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為什麼打哈欠會傳染?-《為什麼屁股不說話?》

時報出版_96
・2014/03/19 ・5196字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 542 ・八年級

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老傢伙-0919

所謂的「末日呵欠(The Doomsday Yawn)」,就是具有至高威力的呵欠之王,感染力極為強大,令人完全無從抗拒,只能乖乖跟著打呵欠。我創造「末日呵欠」的動機是為了科學研究,而不是為了滿足我的狂妄自大。要設計一個超級呵欠,第一步必須先瞭解一般呵欠中各種具有感染力的媒介,再將這些媒介的感染效果提高到最大的程度。這個構想來自喜劇團體蒙提派森(Monty Python)的一齣短劇,描述一則威力極強的末日笑話,能夠在戰場上逗引得敵人全部狂笑而死—而且這則笑話的笑點一直等到開始對敵人廣播之前,才加入腳本裡,以免友軍無意間接觸到這則笑話,因此送命。

末日呵欠雖然不可能成為戰場上的強效武器,但以人工方式打造出一種超強(異常)刺激源的構想,卻已在動物行為研究中證實可行,也引導了我們的研究工作。創造一種強力呵欠刺激的能力之所以珍貴,原因是這種能力必須對刺激媒介有深切的瞭解。

在啟動末日呵欠的曼哈頓計畫(Manhattan Project)之前,首先必須確認一項民間傳說:打呵欠確實具有感染性。證實這一點的實驗,乃是讓受試者觀賞一段五分鐘的影片,其中將一名男性成人打呵欠的影像重複播放了三十次,每十秒鐘播放一次那個歷時六秒鐘的呵欠。打呵欠明顯具有感染性。受試者觀看呵欠影片時,打呵欠的機率為百分之五十五,足足是控制組的兩倍以上:控制組的受試者觀看的是一段重複播放微笑表情的影片,結果打呵欠的機率只有百分之二十一。這項實驗結果非常可靠,而其他實驗室也證明,半數左右的受試者會表現出受感染的打呵欠行為。

打呵欠不是像膝反射那樣的簡單反射動作。在膝反射當中,身體在受到刺激(敲擊髕骨肌腱)後,幾乎立刻出現反應,且反應的強度與刺激的強度成正比。而在五分鐘的實驗裡,感染性呵欠出現的時間有先有後,不過一旦發生,就都具有一致的強度,亦即那些呵欠的型態與力度都相同。

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打呵欠這種行為的結構比較複雜,反應出現的速度比較慢,也有先有後,持續時間又比膝反射這種典型的反射反應來得長。以動物行為學的傳統術語來說,打呵欠是一種刻板(固定)的行為模式,由眼睛見到的打呵欠這項信號刺激所觸發。(描述這類動作模式,我覺得「刻板」一詞比「固定」更恰當,原因是前者隱含了一種強烈的集中趨勢,而不是像稻草人那樣僵固不變)關於打呵欠這種肌制動作,後續還會有進一步的討論。

自然界謀求將感染力提升到最大的程度。那段打呵欠的影片不論正著看、側著看還是倒著看,造成的刺激都一樣強烈—大腦的呵欠偵測器並不在乎軸向。此外,呵欠偵測器也不仰賴顏色或動作,因為那段影片不論是以彩色或高對比的黑白影像播放,還是在螢幕上的人物打呵欠打到一半的時候把影片凍結為靜止影像,刺激的效果都一樣強烈。

接下來是探究打呵欠的臉龐有哪些特徵,是促使別人跟著打呵欠的必要元素:這點是創造末日呵欠當中的關鍵步驟。這項探究得出了一些令人深感驚訝的結果;大多數人都誤以為張大的嘴巴是打呵欠的招牌動作,但若是把嘴巴遮掩起來,打呵欠的臉龐引發別人打呵欠的效果,並沒有任何減損。

哪些臉部特徵會引發感染性的打呵欠行為?受試者若是觀看一系列打呵欠的影 片,跟著打起呵欠的機率,約是觀看微笑影片的兩倍。接著,影片裡的臉龐經過 編輯,以檢驗哪些特徵最能引發打呵欠的行為,結果發現張大的嘴巴本身並沒有 什麼效果。打呵欠的臉龐若是將嘴巴遮蔽起來,誘使人打呵欠的效果,並不遜於 完整呈現的呵欠臉龐。(引自Provine 2005)
哪些臉部特徵會引發感染性的打呵欠行為?受試者若是觀看一系列打呵欠的影
片,跟著打起呵欠的機率,約是觀看微笑影片的兩倍。接著,影片裡的臉龐經過
編輯,以檢驗哪些特徵最能引發打呵欠的行為,結果發現張大的嘴巴本身並沒有
什麼效果。打呵欠的臉龐若是將嘴巴遮蔽起來,誘使人打呵欠的效果,並不遜於
完整呈現的呵欠臉龐。(引自Provine 2005)

這項發現原本令人困惑不解。這場規模龐大、勞力密集的實驗,在募集三百六十名受試者參與的情況下,難道出了什麼問題嗎?後來,我發現其他資料證明張大的嘴巴並非引發別人打呵欠的必要元素時,不禁鬆了一口氣。若是將打呵欠的嘴巴獨立出來,其引發別人打呵欠的效果,並不比控制組的微笑來得強烈。一旦沒有臉龐的搭配,張大的嘴巴就成了一項模糊不定的刺激—因為那個嘴巴也有可能是在大叫或者唱歌。

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在打呵欠的臉龐上,張大的嘴巴雖是最醒目的特徵,卻不是感染力的媒介。我們的神經呵欠偵測器所感測到的是打呵欠的臉龐的整體型態,包括瞇起的眼睛在內,而不是任何一項個別的臉部特徵。肢體的伸展與上半身的姿勢變化(例如頭部後仰、肩膀高聳),也可能提供了其他的線索。

禮儀糾察隊請注意:前述發現對於禮儀研究帶來了一項意外貢獻,亦即打呵欠的時候以手掩口,雖然合乎禮貌,卻無助於避免感染別人打呵欠。這項發現也顯示了畫家為什麼難以描繪呵欠:因為張大的嘴巴並不足以界定打呵欠的行為,所以他們經常必須加上以手掩口或是伸展雙臂的姿勢以協助觀賞者理解。有時候,漫畫家更是對這項挑戰投降認輸,而在人物的頭上寫上「呵欠」的字樣。

呵欠的感染力非常強,單是想到呵欠,就足以促使人打呵欠。實際上,我有幾項研究,都是藉著讓受試者想像呵欠而誘發他們打呵欠的。當萌生呵欠的念頭後,百分之九十二的受試者,都會在三十分鐘內打起呵欠來。此外,許多讀者想必也已經注意到,閱讀有關打呵欠的文字,也會誘發打呵欠的行為。

根據實驗,受試者在五分鐘的時間裡閱讀一篇講述打呵欠的文章,結果百分之二十八都表示自己在閱讀期間打了呵欠;控制組的受試者閱讀的是一篇講述打嗝的文章,結果在閱讀期間,打呵欠的比例只有百分之十一。

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打呵欠_02
閱讀有關打呵欠的文字,會比閱讀有關打嗝的文字,更容易讓人打呵欠—這又
是一種無意識的行為。打嗝沒有感染力。打呵欠與打嗝(第一章及第八章)都
受到社會抑制:這點是這兩種行為和其他許多無意識行為的相異之處。(引自
Provine 2005)

若是把標準放寬,將感受到打呵欠的衝動,但實際上沒有打呵欠的受試者也涵蓋進來,比例就提高到百分之七十六對百分之二十四,兩者的落差仍是三倍左右。

發現種種呵欠觸發元素之後,不禁澆熄了我對末日呵欠計畫的熱情:單是探究那一長串可能誘發呵欠的刺激元素,就足以耗掉一輩子的研究生涯了。沒有哪個單一的刺激層面具有能夠調校成超級呵欠的潛力,而且短期內誘發呵欠的最高機率也只有百分之五十左右。我無法按照原本的計畫,藉著合成出一個大小與形狀恰到好處,而且以適當速率開闔的嘴巴,創造出無可抗拒的完美呵欠。

不過,我並沒有太失望,因為研究也發現我們早已擁有了相當接近於末日呵欠的東西。即便是打呵欠時那種嘆氣般的聲音,也能對視力正常以及失明受試者產生誘發呵欠的效果;至於中性的刺激元素,也能夠透過聯想而產生誘發呵欠的效果。我個人身為呵欠偵探的名聲,也造就了一種奇特的魅力—我因此成了打呵欠的刺激源。

社會性的根源

呵欠的傳播方式是由一個人感染另一個人,從而形成一股行為連鎖反應。這種無意識的連結涉及最原始的社會行為。行為在群體中如漣漪般擴散的現象,是一種由神經系統設定,圖一.二閱讀有關打呵欠的文字,會比閱讀有關打嗝的文字,更容易讓人打呵欠—這又是一種無意識的行為。打嗝沒有感染力。打呵欠與打嗝(第一章及第八章)都受到社會抑制:這點是這兩種行為和其他許多無意識行為的相異之處。(引自Provine 2005) 呵欠百科打嗝百科且能傳承給後代的社會行為,但這種行為經常遭社會學家忽略,原因是社會學家對於行為的解釋,經常侷限於個人一生中的學習。儘管如此,感染性在社會性乃至同理心的發展與演化當中,卻是一項構成要素。

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與感染性有關的社會生物現象所引起的興趣,促成了義大利帕爾馬大學(University of Parma)的里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)與一群神經科學家,在不久之前於猴子大腦的前運動皮質區發現了「鏡像神經元」。猴子不論是自己伸手抓取一顆花生,還是觀看別人從事同樣的行為,腦中的這些神經元都會活躍起來。非侵入性造影(功能性磁振造影)在人腦的若干區域(前運動皮質區、輔助運動區、主要體感覺皮質區以及下頂葉皮質區)也偵測到了類似的鏡像活動。

神經科學家假定鏡像神經元在許多行為當中扮演了一定的角色,這些行為包括模仿、直覺、同理心、語言以及心智理論(亦即我們認定別人的心智與我們自己相似),並且指出自閉症的社交困難,可能是「破碎的鏡子」造成的結果。聖地牙哥加州大學的拉瑪錢德朗(V.S. Ramachandran)對於鏡像神經元極為熱衷。在他登載於尖端網站(Edge.org)的論文〈鏡像神經元與模仿學習是人類演化大躍進的驅動力〉(Mirror Neurons and Imitation Learning as the Driving Force Behind the Great Leap Forward in Human Evolution)裡,他寫道:「我預測鏡像神經元為心理學帶來的貢獻,將會如同DNA對生物學造成的影響:亦即提供一個統合性的架構,並且有助於解釋各種至今仍然顯得神秘難解,也無法進行實驗的心智能力。」這口氣可是大得驚人哪!

作為研究主題,感染性行為也具有類似的潛力,但卻比鏡像神經元多了一項重要優勢:其輸出能夠輕易測量—打呵欠便是一例。就目前而言,鏡像神經元有如尚未連接印表機的無實體電腦—雖然充滿潛力,卻欠缺可見的功能。

奇特的是,鏡像神經元的研究人員對於鏡像模仿與感染性行為之間的關係,幾乎沒有任何表示(難道是這項議題的認知性不夠高?),所以我們只能猜測感染性是否與鏡像作用有關,還是涉及其他完全不同的東西?初步的功能性磁振造影資料顯示,對於眼睛所見的打呵欠行為產生反應的腦部區域,與直接及間接涉及心智理論與自我處理的關聯區域相同。不過,其中的細節仍持續研究當中。

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比較分析、發展分析與病理分析為感染性的打呵欠行為及其機制提供了其他的研究途徑。從這些分析當中,我們可以得知感染性演化於何時、發展於何時,以及這種機制出現障礙所造成的影響。

除了成年人類之外,我們對其他生物的感染性幾乎一無所知。不過,這種情形已經開始改變了。蘇格蘭斯特陵大學(University of Stirling)的安德森(James Anderson)及其同僚指出,黑猩猩也有感染性的打呵欠行為。根據這種靈長類動物所做的鏡像自我認知測驗得知,牠們具有基本的同理心與自我意識。在猴子(獼猴與狒狒)及其他欠缺這類社會認知特徵的動物身上,如果也有感染性的存在,那麼效果可能比較微弱。至於狗兒這種貼心的動物伴侶,是否具有受到人類及其他狗兒感染而跟著打呵欠的能力,目前仍眾說紛紜。感染性明顯可由動物傳到人類身上,因為任何與打呵欠有關的刺激,都足以產生感染的效果。

感染性呵欠在人類發育的過程中出現得相當晚。胎兒在子宮裡雖然會不由自主地打呵欠,且新生兒打呵欠的情形也頗為常見,但安德森與孟諾(Pauline Meno)卻發現兒童要滿五歲之後,才會因為觀看打呵欠的影片而出現感染性的打呵欠行為。康乃狄克大學的赫爾特(Molly Helt)與同僚採用真人實地打呵欠的方式,而不是播放影片,結果在兩歲的兒童身上,觀察到感染性打呵欠的行為,且發生的機率在來到四歲兒童時,更是大幅提高。感染性呵欠的出現時間較遲,在人類以外的其他物種身上又極為罕見,可見這種現象的演化起源,不同於自發性呵欠這種古老又無所不在的行為,同時也是比較晚近的發展。

感染性呵欠機制的障礙,可能是精神疾病與神經疾病的症狀來源。伯貝克學院(Birkbeck College)的千住淳與同僚證明指出,泛自閉症兒童的感染性打呵欠行為具有缺陷,但他們自發性打呵欠的行為不受影響。感染力的降低可能與他們難以對別人產生同理心,也難以和別人形成正常的情感連結有關。有一種方法能夠提高自閉症患者出現感染性打呵欠行為的機率,就是指示他們觀察眼睛—這是感染性呵欠當中的一項重要線索。

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感染性呵欠可能也有助於理解精神分裂症—這是一種嚴重的精神異常疾病,患者無法推測別人的心智狀態—的若干面向。普拉特克(Steven Platek)在任職於奧爾巴尼大學(University of Albany)期間,與同僚檢驗了沒有臨床症狀,但具有分裂病型人格異常的人士所表現出來的感染性打呵欠行為。這種人士缺乏同理心,難以推測別人想要什麼、知道些什麼或是打算做什麼事情,而且在思考與行為上也有若干其他問題。

檢驗結果發現,分裂病型人格異常的人士受到呵欠感染的敏感度較低。蘇黎世大學的哈克(Helene Haker)與洛斯勒(Wulf Rossler)證明精神分裂症患者出現感染性打呵欠以及歡笑行為的機率都低於正常人。已故的雷曼(Heinz Lehmann)更提出一項頗具爭議性的說法,指稱打呵欠的行為一旦增加(他沒有特別針對感染性呵欠進行檢視),就預示了精神分裂症的復元。

這類感染性研究,不論觀察對象是年輕人或老人、正常人或病患,還是其他動物,所面對的一大挑戰,就是如何讓容易分心的受試者保持專注。若是沒仔細控制對照,感染性打呵欠行為的欠缺,就可能只是分心程度不一所造成的結果,而不足以證明認知或社會功能的障礙或差異。因此,正面結果比負面結果更具說服力。

 

摘自《為什麼屁股不說話?》,時報出版。

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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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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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真的能「感同身受」嗎?我感受到了你的感受——《我是誰》
啟示
・2022/11/11 ・2543字 ・閱讀時間約 5 分鐘

感同身受真的存在嗎?

有些人在看到卡爾.梅(Karl May)的小說拍成的電影裡溫尼圖(Winnetou)死去的那一刻掉下淚來;有些人為電影《油炸綠番茄》裡蘿絲(Roth)的死而哭;還有一些人在看到小說《哈利波特》裡鄧不利多(Dumbledore)教授被殺時流淚。

我們在看悲傷的電影或書的時候會哭,是因為我們設身處地去想像故事裡那些英雄們的感覺,彷彿他們的痛苦就是我們自己切身的痛苦一般;我們跟著笑,我們也為影片中的怪物和心理變態情節感到害怕,就好像他們威脅到了我們一樣。

我們在電影或書的時候會跟著劇情有情緒起伏,是因為我們設身處地去想像故事裡那些英雄們的感覺。圖/pixabay

這些是每個人都有過的經驗,但它們是如何產生的呢?為什麼我們能夠了解他人的感覺?為什麼我們會在電影院裡起雞皮疙瘩,雖然在那裡一點也不危險?為什麼他人的感覺會感染到我身上呢?

答案很簡單:我們能夠感同身受,是因為他人(在現實世界或電影裡)的感覺喚起了我們心中相同的感覺;而這很可能不僅存在於人類。

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根據德瓦爾在麥迪森研究中心的觀察,母獼猴法恩的姊姊顯然也感覺到法恩的痛苦和恐懼。然而,即使能與他人「感同身受」或「心有戚戚焉」是如此理所當然,對科學界來說,直到近幾年,這仍是個完全無解的謎。令人驚訝的是,第一位提出具有科學說服力的學者,在其所屬的專業領域之外仍然鮮為人知。

腦部研究的佼佼者:賈科莫.里佐拉蒂

賈科莫.里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)經常被人們和愛因斯坦相提並論:蓬亂的白髮、嘴上同樣蓄著的白鬍子,以及臉上狡黠的微笑。不過他們的相似處不僅止於外表。

賈科莫.里佐拉蒂。圖/Wikipedia

對許多腦部學者來說,這位活潑開朗的義大利人是學界裡的佼佼者;他將腦部研究推向一個新的層次。不過,他的研究領域並不是最熱門的。里佐拉蒂探究控制行為的神經細胞,即所謂的行為神經元,已經超過 20 年了。

這個比較無趣的領域,因為啟動行為的「運動皮質」始終被視為比較遲鈍的腦區。大部分的學者都想:如果我們能夠研究像語言、智力或感覺等複雜的領域,又何必對簡單的肢體動作感興趣呢?

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看來似乎是如此。不過,情況在 1992 年有所轉變,而且這個轉變令大家都跌破眼鏡。里佐拉蒂工作的所在地帕瑪(Parma)是歐洲最古老的大學,位於城市邊緣的醫學院卻是個非常前衛的雪白色建築樓群。

1990 年代初期,里佐拉蒂身邊的腦部學者從事一項很不尋常的研究。他們知道,特定的行為具有「傳染」的效果,發笑、打哈欠、甚至談話者的身體姿勢,都能立刻引起對方的模仿。在某些猿猴也出現相同的現象,某些種類甚至以喜歡模仿聞名。

不過研究人員偏偏決定以一種一般來說不會模仿同伴的豬尾獼猴作為研究對象。里佐拉蒂和幾位較年輕的同事伽列賽(Gallese)、佛格西(Fogassi)和迪派勒吉諾(di Pellegrino),將電極接到一隻豬尾獼猴的腦部,然後把一粒核桃放在地上,並觀察當猴子快速伸手抓取核桃時某個行為神經元如何反應。

研究者將電極接到一隻豬尾獼猴的腦部,然後把一粒核桃放在地上,並觀察當猴子快速伸手抓取核桃時某個行為神經元如何反應。圖/Wikipedia

鏡像神經元的發現

至此一切都算正常,不過,這時驚人的情況發生了:研究人員把同一隻猴子放到一片玻璃後方,這次牠抓不到核桃了,只能眼睜睜看著里佐拉蒂的助手伸手抓取核桃。這時猴子的腦部發生了什麼現象呢? 當牠注視別人拿牠的核桃時,相同的神經元產生反應,就像牠之前自己伸手去抓核桃一樣,雖然牠的手並沒有移動,牠的精神卻想像了這個動作。

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科學家們無法相信自己所看到的:無論猴子是親手完成某個動作,亦或只是精神想像了訓練師所做的動作,其神經細胞都做了完全一樣的工作。

在此之前,從未有人觀察腦部如何模擬現實裡沒有發生的動作,而李奧那多.佛格西(Leonardo Fogassi)則是第一人。不過成功應該是屬於整個團隊的。里佐拉蒂發明一個新的概念,他把這個在被動想像時卻如真實行為般於腦部引發相同反應的神經細胞稱為「鏡像神經元」,一個新的神奇術語就此誕生了。

「親身經歷」和「感同身受」的差別

首先是義大利,接著是全世界大學和研究中心的腦部學者,都立刻投入鏡像神經元的研究行列。如果人的腦部對於我們的「親身經歷」和只是「認真觀察並感同身受」的反應沒有差別的話,那麼這不正是了解我們社會行為的關鍵嗎?

至少鏡像神經元是其中一個重要部分。它位於額葉的前額葉皮質,一個稱為「腦島」的區域。然而這個腦島卻不同於「社會中心」,也就是到目前為止所說的「腹側區」。

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大腦額葉和頂葉的位置,從左側看。額下葉是藍色區域的下部,頂葉上葉是黃色區域的上部。圖/Wikipedia

其中的差別也很清楚,因為鏡像神經元雖然和無意識的「移情作用」有關,卻和更大範圍的計畫、決定或意願無關。到目前為止,我們還不很清楚這些腦區如何交互作用。

里佐拉蒂於 6 年前以圖像程序說明,人類的鏡像神經元顯然也位於負責語言的兩個腦區之一(布羅卡區)附近,這使得學界特別振奮。

荷蘭格羅寧根(Groningen)大學的腦部學者不久前在「聽到聲響」和「鏡像神經元發出信號」之間發現了有趣的關聯。當人聽到開飲料罐氣泡冒出的聲音時,腦中的反應就跟他自己開飲料罐完全一樣;也就是說,單憑聲音就足以讓人經歷到整個情況。

——本文摘自《我是誰:對自我意識與「生而為人」的哲學思考》,2022 年 10 月,啟示出版,未經同意請勿轉載。

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