死亡」;萬曆二號泥淖期的乾旱與水災頻繁,饑荒再度爆發,「朝廷賑濟的請願如潮水湧來」。崇禎泥淖期是明代乃至於「整個千年期間最慘痛的七年」,「米粟踊貴,餓殍載道」。一六四四年四月末,闖王李自成兵臨北京,致書要求崇禎帝歸順。崇禎不從,在命皇后、貴妃與女兒自盡後,他爬上皇居後的煤山,自縊身亡。李自成稱帝後,滿人入關,將中國納入大清國版圖。

不可忽視的幽靈?拔除合理征服者的解釋,明朝滅亡原因還有哪些?

如此的歷史解釋是否會流於環境決定論?卜正民的回答是:「如果環境決定論的幽靈就在門外徘徊,我也不會在分析時將其拒於門外。」那麼,是什麼讓寫出《縱樂的困惑》、《維梅爾的帽子》等名著的歷史學者相信環境的決定作用?答案就是糧價。

卜正民先生像。
圖/wikipedia

以他的話來說,「太陽能與人類需求的關係,是透過糧價調節的。從景泰年間到崇禎年間,糧價在五次環境泥淖其中激增,每一次都把價格多往上推一截,這樣的事實也說服我必須採用氣候史的大框架。」卜正民表示,「一旦經濟體仰賴太陽輻射為能源來源,那麼無論大自然是幽而不顯還是顯而易見,都必然是社會或國家生命力的決定因素。」

在結語「氣候與歷史」中,卜正民再次反駁那些把明朝覆滅推給「失德」的見解。他認為,這種論調是「合理化明清兩朝遞嬗的過程」,且「編出這種敘事並為之背書的,就是征服者」。他強調,「明朝的滅亡固然不能推給災荒糧價,但講述崇禎末年重大危機時不把氣候因素納入考慮,那簡直就像莎士比亞所言,宛如癡人說夢,充滿著喧譁與騷動,卻沒有任何意義。」

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然而,不至於將環境決定論「拒於門外」是一回事,認為社會變遷就此被環境「決定」,又是另一回事。卜正民並不認為,面對氣候因素帶來的種種挑戰,明朝各級官員只能雙手一攤,感嘆天要亡我,不做任何努力。就如其他生活在小冰期的人們一般,卜正民認為,明朝人建設基礎設施、育種、建立制度、開發新科技與控制生育力等;但問題是,一六三○年代晚期的種種災害,並未催出社會的適應力,反倒是摧毀其適應力。

拜此時勃發的火山活動與激烈的聖嬰-南方震盪現象「之賜」,不論是政府還是市場,都變不出糧食。卜正民認為,至少在前五個泥淖期,明朝人還是表現出相當的韌性,努力予以調適。然而,進入崇禎泥淖期後,春夏乾冷,田地龜裂,運河無水。當每公斤的米得需要兩千五百公升的水,而老天爺就是不願意降下一滴雨時,糧食供應體系就此崩潰,連帶把物價與政治體系拖下去陪葬。

是誰忽略了眼皮底下的事實?這段歷史帶給我們什麼警訊?

回到卜正民所稱的「眼皮底下的事實」。我們要問,是誰忽略了這項事實?誰是這對眼皮的擁有者?卜正民的答案有二。一則是以研究社會、政治與環境變遷的人文社會科學研究者。以小冰期的相關研究為例,他表示,當他開始研究明代中國糧價變異與氣候變化之關係時,驚訝地發現,「其他地方的環境史對糧價幾乎不提」。與之對照,精通糧價的歷史研究者,如不是太快地把糧價理解為「公平交易」的指標,便是視之為社會關係的一環,忽略了糧食必得是在特定的環境條件下孕育出來的。

另一個忽略氣候或環境此事實者便是卜正民的同代人,也就是在閱讀這本書的你我。現代人對物價飛漲的關注程度遠比全球暖化、極端氣候與環境破壞來得高;畢竟,前者是切身之痛,後者則相當遙遠,是北極熊與紅毛猩猩的事。
圖/unsplash

另一個忽略氣候或環境此事實者便是卜正民的同代人,也就是在閱讀這本書的你我。現代人對物價飛漲的關注程度遠比全球暖化、極端氣候與環境破壞來得高;畢竟,前者是切身之痛,後者則相當遙遠,是北極熊與紅毛猩猩的事。然而,卜正民的分析告訴我們,即便明代中國離現在相當遙遠,所謂的小冰期至少也是一百五十年以上的事,但物價恐怕還是可作為某種氣候指標。換言之,若人們以關心物價的熱誠來關心環境,面對當代的環境危機,說不定人們多少可找出個解方。

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此外,讓人心生警惕的是,卜正民告訴我們,小冰期多少是個漫長的地球系統變化。小冰期本身並未造成明朝衰亡,是相伴的極端氣候摧毀了明代社會的韌性與調適。他也認為,面對小冰期、火山噴發與聖嬰-南方震盪現象誘發的極端氣候,從後見之明來看,明朝人也做了他們可以做的,但也只多苟延殘喘了七年,且還是生存條件都被剝奪、生活尊嚴都被否定的七年。

那麼,當人類誘發的氣候變遷可能已加劇了聖嬰-南方震盪現象,讓去年(二○二三年)夏天成為有紀錄以來地球最熱的夏天,而極端氣候彷彿成為日常,人類還有多少時間可以調適?如果說明朝多少是被地球系統的正常運作摧毀,當今地球系統的異常,是人類自己造成的,數百年後的歷史學家,在回顧這段歷史時,恐怕無法如卜正民對待明朝人一樣地寬厚,只能說這是咎由自取。諸如此類的思考,都讓《價崩》有了跨越時代的現實意義。

畢竟,明朝人不是外星人,他們跟我們都生活在同一個地球上。

——本文摘自《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》,2024 年 05 月,城出版出版,未經同意請勿轉載。

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