友達的不插電電子紙

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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

有機薄膜電晶體(OTFT)之新發現，清華大學材料系黃振昌教授與博士班研究生王中樺、謝兆瑩2009年利用蠶絲做為介電層的材料，並成功開發出蠶絲成型技術發表在學術期刊上(Advanced Materials)並同時申請專利。蠶絲製作在低電壓的高性能五苯環有機薄膜電晶體，效率比以往使用的材料快上20倍，未來可讓電子紙或有機發光二極體螢幕具有相當程度的撓曲性。

什麼是有機薄膜電晶體呢(organic thin film transitor OTFT)?

「有機」，是在超市看到定義”有機”天然無添加人工色素的食物?不!那是吃的有機物，而「有機」薄膜電晶體，比較貼近以前在高中化學中對有機物和無機物的分類定義。

在軟性電子元件上，作為主動層(Active layers)的有機薄膜有很多種類，目前介紹的五苯環(Pentacene)是普遍被應用在OTF上的有機薄膜主動層之一。主動層運用的有機材料有小分子「五苯環」 (pentacene)又稱並五苯、高分子及有機金屬錯合物，五苯環熔點是攝氏300度，沸點是攝氏529度，製成薄膜時為可透光的藍紫色，因為結構緊密，且五苯環的材質可以幫助電子移動速度變快，採用五苯環電晶體來製造元件，可以透過有機溶劑，直接鍍在作為電子紙張基板的塑膠表面。用五苯環電晶體控制電子墨水開關的元件，沒有五苯環電子紙就無法運作，此外，減少另外加上去的電路複雜度，產品的成本能降到最低。近年來都被應用在太陽能電池及可撓曲式的電子顯示器或電子紙上。

和氧化物半導體和非晶矽的薄膜電晶體的基板幫助電子紙呈現動靜態影像的差異，OTFT基板注重製造成本低廉、耐衝撞及具有可撓曲的優勢，並能提升電泳電子紙pixel解析度3倍，解析度達150dpi，長遠來看，OTFT是未來電子紙主要使用的元件。

神的賜福-蠶絲

蠶絲，也是製作電子產品的絕佳材料！清華大學材料系師生兩年前意外發現，從蠶絲萃取出蠶絲蛋白，製成蠶絲膜，可當作閘極介電層材料；最近又成功製成可在低電壓操作的高性能五苯環有機薄膜電晶體，未來可應用在電子紙或有機發光二極體螢幕的彎曲功能。

清華大學材料系黃振昌教授表示：「使用蠶絲做介電層材料，是個非常意外的事情，我們經過許多次考驗，最終獲得突破。使用蠶絲可以比原本的速度快上20倍，由這種蠶絲膜製成的電子書或電子紙，翻頁速度會快很多。」，譬如以時速80公里的車速從台北到高雄要4.5小時，現在只要12分鐘。

蠶絲的製作成薄膜的過程，是先將蠶絲都丟到量杯裡煮滾成，拿去烘乾，烘乾後再切成小小塊，再丟入溶劑裡煮成蠶絲蛋白，最後將蠶絲蛋白塗抹在電晶體體的介電層部分。

因為有機電子正夯！或許電子紙的研究會因此發現更多可能性，清華大學材料系黃振昌教授所研發的蠶絲做介電層的材料，或許會對軟性有機電子紙產生相當深遠的影響，甚至會大大改變現今對電子紙的研發的可能性。

國科會科技新聞寫作班深度報導 楊瓊蘭 / 嚴巧珍 / 林姿吟

電子紙系列報導：

• 當預言家日報成真
• 電子紙的歷程與現況
• 電泳式和膽固醇式液晶電子墨水
• 蠶絲－神的祝福－有機薄膜電晶體(OTFT)新發現

電子紙又可稱為軟性電子顯示器，該項產品的生產需要十多種技術間的互相配合。在與其它顯示器相比較下，是更希望可以突顯，具有「紙張」特色的顯示器。在高彩度、高亮度、低耗電、在自然光下能觀看的幾點要求下，目前最受矚目的技術主流有兩種：電泳式技術和膽固醇式液晶技術。而這兩種技術就好比印刷的墨水一般，讓電子紙在正確的位置上顯示出圖片和文字。

首先，在「自然光下可觀看」的條件，是希望電子紙能夠模仿普通紙張的特性，直接反射外界環境的光源，就立即達到顯示觀看效果，稱為「非自發光」；與「自發光」的顯示器，如：電視、i-phone、手機的原理不同。擁有電泳式技術的E Ink元太科技表示：「該技術的優點是運用周遭的光線去做閱讀，好比你盯住電視30秒，和盯著電子紙30秒，眼睛疲勞程度的感覺是不同的。電子紙在人體視覺接受度上比較舒適，而且也沒有輻射困擾，是極大優勢。」另外，膽固醇式液晶技術也是相同屬於非自發光類。

第二，在「低耗電」的要求下，電泳式技術和膽固醇式液晶技術都能夠做到，因為，兩者同樣屬於「雙穩態顯示技術」。雙穩態（bistable）是指可以不施加任何電壓維持在同樣的畫面，因為有兩個穩定狀態，故稱之。該技術的特點是，若不需更換螢幕資訊時，是可以關閉電源，螢幕是仍維持著原本的文字與圖片狀態，不會消失。只有在變換螢幕資訊內容時，才有必要通電。顯而易見的，雙穩態是一種具有非常省電特性的技術。

以下分別就電泳式技術和膽固醇式液晶技術的技術原理做簡單介紹：

電泳式技術原理

具有百分之九十以上市佔率的E Ink元太科技公司，掌握了由美國E Ink創造的重要光學元件——「電子墨水」的關鍵技術。「電子墨水」是眾多電泳式技術的其中一種技術架構。

電子墨水聽起來是一種前端高科技的新潮技術，然而按照E Ink元太科技所公佈的說法，電子墨水與傳統印刷業使用的墨水相似，皆是利用當今印刷使用的顏料製成。不同之處在於，電子墨水是融合了現有化學、物理學和電子知識所創造的全新材料。經過這樣解釋，電子墨水反而與大眾親近不少，從肉眼來看，與一般普通墨水無異，然而電泳式技術背後的原理，卻牽連著視覺上黑白顏色的差別。

電子墨水是一種可顯示黑白顏色的技術。內含有由數百萬個肉眼幾乎難以看見、微小的微膠囊，包覆成一顆顆的圓形狀的球體，稱之「微膠囊技術」。在每個微膠囊中含有電泳粒子，即帶正電的白色粒子，以及帶負電的黑色粒子，他們紛紛浸泡在懸浮液中。

利用正負相吸的原理，當有電場接通，若黑色粒子球被正電荷吸引黏著於底部，使得白色粒子移動到上方，螢幕上顯示的便是白色影像。反之，白色粒子被負電荷吸引之處，而黑色粒子上升，該區塊肉眼所見的便是黑色。接著，可以運用相同原理，使得墨水顆粒擁有灰階的顏色。

智慧型墨水顯示器

擁有了電子墨水技術，顯示器的製造便是下一步的階段。將墨水抹一層於可彎曲的柔軟塑膠薄膜上做為基板，形成電路層板。電路層板由三樣材料構成，即是透明的前版、電子墨水和不透明後版，彷彿是三明治一般，將電子墨水塗抹、夾於中間層，雙眼由透光的前版面觀看，可以看見黑白色彩上變化，就是簡單的電泳式顯示器。而電子墨水最終將可讓生活周遭大部分的表面成為顯示器（如玻璃、纖維、塑膠），使得此項技術與其他產品結合後的應用面潛力無窮。

上述的電子墨水所擅長的是在黑白顯示方面，若想要讓畫面看起來五彩繽紛，E Ink元太科技的技術中，就必須加上一層彩色濾光片(Color Filter)，讓光的三原色，紅、藍、綠混和調節後形成螢幕上的影像。然而現今所面臨的挑戰是，因其反射率會變低，在視覺上所展現的，便是全彩的飽和度上仍難達到令人滿意的狀態，且在靜態圖片的表現上較佳；若要展示動態影像，為了使反應速度加快，顏色純度就不如預期了。

膽固醇式液晶技術原理

「從技術原理來看就不太一樣，電泳式是顆粒狀，而膽固醇式則呈現一片片的片狀」。工研院影像顯示科技中心面板整合技術副組長胥智文，用這句話來簡單告訴我們兩種技術的區別。因為E Ink在電泳式技術上擁有太多專利權，工研院便將膽固醇式列為重點發展技術，長年投入研發，企圖以另一種管道，開創電子紙技術的另一種可能性。

膽固醇式本身就是有顏色的液晶

「因為膽固醇本身的液晶排列，很像人體膽固醇結構的片狀，所以稱之為膽固醇。」。該技術可以視為液晶顯示器（LCD）的延伸，在顯微鏡下，很像線狀液晶。加入旋光劑後，液晶分子就會360度旋轉，旋轉360度後所需的分子厚度稱為旋距（pitch）。因為膽固醇式本身就是有顏色的液晶，當我們利用液晶分子的縮放調整旋距厚度時，會影響反射出來不同的顏色。如此一來，膽固醇式便輕易的達成人們對於彩色畫面的要求。反觀電子墨水，由於基本上只能呈現黑、白以及灰階的顏色，還需加上彩色濾光片後才有其他顏色的顯現。

用單層結構顯示三原色

利用膽固醇式液晶可以反射出不同顏色效果的特質，美國大廠便提出以三層堆疊方式，將紅、綠、藍三層面板疊起，在運用上述的雙穩態原理，將每個面板驅動到亮態或暗態，顯現出不同顏色達到彩色的功用。

而工研院自行研發的單層結構顯示器，只用薄薄的一層便可以完成全彩的效果，不僅可避免掉，三層堆疊結構製做程序複雜的問題，還可有效降低成本，厚度更減少60％以上。其基本概念即是將單層面板畫分三條垂直的畫素區塊，使用真空注入的方式，分別將紅色、綠色、藍色液晶注入各個畫素區域內，並確保每個區塊不會混合。接著只要分別控制，彩色圖片的顯示品質之優質，甚至可以達到與筆記型電腦不分上下的程度。

黑白畫面與挑戰

上述的膽固醇式液晶技術在彩色顯示方面較電子墨水更具有發展性。但是相較之下，因為膽固醇式是採用紅、綠、藍三種顏色面板的形式當作油墨，在黑白顏色的表現方面，白色看起來有點灰灰暗暗的，不若元太科技的電子墨水的黑白顏色展現。其次，膽固醇式的驅動電壓比較高，使得成本相對提高，廠商在成本考量下，多抱持著觀望態度。這也說明了膽固醇式液晶技術所面臨的挑戰。

 國科會科技新聞寫作班深度報導 楊瓊蘭 / 嚴巧珍 / 林姿吟

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