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921起風了

臺灣公共衛生學會_96
・2013/10/07 ・1765字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

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Toami_after_921

今年的9月21日,有些人是沈浸在中秋假期的歡愉氛圍裡,或許有些人正處於玉兔颱風的肆孽恐慌中;但不知有多人還記得在1999年的今天,台灣發生了在二戰後民眾傷亡最嚴重的天災。921大地震,共造成了2,415人死亡,29人失蹤,11,305人受傷,51,711間房屋全倒,53,768間房屋半倒。

二戰,地震!殊不知有沒有人知道,促使日本在二戰前加速其帝國主義思想擴張的重要因素之一,正是1923年9月的關東大地震。關東大地震共造成約14萬多人的死亡,但是有90%是被燒死的。原因是地震發生時,正值中午做飯時間,因而造成40幾萬間房屋被燒毀,東京的大火一連燒了三天三夜,城內85%的房屋毀於一旦。也因此,關東大地震後來被列為世界火災最大的地震。

2013-05-10_115738
日本上個世紀的文壇名家崛辰雄,他的代表作《風起》後來被宮崎駿改編成動畫作品。

關東大地震後,日本最流行的一句話就是:「一切都完了」。日本著名的文學家崛辰雄 (1904~1953) 經歷了關東大地震,這也在他的心裡隱埋下立志創作的種子。那是兩年前的夏天,我們初次相遇的時候,我突然脫口說出一句詩。那之後,我總會在不經意間吟誦-起風了,努力活下去。這是他在著名的小說 《風起》 (1938) 中的名句,是描寫一名藝術家與他重病的情人的故事,小說凝視動盪時代中的生死,充滿細膩的情感,捕捉人的存在價值,因而被收錄在日本中學生國文課本中。

他的另一篇小說《菜穗子》(1941),描繪一名因肺結核而住院的女性病患其悲劇的命運,卻也對於愛具有強烈的渴望與追求。菜穗子的生命雖然短暫且沈重,卻是美麗與堅強的。東大地震後來被列為世界火災最大的地震。

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921災難發生後,很多台灣學者投入了關於921大地震的研究,就像是探討哪種個人因素比較容易在地震中死亡。理論上看來,災難對於健康和社會經濟方面的衝擊應該並非是隨機分佈的,然而這方面的證據是稀少,或說是可遇而不可求。陽明大學的團隊就從健保資料來分析地震罹難者與生存者的差異,發現女性與年長者都是危險的族群,而收入較少者或是農夫也是較危險的族群;此外,有精神障礙、中度肢體殘疾、或是在地震前不久才剛剛住院者,是最為危險的族群。這項研究指出,在台灣的人們因地震而死亡可能與社會經濟地位有關,而地震相關的死亡並非是隨機發生的。[1]

高醫的研究團隊也發現,在台灣因地震而死亡則與地震的強度有直接關係外,房屋的倒塌與否,甚至倒塌的程度也與死亡有關。而房屋的倒塌,不僅與地震的強度有關外,更與劣質的建設、甚至施工的年代有關連。泥磚屋對於抗震的能力是很差的,有47.6%的死亡是發生在泥磚屋內;然而,鋼筋建築物在大地震中的毀損率 (3.8%) 是非常低。因此,除了瞭解個人因素外,改進抗震建築的設計,也是減少地震災害的重點。[2] [3]

窒息和內部出血是地震受害民眾因房屋倒塌而死亡的主要原因。然而,在災後的民眾其疾病的發生就並非是如此的結果。當年陳國東老師也帶領著衛生署應用流行病學專業人員訓練班 (Field Epidemiology Training Program) 在地震發生後期,調查災區民眾在災變一週後的疾病發生情況。發現到在災後階段,災區民眾發生急性呼吸道感染和急性胃腸炎的病例數明顯高於周邊未受影響的縣 市民眾。這些訊息都告知著,不同階段的公共衛生緊急處置系統的設置重點。[4]

當然,更多的學者在災後也投入了心理復健工作,這方面的研究倒是比較多人提及,我們就不再贅言。

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猶記得921那天夜裡,我正還在台大徐州路的研究室裡;斷電了,一切的聯繫都斷了。父親好不容易跟我聯繫上了,他只跟我說道:「不管如何,一定要懂得活下去。」我不知道外面是何等情況,只是覺得一陣茫然。

我想到了法國詩人保羅瓦勒里 (Paul Valery,1871~1945) 的海濱墓園 (Le cimetière marin),試著藉此在法國、日本、與台灣的印象間,交錯吟誦。

Le vent se lève! . . . il faut tenter de vivre! 起風了!…就只有試著活下去一條路!

L’air immense ouvre et referme mon livre, 天邊的氣流翻開又合上我的書,

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La vague en poudre ose jaillir des rocs! 波濤敢於從巉岩口濺沫飛逬!

Envolez-vous, pages tout éblouies! 飛去吧,令人眼花繚亂的書頁!

Rompez, vagues! Rompez d’eaux réjouies 攻裂吧,波浪!用漫天狂瀾來打裂

Ce toit tranquille où picoraient des focs! 這片有白帆啄食的平靜屋頂 !

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研究文獻:

  1. Chou YJ, et al. Who is at risk of death in an earthquake? Am J Epidemiol. 2004; 160:688-95.
  2. Liao YH, et al. Building collapse and human deaths resulting from the Chi-Chi Earthquake in Taiwan, September 1999. Arch Environ Health. 2003;58:572-8.
  3. Liao YH, et al. Deaths related to housing in 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake. Safety Sci. 2005;43:29-37.
  4. Chen KT, et al. The public health response to the Chi-Chi earthquake in Taiwan, 1999. Public Health Rep. 2003;118:493-9.

轉載自台灣衛生公共協會

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臺灣公共衛生學會_96
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本粉絲團原名為2012年公共衛生年會粉絲團,成立於2012年7月30日。其原先目的是,為了宣傳由台灣公共衛生學會、台灣流行病學學會、暨台灣事故傷害預防與安全促進學會,共同於台中中山醫學大學舉辦之2012年聯合年會。在此粉絲團裡,我們提供了粉絲關於公共衛生實務、教學與研究的相關訊息;希望對於大家有所助益,更希望大家能夠將公共衛生的美好分享給更多人。

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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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