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雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!

研之有物│中央研究院_96
・2022/09/04 ・4755字 ・閱讀時間約 9 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。

  • 採訪撰文|陳儀珈
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

空污從哪來?我們又要如何追查它的行蹤?

陽光、空氣和水是生存的三大要素,而空氣品質在工業快速發展過程中,逐漸受到世界各國重視。空氣污染中的懸浮微粒(particulate matter, PM),已被國際癌症研究署(International Agency for Research on Cancer, IARC)列為第一級致癌物。人體長期暴露在高污染的環境中,將可能增加罹患肺癌風險。空污從哪來?如何追蹤污染流向?中央研究院「研之有物」專訪院內環境變遷研究中心研究員兼空氣品質專題中心執行長周崇光,看科學家如何捕捉空氣污染物的行蹤。

把污染通通寫下來!每三年更新一次的「空氣污染排放清冊」

如果要瞭解並管制空氣污染,必須先知道:到底是什麼污染了空氣?

每隔三年,環境保護署會公布最新的「臺灣空氣污染物排放量清冊」(Taiwan Emission Data System, TEDS),收錄全國各種來源的空氣污染物排放,而中研院環變中心的空氣品質專題中心任務之一,就是持續發展新的技術,獨立驗證這個排放清冊,進而提供環保署做為改善的基礎。

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空氣污染排放清冊將排放量數據分為四大類。圖/研之有物(資料來源:空氣品質改善維護資訊網

周崇光提到,空氣污染源在排放清冊中分為「點源」、「線源」、「面源」和「生物源」,這四類來源的監測、管制辦法都不同。

點源,例如工廠的煙囪、通風口等;線源,如道路交通工具的機車、汽車等;面源則像是火災、農業活動、河川揚塵、大陸沙塵暴等一整面的污染源;生物源,是指植物排放的揮發性有機物,例如大家很喜歡的芬多精,其實是反應性非常強的一大群化學物質,很容易在空氣中發生化學反應並衍生出臭氧或是懸浮微粒

空氣要如何計算?空氣被污染了多少算的出來嗎?

以點源為例,若我們想知道點源的污染排放量,最精準可靠的方式就是「直接量」。

例如,研究人員可以直接在火力發電廠的煙囪上裝設偵測器,長期或定期監測氮氧化物的排放量,獲得最準確的排放量數據。

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可惜的是,許多污染物的排放量沒辦法用儀器直接測,例如火力發電廠的煙囪中,明明二氧化硫、氮氧化物都可以直接測,但我們卻無法準確測得細懸浮微粒(粒徑小於或等於 2.5 µm 的懸浮微粒,又稱 PM2.5) 的數據。

周崇光說,電廠煙囪內部環境相當嚴苛,水氣高、溫度也高,礙於當前儀器的技術, PM2.5 的偵測器非常難以在攝氏溫度高達 100 多度的煙囪中穩定地運作,也因此造成 PM2.5 監測資料的不足。

倘若沒有辦法直接監測,周崇光提到,研究人員可以算出「排放係數」,藉此推估多少的原料會產生多少的污染物,例如燃燒一公噸的煤,會產生多少公斤的懸浮微粒。

再退而求其次的話,則可以透過「質量平衡法」,以揮發性有機污染物為例,利用製程或化學反應式計算反應物的質量、能量進出,推估出污染物的大致排放量。

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從直接的監測資料到質量平衡法,依照排放量的可靠度被列等為 A 級至 D 級,並將排放來源不明確的資料列為 U 級。

空氣污染排放清冊中,除了將排放分為點源、線源、面源和生物源以外,又可依照數據的可靠度,細分為 A、B、C、D、U 五類,A 數據可靠度最高,B 次之,以此類推。圖為臺灣空氣污染物排放量清冊(TEDS)第 11 版的點源排放量分布。圖/研之有物

在上圖第 11 版的臺灣空氣污染物排放數據中,屬於點源的總懸浮微粒(TSP)僅有極少的資料是直接且連續的監測數據,有 43% 左右的數據來自定期的管道檢測、56% 來自質量平衡法的推估。

由此可知,總懸浮微粒的數據背後具有一定的誤差,而相對的,硫氧化物(SOx)有三分之一的數據來自直接量測,較為精準。

從排放量的計算和推估中,其實可以看得出來,礙於技術和環境條件,空氣污染排放清冊存在不小的誤差。因此,當前科學家不斷致力改善儀器,或用其他可靠方式驗證這些排放量資料。

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「看到了!」,用衛星捕捉污染物的流向!

空品專題中心的「臺灣中西部空氣污染之診斷與歸因研究」,為中央研究院 110 年度的關鍵突破研究計畫之一,在周崇光的帶領下,團隊致力破解中西部的空污謎題。此計畫中的其中一項子計畫,即是透過人造衛星的遙測技術,來協助驗證排放量和推估關鍵污染源。

衛星數據為 2021 年臺灣上空的二氧化氮(NO2)年平均柱密度(column density),表示單位面積懸浮在臺灣上空的 NO2 總量。圖/研之有物

研究團隊使用歐洲太空總署(ESA)發射的哨兵 5 號衛星的儀器,藉由分子光譜的特徵描繪出二氧化氮在臺灣的空間分布。

過往衛星對這些污染物的解析度僅有 20 x 20 公里左右,在這樣的解析度下,根本難以確認如火力發電廠般污染源的影響程度,但哨兵 5 號上的大氣觀測儀器(The TROPOspheric Monitoring Instrument,簡稱為 TROPOMI) 已經可以做到 7 x 3.5 公里的高解析圖像,讓研究人員得以大致推估出這些關鍵污染源的影響力。

由於衛星是從太空望向地球,因此單靠分析分子光譜只能獲得垂直的、像是柱子一樣的濃度數據,研究人員必須透過大氣方程式並考量化學反應的狀況「回推」,一個一個網格計算出二氧化氮的分布。

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歐洲太空總署的哨兵 5 號衛星與下方展開的大氣觀測儀器 TROPOMI。圖/ESA/ATG medialab

排放清冊的排放量,是研究人員到各個污染源收資料、整理工廠申報資料,全部加總後,再算出空污排放量,是一種像是金字塔般的「bottom-up」(由下而上)作法。

而人造衛星與「到處收資料」的方式不同,衛星觀測是一種「top-down」(從上到下)作法,先從觀測了解某處增加了多少空氣污染物,再想辦法去回推污染源和各地參數的互動關係。

結合「top-down」和「bottom-up」,科學家可以將兩者相互搭配並驗證資料,確認空氣污染物的排放量與傳播途徑。

周崇光提到,以工業區或港口碼頭為例,柴油貨車每年進出的次數高達數萬趟,排放出大量的交通廢氣,但礙於技術,目前仍然沒有辦法精準定量這些污染並申報給環保署,推估排放量和真實污染量之間可能存在很大的誤差。因此,若能搭配人造衛星這種獨立且不受影響的偵測技術,就能夠更公正、更準確的驗證排放資料是否有誤。

最快的了解就是融入!特務 F 混入電廠的煙囪,破解空污來源

除了檢視排放量,了解空氣污染物「怎麼飛」,也是非常重要的課題。

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為了找出空氣污染物的傳輸路徑,周崇光帶領的團隊曾經在 2018 年的時候和德國布萊梅大學的 EMeRGe-Asia 團隊合作,透過研究飛機「HALO」和特殊追蹤劑,調查臺中火力發電廠污染物的傳播途徑。

在一般的大氣環境中,即使研究人員確定了某地點的污染物濃度非常高,他們也很難判斷當地污染物的來源,到底是來自隔壁 A 工廠?還是從 B 電廠飄過來?

再來,其實研究人員也很難隨時掌握空氣污染源的流向,例如火力發電廠煙囪排出的污染物到底飄去哪裡了?

因此,在這次的跨國合作中,研究團隊使用了「全氟甲基環己烷」(Perfluoromethylcyclohexane, PMCH) 當作「追蹤劑」,就像是空氣污染物中的特務 F,被放入臺中火力發電廠的煙囪中,隨著煙囪中的空氣污染物一起被噴向天空、隨風飄散。

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由於 PMCH 無論在自然環境或是工業污染中均相當少見,環境的背景濃度非常低,加上全氟化合物有不容易和其它物質反應的化學惰性,又可以在實驗室進行極低濃度偵測,因此非常適合當追蹤劑。

當時研究團隊在臺中火力發電廠的煙囪中投入了 10 公斤的 PMCH 後,分別以研究飛機和地面採樣站進行觀測,並跟著煙流的可能路徑針對不同的污染物進行採樣,調查中火污染煙流的傳輸路徑。

圖為德國航太中心的大氣研究飛機「HALO」(High Altitude and LOng Range Research Aircraft)。圖/flickr

研究結果發現:當東北季風盛行時,由臺中火力發電廠煙囪排出的空氣污染物主要會向南飄散,空氣樣品中 PMCH 、氮氧化物、二氧化碳和一氧化碳濃度同步的變化(見下圖),證實了大氣模式所描繪的污染路徑。

但可惜的是,這種研究方法只能當作一種「逼不得已的手段」,畢竟任何特殊的化學品都可以被視為一種污染,尤其全氟化合物吸收紅外線的能力非常強,是屬於國際公約列出的主要溫室氣體之一,因此只能在非常必要的時刻下使用。

周崇光表示,臺中火力發電廠的煙囪高達 250 公尺,加上排氣的動能和熱浮力,空氣污染物可以很快地上升到 500 公尺,甚至更高的空中,然後隨著大氣環流擴散和稀釋,傳統的高煙囪策略就是以此降低工業污染對鄰近地區空氣品質的衝擊。

然而在這次的調查中,研究團隊卻發現,臺灣附近的大氣環流非常不利於污染物擴散,以致於上午排出的污染物到下午還滯留在中南部的空中,許多原本預期會向外飄散的污染物最終仍然下沉,並對中南部的空氣品質造成衝擊。這次的實驗結果讓周崇光團隊獲得啟發,更加投入對臺灣邊界層環流的調查研究。

同時周崇光也強調,中研院空品專題中心非常感謝臺中火力發電廠協助這次的實驗,這個空污滯留現象是整個西南部區域的大氣特性,只是在這次研究藉由臺中火力發電廠案例表現出來。這表示臺灣西南部的大氣條件不利擴散,使得我們面對空氣污染的衝擊格外地脆弱。

2018 年周崇光團隊和 EMeRGe-Asia 團隊合作,使用研究飛機和追蹤劑 PMCH,調查臺中火力發電廠污染煙流的傳輸路徑,圖中可看到 PMCH 從臺中擴散到整個中南部的濃度趨勢,地點 1 為布袋附近,地點 2 為北港附近。從地點 2 的污染物數據,可看到 PMCH 、氮氧化物、二氧化碳和一氧化碳濃度有相同的變化趨勢。
圖/研之有物

以上,中研院空品專題中心致力解決臺灣空氣污染防制的瓶頸,首要第一步就是持續驗證空氣污染物排放清單。由於技術和環境限制,排放清單資料有一定誤差;因此需要透過衛星觀測做交叉檢驗,確認污染物的排放量與傳播途徑。有了排放清單的基礎之後,下一步就是研究造成臺灣西南部空氣擴散不佳的根本原因,以及深入探討都市區空污的主角「衍生型 PM2.5」。

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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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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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科學新聞誰來說?當科學家與記者意見相左時!——《是炒作還是真相?媒體與科學家關於真相與話語權的角力戰》
商周出版_96
・2025/04/05 ・4280字 ・閱讀時間約 8 分鐘

同床異夢:科學家與科學記者間的緊張關係

為了新成立的科學媒體中心負責人一職準備面試期間,我讀到許多科學家的意見,他們指出媒體對MMR疫苗和基因改造等議題的報導削弱了公眾對科學的信任。然而,當我更深入閱讀當時的科學新聞時卻發現情況並不那麼單純,許多嘩眾取寵的報導出自綜合記者或政治與消費的分線記者,消息來源是善於操縱媒體的運動人士而非優秀科學家,反觀科學記者筆下的報導則多數公正平衡。

中心成立後的頭幾個月主要是諮詢,過程中我與一些傑出的科學記者交流,詢問新的科學新聞辦公室如何產生價值,他們花了很多時間回應我接二連三的提問。互動中我清楚意識到科學記者不需要別人教他們怎麼做報導,而且他們其實與科學家一樣苦惱,覺得手機、核能、複製技術等等議題有太多聳動新聞。後來討論焦點就放在科學媒體中心如何改善現況,方法包括鼓勵科學家接受訪問,以及提升科學專業在編輯室內的地位。

一種說法認為科學記者是個特別的記者類型。有人向英國廣播公司前新聞部主任弗蘭.安斯沃思(Fran Unsworth)提出疑問:為何她們的公司高層很少人有科學報導背景?她短暫遲疑後回答:英國廣播公司的科學記者大都熱愛自己的工作,喜歡報導更甚於管理。我在其他媒體也注意到同樣現象,許多科學、醫藥、環境記者在專門領域耕耘超過二十年。湯姆.菲爾登被問到為何熱愛科學報導,他的回答是:

科學報導的內容幾乎都是探索性而非指控性—代表我和科學家都能開開心心回家!而且我能在自由出入實驗室、見到地球上最聰明的一群人、對他們的畢生心血提出各種粗淺的問題,這是多麼大的特權。再來科學新聞多彩多姿,生醫、太空、氣候、生物多樣性、古生物……最後一點,科學新聞很重要,是現代社會不可或缺的一部分。

「要迅速還是要正確?」——新聞編輯室裡的艱難選擇

二○○二年科學媒體中心剛成立時,社會上針對科學和媒體之間為何緊張有過一波辯論,其中一個話題是科學價值觀與新聞價值觀的矛盾。已故的理查.多爾(Richard Doll)爵士教授是發現吸菸與癌症關聯的科學家,他曾經對著滿屋子的記者一語道破:「你們不喜歡老調重彈、報導大家都知道的事情,總想找些新鮮的。但很可惜,科學裡新的事物通常不對,真理需要透過時間慢慢建立。」

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科學追求真理累積,媒體偏好新鮮話題,價值觀自然衝突。圖/unsplash

另一方面,懂得反求諸己的記者通常也不諱言表示媒體反映真相有很多侷限。《華盛頓郵報》資深記者大衛.布羅德(David Broder)一九七九年曾說:「我希望媒體能一再重複、直到大家明白—每天送到門口的報紙,只是記者對過去二十四小時內聽聞的某些事情做出片面、匆促、不完整的敘述,內容不可避免會有瑕疵與偏差。」難怪科學家對記者戒慎恐懼,而記者與科學家合作時也倍感挑戰。曾經有位報紙編輯對著一房間的皇家學會成員說:在他的編輯室內,「要迅速還是要正確」這問題只會有一個答案。那些科學家的惶恐表情我歷歷在目。

我進入媒體關係工作之前拿的是新聞學學位,至今仍記得一位前記者曾在講座中告訴大家:「車禍後無人傷亡」不能成為新聞,「車禍導致五名青少年死亡」才能引起大眾關注。研究媒體的學生辯論新聞價值觀已經辯了數十年,也有人大膽嘗試不同做法,比方說《龜媒體》(Tortoise Media)之類新興平臺就訴求「慢新聞」,旨在建立有別於速度至上的新模型,透過「慢速新聞學」理念以更長時間來更加深入地製作更大、更複雜的報導。但儘管媒體業界發生許多變化,傳統的新聞價值觀仍屹立不搖。

科學媒體中心所有工作都是為了支持科學報導的高標準,不過我們在二○一一年列文森調查期間發現還有其他機會能夠撼動這些標準。該調查由布萊恩.列文森勳爵法官(Lord Justice Brian Leveson)主持,目的是在《世界新聞報》(News International)竊聽醜聞案後瞭解英國媒體業界有什麼慣例。我當時的同事海倫.賈米森(Helen Jamison)建議我們向調查庭提交證據,幾杯所謂的「女士汽油」下肚後,她操著濃厚曼徹斯特口音說:「傷害公眾利益的不是竊聽名人電話—而是糟糕的科學報導。」隔天我們發郵件給幾位科學通訊人員,詢問他們關注什麼議題,一週後就提交多頁書面證據。

我告訴同事自己被傳喚去做口頭證詞時她們還覺得我在瞎掰。小組內部連續幾週密切關注各大媒體如何報導列文森調查案,包含麗貝卡.布魯克斯(Rebekah Brooks)、阿拉斯泰爾.坎貝爾、保羅.戴克瑞(Paul Dacre)和安迪.考森(Andy Coulson)在內很多媒體界大人物都有出庭,而今居然也有我一份,令人興奮又忐忑—被傳喚的人只有我代表科學界,一定要把握好機會。

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標題戰爭:聳動 vs. 精準,誰來決定科學新聞的呈現?

但其實我沒進過法庭,緊張情緒一目瞭然。印象特別深的是御用大律師羅伯特.傑伊(Robert Jay)和列文森勳爵本人一再要我放慢語速。官方紀錄上,提醒我兩次還不見效,列文森這麼說:「不必因為半小時的限制就講很快,時間是可以延長的……而且我有點擔心,總覺得速記員頭上好像冒煙了。」

我的主要論點是媒體長期以來執著於同一套價值觀,在書面證詞中也有所描述:

追求引發恐慌的故事、誇大單一專家從小規模研究得出的結論、不願將令人擔憂的研究結果置於宏觀而令人安心的脈絡、為了平衡而捏造不存在的學界歧見、過分偏愛另類觀點等等。

當天《獨立報》恰好印證我的觀點,一篇跨兩頁的報導標題為:「眼盲者重見光明—患者因幹細胞『奇蹟』痊癒。」然而實際情況是患者並未痊癒,雖然回報視力小幅度改善(他們原本視力極差,已被登記為盲人),但這僅僅是一項安全性研究,而且只有兩名患者參與。當然,研究本身是值得報導的,在幹細胞研究剛起步、真人試驗剛開始的時期,這是個重要的進展。問題在於報導口吻暗示科學研究取得了巨大突破,可能給成千上萬黃斑部病變患者帶來不切實際的希望。

同一天稍晚我揪著心打電話給《獨立報》科學編輯史提夫.康諾,告知我將他的報導當作科學新聞不良案例交給列文森調查庭。他當然談不上高興,但至少沒發飆,所以我鬆了一口氣。原來前一天晚上他提交的原稿內容較精緻,但夜班編輯決定將報導放在頭版,所以文字編輯就對標題進行過加工。康諾將原稿發過來,我們倆就在辦公室玩起「找出不同點」的遊戲了。

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離開法庭時,《太陽報》總編輯攔住我。我在證詞中批評他們前一週煽動恐慌,報導內容是居家用品內的化學物質,但標題卻叫做「商店貨架上滿滿的乳癌『風險』」。原本我以為對方要吵架,沒想到他說《太陽報》真心想改善科學報導品質,邀請我們為報社裡的一般新聞記者開一場科學報導培訓班。隨著列文森調查案持續推進,業界標準似乎終於迎來變革,而且這一次沒有落下科學新聞。

作證時我順便提出有必要為科學報導制訂新的指導方針,還誇下海口表示只需要幾小時就能與記者和科學家共同完成草擬。一週後,調查庭將人召集起來要我們開始,沒想到折騰了整整一天,而且過程中好幾次我都擔心無法達成共識。標題就是特別棘手的項目,記者和文字編輯很堅持標題只追求簡潔和引人注目,沒必要精準總結文章內容,但科學家聽了很火大,認為這是合理化不精準的敘述。

科學家要求標題的正確性,記者堅持要簡潔吸引,雙方激辯不休。圖/unsplash

我感覺自己成了全球和平談判的調解員,必須設法安撫所有人不拍桌走人並達成協議。所幸雙方都有成就這樁美事的意願,最終相互妥協:標題不應誤導讀者對文章內容的理解,且不應以引號包裝誇大的敘述

總體來說,新指導方針鼓勵記者從協助大眾的角度切入,告訴閱聽人什麼證據是可靠的,又有什麼證據還在研究階段。例如其中有幾條的內容是:新聞故事應附上來源以便讀者查詢。應標明研究的規模、性質和侷限性。應指出研究處於何種階段,並從合理角度預估新療法或新技術能為民眾所用的時間點。

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我們將指導方針寄給列文森勳爵,很高興他在最終版本的報告裡也建議採用。調查案結束後成立了獨立報刊業標準組織(Independent Press Standards Organisation)在各大新聞編輯部推廣指導方針,由於制訂過程有編輯和記者的參與所以接受度很高,不至於引起反彈。

為科學家舉辦講座時,我會展示一些因為科學家參與而變得更客觀準確的新聞報導,其中個人特別喜歡的一篇出自二○○八年的《每日郵報》,內容提到一項小鼠研究發現常用的保濕霜與癌症有相關。記者費奧娜.麥克雷(Fiona MacRae)引用兩位不同專家的意見質疑這項研究與人類皮膚的相關性,並指出該研究需要能在人類身上複現才有意義。

專家之一表示:因為這項研究就停止使用保濕霜太「瘋狂」,還補充說明:「小鼠皮膚癌研究其實不太能幫助我們瞭解人類的皮膚癌。」最精彩在於標題是「保濕霜與皮膚癌相關(僅限小鼠)」,而且括號內外用了同樣大小的字體。

從這個案例來看,優秀的記者可以在講述有趣故事的同時確保讀者不會過早丟掉面霜。我還會在講座使用的幻燈片裡摻入一些小報的報導實例來挑戰學術界偏見,比方說《每日郵報》的社論或許爭議頗多,但他們的科學新聞通常品質並不差,不推廣特定立場的時候更是如此,有時甚至優於大報。我還會強調《每日郵報》在英國銷量排行第二,如果連線上版也算進去讀者數超越所有大報,因此務實一點說:如果科學家希望更有效地向大眾傳遞信息,完全沒有不與《每日郵報》合作的道理。

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——本文摘自《是炒作還是真相?媒體與科學家關於真相與話語權的角力戰:從基改食品、動物實驗、混種研究、疫苗爭議到疫情報導的製作》,2025 年 03 月,商周出版,未經同意請勿轉載

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開創鴉片蛇毒中醫藥研究,臺灣第一位醫學博士——杜聰明
PanSci_96
・2023/02/03 ・3714字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 文/郭立媛

1954 年夏季處於炎熱高溫的南臺灣,一間禮堂內湧入了近百人,臺下有許多穿著西裝或紳士服的男士們,一個個坐姿直挺聆聽臺上講者的發言,頻頻點頭應和;多數的學生們除了忙著拭去臉上的汗水,同時也更加勤奮地用手搧風消暑,與在座貴賓、家長仔細聆聽的樣貌呈現強烈對比。

講臺上站著一位六旬老人,用著流利優雅的閩南語,對這群剛進入高雄醫學院的學生們講述著「樂學至上,研究第一」的精神信念。

這位老人就是高雄醫學院(今高雄醫學大學)的創辦人,同時也是第一位臺灣醫學博士——杜聰明。

杜聰明在日治時期就有崇高的社會地位,是當時許多臺籍學生的偶像,戰後更在醫界擁有巨大影響力,因此在他創辦高醫後,有許多學生或舊識,紛紛將子弟送來高醫就讀,這些來自醫生家庭的子弟,許多是父子兩代都師承杜聰明,成為一段杏林佳話。

1954 年高雄醫學院成立暨開學典禮會場。圖/參考資料 1

體格丙下破格錄取,臺灣第一位醫學博士

杜聰明(1893-1986),號思牧,臺北淡水人。1909 年自滬尾公學校畢業後,以榜首考取臺灣總督府醫學校,但因體格檢查被評定為丙下,險遭除名,幸有當時的代理校長長野純藏將其破格錄取。

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杜聰明在醫學校期間閱讀許多科學家傳記,最敬重德國的柯霍(Robert Koch,1843-1910)和法國的巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895)這兩名細菌學家。或許是師法這些研究者,醫學校畢業後,杜聰明選擇從事醫學研究,他先進入總督府研究所擔任助手,次年在堀內次雄老師的引薦下,前往日本京都帝國大學醫學部深造,通過了學力測驗後進入賀屋隆吉教授的內科教室,一年後再轉到森島庫太教授的藥物學教室做研究。

1922 年 11 月 23 日《臺灣日日新報》關於杜聰明獲得臺灣首位博士的報導。圖/參考資料 2

1921 年,杜聰明以高等官的身份返臺,擔任臺灣總督府醫學校助教授,是當時第三位被任命為日本高等官的臺灣人。1922 年甫滿 30 歲的杜聰明不僅已升任教授,同年底也順利通過博士申請,成為全日本國第 955 號博士,也是首位獲得日本博士學位的外地人,更是日治時期全臺灣第一位榮獲博士學位者,頓時成為臺灣各界矚目的焦點。

在當時,要取得博士學位本身已非常困難,尤其又是醫學領域。杜聰明身為土生土長於殖民地的臺灣人,卻能得醫學博士,不僅帶給許多臺灣人希望,同時也成為日本殖民政府有力的政策宣傳工具,往後只要提到臺灣,杜聰明的名字就一再被人提起,連帶被冠上了「臺灣第一位醫學博士」的頭銜。

杜聰明於 1942 年 7 月 3 日正式敘陞一等高官,身穿敕任官禮裝,為日治時期臺灣人官位最高者。圖/參考資料 3

鴉片、蛇毒、中醫藥,研究深具臺灣在地特色

校上課的時間外,杜聰明幾乎都待在研究所內做實驗。1925 年底杜聰明出發前往歐美留學,觀摩考察世界一流的研究室,為時約兩年半,1928 年人在巴黎的杜聰明還拜訪了正在環球旅行的林獻堂父子。

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自歐美留學回國後的杜聰明,重新開設藥理學教室,但此時他身邊只有兩位助手和一位醫專應屆畢業生,但杜聰明不以為意,他認為比起實驗室的規模大小,最重要的是研究者的態度,此後他便開始投入鴉片、蛇毒、中醫藥等三項深具臺灣在地特色之研究。

杜聰明(後排中)與更生院的鴉片隱患者。圖/參考資料 4

鴉片癮者是臺灣社會長久以來的問題,不知多少人為此傾家蕩產,因此杜聰明在鴉片戒癮研究方面,主張以「漸減法」治療矯正吸食鴉片和施打嗎啡患者的毒癮,並發明微量嗎啡成分定性定量檢查法,藉由尿液檢查來決定療程,這種「尿檢法」至今仍是毒品檢驗的主要方式。

在日本政府的支持下,杜聰明帶領學生在愛愛寮及臺北更生院內進行大規模的鴉片戒癮療法,以總督府所設立的臺北更生院院內人數統計,在設立後的 17 年間共矯正了鴉片煙癮者 11,498 人。1937 年 8 月,杜聰明更因鴉片戒癮研究之成就,榮獲了日本學術協會賞。

除了鴉片的問題,身處熱帶潮濕地區的臺灣,經常出沒的毒蛇也是杜聰明所關注的研究焦點。原先日人對臺灣毒蛇研究多侷限於免疫學和血清學研究的範圍,杜聰明則將研究方向轉為其所擅長的毒物學和藥理學,更將蛇毒製成的鎮痛劑進行人體實驗,後來由李鎮源繼續傳承蛇毒的研究工作。關於臺灣蛇毒之研究,杜聰明共計發表 100 多篇論文,成績豐碩。

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然而,杜聰明對於傳統的中醫藥也極有興趣,他主張應該要用現代科學角度去研究分析,也曾建議統治者讓中西醫研究一元化,雖未被採納,但他在生藥及中藥的藥理研究上仍有不少成果。

1930 年代在他擔任臺北帝國大學醫學部教授時,仍嘗試向學校當局提出設立漢醫學研究機關之建議;甚至到戰後初期,也曾向當局建議在臺大醫學院第一附屬醫院增設漢藥治療科,可惜最後仍未能如願。

造就臺灣的醫學教育,至高雄創設醫學院

在杜聰明所主持的藥理學教室中,先後有 40 名醫專畢業生跟隨杜聰明研究,共發表 131 篇論文,杜聰明因此建立其學術地位。1936 年,臺北帝國大學醫學部成立後,杜聰明被延攬為醫學部教授,是當時唯一的臺灣人教授,主持藥理學研究室,先後造就了 40 餘位醫學博士。

1945 年日本戰敗投降,杜聰明負責接收臺北帝國大學醫學院及附屬醫院、熱帶醫學研究所、赤十字會醫院,順利完成接收工作。之後,獲任命為臺灣大學醫學院院長兼附屬醫院院長,以及熱帶醫學研究所所長。

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1947 年爆發二二八事件,杜聰明在友人通知下,幸運地迴避風險,同時也保住臺大醫學院的實驗教室與多數儀器,但在此之後,對於政治的熱情逐漸降溫,將全數心力都放在醫學教育上。

經歷臺大校園及臺大醫院一系列的人事變化、制度改革後,他仍積極爭取設立牙醫學系和藥學系,至 1953 年 8 月,臺灣大學終於通過設置牙醫學系和藥學系案,但也因此得罪校方行政部門,最終杜聰明遭校方強制解聘,只能黯然離開醫學院院長職務。

杜聰明離開臺大後,1954 年 7 月在南臺灣創辦了高雄醫學院,來實踐他的醫學教育理想。

首屆招收了 61 名醫學系學生,師資則多由杜聰明從臺大力邀而來。1963 至 1966 年間,因人事及財政問題而爆發「高醫風波」,導致杜聰明於 1966 年 10 月辭職。但此時高雄醫學院已頗具規模,為國內醫學教育重鎮。

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而當時的臺灣省政府為了解決當時原住民部落存在著「無醫村」的問題,轉而向杜聰明尋求協助。鑑於許多醫科畢業生多不肯前往山地服務,在省府的委託之下,1958、1959 年杜聰明協助在高雄醫學院特設公費的「山地醫師醫學專修科」,專門招收原住民青年,經過四年的醫學教育後,必須到山地部落的衛生所服務滿十年,藉此來解決山地原住民醫療缺乏的問題。後來省政府考量地處海島的澎湖縣也是醫療資源不足,因此在原住民青年外,另外增加 4 個澎湖縣的學生名額。

杜聰明(右四)與第一屆山地醫師專科班的畢業生合影。圖/ 參考資料 5

堅定於研究與教育,深刻影響臺灣醫學史

杜聰明有感於身體瘦小,自醫學校時代開始,每日早晨勤於鍛鍊身體,數十年如一日,平時也喜好游泳,在擔任高雄醫學院院長期間,每週前往西子灣游泳健身。

家人記憶中的他,白天待在學校的實驗室,回家後也總是在讀書、研究,是真正全心投入研究的典範。杜聰明也勤於寫作,除了大量發表相關研究成果,他也詳細記錄自己的各類演講稿、出國考察見聞;自 30 歲起,更努力練習書法,每天都要練字至少四張,藉以修心養性,至今許多後輩、學生都仍保留他的墨寶。

杜聰明善用時間勤練書法,每天練字成為終生的嗜好。圖/參考資料 6

綜觀杜聰明的一生,在面對不同的統治政權,都能堅定地扮演好醫學研究實踐者和醫學教育推動者的角色,不僅在鴉片戒癮、蛇毒和中醫藥理三方面有開創性的研究成果,戰後更積極推動臺灣的醫學教育發展,培育出許多優秀的醫學界人士。

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杜聰明畢生投入醫學研究和教育的卓越成果,堪稱為近代臺灣醫學史上影響最深刻的人物。

  1. 杜祖健提供,轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 262。
  2. 〈新醫學博士 杜聰明氏〉,《臺灣日日新報》,1922 年 11 月 23 日,日刊版 07。
  3. 杜淑純口述,曾秋美、尤美琪訪問整理,《杜聰明與我:杜淑純女士訪談錄》,新北:國史館,2005,頁 8。
  4. 原載於《杜聰明先生榮哀錄》,轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 137。
  5. 原載於《中外畫報》雜誌,振聲攝。轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 302。
  6. 杜祖健提供,轉引自:楊玉齡,《一代醫人杜聰明》,臺北:天下遠見,2002,頁 165。
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