鑑識故事系列：哪一把武士刀砍了顱骨？

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

這次來醫院的目的，是更換並固定新的侵入性呼吸器材，計劃相當簡單：事前禁食，全程無麻醉，不用住院，做完直接回家。不過，當天程序走到一半，13 歲的德國男孩就過世了。^[1]

氣管造口術

男孩患有原因不明的嚴重先天性神經疾病。^[1]大概是食物或液體動不動就落進下呼吸道，他時常感染吸入性肺炎（aspiration pneumonia），^{[1, 2]}因此曾接受氣管造口術（tracheostomy；簡稱氣切）（圖 1）：在脖子前方開一個永久性的孔洞，置入氣切管，並連接正壓呼吸器。^[1]這個氣管造口便於抽清下呼吸道，以維持暢通；^[3]但是多年下來形狀走樣，開過數次刀，換了各種氣切管，都無法穩固裝置。不僅空氣外漏，氣切管的充氣氣囊（圖 2），也總是在呼吸器運作時滑出來。於是，男孩的醫師群決定執行氣管造口矯正術（tracheostomal epithesis），把氣切管跟氣管造口之間的縫隙封起來。^[1]

氣管造口矯正術

氣管造口矯正術開始，兒童胸腔科醫師拿起新的氣切管，先測試充氣氣囊是否功能正常，再將氣切管從男童的氣管造口插入。以支氣管鏡確認其位置無誤後，拔除呼吸器。然後灌飽氣切管的充氣氣囊，以防止男童吸入異物；同時仍露在體外，用來顯示氣囊狀況的測風球，也相當飽滿。男孩平常能在無呼吸器的情況下，撐好幾個小時，所以及至此刻他的生命徵象依然穩定。^[1]

假體製作師把混合槍（圖3）的前端，伸入氣管造口，從新的氣切管旁，灌注橙色的矽膠印模材料，精確複製周邊組織的構造，好在稍後翻模塑形，填補氣切管跟氣管造口間的空隙。在進行此步驟時，假體製作師發覺矽膠用量異常地大。開始灌注的 60 秒後，男孩的血氧飽和濃度劇降，臉色發青。^[1]

所有動作立刻停止。原本在灌注完成後，要透過氣管鏡，檢查有無矽膠跑進氣管或支氣管。現在兒童胸腔科醫師，以及陸續加入搶救的兒童加護科、兒童腸胃科和耳鼻喉科醫師，只管拼命地把矽膠抽出來，還有進行人工呼吸。他們拔出氣切管，再插入一支新的，然後從支氣管鏡看到矽膠的堆積，遠超過計劃範圍。趕緊給男童上了麻醉劑，推去手術室。^[1]

醫療團隊於喉頭鏡和支氣管鏡的輔助下，繼續清除矽膠，並且幫他接上體外維生系統（ECMO；又稱葉克膜）。在經過數次努力後，終於從下呼吸道，取出一根 Y 字型的矽膠（圖4）。遺憾 2 小時的搶救下來，男孩仍然回天乏術。^[1]

鑑識證據

隔天，法醫仔細檢驗這具 140 公分高，28 公斤重的屍體，與死亡相關的發現，包括：取出的矽膠，跟氣管下半部、主支氣管和肺節支氣管完全吻合（照片）；肺水腫（pulmonary oedema）；急性肺氣腫（acute emphysema）；以及肋膜下的瘀點（petechiae）等。另外，假體製作師拿的混合槍，容量為 50 毫升；而從男孩體內取出的矽膠（圖 4），約有 43 毫升。至於出事時用的那支氣切管，充氣氣囊與測風球的功能都正常。^[1]

法醫確定男孩死於矽膠阻塞下呼吸道，所造成的窒息。^[1]但是，應該不能超過充氣氣囊頂端的矽膠，究竟是怎麼搞得到處有？

可能的肇因

2022 年於期刊上發表此個案報告的作者，推測矽膠有可能在這些情況下，流出預定範圍：^[1]

1. 充氣氣囊沒灌飽。^[1]
2. 充氣氣囊移位。^[1]
3. 灌注矽膠的壓力，擠壓氣管壁，而產生流竄的通道。^[1]
4. 灌注矽膠的壓力，大過充氣氣囊防堵的阻力。^[1]
5. 以上假設的各種組合。^[1]

責任歸屬

調查完畢後，檢察單位認為：^[1]

1. 此氣管造口矯正術是必要的醫療行為，而且事前有簽署同意書。^[1]
2. 2016 年事件發生時，當地沒有氣管造口矯正術的官方準則。直到隔年，德國聯邦假體製作師協會（Deutscher Bundesverband der Epithetiker）增修指南，才涵蓋氣切造口等開放性傷口的印模。^[1]換句話說，當時缺乏判定作法是否正確的標準。
3. 該假體製作師受過所有相關訓練，具專業認證，而且過去 15 年，執行逾百次氣管造口矯正術。^[1]
4. 基於個體差異，無法估計矽膠的正確用量。^[1]
5. 醫療團隊有即時發現問題，並馬上以適切的方式急救。^[1]

綜合以上，檢方以嫌疑不足結案。報導此事件的論文作者，則提出了幾項建議：首先，在氣管造口矯正術的過程中，最好同步使用氣管支氣管鏡，別等事後才檢查有無異狀。如此便能在問題發生的當下，迅速停止動作。再來，充氣的時候，若有氣囊壓力計（圖 5），灌飽與否就不會僅是憑感覺。最後，專業指南必須詳述操作步驟、所需的人員和技術，以及安全須知。^[1]

參考資料

1. Wittschieber D, Schulz R, Schmidt PF. (2022) ‘A safe procedure? The unusual case of a fatal airway obstruction by silicone during the production process of a tracheostomal epithesis in a 13-year-old boy’. International Journal of Legal Medicine, 136, 373–380.
2. ‘Vomiting’. (JUN 2021) Healthdirect Australia.
3. Ueha R, Magdayao RB, Koyama M, et al. (2023) ‘Aspiration prevention surgeries: a review’. Respiratory Research, 24, 43.

雖然生物使用很多種方式運動，但是現在機器人的設計多半仿製有有骨骼支架的生物，使用關節、支架跟驅動器來達成運動。但是有一類的生物，像是軟體動物，是利用軟組織本身的變形來做運動，沒關節、沒骨骼，這類運動卻很少被應用在機器人身上，現在研究人員利用類似的想法做出了下面這個軟的爬行機器人：

主要的原理很簡單：先利用立體印表機設計出模子，模子的設計是裡面有一些不對襯的空隙，然後用矽膠去翻模，就可以做出可以充氣變形的機器人。裡面的空隙設計如下圖，在這樣的設計裡只要控制四隻腳不同的充氣壓力順序，就可以做到影片中那樣有規則性的運動方式。

這樣的軟機器人的設計成本不高，因為整體沒有關節根支架的分別，製造上也容易，或許在未來像是跟人體互動的接觸或是需要柔和方式的運動時可以派上用場！

學術文獻

男子與公車上認識的同好，打算共赴西洋棋賽。途中兩人開始喝酒，醉到無法下棋，男子便受邀至對方家續攤。他們來到德國某小鎮一棟半獨立式的房子，不知何故卻起了爭執。這名新朋友遂攻擊男子，然後致電警方自首。^[1]

勘查現場

警察與鑑識病理學家進入客廳，看見男子四肢蜷曲，橫屍沙發前的血泊中。朝天的後腦勺，有數道深層砍傷。遍佈周遭物品、地板與牆壁的飛濺血斑，方向不一。可以推測男子在跌倒後，以此姿勢繼續受害。他的身邊有兩只刀鞘。相應的武士刀 A 在廚房裡；B 則於屋外的人行道上，一旁還有開山刀。^[1]

武士刀

開山刀上沒有血漬，可能不是兇器；兩把沾滿鮮血的武士刀，成了辦案的焦點：^[1]

• 武士刀 A：由長 720 公厘，寬 31 公厘，厚 7 公厘的刀刃；橢圓形護手；以及藍布包裹的刀柄組成，總長 1020 公厘。^[1]
• 武士刀 B：刀刃長 725 公厘，寬 32 公厘，厚 7.5 公厘；加上橢圓護手；還有纏著黑布的刀柄，全長也是 1020 公厘。^[1]

兩把武士刀的外型，無疑非常相似。不過，製作刀器時的打磨等動作，以及使用造成的磨損，如果留下足夠的紋路，就可能在死者身上產生不同的痕跡。換句話說，驗屍的時候，要挑選刀痕明確，且含有相當細節的砍傷，來進行比對。^[1]

驗屍

男子的頭、頸後方，與右肩、右臂，有 2、30 處銳器損傷；雙手因自我防衛而受傷；嘴唇、手臂、左乳頭，以及左肩胛附近，則有血腫等鈍器損傷。他的內臟輕微貧血，帶少量屍斑，散發著強烈酒味。血液酒精濃度高達 0.378%，^[1]衝突發生的當下，抵禦能力大概有限。

翻模

鑑識團隊取下顱骨（cranium）最上方顱頂（calvaria）的一部份，用冷水洗淨，吸除水份，放在顯微鏡下檢查：8 淺 7 深，共 15 道器物造成的傷痕。其中 3 道特別深，而且保有充足細節，適合比對兇器，被編號為 I、II 與 III。^[1]

接著，他們拿出 AccuTrans® 鑄造材料（AccuTrans® Casting Material），往這 3 道刀痕上抹。^[1]根據 AccuTrans® 的官網，這是一種鑑識專用的印模矽膠，連鈔票墨紋都能精準捕捉，而且適用於平滑、粗糙，垂直或水平等各種表面。^[4]得到第一個模型後，鑑識人員將這塊顱頂扔進不超過 75 °C，摻有洗衣粉的水中浸泡，直到上面的軟組織能被輕輕刷除。然後以丙酮（acetone）除油待乾，再次用 AccuTrans® 翻模。兩塊矽膠模型被放在 Leica FS-C 光學顯微鏡下比較，確認稍早浸泡的程序，沒有不小心破壞了刀痕。^[1]

顱頂刀痕的模型完成之後，2 把武士刀也要準備一下。先以冷水洗去血漬，並用衛生紙擦乾。拿牙科翻齒模的 Cavex Set Up Wax 硬蠟片，在刀刃的紋路上翻模，再灌入 AccuTrans®，做出模型。^[1]

比對

鑑識團隊除了將顱頂刀痕和武士刀紋路的模型，放在 Leica FS-C 光學顯微鏡下，打斜光比對；也使用辦案專用的 ToolScan 3D 掃描器與 Lucia Forensic 3D 比較軟體加以分析。他們又拿一般硬度的 Cavex Set Up Modelling 蠟片與褐色的 AccuTrans® AB 鑄造材料，再次製作模型，掃描並分析，以驗證結論。^[1]

判決

3 道刀痕都與武士刀 A 吻合，儘管這個結果不能排除 B，但至少證明 A 絕對是兇器。鑑識團隊 3D 電腦斷層掃描顱頂，並將結果匯入電腦輔助設計軟體 Autodesk Inventor，再繪製武士刀 A 配合呈現。然後於法庭上以此系列圖像，展現揮刀的方向與砍傷的時序。最後，兇手因過失殺人被判 9 年徒刑，並強制勒戒。^[1]

參考資料

1. Weber M, Banaschak S, Rothschild MA. (2021) ‘Sharp force trauma with two katana swords: identifying the murder weapon by comparing tool marks on the skull bone’. International Journal of Legal Medicine, 135, 313–322.
2. ‘What are the effects of alcohol?’. (02 AUG 2022) Department of Health and Aged Care, Australian Government.
3. U.S. National Library of Medicine. (28 SEP 2022) ‘Blood Alcohol Level’. MedlinePlus.
4. ‘AccuTrans®’. AccuTrans. (Accessed on 07 AUG 2023)