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當建築回歸「分子」層級:一場關於毒物學、生態循環與熵增定律的材料革命 

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/23 ・3531字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文為 內政部建築研究所 廣告

重新審視我們的家 

在我們日常的感知裡,家是由堅固的混凝土、平滑的木地板與透亮的玻璃窗組成的安定空間。但如果你最近有裝修或是買房的經驗,你可能也會跟我一樣,在走進一間剛完工的屋子時,下意識地深呼吸一口氣,想聞聞看有沒有那種所謂的新家味。但你有沒有想過,那股味道背後代表了什麼? 

在過去很長一段時間裡,我們對「好建材」的定義非常直觀:木頭要看紋路漂不漂亮、磁磚則要看容不容易清潔。簡單來說,我們看重的是外表與價格。但現在我們開始意識到,房子不只是遮風避雨的殼,它更是你每天都要生活的空間。你牆上的漆、櫃子的板材,裏頭如果有揮發物質,每天都會傷害你的健康。選的是木材、水泥還是石材,影響這棟房子的碳排有多少,會如何影響整個環境,影響你的生存安全。 

過去,我們買房看的是地段,裝潢看的是風格。但在「2050 淨零排放」與「ESG 永續發展」成為全球共識的今天,建築材料的「分子品質」已經成為衡量資產價值的新標準。內政部建築研究所發布的《綠建材解說與評估手冊》,本質上就是這場分子選秀的評審指南。它告訴我們,一棟房子的優劣,不應只取決於宏觀的美感,更應取決於其微觀的化學成分與物理表現。 

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毒物學的防線——為什麼你的房子需要一套「免疫系統」? 

如果我們統計現代人的生活足跡,會發現一個驚人的數據:我們一生中有超過 90% 的時間是在室內度過的。這意味著,室內空氣的品質,決定了你免疫系統的長期負荷。在毒物學的視角下,傳統建材如果不加控管,極易成為健康的隱形殺手。 

這種威脅主要源於物理學中的「擴散作用」。傳統建材在生產過程中,為了追求膠合強度或色澤飽滿,往往添加了大量的揮發性有機化合物(TVOC)與甲醛。這些有害分子在常溫下具有極高的蒸汽壓,會不斷地從材料內部逸散到空氣中。當這些分子被吸入肺部,它們會穿透肺泡屏障,進入循環系統,長期累積下來,便可能誘發過敏、呼吸道病變,甚至癌症。甲醛早已被國際癌症研究署(IARC)列為一級致癌物,它是室內最頑強的化學侵略者。 

甲醛無色無味,低濃度時沒有偵測器很難察覺。圖片來源:Shutterstock 

為了應對這種化學侵略,健康綠建材的精髓在於建立一道「低逸散」的防線。為此,政府設定了極其嚴苛的逸散速率門檻。例如,能拿到最高等級「E1 級」認證的建材,其甲醛逸散速率必須控制在極低值。此一標準,本質上是在分子擴散的源頭架設了一層過濾網。 

值得注意的是,健康綠建材不僅關注逸散,更在源頭上畫出了絕對的紅線。例如,政府明確禁止使用石綿、放射性物質以及對人體神經系統有劇毒的重金屬(如鉛、鎘、汞)。甚至對於環境荷爾蒙 PVC,也提出了更為審慎的限制。當你選擇了符合標準的健康綠建材,你其實是在為家安裝一套「微觀免疫系統」,讓每一口呼吸都遠離化學侵略的威脅。 

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生態學的循環——木材如何成為城市的「碳銀行」? 

當我們跨出室內,將視野提升到地球的高度時,建築材料除了保護個體健康,而關乎全球的「碳循環」。這正是生態綠建材所要探討的核心議題:我們如何取之於自然,而不破壞自然的平衡? 

這裡涉及一個關鍵的生物學過程:光合作用。樹木在成長過程中,是大自然最高效的「碳捕集裝置」。它們吸收二氧化碳,透過能量轉化,將碳元素「鎖定」在木質纖維中。只要這塊木材不被燃燒或腐爛,這些碳原子就會以固態的形式存在。換句話說,當我們在建築中使用經過永續森林認證(如 FSC 或 PEFC)的木材時,我們其實是在城市中蓋起了一座座「碳銀行」。 

木板是天然的碳捕捉材料。圖片來源:Shutterstock 

生態綠建材的精神在於「無匱乏危機」與「低人工處理」。2024 年版手冊特別推廣了生長週期快速的竹材,以及具備產銷履歷(TAP)的國產木材。這在熱力學上是非常明智的選擇:選用在地建材能大幅降低運輸過程的碳足跡,而低人工處理則意味著減少化學藥劑的介入。 

相比於傳統水泥或金屬需要經過高溫冶煉、消耗大量化石燃料,生態綠建材帶著大自然的溫度走進我們的生活。當我們觸摸木紋地板時,我們感受著觸覺的溫潤,也與遠方森林行了一場能量交換。這種「固碳建築」的理念,是我們對抗氣候變遷最溫柔也最有力的方式。 

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資源的第二次生命——從線性消耗走向「不滅」的循環 

在過去的建築邏輯中,材料的生命週期往往是一條直線:從礦場開採,經過加工使用,最後進入掩埋場成為廢棄物。這是一條通往資源枯竭的死路。然而,如果我們從物理學的質量守恆定律來看,物質並不會消失,只是被擺錯了位置。那些被拆除的混凝土、碎玻璃或工業爐渣,本質上與新鮮採取的礦石一樣,都擁有同樣的原子基礎。 

再生綠建材的存在,就是為了打破這種線性的終點,開啟資源的第二次生命。在 2024 年版的規範中,再生綠建材的評定基準變得更加細緻且務實。我們不再把舊建築的殘骸視為負擔,而是將其視為一座座位於都市中心的「礦山」。 

例如,現在我們可以利用水庫淤泥燒製成輕質陶粒,或者將廢棄玻璃研磨後,轉化為具備優異隔熱功能的建材。手冊明確要求,再生材料的摻配比率必須達到法定的門檻,這確保了再生建材不是虛有其美的標籤,而是實實在在的資源重生。當我們將原本該被埋在地底的廢棄物,重新轉化為支撐現代生活的結構時,我們其實是在模仿大自然的循環機制——在自然界中,從來沒有所謂的「垃圾」,只有不斷流轉的能量與物質。 

水庫淤泥是很好的隔熱建材原料。圖片來源:Shutterstock 

這場資源重生的革命,不僅解決了掩埋場容量飽和的燃眉之急,更開闢了循環經濟的新路徑。未來的建材將不再完全依賴對地殼的破壞性開採,而是從現有的物質循環中不斷提取。每一塊再生地磚的鋪設,都代表著我們成功將資源從線性的終點拉回,重新投入文明的齒輪中。 

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物理學的盾牌——如何用材料阻擋能量 

在討論完材料的「成分」後,我們必須進入更精密的領域——如何控制能量的流動。高性能綠建材,本質上是建築物對抗外界惡劣物理環境的「盾牌」。它處理的是聲波的振動、熱能的輻射以及流體的運動。 

首先是與噪音的搏鬥。在現代高密度的都市生活中,噪音不僅是干擾,更是一種慢性的生理傷害。高性能防音綠建材利用物理學中的「質量定律」與「多孔隙結構」來馴服機械波。對於牆體,我們追求極致的緻密以阻隔音波傳遞;對於表面,我們則利用細微的孔隙讓音波進入後與材料摩擦,轉化為熱能消散。 

接著是熱能的攻防戰。對抗夏季酷暑與都市熱島效應,傳統做法是依靠冷氣,但這只是在惡性循環中耗能。高性能節能綠建材則提供了另一種方案。透過低熱傳導係數的隔熱材料,我們能像守門員一樣,精確篩選進入室內的能量。紅外線被反射在外,而可見光被保留,讓房子在不依賴電力冷卻的情況下,依然能維持宜人的溫度。 

最後,我們不能忽略流體力學在都市中的應用。高性能透水綠建材讓地表重新學會「呼吸」。當大雨傾盆時,具備連通孔隙的鋪面能讓雨水迅速滲透到地下,緩解排水壓力,並透過水分蒸發帶走潛熱,從根本上解決城市悶熱的問題。這種對物理能動性的極致運用,讓建築從一個封閉的盒子,轉變為一個能動調節環境的有機體。 

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你的選擇,決定了文明的未來 

走過這場從分子到能量的探索之旅,我們不難發現,建築材料的革命,本質上是人類對「居住品質」理解的升級。我們不再滿足於表面的奢華,轉而追求微觀層面的純淨、環保與高效。 

內政部建築研究所發布的《綠建材解說與評估手冊》,等於是一份關於未來生活的「資產配置表」。在綠色金融與永續發展的浪潮中,銀行、投資者與消費者都正學著透過這份成分表,來判斷一項資產的真實價值。一棟擁有綠建材標章的建築,代表它在低風險、低碳排與高效能方面,都具備了長期的競爭力。 

當建築回歸分子層級,我們看見的不僅是化學鍵的結合或物理波的反射,更是人類對待地球與自己身體的態度。每一次對於綠建材的選擇,都是對未來的一種投票。我們正在親手編織一張以科學為經、以永續為緯的材料網絡,讓每一座城市、每一戶人家,都能在微觀的平衡中,找到屬於這個時代的、真正的安定。這場革命才剛剛開始,而你我都是其中的參與者。 

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「融合蛋白」如何全方位圍剿狡猾癌細胞
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/11/07 ・5944字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

我們知道癌症是台灣人健康的頭號公敵。 為此,我們花了很多時間介紹最新、最有效的抗癌方法之一:免疫療法

免疫療法中最重要的技術就是抗體藥物。科學家會人工製造一批抗體去標記癌細胞。它們就像戰場上的偵察無人機,能精準鎖定你體內的敵人——癌細胞,為它們打上標記,然後引導你的免疫系統展開攻擊。

這跟化療、放射線治療那種閉著眼睛拿機槍亂掃不同。免疫療法是重新叫醒你的免疫系統,為身體「上buff (增益) 」來抗癌,副作用較低,因此備受好評。

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但尷尬的是,經過幾年的臨床考驗,科學家發現:光靠抗體對抗癌症,竟然已經不夠用了。

事情是這樣的,臨床上醫生與科學家逐漸發現:這個抗體標記,不是容易損壞,就是癌細胞同時設有多個陷阱關卡,只靠叫醒免疫細胞,還是難以發揮戰力。

但好消息是,我們的生技工程也大幅進步了。科學家開始思考:如果這台偵察無人機只有「標記」這一招不夠用,為什麼不幫它升級,讓它多學幾招呢?

這個能讓免疫藥物(偵察無人機)大進化的訓練器,就是今天的主角—融合蛋白(fusion protein)

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融合蛋白(fusion protein)/ 圖片來源:wikipedia

融合蛋白是什麼?

免疫療法遇到的問題,我們可以這樣理解:想像你的身體是一座國家,病毒、細菌、腫瘤就是入侵者;而抗體,就是我們派出的「偵察無人機」。

當我們透過注射放出這支無人機群進到體內,它能迅速辨識敵人、緊抓不放,並呼叫其他免疫單位(友軍)一同解決威脅。過去 20 年,最強的偵查機型叫做「單株抗體」。1998年,生技公司基因泰克(Genentech)推出的藥物赫賽汀(Herceptin),就是一款針對 HER2 蛋白的單株抗體,目標是治療乳癌。

這支無人機群為什麼能對抗癌症?這要歸功於它「Y」字形的小小抗體分子,構造看似簡單,卻蘊藏巧思:

  • 「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」。
  • 「Y」 字形的「尾巴」就是我們說的「標籤」,它能通知免疫系統啟動攻擊,稱為結晶區域片段「Fc 區域」。具體來說,當免疫細胞在體內巡邏,免疫細胞上的 Fc 受體 (FcR) 會和 Fc區域結合,進而認出病原體或感染細胞,接著展開清除。

更厲害的是,這個 Fc 區域標籤還能加裝不同功能。一般來說,人體內多餘的分子,會被定期清除。例如,細胞內會有溶酶體不斷分解多餘的物質,或是血液經過肝臟時會被代謝、分解。那麼,人造抗體對身體來說,屬於外來的東西,自然也會被清除。

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而 Fc區域會與細胞內體上的Fc受體結合,告訴細胞「別分解我」的訊號,阻止溶酶體的作用。又或是單純把標籤做的超大,例如接上一段長長的蛋白質,或是聚乙二醇鏈,讓整個抗體分子的大小,大於腎臟過濾孔的大小,難以被腎臟過濾,進而延長抗體在體內的存活時間。

偵測器(Fab)加上標籤(Fc)的結構,使抗體成為最早、也最成功的「天然設計藥物」。然而,當抗體在臨床上逐漸普及,一個又一個的問題開始浮現。抗體的強項在於「精準鎖定」,但這同時也是它的限制。

「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」/ 圖片來源:shutterstock

第一個問題:抗體只能打「魔王」,無法毀掉「魔窟」。 

抗體一定要有一個明確的「標的物」才能發揮作用。這讓它在針對「腫瘤」或「癌細胞本身」時非常有效,因為敵人身上有明顯標記。但癌細胞的形成與惡化,是細胞在「生長、分裂、死亡、免疫逃脫」這些訊號通路上被長期誤導的結果。抗體雖然勇猛,卻只能針對已經帶有特定分子的癌細胞魔王,無法摧毀那個孕育魔王的系統魔窟。這時,我們真正欠缺的是能「調整」、「模擬」或「干擾」這些錯誤訊號的藥物。

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第二個問題:開發產線的限制。

抗體的開發,得經過複雜的細胞培養與純化程序。每次改變結構或目標,幾乎都要重新開發整個系統。這就像你無法要求一台偵測紅外線的無人機,明天立刻改去偵測核輻射。高昂的成本與漫長的開發時間,讓新產線難以靈活創新。

為了讓免疫藥物能走向多功能與容易快速製造、測試的道路,科學家急需一個更工業化的藥物設計方式。雖然我們追求的是工業化的設計,巧合的是,真正的突破靈感,仍然來自大自然。

在自然界中,基因有時會彼此「融合」成全新的組合,讓生物獲得額外功能。例如細菌,它們常仰賴一連串的酶來完成代謝,中間產物要在細胞裡來回傳遞。但後來,其中幾個酶的基因彼此融合,而且不只是基因層級的合併,產出的酶本身也變成同一條長長的蛋白質。

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結果,反應效率大幅提升。因為中間產物不必再「跑出去找下一個酶」,而是直接在同一條生產線上完成。對細菌來說,能更快處理養分、用更少能量維持生存,自然形成適應上的優勢,這樣的融合基因也就被演化保留下來。

科學家從中得到關鍵啟發:如果我們也能把兩種有用的蛋白質,「人工融合」在一起,是否就能創造出更強大的新分子?於是,融合蛋白(fusion protein)就出現了。

以假亂真:融合蛋白的HIV反制戰

融合蛋白的概念其實很直覺:把兩種以上、功能不同的蛋白質,用基因工程的方式「接起來」,讓它們成為同一個分子。 

1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。

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我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。

麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。

一旦成功結合,就會啟動一連串反應,讓病毒外殼與細胞膜融合。HIV 進入細胞內後會不斷複製並破壞免疫細胞,導致免疫系統逐漸崩潰。

為了逆轉這場悲劇,融合蛋白 CD4 免疫黏附素登場了。它的結構跟抗體類似,由由兩個不同段落所組成:一端是 CD4 假受體,另一端則是剛才提到、抗體上常見的 Fc 區域。當 CD4 免疫黏附素進入體內,它表面的 CD4 假受體會主動和 HIV 的 gp120 結合。

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厲害了吧。 病毒以為自己抓到了目標細胞,其實只是被騙去抓了一個假的 CD4。這樣 gp120 抓不到 CD4 淋巴球上的真 CD4,自然就無法傷害身體。

而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。

不過,這裡有個關鍵細節。

在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。

從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思

融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。

我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。

不過,如果你只是單純把兩段基因硬接起來,那失敗就是必然的。因為兩個蛋白會互相「打架」,導致摺疊錯亂、功能全毀。

這時就需要一個小幫手:連接子(linker)。它的作用就像中間的彈性膠帶,讓兩邊的蛋白質能自由轉動、互不干擾。最常見的設計,是用多個甘胺酸(G)和絲胺酸(S)組成的柔性小蛋白鏈。

設計好這段 DNA 之後,就能把它放進細胞裡,讓細胞幫忙「代工」製造出這個融合蛋白。接著,科學家會用層析、電泳等方法把它純化出來,再一一檢查它有沒有摺疊正確、功能是否完整。

如果一切順利,這個人工設計的融合分子,就能像自然界的蛋白一樣穩定運作,一個全新的「人造分子兵器」就此誕生。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一。而且現在的融合蛋白,早就不只是「假受體+Fc 區域」這麼單純。它已經跳脫模仿抗體,成為真正能自由組裝、自由設計的生物積木。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一 / 圖片來源:wikipedia

融合蛋白的強項,就在於它能「自由組裝」。

以抗體為骨架,科學家可以接上任何想要的功能模組,創造出全新的藥物型態。一般的抗體只能「抓」(標記特定靶點);但融合蛋白不只會抓,還能「阻斷」、「傳遞」、甚至「調控」訊號。在功能模組的加持下,它在藥物設計上,幾乎像是一個分子級的鋼鐵蜘蛛人裝甲。

一般來說,當我們選擇使用融合蛋白時,通常會期待它能發揮幾種關鍵效果:

  1. 療效協同: 一款藥上面就能同時針對多個靶點作用,有機會提升治療反應率與持續時間,達到「一藥多效」的臨床價值。
  2. 減少用藥: 原本需要兩到三種單株抗體聯合使用的療法,也許只要一種融合蛋白就能搞定。這不僅能減少給藥次數,對病人來說,也有機會因為用藥減少而降低治療成本。
  3. 降低毒性風險: 經過良好設計的融合蛋白,可以做到更精準的「局部活化」,讓藥物只在目標區域發揮作用,減少副作用。

到目前為止,我們了解了融合蛋白是如何製造的,也知道它的潛力有多大。

那麼,目前實際成效到底如何呢?

一箭雙鵰:拆解癌細胞的「偽裝」與「內奸」

2016 年,德國默克(Merck KGaA)展開了一項全新的臨床試驗。 主角是一款突破性的雙功能融合蛋白──Bintrafusp Alfa。這款藥物的厲害之處在於,它能同時封鎖 PD-L1 和 TGF-β 兩條免疫抑制路徑。等於一邊拆掉癌細胞的偽裝,一邊解除它的防護罩。

PD-L1,我們或許不陌生,它就像是癌細胞身上的「偽裝良民證」。當 PD-L1 和免疫細胞上的 PD-1 受體結合時,就會讓免疫系統誤以為「這細胞是自己人」,於是放過它。我們的策略,就是用一個抗體或抗體樣蛋白黏上去,把這張「偽裝良民證」封住,讓免疫系統能重新啟動。

但光拆掉偽裝還不夠,因為癌細胞還有另一位強大的盟友—一個起初是我軍,後來卻被癌細胞收買、滲透的「內奸」。它就是,轉化生長因子-β,縮寫 TGF-β。

先說清楚,TGF-β 原本是體內的秩序管理者,掌管著細胞的生長、分化、凋亡,還負責調節免疫反應。在正常細胞或癌症早期,它會和細胞表面的 TGFBR2 受體結合,啟動一連串訊號,抑制細胞分裂、減緩腫瘤生長。

但當癌症發展到後期,TGF-β 跟 TGFBR2 受體之間的合作開始出問題。癌細胞表面的 TGFBR2 受體可能突變或消失,導致 TGF-β 不但失去了原本的抑制作用,反而轉向幫癌細胞做事

它會讓細胞骨架(actin cytoskeleton)重新排列,讓細胞變長、變軟、更有彈性,還能長出像觸手的「偽足」(lamellipodia、filopodia),一步步往外移動、鑽進組織,甚至進入血管、展開全身轉移。

更糟的是,這時「黑化」的 TGF-β 還會壓抑免疫系統,讓 T 細胞和自然殺手細胞變得不再有攻擊力,同時刺激新血管生成,幫腫瘤打通營養補給線。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」。就像 1989 年的 CD4 免疫黏附素用「假受體」去騙 HIV 一樣,這個融合蛋白在體內循環時,會用它身上的「陷阱」去捕捉並中和游離的 TGF-β。這讓 TGF-β 無法再跟腫瘤細胞或免疫細胞表面的天然受體結合,從而鬆開了那副壓抑免疫系統的腳鐐。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」/ 情境圖來源:shutterstock

告別單一解方:融合蛋白的「全方位圍剿」戰

但,故事還沒完。我們之前提過,癌細胞之所以難纏,在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

而近年我們發現,癌細胞的「偽良民證」至少就有兩張:一張是 PD-L1;另一張是 CD-47。CD47 是癌細胞向巨噬細胞展示的「別吃我」訊號,當它與免疫細胞上的 SIRPα 結合時,就會抑制吞噬反應。

為此,總部位於台北的漢康生技,決定打造能同時對付 PD-L1、CD-47,乃至 TGF-β 的三功能生物藥 HCB301。

雖然三功能融合蛋白聽起來只是「再接一段蛋白」而已,但實際上極不簡單。截至目前,全球都還沒有任何三功能抗體或融合蛋白批准上市,在臨床階段的生物候選藥,也只佔了整個生物藥市場的 1.6%。

漢康生技透過自己開發的 FBDB 平台技術,製作出了三功能的生物藥 HCB301,目前第一期臨床試驗已經在美國、中國批准執行。

免疫療法絕對是幫我們突破癌症的關鍵。但我們也知道癌症非常頑強,還有好幾道關卡我們無法攻克。既然單株抗體在戰場上顯得單薄,我們就透過融合蛋白,創造出擁有多種功能模組的「升級版無人機」。

融合蛋白強的不是個別的偵查或阻敵能力,而是一組可以「客製化組裝」的平台,用以應付癌細胞所有的逃脫策略。

Catch Me If You Can?融合蛋白的回答是:「We Can.」

未來癌症的治療戰場,也將從尋找「唯一解」,轉變成如何「全方位圍剿」癌細胞,避免任何的逃脫。

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解密機器人如何學會思考、觸摸與變形
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/09/09 ・6820字 ・閱讀時間約 14 分鐘

本文與 Perplexity 合作,泛科學企劃執行

「Hello. I am… a robot.」

在我們的記憶裡,機器人的聲音就該是冰冷、單調,不帶一絲情感 。它們的動作僵硬,肢體不協調,像一個沒有靈魂的傀儡,甚至啟發我們創造了機械舞來模仿那獨特的笨拙可愛。但是,現今的機器人發展不再只會跳舞或模仿人聲,而是已經能獨立完成一場膽囊切除手術。

就在2025年,美國一間實驗室發表了一項成果:一台名為「SRT-H」的機器人(階層式手術機器人Transformer),在沒有人類醫師介入的情況下,成功自主完成了一場完整的豬膽囊切除手術。SRT-H 正是靠著從錯誤中學習的能力,最終在八個不同的離體膽囊上,達成了 100% 的自主手術成功率。

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這項成就的意義重大,因為過去機器人手術的自動化,大多集中在像是縫合這樣的單一「任務」上。然而,這一場完整的手術,是一個包含數十個步驟、需要連貫策略與動態調整的複雜「程序」。這是機器人首次在包含 17 個步驟的完整膽囊切除術中,實現了「步驟層次的自主性」。

這就引出了一個讓我們既興奮又不安的核心問題:我們究竟錯過了什麼?機器人是如何在我們看不見的角落,悄悄完成了從「機械傀儡」到「外科醫生」的驚人演化?

這趟思想探險,將為你解密 SRT-H 以及其他五款同樣具備革命性突破的機器人。你將看到,它們正以前所未有的方式,發展出生物般的觸覺、理解複雜指令、學會團隊合作,甚至開始自我修復與演化,成為一種真正的「準生命體」 。

所以,你準備好迎接這個機器人的新紀元了嗎?

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只靠模仿還不夠?手術機器人還需要學會「犯錯」與「糾正」

那麼,SRT-H 這位機器人的外科大腦,究竟藏著什麼秘密?答案就在它創新的「階層式框架」設計裡 。

你可以想像,SRT-H 的腦中,住著一個分工明確的兩人團隊,就像是漫畫界的傳奇師徒—黑傑克與皮諾可 。

  • 第一位,是動口不動手的總指揮「黑傑克」: 它不下達具體的動作指令,而是在更高維度的「語言空間」中進行策略規劃 。它發出的命令,是像「抓住膽管」或「放置止血夾」這樣的高層次任務指令 。
  • 第二位,是靈巧的助手「皮諾可」: 它負責接收黑傑克的語言指令,並將這些抽象的命令,轉化為機器手臂毫釐不差的精準運動軌跡 。

但最厲害的還不是這個分工,而是它們的學習方式。SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。但這還只是開始,研究人員在訓練過程中,會刻意讓它犯錯,並向它示範如何從抓取失敗、角度不佳等糟糕的狀態中恢復過來 。這種獨特的訓練方法,被稱為「糾正性示範」 。

SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。 / 圖片來源:shutterstock

這項訓練,讓 SRT-H 學會了一項外科手術中最關鍵的技能:當它發現執行搞砸了,它能即時識別偏差,並發出如「重試抓取」或「向左調整」等「糾正性指令」 。這套內建的錯誤恢復機制至關重要。當研究人員拿掉這個糾正能力後,機器人在遇到困難時,要不是完全失敗,就是陷入無效的重複行為中 。

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正是靠著這種從錯誤中學習、自我修正的能力,SRT-H 最終在八次不同的手術中,達成了 100% 的自主手術成功率 。

SRT-H 證明了機器人開始學會「思考」與「糾錯」。但一個聰明的大腦,足以應付更混亂、更無法預測的真實世界嗎?例如在亞馬遜的倉庫裡,機器人不只需要思考,更需要實際「會做事」。

要能精準地與環境互動,光靠視覺或聽覺是不夠的。為了讓機器人能直接接觸並處理日常生活中各式各樣的物體,它就必須擁有生物般的「觸覺」能力。

解密 Vulcan 如何學會「觸摸」

讓我們把場景切換到亞馬遜的物流中心。過去,這裡的倉儲機器人(如 Kiva 系統)就像放大版的掃地機器人,核心行動邏輯是極力「避免」與周遭環境發生任何物理接觸,只負責搬運整個貨架,再由人類員工挑出包裹。

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但 2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan。在亞馬遜的物流中心裡,商品被存放在由彈性帶固定的織物儲物格中,而 Vulcan 的任務是必須主動接觸、甚至「撥開」彈性織網,再從堆放雜亂的儲物格中,精準取出單一包裹,且不能造成任何損壞。

2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan / 圖片引用:https://www.aboutamazon.com/news

Vulcan 的核心突破,就在於它在「拿取」這個動作上,學會了生物般的「觸覺」。它靈活的機械手臂末端工具(EOAT, End-Of-Arm Tool),不僅配備了攝影機,還搭載了能測量六個自由度的力與力矩感測器。六個自由度包含上下、左右、前後的推力,和三個維度的旋轉力矩。這就像你的手指,裡頭分布著非常多的受器,不只能感測壓力、還能感受物體橫向拉扯、運動等感觸。

EOAT 也擁有相同精確的「觸覺」,能夠在用力過大之前即時調整力道。這讓 Vulcan 能感知推動一個枕頭和一個硬紙盒所需的力量不同,從而動態調整行為,避免損壞貨物。

其實,這更接近我們人類與世界互動的真實方式。當你想拿起桌上的一枚硬幣時,你的大腦並不會先計算出精準的空間座標。實際上,你會先把手伸到大概的位置,讓指尖輕觸桌面,再沿著桌面滑動,直到「感覺」到硬幣的邊緣,最後才根據觸覺決定何時彎曲手指、要用多大的力量抓起這枚硬幣。Vulcan 正是在學習這種「視覺+觸覺」的混合策略,先用攝影機判斷大致的空間,再用觸覺回饋完成最後精細的操作。

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靠著這項能力,Vulcan 已經能處理亞馬遜倉庫中約 75% 的品項,並被優先部署來處理最高和最低層的貨架——這些位置是最容易導致人類員工職業傷害的位置。這也讓自動化的意義,從單純的「替代人力」,轉向了更具建設性的「增強人力」。

SRT-H 在手術室中展現了「專家級的腦」,Vulcan 在倉庫中演化出「專家級的手」。但你發現了嗎?它們都還是「專家」,一個只會開刀,一個只會揀貨。雖然這種「專家型」設計能有效規模化、解決痛點並降低成本,但機器人的終極目標,是像人類一樣成為「通才」,讓單一機器人,能在人類環境中執行多種不同任務。

如何教一台機器人「舉一反三」?

你問,機器人能成為像我們一樣的「通才」嗎?過去不行,但現在,這個目標可能很快就會實現了。這正是 NVIDIA 的 GR00T 和 Google DeepMind 的 RT-X 等專案的核心目標。

過去,我們教機器人只會一個指令、一個動作。但現在,科學家們換了一種全新的教學思路:停止教機器人完整的「任務」,而是開始教它們基礎的「技能基元」(skill primitives),這就像是動作的模組。

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例如,有負責走路的「移動」(Locomotion) 基元,和負責抓取的「操作」(Manipulation) 基元。AI 模型會透過強化學習 (Reinforcement Learning) 等方法,學習如何組合這些「技能基元」來達成新目標。

舉個例子,當 AI 接收到「從冰箱拿一罐汽水給我」這個新任務時,它會自動將其拆解為一系列已知技能的組合:首先「移動」到冰箱前、接著「操作」抓住把手、拉開門、掃描罐子、抓住罐子、取出罐子。AI T 正在學會如何將這些單一的技能「融合」在一起。有了這樣的基礎後,就可以開始來大量訓練。

當多重宇宙的機器人合體練功:通用 AI 的誕生

好,既然要學,那就要練習。但這些機器人要去哪裡獲得足夠的練習機會?總不能直接去你家廚房實習吧。答案是:它們在數位世界裡練習

NVIDIA 的 Isaac Sim 等平台,能創造出照片級真實感、物理上精確的模擬環境,讓 AI 可以在一天之內,進行相當於數千小時的練習,獨自刷副本升級。這種從「模擬到現實」(sim-to-real)的訓練管線,正是讓訓練這些複雜的通用模型變得可行的關鍵。

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DeepMind 的 RT-X 計畫還發現了一個驚人的現象:用來自多種「不同類型」機器人的數據,去訓練一個單一的 AI 模型,會讓這個模型在「所有」機器人上表現得更好。這被稱為「正向轉移」(positive transfer)。當 RT-1-X 模型用混合數據訓練後,它在任何單一機器人上的成功率,比只用該機器人自身數據訓練的模型平均提高了 50%。

這就像是多重宇宙的自己各自練功後,經驗值合併,讓本體瞬間變強了。這意味著 AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。

AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。/ 圖片來源:shutterstock

不再是工程師,而是「父母」: AI 的新學習模式

這也導向了一個科幻的未來:或許未來可能存在一個中央「機器人大腦」,它可以下載到各種不同的身體裡,並即時適應新硬體。

這種學習方式,也從根本上改變了我們與機器人的互動模式。我們不再是逐行編寫程式碼的工程師,而是更像透過「示範」與「糾正」來教導孩子的父母。

NVIDIA 的 GR00T 模型,正是透過一個「數據金字塔」來進行訓練的:

  • 金字塔底層: 是大量的人類影片。
  • 金字塔中層: 是海量的模擬數據(即我們提過的「數位世界」練習)。
  • 金字塔頂層: 才是最珍貴、真實的機器人操作數據。

這種模式,大大降低了「教導」機器人新技能的門檻,讓機器人技術變得更容易規模化與客製化。

當機器人不再是「一個」物體,而是「任何」物體?

我們一路看到了機器人如何學會思考、觸摸,甚至舉一反三。但這一切,都建立在一個前提上:它們的物理形態是固定的。

但,如果連這個前提都可以被打破呢?這代表機器人的定義不再是固定的形態,而是可變的功能:它能改變身體來適應任何挑戰,不再是一台單一的機器,而是一個能根據任務隨選變化的物理有機體。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院特別具有代表性,該學院的仿生機器人實驗室(Bioinspired Robotics Group, BIRG)2007 年就打造模組化自重構機器人 Roombots。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)特別具有代表性。該學院的仿生機器人實驗室(BIRG)在 2007 年就已打造出模組化自重構機器人 Roombots。而 2023 年,來自 EPFL 的另一個實驗室——可重組機器人工程實驗室(RRL),更進一步推出了 Mori3,這是一套把摺紙藝術和電腦圖學巧妙融合的模組化機器人系統。

2023 年來自 EPFL 的另一個實驗室—可重組機器人工程實驗室(RRL)推出了 Mori3 © 2023 Christoph Belke, EPFL RRL

Mori3 的核心,是一個個小小的三角形模組。別看它簡單,每個模組都是一個獨立的機器人,有自己的電源、馬達、感測器和處理器,能獨立行動,也能和其他模組合作。最厲害的是,它的三條邊可以自由伸縮,讓這個小模組本身就具備「變形」能力。

當許多 Mori3 模組連接在一起時,就能像一群活的拼圖一樣,從平面展開,組合成各種三維結構。研究團隊將這種設計稱為「物理多邊形網格化」。在電腦圖學裡,我們熟悉的 3D 模型,其實就是由許多多邊形(通常是三角形)拼湊成的網格。Mori3 的創新之處,就是把這種純粹的數位抽象,真正搬到了現實世界,讓模組們化身成能活動的「實體網格」。

這代表什麼?團隊已經展示了三種能力:

  • 移動:他們用十個模組能組合成一個四足結構,它能從平坦的二維狀態站立起來,並開始行走。這不只是結構變形,而是真正的協調運動。
  • 操縱: 五個模組組合成一條機械臂,撿起物體,甚至透過末端模組的伸縮來擴大工作範圍。
  • 互動: 模組們能形成一個可隨時變形的三維曲面,即時追蹤使用者的手勢,把手的動作轉換成實體表面的起伏,等於做出了一個會「活」的觸控介面。

這些展示,不只是實驗室裡的炫技,而是真實證明了「物理多邊形網格化」的潛力:它不僅能構建靜態的結構,還能創造具備複雜動作的動態系統。而且,同一批模組就能在不同情境下切換角色。

想像一個地震後的救援場景:救援隊帶來的不是一台笨重的挖土機,而是一群這樣的模組。它們首先組合成一條長長的「蛇」形機器人,鑽入瓦礫縫隙;一旦進入開闊地後,再重組成一隻多足的「蜘蛛」,以便在不平的地面上穩定行走;發現受困者時,一部分模組分離出來形成「支架」撐住搖搖欲墜的橫樑,另一部分則組合成「夾爪」遞送飲水。這就是以任務為導向的自我演化。

這項技術的終極願景,正是科幻中的概念:可程式化物質(Programmable Matter),或稱「黏土電子學」(Claytronics)。想像一桶「東西」,你可以命令它變成任何你需要的工具:一支扳手、一張椅子,或是一座臨時的橋樑。

未來,我們只需設計一個通用的、可重構的「系統」,它就能即時創造出任務所需的特定機器人。這將複雜性從實體硬體轉移到了規劃重構的軟體上,是一個從硬體定義的世界,走向軟體定義的物理世界的轉變。

更重要的是,因為模組可以隨意分開與聚集,損壞時也只要替換掉部分零件就好。足以展現出未來機器人的適應性、自我修復與集體行為。當一群模組協作時,它就像一個超個體,如同蟻群築橋。至此,「機器」與「有機體」的定義,也將開始動搖。

從「實體探索」到「數位代理」

我們一路見證了機器人如何從單一的傀儡,演化為學會思考的外科醫生 (SRT-H)、學會觸摸的倉儲專家 (Vulcan)、學會舉一反三的通才 (GR00T),甚至是能自我重構成任何形態的「可程式化物質」(Mori3)。

但隨著機器人技術的飛速發展,一個全新的挑戰也隨之而來:在一個 AI 也能生成影像的時代,我們如何分辨「真實的突破」與「虛假的奇觀」?

舉一個近期的案例:2025 年 2 月,一則影片在網路上流傳,顯示一台人形機器人與兩名人類選手進行羽毛球比賽,並且輕鬆擊敗了人類。我的第一反應是懷疑:這太誇張了,一定是 AI 合成的影片吧?但,該怎麼驗證呢?答案是:用魔法打敗魔法。

在眾多 AI 工具中,Perplexity 特別擅長資料驗證。例如這則羽球影片的內容貼給 Perplexity,它馬上就告訴我:該影片已被查證為數位合成或剪輯。但它並未就此打住,而是進一步提供了「真正」在羽球場上有所突破的機器人—來自瑞士 ETH Zurich 團隊的 ANYmal-D

接著,選擇「研究模式」,就能深入了解 ANYmal-D 的詳細原理。原來,真正的羽球機器人根本不是「人形」,而是一台具備三自由度關節的「四足」機器人。

如果你想更深入了解,Perplexity 的「實驗室」功能,還能直接生成一份包含圖表、照片與引用來源的完整圖文報告。它不只介紹了 ANYmal-D 在羽球上的應用,更詳細介紹了瑞士聯邦理工學院發展四足機器人的完整歷史:為何選擇四足?如何精進硬體與感測器結構?以及除了運動領域外,四足機器人如何在關鍵的工業領域中真正創造價值。

AI 代理人:數位世界的新物種

從開刀、揀貨、打球,到虛擬練功,這些都是機器人正在學習「幫我們做」的事。但接下來,機器人將獲得更強的「探索」能力,幫我們做那些我們自己做不到的事。

這就像是,傳統網路瀏覽器與 Perplexity 的 Comet 瀏覽器之間的差別。Comet 瀏覽器擁有自主探索跟決策能力,它就像是數位世界裡的機器人,能成為我們的「代理人」(Agent)

它的核心功能,就是拆解過去需要我們手動完成的多步驟工作流,提供「專業代工」,並直接交付成果。

例如,你可以直接對它說:「閱讀這封會議郵件,檢查我的行事曆跟代辦事項,然後草擬一封回信。」或是直接下達一個複雜的指令:「幫我訂 Blue Origin 的太空旅遊座位,記得要來回票。」

接著,你只要兩手一攤,Perplexity 就會接管你的瀏覽器,分析需求、執行步驟、最後給你結果。你再也不用自己一步步手動搜尋,或是在不同網站上重複操作。

AI 代理人正在幫我們探索險惡的數位網路,而實體機器人,則在幫我們前往真實的物理絕境。

立即點擊專屬連結 https://perplexity.sng.link/A6awk/k74… 試用 Perplexity吧! 現在申辦台灣大哥大月付 599(以上) 方案,還可以獲得 1 年免費 Perplexity Pro plan 喔!(價值 新台幣6,750)

◆Perplexity 使用實驗室功能對 ANYmal-D 與團隊的全面分析 https://drive.google.com/file/d/1NM97…

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當水泥叢林長出了「自主意識」:為什麼智慧建築是人類居住的終極演化? 
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/23 ・3985字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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本文為 內政部建築研究所 廣告

從「死」的殼,到「活」的有機體 

當我們談論「建築」時,你的腦海中浮現的是什麼?是鋼筋混凝土構成的冰冷牆壁?還是僅僅能遮風避雨的空間? 在過去的數千年裡,建築被視為「被動」的存在。它們靜靜地在那裡,承受日曬雨淋,等待人類去開窗、去點燈、去調整空調。如果這棟房子是一具軀殼,那麼過去的它,是沒有靈魂、沒有神經的「死物」。 

因此,當我們想要在建築上減少碳排,往往都是些很被動的過程:降低建造時的碳排、減少用電。 

然而,隨著科技的發展,我們正站在一個歷史的轉折點上 。智慧建築(Intelligent Building)是指藉由導入資通訊系統及設備之手法,使空間具備主動感知(Active Sensing) 的智慧化功能,以達到安全健康、便利舒適、節能永續目的之建築物。這意味著,如果你還認為智慧建築只是裝了自動門或聲控燈的房子,那你可能完全低估了這場演化的幅度。智慧建築正在從一個被動的「殼」,演化成一個具備生命特徵的「有機體」。 

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為什麼我們需要這種演化? 首先是為了生存。在全球追求「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」的背景下,建築物作為能源消耗的大戶,必須變得更聰明才能達成節能永續。其次是為了照護。面對高齡化社會的挑戰,建築必須具備「健康管理」的能力,主動守護居住者的生理狀態。最後是為了安全。在氣候變遷導致的極端天氣與地質風險下,建築需要更敏銳的神經系統來預判災難。 

內政部建築研究所特別訂定《智慧建築評估手冊》,指明智慧建築的評估指標。 只是堆砌昂貴電子設備的,不能再稱為智慧建築,而必須是人類為了回應環境劇變,利用資通訊系統(ICT)作為人工神經,賦予空間「看、聽、思考」的能力,終極目標只有一個:在最節能的狀態下,提供人類最安全、健康、便利的生存環境 。 

神經系統:光速傳遞的感知網絡 

一個聰明的生物,首先要有發達的神經系統。在智慧建築的架構中,這被稱為「基礎設施指標」 。這套系統是建構智慧建築中各項系統連結、溝通與傳輸所需的資通信網路架構。 

建築物內的垂直主幹佈線必須採用「光纖化架構設計」。光纖(Fiber Optics)不僅具備極高的傳輸頻寬,更擁有體積小、易擴容、抗干擾的特性 。這就像是生物演化出粗壯且傳導極快的中樞神經,確保海量數據能在建築大腦與感測器之間順暢流動。 

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除了有線的骨幹,智慧建築還佈建了全方位的無線傳輸網絡。這要確保電梯內、地下室等每個角落都有強穩的訊號,這是智慧建築與外界溝通的基本本能。再來,還要建構無線物聯網(AIoT),利用 Bluetooth、ZigBee 或 NB-IoT 技術,將環境中的微小變動——如空氣品質、溫溼度或設備運轉資訊——匯集到數據庫 。 

物聯網是智慧建築的關鍵。圖片來源:Shutterstock 

還有,智慧建築的神經系統設計必須考慮「未來」,也就是「擴充性」與「備援機制」。當主路由斷訊時,備援網路必須在毫秒間接管,確保數據不中斷;當新的 AI 技術出現時,現有的光纖架構還要能輕易升級 。這種設計讓建築具備了神經的可塑性,能隨著科技的進步而持續進化,而不是在完工五年後就變成了科技廢墟。 

此外,為了保護這套脆弱的神經系統,資訊安全也被提升到了基礎設施的核心位階 。這包含了防火牆、雙因子認證,甚至是非對稱的區塊鏈加密機制,確保建築的感知數據不會被外部駭客竄改或截斷 。 

大腦與意識:從數據到預判的維運智慧 

有了神經,還需要大腦。智慧建築的維運管理(Operation Management)系統,就是它的核心意識所在。 現在,建築的大腦不再只是被動地接收訊息,而是具備了自我意識的雛形。它透過整合 BIM(建築資訊模型)與數位孿生(Digital Twin)技術,在虛擬世界中建立了一個一模一樣的自我 。 

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這份「意識」並非從交屋那天才開始,而是從施工階段就開始孕育。在建造過程中,智慧建築就已經開始記錄自己的成長過程。資材追蹤能確保每一根鋼筋、每一方水泥都符合設計標準 。 這些數據最終匯集成「靜態數據庫」,成為建築一生中最重要的「初始記憶」。 

當建築進入營運階段,它的大腦開始處理大量的動態數據。最神奇的功能在於預測性維護。傳統建築是等電梯壞了才修,但智慧建築能分析馬達的震動與溫度曲線,在故障發生前兩週就發出預警,通知維修人員進行「預防性治療」。這不僅讓維修成本更低,也讓居住更安全與可靠。 

免疫與反射:毫秒級的生存本能 

關鍵來了,在「生物」的定義中,「反應」是一個關鍵要素。當危險來臨時,生物會本能地閃避或應對。智慧建築在「安全防災(Safety & Disaster Prevention)」指標中,演化出了強大的免疫系統與反射神經 。 

這套系統的核心在於偵知、顯示、連動的鐵三角架構 。 

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  • 偵知(Sensing):它具備火警感知、地震感測、用電異常偵測甚至漏水偵測的能力 。 
  • 顯示(Display):一旦察覺異樣,它會立即在公共空間、手機 APP 甚至住戶內的影音對講裝置發出告警訊息 。 
  • 連動(Linkage):這是最關鍵的「反射行為」 。 

假設有一場火災發生。智慧建築的感測器嗅到煙霧的瞬間,它會啟動一連串複雜的生理反射: 

  • 切斷威脅:自動關閉瓦斯閘門,關閉非必要的用電迴路以防二次災害 。 
  • 開闢通路:解除逃生動線上的所有門禁管制,並控制昇降機自動停靠避難層 。 
  • 引導逃生:啟動閃滅型或聲響型避難方向指示燈,主動引導人員往遠離起火點的方向移動 。 
  • 連動影像:防災中心會自動跳出火場即時影像,讓指揮人員能瞬間掌握真相 。 

這種像是科幻電影中太空船的「毫秒級」連動,能將人為判斷錯誤的可能性降到最低,與時間賽跑,保護生命。 

除了應對自然災害,建築也具備針對「人為威脅」的免疫力。 透過影像辨識、電子圍籬與防盜警報系統,建築能區分住戶與入侵者 。當發生入侵或求救訊號時,系統會立即連動周遭的照明與廣播設備,進行嚇阻並同步錄影存證 。甚至連地下室的有害氣體(如一氧化碳)濃度過高時,建築也會自動啟動送排風設備進行「排毒」 。 

智慧建築也能保護「人」的安全。圖片來源:Shutterstock 

這就是智慧建築的生存哲學:它不僅是一個避難所,它本身就是一個會主動防衛的戰士。 

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代謝與恆定:與地球共生的節能哲學 

作為一個龐大的能量消耗體,智慧建築懂得如何精準地調節自己的能量代謝。這對應的是「節能管理(Energy Management)」指標 。 

節能不再只是換裝 LED 燈具那麼簡單,而是進入了智慧化管理的層次。 

  • 智慧需量控制:透過能源管理系統(EMS),建築能即時預測用電峰值。當電力負擔過重時,它會主動調降非必要區域的空調或照明強度(卸載),甚至釋放儲能系統中的電量,以達成平滑負載的效果 。 
  • 再生能源與創能:智慧建築會利用太陽能或小水力發電來補充體力,並將這些綠色能量納入整體的能源調度計畫中 。 

在 AI 時代,這些智慧化管理都迎來了超進化。建築會自動分析過去的用電數據,模擬不同的環境參數(如室外溫度、日照強度、人流量),預測出最省電的運行模式 。這種精準的能耗管理,除了省電費,更是為了達成 2050 淨零排放的生存策略。 

建築是淨零的重要關鍵。圖片來源:Shutterstock 

節能的同時,住在裡面的我們也要感到舒適。就像恆溫動物需要維持體溫恆定,智慧建築也致力於維持室內環境的恆定性。這就是健康舒適(Health & Comfort)指標的核心 。 

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  • 環境狀態偵知:感測器不僅監控溫溼度,還監控二氧化碳濃度、PM2.5、TVOC(總揮發性有機物)以及光環境照度 。 
  • 設施連動控制:當感測到室內二氧化碳過高時,它會主動引進外氣;當窗外日照過強時,它會自動調節遮陽板角度或調光控制燈具 。 
  • 水環境管理:它甚至會監測水箱的水質與酸鹼值,確保流向你手中的每一滴水都是安全的 。 

這種「以人為本」的調節,讓居住者能處於最舒適、最健康的狀態,讓建築真正成為一個能呼吸、會調節的有機生命體。 

它不只是建築,它是你的生存夥伴 

演化從未停止。當建築智慧化程度不斷提高,過去許多我們認為僅與施工階段有關的項目,也可以納入管理,方便我們計算建築完整生命週期的碳排放。例如是否使用預鑄工法來減少施工廢棄物與工時、是否使用到了具備感知與自修復能力的智慧建材、甚至是跨建築的數據群管理的智慧管理雲平台。智慧建築正在打破單一建築的界限,向智慧社區、智慧城市張開聯網。 

建築是我們遮風避雨、休息的所在。但在這個氣候變遷劇烈、能源稀缺且人口老齡化的時代,傳統建築已經漸漸無法滿足人類的生存需求。我們需要的不再只是一個遮風避雨的洞穴,而是一個有神經、有大腦、懂代謝、且具備強大生存本能的智慧有機體。 

智慧建築會在你感到悶熱前為你開啟微風,會在危險來臨時為你開闢生路,會在能源短缺時為地球精打細算。它不只是你住的地方,它是你的守護者、你的管家,更是你在這個複雜世界中,最親密、最可靠的生存夥伴。這,就是智慧建築存在的真正意義。 

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當建築回歸「分子」層級:一場關於毒物學、生態循環與熵增定律的材料革命 
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/23 ・3531字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文為 內政部建築研究所 廣告

重新審視我們的家 

在我們日常的感知裡,家是由堅固的混凝土、平滑的木地板與透亮的玻璃窗組成的安定空間。但如果你最近有裝修或是買房的經驗,你可能也會跟我一樣,在走進一間剛完工的屋子時,下意識地深呼吸一口氣,想聞聞看有沒有那種所謂的新家味。但你有沒有想過,那股味道背後代表了什麼? 

在過去很長一段時間裡,我們對「好建材」的定義非常直觀:木頭要看紋路漂不漂亮、磁磚則要看容不容易清潔。簡單來說,我們看重的是外表與價格。但現在我們開始意識到,房子不只是遮風避雨的殼,它更是你每天都要生活的空間。你牆上的漆、櫃子的板材,裏頭如果有揮發物質,每天都會傷害你的健康。選的是木材、水泥還是石材,影響這棟房子的碳排有多少,會如何影響整個環境,影響你的生存安全。 

過去,我們買房看的是地段,裝潢看的是風格。但在「2050 淨零排放」與「ESG 永續發展」成為全球共識的今天,建築材料的「分子品質」已經成為衡量資產價值的新標準。內政部建築研究所發布的《綠建材解說與評估手冊》,本質上就是這場分子選秀的評審指南。它告訴我們,一棟房子的優劣,不應只取決於宏觀的美感,更應取決於其微觀的化學成分與物理表現。 

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毒物學的防線——為什麼你的房子需要一套「免疫系統」? 

如果我們統計現代人的生活足跡,會發現一個驚人的數據:我們一生中有超過 90% 的時間是在室內度過的。這意味著,室內空氣的品質,決定了你免疫系統的長期負荷。在毒物學的視角下,傳統建材如果不加控管,極易成為健康的隱形殺手。 

這種威脅主要源於物理學中的「擴散作用」。傳統建材在生產過程中,為了追求膠合強度或色澤飽滿,往往添加了大量的揮發性有機化合物(TVOC)與甲醛。這些有害分子在常溫下具有極高的蒸汽壓,會不斷地從材料內部逸散到空氣中。當這些分子被吸入肺部,它們會穿透肺泡屏障,進入循環系統,長期累積下來,便可能誘發過敏、呼吸道病變,甚至癌症。甲醛早已被國際癌症研究署(IARC)列為一級致癌物,它是室內最頑強的化學侵略者。 

甲醛無色無味,低濃度時沒有偵測器很難察覺。圖片來源:Shutterstock 

為了應對這種化學侵略,健康綠建材的精髓在於建立一道「低逸散」的防線。為此,政府設定了極其嚴苛的逸散速率門檻。例如,能拿到最高等級「E1 級」認證的建材,其甲醛逸散速率必須控制在極低值。此一標準,本質上是在分子擴散的源頭架設了一層過濾網。 

值得注意的是,健康綠建材不僅關注逸散,更在源頭上畫出了絕對的紅線。例如,政府明確禁止使用石綿、放射性物質以及對人體神經系統有劇毒的重金屬(如鉛、鎘、汞)。甚至對於環境荷爾蒙 PVC,也提出了更為審慎的限制。當你選擇了符合標準的健康綠建材,你其實是在為家安裝一套「微觀免疫系統」,讓每一口呼吸都遠離化學侵略的威脅。 

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生態學的循環——木材如何成為城市的「碳銀行」? 

當我們跨出室內,將視野提升到地球的高度時,建築材料除了保護個體健康,而關乎全球的「碳循環」。這正是生態綠建材所要探討的核心議題:我們如何取之於自然,而不破壞自然的平衡? 

這裡涉及一個關鍵的生物學過程:光合作用。樹木在成長過程中,是大自然最高效的「碳捕集裝置」。它們吸收二氧化碳,透過能量轉化,將碳元素「鎖定」在木質纖維中。只要這塊木材不被燃燒或腐爛,這些碳原子就會以固態的形式存在。換句話說,當我們在建築中使用經過永續森林認證(如 FSC 或 PEFC)的木材時,我們其實是在城市中蓋起了一座座「碳銀行」。 

木板是天然的碳捕捉材料。圖片來源:Shutterstock 

生態綠建材的精神在於「無匱乏危機」與「低人工處理」。2024 年版手冊特別推廣了生長週期快速的竹材,以及具備產銷履歷(TAP)的國產木材。這在熱力學上是非常明智的選擇:選用在地建材能大幅降低運輸過程的碳足跡,而低人工處理則意味著減少化學藥劑的介入。 

相比於傳統水泥或金屬需要經過高溫冶煉、消耗大量化石燃料,生態綠建材帶著大自然的溫度走進我們的生活。當我們觸摸木紋地板時,我們感受著觸覺的溫潤,也與遠方森林行了一場能量交換。這種「固碳建築」的理念,是我們對抗氣候變遷最溫柔也最有力的方式。 

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資源的第二次生命——從線性消耗走向「不滅」的循環 

在過去的建築邏輯中,材料的生命週期往往是一條直線:從礦場開採,經過加工使用,最後進入掩埋場成為廢棄物。這是一條通往資源枯竭的死路。然而,如果我們從物理學的質量守恆定律來看,物質並不會消失,只是被擺錯了位置。那些被拆除的混凝土、碎玻璃或工業爐渣,本質上與新鮮採取的礦石一樣,都擁有同樣的原子基礎。 

再生綠建材的存在,就是為了打破這種線性的終點,開啟資源的第二次生命。在 2024 年版的規範中,再生綠建材的評定基準變得更加細緻且務實。我們不再把舊建築的殘骸視為負擔,而是將其視為一座座位於都市中心的「礦山」。 

例如,現在我們可以利用水庫淤泥燒製成輕質陶粒,或者將廢棄玻璃研磨後,轉化為具備優異隔熱功能的建材。手冊明確要求,再生材料的摻配比率必須達到法定的門檻,這確保了再生建材不是虛有其美的標籤,而是實實在在的資源重生。當我們將原本該被埋在地底的廢棄物,重新轉化為支撐現代生活的結構時,我們其實是在模仿大自然的循環機制——在自然界中,從來沒有所謂的「垃圾」,只有不斷流轉的能量與物質。 

水庫淤泥是很好的隔熱建材原料。圖片來源:Shutterstock 

這場資源重生的革命,不僅解決了掩埋場容量飽和的燃眉之急,更開闢了循環經濟的新路徑。未來的建材將不再完全依賴對地殼的破壞性開採,而是從現有的物質循環中不斷提取。每一塊再生地磚的鋪設,都代表著我們成功將資源從線性的終點拉回,重新投入文明的齒輪中。 

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物理學的盾牌——如何用材料阻擋能量 

在討論完材料的「成分」後,我們必須進入更精密的領域——如何控制能量的流動。高性能綠建材,本質上是建築物對抗外界惡劣物理環境的「盾牌」。它處理的是聲波的振動、熱能的輻射以及流體的運動。 

首先是與噪音的搏鬥。在現代高密度的都市生活中,噪音不僅是干擾,更是一種慢性的生理傷害。高性能防音綠建材利用物理學中的「質量定律」與「多孔隙結構」來馴服機械波。對於牆體,我們追求極致的緻密以阻隔音波傳遞;對於表面,我們則利用細微的孔隙讓音波進入後與材料摩擦,轉化為熱能消散。 

接著是熱能的攻防戰。對抗夏季酷暑與都市熱島效應,傳統做法是依靠冷氣,但這只是在惡性循環中耗能。高性能節能綠建材則提供了另一種方案。透過低熱傳導係數的隔熱材料,我們能像守門員一樣,精確篩選進入室內的能量。紅外線被反射在外,而可見光被保留,讓房子在不依賴電力冷卻的情況下,依然能維持宜人的溫度。 

最後,我們不能忽略流體力學在都市中的應用。高性能透水綠建材讓地表重新學會「呼吸」。當大雨傾盆時,具備連通孔隙的鋪面能讓雨水迅速滲透到地下,緩解排水壓力,並透過水分蒸發帶走潛熱,從根本上解決城市悶熱的問題。這種對物理能動性的極致運用,讓建築從一個封閉的盒子,轉變為一個能動調節環境的有機體。 

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你的選擇,決定了文明的未來 

走過這場從分子到能量的探索之旅,我們不難發現,建築材料的革命,本質上是人類對「居住品質」理解的升級。我們不再滿足於表面的奢華,轉而追求微觀層面的純淨、環保與高效。 

內政部建築研究所發布的《綠建材解說與評估手冊》,等於是一份關於未來生活的「資產配置表」。在綠色金融與永續發展的浪潮中,銀行、投資者與消費者都正學著透過這份成分表,來判斷一項資產的真實價值。一棟擁有綠建材標章的建築,代表它在低風險、低碳排與高效能方面,都具備了長期的競爭力。 

當建築回歸分子層級,我們看見的不僅是化學鍵的結合或物理波的反射,更是人類對待地球與自己身體的態度。每一次對於綠建材的選擇,都是對未來的一種投票。我們正在親手編織一張以科學為經、以永續為緯的材料網絡,讓每一座城市、每一戶人家,都能在微觀的平衡中,找到屬於這個時代的、真正的安定。這場革命才剛剛開始,而你我都是其中的參與者。 

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