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【記錄】M.I.C. XIII 之「迎戰」:是凱旋而歸,或鎩羽而回?在能源與疾病的戰場,科學人挺立迎戰!

Peggy Lo
・2013/09/03 ・8279字 ・閱讀時間約 17 分鐘 ・SR值 618 ・十年級

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文 / 羅佩琪、廖英凱

窗外斜雨飄搖、疾風颯颯,窗內戰聲隆隆、烽火連天,甫滿週歲的PanSci M.I.C.在第XIII場迎來了潭美颱風相伴,也迎來一場科學人在能源、疾病戰場上,科技與人心的終極對戰。而率領著雙方陣營,舞動軍旗、指揮若定的陣前大將,分別是:

廖永綜,立凱電能公司檢驗中心經理,財團法人農業工程研究中心副研究員;羅一鈞,現任疾病管制局防疫醫師、 台大醫院內科兼任主治醫師──披上綠能電池及防疫機制的金黃戰袍,兩位講者分別用二十分鐘為我們深入剖析戰場上的戰策精華。

值得矚目的是,這場《迎戰》註定將在PanSci M.I.C.的史冊上,留下特別的印記:亂世造英雄,新一代的M.I.C.主持人廖英凱(江湖上諢號「公館劉寶傑」),在戰火蔓延中順勢登基,榮膺PanSci M.I.C.史上第一位從「觀眾」被拔擢為「講者」,又被賜封為「主持人」的殊榮。(編按:事實上還要兼任這篇紀錄文的筆者二……與其說是殊榮不如說是「被推坑推的最徹底」吧XD)

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話不多說,馬上進入兩位講者為我們帶來的科學戰役吧!

廖永綜經理:運籌電極材料,決算能源之戰

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「想像一下,在公車站等車時,不用再摀著口鼻閃躲車子離站時留下的烏煙瘴氣;公車加油時,不再需要仰賴油罐車倒入動輒上百升的汽油,而是進入充換電站,六分鐘內迅速更換電池模組即可繼續上路……」

眼神中閃爍著企盼與希望,第一位講者,立凱電能的廖永綜經理為我們刻畫了一個用綠能科技構築的未來世界;而且,這個未來,其實已逐步在發生。

戰況綜覽:石化能源造成的汙染及危機

十八世紀工業革命後人類開始大量使用石化能源,為我們迎來充滿各種可能的工業時代,卻也註定了人類終有一天要為石化能源的副產物憂愁。

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以八月中引起爭議的北極熊活活餓死事件為例,廖經理認為大量使用石化能源導致的氣候變遷,使極圈冰層融化消失,北極熊沒有足夠的空間、食物存活,因而踏上長達250km的遷徙,路途中脂肪消耗過度,終致死亡;這,正是氣候變遷加速死亡的具體案例。(編按:多看不同觀點有益身心健康,PanSci上還有其他不同於氣候變遷導致北極熊餓死的論點,請參考這篇文章。)

從空氣污染的角度來看,廖經理也提及,不抽菸的單國璽神父、陳定南部長皆死於肺癌,我國環保署於2012年5月將PM2.5(粒徑小於等於2.5微米之細懸浮微粒)納入空氣品質標準的管制範圍,世界衛生組織(WHO)轄下的國際癌症研究機構(IARC)也於2012年6月將柴油內燃機產生的廢棄物列為第一類致癌物質……這些事實在在說明石油對空氣汙染正步步進逼;同時,廖經理指出「石油消耗量每十年增一倍」,四十年後石油將被耗盡的危機我們已無法不面對。

終結戰爭的一線希望:磷酸鐵鋰與綠能科技

在氣候變遷、空氣汙染、石油耗竭的夾殺下,「綠能科技」或許是人類的出路之一。廖經理以其所服務的立凱電能為例,以「磷酸鐵鋰」這種正極材料為核心技術,跨足電動巴士的租賃及充換電服務供應,廖經理認為此種經營模式將是改變上述人類所面臨困境的一種可能解套。

磷酸鐵鋰的競爭優勢

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做為電池材料,磷酸鐵鋰被認為比一般鋰電池、鉛酸電池更具競爭力的原因有二:

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第一,循環壽命較長:充電電池的總壽命與「電量」及「循環壽命」正相關,當累積放電量超過總壽命,充電、儲電功能將明顯減退;相較於一般鋰電池、鉛酸電池的循環壽命約為400~600,磷酸鐵鋰的循環壽命約為2000,在相同電量下將可提供較長的總壽命[1]。第二,安全性較佳,對照常出現爆炸事件的手機三元電池,磷酸鐵鋰電池正極材料的分子結構呈現有別於其他鋰電池的橄欖石結構[2],在各種意外情境下,仍不易因為短路而產生燃燒爆炸。[3]

磷酸鐵鋰的應用與效益

磷酸鐵鋰主要的用途,一是搭配太陽能,作為儲能系統或進一步開發為智慧電網;二是以其低耗能、低噪音、零排放污染的優勢作為電動載具的電池,「而『電動巴士』,正是目前電動載具中最佳的應用代表」廖經理強調。

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就環保效益而言,現行柴油巴士本身的汙染排放量約等於四十台小轎車的排放量,換算為貨幣,每輛柴油公車的外部成本約為三十三萬台幣,乘上平均使用年限十二年,每台柴油公車將產生近四百萬的外部成本;若以電動公車替代之,各項節省效果如下:[4]

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就經濟效益而言,以「產業發展策略」的觀點分析,巴士因路程短且起步煞車頻繁,使用電池馬達較柴油引擎的經濟效益高,又因屬於固定路線的大眾運輸網,使用充換電站的經濟效益亦高,會是推廣電動載具良好的首要標的;若能藉由電動巴士的普及帶動充換電站的增設,後續將可推廣至距離較長、路線為固定區域的物流業貨車、公務車、環保車,最終再將電動車普及至數量最多的一般轎車。

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磷酸鐵鋰目前的發展限制

電動轎車會落在推廣的最後排序,也與磷酸鐵鋰現階段的發展限制有關,在維持高安全性的前提下,磷酸鐵鋰能組裝出的電池模組相對體積較大,較難安裝在一般轎車中。另外,由於電池模組、充電換電站的成本相對高昂,目前的電動轎車的造價高昂,明顯高於一般民眾的經濟負擔能力。(編按:提供已上市的電動車價目供參,Tesla Model S官方售價為$63,570美金、Nissan Leaf官方售價為$21,300美金。)

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戰果檢視:從製造商到服務商,上下游整合的商業模式

2005年投入磷酸鐵鋰正極材料的研發、2009年投入電動巴士的充換電系統,如立凱電能這樣的綠能科技廠商,對自己的定位兼含「動力鋰電池材料製造商」、「電動巴士充換電服務供應商」,在電動巴士的商場上從「產品販賣」如銷售電動巴士裸車、替換用的電池正極材料,到「服務提供」如電池模組租賃、充換電站服務,皆可一條龍式的承包。

至於大家比較陌生的「充換電站模式」,廖經理也進一步說明,目前一台電動巴士換電一次約可行駛90~120km(雖然沒有透露確切價格,但廖經理強調換算每公里充電價格,與使用柴油的價格是差不多的),電量接近用罄時進入充換電站,利用機械手臂更換電池組,每一次的換電時間約可控制為6~10分鐘,完成後即可繼續上路。

這種電動巴士的經營模式在台灣正逐漸成形中,2012年全國第一個免費接駁電動巴士推廣計畫已在桃園上路,由縣政府補助經費,將電動巴士結合中壢客運、桃園客運的路線,進行縣府與火車站間的免費接駁;而根據各環保局的統計,截至2013年7月,在交通部的補助下,新北市、新竹市、桃園縣、台北市、金門縣、高雄市也皆有電動巴士在境內進行日常載客,並有擴大汰換柴油巴士為電動巴士的計畫。

科技帶來的問題,終究要由科技來解決,過度仰賴石化能源帶來的這一役,廖經理嘗試從產業界的角度,以綠能科技為我們驅散因能源危機而密佈的烏雲及憂慮。

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羅一鈞醫師:看不見的敵人最恐怖──傳染病之戰


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「準備好武器(疫苗),不能再有更多犧牲者(鼬獾、錢鼠),不能讓無辜的民眾被戰火波及(感染)……我們一定要打贏狂犬病這場硬仗!」

傳染病的意象總與戰爭緊密相連,但除了防疫、戰爭都需要運籌帷幄外,兩者更大的雷同其實是「恐懼」。當戰火點燃、當逾軌的性行為發生,生存者被迫走上一條名為恐慌的路,並且無法回頭──因為你永遠不知道,下一秒,你是否仍能幸運躲過子彈的攻擊、是否依然能維持HIV陰性的檢驗結果。

戰況概覽:趁火打劫屢見不鮮,情資蒐集艱苦難行

所以,該如何處理傳染病戰爭中的「恐懼」?

要拆解這個大哉問,我們必須先釐清與恐懼息息相關的「傳染病資訊」現況。多數人碰到性病等較無法啟齒的傳染病時,會以網路為資訊蒐集媒介,而不幸的,這個途徑勢必面臨偽科學充斥的問題。

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以梅毒為例,檢驗時應採用的是「篩檢用指數:RPR、VDRL」,若結果呈陽性則確診為感染過梅毒;但,針對某些易有「偽陽性」的特殊族群(如八十歲以上的老人家[5]),則會進一步檢驗「確認用指數:TPHA」,若RPR、VDRL為陽性但TPHA為陰性,則仍可排除梅毒感染的可能。值得注意的是,就像皮膚受傷會留下疤痕,梅毒就算治療成功,仍會在血清中留下血清疤,導致TPHA指數在梅毒治癒後仍然呈現陽性。

血清疤與TPHA的特性,賦予了無心或故意的錯誤資訊發展基礎:有孕婦單單因為TPHA陽性(未檢驗RPR、VDRL)而被經驗不足的醫師建議人工流產;也有不肖的醫師,會以「施打盤尼西林後TPHA數值未下降」聲稱病人需更長的療程,藉此要求病人持續回診自費施打更多盤尼西林,從中賺取高昂的醫藥費──趁火打劫,在傳染病戰爭中,也是常態。

部分NPO嘗試透過匿名發問平台,試圖解決資訊集散的問題,例如露德協會的帕斯堤論壇,但由於回答者非屬專業人士,依然無法在資訊正確性上有顯著改善。

戰略擬定:先安內、後壤外,迎戰「傳播、恐懼、汙名化」三大敵人

鑒於上述「正確的傳染病資訊」平台的缺乏,羅醫師自2008年起架設心之谷部落格,撰寫科普文章、答客問,協助上萬名讀者釐清HIV、梅毒等問題,並正面迎擊傳染病戰場的三大敵人:

敵人之一:資訊傳播的難度、話術的拿捏

心之谷經營初期,羅醫師以純科學、醫學為主要撰寫素材,卻常接到病人反應:「看不懂」、「醫師你講的那麼理性,你不懂我們病人的感覺啦」;這些回饋讓羅醫師發現「話術」在傳染病知識傳播中扮演的重要角色,例如:

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  • 真實口白:擺明就是健康食品,怎麼可能有效!
  • 話術包裝:顧及病人吃健康食品買安心的心態,「如果有人送,你可以吃」強調醫師未限制病人不應吃,再用「但自己花錢的話,買護身符較有效」暗示功效低落。這種回應比「沒有任何科學證據顯示此健康食品可提升免疫系統」更易讓病人接受。

在另一則詢問停藥的留言中,感染HIV的學生為準備考試自行終止影響專注力的西寧,只服用卡貝滋,這在科學面是不可接受的。結合多重藥物的治療源自何大一博士的雞尾酒療法[6],單方面停止其中一種藥物將增加病毒突變、產生抗藥性的機會。為解釋這個科學概念,羅醫師回覆如下:

讀者回覆3

  • 真實口白:只停一種藥是最危險的啊!
  • 話術包裝:先用話家常的「謝謝你Post在這裡」拉近與病人的距離,提出科學解釋「只靠卡貝茲作戰不產生抗藥性也難」之後,建議具體解決方法「不吃回希寧」、「儘早去看感染科醫生」。提供解法,是許多科普平台經常遺漏的,若僅在「這就是科學,你自己消化吧」軋然急收,病人不知道下一步何去何從,將依然無法化解焦慮。

敵人之二:恐懼,追溯最根本的心理因素

未命名 - 1

哄堂大笑,是這兩則留言引起的現場反應。諷刺而沉重的是,我們的每一聲笑,正代表著性病可能傳染者心中,一絲絲最真實的恐懼。

細究這些看似「荒謬」、「想像力太豐富」的提問,羅醫師認為多是假命題,即使誠懇回覆不會導致感染,多會引來「醫師的專業在哪裡?」、「你應該要作一個實驗說服我!」、「醫師你不要安慰我!」等更多不合理的追問。這類以科學為外裡的假命題,需一步步、抽絲剝繭出包裹在深層的心理因素,方能為病人的恐懼解套。

 

深度剖析後,就會發現許多心理層面的根源是「愧疚」,例如在泰國按摩店與店員發生性關係,回台後開始擔心:我會不會感染HIV?會不會被女友發現?更慘的是,會不會又得病、又被女友發現、還傳染給女友?

基於道德感,要確保不會禍延親人就得先確認自己是否感染,但HIV要等十二週空窗期後才能檢驗HIV抗體、確認是否感染,無法忍受長期的待定狀態,許多人會提前自費檢驗昂貴的PCR(係以病毒量為量測基準,故無空窗期問題)。但,就算驗出陰性結果,因為PCR會受限於儀器偵測下限而有誤診的可能,檢測者依然會處於感染的恐懼下,進行不必要、多次的檢驗,或不斷詢問「我十一週驗是陰性,十二週會變陽性嗎」等要醫師扮演算命仙的問題──理解這些行為背後的心理因素,理解他們罹病後想要孤立於世界之外,卻迫於會感染給親人的擔心而無法離開,以同理心、耐心與之互動,才能減緩他們心中不必要的惶恐。

敵人之三:汙名化,被媒體過度誇大的犧牲

「家屬聽到是移植到愛滋患者的心臟,當場情緒潰堤、憤怒痛哭」、「那些被植入器官的患者深受打擊,本來以為又有重生的機會,卻又被判死刑,再度受傷」──這是2011年8月28日台大愛滋器捐案時,蘋果日報的報導民眾的留言回應

當我們以戰爭口吻形容傳染病,犧牲常被過度誇大,傳染病的汙名化於焉產生。為了導正媒體與民眾對接受愛滋器捐者「從天堂掉到地獄」、「被判死刑」的理解偏誤,羅醫師撰文「HIV感染者的器官移植成功率–理性版」、「器官移植感染HIV–國外案例整理」,嘗試用數據讓大眾了解,接受HIV感染者的器官捐贈不代表人生走到盡頭,其移植者的存活率幾乎不亞於一般器官捐贈,而HIV指數,也可透過雞尾酒療法等進行控制。愛滋器捐案的確是一起醫療上的重大疏失,但藉此將愛滋病與絕症畫上等號,就有汙名化之嫌了。

那,我們該如何當一個理性的資訊閱聽者,避免陷入汙名化的圈套?

看看這個例子:2011年蘋果日報報導「溫泉魚咬腳,恐散播愛滋」,當時心之谷部落格湧進大量宜蘭地區的阿公、阿嬤,深恐自己感染愛滋。當時,羅醫師找出新聞原始出處:英國衛生單位的建議報告新聞稿,發現使用的文句其實都是「溫泉魚足療造成感染的可能性很低(Fish pedicures unlikely to cause infection)」,但在擅長造謠的每日郵報太陽報渲染下,「unlikely」被解釋為「機率不等於零」、「有可能」,蘋果日報轉譯後則進一步被扭曲為溫泉魚「恐」傳播愛滋的偽科學新聞。──區辨國外媒體的可信度、比對翻譯內容及原始資料,是我們面對不確定資訊時,可以進行的兩大檢驗方式。

戰果檢視:傳染病的戰場上,除了科學,也需要科普的奧援

五年逾的心之谷部落格經營,累計近七十萬的訪客、每日數千次的瀏覽量,羅醫師的文章漸漸在許多傳染病病人、愛滋相關協會間流轉。把自己定位為一位科學傳播者,羅醫師在演講的最後為自己的長年抗戰經驗下了總結:

在傳染病的殺戮戰場中,要迎戰蔓延的恐慌,以及伺機而動、以偽科學頻作突襲的媒體,「科學」作為一種知識工具,可以阻卻對疾病無知產生的惶恐,但,這個工具可以如何有效為一般大眾運用,終究,需要仰賴更多傳播上話術、口語以及「科普」的實戰策略。

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兩位講者各自在能源、疾病的戰場上高招盡出、從絕境中殺出一條血路後,終於踏入最殘酷的M.I.C.修羅場──觀眾提問時間!面對主持人、PanSci夥伴們輪番的跨領域提問轟炸,兩位講者一一奮力還擊,用專業成功捍衛腳下領土。摘要現場幾場精彩的攻防戰:

Q:像「吃鮪魚蛋怕感染性病」這種提問該怎麼回應?(公館劉寶傑:請他改吃火腿蛋……)(全場笑倒XD)
A:你這樣回答就會被說汙名化鮪魚蛋了,還是得耐住性子說明這個病毒不會透過食物傳染。

Q:面對理盲的民眾,如果可以開一門課,會上什麼內容將其導回正途?
A:最需要上課的不是民眾,是握有影響力的媒體(全場鼓掌五秒鐘以表深度贊同)。科學家在與媒體相處時,要學習用短時間(約30秒)清楚敘述事件,並在其中替媒體完成下標、科學證據的陳述,讓媒體引述說明時失針的可能性被降到最低。

Q:身為在政府單位的科普傳播者,處理「科學問題」時碰到「非科學問題」該怎麼辦?
A:第一,非科學問題如政治因素,是一定要納入考量的。如狂犬病爆發初期缺疫苗,但為讓民心安定,我們回覆民眾電話時會講得很肯定「疫苗皆已齊備,毋需擔心」;政治算計不見得都是負面。第二,如果政治因素的作用,是權貴影響疫苗分配(舉例),我無法改變,但至少得以「科學」作為工具,分析疫苗數量、可能感染者的受傷面積及風險,以建議者的角度提出供決策者參考的論點。

Q:綠能科技界的專利概況大致如何?
A:以磷酸鐵鋰為例:2005年一家美國公司研發出磷酸鐵鋰並取得專利,另一家日本公司稍晚也完成同項目研發並進行商業運用,後來這家日本公司,連同其所有下游客戶、終端消費者通通挨告。這也是磷酸鐵鋰被發明後卻沉潛近六年,直至這兩年專利大戰解決後才廣泛被進行應用的原因──因專利權而起的綠色經濟戰爭,正是綠能科技誕生的副產物。

Q:Tesla跑車是用哪種電池?若用磷酸鐵鋰會與你們有專利衝突嗎?
A:Tesla是用鋰電池。但就算是用磷酸鐵鋰,因為製程可分為乾式、濕式,加入的金屬氧化物種類、含量、加工方式也都不同,取得的專利會是截然不同的。

Q:疾管局如何看待農委會?
A:嗯……兄弟爬山,各自努力。可以確定的是這對兄弟的關係正在變緊密。禽流感之前雙方每半年開一次會,間隔期太長往往來開會的人員變動率大;經過禽流感、狂犬病疫情爆發期天天開會的合作模式,雙方有共識在無疫情時期亦應提高開會頻率,增近彼此的了解及信任,在疫情爆發時方能快速搭配、整合雙方資源。[7]

活動的最後,羅醫師鼓勵大家重新思考「政府」的角色,即使近日遭受眾多批判,政府終究是一個握有眾多資源、維持社會運轉的重要機器,羅醫師也在現場招兵買馬,號召更多年輕人進入政府,用創意活化政府機器中已生鏽、僵化的陳規。

回到M.I.C.XIII的主題「迎戰」,羅醫師最後的一席話或許也點出現代戰爭下的重要趨勢──單打獨鬥是困難的,面對疾管,如何引入不同世代的思維、跨單位的合作;面對綠能發展,除了持續研發,如何透過各種管道與大眾溝通,改變對交通工具的想像,都是重要而必須面對的各級戰場。PanSci會持續在各領域的戰場中擔任科學面忠實的傳令兵,串連及報導更多科學及科普陣營,唯有攜手合作並堅定信念,才是讓人類成為共同贏家、一齊富足[8]的唯一途徑吧!

合照

註:

  1. 充電循環的概念可參考這篇Apple的說明
  2. A. K. Padhi, K. S. Nanjundaswamy and J. B. Goodenough. J. Electrochem. Soc.1997. 144:1188-1194.
  3. Shin-ichi Nishimura, Genki Kobayashi, Kenji Ohoyama, Ryoji Kanno, Masatomo Yashima and Atsuo Yamada. Nature Materials. 2008 Aug; 7:707-711.
  4. 本段貨幣化之數據出自張學孔,2012海峽兩岸智慧型運輸系統學術研討會的論文「電動公車外部性評估—以臺北市轄聯營公車為例」。
  5. 80歲以上的老人有10%RPR或VDRL會偽陽性,易被誤診為梅毒。另外,靜脈藥癮者、孕婦、HIV感染者,也都是容易出現偽陽性的族群。
  6. 多重藥物的搭配類似調酒,故取「雞尾酒療法」之暱稱。
  7. 英國正在執行這個計畫,即使沒有爆發疫情依然每個月見面開會、培養默契。
  8. 請參考PanSci 2013 八月選書《富足:解決人類生存難題的重大科技創新》。(這是筆者辛苦埋入的本月選書梗啊……XD)

【關於 M. I. C.】

M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高!

文章難易度
Peggy Lo
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非典型的人生迷茫組,對資訊整理有詭異的渴望與執著。

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激盪全民對科普的想像!Open Call 成果展 5 月 26 日盛大登場
PanSci_96
・2023/05/10 ・1712字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國科會首度向全國高中職及大專院校廣下英雄帖,舉辦「Open Call 科普 創意松」,得獎名單已揭曉,並將於今(112)年 5 月 26 日在臺北松山文創園區一號倉庫進行頒獎及展示得獎作品,當日將結合國科會科普活動計畫及科普產品製播計畫成果一同展出,讓各界能藉此機會相互激盪對科普的想像!

兼顧科普傳播與社會需求,將學生科普創意轉換為未來社會影響力

聚焦校園年輕世代所舉辦的「Open Call 科普創意松」徵件活動,分「科普創意提案」及「科普短片徵件」兩類,鼓勵高職中職及大專院校學生,透過多元科普傳播模式和影音創作發揮社會影響力。

自去(111)年 8 月底啟動徵件,有將近 90 所學校、400 多隊報名、超過 1200 人次的師生參與。在學子創意孵化的過程中,國科會也邀請業界各領域執牛耳的輔導業師,透過業師陪伴及前後世代的交流互動,優化學子的提案創意並強化其作品未來之可行性。

「科普創意提案」獲獎案例展現出青年學子對於科學教育、環境永續、生 態保育、偏鄉孩童心理輔導等議題的關注與熱情,並嘗試透過創新的科普傳播手法為在地社會議題尋求新解方。

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大專組金獎由來自臺北醫學大學及中國醫藥大學合組團隊「醫線教育」獲得,該團隊跨區域、跨校號召志同道合夥伴,針對疾病診斷邏輯,設計互動式教具與課程,幫助國內外大學生模擬情境以銜 接基礎知識在臨床的應用,獲評審們一致認同是難能可貴的社會實踐行動。

高中職組金獎,由彰化二林工商的「哇哈哈科學服務團」團隊獲獎,該團隊以在地高中職學生為出發點,率先成立科學服務社團,學習科技教育知識,再教導鄰近國中小學童,達到自助人助,進一步儲備種子志願團,由受助者變成助人者,形成良善循環機制,不僅將科學教育資源帶入偏鄉,培養在地科學人才, 且結合科學教育與地方文化,對地方經濟和社會發展有正面且積極的影響。

科普短片類大專組金獎作品為清華大學「清大天文社」之〈進擊的黑洞:類星體〉,該創作短片從熱門的科學新聞切入,呼應天文迷對於黑洞的好奇心, 片中穿插許多令人會心一笑的譬喻與橋段,風趣又不失其意涵。

高中職組金獎作品,是由虎尾高中「動感光波」團隊所創作之短片〈光通訊〉,主要講述以 發射器(燈泡)產生之光訊號,經由接收、轉換成電訊號,進而發出特定音階, 透過生動活潑的表演和拍攝手法,故事情節可愛清新,搭配簡易動畫和資訊圖卡,讓影片具知識性及趣味性。

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當日除了展示 21 個來自校園學子的獲獎科普創意,下午在舞台區會放映獲獎的 11 支科普短片及科普產品製播計畫影片,內容生動更兼具知識性與教育性,讓民眾沉浸於深入淺出的科學知識寶庫與科普視聽饗宴。

精選年度科普活動計畫作品及科普產品製播影片成果同步展出

國科會為持續推動全民科普,使科學教育不僅走入校園、更深入大眾生活,今年首度集結科普相關計畫 45 個團隊共同展出成果,國內長期推動科普、第一線面對學子的科普推手,為本次展覽設計豐富多元的科學演示,將深奧的科研成果轉化為各年齡層易懂的手作互動實驗等,包括循環材料與物件微展覽、 原住民文化數學數位教材、科普桌遊、AI 自駕車模擬行駛、植物染手作體驗、 蝴蝶科普解謎遊戲等有趣又豐富的科普體驗;此外,「數感盃中英文數學詩創作競賽」的創作成果,也將在展場中幻化為 24 公尺長的「數學詩牆」,當縝密精準的數學與柔軟詩意的文學交會,迸發出跨域創作的科普新火花!歡迎大小朋友帶著好奇心一同共襄盛舉!

活動官網

Open Call 頒獎典禮暨科普成果展」活動資訊

  • 時間:2023 年 5 月 26 日(星期五)上午 10:00 ~ 下午 5:00
  • 地點:臺北松山文創園區一號倉庫(信義區光復南路 133 號)
  • 展覽活動詳情請上活動官網:www.opencall-nstc.org.tw
PanSci_96
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越南車廠將撼動特斯拉電動車地位!?誰能在電池戰中獲勝?
PanSci_96
・2023/02/26 ・2723字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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2022 年 12 月,來自越南的 999 台 VinFast VF 8 City 型智慧電動車乘坐貨輪抵達抵舊金山貝尼西亞港,敲開特斯拉的電動車帝國大門。

除了吹響這次的電動車戰爭號角的 VinFast,眾多車廠像是通用汽車(General Motors)或是來自中國的比亞迪等,都拿起籌碼坐上桌,準備要搶攻這塊市場。而大家手上握的籌碼,就是自家生產的電池。

氫與鋰,都幾?

在電動車產業中,要掌握電動車,就得先掌握好電池。光是電池就佔了整台車 35~40% 的成本,選擇不同種類的電池,更會影響到續行里程、充電效率和安全性。而目前電動車所使用的均為「鋰離子電池」。

大家是否還記得,在十幾年前,與電動車角逐未來「環保車」位置的,還有氫能車。

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氫與鋰的競爭勢必發生,它們排在元素週期表最前面,原子序最小的一、三名。鋰的密度甚至僅有每立方公分 0.534 克,比水還要輕,代表在相同的重量下,可以放入更多的原子,攜帶更多的電量,這正是我們最需要的。由於氫氣的分子量小,在燃料電池中的能量轉換效率也不錯,因此「理論上」氫燃料電池的能量密度是鋰離子電池的 150 倍。

只是,就現在技術成熟度來說,明顯是鋰離子電池獲勝,不論是手機、電動車還是大型儲電設備,到處都見得到鋰離子電池的身影。

手機也是使用鋰離子電池。圖/Envato Elements

鋰離子電池

1970 年代,英國化學家惠廷翰(M. Stanley Whittingham)發明了第一個可以充放電的鋰離子電池,其單位重量的儲電效率遠超過當時的鉛蓄電池與鎳鎘電池。在電池中,金屬鋰會在負極丟下電子,以鋰離子的狀態移動到正極,並被特殊設計的二硫化鈦夾層捕捉,電路中的電子則會從負極流往正極,完成電路循環。

不過當時負極所使用的是純金屬鋰,因此,在電池充電、鋰離子會回到負極再結晶成金屬鋰的過程中,會容易形成如同鐘乳石般的晶鬚(Lithium Dendrite),當晶鬚因為反覆充放電變的更長,甚至會戳破電池的保護層,導致短路爆炸。

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好在後來美國的古迪納夫(John B. Goodenough)與日本的吉野彰(Akira Yoshino),分別將正極材料換成了鋰鈷氧化物,負極換成可以捕捉鋰離子的碳材料;整顆電池不再有純金屬鋰,只有鋰離子在電解液中移動,確保了安全性,讓鋰離子電池得以商業化。

而這孕育出鋰離子電池的這三位科學家惠廷翰、古迪納夫以及吉野彰,在 2019 年抱回諾貝爾化學獎,實至名歸。

2019 年諾貝爾化學獎,頒給了孕育出鋰離子電池的三位科學家。圖/The Nobel Prize

電池的負極在吉野彰將負極換成石墨烯等碳材料後,至今沒有太大的變化,鋰離子電池最主要的改良還是圍繞在正極材料的改變上,我們習慣將不同的鋰離子電池依照它的正極材料來命名,例如:將鋰離子電池的正極改為鋰鈷氧化物,則稱為鈷酸鋰電池。電池發展到現在,陸續登上舞台的還有磷酸鐵鋰電池、磷酸鋰錳鐵電池、鋰鎳鈷鋁電池、鋰鎳錳鈷電池等。

哪個才是最強的電池

「三元電池」是目前市面上可量產的產品中、能量密度最高的電池,也是現在電動車的電池首選。「三元」指的是正極材料中除了鋰以外,加進了鎳、鈷、錳三種元素,具有高容量、低成本的巨大優勢。

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除此之外,材料學家發現,如果提高鎳含量,可再進一步提升單位體積的電容量。許多車廠推出的高鎳電池,其鎳含量甚至高達 80 至 90%。這種高鎳三元電池的電容量可以高達每公斤 280~300瓦時(280~300 Wh/kg),相較之下,馬斯克最愛的「磷酸鐵鋰電池」每公斤只有 140~150 瓦時(140~150 Wh/kg),僅三元電池電容量的一半。

那為什麼電動車龍頭特斯拉反而選擇了磷酸鐵鋰電池呢?就是成本考量。

磷酸鐵鋰的成分除了鋰以外,只需要常見的鐵跟磷,完全移除了昂貴的稀有金屬鎳跟鈷,在俄烏戰爭爆發之初,由於俄羅斯是鎳的生產大國,導致鎳的價格在一個月內暴漲了 250%,大大增加了高鎳三元電池的成本負擔。

另外,相對三元電池,磷酸鐵鋰電池不僅成本低,安全性也較高。

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除了特斯拉,在 2022 年電動車銷售數量超越特斯拉的中國車廠比亞迪也很愛!比亞迪自行研發的「刀片電池」用的就是磷酸鐵鋰電池,並且透過物理結構的改良,在不過多改變材料的情況下,增加相同體積中的電容量。

特斯拉電動車用的是磷酸鐵鋰電池。圖/Wikipedia

次世代電池,Taiwan can help?

科學家預估,鋰離子電池的物理極限大約就在每公斤 300 瓦時,三元電池也差不多摸到這條線了。而這個結果離「完美」絕對還有很大一段距離,因為汽油的能量密度可是每公斤一萬兩千瓦時,鋰離子電池的 40 倍!

先別失望!隨著科技進步,鋰離子電池也將進入次世代。2022 年 3 月,Gogoro 與台灣電池廠商輝能科技共同發表,將在 2024 年導入固態鋰電池,用固態電解質來取代傳統鋰電池中的液態電解液。藉此不僅重量僅有鋰電池的一半,去掉液態成分後更大幅減少漏液、燃燒的風險;更重要的是,固態電池的能量密度上看每公斤 500 瓦時,是三元鋰電池的兩倍,車主們就可以少換幾次電池。

想開電動車的車迷也可以期待,除了 Gogoro 以外,輝能科技也宣布結盟 VinFast,可望在電動車市場上掀起一波固態電池車風潮。

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這邊有個更好的消息,超越固態電池,能量密度可以逼近汽油的「空氣鋰電池」已經在研發路上。空氣電池的負極使用鋰金屬,正極則替換為氧氣或二氧化碳,成為鋰氧氣電池(Li–O2 Battery),或是鋰二氧化碳電池(Li–CO2 Battery);用氣體取代了原先沉重的金屬正極,大大提高了相同重量的電容量。

雖然空氣電池仍在研發,一樣需面對負極沉積時產生的晶鬚、安全等問題;但至少在過去 20 年,鋰電池遇到的困難已經多次被解決,電化學儲能的方式大有可為。

電動車的發展持續受到關注。圖/Envato Elements

不論是市場上電動車的銷量年年攀升,還是各國政府、車廠的全力投入,電動車主導汽車市場的未來已經清楚可見。未來會不會出現顛覆市場的電池、電動車,甚至是全新型態的交通工具,都令人期待。而在工業製程與材料改革中,「電動車是否真的有比較環保」這個問題,也希望能有個解答。

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本地工作者暢談科學時代的人文發展:哲學、專才培訓與大眾教育
臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
・2023/02/01 ・5061字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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  • 撰文/詹遠至|臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會助理、臺灣大學哲學系碩士生
  • 校對/陳樂知|臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會秘書長

我們所處的二十一世紀已是科學的時代,科學理論被視為宇宙的終極答案。在這個「科學至上」的時代,人文探求還如何可能?人文如何可以與科學攜手並進?以「人文」與「科學」之間的對話為主軸,臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(LMPST Taiwan)於 2022 年 11 月 19 日在臺灣大學主辦了一場以《科學內外的人文可能》為題的論壇,邀請了國內哲學學者以及科學普及界的資深工作者擔任講者。

本活動主持人由鄭會穎教授(政治大學哲學系助理教授、政大現象學研究中心主任)擔任,受邀講者則包括陳竹亭教授(臺灣大學化學系名譽教授)、陳樂知教授(臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長)、鄭國威先生(PanSci 泛科學知識長)與嚴如玉教授(陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長)。

本論壇屬於 LMPST Taiwan 長期舉辦的《種種意識論壇》系列。除 LMPST Taiwan 以外,這一系列的論壇由政治大學現象學研究中心、清華大學實作哲學中心、臺灣大學哲學系、臺灣跨校意識社群、PHEDO 台灣高中哲學教育推廣學會、沃草公民學院共同合辦;贊助單位則為順奕有限公司。

《科學內外的人文可能》邀請了國內哲學學者,以及科學普及界的資深工作者擔任講者。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

科學為人文帶來危機?先論科學主義與自然主義

主持人鄭會穎教授點出了本論壇的核心議題後,陳樂知教授(臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長)發表了他的觀點。

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陳教授想要討論的是「就其理論本質而言,科學是否威脅人文」這個問題。陳教授首先談到一些人持有「科學主義(scientism)」的世界觀。科學主義認為,科學是唯一可以讓我們獲得知識的可靠方法。陳教授認為科學主義是一種自相矛盾的世界觀;原因在於科學主義本身並不是科學,並未被科學方法證明,它只是一個哲學理論。因此,科學主義身為一個哲學理論,它本身就是自己會排斥的對象。

回到核心問題,科學是否帶來了人文危機?陳教授的答案是否定的。他認為科學所帶來的其實不是科學主義,而是「自然主義(naturalism)」。自然主義認為,這個世界最根本、基礎的組成,就是自然科學理論認為存在的那些事物,例如粒子、力場、化學反應等。

陳教授認為科學所帶來的自然主義是現代世界觀的基礎;即使一些特定人士因為宗教背景等理由而不同意自然主義,其實也應該要同意例外情況相當有限。如果我們接受「自然主義」,而非「科學主義」,那麼科學本身根本就不會帶來人文危機。這是因為,自然主義只認為世界最根本的組成是科學所談論的事物,但是它並不認為我們只能透過科學方法來認識這些事物。

「就其理論本質而言,科學是否威脅人文?」。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

事實上,從科學世界觀的角度來說,人類也是自然的一員。人類作為一種自然生命體,出於其演化而來的結構,與生俱來就有各種世界互動、認識世界的方式,不限於科學方法。就此而言,人類會發展出的人文也是一種自然現象。因此,雖然人類後來發展出了「科學方法」這種較為優化的認識途徑,我們依然不能否定「人文方法」也是一種認識世界的可靠方法。

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接著,陳教授提及羅素(Bertrand Russell)對「熟知知識(knowledge by acquaintance)」以及「描述知識(knowledge by description)」的區分。熟知知識指的是我們透過直接的感受、互動與掌握所獲得的知識,描述知識則是理論性的知識。

陳教授認為熟知知識與描述知識不可被截然二分,兩者之間是程度上的差別。而人文學門的一些觀念就較為接近熟知知識,因為它們重視同理及感受。雖然如此,這一切都符合腦神經科學的描述,人文仍然是自然現象。另一方面,人文因此仍然是科學可以研究的對象,也需要科學的補充。人文學門自己也必須要了解,自己所研究的熟知知識其實也是自然現象,有其組成基礎與運作原理。

因此,科學可以幫助人文把熟知知識轉換為更精確的描述知識,並且為人文提供更精密的研究方法,以及協助其排除錯誤,比如排除人類先天認知系統的偏誤、漏洞等等。總結來說,科學與人文其實研究的是同一個自然界;科學非但不應帶來人文危機,還可以幫助人文研究走得更加長遠。

跨科際合作的需求,兼論「人類世」中的人文與科學走向

不同於陳樂知教授從哲學觀點出發,陳竹亭教授(臺灣大學化學系名譽教授)帶來的是他在教育方面的經驗。首先,陳教授介紹了他為台灣教育部主持的「科學人文跨科際人才培育計畫」,簡稱「SHS(Society-Humanities-Science)計畫」。

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由於現代社會中的問題包含人文以及科學的面向,因此 SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育(trans-disciplinary education)」。以往的教育先是學科主義,然後衍生出「多領域(multi-disciplinary)」或是「跨領域(inter-disciplinary)」,也就是由各學科各自探究共同問題,或是由兩個學科進行合作。

跨科際教育則有所不同,它以「真實世界的共同問題」為核心,直接打破學科之間的界線。只要是對解決真實世界的問題有幫助的知識,參與的學科,甚至政府、產業、民間的 NPO 或利害關係人都擔責分工合作進行知識生產、解決問題。

SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育」。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

由於現代社會中的問題愈趨複雜、多元,且多樣,社會對科學界的要求也跟以往有所不同。科學家開始被要求具備社會意識及社會參與的能力,還有溝通與對話的能力;這些能力都是傳統的科學界非常缺乏的。有鑑於此,陳教授所主持的 SHS 計畫積極推動「問題導向的學習」、「系統思考」、以及「實用方法論上的創新」。他也提到,SHS 計畫的推動非常有賴於大學對本身社會角色的自覺與復興。

陳教授參與的另一個國科會計畫是「以社會需求為核心的跨領域研究計畫」。與 SHS 計畫相同,這個計畫也非常重視跨科際教育,並且認知到單靠科學知識無法解決真實世界的複雜問題。

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那麼,人文究竟該扮演什麼樣的角色呢?陳教授討論到他撰寫的新書《丈量人類世》中的「人類世(anthropocene)」這個概念。「人類世」指的是一個新的地質紀元。在工業革命之後,人類文明成為影響地球環境與生態變遷的關鍵角色。因此,部分學者認為地球已經進入「人類世」這個地質紀元。

在人類世中,全球有非常多的變遷趨勢,其中一個就是:科學發展帶動理性價值的昂揚,其他的人性價值卻被輕忽。陳教授說,我們培養出了許多「職業科學家」。可是,在科技急速發展的同時,人類的科技文明卻缺乏方向感:我們正面臨物質文明與精神文明之間極大的不均衡。總而言之,他認為「人類的智能尚未學會如何掌舵文明巨輪的方向」。

最後,針對人文與科學應該要如何在人類世中發展,陳教授提出了他本人的看法。首先,科學研究的同儕審核程序需要人文專業學者的投入,也就是科學家不能閉門造車。再來,婦女應該要積極加入科學與科技事業的陣容,因為科學發展不能只由男性思維主導。

最後,未來教育的趨勢必須往跨科際的方向邁進,也就是人文與科學必須並重。如此一來,陳教授強調:「人文的啟發價值和社會重大需求必須挺身而出,為人類文明的永續承擔文明指南針的角色,與科學共同尋求世紀困境的解方。」

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「科學實作哲學」帶來人文與科學的合作新可能

繼陳竹亭教授分享了跨科際教育發展的大方向後,嚴如玉教授(陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長)則分享了她在科學人文互動的個案經驗。嚴教授身為一個哲學學者,卻在因緣際會下,走上了不同於普通學者每天關在辦公室做研究的路。她為了提升生醫背景的學生對哲學的興趣,也為了把哲學帶到課堂之外,推動了青銀共學。

嚴教授推動青銀共學,提升學生對哲學的興趣,也將哲學帶到課堂之外。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

嚴教授把社區中的長輩們請到大學的哲學課堂上,與大學生一起進行小組報告。這些生醫背景的學生們未來大多會從醫;因此,對未來將要在醫療院所工作的他們來說,與長輩互動是很好的練習。

嚴教授也針對與學生們未來在醫療場域會遇到的一些價值性思考,與哲學作出連結,讓學生們學習哲學能夠學以致用,對醫療過程有所幫助。舉例來說,她會帶領學生討論如何面對死亡、以及照護倫理等哲學議題。她認為,在學生未來的臨床工作上,這些哲學議題將派得上用場。

除了青銀共學外,嚴教授還以非常不同於傳統學者的方式,進行她個人的哲學研究。傳統哲學學者往往是埋首於書堆中,發展自己的理論;她則是親自到醫療院所中進行田野調查,去訪問醫生、護理師等第一線的人員。藉由直接了解醫療工作者在實作上遇到的困難,她試圖讓哲學能夠真正被實用。

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嚴教授說,這樣的研究方法被稱為「科學實作哲學」。科學實作哲學作為一種研究方法,其實不單單適用於人文學門,也同樣適用於科學。非常理論性、艱深的基礎科學如果能夠走出象牙塔,了解社會的真實需求,便有機會與人文接軌。因此,不論是科學或人文學門,若研究者可以調整研究方法,從研究對象在實作上的細節出發,再轉而調整自己的理論,那麼科學與人文的互動、合作並非不可能。

科學素養對現代社會的重要性

最後進行分享的是科普媒體《PanSci 泛科學》的知識長鄭國威先生。鄭知識長首先釐清了「人文」的定義:他認為,「人文主義」認為人類可以靠自身的能力認識這個世界,而「人文學科」正是培養這種能力的學科。從這個定義來看,人文與科學根本就不是分開的;畢竟科學也是人類靠自身能力認識世界的方式之一。

鄭知識長提到,台灣的學生在國際學生能力評量計畫(PISA)中表現非常優異,世界排名名列前茅。然而,台灣的學生卻普遍缺乏自信,在失敗時容易產生自我質疑。

鄭知識長指出,台灣學生普遍缺乏自信,在失敗時容易產生自我質疑。圖/臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會 – LMPST Taiwan

在學習的過程中,我們大致可以把人分為兩種:具有「定型心態」與具有「成長心態」的人。前者只重視結果、學習態度較消極,且容易受挫折打擊;後者則重視過程、學習態度較積極,且勇於面對挑戰。鄭知識長指出,具有定型心態的台灣學生似乎占多數。

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鄭知識長在高中時也面臨相同的困境,他那時非常厭惡數學和理化,完全沒有學習他們的熱忱。他後來發現不止他是如此,有許多人也在學生階段就放棄了對科學的學習;這對台灣社會是個嚴重的現象。舉例來說,公投的題目許多都牽涉科學知識,放棄學習科學的公民要如何在這種公投中作出正確的判斷?這樣的考量促使他後來創辦 PanSci 泛科學。

鄭知識長認為,獲得成長心態最簡單的方式就是學會科學原則與方法,也就是用科學方法來面對日常生活中遇到的問題。而培養科學素養則需要承認自己對許多事的無知,且需要身處一個好的素養集體之中。最後,鄭知識長勉勵大家一起培養出「科學思辨力」,為本次的論壇畫下一個強而有力的句點。

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臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(The Taiwan Association for Logic, Methodology and Philosophy of Science and Technology, LMPST Taiwan)為國內非營利法人團體,主要幹部均為國內教授或研究員。本會以促進科學型的哲學研究為宗旨,工作包括國內專業學術工作、跨領域學科交流及哲學普及推廣。