科技藝術是流行，還是人類文明演進中的必然？

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。

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？

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。

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。

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？

液冷與 3D VC 散熱技術：未來高效散熱方案解析

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。

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。

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。

身為台灣年輕一輩的數學藝術創作者，看展覽就像是走灶咖一樣頻繁。近年來國內展覽品質良莠不齊，大家花了錢看展卻可能得到的只是和公仔拍拍照，事後卻完全想不起來到底有沒有長了什麼知識，或是令人印象非常深刻的點。

因此這篇文章將會簡短介紹北中南東和幾何藝術相關的展覽或是景點，過年走春有開放的可以去參觀的地方。基於篇幅考量，我只會介紹該展覽一小部分的內容，希望大家能夠自行前去體驗完整的展覽內容，大多數的展覽不需要事前做準備。

選點基準是依照我個人過去大約三、四個月的看展經驗，主觀認定和幾何藝術多少有關係，展覽或展品本身也具有一定的美感與創意，能夠讓觀眾長知識或是獲得新感知。希望大家能有一個愉快的新年假期。

• 註：本篇文章內提到的所有展覽或景點，完全是作者自掏腰包和時間，純粹因為興趣整理近來看展的一篇文章。

【台北】

浮光掠影—山下工美 25 年創作展

這是個被大家忽略的大師級展覽。看大師級展覽，常會擔心看不懂，但這個展場的導覽人員非常熱心解說，其實不用擔心。

一進展場就會看到山下工美字跡投影在牆上，請大家關掉手機與相機，好好感受這個展覽。

山下工美除了高度地掌握光影的變化，其創作理念也充滿了人文關懷；她的作品乍看之下就像是個問號，深入了解以後就變成了一個驚嘆號！下圖為本次展覽的主要視覺呈現的作品〈問號〉。

以往影子藝術（shadow art）都以影子為表現形式，這次山下工美反其道而行製作了一件以光為主題的作品〈肖像〉，一盞光照在木頭雕刻框架上，創造出了一位女孩的全身肖像。這樣的藝術表現型式與技法並不常見，非常不可思議。

展覽結束之前的一區是冥想區，能夠讓大家躺在懶骨頭上靜靜回想與思考看過的作品，穿過布幕後看見山下工美親自佈展的最後一天寫的字，也是這場展覽帶給我的感覺，平靜，在此蔓延。

Peace begins here.

▋展覽資訊：

• 地點：中正紀念堂瑞元廳、介石廳
• 展期：2016/12/30 ─ 2017/03/05 09:00 ~ 18:00，除夕、初一休展
• 票價：單人票 299 元、幼童票 230 元、特優票 140 元
• 官方臉書：浮光掠影 – 山下工美 25 年創作展
• 藝術家官網：KUMI YAMASHITA

光纖影藝術創作展

本展覽位於南海路上的臺北當代工藝設計分館，也就是天壇造型的舊科教館所在處，館中有許多與生活息息相關的當代工藝設計。藉由藝術史與設計史的脈絡，分為四個子題探討光的跨界想像，分別是時空隧道、色覺幻象、感知啟發、生活即刻。

感知啟發區中，台灣設計師楊奕德的〈浪〉以塑膠環片相互結合，搭配光照使得牆上影子產生出絢爛的幾何圖樣，影子除了灰色之外還有環片本身的顏色。除了〈浪〉之外，現場還有另外一件作品〈石蓮花〉，同樣具有幾何光影的美感。

楊奕德（mr. sheep）本身也是數學組裝玩具 PAZO 的開發者。

設計師 Tom Dixon 的作品〈銀河蝕刻燭台〉受到數學啟發，光源透過截角八面體（Truncated octahedron）的各個面（6 個正方形與 8 個正六邊形）大大小小的圓點，彷彿銀河裡的星體微微發亮。

其他的作品也大量運用幾何特性，使得光影呈現出動人的效果。

此展可惜之處在會吹泡泡的「表面張力」燈並未在現場展出，僅有影片，不像是北美館先前的《物．理》展覽中的〈泡泡製造機〉現場製造泡泡帶給現場觀眾全新的體驗。

位於三樓的《動物嘻遊記》展覽也值得一看，是雕塑家洪易的作品。二樓入口處置物櫃上的竹編圖樣是台灣竹藝家邱錦緞編織的，也十分有特色。

▋展覽資訊：

• 地點：國立臺灣工藝研究發展中心臺北當代工藝設計分館（臺北市中正區南海路 41 號）
• 展期：2016/12/15 ─ 2017/03/19 09:30 ~ 17:30，除夕、初一、周一休展
• 票價：免費
• 官方網站：光纖影藝術創作展

TeamLab：舞動！藝術展 & 學習！未來の遊園地

TeamLab 是一個全球知名的科技藝術創作公司，我去年在網路上開始關注他們。他們的科技藝術作品多半屬於沉浸式的體驗（immersive），除了極佳的視覺效果之外也與文化有很強的結合，加上音樂、互動都十分到位，近來相當受到歡迎，展覽足跡遍佈全球。

〈遠古神靈故事〉這一件作品是象形文字的視覺化，碰觸象形文字就會出現自然景物或是動物的動畫，場景與音樂也會跟著改變。因為不太記得每一個象形文字代表的意義，所以每個都想去碰碰看會出現什麼，身體也就自然而然出現舞動感，相當切合此次展覽的主題。

〈水晶宇宙〉是一件非常知名的作品，以三維空間的 LED 燈與音樂讓觀眾進入沉浸式的體驗，也是大家拍假掰美照的好地方。在展場內可以用手機連到網頁選擇想要的視覺效果，送出後即可看到非常華麗的視覺效果，可見官網的 YouTube 影片。

較為可惜的是〈水晶宇宙〉的控制頁面是網頁版，也沒有進行客製化的設計，哪一個效果由誰發出的並不明確。

提醒大家展場人潮眾多，建議挑選相對冷門時段前往。另外除了在華山之外，南港中信園區的大廳也有 TeamLab 的作品。

▋展覽資訊：

• 地點：華山 1914 文創園區東 2 館 BCD 棟
• 展期：2016/12/29 ─ 2017/04/09   10:00 ~ 18:00，除夕休館；初一至初五延長至 21 點
• 票價：親子票 600 元、全票 350 元、優待票 320 元、特惠票 175 元
• 官方網站：TeamLab：舞動！藝術展 & 學習！未來の遊園地

【新竹】

新竹市國際地景藝術節—後新竹時代

這是一個為期一年的地景藝術節，共有十五件作品散落在城市各處，主要的範圍是從後火車站與轉運站附近一路到新竹公園、孔廟，大多數的藝術作品都非常精彩，令人對新竹的地景耳目一新。

藝術家陳浚豪〈原來五百的家鄉在新竹〉，這是一件利用多層的灰階珠簾製造出富光影層次的作品，表現台幣五百元鈔面的圖案，很有 Teamlab 作品〈水晶宇宙〉的感覺。個人認為此件作品最困難與費工之處，是在將圖案轉換成三維空間的座標點，並且將珠子一個個固定在正確的位置。

藝術家梁任宏的作品〈風是甜的〉為一件不銹鋼鏡面作品，作品上半部為手持甜筒的人，下半身則是數片不銹鋼鏡面，兩片不銹鋼鏡面之間的角度約為 45 度。原本以為鏡面之間無法穿透，手一伸發現被鏡面相互反射的錯覺騙了。

在看這個作品時，我忽然明白前陣子觀眾來看我的數學藝術作品〈對稱的鏡面〉的時候，被作品既反射又透射沒法捉摸清楚的特性欺騙，以及體驗後恍然大悟是種什麼感覺，覺得自己好像找到了同好！

如果看完不銹鋼鏡面作品〈風是甜的〉還覺得意猶未盡，可以去台中大里的台中文創藝術博覽會去看梁任宏老師好玩的新作。提醒大家部分作品適合晚上觀看，新竹公園裡頭較為昏暗，建議結伴而行。

▋展覽資訊：

• 地點：新竹火車站後站週邊
• 展期：2016/07/30 ─ 2017/07/30   戶外展覽無休館時間
• 票價：免費
• 官方網站：新竹市國際地景藝術節
• 官方臉書：新竹市國際地景藝術節- 後新竹時代

【台中】

台中文創藝術博覽會

這個活動位於大里的台中軟體園區，有短期展覽、畫廊、工藝、模擬遊戲、文創商店，和故宮的新媒體藝術展〈乾隆潮〉，是一個新潮與傳統並存的大型複合場館，全部逛完大約需要半天的時間，在許多展場裡或是角落都可以發現幾何元素。

園區裡頭有一間叫做大象藝術的畫廊，正在展出雕塑家宋璽德的作品〈銀河系列〉。遠看作品會因為不銹鋼鏡面會相互反射光線，而不能確定到底是如何配置的；近看發現四角錐（金字塔）是此作品重要的元素，利用不銹鋼鏡面的特性與平移、對稱製造出特殊的幾何美感。

我的數學研究與相關的藝術創作也有探討到空間幾何，因此與此件作品產生了共鳴。

園區 3 樓新媒體藝術展〈感同身受〉主要希望藉由觀者與作品互動，進而使觀者成為作品的一部分。例如梁任宏的新作〈反一ㄥˋ派〉系列可讓觀眾動手推動而產生運動，在作品旋轉的時候可以觀察六件作品本身的對稱／不對稱構造與運動型式，也能看見自己在鏡中的影像從近到遠、從遠到近，是我認為展場中最有趣的作品之一。其中一件的動態影片如下：

▋展覽資訊：

• 地點：台中軟體園區
• 展期：2017/01/01 ─ 2017/02/12   11:00 ~ 21:00 ，假日10:00開始，春節期間照常開展
• 票價：免費
• 官方網站：台中文創藝術博覽會

臺中國家歌劇院：伊東豊雄的劇場夢

台中歌劇院為建築師伊東豊雄與結構設計師塞西爾．巴爾蒙德（Cecil Balmond）共同完成，本身由於曲牆單元結構施工難度之高被譽為世界第九大新地標，已是台中最新、最潮的景點。

除了歌劇院的造型與幾何息息相關之外，五樓還有一個很特別的觀念建築展〈伊東豊雄的劇場夢〉，由伊東豊雄與臺灣跨域團隊共同策劃，只要取號碼牌後可免費入場體驗。曲牆上 360 度環景投影以黑白色調呈現事務所近年的作品演算法（幾何學）概念，包括台大社科院、仙台媒體中心、台灣世貿廣場、銀座 MIKIMOTO 大樓、蛇形藝廊2002等。

在這巨大而私密的洞穴，樓版、牆面、天花真的都沒有界線，看到熟悉曾經啟發我進行數學研究的建築元素在牆上變換不禁感到激動，身體卻躺著懶骨頭上隨著幽微的音樂感到放鬆，這極為特殊的場域徹底拓展人類對於空間的感知。

▋展覽資訊：

• 地點：臺中國家歌劇院 5 樓展示廳（凸凸廳）
• 展期：2016/08/26 ─ 2017/01/31   11:30 ~ 21:00 ，1/24-1/27 歲休
• 票價：免費
• 官方網站：臺中國家歌劇院
• 官方臉書：臺中國家歌劇院（National Taichung Theater）

【台南】

紙上奇蹟─摺紙藝術與科學

奇美博物館這次摺紙特展是全球規模最大的摺紙展覽，包含十多國的摺紙藝術作品。而且導覽摺頁也設計成可以讓觀眾練習摺紙的型式，比 2016 年在歷史博物館的〈生之世界─摺紙藝術展〉更加精采。台灣的摺紙代表是從 12 歲開始 57 年來不曾中斷熱情的賴禎祥老師。

摺紙在多數人的印象中可能只是摺個紙鶴或是青蛙，當代摺紙（約 1950 年代開始）發展完全顛覆眾人想像，本展以三個主題展區呈現當代摺紙的型式，第一區是人與生物的真實與想像的樣貌，第二區為令人歎為觀止的幾何摺紙，第三區則是摺紙在科學、科技中的應用與活用。常見摺法有雙色摺、乾摺、濕摺、曲線摺。

丁江（Giang Dinh）出生於越南，23 歲移居美國，受到戰爭影響秉持「少即是多」的哲學，多以濕摺技法創造簡約優雅的線條，越南的摺紙多有極簡主義的味道。下圖為〈夢者〉，現場看時十分優美，散發出內斂、安定的強大氣場。

下圖為幾何區中的〈光譜（玫瑰禮堂）〉，是藝術家同時也是本次展覽策展人之一嬴嬴（Uyen Nguyen）的作品。她擅長組合式摺紙及摺紋風格設計，近來與設計師合作，將摺紙紋路運用到服飾中，使其成為時尚流行元素的一部分，極力提升摺紙藝術在大眾的能見度。

摺紙在生活中的應用層面除了潮到出水的各類時尚產品之外，還有家具、科學設備等，像是由楊百翰大學（Brigham Young University）與美國太空總署共同發展出能被火箭帶上太空中的伸縮式太陽能板，史丹佛大學研究員馬努．普拉卡什（Manu Prakash）與其團隊研發出便宜可攜帶的摺紙式顯微鏡（TED 演講），以及不怕打翻飲料的防洩紙杯等等。

最後博物館也規劃了一區可以讓大家實際坐下來親手練習摺紙的地方。想知道回去以後如何用電腦輔助產生摺紙的摺線嗎？可以下載 Tree Maker 與 Reference Finder 軟體，是由被譽為摺紙界的文藝復興羅伯特‧朗（Robert J. Lang）研發。對摺紙有興趣的朋友可以加入臉書社團「藝數摺學」參與活動與討論。除了摺紙之外，台灣水果也具有幾何美學，奇美博物館也使其成為在地果乾的包裝元素。

▋展覽資訊：

• 地點：台南奇美博物館
• 展期：2016/10/05 ─ 2017/05/30   09:30 ~ 17:30，除夕、初一、週一休館，初二到初九每日開館
• 票價：全票 180 元、優惠票 150 元、特惠票 90 元
• 官方網站：奇美博物館（紙上奇蹟 – 摺紙藝術與科學）

花蓮

雖然東部的博物館和展覽不多，和幾何藝術相關的又是少之又少。以往去東部也是上山下海看天空，不太會去博物館。在此還是精選出了兩件作品介紹給東部的朋友。

花蓮縣石雕博物館戶外廣場

石雕博物館外面有一件與幾何強列相關的石雕，是德國藝術家 Valeriu Ciumacu 製作的〈世界可以是不同的〉，中間曲面的區域是莫比烏斯帶，前後的曲面其實可以連起來是同一個面！

除此之外，花蓮石雕博物館官網也有提供花東地區的線上石雕導覽。

▋展覽資訊：

• 地點：花蓮縣石雕博物館戶外廣場
• 展期：無休館時間
• 票價：免費
• 官方網站：花蓮縣石雕博物館

花蓮文創園區乙皮畫廊前的草地

〈病毒〉這件作品是由義大利藝術家 Giacomo Zaganelli 與 Silvia Piantini 合作完成的，使用了屬於台灣的斗笠作為創作媒材，希望大眾看到此作品之後能夠思考屬於在地的文化元素，作品本身具有美感與創意。

▋展覽資訊：

• 地點：花蓮文創園區乙皮畫廊前的草地
• 展期：春節期間 1/28（六）初一～2/1（三）初五 10：30~21：30（除夕至 18：00）
• 票價：免費
• 官方網站：花蓮文創園區

未看先期待

品質高到已經可以未看先推的是鹽水〈2017 月津港燈節〉，過去兩年都去看了月津港燈節。這是個寧靜、優雅，有別於一般的燈節，河上與陸上的燈作，品質大多皆相當高，也常有運用幾何藝術之作，有時還會有音樂搭配。無論人約黃昏後或對影成三人，都是新年走春的最佳去處之一。

另外高雄駁二裡面八號倉庫的〈自造光節〉和〈逐光劇場－光.空間.介質III：光〉，以及新竹的 2017〈新竹過好年─風城奇想〉也都讓人非常期待。

希望滿滿的雞和藝術，幾何藝術，可以陪大家一同雞年走春！最後附上地圖與展覽參觀資訊。

（本文同時刊載於平面藝術報《花開 HAGAI》創刊號 2014.4 與 dr. i 部落格）

「越前瞻的科學，越接近藝術；越先進的藝術，越接近科學。（The further art advances the closer it approaches science, the further science advances the closer it approaches art.）」這句由二十世紀美國的名建築師和發明家巴克敏私特.富勒（Buckminster Fuller）的口中講出來的話，對一般人來說似乎是一件很難體會的概念。這麼說，儼然就是在把「科學家」和「藝術家」兩者之間劃上等號。「不可能吧？」我看到了你腦中徘徊的字眼。

讓我們從歷史中找尋這個道理的蛛絲馬跡。首先，將時間倒轉回西元1687年，英國物理泰斗牛頓在他的鉅著《自然哲學的數學原理》中，寫下了「慣性定律」即：「靜者恆靜，動者恆動」；這彷彿是在和早他兩千年的希臘哲人亞里士多德對話，因為亞里士多德對物體的運動學提出過很多理論，那是一個科學和哲學密不可分的時代。再到十五世紀文藝復興時期，看著達文西勾勒出《蒙娜麗莎》的微笑，同一位藝術家也發明了直升機、機關槍、機器人和計算機等等的概念，更別提他那極為寫真的手繪人體解剖圖，好像說著說著，他又像是位科學家，那麼到底這兩者之間的關聯在哪裡？

從實際的角度來說，科學和藝術的發展，均從對生活周遭事物的觀察為原點，形成抽象的概念，而從抽象到具象的實現過程是「技術」，不論是用數學方程式或玻璃試管，還是石雕或顏料，一邊叫做工程，另一邊叫做工藝，因此兩者在活動的本質上其實非常相近。若坐上一艘船跟著時代的洪流順勢而下，我們會看到科學和藝術在起源點是一體的；然而隨著人類文明的演進，兩者並行地發展，經過不同時代和天才們的洗禮和累積，什麼時候它們開始變成互不相干的兩個領域？一顆完整的大腦硬是要被強調是左腦主宰或是右腦主宰，彷彿一個人要被切成半個人似的？

這個分水嶺其實發生在不久前的工業革命時期，科技變成了賺錢的工具，為了講求量產和效率，整個社會甚至世界變成了一個巨大的生產線，每個人被分配成為一個單一性質的角色，教育訓練也自然漸漸單一化，於是乎我們都變成了半顆腦袋的動物，科技逐漸遠離了人性。

當然，在大夥兒吃飽飽的情況下，很少人會去反思這個問題。但是，過去的二十年間全球的經濟體經歷了許多次震撼性的打擊，由金融機構在背後支撐的這個生產線社會崩壞，我們不由得重新檢視人與科技的關係。

眼前的我們正處於一個很令人期盼的時代，能夠目睹科學、科技、藝術和生活的再次結合，近期國內也開始掀起了一股跨領域旋風。科技藝術的成形不只是一種流行，而有人類未來生活之必要性。

相信大家對蝴蝶效應（butterfly effect）耳熟能詳，最簡單的譬喻大概是：台灣美濃的一隻蝴蝶輕拍一下翅膀，可能造成影響美國佛羅里達州的颶風。由於氣候系統是動態的，初始條件微不足道的變化，可能造成影響整個系統的巨大連鎖反應。可是這個蝴蝶變颶風的「實例」說得簡單，實際上卻很難想像和驗證啊！不打緊，只要我們打開電腦或平板，玩一玩生命遊戲（Game of Life），就能在螢幕上看到蝴蝶效應了！

遊戲規則

生命遊戲是由英國數學家約翰．何頓．康威（John Horton Conway）發明，刊登在《科學人》雜誌的數學遊戲專欄。生命遊戲的名稱，來自遊戲模擬的就是真實世界當中的生物。首先假設一個方形的棋盤格，每一格都是一個細胞的空間；遊戲開始時，我們可以扮演「上帝」的角色，任意決定棋盤上哪些細胞是活的。之後細胞就遵循下列規則，與周圍相鄰的8個細胞互動：

• 假如一個活細胞周圍有 2~3 個活細胞，這個活細胞就能繼續存活到下一世代。
• 假如一個活細胞周圍 <2 個或 >3 個活細胞，這個活細胞就會因為「資源不足」或「過度擁擠」，在下一世代死亡。
• 假如一個死細胞周圍恰好有 3 個活細胞，這個死細胞就會在下一世代復活，象徵「細胞繁殖」。

同一個世代的每個細胞同時依照以上三個規則運算後，就產生下一世代的細胞圖，如此周而復始。大家有沒有注意到了：生命遊戲開始之後，不需要玩家插手，就可以一直繼續玩下去了！所以這是一個零玩家遊戲，只要初始條件設定好，我們就可以泡杯咖啡，靜靜觀察這些細胞自我繁殖的過程。

生命遊戲的多變圖案

康威當初在設計生命遊戲時，經過許多實驗精心考慮規則，使細胞不會爆炸性繁殖，又能從相對簡單的初始條件，產生難以預測的結果。生命遊戲更具有「不可決定性」的特點：給定任意起始條件 A 和最終條件 B，判斷 A 的後續世代中是否會造成 B 的演算法是不存在的。因此上述的規則看似簡單，卻能衍生出非常複雜又引人入勝的圖案。一個穩定繁殖中的圖案，往往只要稍微改變幾個細胞，就會產生骨牌效應，把整個系統搞砸，或者產生出令人意想不到的結果！數學家與電腦科學家們往往會用現實生活中的物品，為他們發現的圖案命名。

首先最單調的就是靜物（still lifes），也就是世世代代都不動如山的圖案，最簡單的圖案有下面幾種，其中白色圓點代表活細胞，藍色空白處為死細胞：

我們可以用上面的規則檢查看看，上面每個圖案中，是不是所有的細胞都會維持原本狀態呢？

稍微有趣一點的是振盪器（oscillators），顧名思義，就是在世代發展的過程中，會在幾個不同圖案之間循環。振盪器可以有不同週期，數學家已經發現了很多週期的振盪器，但卻還找不到週期為 19、23、34、38、41 的，這是個非常有趣而具有挑戰性的問題。

太空船（spaceships）就更有意思了，這些圖案會隨著世代發展在棋盤格上移動或「飛行」。太空船中最有名的大概就是滑翔翼（glider，下圖左）了，只要路線上沒有東西阻礙，就會沿著對角線永無止境地滑翔。由於許多程式設計師喜歡玩生命遊戲，結構簡單的滑翔翼被許多駭客們當作標誌。各種太空船的速度不盡相同（下圖右），但就像現實生活中所有物體移動和資訊傳播都沒辦法超越光速，生命遊戲中也有「光速」（一樣用 c 表示）：由於一個細胞每世代只能影響到相鄰的細胞，所以生命遊戲中的光速就是每世代一格，所有太空船都沒辦法超過這個速度。

康威曾經懷疑，生命遊戲中是否有圖案能夠永無止盡繁殖下去（穩定產生越來越多的活細胞），還懸賞了50英鎊給第一個發現可無限繁殖圖案的人。這樣的圖案很快就被美國數學家比爾．高斯帕（Bill Gosper）發現了，他設計了一種可以不斷產生滑翔翼的裝置，稱為滑翔翼機關槍（glider gun），之後數學家又發現更多可以不斷發射出太空船的構造，仿照高斯帕原本取的名字統稱為「槍」（guns）。另外一般的太空船，船過水無痕，但有些特殊的太空船會邊走邊「慶煙」，在軌跡上留下「廢氣」，被數學家暱稱為「蒸汽火車」（puffer train）。

除了以上的「生物」之外，還有可把其他生物吃掉的大胃王（eaters）、可以反射太空船的反射板（reflectors）、甚至可以邊走邊產生無數「二級結構」，這些二級結構又可以不斷產生「三級結構」，使活細胞數量成二次方生長的繁殖器（breeder）等等多采多姿的不同結構。數學家與電腦科學家利用這些結構的組合，可以在生命遊戲中製造相當於現實生活中的許多機械。

生命遊戲的應用

讀到這邊，大家可能會出現一些疑惑：這種純粹欣賞的零玩家遊戲，除了當螢幕保護程式之外，有什麼具體用途嗎？首先由於生命遊戲規則簡單，卻能產生非常複雜的結果，因此不論是初學者或高階程式設計者都經常接觸它。假如記憶體和運算時間沒有限制，生命遊戲可以用來模擬所有的運算過程；換句話說生命遊戲本身就等於一台電腦。筆者也是在大學的基礎 MATLAB 程式設計課程中，首次認識生命遊戲的，最近重新讀到，頓時興致大發，就在生命遊戲中建立一個泛科學跑馬燈：

生命遊戲屬於一個更大範疇的模型──細胞自動機(cellular automaton)，泛指所有規律格狀的系統，每格處於有限種類的狀態，而這些狀態是由上一世代的相鄰格子狀態來定義出來的。細胞自動機依照演化方式可粗略分成 4 大類，其中最複雜的第 4 類中，幾乎所有初始狀態都會演化成複雜、渾沌和接近隨機的狀態，生命遊戲也屬於第 4 類。由於以上的特性，細胞自動機可以模擬生物過程、物理粒子的交互作用，甚至地理學、經濟學和社會學；甚至有不少科學家提出了一個問題：整個宇宙是否也是個細胞自動機呢？

1986 年法國藝術家奧利維爾．奧柏（Olivier Auber）更提出了「真人版」生命遊戲──Poietic Generator：在傳統生命遊戲中，每個細胞下一回合的命運，純粹由鄰近的細胞決定；而在 Poietic Generator 中，每位玩家一次可以更改點陣圖中其中一格的顏色，由不同玩家透過網路連線共同創作。在這個遊戲中，沒有所謂的輸贏，主要的目標在欣賞和參與大家的創作過程，共同創造出動態的藝術品。

想玩玩看生命遊戲嗎？網路上有許多利用 JavaScript 寫成的模擬器，另外假如想要深入了解生命遊戲和更多規則各異的細胞自動機，筆者建議下載 Golly 這個免費模擬器，在電腦、iPad與Android多平台上都可以使用喔！

• 維基百科
• LifeWiki
• Conway’s Game of Life, Binary Digits