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克服科學中的性別障礙:事實與數字

SciDev
・2011/07/04 ・6056字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

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獲取科學教育可以幫助女孩參與科研與創新 Flickr/ Oxfam International

發展中國家需要更多的女科學家。Jeanne Therese H. Andres探究了其中的障礙以及克服它們的方法。

全世界的大多數窮人——超過10億人——是女性和兒童。而女性構成了所有國家人力資源的一個很大的組成部分,是有才華的科學家和創新家的豐富的潛在來源。[1]

科學在改善生活質量方面的作用如今比以往任何時候都更加顯著。根據聯合國教科文組織(UNESCO)的數據,女性積極參與科學是各國減貧舉措的關鍵。[1]鼓勵女性參與科學可以讓各國的寶貴的人力資本最大化,為女性賦權,並改善國家的經濟前景。

但是在世界的許多地方,很少有女性在科學領域工作——而且那些在獲得高等教育學位之後仍然積極從事科學工作的女科研人員仍然未被充分代表。[2]

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UNESCO的統計研究所(UIS)估計,全世界全部科研人員中只有27%的女性。[3]

在非洲,幾內亞的女科研人員比例最低(5.8%),而且在該研究涉及的118個國家中的比例最低(55.7%)(見圖2)。只有兩個非洲國家——賴索托(55.7%)和佛得角(52.3%)實現了科研人員的性別平等。[2]

在亞太地區, 緬甸的女科研人員比例比世界任何地方都高(85.5%)(見圖2)。但是該地區只有5個國家——格魯吉亞(52.7%)、阿塞拜疆(52%)、菲律賓 (52%)、哈薩克斯坦(51.3%)和泰國(50.3%)——實現了性別平等。女科學家在日本(13%)、孟加拉國(14%)、印度(14.8%)、韓 國(14.9%)和尼泊爾(15%)的代表狀況最差。[2,3]

”]

衡量性別鴻溝

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彙編關於科學中的女性的統計數字從而進行國別比較是費力而困難的。儘管聯合國教科文組織統計研究所(UIS)有86個國家的可比較數據,全世界一半國家的數字仍然缺失,包括主要的科研樞紐,如澳大利亞、加拿大、中國、英國和美國( 見圖1)。[1,4]儘管存在這些鴻溝,這仍然是能夠得到的這類數據的最佳來源。

其中一些沒有納入UIS數據庫的國家確實彙編了關於科學中的性別不平等的國家統計數據,而且常常很詳細。但是這些數據是根據「全職等效員工」(FTEs)而不是「人數」(HC)計算的,因此它們計量的是工作的小時而不是工作者本身。這讓它們與UIS以及其他全球機構收集的數據無法兼容。

這不是缺乏性別數據的唯一原因。發展中國家常常缺乏關於高等教育和科學研究人員的國家性別統計數據。[4]這是可以理解的。如果一個國家正在拚命應對諸如貧窮或衛生危機等迫切的擔憂,肯定無法指望它把收集性別數據作為優先任務。

但是國家層面上的科學的性別數據可用性參差不齊的情況確實指向了一個更深層次的潛在因素:決策者根本沒有意識到科學技術的性別鴻溝的潛在意義。 而這種意識的缺乏隨著性別政策的優先級別一直很低而成為了一個反饋環,優先級別低反過來意味著沒有收集統計數據,這助長了意識的缺乏。[1]

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女性獲取科學領域的高級學位需要更多的政府支持 Flickr/ niyam bhushan

幫助各國收集、分析和傳播關於科學技術與性別的統計數據將破除這種惡性循環,並且將科學中的性別問題置於決策者的議程之中。聯合國教科文組織已經呼籲國際社會幫助各國收集這些數據並且採取策略增加女性參與科學技術。可靠的證據能夠通過幫助決策者發現需要採取專門干預措施的領域,從而為政策提供訊息。[1]

一張看不見的網

在世界各地,各國政府正在開始更多地意識到需要在高等教育層面上支持女性從事科學研究——包括職業和技術訓練、本科教育以及研究生教育。[1]

那麼,為什麼發展中國家有那麼多女性參與科學的程度仍然較低?

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發現女性很少參與科學的根源是非常不容易的。正如任何複雜問題都沒有一個明確的致命弱點,沒有一個潛在的原因能夠解釋它。相反,人們把這些障礙與一張隱性的網聯繫了起來,這張網是用相互纏繞的代表文化、社會、個人、制度、政治和經濟障礙的線織成的。[5]

然而女性在科學領域未被充分代表可以強烈地歸結於她們較少參與高等教育,特別是較少參與最高學位級別的教育。[3]

在大多數國家,男性在高等教育全部層次的科學與工程以及科研職位方面佔據支配地位(見圖3)。如果不僅著眼於科學,在所有的研究領域中,這個趨勢就不一樣,大多數國家僅僅是男性佔據著博士及以上級別的支配地位,而且很大一部分國家實現了性別平等。[3,1]

這些障礙肯定是在早期出現的。在發展中國家,貧窮是獲取中學教育的不平等的最主要原因。這反過來又限制了年輕女孩獲得大學學位。

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在總體上,女性和女孩在獲取基礎教育特別是學習科學方面仍然落後於男性和男孩。[1,6]在所有成年文盲當中,2/3是女性。[6]獲取持續的長期教育——特別是科學教育——仍然是許多女孩面臨的難題。[1,6]儘管毫無疑問中學教育為女性賦權而且幫助他們的家庭脫貧,與富裕的女孩相比,沒有接 受中學教育的最貧窮的女孩數量多達前者的2倍。[7]這讓這個循環一直存在下去。

也有文化障礙。長久以來各個社會施加了無益的性別刻板印象,區別對待所謂屬於男孩和女孩的東西。男孩獲得教育和訓練,因為預計他們將為家庭提供收入和未來的經濟穩定性。另一方面,女孩被撫養成優秀的妻子、母親和管家。

直至今日,在一些文化中,關於女孩的科學能力的誤解仍然大量存在。幸運到能夠進入小學和中學學習的女孩常常不能從事技術或基於數學的領域,好心的父母和指導教師讓他們從事非科學領域的工作。

這些對女性在社會中的角色的傳統定義以及所謂女孩本質上不適合科學的荒唐說法出現並且流傳了一代又一代,儘管很容易科學地駁斥它們,卻無法容易而迅速地它們從已經確立的文化態度中清除出去。

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然而,教育也可以實現影響力。教育女孩——即便是在小學層次上——也可以把她轉變為一個經濟貢獻者。[6]而且不難想像通過讓女孩獲得更高層次的科學教育從而讓她們最終參與科研育創新而能夠得到的龐大的社會經濟潛力。

職業障礙

一旦一位女科學家確實努力跨越了這些障礙並且成功獲得了她的本科或更高的學位,新的障礙又出現了。

由於在科學家職業的這個階段常常正趕上女性的育齡階段,這就帶來了一個困難的兩難境地,即究竟是順應工作前景從而謀求職業發展(例如競爭獲取固定教職的職位),還是把重點放在長期人際關係和家庭責任上。

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School children
女孩在獲取科學教育方面仍然落後於男孩 Flickr/ mckaysavage

另一個潛在的障礙是科學職業和就業個方面的性別歧視,諸如工作面試、論文發表的同行評議過程、授予資助和資助選擇、競爭學術獎金和晉陞。近年來,關於這類歧視是否存在以及程度有多大,這一直是一個激烈辯論的話題——主要是在西方國家。[5, 8, 9, 10]

但是沒有被質疑的問題在於從事科學職業的女性因為同樣的工作而比她們的具有同樣資格的男同事獲得的報酬較少。由於她們得到晉陞的機會也較少,女性常常見於科學職業梯隊的較低層次上。[1]

職業評議過程傾向於忽視與性別有關的生產力或論文發表模式。例如,研究表明,女性通常比她們的男性同事撰寫的論文更全面而簡潔——這導致了數量更少但是引用率更高的論文。[1]

資深研究職位上的女性數量較低可以用一大批因素加以解釋,包括努力維持健康的工作-生活平衡、衡量成績和晉陞的有性別偏向的標準,以及科研機構的不靈活的政策。[1]

很明顯,如果一個學術機構的職業發展體系更適合男性——包括更長的工作時間、工作之外的有限的家庭責任、強調早期成績,以及排斥科學家以外的任何身份——那麼女性肯定不會像她們的男同事進步得那樣快。

制度的作用

即便在富裕的西方社會,女性在科學領域也沒有被充分代表,在西方,貧窮和教育的不平等很少成為障礙。人們正在激烈地爭論這種現象的理由。

2010年由美國大學女性協會(AAUW)發表的一項研究提示,科學中的性別歧視仍然在制度層面上存在,儘管它的形式比以前更加微妙。[13] 批評者認為,與”制度原因”相比,未被充分代表主要應該歸結於個人生活方式的選擇、職業選擇,以及與撫養家庭有關的其他因素。[8]

但是制度改革可以產生影響。美國麻省理工學院(MIT)最近進行的一項研究回顧了各個工程與科學學院的性別平等,並報告了在工程學院縮小性別鴻溝的顯著進展。[14]

Girls experiment
動手的科學教學可以有助於鼓勵女孩從事科學職業 Flickr/ CIMMYT

它還表明了絕大多數女教師都對MIT科學學院的性別平等政策持積極態度。[14]MIT是美國走在實現性別更平等的道路前列的機構之一,而且在校園推廣了有利於家庭的改革,諸如建立了教職員工的校園兒童日托機構。[5]這類措施可能成為其他學術機構效仿的一個藍圖。

從學校教育開始

許多資源密集型的解決性別不平等的方案完全不適合發展中國家的科學機構。但是縮小科學中的性別鴻溝的行動呼籲變得越來越強,特別是聯合國在2000年把性別平等作為它提出的8個千年發展目標(MDGs)之一。[7]而且一些發展中國家注意到了這個問題。

為了鼓勵孟加拉國的青年女性接受中學教育,女性中學獎學金項目——一個捐助者資助的政府項目——為那些進入中學學習並借把結婚推遲到18歲以後 的女孩和她們的家庭直接提供學費和贍養費。在實施這個項目的地區,女性的中學入學率從1991年的33%上升到了2005年的56%。[7]

在印度的喀拉拉邦,成功的方案因為女孩完成一學年的學業而給家庭錢。[6]在2001年,總識字率從1951年的僅僅47%激增到了91%(全 印度最高),女孩和男孩的識字率差距只有6.3%。[11]在巴西,貧窮的家庭可以因為讓他們的兒童上學和讓他們接受常規健康檢查而獲得現金。 [6,12]

在高等教育階段,私營項目——諸如Schlumberger基金會的Faculty for the Future項目、歐萊雅-聯合國教科文組織的For Women in Science項目,以及愛思唯爾基金會的新學者項目——積極支持女性進行高級科學研究。

超越基礎教育

在教育之外還有很多可以做也應該做的東西。第一步是詢問發展中國家從事科學職業的女性最需要什麼,以及如何讓干預手段最有效。

UIS提出了3個迫切的需求作為有用的起點。[1]它們是:增加全世界女性參與科學和科研職業、傳播關於科學和性別問題的公共意識,以及收集更多的性別統計數據從而促進徹底的研究。

關鍵不僅僅在於讓更多的女孩上學,而且還在於好好地教給她們科學,鼓勵她們從事科學職業,以及幫助她們堅持下去。

南非的教育者最近引入了基於探究的科學教育,希望動手操作的、觀察性和實驗性科學可以吸引更多的女孩。[15]這意味著在小學調整教授科學的方式,並認識到傳授知識的方式應該同樣適合男孩和女孩的學習方式。

教學也應該重視關於科學的常見誤解,例如科學是男孩學的,以及女孩沒有領會科學的腦力。

輔導和指導有追求的科研人員是另一種激勵女性堅持從事科學職業的強有力的方法。女性有時候可能會因為自我懷疑或避免與沒有面臨同樣障礙的男同事競爭而想放棄。榜樣和導師可以提供客觀的建議,並且幫助青年女科學家做出職業選擇。

建設網絡和支持體系也可以幫助女科學家找到並維持一種健康而多產的工作-生活的平衡。它們可以幫助她們發現其他人如何應對挑戰、或許還提供了她們從未考慮過的選項和解決方案。

提供更好的經濟激勵——通過縮小或消除技能相同的男性和女性科學家之間的工資差距——也可能吸引更多的女性從事科學,或者說服更多的女性留下來。工資和晉陞政策應該考慮有性別的生產力模式,避免最適合男性的傳統工作評估方式。

讓更多的女科學家進入學術界、政府和產業界的頂級決策層,如果這些資深女性推動促進性別平等的政策,這就可能對青年女科學家產生很大的影響。她們還可以成為有追求的科研人員的積極榜樣。

質疑謬論,收集統計數據

為了滿足第二個需求——傳播公共意識——一場社會文化變革必須從家庭層次上啟動,一直延伸到社會網絡。它必須改變性別刻板印象,說服人們放棄限制女孩和女性充分參與科學的謬論和誤解。

這是一個令人畏縮的前景,只有通過持續一年又一年的喚醒意識的運動才能實現。但是如果每一個受過教育的女孩和女性質疑這些謬論和錯誤並且不讓它們傳給下一代,這種文化變革就更有可能實現。

最後,我們需要更好的性別統計數據和研究。努力收集自身數據的各國應該與UIS等政府間機構聯絡,後者可能有能力提供幫助和建議。

如果要這些干預手段中的任何一種起作用,主要的制度參與者必須全都參與進來——如第三世界婦女科學組織(OWSDW)、聯合國機構、科學政策的決策者、資助機構以及政府。

然而,我們必須記住,在根本上,變革的最重要的貢獻者是家庭、社會、學校教師、學術管理者,以及女科學家的導師——以及女科學家本身。

由於在全球和國家層面上的關於貧窮、經濟發展和全面社會進步上的意義,沒有哪個國家能夠忽視科學中的性別不平等。

忽視科學中的性別不平等將浪費一種強有力而未被利用的資源——一大批女科學家,如果他們有了合適的資源並且得到賦權,她們就能把才能和創新用於本國的發展。

本文作者Jeanne Therese H. Andres是英國劍橋大學化學工程與生物技術系的菲律賓籍博士生。她自從2008年起成為了Schlumberger基金會的Faculty for the Future項目會員。

本文是關於克服科學中的性別障礙專題聚焦的一部分。

參考文獻

[1] UNESCO Science, Technology and Gender: An International Report [9.24MB] and Executive Summary [1.58MB] (2007)
[2] UNESCO Institute for Statistics Women in Science: UIS fact sheet number 6 (2010)
[3] UNESCO Institute for Statistics Women in Science: Under-represented and under-measured (2006)
[4] UNESCO Headcounts and Headaches: measuring women in science [3.4MB] A World of Science Vol. 5 n.2 (2007)
[5] Dickey Zakaib G. Science gender gap probed Nature News (2011)
[6] UNCTAD Economic Importance of Educating Women and Girls Highlighted in Panel Session (2011)
[7] UN Millennium Goal 3: Promote Gender Equality and Empower Women (fact sheet) (2010)
[8] Ceci S. and Williams W. Understanding current causes of women’s underrepresentation in science Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America doi:10.1073/pnas.1014871108 (2011)
[9] Wenneras C. and Wold A. Nepotism and sexism in peer-review Nature(1997)
[10] Clayton J. Fix the system, not the women Science (2011)
[11] Website of the Government of Kerala, India
[12] UNDP India Discussion Paper on Conditional Cash Transfer Schemes for Alleviating Human Poverty: Relevance for India [647kB] (2009)
[13] AAUW Why So Few? Women in Science, Technology, Engineering, and Mathematics (2010)
[14] MIT A Report on the Status of Women Faculty in the Schools of Science and Engineering at MIT [1.55MB] (2011)
[15] ASSAf Inquiry-Based Science Education: Increasing Participation of Girls in Science in sub-Saharan Africa [1.69MB] (2011)

本文原發表於SciDev.net[2011-06-22]

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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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從遺傳學角度剖析:女性能在體育場上超越男性嗎?——《運動基因》
行路出版_96
・2024/08/10 ・3712字 ・閱讀時間約 7 分鐘

科學期刊的預言:女性能追趕甚至超越男性?

我在 2002 年還在讀大四時,第一次看到兩位 UCLA 生理學家的論文〈不用多久女性就會跑得比男性快?〉,當時我覺得這個標題很荒謬。在那之前我花了五個賽季,進行 800 公尺中距離跑步訓練,成績已經超越世界女子紀錄。而且我還不是自己接力隊上跑最快的。

但那篇論文發表在《自然》(Nature)期刊上,這是世上極具聲望的科學期刊,所以一定有些道理。大眾就是這麼認為的。《美國新聞與世界報導》雜誌在 1996 年亞特蘭大奧運之前,對一千個美國人做了調查,結果其中有三分之二認為,「終有一天頂尖女運動員會勝過頂尖男運動員」。

1996 年亞特蘭大奧運前,一千位美國人中有三分之二認為,「終有一天頂尖女運動員會勝過頂尖男運動員」。 圖/envato

《自然》期刊上那篇論文的作者,把男子組和女子組從 200 公尺短跑到馬拉松各項賽事歷年的世界紀錄畫成圖表,發現女子組紀錄進步得遠比男子組急速。他們用外推法從曲線的趨勢推斷未來,確定到 21 世紀前半葉,女性就會在各個賽跑項目擊敗男性。兩名作者寫道:「正因進步速度的差異實在非常大,而使(兩者)差距逐漸縮小。」

2004 年,趁著雅典奧運成為新聞焦點之際,《自然》又特別刊出一篇同類型的文章〈2156 年奧運會場上的重要衝刺?〉(Momentous Sprint at the 2156 Olympics?)──標題所指的,正是女子選手會在 100 公尺短跑比賽中,勝過男子選手的預計時間。

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2005 年,三名運動科學家在《英國運動醫學期刊》發表了一篇論文,省去問號開門見山在標題宣稱:〈女性終將做到〉(Women Will Do It in the Long Run.)。

難道男性主導世界紀錄的情況,始終是歧視女性、把女性排除於競技場外的結果?

20 世紀上半葉,文化規範與偽科學嚴重限制了女性參與運動競技的機會。在 1928 年阿姆斯特丹奧運期間,有媒體(捏造)報導指稱,女性選手在 800 公尺賽跑後筋疲力竭地躺在地上,這讓一些醫生和體育記者十分反感,使得他們認為這個比賽項目會危害女性健康。《紐約時報》上有篇文章就寫:「這種距離太消耗女性的體力了。」〔1〕那幾屆奧運之後,在接下來的三十二年間,距離超過 200 公尺的所有女子項目,都突然遭禁,直到 2008 年奧運,男女運動員的徑賽項目才終於完全相同。但《自然》期刊上的那幾篇論文指出,隨著女性參賽人數增多,看起來她們的運動成績到最後可能會與男性並駕齊驅,甚至比男性更好。

運動能力的基因密碼:性別差異的生物學根源

我去拜訪約克大學的運動心理學家喬.貝克時,我們談論到運動表現的男女差異,尤其是投擲項目的差異。在科學實驗裡證實過的所有性別差異中,投擲項目一直名列前茅。用統計學術語來說的話,男女運動員的平均投擲速度相差了三個標準差,大約是男女身高差距的兩倍。這代表如果你從街上拉一千個男子,其中 997 人擲球的力氣會比普通女性大。

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不過貝克提到,這種情形可能是反映女性缺乏訓練。他的太太是打棒球長大的,輕輕鬆鬆就能贏過他。他打趣說:「她會發出一束雷射光。」那麼這是生物學上的差異嗎?

男性和女性的 DNA 差異極小,僅限於在女性身上為X或男性為Y的那單一染色體。姊弟或兄妹從完全相同的來源取得基因,透過重組母親和父親的 DNA,確保兄弟姊妹絕對不會相近到變成複製人。

性別分化過程大部分要歸結到 Y 染色體上的「SRY 基因」,它的全名是「Y 染色體性別決定區基因」。若要說有「運動能力基因」,那就非 SRY 基因莫屬了。人類生物學的安排,就是讓同樣的雙親能夠同時生育出男性的兒子和女性的女兒,即使傳遞的是相同的基因。SRY 基因是一把 DNA 萬能鑰匙,會選擇性地啟動發育成男性的基因。

我們在生命初期都是女性──每個人類胚胎在形成的前六週都是女性。由於哺乳動物的胎兒會接觸到來自母親的大量雌激素,因此預設性別為女性是比較合算的。在男性身上,SRY 基因到第六週時會暗示睪丸及萊氏細胞(Leydig cell)該準備形成了;萊氏細胞是睪丸內負責合成睪固酮的細胞。睪固酮在一個月之內會不斷湧出,啟動特定基因,關閉其他基因,兩性投擲差距不用多久就會出現。

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男孩還在子宮時,就開始發育出比較長的前臂,這使得他們日後投擲時會做出更有力的揮臂動作。儘管男孩和女孩在投擲技能方面的差異,不如成年男性和女性之間那麼顯著,但這種差異在兩歲幼童身上已經很明顯了。

性別分化過程大部分要歸結到 Y 染色體上的「SRY 基因」,會選擇性地啟動發育成男性的基因。 圖/envato

文化與訓練的影響:投擲項目中的性別差距

為了確定孩童之間的投擲差距有多少與文化有關,北德州大學和西澳大學的科學家組成團隊,共同測試美國孩童與澳洲原住民孩童的投擲技能。澳洲原住民沒有發展出農業,仍過著狩獵採集生活,他們教導女孩丟擲戰鬥及狩獵用武器,就像教導男孩一樣。這項研究確實發現,美國男孩和女孩在投擲技能上的差異,比澳洲原住民男孩和女孩之間的差異顯著許多。不過儘管女孩因為較早發育長得較高較壯,男孩仍比女孩擲得更遠。

普遍來說,男孩不僅比女孩更善於投擲,視覺追蹤攔截飛行物的能力往往也出色許多;87% 的男孩在目標鎖定能力的測試上,表現得比一般女孩好。另外,導致差異的部分原因,至少看起來是因為在子宮的時期接觸到了睪固酮。由於先天性腎上腺增生症,而在子宮裡接觸到高濃度睪固酮的女孩,上述項目的表現會像男孩一樣,而不像女孩;患有這種遺傳疾病的胎兒,腎上腺會過度分泌男性荷爾蒙。

受過良好投擲訓練的女性,能輕易勝過未受訓練的男性,但受過良好訓練的男性,表現會大幅超越受過良好訓練的女性。男子奧運標槍選手擲出的距離,比女子奧運選手遠大約三成,儘管女子組使用的標槍比較輕。此外,女性投出的最快棒球球速的金氏世界紀錄是 65 mph(相當於時速 105 公里),表現不錯的高中男生的球速經常比這還要快,有些男子職業球員可以投出超過 100 mph(相當於時速 160 公里)的球速。

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在跑步方面,從 100 公尺到 1 萬公尺,經驗法則是把菁英級表現差距定在 11%。從短跑到超級馬拉松,不管任何距離的賽跑,男子組的前十名都比女子組的前十名快大約 11%。〔2〕在職業等級,那就是個鴻溝。女子組的 100 公尺世界紀錄,跟 2012 年奧運男子組的參賽資格還差了四分之一秒;而在一萬公尺長跑,女子組的世界紀錄成績,與達到奧運參賽資格最低標準的男選手相比落後了一圈。

不論距離,男子組前十名的跑步速度普遍比女子組快約 11%。圖/enavato

投擲項目與純爆發力型運動項目的差距更大。在跳遠方面,女子選手落後男子 19%。差距最小的是長距離游泳競賽;在 800 公尺自由式比賽中,排名前面的女子選手,與排名前面的男子選手差距不到 6%。

預言女性運動員將超越男性的那幾篇論文暗示,從 1950 年代到 1980 年代,女性表現的進展遵循一條會持續下去的穩定軌跡,但在現實中是有一段短暫爆發,隨後趨於平穩──這是女子運動員,而非男子運動員進入的平穩期。儘管到 1980 年代,女性在 100 公尺到 1 英里各項賽跑的最快速度,都開始趨於穩定,但男子運動員仍繼續緩慢進步,雖然只進步一點點。

數字很明確。菁英女子選手並未趕上菁英男子選手,也沒有保持住狀況,男性運動員則在非常慢地進步。生物學上的差距在擴大。但為什麼原本就有差距存在?

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註釋

  1.  各報上氣不接下氣地報導 800 公尺女子選手紛紛倒在跑道上。正如運動雜誌《跑步時代》(Running Times)2012 年的一篇文章指出的,實情是只有一個女子選手在終點線倒下,其餘三名都打破了先前的世界紀錄。據稱人在現場的《紐約郵報》記者寫道,「11 位淒慘的女性」當中有 5 人沒有跑完,5 人在跑過終點線後倒下。《跑步時代》報導說,參賽的女運動員只有 9 個,而且全部跑完。
  2. 過去普遍認為,隨著比賽距離拉長,女子賽跑選手會超越男子選手。這是克里斯多福.麥杜格(Christopher McDougall)在《天生就會跑》這本很吸引人的書裡談到的主題,但不完全正確。成績非常優秀的跑者之間的 11% 差距,在最長距離和最短距離同樣穩固存在。儘管如此,南非生理學家卻發現,當一男一女的馬拉松完賽時間不相上下,那個男士在距離短於馬拉松的比賽中通常會贏過那個女士,但如果競賽距離加長到 64 公里,女士就會跑贏。他們報告說,這是因為男性通常比較高又比較重,比賽距離越長,這就會變成很大的缺點。然而在世界頂尖超馬選手當中,男女體型差異比一般群體中的差異小,而 11% 的成績差距,也存在於超級長距離的最優秀男女選手之間。

——本文摘自 大衛・艾普斯坦(David Epstein)運動基因:頂尖運動表現背後的科學》,2020 年 12 月,行路出版,未經同意請勿轉載

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