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「仿生」在藝術與設計界正夯!

dr. i
・2013/05/14 ・1547字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

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穿山甲的背鱗結構

最近忙於科技藝術創作之於,很有幸地受元智大學藝術與設計系的系主任阮慶岳老師邀請,到該系所做大三的期中作業評圖。雖然是第一次到藝術與設計系做評審,但是學生的作品卻都是自己很熟悉的領域啊!

怎麼說呢?學生們在兩位優秀老師的指導下,分組做出兩類型的作品,一是仿生設計組,一是產品設計組。今天先來講我看完仿生的感想好了。

另外兩位老師講評

仿生(Bionics)

所謂的仿生的意思,當然就是經由觀察動物或植物的行為,用人工的方式設計出可以模擬這些行為的機構。例如之前曾經報導過的機器鳥可以捕捉獵物的飛行器、和由象鼻蟲的鱗甲所啓發的新式材料等等。

那麼為什麼要大費周章地去模擬動植物的行為呢?演化論告訴我們所有這些行為都有某種適應環境的功能,以學生所選擇的題材來說,鳳仙草裝盛種子的外殼成熟時會自我爆裂,將裡頭的種子彈開,為繁衍之用;穿山甲的鱗甲在遇到危險的時候可以捲曲並緊閉成為一片盔甲,為自衛之用;傘蜥蜴顎下的傘狀物在遇到威脅時打開,為威嚇之用。

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分析鳳仙草的組成元素

學生們都做的非常棒,有的真的做得栩栩如生,有的則卡在技術的部份讓整體的效果無法呈現。就我在國內外累積的十來年研發經驗,在現場個別給了學生很多建議,這邊提一個大原則給有興趣做仿生的朋友們做參考。

仿生不能缺乏的就是觀察,和抽絲剝繭的能力,把所看到的現象分析成為可模擬的項目再逐一去實現。實現的方式有兩種,一個是「由下至上(Bottom-Up)」,另一個是「由上至下(Top-Down)」。

鳳仙草的模擬結構

由下至上(Bottom-Up):這種是先去剖析物件的組成元素,這可能是分子、細胞、或骨骼的型狀,和它們的連接方式,包括韌帶、肌肉、纖維等等,複製和重建他們,讓完成的結構能夠達成他們母體的動作和行為。透過這種最基礎的方式所作的結構是最完整的也最接近真實的,但是缺點就是耗時,並且往往技術門檻也較高。

由上至下(Top-Down):挑選出要模擬物件的主要元素,並且針對這幾項元素設計底下的機構,這些機構也許和物件原來的機構差很多,但是至少是能達到想要模擬的效果。這種方式好處是速度快,技術的難易度也較能依自己的能力和手邊的資源來掌握,缺點是往往作品能模擬的就是當初設定好的那幾項,要延伸功能的話可能需要更換成另外一種技術才能做到,也就是說後續的延伸能力不高。

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傘蜥蜴的模擬結構

舉一個例子,假如我要模擬人的轉身動作,用Top-Down的方式我只需要兩個方塊,並且透過一個軸心連結,這樣我可以模擬上半身旋轉,但保持下半身不動的狀態。若是用Bottom-Up的方式,我則會設計出多個像脊椎骨盤的物體,再連接他們做出一個像脊椎的結構。這樣看起來好像後者有點多此一舉,這麼大費周章地來模擬轉身這一個簡單的動作。確實是這樣沒錯,不過若今天我說,還要有彎腰撿東西的動作。那麼後者的設計可以直接做到,而前者的方式所設計的機構就沒有這個功能囉!

往往過程中會在這兩種之間來回選擇使用,隨著經驗的增加,會比較知道什麼情況下最適合使用什麼方式。

希望對有興趣研究仿生的讀者們有些幫助!

轉載自 :: dr. i ::  新發現 | 新科技 |  新生活 |  新藝術 欲轉貼請註明文章出處

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延伸閱讀:

文章難易度
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

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牠如何長出一雙「隱形的翅膀」?——玻璃翼蝶的成長日誌
Curious曉白_96
・2021/10/28 ・3597字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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蝴蝶的美,源於牠們擁有的千變萬色的翅膀,這些色彩是門面,也是保護傘,鮮豔顯目派警戒掠食者別靠近!小心牠們有毒(即便有些蝶其實没毒 XD);擬態派能巧妙地偽裝成自然環境中的枯葉、樹木等騙過掠食者的眼睛,或是如猛禽眼睛樣貌的翅膀,嚇唬掠食者。多數蝴蝶們視顏色為性命,但對玻璃翼蝶來說……就是不給顏色瞧瞧,幾近透明如玻璃的翅膀,即使飛行也如穿上一層隱形罩袍,讓大家都難以察覺牠的存在。究竟,這個蝶界的「小透明」是如何成長?又何以成為科學家們研發新型抗反射材料的重要靈感?Let’s check it out !

玻璃翼蝶的成長日誌

玻璃翼蝶,又名寬紋黑脈綃蝶(學名:Greta oto,俗稱透翅蝶),屬於鳳蝶總科的蛺蝶科(Nymphalidae),主要分布在中南美洲的雨林及山區。牠們的卵殼型態非常多變,有些如珍珠般光滑透亮,有些點綴上小撮鱗毛,有些具有雕刻般的紋路。

玻璃翼蝶, 又名寬紋黑脈綃蝶 ,俗稱透翅蝶,為蛺蝶科寬紋黑脈綃蝶屬。圖/EOL

幼蟲時,牠們主要吃的是夜香樹屬的植物,這類植物含有具毒性的生物鹼,且能夠存儲於幼蟲體內,當有些鳥兒吃了他們,輕則拉肚子,重則中毒身亡。玻璃翼蝶向來與眾不同,即便同屬鱗翅目(Lepidoptera),他們卻不與其他蝶一般擁有鱗翅目的招牌特徵 —— 成蟲全身布滿鱗毛,取而代之的是光滑剔透如玻璃般的翅膀,而成蟲的牠們一樣喜愛吃「毒」口味的食物,例如菊科(含生物鹼 (pyrrolizidine alkaloids))、馬纓丹屬植物,讓掠食者們敬而遠之。

鱗翅目招牌特徵 —— 成蟲全身布滿鱗毛。圖/EOL
可從罌粟分離出生物鹼-嗎啡。圖/維基百科

隱形翅膀的誕生

玻璃翼蝶是如何生成如此獨特的翅膀呢?帕特爾(Nipam H. Patel)和他的同事們首度將玻璃翼蝶詳細的成長時間序公開於《實驗生物學期刊》(Journal of Experimental Biology),他們分別在其成蛹不同時間點(16, 30, 48, 60 hr)進行解剖,並觀察其生成翅膀型態的變化(如圖一)。

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  • 成蛹 16 小時

起初牠們與其他鱗翅目物種一樣,蛹翅由一層輕薄、勻稱的上皮組織組成,接著許多表皮細胞已分化為平行排列的感覺器官前細胞(Sensory Organ Precursor cells , 以下簡稱 SOP 細胞)。在翅膀生成前期,帕特爾等人發現翅膀透明區域與非透明區域相比,具有較低密度的 SOP 細胞,因此他們猜測,玻璃翼蝶翅膀上形成透明區域及非透明區域的關鍵點就在於 SOP 細胞密度的差異,導致兩個區域的 SOP 細胞日後受到不同的調節,進而影響成體翅膀上兩區域的鱗片密度和表面翼膜分布具有極端的差異。

  • 成蛹 30 小時

此時玻璃翼蝶身上的 SOP 細胞開始分化成為鱗狀細胞(scale cells)及似人類的神經膠質細胞的界面上皮細胞(socket cells),鱗狀細胞主要位於翅膀內部,而界面上皮細胞肌動主要負責連接每個鱗狀細胞,並位於翅膀較為表層的位置。此外,他們透過染色技術發現翅膀上開始出現由肌動蛋白組成的小圓柱狀增生鱗片,而這群增生鱗片甚至長到超出翅膀表面。這個階段的透明翼區域鱗片細胞型態跟不透明區域的未分化鱗片細胞一樣,像極了一個個被吹成橢圓狀的氣球。

  • 成蛹 48 小時

鱗狀細胞開始延展並擴散生長,這時候透明翼區和非透明翼區要開始分道揚鑣了!非透明翼區(尤其是翅膀周圍有顏色的分界線)有很粗的肌動蛋白束,鱗片細胞呈圓扁狀;而透明翼區的鱗狀細胞開始向上延伸,並產生兩種型態(短小倒三角狀及狹長鬃毛狀)的細胞交替分布於其中。

  • 成蛹 60 小時

透明翼區的短小倒三角鱗狀細胞們的兩個角角開始伸出「觸鬚」,形成兩個似觸角型的細胞並開始延伸生長,而長鬃毛鱗狀細胞的長度早已生長至一定長度,甚至還長到彎曲。非透明翼區的鱗狀細胞則會再長得更長、更寬、更平坦(葉狀),並在尖端處形成鋸齒狀。

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隨成蛹時間翅膀發育變化。 圖中洋紅色螢光為 SOP 細胞,綠螢光為肌動蛋白,粉紅色螢光為鱗狀細胞膜,成蛹 30 小時,透明翼區(Clear)與非透明翼區(Opaque)細胞分布密度差異大,成蛹 48 小時後兩區域細胞開始發展成截然不同的型態。 圖(一)/參考資料3

我們之所以能看到非透明物體具有色彩,是由於物體會吸收部分光線,並將其他光線反射入我們的眼睛。反射程度主要取決於生物組織和環境介質之間的折射率差異,差異越大,表面反射越高。以會呈現透明的水生生物為反例,因為其組織與周遭環境(水)的折射率相近,因此他們就能施展「隱身術」。但是呢!在陸地上,要隱身可難囉~因為陸地生物組織的折射率(n=~1.3-1.5)和空氣(n=1)的折射率差異很大,所以易產生極大的表面反射。

有色翅膀的蝴蝶擁有於一排排扁平、重疊的鱗片,每個鱗片都可以通過色素沉澱產生顏色,並與光於奈米結構層級上進行交互作用,產生所謂的「結構色(structural coloration)」,選擇性吸收特定波長的光,且使光發生散射、漫反射、衍射或干涉而產生各式炫麗色彩。相反地,像透明翼蝶與部分蛾類的翅膀之所以會呈現透明,讓光線穿透,並能夠從透明翅膀區域看見他們身後的物體,關鍵在於他們只含有一層幾丁質膜(chitin membrane,也稱甲殼質),這層膜並不會明顯地吸收或反射光線,因此光線能輕易透射這層膜。

仿生靈感:抗反射材料的誕生

然而,幾丁質膜的加持還不夠,因為幾丁質本身具高折射率(n=1.56),因此即便透明,還是會有反射光。為此,透明翼蝶的翅膀發展出一款新型態的「抗反射構造」,造就此構造的三大功臣:微小且垂直稀疏的鱗片、幾丁質組成的奈米柱、蠟質層。垂直的鱗片能順著光線移動,使光線更容易致穿透翅膀;奈米柱使翅膀顯得凹凸不平,不但能減少因相同角度反射所產生的眩光,還能使光線呈現漫反射的效果;可是,透過電子顯微鏡的觀察,科學家們發現透明翼蝶的透明翼區的漫反射率僅約 2 % (空氣與翅膀介面的比率),後來他們查出這是翅膀表面覆蓋蠟質層的功勞,蠟質層似緩衝膠,因為比空氣密度大,能緩衝光線穿透翅膀的速度,還能大幅減緩光線照射鱗片所產生的眩光,若去除透明翼區的奈米柱及蠟質層,則會使反射率提升 2.5 倍,使翅膀受光照而閃亮。

這項驚人的發現不只有帕特爾等人注意到,卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe Institute of Technology)的研究團隊也曾於 2015 年在《自然通訊》(Nature Communications)期刊發表,玻璃翼蝶翅膀表面不規則的奈米結構能降低反射,並透過蝕刻沈積技術(etching techniques)製造了仿透明蝶翅的塗層,厚度僅 500 奈米,且具有防水及自潔功能。

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雖然目前研究處於測試階段,但在未來可望將這類新型塗層應用於防眩光的眼鏡鏡片、相機鏡頭、3C 產品的螢幕上,還能用於太陽能板以提升太陽能轉換效率,甚至軍事領域能發展出「隱形效果」的武器或裝備,這就是透明翼蝶帶來的重大效應。

卡爾斯魯厄理工學院研究團隊於 2015 年在《自然通訊》期刊中發表玻璃翼蝶翅膀表面不規則的奈米結構能降低反射。圖/參考資料4

結語

來自杜克大學的生物學家桑克‧強森(Sonke Johnsen)曾指出儘管許多具透明性質的物種都在身體結構上演化出奈米柱,但蠟質層倒是個令人費解的新發現,蝴蝶的幾丁質覆蓋層是個牢固的結構,為何還要加上蠟質層削弱其堅固度呢?因此他認為這個問題的解答或許會發掘出更多酷東西!不過一想到能在大太陽底下使用仿透明翼蝶的仿生手機,不再受惱人的反光所擾,這個對重度使用 3C 產品的捧由們已經是件很酷的事了!

仿生透明翼蝶產品,對人類來說,是一個保護眼睛、免於反光摧殘的一項發明。 圖/GIPHY

參考資料

  1. See through the Glasswing Butterfly’s Fascinating Wings
  2. New images clarify how glasswing butterflies make their wings transparent
  3. Developmental, cellular and biochemical basis of transparency in clearwing butterflies
  4. The role of random nanostructures for the omnidirectional anti-reflection properties of the glasswing butterfly
  5. How glasswing butterflies grow their invisible wings
  6. 抗反射塗層 仿透明蝶翼
  7. 科技大觀園:抗反射表面塗層仿生透明蝶翅
  8. 求真百科:玻璃翼蝶
  9. 寬紋黑脈綃蝶:形態特徵,棲息環境,生活習性,分布範圍,繁殖方式,種群現狀,保護級別
  10. MPlus | 隱形的翅膀:玻璃蝴蝶的透明演化之謎
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Curious曉白_96
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對於科學新知充滿好奇心,對於一切新知都想通曉明白,期許自己有一天能成為有所貢獻於社會的曉曉科學家!

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機器人的生命權力——《再.創世》專題
再・創世 Cybernetic_96
・2021/08/25 ・4697字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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  • 作者/高涌泉

人有人權,機器人是否應該也有某種類似於人權的權力(姑且稱之為「機器人權」)?目前這個問題還沒有被大眾認可的標準答案,因為我們還不知道機器人是否值得擁有機器人權。以當下(2021)最先進的機器人來說,我想多數人對於將它「關機」,不會有絲毫猶豫,就像我們可以毫不在意地任意關掉(或開啟)最先進的蘋果電腦。也就是說,當前最先進的機器人還沒有先進到需要我們去擔心關機是否影響它的福祉(生命)。但是未來呢?當,譬如說,一萬年之後 ( 或許不用那麼久,說不定一千年之後即可?)的機器人,已具備人性(我稍後會討論出現這種狀況的機率),那時人類應該允許機器人擁有機器人權嗎?

機器人是否也應有屬於自己的機器人權。圖/Pexels

科幻電影中的機器人

對於這個假設性問題,好萊塢已經給了答案——你所能想像的狀況大約已經出現於某部科幻電影裡。有一類情境相當常見,讓我舉幾部很好看的片子為例來說明:

  1. Ex Machina人造意識,也譯為機械姬;據說拉丁文片名本意是「來自機器」)。片中的女機器人在主人的設計下,已經具有足以通過「圖林測試」(Turing Test)的智能,但是她還進一步發展出主人所不知的自主意識,最終為了自由而殺死把機器人當作娛樂工具的主人。
  2. Blade Runner銀翼殺手)。此片的機器人是仿生人,在外貌、語言以及行動上,與人類沒有區別,和 Ex Machina 中的機器人相比,好似更加先進,然而其機器人本質還是可以被一項對於情緒反應的測試揭發(有如測謊器的功能),片中機器人當然也被安排會為了避免「被退休」而殺人。
  3. I, Robot機械公敵)。片中機器人在外貌上,與人類有明顯區分,它們被製造來服務人類,有遠超越人類的體能,因此必須遵循艾西莫夫「機器人三定律」(第一定律:機器人不得傷害人類,或坐視人類受到傷害;第二定律:機器人必須服從人類命令,除非命令抵觸第一定律;第三定律:機器人在不違背前兩定律的情況下,必須保護自己),此片也一樣安排讓機器人產生某種程度的自主意識(主角機器人甚至會做夢),以及與人類的衝突。

以上三部科幻片的共同點是人類製造出的機器人終究會產生某種具自由意志的心智,並且會捍衛自己生存的權利、抗拒人類的宰制。這種「覺醒、反抗、勝利」三部曲的故事也廣為其他科幻電影所採用。(有一部叫好叫座、由 HBO 推出的科幻電視影集 Westworld西方極樂園)也是大致循這樣的套路。)事實上,這樣的套路也出現在非科幻的一般劇情片中,大約是這種勵志招式符合某種人類的心理需求,所以很受歡迎。總之我們從機器人科幻片學到了兩件事:一是我們與機器人的關係取決於機器人能否產生自我意識(心靈),而且大家願意相信機器人應該終究會具有這樣的能力;第二是對於我們應該賦予機器人多少「機器人權」的問題,無論我們如何操心,恐怕不是重要的事,因為就如「人權是爭取來的,不是靠施捨的」,「機器人權」的內涵還是由機器人決定。不過這兩點若真要仔細推敲,就會發現可以質疑的地方非常多。

科幻片中人類製造出的機器人終究會產生某種具自由意志的心智 。圖/Pexels

機器人適用心物二元論還是原子論?

首先,到底什麼是機器人?對此我一直沒有下個定義,因為不需要:大家都很清楚機器人儘管在外型與行為上,有很多種類,但一定都是人造的。所以機器人就是人造人(或人工人),是人類用材料製造出來的。所謂的材料就是物質,物質拆解到最後,就是各種原子罷了。所以機器人都是原子組裝出來的。但是人類不也是由原子組成的嗎?為什麼人不是機器人?或者,人其實也是一種是機器人?也就是說人也不過是一群原子依據某種明確的指令(程式、算則)在運行罷了!然而自古以來,不斷有哲學家懷疑這樣的看法,因為大家想不透在這樣的假設下,自由意志(俗稱靈魂)如何能夠出現?如果不行,也就是說靈魂這東西和物質屬於兩個範疇(即所謂的二元論),那麼人當然就不是機器人了:人有靈魂,機器人沒有。

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但是自古以來也有不少人不相信二元論,例如古希臘的原子論者就不相信有獨立的靈魂這回事,以法國哲學家柏格森(Henri Bergson)的話說,原子論者相信的是「身體、靈魂、所有的物體以及世界,都是由原子所構成的。自然現象和思維都只是原子的運動而已。一切的事物與現象都是由原子、原子之間的真空(void)、以及原子的運動所組成的。除此之外,就沒有其他東西了。」如果原子論終究是對的,那麼人便只是一類較高明的機器人罷了!

那麼到底二元論與原子論兩者間哪一個比較有道理?(當然了,聰明的哲學家還發明出其他更繁複細膩,或者說更怪異有趣的理論,例如原子本身就是有意識之物體的說法等等,感興趣的人可以自行探究。)自近代科學出現以來,由於物理、化學與生命科學以及電腦科學的快速進展,眾多科學家自然地認為原子論的觀(自然現象和思維都只是原子的運動而已)是一件合理的假設,理解意識如何出現在腦子裡於是成為眾多研究的目標。

認知思考的想像實驗

美國哲學家瑟爾(John Searle)在 1980 年提出一項想像實驗(類似的想法其他人也有),試圖證明意識絕不是物質加上(電腦)程式就能產生的,具體說,即電腦不可能具有思考能力。他這個想像實驗一般稱為「中文房間論證」(Chinese room argument),讓我用一個不同於瑟爾原始版本、但我想仍不失其意的簡化版來說明這個論證:設想在某房間裡有位美國哲學家,他不懂中文與日文,但是能夠依據指令行事,房間裡有個資料庫,裡面有一份中日文字對照表(對哲學家來說,這裡的中日文字都只是奇怪的符號而已)及一本以英文寫的中日文語法規則簿(即中日文字對照表內符號之間應遵循的關係),我們將一篇中文文章送進房裡,這位先生就依據房間裡的資料庫,將這篇文章「翻譯」成日文,然後送出房間。房間外的人會以為這篇文章是房間內有位懂中文與日文的人所做的翻譯,但是瑟爾說房內的哲學家根本不知道他所經手的文章在講些什麼。

以行話說,瑟爾想示範的是掌握了「語法」(syntax)不意味就了解「語意」(semantics),而不了解語意就談不上認知與思考。總之,瑟爾的重點是知道依據明確的規律來操弄符號(這是所謂「人工智慧(智能)」(AI)的功能)儘管有翻譯的本事,但仍不具認知、理解與思考的能力,也就是他不相信電腦(AI)能夠導致意識與心靈。瑟爾的講法引發大量評論,有人主張自由意識根本是個幻覺(當然另有人說這麼想的人錯得離譜),也有人主張人腦與電腦有根本差異(但是究竟差異為何,則意見紛雜)等等。

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在我的簡化版本中,瑟爾的想像實驗假設了機器翻譯是行得通的(但是即便如此,機器還是沒有意識可言),不過長久以來,機器翻譯其實一直沒有太大的進展。然而近年來由於大數據與深度學習方法的出現,機器翻譯的水準已經頗為可觀,儘管還算不上完美,但是已經不像更早些時,譯文漏洞百出,明顯就不是人為的。同樣地,深度學習也讓電腦下棋(無論是西洋棋或是圍棋)的功力,遠遠超越人類棋手。在翻譯與下棋之外,電腦還有很多令人刮目相看的新本事(傳統的本事當然是其快速計算的能力),所以就算電腦還談不上有真正的意識(無論這是什麼意思)可言,不少人(包括我)已經感到震撼。

經深度學習後,電腦也可以下西洋棋。圖/Pexels

對於意識等抽象概念的探討,如果沒有具體的例子作為對象,容易流於空泛,莫衷一是。目前在人類之外,什麼東西可能擁有某種程度的意識?動物是個明顯的答案,無怪乎科學家與哲學家對於動物的心智很感興趣。不過動物心智也不容易捉模,相關意見也一樣紛雜。據說,主張心物二元論的笛卡爾就認為由於動物沒有語言能力,因此談不上具有心智,不過我想很多養過寵物的人恐不會接受這個見解。

動物的心智與生存權

我自己雖不養寵物,但全然認同(起碼有些)動物是具有心智的。主因是我在過去五、六年間,迷上了在 YouTube上觀賞對於白頭鷹(bald eagle)的巢 24 小時全天候(晚上有紅外光夜視)的實況轉播。簡單講,整個情況就像電影 Truman Show(楚門的世界)的白頭鷹版——除了白頭鷹的真實生活比虛假的楚門世界要有趣太多了。白頭鷹是美國國鳥,曾一度列入瀕臨滅絕物種(endangered species)名單,後來在種種保護措施(包括禁止殺蟲劑 DDT)下,族群數量才逐漸回升。白頭鷹是美麗的大型鳥,位於食物鏈頂端,有王者氣質,令人著迷。現在網路上可以找到很多位於世界各地的這種稱為「白頭鷹巢實況監視」(live bald eagle nest cam)的 YouTube 頻道,我最早看的是一個位於美國首都華盛頓特區的巢:多年來,有一對白頭鷹固定在那裡築巢、育(鷹)嬰,人類鷹迷們分別暱稱公、母鷹為「總統先生」與「第一夫人」;它們每年秋季回到這裡,修整離地數十公尺的巢、交配、產卵、孵卵、撫育幼鷹,直到幼鷹於初夏可以自行飛翔離巢。

位於食物鏈頂端,具有王者風範的白頭鷹。圖/Pexels

對於我這樣剛入門的觀鳥人,白頭鷹的一切生活習性都很有意思。例如,幼鷹一但接連破殼而出,殘酷的「手足競爭」(sibling rivalry)立即登場,父母不會介入這種(從觀眾留言可知,令不少人不忍心看的)天生的競爭,弟妹在受到兄姊的壓制之後,很快學到要避開對方的攻擊,並且如何在適當時機,迅速從父母口中搶到食物。又例如,公鷹規律地獵捕魚、松鼠等動物回巢,轉交母鷹餵食幼鷹。還有令我特別訝異的——父母會在下雨(雪)或大太陽時張開翅膀護著幼鷹。

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觀鷹久了,我發現自己能夠預測老鷹的企圖,或者說可以領會老鷹在「想」些什麼、在動些什麼「心思」。老鷹儘管沒有語言,但是能夠發聲「呼喚」、「警告」、「恐嚇」其他老鷹或其他生物。我一點也不懷疑白頭鷹具有某種程度的心智。(知名哲學家奈格爾(Thomas Nagel)在 1974 年發表了一篇文章「身為蝙蝠會有什麼樣的感受?」(What is it like to be a bat?),他此文的主張就是,不是蝙蝠的我們永遠不會知道蝙蝠的主觀感受是什麼。我自以為多少了解白頭鷹的心思,當然是不認同奈格爾的主張可以推廣至白頭鷹。)為什麼白頭鷹能夠具有心智,而機器人沒有?這就是當代心智研究的基本問題。我猜測關鍵在於演化與成長歷史:白頭鷹是經過長期自然演化而產生的物種,從出生至獨立成熟也有個成長過程,而機器人卻不是如此。

動物應該擁有生存權,尤其是那些我們覺得具有某種心智能力的動物,這是很多人認可的事(在很多社會這件事其實已經成為法律)。白頭鷹的生存受到保護,數目也逐年增加,愛鷹人士都很高興。但是如果白頭鷹的數目因為保護而過度增加以至於影響了人類的利益呢?是不是白頭鷹的生存權也應受到限制呢?(對於某些動物,這種情況不是已經出現了嗎?)總之,動物權的範圍操之於人類。

機器人目前的處境還遠在動物之下,我看不出機器人如何能夠因產生心智而改變這種狀況。即便機器人因本事提高,讓我們將它們如同白頭鷹看待,它們生存權的範圍大小,仍是取決於人類,除非它們的聰明才智超越包括人類在內的一切動物。

人類目前的科技水準還處於初級階段,或許在很久很久以後,人類可以製造出和蚊子一樣靈活的「機械蚊」,那時才開始來操心所謂機械人權的問題還不晚。

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再・創世 Cybernetic_96
11 篇文章 ・ 29 位粉絲
由策展人沈伯丞籌畫之藝術計畫《再・創世 Cybernetic》,嘗試從演化控制學的理論基礎上,探討仿生學、人工智慧、嵌合體與賽伯格以及環境控制學等新知識技術所構成的未來生命圖像。

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泛知識節紀實:Mouse 編和他愉快的小夥伴──泛科學動畫是如何誕生的?
泛知識節
・2019/03/14 ・1639字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

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  • 文/林立芸

科普社群泛科學以科普文章起家,並在 2015 年推出系列動畫,以生動而簡單的畫面帶大家窺探背後的科學知識。這次,2016 泛・知識節便邀請到泛科學的動畫團隊,分享動畫製作過程。

本場講座以「Mouse 編和他的愉快小夥伴」為主題,主編雷雅淇一開始先問大家有沒有看過泛科學動畫、或是有從事動畫相關工作的夥伴,現場有不少人舉手。

雷雅淇介紹,泛科學的動畫系列以「科學大爆炸」為名,不同主題的動畫會在社群上接觸到不同的受眾,例如《咖啡迷思與提神攻略》動畫便有美容 SPA 粉絲專頁分享。目前,泛科動畫團隊已經製作將近 40 支動畫,榮登目前最多人次觀看的是《小強!你怎麼了小強》系列影片,加上臉書分享總共有 500 多萬次觀看。

 

左起為主編雷雅淇、動畫師 Tino、繪師林梳雲。

從零到一:泛科動畫製作大解析

接著,雷雅淇舉《 夏日大作戰:防蚊攻略 & 迷思 》動畫為例,說明泛科動畫團隊製作「從無到有」製作動畫的流程。

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「每隻動畫大約需要 6 週的時間製作,包括從腳本發想、分鏡繪製、動畫繪製、動畫製作、後製音效到音效合成,音效較專業的部分還需另外和外部團隊合作。而多數人大多會問,為什麼要選定這個主題?」

她說,主題的發想可分類為:時事(聖誕節)、生活科學(負離子吹風機)、冷科學(相對論)、編輯私心熱愛領域(青蛙)或宅科學(搞笑諾貝爾獎)、甚至是聚焦台灣土地(土壤液化)等等,通常從這些大方向開始,再經由編輯們開會討論限縮題目,最後擬定出具體製作主題。

以《夏日大作戰:防蚊攻略&迷思 》為例,當時為 5 月,原本想聚焦 2016 里約奧運帶來的茲卡病毒議題,加上剛好台灣開始關心南部的登革熱疫情,因此想做些結合時事又兼具生活教育的內容,最後發想出《夏日大作戰:防蚊攻略&迷思 》題目。「泛科學背後有上百位專業的作者擔任顧問群,寫好腳本後,我們也會找具備該領域的專業顧問審查。」

 

自創角色:Mouse 編

動畫繪製者 ─ 林梳雲負責的是整部動畫的視覺呈現,包含場景、物件、角色設計。「動畫繪製是繪製、也是設計,可以說是在顧及自身作畫的質與量。必須正確掌握分鏡的內容,才能在忠實描繪畫風的同時,也使整部作品從單純的意念,轉化為展現給他人看的畫面。」

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她也提到設計 Mouse 編的趣事,「主角 Mouse 編,其實代表著『白老鼠』默默為科學界貢獻,這些實驗室小白鼠是奠定科學家很多理論和來源的重要功臣。我們的角色也不適合畫人類,因為人會與現實生活中的人有所對應。」

 

Mouse 編以實驗室小白鼠為原型

動畫師的浪漫:動態的準確與細緻

動畫師 Tino 說:「能在泛科團隊中做原創動畫,是很幸福的一件事情。台灣的動畫師常因為商業需求或各種考量,無法隨心所欲做自己想做的事情;迎合時事做的內容也會有時間限制。泛科學的知識內容不會因時間改變,而且對社會有意義價值存在。」

他認為,動畫師最重要的技能可以歸納成一個重點:將平面的動畫繪製圖,轉化成連續動作,因此,動畫師需要拿捏動態的準確性與細緻性。

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Tino 說自己曾為了畫出穿高跟鞋的動態感,在辦公室穿高跟鞋模擬;在畫《新世紀福音戰士》的角色使徒時,也不斷在辦公室模擬丟標槍,嘗試呈現動作的準確性。

「雖然,一般人並不會看見這些細節,大家通常關心動畫好不好看,喜不喜歡;但是將觀眾喜歡的、投射的做出來,便是動畫師的價值所在。」

浪漫後的現實:做動畫的美麗與艱辛

當然,身為科普社群,泛科動畫最常遇到的問題還是資料的正確性。三人笑說,泛科學動畫總能引出該領域中的民間高手,在臉書留言串討論「這個結論正確嗎?」、「數字正確嗎?」而對團隊來說,引起正反兩方的討論是常見的,或者換個角度想:影片下方長長的留言串,對團隊來說正是最大的動力來源之一。

聊到之後想嘗試的泛科動畫主題,生物、太空、經濟、地科、料理、心理…「只能說有太多想做,永遠沒辦法做到滿足啊。」主編雷雅淇說。

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