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眨眼之間-讀《第一隻眼睛的誕生》有感

timd_huang
・2011/05/26 ・4506字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

書名:第一隻眼的誕生--透視寒武紀大爆發的祕密,In the Blink of an Eye, by Andrew Parker
陳美君翻譯,貓頭鷹書房出版

說真的,這本好書的翻譯書名是個缺陷,我個人覺得翻得不是很入神,或許如本文的標題「眨眼之間」,更能捕捉本書的神韻,更能點出在地球46億年漫長歲月中,生物從只是有能感光的細胞(因而無法主動攻擊掠食),進化「轉」成「眼」睛的出現,揭開了寒武紀生命大爆發的序幕,因而改變了整個地球的生物演化;雖然寒武紀生命大爆發的時間長達五百萬年(5.43-5.38億年前),但是從地質年代的眼光來說,那只不過是剎那一眨眼之間,因此,原本書名用了Blink這個字眼,此雙關語詞刻意強調,在整個地球生命演化過程中,雖然寒武紀大爆發有其絕對的關鍵性,可是卻很短暫,就如一眨眼那麼快,而且整個地球生物世界,自此從和平祥和沒有攻擊性生物的埃迪卡拉樂園(Ediacaran Garden),轉入相競鬥爭的寒武紀生物爆炸場面,生物間相互攻擊吞食,「打與跑(Fight and Flight)機制」成為生命的本質,改變了整個生物世界的相貌。

【按:截至目前為止,尚未發現在寒武紀之前的埃迪卡拉紀獵食性多細胞生物化石,也沒有發現這時期生物所鑽的垂直洞穴遺跡,因此科學界認為埃迪卡拉紀是個沒有相互攻擊的祥和生物世界,比照《聖經》伊甸園神話,幽默地稱之為「埃迪卡拉樂園」。】

對於想進一步瞭解地球早期多細胞生物生命演化科普讀者來說,個人認為目前中文出版界有三本書,都是必讀的書:一是前幾年大陸江蘇科學技術出版社,由中科院南京地古所傅強等人所翻譯古爾德1989年的《奇妙的生命》(簡體字),Wonderful Life, by Stephen Jay Gould,它雖然也是一本必讀的(爛)書,但該書的翻譯,實在令人不敢恭維,書內的文句「垃垃長」不說,還有無法計數諸如:「xxx的yyy的zzz的abc」的文字,讓閱讀者的中文能力受到嚴重考驗;相對來說,這本《第一隻眼的誕生》的文筆就比較流暢,比較沒有外星人的感覺;此外,還有一本彩色圖文並茂,相對來說,更有份量的書:《動物世界的黎明》,The Dawn of Animal World,陳均遠著,江蘇科學技術出版社。

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有關本書的介紹,請各位讀者自己去看,不多說了。

話說回頭,看完這本好友送我當生日禮物的書後,覺得其中最有意思的一小段,就是第八章〈殺手的本能〉開頭處的〈生命法則〉:

世界各處的動物賴以生存的法則

◎基本規則
1. 人人為己:奮力求生!

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1.1 避免被吃掉
1.2 吃掉別人

2. 種族延續

2.1 繁殖
2.2 找到並保護棲境
2.3 適應環境的變化

◎生活型態
1. 掠食者
2. 獵物

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◎戰術
1. 惹人注目
2. 隱藏/錯覺
3. 與生俱來的優點/能力

哈!上面的這簡短列表,深得我心,深得我心!怎麼說?容我說來:

首先,個人認為整小段子標題「世界各處的動物賴以生存的法則」,或有筆誤;放眼看地球眾生物,此法則應該不只限於動物界吧?植物界和其它所有的生物界,不也是如此嗎?整個地球上所有的生命,強調「所有」兩字,都遵循著這個〈生命法則〉,有何能例外?

有一次看科普頻道有關宇宙方面的紀錄片,其中有一小段:從原子的角度來看,每一個組成萬物的原子,從宇宙闢靂開始以來,就不停地循環回收再利用(Recycle),未曾止息;不要說那麼小的原子,想想我們所喝的水和呼吸的氧氣,難道不是幾十億年前的水和氧分子嗎?誰能計算其間輪迴幾許?回到宇宙中所有原子都無限次的輪迴觀念來說,你我由各種原子組成的萬萬生物,老早就不知道已經輪迴過多少次了!

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故建議把此子標題改為:「世界各處的『生』物賴以生存的法則」,一字之別。

從「基本規則」這部份來說,「人人為己:奮力求生」和「種族延續」兩個子項目,豈非幾千年前我們老祖先朱子所言:「人不自私,天誅地滅」(編註:出處待考證),為了生存,所有的人都是自私的;還有告子(不是孔丘)所說的「食色性也」嗎?派克或(古)生物學家,這時候才來說同樣的話,不是晚了幾千年?不是後知後覺嗎?

以我的術語來說,告子的「食」與「色」和朱子的「自私」,原本就是生物生命的法則,前者「食」是為了「小我」生存,後者「色」是「大我」生存,其間並以「自私」貫串之;所以啊,人的自私貪婪好色,就是我們人類的本性,畢竟我們人種,也只不過是諸多生物其中之一而以。

「小我」若要能存活下去,就必須吃別人,同時避免成為別人的晚餐,也就是說,整個生物界法則,原本就是「獵人(Hunter)與獵物(Hunted)」關係的世界,所有生物都不例外;從這個角度來想,所謂「不殺生」者用以維生所吃的植物,是不是生命?所吸入空氣中的細菌,是不是生命?所謂的「不殺生」,根本就是一種對於生命莫大的無知與褻瀆,完全不懂「生命」到底是啥米碗糕!完全是虛幻自我欺騙的謊言;這個「小我」個體要「活」下去,就必須有「其它」個體「死」掉成為這個「小我」的食物,各種生物生生死死,死死生生,生即是死,死即是生,藉由「小我」的生生死死,傳承「大我」的生命;按:我尊重素食者對於食物的選擇,但若以「不殺生」做為更虔誠信仰的藉口,那就把生命的本質搞錯了。

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「大我」若要能存活下去,講白了,就必須做那件愛做的事情,讓種族在有限生命「小我」滅絕之後,能夠繼續存活下去;記得小時候被強迫背誦蔣光頭所說的:「生命的意義在於創造宇宙繼起的生命」,他這話的意思是什麼,大家好好想想吧!看看生物界的繁衍方式,我們人類的性交,也只不過是千變萬化策略中的一種而已,並不見得比較崇高或罪惡,我們只不過是遵循〈生命法則〉裡面的生物本能而已!就此觀念來說,某些執行單身的宗教,是否應該從邏輯的角度好好想一想,如果該宗教是為了人這個生物種的好,尊重生命、讓人類這個物種能夠長長久久延續下去,那麼,教義中堅持單身主義,根本就是違反人性,違反生命法則;到底我們人類的宗教,是希望我們人類能生生不息繁延下去,或者推使人類走上滅絕之路?作為一個生物的個體,以一個邏輯矛盾的教義說詞,違背抗拒生命法則,難道說得過去嗎?我們人類已經笨到一個地步,發明了無數自我毀滅的方法和武器,還不夠多嗎?還有需要自絕生命的繁延嗎?

從「生活型態」的角度來說,首先,原本翻譯的「掠食者/獵物」,可能不比「獵人/獵物」來得好,不過,這是我雞蛋裡挑骨頭,重要的是這個「獵人/獵物」的思維,我們人類既然也是生物的一種,根本無法逃脫如此的生物本質;縱眼看整個人類社會,不就是這麼一回事嗎?真正的人類世界,其實,整個生物界都是如此,人類並不是例外,到哪裡都是弱肉強食,你今天不是獵人,別人就會把你當獵物,無法避免;諷刺的是,我們太容易被所謂的宗教道德家人格者和政客所騙,從人類有歷史以來,這種事情未曾停止過,如:原本還遵照孫大砲聯俄容共的蔣光頭,後來變成與「萬惡共匪」你死我活的死對頭,看看龍應台所寫的《1949年大江大海》吧!因他一人轉念,國家人民撕裂,多少生靈塗炭?創傷至今尚未弭平;又如前幾年,某個所謂「人格者」無知粗魯地停建核四,當時他靠在全國最大獵人這邊,我們小老百姓是芻狗,整個國家社會每個老百姓損失了多少?諸如此類無法算計其數的惡形惡狀,難道我們還沒有學到痛苦的功課嗎?《聖經》中的天堂,並不存在於地球上的生物界,我們還能妄想獅子與綿羊和平相處的虛構神話世界嗎?快快醒一醒,勇敢面對「獵人/獵物」生命法則吧!

在此,我並沒有否定法律的必要性,而是認為法律的基本思想出發點,不能建立在虛幻的「人本善」思維,而是該面對現實,從「獵人/獵物」的角度重新思考,或許才能找到一種對大家都比較可行的制度。

就以本書的論點來說,從地球最早期生物出現(約35億年)到前寒武紀(亦即埃迪卡拉紀)的生物,都尚未演化出眼睛,頂多是有感光的細胞而已,然而,在寒武紀生命大爆發開始的時候,三葉蟲首先演化出裝備了眼睛,成為了可以看到餐點獵物的獵人生物,雖然最早期的眼睛可能很原始,但是In a blind country, the one eye-man is the king(蜀中無大將廖化衝先鋒),生物的捕食行為,從過去的被動式,進展到主動攻擊,因而揭開了整個生物界未曾止息的武器競賽,獵人不停地發展出更兇猛有效的獵殺方式與器官,獵物為了保護「小我」的生存,也隨之發展出各種更有效的自我保護機制,生存鬥爭循環不息;在短短的生物大爆發期間內,當今所有生物分類學(界門綱目科屬種)上的38個「門」,都全部出現報到了,從此(5.3億年)以來,地球上沒有增加任何一個生物「門」,然而「獵人/獵物」的生存鬥爭技巧,越來越令人讚嘆。

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姑且不論派克的這個「第一隻眼睛」寒武紀生命大爆發原因的推論,是否能站得著科學界嚴厲的長期考驗,「獵人/獵物」的生存武器競爭法則,從寒武紀早期開始,無法否認地已經被確立了下來,你喜歡也好,不喜歡也罷,即使像鴕鳥把頭埋在砂子裡面否認事實存在,它就是大自然生物界所執行的遊戲規則,沒有任何生物能逃脫。(按:古爾德《奇妙的生命》的論點,認為是點斷平衡(Punctuated Equilibria))。

最後,從「戰術觀點」來看,所有的生物,既然無法抗拒〈生命法則〉的宿命,各種生物所採取的戰術,也就五花八門繽紛燦爛,令人咋舌,就拿我們人類社會的萬花筒來說,這三種戰術單獨或混和使用,正是社會萬象的最佳描述。

我有個好朋友,以前在美國通用公司研究室搞過人工合成鑽石,是個材料科學方面頂尖的專家;有一次我們聊到發明與專利,他說他們公司每天都會接到無數發明人自我推薦兜售其新發明的信件,經過相關部門過濾篩選後,每個禮拜總會有一兩件分配給他審查,但是老闆總會提醒要很小心處理這些信件,總要保留給公司將來在法庭上可以否認的空間,也就是說,如果萬一某項專利發明者告上法院,公司要能站穩在否定涉嫌抄襲飄竊的立場,其中有個戰術,當公司發現某外人的發明真是很好,而且可能對公司產品產生威脅的時候,就會花小錢把該發明買下來,然後冰凍起來不用;哼!商場即戰場,為什麼爾虞我詐?表面回信說你的發明有多好多偉大,可是實際上卻花個幾百萬美金(對大公司來說這是)小錢把你的發明買進來送進冷凍庫,這不就是一種商戰場的生存戰術嗎?

不要說如戰場的商場,難道學術界就有比較高尚?無垠學海中游著無數學術鯊魚,不也是如此嗎?就拿(中國的)恐龍界來說,霸王龍到處掠奪,不就是「獵人/獵物」生存法則的戰術表現嗎?為什麼霸王龍見到任何可當獵物的,即便自己吃不下消化不了,也都要搶過去?靠自己的霸道讓別人餓死,減少一個競爭者,就可提高牠存活下來的機會,也是很重要的生存戰術啊!回想老友所說的美國公司策略(買下來以防止與自己競爭),同樣的道理,不就很明白了嗎?公獅會把母獅身邊由其它公獅留種的幼獅殺死,一方面讓母獅提早發情,另一方面把自己的基因傳遞下去,我們不知道霸王龍是否和獅子同樣「殘忍無情」,牠(誰)不自私,天誅地滅啊!不用指責牠寧願佔著茅坑不拉屎,霸守著牠的勢力範圍,也不給別人方便一下,這只不過是牠的貪婪自私生物本性而已。

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幸好,在弱肉強食的生物環境下、任何生物都無法避免的〈生命法則〉戰略中,除了「惹人注目」霸道之外,其它的生物還有、也會採取「隱藏/錯覺」和發揮「與生俱來的優點/能力」這兩招,至少所演發出來的「躲藏閃避」與「比你年輕」,霸王龍也無可奈何啊!所有的生物都會老去,總有一天,會從獵人的身份轉變成獵物,哈哈。

故此,人類既然是億萬種生物之一,用生物〈生命法則〉來面對人世界,而非那些虛假的仁義道德口號,應該才是正道吧!

眨眼之間,有此頓悟,真好!

本文原發表於催眠恐龍[2011-01-01]

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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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過去從地球誕生到寒武紀大爆發,化石證據能告訴我們什麼樣的歷史?——《丈量人類世》
商周出版_96
・2022/10/11 ・3402字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 作者:陳竹亭

從冥古宙到元古宙

從地球開天闢地起,46-40 億年的期間稱為冥古宙(Hadean, 4567-4000 Ma,Ma=百萬年),也就是指比已知岩石更早之前的時期。在這地球形成的最初階段,應該有過隕石撞擊、高溫、熔岩翻天覆地的淬煉,月球也在此期間形成。

目前尚未能確認此一時期的地表岩石,而地球上能夠找到最老的礦物,則是在澳洲大陸西部得到的鋯英結晶,成分是矽酸鋯(ZrSiO4),放射線定年有 43.7 億年之久。鋯英結晶可耐數千度的高溫,是經歷了極高溫的最老的晶礦遺跡。

40-25 億年的期間稱為太古宙(Archean, 4000~2500 Ma)起始於約 40 億年前的內太陽系經歷了重轟炸後期的結束,已有可靠的最古老岩石記錄的地質年代,一般是以高度變質的變質岩(metamorphic rock)為主。加拿大西北部找到的阿卡斯達片麻岩,定年有 40.3 億年,是目前地球上已知最老的岩石。

阿卡斯塔片麻岩的碎片。圖/Wikipedia

格陵蘭西南部找到最早的沈積岩伊蘇阿綠石帶發現變質的鐵鎂質火山沉積岩,利用鈾—鉛鋯石定年法分析的結果,距今約有 37-38 億年。有研究團隊認為該處有微生物或藍綠藻堆砌構成的疊層石,不過事實上,古代的疊層石只有少數含有微生物化石,在尚不穩定的太古宙環境中發生生命的機會,仍有許多爭議。比較可靠的證據是在澳洲西部發現艾佩克斯燧石中的微生物化石,定年的結果是 34.65 億年。

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元古宙(Proterozoic)或稱原生宙的時期,是 25-5.4 億年間,此時代的岩石已經十分普遍,發育良好,而且已經有細菌和低等藍藻存在。元古宙最重要的環境大事,就是大氣層中氧氣的累積。因為太古宙基本上是個無氧的環境,25 億年前的大氧化事件將還原性太古宙以甲烷為主的原始大氣,轉變為氧氣豐富的氧化性大氣,導致了地球持續 3 億年的第一個「休倫冰河時期」(The Huronian glaciation or Makganyene glaciation)。

距今約 24 億年時,海中開始增加豐富的亞鐵離子,促使藍綠藻進行光合作用而產生大量的氧氣,稱為「大氧化事件」(Great Oxidation Event)或氧化災變。這些氧來自藍綠菌的光合作用,但突然增加的原因仍不得而知。

大氧化事件使得地球上礦物的成分發生了變化,也導致日後動物的出現。但是氧氣在一個無氧的環境中出現,是莫大的「環境災難」,因為氧氣對許多厭氧生物可說是「極毒」之氣,所以也有人用「氧氣危機」,甚至「氧氣浩劫」來形容當時的狀況。

距今約 24 億年(圖中 Stage 2)時,藍綠藻進行光合作用,產生大量氧氣,稱為「大氧化事件」。圖/Wikipedia

另一件元古宙生物圈的大事,就是細胞的演化。最早提出原核生物(prokaryote)和真核生物(eukaryote)概念的是法國的夏棟(Édouard Chatton, 1883-1947),最有名的則是馬古里斯(Lynn Margulis, 1938-2011)於 1967 年提出了葉綠體(chloroplast) 和真核細胞中的自主胞器粒線體(mitochondria)是經由「內體共生」理論(endosymbiotic theory) 成為細胞胞器的證據。1979 年, 顧爾德(G. W. Gould)和德林(G. J. Dring)也共同提出真核生物的細胞核可以由格蘭氏陽性菌(Gram positive bacteria)形成芽孢。在 20 世紀末,細菌的內體共生已經成了十分普遍的學說。

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在化石方面的證據,澳洲的苦泉(Bitter Springs)有最早的真核細胞化石紀錄。用碳—14 定年包埋這些化石的岩石,發現這些化石約有 12 億年之久。有些分子生物學家用 DNA 序列回推演化時鐘(molecular clock),推測大約早在 20 億年前就可能出現了真核生物。艾克里塔許(Acritarchs)的細菌化石約有 16.5 億年,格里帕尼亞(Grypania)藻類約有 21 億年,有些叢枝形的菌類則有 22 億年之久。整體而言,真核生物的起源有可能更早,但是成為地球上主要的生命形式,可能要晚至距今8 億年之後。

寒武紀生命大爆發

顯生宙(Phanerozoic)是 5.41 億年到 251.902 百萬年前的時期,是較高等生物開始以爆炸量出現的世代,分為古生代(Palaeozoic Era)、中生代(Mesozoic Era) 和新生代(Cenozoic Era)。

顯生宙是較高等生物開始以爆炸量出現的世代。圖/Wikipedia

古生代開始於 542±0.3 百萬年,結束於 251±0.4 百萬年。包括六個紀(period): 寒武紀(Cambrian)、奧陶紀(Ordovician)、志留紀(Silurian)、泥盆紀(Devonian)、石炭紀(Carboniferous)、二疊紀(Permian)。寒武紀、奧陶紀和志留紀為早古生代,泥盆紀、石炭紀和二疊紀則為晚古生代。

伯吉斯頁岩(Burgess Shale) 的名稱是來自伯吉斯通道,位在加拿大英屬哥倫比亞的洛基山脈。黑色的頁岩形成於寒武紀中期,寒武紀是顯生宙的開始,距今約 5.41 億年前至 4.854 億年前。

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英國威爾斯則是最早被研究的寒武紀地層。大約為 5.05 億年前。在幽鶴國家公園(Yoho National Park)的伯吉斯頁岩,含有非常著名而且保存狀態極佳的化石床。頁岩中的動物相極具科學價值,其中有化石紀錄中極少見的軟體有機的部分,也有已經石化的部分。

這些化石最早是在 1909 年由美國古生物學家瓦爾卡特(Charles Doolittle Walcott, 1850-1927)所發現。他曾擔任華盛頓 D. C. 的史密森尼(Smithsonian)博物館館長。他每年都回到伯吉斯的採石場收集樣本,直到 1924 年瓦爾卡特 74 歲時,已經收集了 65,000 件樣本。瓦爾卡特注意到許多像是節肢動物(arthropod)的微化石,都是新的獨有種。

圖/商周出版提供

1962 年,西蒙尼塔(Alberto Simonetta)著手重啟調查瓦爾卡特留下的東西,才注意到瓦爾卡特只觸及伯吉斯頁岩化石的皮毛。也是在那時,才有人注意到化石的生物根本無法依照現有已知的生物分類。

最近的研究結果, 更證明其中許多是全新的動物門(animal phyla)。即使在 21 世紀,有些無脊椎動物(invertebrates)的化石還是無法分類。顯然在五億年前的寒武紀,曾經發生過海中較高等全新生物的爆量發生事件。

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1984 年在中國的雲南澂江縣,也發現了保存十分完整的澄江古生物化石群,時間距今約有 5.20 -5.25 億年。整理的結果共涵蓋了 16 個門類、200 餘個物種的化石。由於化石埋藏地質條件十分特殊,不但保存了生物硬體化石,更保存了非常罕見清晰的生物軟體印痕化石。

中國科學院南京地質古生物研究所的侯先光研究員,首先在澂江縣帽天山的頁岩地發現了娜羅蟲(Naraoia)的化石,這是海中的一種節肢動物,長 2-4.5 cm,存活於寒武紀到志留紀。這是世界上第二個寒武紀生命大爆炸的遺跡,實際的時間比伯吉斯頁岩化石更要早 1 千萬年以上。

這種海中生命爆量的出現,猶如聖經創世記的七日創世,許多信徒相信地球上所有的活物是七日內由上帝所創造出來,各從其類,是所謂的「創造論」(creationism)。但如此解釋在極短的時間內,地球上突然出現了大量、多種類的生命,基本上就是卓姆斯基所說的,將不解的問題歸入「神祕」(mistery),只有愕然的驚嘆,沒有悟性理解的突破。

米開朗基羅的名畫《創造亞當》。圖/Wikipedia

科學家根據化石資料,「寒武紀大爆發」沈積化石群,是在 5.41 億年前的寒武紀,幾乎所有重要的動物門都在很短的 1 千 3 百萬年到 2 千 5 百萬年的時間內出現了。在 46 億年的自然史上,這種幾乎是「轉眼」或「瞬間」的短時間內發生的大量較高等動物的多樣性,是極為少見的例子,也導致了大多數現代動物門的發散。此外,事件前後的生物複雜度也相差甚大。

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動物界的「門」(phylum)是生物分類法中的一級,位於界(kingdom)和綱(class)之間,有時在門下也分亞門。目前動物界有 34 個門,植物界則有 12 個門(Division),真菌界有 8 個門。現有的系統發生學就是研究不同門之生物間的關係。

生命大爆發之前的生物體,大多為單細胞生物或是菌落,但大爆發之後的生物體卻和現在的海洋動物頗為相像,多樣化速率的加速和生命的變異程度也與現今相似。雖然這究竟是化石資訊不足,還是寒武紀當時環境或是生物本身的因素所致,至今尚無定論。有人提出盤古大陸「超級大山」的形成和毀滅,可能是導致生命界劇變的原因。

無論如何,寒武紀大爆發的事件,事實上開創了顯生宙,註記了古代生物史上生命發生至為精采的一頁。

——本文摘自《丈量人類世:從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀》,2022 年 9 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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