Loading [MathJax]/extensions/MathZoom.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

先別管3C科技了,讓我們來聊聊科學吧!

dr. i
・2015/03/11 ・1450字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 555 ・八年級
相關標籤: dr. i (18)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(本文同時刊載於 dr. i 部落格 和 Facebook

1244278414861
圖片來源:Sandia National Laboratories

還記得小時候你對很多大自然的現象抱有強烈的好奇心,例如星星為什麼會發光?夕陽為什麼是橘色?冰塊為什麼會熔化?長大之後,好奇的卻是新款iPhone有什麼新的功能?最近有什麼新的App好用?奧迪最新款的汽車有什麼特殊的性能?

「科學」變成一個遙遠的概念,而「科學家」像是科幻片中才會出現的人類。

這個國家的科學發展出了很大的問題,造成民眾對於科學的冷感和不了解,而民眾對於科學的冷感和不了解,讓民意代表以致於政府,對於科學研究的不重視。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

科學和科技是不同的

一般人分不出「科學(Science)」和「科技(Technology)」有什麼差別。科學重的是概念、態度和方法,通常從大自然的物性或現象為出發點去思考,好比說星星為什麼會發光這個問題,就是一個科學問題。而科技則是從工具或技術面為出發點,重的是性能和效率,好比說為了研究星星為什麼會發光,科學家會用天文望遠鏡來觀測遠的星星,望遠鏡的波長和解析度要如何最佳化,就是科技問題。

科學並不受工具和技術的限制,換句話說,它的出現是在考慮用什麼技術和工具之前;一個科學的研究,會包括科技工具的使用,科技其實是科學的副產物。

所有科技,最初都是從科學研究的過程中延伸出來的,最切身的例子就是,網際網路(WWW)和雲端系統(Cloud Computing),這兩者都是從歐洲核子研究組織CERN所研發出來的科技,目的分別是為了能夠分享數據資料給起它科學家,以及利用分散的電腦資源來分析處理龐大的實驗數據(當然就是現在所謂的「大數據」)。後續因有人把它們商業化,才演變成為與人密不可分的生活產品。然而,很重要的事情是,專利的申請都發生是在商業化之前或在最開始,掌握了專利,等於掌握了主導這項科技的能力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

科學是國家發展的基礎

科學研究所延伸出的科技能改變人類的生活,也能讓一個國家的產業興盛,領先全世界。一個國家如果不重視科學研究,就只能去學習其它國家的技術,回來做微小的改進,這比起從無到有的突破性發明,是完全不同的概念。

台灣從40年前開始靠高科技產業讓經濟迅速起飛,原因是我們比起其它亞洲國家早和西方國家接軌,加上人力成本低的因素,而這些條件早已經不存在。如果要突破現狀,國家的發展策略必須要回歸到最基礎的層面,培養好的科學環境和人才,才能讓科技產業能夠永續和長遠地發展下去。

科技部?科學部?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2014年中華民國政府將原「國家科學發展委員會」(通常簡稱為「國科會」)升級為「科技部」,但是就我來看,從字面上意義來說卻是矮了一截,這也反映出政府重視「科技」大於「科學」(反而英文名稱「Ministry of Science and Technology」比較完整地包含了科學和科技兩項)。以美國為例,他們掌管基礎科學和應用科學(包括科技和工程,除了生物和醫學之外)研究預算的最高行政和審議單位為「國家科學基金會(National Science Foundation)」。請注意,他們用的是「科學」兩字,甚至沒有「科技」。因為他們很清楚一點,沒有紮實的科學發展,不會延伸出能夠改變人類生活的科技。我反倒支持科技部能夠改名為「科學部」。

從歐洲回國後我發現,台灣有很多好的科學家,不是沒人才,而是政府資源的分配和產業策略發展的方向有問題,以致於大學教授們所提的研究計劃方向多趨保守,因為太前瞻的計劃內容容易被否決,多數看到的提案都是以改進現有的某種工業製程為目標,這和許多其它產業所面臨到的困境,即投資人追求短期回收和短視近利是一樣的。

聽起來蠻慘的,有沒有救?我認為是有的,就從多認識科學,多談科學起。它比你想像中還更接近生活,更有趣!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

0

1
0

文字

分享

0
1
0
ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
科學家意外發現的晶體與它的藝術美學
dr. i
・2014/08/25 ・2812字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(本文同時刊載於 dr. i 部落格 Facebook

一個平凡的下午,工作累了捧著一杯剛煮好的咖啡走到陽台,看到的是對面大樓外牆排列得井然有序的長方形窗戶,和陽台邊的柵欄,一樣是有規律地重複著同樣的間隔。環顧我們的生活空間,好像規律性的結構無所不在,例如樑柱、磚瓦和地磚等等的各種人造物體,很容易地讓人誤以為只要是有規律的結構,一定就是人造的。而大自然中難道就不存在這樣的規律嗎?其實有的,最典型的例子就是晶體(Crystal)。

什麼是晶體?講講生活中常見的例子很多,料理中常用到的糖和鹽都是晶體,還有金屬、水晶和寶石等等。

foodchem-carnival-i-am-most-thankful-for-tabl-L-Myq5Wi
圖 1 鹽的晶體

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

意外發現不凡的晶體

一般人認為,晶體是所有固體最基本的特徵,並且是由「原子或分子按照一定的週期性,在空間排列成具有一定規則的幾何外形的固體。」至少很多教科書都還是這麼寫著。

但是在1982年的一項發現,顛覆了這個說法,而這個發現就是「準晶體(Quasicrystal)」。

1982年四月的一天早晨,當時在美國標準技術研究所(NIST)客座研究的以色列籍科學家丹.舍特曼(Dan Shechtman)在實驗室中用晶體學觀測鋁錳合金時,發現了一個不可能出現的繞射圖(圖2)。繞射圖是材料學家常用的一種技術,他們用高能量的光線像是X射線或是電子束照在晶體上,當這些光線穿透過晶體後打在螢幕上,所得到的就是晶體繞射圖,而分析它就能夠得知這個晶體的型狀和結構。

crystallogaphy
圖2 舍特曼在實驗室所觀測到的晶體繞涉圖(左圖),分析過後可見五角形的結構(右圖)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

話說回來,為什麼舍特曼所觀察到的繞射圖不可能出現呢?因為長久以來,科學家認為晶體必須要是有週期性地排列,才能延續性地填滿整個平面或空間,而如圖3所示,某些幾何形狀像是五角形是不可能週期性地排列,所以被認定無法成為晶體。而舍特曼在實驗室裡看到的繞射圖顯示晶體擁有五角形的對稱性,正是先前科學家認為不可能存在的晶體結構。

symmetry
圖3 中看的出來3、4和6角形都可以週期性地延伸,但五角形卻沒辦法。

舍特曼十分瞭解這個發現所蘊涵的意義,當下很興奮地從實驗室衝到外面走廊上,找人想要分享這個天大的消息,但是走廊上空無一人,他只好再乖乖地回實驗室做進一步地確認。接下來不管他用什麼方式去確認,證據都確實顯示了這個突破性的發現。

 排山倒海而來的質疑

shechtman
圖4 以色列籍科學家丹.舍特曼

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

若你以為科學界會因為舍特曼的發現而歡聲雷動,那可就大錯特錯。當時所有科學家都強烈斥駁他的實驗結果,很多人第一時間斷定是實驗出錯才有可能得到這個結果。

而接下來兩年的時間,他不斷辛苦地捍衛自己的實驗結果,並持續承受其他科學家包括同事們的批評甚至輕蔑,嚴重到當時研究機構的負責人將他趕出團隊,認為整個團隊因他而蒙羞。另一位強烈的反對者是鼎鼎大名的物理學家,並且得過諾貝爾獎兩次的萊納斯.鮑林(Linus Pauling),他到死前都公開嚴厲地反對特舍曼的研究主張。

一直到兩年後,才陸續有科學家願意接受他的發現,並提出佐證。後續研究顯示,原來該晶體的結構跟另一種數學家所發現的結構相同,叫做「潘洛斯圖案(Penrose Tiling)」(圖5)。

penrosetiling
圖5 潘洛斯圖案(Penrose tiling)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

準晶體的特性

潘洛斯圖案(圖5)是由英國劍橋大學的數學物理學家羅傑.潘洛斯(Roger Penrose)所發現。這個圖案有什麼樣的特性呢?其中很重要的就是它的對稱性。

這個世界所存在的對稱性分為三種,第一種對稱是所謂的「平移對稱(Translational symmetry)」,就是把一個圖案往某方向直線移動,如果它能和原來的圖案重疊,我們就說它有平移對稱性。除了平移對稱外,還有「旋轉對稱(Rotational symmetry)」和「鏡像對稱(Reflection Symmetry)」,前者是指你可以對著某中心旋轉圖案某固定角度,它能和原來的圖案重疊,而後者是指將圖案對著一條線對折後,圖案可以重疊。所有的對稱都可以用這三個項目來分類。

很特別地,潘洛斯圖案具有「五角形旋轉對稱(5-fold rotational symmetry)」和「鏡像對稱」,但是卻沒有「平移對稱」,也就是說它沒有一般科學家對於晶體所要求的週期性。這個圖形全由兩種菱形不斷地拼接而成,而且如果有人在一個固定面積裡數這兩種菱形的數目,它們的比例會剛好趨近於著名的「黃金比例(Golden Ratio)」。

舍特曼的實驗終於漸漸地被世界各地的科學家重複,並找到相同的結論。事實上很多人曾經觀測到它,但是卻因為不相信自己實驗的結果而放棄深入追究,所以這也告訴了我們相信自己的實驗是多麼重要。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

後來科學家們不只驗證了舍特曼是對的,他們更發現了自然界中更多種合金材料有著相同的結構和對稱性,為了有別於以前傳統科學家對於晶體所下的定義,他們稱這種非週期性的晶體為「準晶體(Quasicrystal)」。科學家並發現,有擁這種結構晶體的合金材料特別堅硬。

quasicrystal
圖6 準晶體材料表面的模擬圖。

這個革命性的發現改寫了所有的教科書。1992年國際晶體學協會把原先對於晶體的定義:「一個由原子、分子或離子,規律且重複性排列所組成的三維圖形」正式改為「任何具有干涉條紋的固體(Any solid having an essentially discrete diffraction pattern)」。舍特曼也因此在2011年獲得諾貝爾化學獎。

藝術與設計

造型和結構均是藝術和設計中不可或缺的元素,不管藝術家對什麼結構有興趣,它一定也被科學家研究過,反之亦然。因此,常常會看到晶體在藝術作品中出現。準晶體特別的對稱性讓它看起來不規律,但其中又暗藏著規律,是很多藝術家或設計師喜歡的圖案,也可以說是科學和藝術交匯的最佳範例。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

台灣也看得到由準晶體所啓發的藝術作品。dr. i 今年(2014)在台北信義區的五星級飯店「寒舍艾美酒店(Le Meridien Taipei)」(台北市信義區松仁路38號) 內的一樓大廳,完成了一項動態光雕作品《潘洛斯之夢》,歡迎有興趣的讀者可以前去觀賞!

作品說明:「藝術家以英國天文物理學家羅傑.潘洛斯的潘洛斯圖案為發想,特地為台北寒舍艾美酒店量身設計的動態光影裝置。畫面由兩種平行四邊形所組成,圖案的律動與組合無限延伸,呈現科學與藝術的跨領域交匯,以及藝術家對宇宙間美麗定律的探索。」

Camera 360

IMAG1024_1
台北寒舍艾美酒店一樓大廳由筆者所設計之動態光影藝術(by 劉辰岫)

ostwald
皇家墨爾本科技學院(by Michael J. Ostwald)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

penrose.tiles
皇家墨爾本科技學院(by Michael J. Ostwald)

參考文獻:

  1. The Nobel Prize in Chemistry 2011
  2. N. G. de Bruijn, “Algebraic theory of Penrose’s non-periodic tilings of the plane”, Mathematics, Proceedings A 84, 1, (1981)
  3. A. L. Mackay, “Crystallography and the Penrose pattern”, Physica 114A, 609, (1982)
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

0

0
0

文字

分享

0
0
0
科技藝術是流行,還是人類文明演進中的必然?
dr. i
・2014/04/15 ・1034字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

IMAG0338_1

(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?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

0

0
0

文字

分享

0
0
0
先別管3C科技了,讓我們來聊聊科學吧!
dr. i
・2015/03/11 ・1450字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 555 ・八年級
相關標籤: dr. i (18)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(本文同時刊載於 dr. i 部落格 和 Facebook

1244278414861
圖片來源:Sandia National Laboratories

還記得小時候你對很多大自然的現象抱有強烈的好奇心,例如星星為什麼會發光?夕陽為什麼是橘色?冰塊為什麼會熔化?長大之後,好奇的卻是新款iPhone有什麼新的功能?最近有什麼新的App好用?奧迪最新款的汽車有什麼特殊的性能?

「科學」變成一個遙遠的概念,而「科學家」像是科幻片中才會出現的人類。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這個國家的科學發展出了很大的問題,造成民眾對於科學的冷感和不了解,而民眾對於科學的冷感和不了解,讓民意代表以致於政府,對於科學研究的不重視。

科學和科技是不同的

一般人分不出「科學(Science)」和「科技(Technology)」有什麼差別。科學重的是概念、態度和方法,通常從大自然的物性或現象為出發點去思考,好比說星星為什麼會發光這個問題,就是一個科學問題。而科技則是從工具或技術面為出發點,重的是性能和效率,好比說為了研究星星為什麼會發光,科學家會用天文望遠鏡來觀測遠的星星,望遠鏡的波長和解析度要如何最佳化,就是科技問題。

科學並不受工具和技術的限制,換句話說,它的出現是在考慮用什麼技術和工具之前;一個科學的研究,會包括科技工具的使用,科技其實是科學的副產物。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

所有科技,最初都是從科學研究的過程中延伸出來的,最切身的例子就是,網際網路(WWW)和雲端系統(Cloud Computing),這兩者都是從歐洲核子研究組織CERN所研發出來的科技,目的分別是為了能夠分享數據資料給起它科學家,以及利用分散的電腦資源來分析處理龐大的實驗數據(當然就是現在所謂的「大數據」)。後續因有人把它們商業化,才演變成為與人密不可分的生活產品。然而,很重要的事情是,專利的申請都發生是在商業化之前或在最開始,掌握了專利,等於掌握了主導這項科技的能力。

科學是國家發展的基礎

科學研究所延伸出的科技能改變人類的生活,也能讓一個國家的產業興盛,領先全世界。一個國家如果不重視科學研究,就只能去學習其它國家的技術,回來做微小的改進,這比起從無到有的突破性發明,是完全不同的概念。

台灣從40年前開始靠高科技產業讓經濟迅速起飛,原因是我們比起其它亞洲國家早和西方國家接軌,加上人力成本低的因素,而這些條件早已經不存在。如果要突破現狀,國家的發展策略必須要回歸到最基礎的層面,培養好的科學環境和人才,才能讓科技產業能夠永續和長遠地發展下去。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

科技部?科學部?

2014年中華民國政府將原「國家科學發展委員會」(通常簡稱為「國科會」)升級為「科技部」,但是就我來看,從字面上意義來說卻是矮了一截,這也反映出政府重視「科技」大於「科學」(反而英文名稱「Ministry of Science and Technology」比較完整地包含了科學和科技兩項)。以美國為例,他們掌管基礎科學和應用科學(包括科技和工程,除了生物和醫學之外)研究預算的最高行政和審議單位為「國家科學基金會(National Science Foundation)」。請注意,他們用的是「科學」兩字,甚至沒有「科技」。因為他們很清楚一點,沒有紮實的科學發展,不會延伸出能夠改變人類生活的科技。我反倒支持科技部能夠改名為「科學部」。

從歐洲回國後我發現,台灣有很多好的科學家,不是沒人才,而是政府資源的分配和產業策略發展的方向有問題,以致於大學教授們所提的研究計劃方向多趨保守,因為太前瞻的計劃內容容易被否決,多數看到的提案都是以改進現有的某種工業製程為目標,這和許多其它產業所面臨到的困境,即投資人追求短期回收和短視近利是一樣的。

聽起來蠻慘的,有沒有救?我認為是有的,就從多認識科學,多談科學起。它比你想像中還更接近生活,更有趣!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience