利用協同互動擴增實境［Collaborative Augmented Reality］製造音樂旋律

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

本系列以往藉由講解真實案件，來分享鑑識科學；這篇則摘要免費電玩的虛構情境，鼓勵讀者親自體驗辦案。2023 年 1 月的《國際法醫期刊》（International Journal of Legal Medicine），介紹了一款德國漢堡開放線上大學（Hamburg Open Online University）的遊戲，名叫「Adventure Legal Medicine」（非官方中譯：法醫歷險）。論文詳述開發過程與教學功能，還強調玩家不管有無醫學知識，皆能輕易上手。^[1]

＝＝＝＝＝＝＝＝＝微劇情，防雷線＝＝＝＝＝＝＝＝＝

（想避開遊戲情境簡介的讀者，請跳過圖片後的第一段，謝謝。）

情境設定

依照學習的領域，此遊戲有下列 5 個故事情境，可供選擇：

1. 估計死亡時間（time of death estimation）：有人死在公寓裡。玩家必須選取正確的驗屍工具，例如：直腸體溫計（rectal thermometer）或神經反射錘（reflex hammer），來推估死亡時間。^{[1, 2]}
2. 體外驗屍檢查（external post-mortem examination）：河岸上死者的某些身體部位，藏有非自然死亡的線索。^[1]像是顱骨和手肘擦傷等，都有待玩家一探究竟。^[2]
3. 鑑識人類學（forensic anthropology）：森林裡，散落著人類骨骸。觀察並測量骨頭，以推估年紀、性別和身高。將結果拿去跟失蹤人口的檔案比對，玩家或許就能找出死者的身份。^[1]
4. DNA親子鑑定（DNA analysis/paternity test）：不知從哪迸出 4 個人，想繼承情境 2 那名死者的巨額財產。^[1]玩家得從唾液樣本，分析他們的 DNA，判斷誰才是真有血親關係的子嗣。^{[1, 2]}
5. 解剖、酒精與藥物（autopsy/alcohol and drug influence）：玩家幫車禍死者體外驗屍；解剖以檢查器官；並進行毒物學分析。最後，判讀以上檢查所得的結果。^[1]

開發過程

這個遊戲是鑑識病理學家、鑑識人類學家、心理學家、醫科學生、遊戲工程師和插畫藝術家，共同合作的結晶。類似於商業開發的線上遊戲，產品正式釋出之前，得先找人來封閉測試。2 名分別為 25 和 49 歲的男性；以及 21、25 與 54 歲的 3 名女性，率先嘗試情境 1 和 2 的前期測試版。研發團隊根據他們的感想與建議，改進遊戲，並設計情境 3。接著，請 40 名醫學系的學生，操作情境 1 至 3 的測試版。另外，其他不同教育程度的學生，作為一般大眾的樣本，也受邀試玩。最終統合大家的評論後，團隊設計出情境 4 和 5 的遊戲。^[1]

嚴肅遊戲

德國研發團隊將產品定位成「嚴肅遊戲」（serious game），以教學而非娛樂為主要目的，而且在視覺上多採灰階，來保持中性。^[1]筆者試玩了一小部份，又觀賞攻略影片，覺得繪圖和音效雖不華麗，但頗為用心。由於遊戲全程都有電子版的課本唾手可得，玩家本身無須具備專業知識。每個階段結束後，還能透過小測驗，了解學習成效。對相關科系而言，也可用於輔助教學或自學。從 2020 年 1 月在 Google Play 上架以來，有數千人下載，並獲得平均 4.5 星的評價；可惜不曉得線上網頁版的使用人次。^[1]下面是此遊戲的基本資料、連結與攻略，歡迎讀者分享闖關心得。

Adventure Legal Medicine

• 名稱：Adventure Legal Medicine^[1]（英文別名：Forensic Medicine Adventure；德文名稱：Abenteuer Rechtsmedizin）^[2]
• 對象：醫學相關科系的學生及一般愛好者。^[1]
• 語言：英文和德文。^[1]英文版的故事敘述，用字不難；但基於辦案的情境，勢必會出現骨骼、基因等，鑑識科學常見的專有名詞。
• 行動裝置版：僅支援Android系統的平板電腦和手機；沒有 iOS 的版本。請點超連結下載，或上Google Play搜尋「Abenteuer Rechtsmedizin」。^[1]
• 線上網頁版：http://elearning.uke.de/HOOU/RechtsmedizinSeriousGame/ （完全載入後，可以按下方代表德文的「DE」，將語言改為英文「EN」。）^[1]

1. Anders S, Steen A, Müller T, et al. (2023) ‘Adventure Legal Medicine: a free online serious game for supplementary use in undergraduate medical education’. International Journal of Legal Medicine, 137, 545–549.
2. SLY MobileGaming (15 JAN 2021) ‘Forensic Medicine Adventure Abenteuer Rechtsmedizin | Point and Click Game Walkthrough’. YouTube.

想像一下，早上打開冰箱，眼前跳出根據現有食材以及健康狀況設計的餐點，並一個一個步驟帶著你烹煮；家中改裝潢不用拿型錄和量尺慢慢比對，只要在手機上輕點，沙發和茶几擺在客廳是什麼模樣快速呈現；到門市買衣服，不用再花大把時間穿穿脫脫，只要在神奇的鏡子前憑空點選，就能快速看到自己穿上不同款式或顏色的衣服的模樣；出門旅遊，透過手機看著眼前的街景，哪處是景點、哪裡有餐廳一目了然，還能在遺跡前上演歷史小劇場。

這就是擴增實境（Augmented Reality, 簡稱AR）與混合實境 （Mixed Reality, 簡稱MR）技術帶來的新生活。

科技部 2018春季「展望」系列演講「全面啟動的未來世界 – 人類2.0社會的科幻成真」第一場，請來清華大學工業工程與工程管理學系教授瞿志行，分享 AR/MR 的現在應用與未來趨勢，泛科學整理演講與專訪內容，邀大家一起探索過去只存在科幻作品中的世界如何實現！

虛擬實境和擴增實境的差別？

提到擴增實境，除了「寶可夢Go」，你可能還會聯想到最近火紅的電影《一級玩家》，主角們只要帶上穿戴式裝置，就能進入虛擬實境（VR）的世界。其實 AR 和 VR 是很不同的概念，反而是 AR 和 MR 的定義差別比較模糊。

通常將它們分成大致三大類：VR指的是全數位打造的環境，使用者與外界的感官會斷開，脫離真實世界的體驗；AR以真實世界的經驗為基礎，把數位資訊透過文字、符號的呈現，覆蓋在實物上。MR 則是更進一步，把豐富的 3D影像與實際世界整合，使用者可以同時對實際物件虛擬物件進行互動。

1994 年 Milgram 等人則提出了現實-虛擬連續系統（Reality-Virtuality Continuum），系統的一端從完全真實感官的現實（Reality）、在真實世界嵌入虛擬元素的擴增實境（AR）、混合了更多虛擬物件的 MR、將真實世界的訊息，加入虛擬環境的「擴增虛境」（Augmented Virtuality，簡稱 AV），一直到所有物件都是虛構的「虛擬實境」（VR）

根據Digi Capital 《2017年增強現實和虛擬現實報告》指出，2021 年擴增實境與虛擬實境產業的總產值將達到 1080億美元，其中擴增實境與虛擬實境的市場佔比約為8:2。瞿教授表示，VR 在遊戲、教育與娛樂等三大領域備受期待，但是和以真實世界為基底的 AR 相比，VR 可能會因為感知不協調導致使用者的身體不適（例如，看見自己在移動，身體卻沒有真的移動）外，視覺上的封閉與行動被拘束也較容易對用戶產生壓力和不安感，因此在未來發展與相關產業應用上，可能性會比 AR少。

擴增實境有哪些呈現方式？

現階段的AR呈現技術大致可分為三類，一是透過穿戴式裝置（如智慧型眼鏡的鏡片），同時看見外在環境與附加在上的虛擬資訊、二是透過攝影機捕捉實際的人物與環境，再結合數位元素共同呈現在螢幕上，三是透過視網膜投影或腦部植入晶片，直接在人的感官中創造新知覺。

為了追求更真實的體驗，已有團隊嘗試打造能將虛擬物件直接投影到視網膜上的智慧型眼鏡，但瞿老師認為，視網膜投影最大的挑戰其實不是技術，而是心理障礙，即使裝置的光線強度、能量等都符合醫學與人體安全標準，就看一般大眾能否克服恐懼。

除了上述三者外，也有人會透過投影（Projecting）呈現較大範圍的AR技術，把3D立體影像投影到實際物體上與人互動，這種呈現方式的難處在於精準定位與附加於物件的技巧，不但要確保實物與虛擬影像的位置精確重疊，還要掌握物體的凹凸曲面或不規則形狀，才能讓數位影像和實際物體的互動感栩栩如生。

尋找痛點，才能發揮AR最大效益

瞿教授指出，AR 是一種輔助人與人、人與環境，以及人與機器之間互動的的介面技術，其核心價值在於運用AR提升產品或工作效能。所以產業在面對這項新科技時，可以思考現有的流程或內容中，哪一個環節可以透過AR提升效用或再創新，不該「為了使用AR而使用AR」。

以前陣子火紅的「寶可夢Go」來說，並不是單純因為採用AR技術而爆紅，而是因為透過 AR強化了捕捉寶可夢的體驗及趣味，因此獲得廣大迴響。

企業或團隊應該先找到市場需求（痛點），再尋找相對應的技術，說不定現有技術就能達成要求，真的不夠用再繼續開發。如果只顧著「發展強大技術、再尋找市場與需求」，可能會像個人用運輸載具賽格威（segway）一樣，雖然具有驚人的高科技，但如果要說相似的體驗，低技術含量的「直排輪」就能達到，而且價格還便宜很多，最終導致賽格威的銷售額只稍稍超過研發成本。

瞿教授舉其合作的案例：在醫美產業中，曾發生過醫師因為經驗不足，在沒注意的情況下針對病患單一部位的肌膚過度施打雷射治療，導致嚴重的後果。因此有醫美公司找上瞿教授的團隊合作，希望打造一款結合熱感測技術的AR應用，幫助醫美醫師在手術過程隨時關注病患臉部的溫度狀況，進而降低醫療疏失的發生機會。

台灣在全球 VR/AR市場的定位

全球擴增實境產業正在蓬勃發展中，各大科技企業無不摩拳擦掌，想成為第一個稱霸市場的標準制定者。如 Goolge 推出了 ARcore 平台、Facebook期盼透過 AR 增加社群互動、微軟的穿戴式裝置 Hololens 來勢洶洶、Apple 不但端出 ARkit 平台，也正在研發更輕巧的AR眼鏡，連中國電商大廠阿里巴巴都喊出要把電商AR、VR化。

瞿教授分析，目前台灣的 VR/AR 相關產業大致可分為硬體裝置代工、硬體裝置開發（如HTC VIVE）、基於後製、動畫與電影產業而蓬勃發展的VR數位內容、AR數位內容和高擬真建模等領域。而相關硬體產業鏈完善、高科技人才願意投入、軟體與設計人力成本較低，以及有和中美接軌的經驗，都是台灣發展 AR 的優勢。

然而，AR橫跨物聯網、資訊工程、高擬真建模、視覺分析和 UX 設計等多項領域，需要擅長跨領域整合的人才，但軟體整合正好是台灣的弱項。再加上台灣市場小，較難推出代表性的商業模式，這些則是台灣要面臨的挑戰。

與AR 同行的世界，會是什麼模樣？

現在有科學家透過科技，將視障或精障者的世界傳遞給社會大眾，讓更多人有機會認識他們的想法與困難。而瞿教授表示自己期待AR 能創造出新的溝通方式，例如，在課堂或講座上，老師透過AR裝置，看到原本不擅於言詞表達或害羞不敢舉手的學生的提問，降低過去的互動障礙。又或是透過人工智慧與AR載具，創造類似超自然感知的陰陽眼功效等。

在科幻小說或電影中，有時會描寫當科技發展到了一個程度，數位建築出來的虛擬世界變得非常真實，幾乎與現實沒有差別、甚至更好，人們因為在現實和虛幻之間來回穿梭，開始難以區分什麼是真、什麼是假。這樣的事情真的可能會發生嗎？

瞿教授坦言這個問題現在無法下定論，他基本上認為人類是可以分辨虛實的，但長期進行虛實互動，或用五官體驗虛實混合的世界後，是否會在心理或大腦留下後遺症，又或是大腦有沒有可能因為使用這類型科技產品開啟了「新感知」，都還需要更多的研究。