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猿猴用的Apps(Apps for Apes)——《人類時代》

時報出版_96
・2015/10/06 ・3942字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 446 ・四年級
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一個萬里無雲的日子,在多倫多動物園,兒童成群結隊,在父母師長的陪伴之下,興奮地聚在展覽場地前。有些孩子掏出手機傳送簡訊,有些則和獸檻內怡然自得的野生動物拍照。他們吱吱喳喳地圍聚在一大塊圓頂棲地周圍,這塊地方設計成印尼雨林的模樣,分為上下數層,還包括樹上的窩和蜿蜒的流水。在孩子們眼前是帶著幼兒的兩隻母紅毛猩猩,牠們熟練地在扁平的粗藤蔓裡穿梭,其實這些藤蔓是消防軟管。

搖臀擺尾的紅毛猩猩在猿猴世界裡最擅長鞦韆特技,牠們的雙臂及踝,天生就是空中擺盪的好手,牠們也有與其他手指相對的大拇指和大腳趾,還有可以彎曲的膝蓋和弓起的足踝。因此牠們可以扭擺身體,作出任何角度或姿態。我滿懷驚奇地看著一隻年輕的雌猩猩不費吹灰之力就在藤蔓間擺盪,接著張開雙手和雙腿,抓住兩條藤蔓,放低臀部,轉動手腕,徹底保持靜止不動,懸掛在那裡,就像卡在樹頂上的橘色風箏一樣。

source:Hadi Zaher
source:Hadi Zaher

儘管我們早就不再用前肢以手指關節撐地走路,但有時候還是忍不住會想要用手臂吊著樹枝擺盪,在遊戲場的單槓上一手接一手的前進。只是和紅毛猩猩一比起來,我們的關節僵硬,力氣也不足。儘管我們和牠們有九七%的基因相同,但牠們依舊是在樹上蹦跳自如的黃毛舞者,而我們則是喋喋不休的陸地生物。在曠野中,紅毛猩猩大半的時候都在高處擺盪,懸在半空中優雅地移動,牠們過著獨居生活,唯有生兒育女時例外。

母猩猩每隔六至八年撫育一個子女,寵溺牠們,教導牠們在森林裡的生存之道,雖然有形形色色的水果可供食用,但卻必須判斷安全與否──而且有些很難剝皮或砸開,因為果殼可能很厚,或者像中世紀的武器那樣生滿尖刺。

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一隻紅毛猩猩媽媽出其不意地朝地面俯衝,彷彿溜下隱形的滑梯。牠拾起一根棍子,伸入樹幹中掏挖,捉到了一些可食的東西,輕輕地取出來吃下去。原本嘈雜的學生看到這一幕,不由自主地安靜下來,呆呆地望著她技巧高超地使用工具,尤其她一口口地吞下食物,就像用刀子吃豆子一樣輕鬆。

在林中空地後方,遠離人群之處,我看到一隻長毛的七歲小男生正專心一致地看著iPad,並且用一隻手指觸碰螢幕,只聽到小聲的獅吼,接著是紅鶴嗄嗄的鳴叫。他用棕色的杏仁大眼瞥視我,頭頂上則是一頭細薄的紅褐色毛髮。

我那一頭如鬃毛似的黑髮在熱氣蒸騰之中捲曲蓬亂,即使這逗樂了他,他也並沒有笑。他和我四目相顧,但他的心思馬上又回到更有趣的iPad 上,先用雙手抓著它,接著雙手和赤裸的雙腳一起上陣。我得承認,這雙腳意外地乾淨,他的手則是我所見過七歲孩子最大的手。我整個手掌都能塞進他的手心。

source:redapes
source:redapes

不過這一切對七歲的蘇門達臘猩猩來說,並沒有什麼了不起。牠叫布迪,印尼話的意思是「智者」。牠長得很快,已經開始顯出青春期的跡象:如桃子絨毛般的鬍髭,和日後會長成雄偉雙下巴的波狀凸起,有朝一日當牠長成兩百磅重的成年猩猩之後,只要像唱歌劇那般「長鳴」,不論是張口顫聲高唱或淺音低吟,雙下巴就會跟著膨脹震動。不過成年猩猩眼耳之間兩片巨大的頰肉,在牠臉上倒還沒有出現,這頰肉日後會發揮擴音器的效果,把牠的長鳴透過濃密的樹頂傳播到半哩之遙。

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他的同伴麥特.貝瑞吉(Matt Berridge)四十來歲,又高又瘦,一頭黑髮,他手上拿著 iPad 靠在柵欄邊,讓布迪可以玩弄它,卻不致把它整個搶去解體。身為多倫多動物園紅毛猩猩管理員的麥特總共有兩個小猴兒子,兩個都愛玩iPad。總歸一句話,猿猴兒子就是猿猴兒子。

「猿用Apps」 (Apps for Apes)計畫是由紅毛猩猩拓廣組織(Orangutan Outreach)所贊助,這個國際計畫一方面要協助數量日益減少的野生紅毛猩猩,一方面也希望充實紅毛猩猩的心靈活動,提供更能刺激心智的棲地,改進全球被畜養紅毛猩猩的生活。心智的培養十分重要,因為這些大猿的智力相當於三、四歲的人類兒童,也和孩子們同樣好奇。牠們很擅長使用工具,可以把棍子的用途發揮得淋漓盡致,比如從樹上把水果敲下來,撈食螞蟻和白蟻。牠們會用葉子作手套,在食用有刺的水果或攀爬尖利的藤蔓時保護雙手。牠們習慣在白天活動,每天日落前,都會在樹頂上折疊出新鮮的床墊。牠們也會以葉為傘遮蔽驕陽,折疊雨帽和防水的屋頂。必要時牠們也會嚼食葉片,或把它們揉成一團當作海綿,然後浸入滲滿雨水的植物。如果要跨越小溪,牠們會用樹枝測量水深。對於樹頂葉雲裡生有各種果子的樹木,牠們也瞭若指掌。

source:redapes
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紅毛猩猩和對應的人類兒童一樣,喜歡玩iPad,不過牠們並不會沉迷其中。牠們就是不會像我們那樣,受科技所迷惑。「比如,我那七歲的兒子時時刻刻都在玩iPad,可是布迪卻不會這樣,」麥特告訴我。這孩子喜歡發光的螢幕,但卻不會一坐數小時,光是盯著它看。

「我們怎麼會迷上這種不自然的東西,而不理會其他的一切?」麥特問道,「有時你會希望自己的孩子專心一致,但當你看到紅毛猩猩從不會對這種東西著迷,而你又知道牠們絕頂聰明,這總教我不由得思索:我們一直盯著這玩意兒不放,究竟算不算得上聰明?甚至連我自己,都不再考驗我的記憶力了。我就光是……滴滴滴滴。」他在螢幕上作出打字的動作,「我幾乎完全依賴這些機器,這樣會不會減弱了我的腦力?」

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「草莓,」 一個女人的聲音隨著布迪輕拍螢幕上的草莓傳了出來,「草莓,」牠找到相對應的圖片之後,她又重複了一遍。麥特用小塊的新鮮草莓、蘋果,和梨子獎勵牠,蘇門答臘蒼翠欲滴的熱帶雨林會供應形形色色的珍奇水果,這是紅毛猩猩最愛的菜色。

另一個池水的應用程式則讓布迪著迷不已,它看來像水,也像水一樣有漣漪波紋,如果布迪觸摸它,它就會濺起漩渦,但布迪卻不會覺得潮濕,如果牠把手指頭拿到鼻子前面,也聞不出水味。由布迪的感官知覺來體會,這的確奇怪,但卻不如用Skype 和人類與其他紅毛猩猩互動那般奇怪。

布迪頭一次見到紅毛猩猩拓廣組織的會長理查.齊默曼(Richard Zimmerman)由一圈光環中呼喚牠時,忍不住觸摸了螢幕,彷彿是在想:他在和我說話。接著困惑的牠伸出手去觸摸麥特的臉。在螢幕上有個人正在說話,他知道牠的名字,微笑著凝視牠,以友善的聲音呼喚牠。為什麼理查的臉是平的而麥特的臉卻立體?牠經常看電視,最喜歡的節目是有紅毛猩猩的自然影片。麥特有時會給牠看YouTube 上成年雄性紅毛猩猩仰天長嘯的影片,總能吸引牠凝神觀賞。但螢幕從不會對牠說話。和人類對談,與其他紅毛猩猩社交,認識親切的陌生人,玩弄iPad,這全都是牠日常生活的常態,可是現在的這個情景卻是截然不同的另一種社交,雖然牠並不明白,卻引領牠更深入人類時代。

當今的家長都擔心子女成天盯著螢幕,對他們的腦部會產生什麼樣的不良影響;美國醫學會(American Medical Association)建議,兒童兩歲之前不要看電腦,然而也有迷戀科技的家長會為孩子買「iPad 如廁訓練座」(iPotty for iPad),這是訓練用的便器,有內建的 iPad 支架,家長還可以在iPad 應用程式商店中找到如廁訓練的應用程式和互動書籍。

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麥特倒不在乎布迪花在iPad 上的時間長短,因為布迪並不像他的親生兒子那樣沉迷,牠只會偶爾用用iPad,何況還沒有人研究用iPad 對紅毛猩猩的腦部會有什麼影響。它會不會使牠們的感官和我們的更相像?不論如何,布迪在生長過程中,歷經動物園生活、人類科技和文化,必然會對牠的腦部有各式各樣的影響,就像經驗會對兒童的腦部有影響一樣。不論是好是壞,我們人類都發揮了豐富的想像力改變世界,為我們和其他生物所用,驅除我們視為「有害」的生物,也邀請其他生物共享我們所發明的奇珍異寶(醫藥、複雜的工具、食物、特殊的隱語、數位玩具),敦促牠們和我們一起混淆自然和非自然的界線。

若你有心,不妨想像布迪手執iPad,它的應用程式和遊戲就是本書的各個篇章。只要觸摸螢幕,牠就揭開了一個又一個的章節,聆聽人類的聲音細訴過去的故事,或者凝神觀賞繽紛的臉孔和景色。在某些篇章裡,牠甚至瞥見了自己,手上拿著 iPad,或許是正在遊戲的幼猿,也或許代表牠日漸減少的同類,是牠們的重要大使。兩個角色都是牠真實生活中要面對的命運。

布迪舉起一隻毛茸茸的橙色手指放在螢幕上,猶豫片刻,接著觸摸了第一章。牠的手指一按,掀起漫天風雪,只見大學生在各建築中奔跑穿梭,書本緊緊夾在大衣裡……。

  • 註1:過去七十五年來,人類砍伐太多的林木,紅毛猩猩的數量劇降了八成。國際自然保護聯盟.(InternationalUnion for Conservation of Nature.)把婆羅洲紅毛猩猩列為瀕危,蘇門達臘紅毛猩猩則列為極度瀕危,僅剩約十年,整個物種就會全部滅絕。蘇哈托時代.(1921 ─ 2008.),一億英畝的印尼雨林消失,當地的林業巨頭更加速掠奪紅木、黑檀木、柚木等高貴木材。此外還有棕櫚油,可以用來製作許多嫘縈及其他許多成分中有「棕櫚仁油」.(palm kernel oil.)、「palmate」,或「棕櫚酸鹽」palmitate.)等字詞的產品。如果你留心查看,就會發現有多少食物、洗髮精、牙膏、肥皂、化妝品,和其他產品使用棕櫚油。紅毛猩猩拓廣組織呼籲大家抵制所有棕櫚油相關產品,數十家跨國大企業.(麥當勞、百事可樂等.)已經同意參與,希望能藉此保護雨林。

getImage (6)本文摘自泛科學2015年10月選書《人類時代:我們所塑造的世界》,時報出版。

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本書搭配好活動《PanSci TALK:生而為人》,邀請到泛科學專欄作家寒波來分享「猴子有好幾種,為什麼人只有一種?」討論關於人類演化的故事;下半場則由〈故事〉專欄作家馬雅人分享「雨林世界:自然環境與馬雅文明」。

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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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地震之島的生存法則!921地震教育園區揭開台灣的防災祕密
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/20 ・4553字 ・閱讀時間約 9 分鐘

為什麼台灣會像坐在搖搖椅上,總是時不時地晃動?這個問題或許有些令人不安,但卻是我們生活在這片土地上的現實。根據氣象署統計,台灣每年有 40,000 次以上的地震,其中有感地震超過 1,000 次。2024年4月3日,花蓮的大地震發生後,台灣就經歷了超過 1,000 次餘震,這些數據被視覺化後形成的圖像,宛如台北101大樓般高聳穿雲,再次引發了全球對台灣地震頻繁性的關注。

地震發生後,許多外國媒體擔心半導體產業會受影響,但更讓他們稱奇的是,台灣竟然能在這麼大的地震之下,將傷害降到這麼低,並迅速恢復。不禁讓人想問,自從 25 年前的 921大地震以來,台灣經歷了哪些改變?哪些地方可能再發生大地震?如果只是遲早,我們該如何做好更萬全的準備?

要找到這些問題的答案,最合適的地點就在一座從地震遺跡中冒出的主題博物館:國立自然科學博物館的 921地震教育園區。

圖:跑道捕捉了地震的瞬間 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

下一個大地震在哪、何時?先聽斷層說了什麼

1999年9月21日凌晨1點47分,台灣發生了一場規模7.3的大地震,震央在南投縣集集鎮,全台 5 萬棟房子遭震垮,罹難人數超過 2,400 人。其中,台中霧峰光復國中校區因車籠埔斷層通過,地面隆起2.6公尺,多棟校舍損毀。政府決定在此設立921地震教育園區,保留這段震撼人心的歷史,並作為防災教育的重要基地。園區內兩處地震遺跡依特性設置為「車籠埔斷層保存館」和「地震工程教育館」。

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車籠埔斷層保存館建於原操場位置,為了保存地表破裂及巨大抬升,所以整體設計不採用樑柱結構,而是由82根長12公尺、寬2.4公尺、重約10噸的預鑄預力混凝板組成,外觀為曲線造型,技術難度極高,屬國內外首見,並榮獲多項建築獎。而地震工程教育館保留了原光復國中受損校舍,讓民眾親眼見證地震的驚人破壞力,進一步強調建築結構與安全的重要性。毀損教室旁設有由園區與「國家地震工程研究中心」共同策劃的展示館,透過互動展示,讓參觀者親手操作,學習地震工程相關知識。

國立自然科學博物館地質學組研究員蔣正興博士表示,面積上,台灣是一個狹長的小島,卻擁有高達近4000公尺的山脈,彰顯了板塊激烈擠壓、地質活動極為活躍的背景。回顧過去一百年的地震歷史,從1906年的梅山地震、1935年的新竹-台中地震,到1999年的921大地震,都發生在台灣西部,與西部的活動斷層有密切關聯,震源位於淺層,加上人口密度較高,因此對台灣西部造成了嚴重的災情。

而台灣東部是板塊劇烈擠壓的區域,地震震源分佈更廣。與西部相比,雖然東部地震更頻繁,但由於人口密度相對較低,災情相對較少。此外,台灣東北部和外海也是地震多發區,尤其是菲律賓海板塊往北隱沒至歐亞板塊的隱沒地震帶,至沖繩海槽向北延伸,甚至可能影響到台北下方,發生直下型地震,這種地震因震源位於城市正下方,危害特別大,加上台北市房屋非常老舊,若發生直下型地震,災情將非常嚴重。

除了台北市,蔣正興博士指出在台灣西部,我們特別需要關注的就是彰化斷層的影響,該斷層曾於1848年發生巨大錯動。此外,我們也需要留意西南部的地震風險,如 1906 年的梅山地震。此兩條活動斷層距今皆已超過 100 年沒活動了。至於東部,因為存在眾多活動斷層,當然也需要持續注意。

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我們之所以擔心某些斷層,是因為這些區域可能已經累積了相當多的能量,一旦達到臨界點,就會釋放,進而引發地震。地質學家通常會沿著斷層挖掘,尋找過去地震的證據,如受構造擾動沉積物的變化,然後透過定年技術來確定地震發生的時間點,估算出斷層的地震週期,然而,這些數字的計算過程非常複雜,需要綜合大量數據。

挑戰在於,有些斷層的活動時間非常久遠,要找到活動證據並不容易。例如,1906年的梅山地震,即使不算久遠,但挖掘出相關斷層的具體位置仍然困難,更不用說那些數百年才活動一次的斷層,如台北的山腳斷層,因為上頭覆蓋了大量沉積物,要找到並研究這些斷層更加困難。

儘管我們很難預測哪個斷層會再次活動,我們仍然可以預先對這些構造做風險評估,從過往地震事件中找到應變之道。而 921 地震教育園區,就是那個可以發現應變之道的地方。

圖:北棟教室毀損區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

921 後的 25 年

在園區服務已 11 年的黃英哲擔任志工輔導員,常代表園區到各地進行地震防災宣導。他細數 921 之後,台灣進行的六大改革。制定災害防救法,取代了總統緊急命令。修訂了建築法規,推動斷層帶禁限建與傳統校舍建築改建。組建災難搜救隊伍,在面對未來災害時能更加自主應對。為保存文化資產,增設了歷史建築類別,確保具有保存價值的建築物得到妥善照料。

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最後,則是推行防災教育。黃英哲表示,除了在學校定期進行防災演練,提升防災意識外,更建立了921地震教育園區,不僅作為教育場所,也是跨部門合作的平台,例如與交通部氣象署、災害防救辦公室、教育部等單位合作,進行全面的防災教育。園區內保留了斷層線的舊址,讓遊客能夠直觀地了解地震的破壞力,最具可看性;然而除此之外,園區也是 921 地震相關文物和資料的重要儲存地,為未來的地震研究提供了寶貴的資源。

堪稱園區元老,在園區服務將近 19 年,主要負責日語解說工作的陳婉茹認為,園區最大的特色是保存了斷層造成的地景變化,如抬升的操場和毀壞的教室場景,讓造訪的每個人直觀地感受地震的威力,尤其是對於年輕的小朋友,即使他們沒有親身經歷過,也能透過這些真實的展示認識到地震帶來的危險與影響。

陳婉茹回憶,之前有爸媽帶著小學低年級的小朋友來參觀,原本小朋友並不認真聽講,到處跑來跑去,但當他看到隆起的操場,立刻大聲說這他在課本看過,後來便聚精會神地聽完 40 分鐘的解說。

圖:陳婉茹在第一線負責解說工作 / 圖片來源:921地震教育園區

除了每看必震撼的地景,園區也透過持續更新策展,邀請大家深入地震跟防災的各個面向。策展人黃惠瑛負責展示設計、活動規劃、教具設計等工作。她提到,去年推出的搜救犬特展和今年的「921震災啓示展」與她的個人經歷息息相關。921 大地震時的她還是一名台中女中的住宿生,當時她儘管驚恐,依舊背著腿軟的學姊下樓,讓她在策劃這些展覽時充滿了反思。

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在地震體驗平臺的設計中,黃惠瑛強調不僅要讓觀眾了解災害的破壞力,更希望觀眾能從中學到防災知識。她與設計師合作,一樓展示區採用了時光機的概念,運用輕鬆、童趣的風格,希望遊客保持積極心態。二樓的地震體驗平臺結合六軸震動臺和影片,讓遊客真實感受921地震的情境。她強調,這次展覽的目標是全民,設計上避免了血腥和悲傷的元素,旨在讓觀眾帶著正向的感受離開,並重視防災意識。

圖:地震體驗劇場 / 圖片來源:921地震教育園區

籌備今年展覽的最大挑戰是緊迫的時間。從五月開始,九月完成,為了迅速而有效地與設計師溝通,黃惠瑛使用了AI工具如ChatGPT與生成圖像工具,來加快與設計師溝通的過程。

圖:黃惠瑛與設計師於文件中討論設計/ 圖片來源:921地震教育園區

蔣正興博士說,當初學界建議在此設立地震教育園區,其中一位重要推手是法國地質學家安朔葉。他曾在台灣指導十位台灣博士生,這些博士後來成為地質研究的中堅力量。1999年921大地震後,安朔葉教授立刻趕到台灣,認為光復國中是全球研究斷層和地震的最佳觀察點,建議必須保存。為紀念園區今年成立20週年,在斷層館的展示更新中,便特別強調安朔葉的貢獻與當時的操場圖。

此外,作為 20 週年的相關活動,今年九月也將與日本野島斷層保存館簽署合作備忘錄(MOU),強化合作並展示台日合作歷史。另一重頭戲則是向日本兵庫縣人與自然博物館主任研究員加藤茂弘致贈感謝狀,感謝他不遺餘力,長期協助園區斷層保存館的剖面展品保存工作。

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右圖:法國巴黎居禮大學安朔葉教授。左圖:兵庫縣立人與自然博物館主任研究員加藤茂弘
/ 圖片來源:921地震教育園區

前事不忘,後事之師

盡力保存斷層跟受創校舍,只因不想再重蹈覆徹。蔣正興博士表示,921地震發生在車籠埔斷層,其錯動形式成為全球地質研究的典範,尤其是在研究斷層帶災害方面。統計數據顯示,距離車籠埔斷層約100公尺內,住在上盤的罹難率約為1%,而下盤則約為0.6%。這說明住在斷層附近,特別是上盤,是非常危險的。由於台灣主要是逆斷層活動,這一數據清楚告訴我們,在上盤區域建設居住區應特別小心。

2018年花蓮米崙斷層地震就是一個例證。

在921地震後,政府在斷層帶兩側劃設了「地質敏感區」。因為斷層活動週期較長,全球大部分地區難以測試劃設敏感區的有效性,但台灣不同,斷層活動十分頻繁。例如 1951 年,米崙斷層造成縱谷地震,規模達 7.3,僅隔 67 年後,在 2018 年再次發生花蓮地震,這在全球是罕見的,也因此 2016 年劃設的地質敏感區,在 2018 年的地震中便發現,的確更容易發生地表破裂與建築受損,驗證了地質敏感區劃設的有效性。

圖:黃英哲表示曾來園區參訪的兒童寄來的問候信,是他認真工作的動力 / 圖片來源:921地震教育園區

在過去的20年裡,921地震教育園區不僅見證了台灣在防災教育上的進步,也承載著無數來訪者的情感與記憶。每一處地震遺跡,每一項展示,都在默默提醒我們,那段傷痛歷史並未走遠。然而,我們對抗自然的力量,並非源自恐懼,而是源自對生命的尊重與守護。當你走進這座園區,感受那因地震而隆起的操場,或是走過曾經遭受重創的教室,你會發現,這不僅僅是歷史的展示,更是我們每一個人的責任與使命。

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來吧,今年九月,走進921地震教育園區,一起在這裡找尋對未來的啓示,為台灣的下一代共同築起一個更堅固、更安全的家園。

圖:今年九月,走進921地震教育園區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

延伸閱讀:
高風險? 家踩「斷層帶、地質敏感區」買房留意
「我摸到台灣的心臟!」法國地質學家安朔葉讓「池上斷層」揚名國際
百年驚奇-霧峰九二一地震教育園區|天下雜誌

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當量子駭客來襲,誰能守護我們的數據?揭開量子加密的終極防禦!
PanSci_96
・2024/10/15 ・1804字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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量子電腦,這項科技革新不僅在計算能力上遙遙領先,還可能徹底顛覆現有的網路加密技術。早在 2019 年,麻省理工學院(MIT)發表了一篇報告,預測量子電腦最早於 2035 年將對現有的加密技術構成重大威脅。隨著技術不斷突破,這一終局時刻已經被最新的 Y2Q 時鐘大幅提前至 2030 年 4 月 14 日。屆時,全球資訊安全將面臨嚴峻挑戰,從個人網路帳戶密碼到國家級軍事機密,皆可能成為駭客攻擊的目標。

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網路安全的脆弱性

當我們在網站上輸入帳號密碼,資料會通過加密技術保護,使外界無法直接竊取。然而,這些加密方式,如今在量子電腦面前變得不堪一擊。以 RSA 加密技術為例,這是目前最常見的加密演算法,依賴於質因數分解的數學難題。傳統電腦可能需要數千萬年才能破解一個 600 位數的加密訊息,但量子電腦的運算力卻足以在短短幾分鐘內完成這一過程。這使得當前的加密系統在未來的量子時代顯得脆弱不堪。

量子電腦的威脅

量子電腦的強大運算能力來自於其特殊的量子比特(qubit)運作方式。不同於傳統電腦的二進位系統,量子電腦利用了量子疊加與量子糾纏等特性,使其能同時處理大量的數據並進行複雜計算。這也使得量子電腦在破解現有的加密演算法上具有無與倫比的優勢。尤其是秀爾演算法,它專門針對質因數分解問題設計,能將傳統電腦需要數百萬年才能完成的運算,壓縮至短短幾分鐘,極大地威脅了現有的加密技術。

解決方案:量子加密技術

面對這樣的威脅,量子加密技術成為一線希望。量子加密通訊網絡是基於量子力學原理的一種全新加密方式,利用單光子通訊確保數據的安全傳遞。傳統通訊中,駭客可以通過攔截電磁波信號來竊取訊息,但在量子通訊中,若駭客(通常稱為 Eve)試圖攔截單光子,光子的量子態將立刻改變,且這一變化是不可逆的,接收方可以立即察覺到通訊已遭竊聽。

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2023 年 5 月,台灣國科會與清華大學聯合宣布,已成功研發出國內第一個量子加密通訊網絡,並在新竹進行實驗測試。這一突破性技術讓台灣在量子通訊的國際競爭中占有一席之地,也為未來的資訊安全提供了重要的防護。

台灣研發出國內第一個量子加密通訊網絡,提升未來資訊安全。圖/envato

量子加密的核心技術

量子加密的原理基於量子力學中的「不可複製原理」和「量子糾纏」現象。不可複製原理意味著任何嘗試複製量子比特的行為都會導致量子態崩潰,從而使得竊聽行為無法不被發現。而量子糾纏則允許兩個相隔甚遠的量子比特之間保持關聯,即便駭客攔截其中一個比特,通訊雙方也能通過比對比特的狀態來檢測出是否有外部干擾。

最為人熟知的量子加密協定之一是 BB84 協定,由兩位科學家在 1984 年提出。這一協定利用了光子的偏振特性來傳遞加密信息,並通過隨機的偏振測量,確保竊聽者無法成功攔截信息。當前的量子密鑰分發技術正是基於此協定發展而來,已被廣泛應用於量子加密通訊的實驗中。

全球量子通訊的發展趨勢

量子通訊的研究不僅限於台灣。中國早在 2016 年便發射了全球首顆量子通訊衛星「墨子號」,成功在太空與地面間進行了量子密鑰分發。這一突破標誌著量子通訊不再只是實驗室中的理論,而是開始進入實際應用階段。歐美多國也在積極投入量子加密技術的研究與發展,旨在建立更安全的全球通訊網絡。

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然而,儘管量子通訊技術展現了巨大的潛力,實現大規模應用仍面臨許多挑戰。量子比特的穩定性、通訊距離的限制、以及傳輸效率等問題都亟待解決。即便如此,隨著量子科技的不斷進步,量子通訊技術有望成為未來資訊安全的基石。

結論:量子時代的雙刃劍

量子電腦帶來的,不僅是計算能力的飛躍,還對現有的網路加密系統構成了巨大的威脅。隨著量子科技的發展,我們正站在一個關鍵的十字路口:一方面,量子電腦可能徹底顛覆現有的資訊安全技術;另一方面,量子加密技術也為未來的網路安全提供了新的希望。要在量子時代中生存,我們必須迅速採用這些新技術,打造出能抵禦未來威脅的最強防禦。

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從古代烽火到未來 6G!《通信科技大解密》帶你全方位探索通信技術的演變
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/14 ・1097字 ・閱讀時間約 2 分鐘

圖 / 《通訊科技大解密》提供

現代生活中的通信科技,從手機、電腦到 Wi-Fi,無所不在。《通信科技大解密》是一檔國科會科普產品製播計畫支持,並由國立臺灣師範大學賴以威副教授與泛科知識股份有限公司攜手合製。節目將帶領觀眾一窺通信科技的發展歷程,並讓大家了解這些技術是如何改變我們的生活。此外,節目除了在民視台灣台播出,因應現代人的收視習慣改變,節目也同步上架至數感實驗室的 YouTube 頻道,讓大眾能隨時隨地觀看。

通信科技不僅是日常生活的基礎,未來的 6G 技術更是全球科技競爭的焦點。臺灣政府已開始布局 6G 市場,其它國家如美、中、歐盟也紛紛備戰此領域。想維持臺灣的科技優勢,不能只專注於半導體或 AI 的發展,通訊科技同樣不可忽視。賴以威老師想透過《通信科技大解密》這個節目,為大眾建立通訊科技的基礎知識,讓更多人了解它的重要性,同時為未來的產業培養跨域人才,確保臺灣在全球通訊科技競賽中占領先地位。

錄製《通訊科技大解密》側拍。圖 / 《通訊科技大解密》提供

《通信科技大解密》節目分為四大主題:

【第一部分:通信的起源】首先帶領觀眾探索通信技術的起源,從書信、旗語到古代烽火臺,介紹古代社會如何傳遞訊息,了解通訊技術如何一步步演進,形成現代通信的基礎;現代3C產品不可或缺的靈魂--晶片和電話的發明,如何改變資訊的傳遞速度與範圍。

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【第二部分:通信科學家的故事】聚焦改變通信歷史的關鍵人物,從摩斯發明電報,到貝爾創造電話,再到喬治·布爾與克勞德·香農為現代通信技術奠定數學與理論基礎。此外,還介紹展頻技術的發明者海蒂·拉瑪的故事,讓觀眾了解這些偉大科學家的生平與如何影響通信科技的發展。

【第三部分:生活中的通信名詞】觀眾將進入一個與日常生活息息相關的通信世界,了解 Wi-Fi、頻寬、物聯網、6G、衛星通信、Li-Fi 等名詞的意涵及其應用,並介紹環境通信和氣球通信等前瞻技術的潛力,深入淺出地解釋看似複雜的技術名詞。

【技術部分:解密通信技術】節目也會帶領觀眾進入核心通信技術的解密過程,例如通信模型、錯誤更正碼等,介紹數學是如何影響現代通信技術、如何確保訊息傳輸的準確性。

《通信科技大解密》一共 16 集,觀眾可在數感實驗室的 YouTube 頻道(https://reurl.cc/GpOy9p)隨時重溫完整內容。無論是對通信科技充滿好奇的學生,還是對未來技術感興趣的社會大眾,都能透過這系列節目輕鬆獲取知識。

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