啟動後燃器前，先航向螢幕上的那片藍天吧 – 戰機模擬器

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

過去一年半來 COVID-19（武漢肺炎、新冠肺炎）席捲世界，其病原體 SARS 二世冠狀病毒（SARS-CoV-2）的傳染力可以很強。這種全新的傳染病怎麼傳染，該如何預防，我們的認識不斷翻新。

如今知道常見口號「戴口罩、勤洗手」對防疫有用，卻不是最重要的事；更關鍵的是減少接觸、避免群聚，尤其「長期不通風的室內」，可謂傳播病毒的溫床。

阻止空氣傳染：從防範飛沫到重視氣膠

SARS 二世冠狀病毒主要由空中傳播（airborne），可以想像成空軍，落到地面便威力大減，因此防空是第一要務。有時學術上有些混淆，一般人不計較數字的話，簡單說可以分為兩類：

較大的飛沫、較小的氣膠。

飛沫分子大，離開感染者的身體後，飛行不遠就會墜毀，空中停留時間短。「社交距離」就是為了防止這類傳播：把距離拉開，不直接被飛沫擊中。即使仍有機會觸摸落到表面的病毒，只要搭配洗手和清潔，便能有效阻絕傳染大部份的可能性。

氣膠（aerosol）分子小，正常的呼吸、講話都會產生不少。離開身體後由於比較輕，漂浮距離遠，可以存在空氣中一段時間。因此應付飛沫的手段：拉開社交距離和洗手，對於由氣膠輸送病毒的空氣傳染，效果有限。口罩在此展現價值，卻又引起許多爭議。

許多台灣人嘲笑洋人不戴口罩，但事實上過去正確的衛生教育並不建議口罩。有病的人戴口罩可以減少感冒病毒外傳機會，但是沒有病的人「戴口罩想防範呼吸道傳染病」，這即使不是邪道，也是「缺乏正確知識」的旁門左道。

如今會從防範飛沫演變為重視氣膠，來自科技的進步。畢竟氣膠分子很小，不容易觀測，最近利用尖端科技的結晶偵測與追蹤氣膠，才更加認識過去被忽略的這塊「空氣傳染」。

這也讓我們深刻體驗，科學知識並非不可撼動的權威，必需根據新證據與時俱進。比起擺出知識權威的派頭教訓草民，科學家更應該時時警惕，自我心靈拷問還有哪裡不足。

漏掉一半空氣，為什麼口罩還會有用？

先不管其他傳染病，如果目的是防範 SARS 二世冠狀病毒，戴一般的醫療口罩有用嗎？這個攸關生死的問題，沒有錯誤的回答是：有時候有用、有時候沒用。

是否正確配戴口罩是技術問題，戴不好跟沒戴一樣，本來就無法發揮口罩該有的效果。這兒的心靈拷問是：如果口罩能發揮「該有的效果」，效果會有多好？

顯而易見的事實是，口罩的漏洞很多。2020 年 6 月一篇討論口罩效果的短文中，提出一個想像：攜帶病毒的氣膠顆粒，大小應該和香菸類似；因此病毒的空氣傳播，或許接近香菸燃燒的傳播，假如聞得到菸味，便意謂病毒有入侵機會。

但是普通的醫療口罩，再怎麼正確使用，還是不可能完全阻擋菸味！難道這表示口罩都是騙人的？

的確，就算台灣也有戴口罩還是被傳染的案例（例如看病時被傳染的 908 號確診者），有些人還懷疑是未知的接觸，實在是輕視空氣傳染的威力。可是也有大量實例支持口罩的防疫效果，矛盾何解？

根據已知資訊最合理的解釋是：

空氣中的病毒量不同，口罩的阻絕效果，在病毒量不多時足夠、超過一定量則不夠。

避免群聚、室內通風，口罩在病毒不多時才有效

實測指出一個人在 30 分鐘間，大概可以排放 600 萬個氣膠顆粒，可以想見更多人、更長時間、活動更激烈，累積的數量會更多。而醫療口罩大約能阻擋 30% 到 70% 的顆粒，假如每個顆粒上頭都有病毒，將會有大量病毒穿越口罩。所幸，攜帶病毒的顆粒，比例非常低。

一系列實測、量化、模擬得到結論的大意是：如果空氣中的病毒有限，即使少數能穿透，口罩仍然有足夠的隔離效果；但是當病毒累積超過一定的量，口罩將變得毫無幫助。

可想而知，環境的影響非常非常大。

空氣流通的室外，正常空氣流動便能分散具有病毒的顆粒，另外像紫外線、高溫、濕度等因素，都會摧毀離開人體的病毒。空中的病毒不容易累積，傳染風險便不高。

相對地，密閉的室內，一旦病毒隨著氣膠進入空中，難以排除之下，容易長期漂浮，時間一長將大幅增加傳染的風險。

完全免於人與人的接觸不切實際，不過仍然可以避免群聚，這有好幾個作用。一方面是，假如其中存在傳染源，與其接觸的人愈少愈好；另一方面是如果傳染源不只一個，而是兩個，風險不單純只有兩倍，而是更高。

空中病毒量的累積，和傳染風險並非線性關係，一旦超過臨界值，風險會大幅提升。一些案例便是密閉空間中，幾個傳染源傳染給一大群人。

口罩的防疫效果是雙向的，對於沒有感染的多數人，口罩可以防止病毒入侵，但是如上所述，只有在病毒量低的時候有效。

另一個方向是，正在感染病毒，成為傳染源的少數人，戴口罩也能減少病毒輸出，減低傳染給別人的機率；而且減少輸出的效果，比防止輸入更大。

雙方都戴口罩，減少病毒輸出加上降低輸入，效果最佳。但是只要接觸傳染源，就有被病毒入侵的機會。因此減少接觸、避免群聚，把不通風的場所變得通風、不要久留密閉空間，比戴口罩更重要。

這是一場空戰，防空！防空！防空！

綜合已知情報，SARS 二世冠狀病毒是空軍，雖然仍須留意來自地面的少量威脅，主要戰場還是在空中，防空！防空！防空！

以空戰想像，可以想成人是飛機，口罩是防護罩，感染者是發射飛彈的敵機，病毒是敵軍飛彈。防護罩在飛彈不多的時候，大部分能擋下來。但是第一要務是避免進入飛彈密集的領空，否則防護罩遲早會被打穿。

群聚的敵機愈多，飛彈密度愈高，在密閉領空中停留時間愈長，防護罩被打穿的風險愈高。保持通風讓空氣流通，即使有飛彈升空，也能迅速減少飛彈的密度，降低風險。

飛彈一旦落到地面，大部分會很快自爆，只要不在附近被一起炸到就沒事。不過少數比較慢爆炸，還是要注意一下，這就是洗手和清潔希望達到的效果。

至於大面積噴灑表面消毒之類的手段，對付某些病原體有效，對於 SARS 二世冠狀病毒的傳染，意義不大。話說回來，化學兵只會噴藥，不可能升級變空軍，像是對馬路大範圍噴藥這種事，即使防疫上沒什麼用，也是他們只能做的事。

作戰要贏，講的是效果實在。比起不切實際的花招和花腔，如茶道一般的消毒表演，個人防疫最重要的是防空，以及避免進入飛彈密集的領空。

承受飛彈不多時，防護罩可以有效保護，但是來襲飛彈太多，防護罩即使再強，時間一久也受不了。何況口罩仍有一定機率被病毒穿透，不要想說有防護罩，就傻傻地衝進飛彈海中找死。

日常環境本來是不通風的危險區，盡力將其變成通風的安全區。盡量避免進入飛彈密集的範圍，萬一非得進入，務必正確使用防護罩，也不要在不通風的危險區久留。

SARS 二世冠狀病毒全球廣傳下，也大幅增加空氣傳染的知識。和透過水源、食物傳播的傳染途徑相比，過去對空氣傳染沒那麼重視，這回也付出慘痛的代價。從各層面防止空氣傳染，例如設計建築時，更注意室內通風的問題，將是未來可以改善的方向。

延伸閱讀

• 病毒可能空氣傳染，減少接觸、戴口罩有助防範
• 輕微到無症狀的感染者，可能是許多傳染的關鍵源頭？
• WHO 認氣膠傳播為新冠病毒主要感染途徑，中山大學氣膠中心：口罩密合度影響病毒阻絕效率
• 戴好口罩！飛沫比你想像的厲害！——怎樣的室內環境更容易感染 COVID-19 呢？
• 傳染像流感，殺傷似SARS：肆虐上下呼吸道的冠狀病毒
  

參考資料

• Reducing transmission of SARS-CoV-2
• Cheng, Y., Ma, N., Witt, C., Rapp, S., Wild, P. S., Andreae, M. O., … & Su, H. (2021). Face masks effectively limit the probability of SARS-CoV-2 transmission. Science.
• A paradigm shift to combat indoor respiratory infection
• Face masks: what the data say
• Why indoor spaces are still prime COVID hotspots
• Superspreading drives the COVID pandemic — and could help to tame it
• COVID-19 rarely spreads through surfaces. So why are we still deep cleaning?

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

作者：陳瑞霖

你知道臺大有一臺軍用飛機F-100超級軍刀機嗎？臺大將於八月十四日舉辦認識超級軍刀機活動，希望喚起臺大師生關注超級軍刀機保存議題。

現在擔任臺大物理文物廳導覽員的黃宋儒長期關注超級軍刀機議題，他解釋了飛機的飛行原理。飛機能在空中飛行，是靠白努利定律(Bernoulli’s law)的作用，關鍵在機翼的剖面形狀。從側面看，飛機主翼是一塊上彎下平的長橢圓型物體，由於主翼上端帶有圓弧，使氣流通過主翼上端的路徑比底部長，但氣流通過的時間仍是一樣的，這樣就會使機翼底部的壓力大於上端，從而產生一股向上的升力使飛機浮起來。此次保存爭議的F-100超級軍刀機，在1950年代時是航太科技以及材料科學的大突破。首先，它是第一架實用化的水平飛行超音速戰鬥機，不像先前的戰鬥機只有向下俯衝時才能突破音障限制。其次，為了突破音速障礙，也要推力夠大的引擎，但是如此一來傳統的鋁合金材料無法承受引擎發出的高熱，飛機後半部因此採用鈦合金製造。

航空科技的創新會率先出現在戰機上，與冷戰時期美蘇兩大陣營的對峙密不可分。1949兩岸分裂，台灣很快就被納入美國自由主義圍堵共產主義防線的一環，因此當國共雙方在空中對決時，新式武器也會上陣較量。例如1958年，八二三炮戰爆發期間的九二四溫州灣空戰，高空性能較差的國軍F-86就是首次在實戰中使用美方緊急援助的響尾蛇飛彈(AIM-9)，大破解放軍MiG17，維持了國軍的空優。

而本文的主角、超級軍刀機也是這一年在美方為了鞏固臺灣海峽空優的考量下，首先移交了六架F-100F給我國空軍，此後F-100保衛臺灣領空數十載，讓台海上空得以風平浪靜，不再劍拔弩張。台大的0218號機，於1970年移交台灣，並在1984年除役。1989年軍方將0218贈送臺大保存展示。2009年臺大校方為了社科院大樓興建工程，將超級軍刀機解體，引起臺大學生自發性的保存運動。

你可能覺得飛機是舶來品，科技成就再強也只是來自國外的成果，接下來講得可是臺灣學術史的驕傲了。黃宋儒介紹物理文物廳的鎮館之寶Cockcroft-Walton 加速器，物理學家靠著它證實課本裡的原子模型是正確的。拉塞福(Ernest Rutherford)提出的原子模型指出，原子中大部分質量及正電荷都集中在很小的區域（原子核），而帶負電的電子則圍繞這一區域。1932年考克饒夫(John Cockcroft)以及瓦耳頓(Ernest Walton)在拉塞福的指導下，建造Cockcroft-Walton加速器，利用加速器加速粒子撞擊鋰原子，成功產生氦，證實拉塞福模型。臺大的前身，臺北帝大（臺大的前身）物理學講座教授荒勝文策得知此項研究成果，也建置了Cockcroft-Walton 加速器，在1934年完成原子核撞擊的追加實驗。2005年，臺大為了紀念當年的科技成就，重建當年的原子核實驗室，並且拍攝紀錄片。

黃宋儒希望超級軍刀機能夠早日解決保存地點的爭論。如果飛機能夠在校園一角實體展示，當作解說流體力學和物理基礎科學的教材，配合解說教案的設計，將能成為國中小學生校外教學的景點。同時，做為科技文物，超級軍刀機也見證了冷戰時代的軍事對抗，深具保存價值。

八月十四日是空軍節，臺大學生會、研究生協會舉辦認識軍刀機活動。屆時將請來軍武及航空專家傅鏡平、洪致文來發表演講，並且與臺大集郵筆友社合作，贈送超級軍刀機明信片，另有集戳活動。歡迎關心超級軍刀機議題的人參加。

關於本篇投稿作者：陳瑞霖，大學時讀農學院，現在跑去編資訊領域的刊物，主要負責監控新聞動態。閒暇時去台北維基社群聚會或者寫企畫書辦活動。可以在噗浪上找到我。

筆者日前托電影「想飛」之福，有幸參觀了位於空軍新竹基地的模擬機訓練中心。雖然還沒有看到電影（所以不會爆到雷），不過從預告片來看，內容大概是跟飛官的訓練有關。以我國幻象 2000 的飛官養成來看，空軍官校畢業生，需先歷經位於台南空軍官校的 T-34 螺旋槳教練機、AT-3 高級教練機、再換訓到台東志航基地的 F-5E 戰鬥機，最終根據成績分發到 幻象 2000-5、F16_Block 20、F-CK-1 經國號戰鬥機與其他運輸、地勤等單位，每年僅有 20 個左右的戰鬥機飛行員名額能從數百位空軍官校畢業生中脫穎而出。由於飛機駕駛的難度與風險遠高過（太空船以外的）其他交通工具，且不同機型的速度、迴轉半徑特性及設備搭載和儀表設計等截然不同。為了成本與安全考量，飛行員在正式上飛機前，都一定要先經歷模擬機的訓練，而這些模擬機的軟硬體介面，也都需與真實機種相符。

目前我國空軍幻象 2000-5 機隊所使用的飛行模擬機，是由法商 Sogitec 所設計，其設計為一個完全仿製的駕駛座及儀表板、一組由三個投影機組成的 180 度環景投影、以及一組可調整各項變數的訓練官工作站所組成。由於我國空軍的主要任務範圍為我國領土 / 領海上空（畢竟不像美國會常常去別人家伸張正義….），也因此，模擬機內的地圖地形資料，主要以台灣為主，整合過去航拍隊、太空遙測的資料，並建構重點建築物的立體模型、地形繪製、季節晝夜更迭、光影雲煙模擬。而在訓練官工作站上，則可以操作微調各項變數，例如氣候與天氣的條件、亂流閃電的程度、假想敵的模擬與機體受損、導航系統失靈或發動機失火等各種突發狀況，也可以模擬因G力而產生的紅視與灰視，目的要讓飛行於熟悉這些狀況並採取正確的行動。

以紅視與灰視來說，灰視是飛行員在俯仰機頭時，會因離心力影響血流而導致的生理現象。當飛機急速上仰時，血液會因為離心力而聚集到腳部，使大腦突然缺血而短暫喪失對光線和色彩的認知，有時會伴隨著周邊視力的喪失，是缺氧昏迷的前兆。而紅視的原理與灰視相反，是當飛行員壓低機首時，使下眼瞼的微血管過度充血而導致視野變紅。這是血液集中到腦部的生理現象之一，嚴重時會導致視網膜損傷和出血性中風。除了利用抗 G 衣來協助血液的調配，以及利用人體離心機的高 G 耐力測驗，飛行員也必須在訓練時熟悉紅視與灰視的徵兆，並即時做出較和緩的飛行、啟動自動駕駛或是即時離開戰場尋求援助。

飛行模擬器也可以數台「連線對戰」，並給予各機台不同的飛機性能參數，藉次演練和不同陣營或不同戰情的作戰狀況。也因此，似乎可以改個貼圖調一台無敵飛行器當入侵地球的外星人來打打打看…… 不過原始設計師恐怕沒有想過可以有這項應用…. 儘管如此，仍然有許多真實的狀況是難以模擬的，例如機艙內的溫度和空氣品質供氧狀況、G 力的人體影響、精神心理素質、氣流與引擎對機體的震動，以及目前空軍所使用的模擬機飛行座椅是靜態固定的，無法做出搖擺或翻滾的模擬。反而是在一些大型機台遊樂器上，卻很常看到座椅動態模擬以及搖桿力回饋的設計。而在國外高階的商用或軍用飛行模擬器，也可看到利用史都華平台 （Stewart Platform）做出正負 35 度的俯仰翻滾動作。為了達到更逼近真實俯仰翻滾的狀況，以三軸旋轉為設計方法的 Desdemona Simulator 更可以無限制地自由旋轉，並模擬最高 3.5G 的重力。

▼Desdemona Simulator

除了空軍會使用飛行模擬器作為真實駕駛前的必經訓練科目，個人用的飛行器、商用民航機、太空梭駕駛，也都有相應的模擬裝備提供駕駛員安全且成本低廉的訓練。而隨著個人電腦的興起及各種飛行程式遊戲的推出，國內外不乏專業玩家自組空戰操作設備來一圓飛行夢，雖然說離真實飛行的狀況還很遙遠，但不妨試著從 Google Earth 飛行模式來體會一下鳥目大地的飛行員視角吧。

對於一位幻象 2000-5 的飛官養成，能操作這台模擬機，已經是坐進機艙的最後一個考驗了。而天空之路的歷程如何，也許沒有「捍衛戰士」的反骨、沒有「空中殺陣」的炫技，不如就讓李崗導演來告訴我們這個故事吧。