未來城市 – 都市垂直農場供你溫飽

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！

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）。

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？

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。

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。

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。

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）。

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！

太平盛世：萬曆年間的物價體系

萬曆年間是怎樣的時代？

一五七二年，八歲登基的明神宗萬曆皇帝還是個活蹦亂跳的小孩子；等到一六二○年，晚年疏離淒苦的萬曆以五十七歲之齡過世。萬曆從小統治大明到老，在寶座上坐了將近半世紀。「萬曆皇帝」絕非鐵板一塊，而「萬曆年間」也不是個靜止不動的年代。萬曆年間發生許多事，因此人們對這段時期的反應都不相同，當年如此，至今猶然。

有人覺得萬曆年間是政治派系鬥爭、奢糜浪費、道德淪喪的時代；也有人覺得萬曆年間是社會活絡、哲學復興、經濟繁榮的時代。雖然這幾種勾勒方式各有其側重，但它們都是真的。

每一位皇帝統治期間，都會有一個蘊含著期許的年號，而萬曆帝的「萬曆」，大有「萬年之計」的意思。朱翊鈞的父親是隆慶皇帝，於一五七二年七月駕崩。小少年萬曆在內閣首輔張居正鐵腕輔政下，積極學習怎麼當個好皇帝。一五八二年，張居正去世，二十出頭的少年皇帝親政，自己治國。

幾乎每一位皇帝都很難接觸到老百姓生活的世界，而在紫禁城牆內得到各種照料的他，也有這樣的困擾。然而，年輕時的他似乎曾盡力去吸收各種資訊，掌握天下大事。他不見得知道買個水桶要花多少錢，但他至少知道荒年的物價。我們之所以曉得他知道，是因為他在一五九四年四月十九日那天，曾經跟小他四歲、備受恩寵的皇貴妃鄭妃談到這件事，並且在隔天又把這段對話告訴了首輔大學士。

皇帝對飢荒多重視？

昨者，朕覽《饑民圖說》，時有皇貴妃侍，因問：「此是何圖，畫著死人，又有赴水的。」朕說，「此乃刑科給事中楊東明所進河南饑民之圖，今彼處甚是荒亂，有吃樹皮的，有人相食的，故上此圖，欲上知之，速行蠲賑，以救危亡於旦夕。」

這段簡短逐字稿是很了不起的紀錄，特別是因為它揭露了宮中私下談話可能的內容。皇帝和皇后確切的用字遣詞不是不重要，但真正的重點在於萬曆對於此事有所表示。他用這種方式向大學士與滿朝文武表現自己知道饑荒迫在眉睫，而他會親自著手賑濟。

萬曆皇帝絕對不會看到饑民，畢竟只要他出宮，士兵都會奉命先把街頭整頓一番，不會讓他看到任何難看的景象。對於饑荒的光景，他所知盡皆來自《饑民圖說》。他大約兩週前收到這份《饑民圖說》，實錄上說他看得「驚惶憂懼」。

兩週後，這部圖說仍然擺在寢宮案頭，想必他已細閱多次，對所見極為震驚，反應就跟鄭貴妃初見時一樣。等到皇帝讓鄭貴妃看圖的時候，他自己已經有兩星期的時間能消化圖說解釋的內容，深入瞭解天災可能引發的人禍，恐將從社會動盪演變為大規模暴力。

《饑民圖說》完全達到了進圖官員所期望的結果，也就是皇帝立即而確實的回應。萬曆皇帝告訴首輔大學士：

皇貴妃聞，說自願出累年所賜合用之積，以施救本地之民，奏朕未知可否？朕說甚好。且皇貴妃已進賑銀五千兩，朕意其少，欲待再有進助，一併發出。

鄭貴妃賑銀之後，太后、福王、沈王和萬曆本人也輸銀賑災。

他們賑銀的總額，是明朝皇帝動用大內資金單次最高的賑災金額。皇室尚且慷慨如此，讓萬曆朝中的首輔大學士有了道德籌碼，得以要求五品以上官員捐奉薪賑災。

解決饑荒最有效的方法是？

不過，真正緩解饑荒威脅的卻不是這些賑銀。解決饑荒的方法，是造成價格差異化，讓差價的局面來發揮作用：當每石米價來到前所未有的五兩，糧商便產生了商業動機，紛紛把糧食運往黃河受災地區。負責賑災的官員回報皇帝，「米舟並集，延袤五十里。」

每石米價因此下跌到八錢。八錢是五分之四兩銀，仍然是很高的價格，但大致上還是歉收時可見的米價，既不到饑荒時價，也還能讓糧商有利可圖。因此，河南省的饑民未有不濟者，也就是無人因此餓死。

這則故事背後還有兩項更複雜的層面。首先，只要詳盡檢視當時河南省的地方志，就會發現該省還不至於瀕臨饑荒。糧產量雖然略微下降，但絕非進呈給皇帝御覽的那種災荒局面。也就是說，對於饑荒的恐懼壓過了實際情況。萬曆之所以自己帶頭賑銀，還逼著文武百官一起，是因為想起中國曾在六年前遭遇過嚴重饑荒，而當時的當局毫無準備。

行動背後的政治算盤

故事裡另一項耐人尋味之處，在於鄭妃。後宮嬪妃中，萬曆最是寵愛鄭妃。一五八六年鄭妃懷孕後，萬曆諭禮部封鄭妃為皇貴妃，並有意立其子（在萬曆諸子中序齒第三）為太子。

此舉引發的繼承問題將困擾萬曆，終其治世，不只讓他跟大臣有了齟齬，甚至到了皇帝罷朝的地步。萬曆試圖把鄭妃塑造成這次賑災故事裡的主角，讓百官不得不追隨她的登高一呼，藉此提高她的地位，進一步推動立其子為繼承人的計畫。這起事件的政治操作當然跟糧價無關。我只是想提醒大家，萬曆朝的每一項決策，其實都有政治操作的影子。

說了這麼多，我們終於要講到本書的核心現象，也就是饑荒時上漲的糧價。一四五○年以前，明代文獻沒有持續記錄災荒價格，但此後的兩世紀間卻開始累積，構成十八世紀前中國最長的糧價序列。

糧價波動能成為哪些現象的指標？

災荒價與平常的價格不同，災荒價是例外現象。這些價格指出人們是在何時何地留下紀錄，指出特別罕見的情況。但這些價格也有其共通之處——這些數字記錄了人們對於糧食的期望價格，與他們實際得付出的價格之間有多大的差距。我們可以用這些偏離常態的價格為材料，寫出明代的物價史，就能比其他的明代文獻指標更清楚呈現呈現出十五世紀中葉至十七世紀中葉的平民百姓，如何因為氣候條件嚴重惡化而困苦不已。擾動這條界線的並非貨幣供應，而是農業生產的自然條件，在我們所謂的小冰期嚴峻階段受到侵蝕。

如果要衡量小冰期加劇時的農業繁榮程度、人類生存的難易度，乃至於政局的穩定度，最可靠的指標就是糧食價格。一四二○年，永樂皇帝接見帖木兒帝國統治者沙哈魯（Shahrukh Mirza）的使節團。作為開場白，他問起波斯的情況，想知道彼國糧價是高昂還是平價。使節跟他掛保證說很便宜，永樂帝則大方表示這證明沙哈魯備受上天青睞。

糧價低代表收成好，而豐收則是受命於天的明確標誌——對於篡位者永樂來說，這是個極為敏感的神學問題。來使謁見皇帝時，大明國的糧價也很低。除去一四○六年曾因過去幾年降雨太多而導致的嚴重饑荒，以及一四一五年與一四五六年的洪患，中國的氣溫保持在正常範圍，降雨豐沛，豐收可期。

農業繁榮，讓永樂帝得以展開所費不貲的多項建設，像是重修大運河，將首都從他父親治國的南京遷到北京，並向印度洋派出一連串的外交艦隊。一四二四年永樂帝駕崩，十幾年後明朝的昌隆國運也開始走下坡。但永樂治世期間的糧價是便宜的，證明了他是天選之人。

明代的人民跟皇帝都相信，只要糧價保持公平穩定，天下就會太平。陳其德讚嘆萬曆年間糧價豐亨殷阜的時候，其實他是在替眾人代言，因為大家都認為這是世界該有的樣子。任誰都覺得價格會有季節波動，像是收成後降到低點，或者所謂「青黃不接」時價格會達到最高點。

不過，人們很有信心，只要有了下一批收成，價格就會恢復正常。按理說應該如此。然而從十五世紀中葉開始，每幾十年就會來一次歉收，動搖物價的穩定性（至少短期如此）讓百姓期盼落空。日子一久，物價終於在明末時破滅崩潰。

——本文摘自《價崩：氣候危機與大明王朝的終結》，2024 年 05 月，衛城出版出版，未經同意請勿轉載。

想像一下，未來走進家樂福或全聯超市，擺在面前的各種生鮮蔬果，可能不會再是美國的蘋果、澳洲的柳丁，或是日本的水蜜桃，農產品不再大老遠橫越半個地球來到你我的餐桌，而是來自只距離幾個街區遠的「垂直農場」。不論你喜不喜歡，這種情景可能不再遙遠。

為何我們需要都市垂直農業？

人類的糧食危機正在面臨各種險峻的情勢：全球人口將在 2050 年高達 90 億人，農耕土地需求會高達一個巴西面積大小的土地（約等於236個台灣），才足以供養未來人口。然而森林和海洋等重要生態系統所承載的糧食需求已經超出負荷，且現代農業大量的灌溉及使用化學肥料，已經使許多地區地力耗竭，甚至汙染地下水，使土壤變成含有劇毒。為了餵飽人類，自然環境受到日益惡化的破壞和衝擊，現代農業的發展也正在遭遇前所未有的困境。

逆境生轉機，以上各種絕望的現況，也造就了垂直農業興起的契機。新加坡已經在2014年出現全球第一座商用垂直農場。越來越多的投資者將資金技術投入其中。垂直農場被認為是新時代的農業，並將大幅改寫現今的生產方式，也逐漸從理論想像走向逐步實踐。

垂直農場摩天樓＝未來農業生產新救星？

垂直農場推動者眼中的各種優點是顯而易見的，包括節省灌溉用水、單位面積產量高、全年皆可種植生產作物、不受災害性天氣影響、掌握食品安全及糧食安全、甚至創造新的就業機會等等。對自然環境而言，也可減緩現代農業對於土地帶來的負擔，紓緩生態系統的本來面貌。此外，由於垂直農場可建造於城市之中，可大幅減少農產品遠距運送的交通成本，也大大減少食物產業帶來的碳足跡。

新加坡是近年來積極推動垂直農場的國家，以確保這個地狹人稠島國的糧食自給率。Sky Greens Farms 是世界上第一座商用的垂直農場，使用一種創新的生產方式，在園區建構 120 座 6 公尺高的「蔬菜塔」，每座塔有 22 到 26 座生產槽，一天整個園區可以生產一公噸的各式蔬菜。

一座垂直農場的開張需要哪些科技牽成？

美國哥倫比亞大學的迪克森‧戴波米耶（Dickson Despommier）是垂直農場最主要的推動者。他構想中的垂直農場所需耕種技術，是現今歐美已經相當普遍的水耕（Hydroponics），也就是讓植物生長於含有各種礦物質的營養液中。即便在室內也能種植，兼具高產量與低碳足跡等優勢，與傳統種植與土地的農業相比，更能減少70%的灌溉用水量。

水耕栽培的技術依照供液方式的不同，可分為「純水耕」與「噴霧耕」兩大類，其中純水耕又可再依據營養液的深度，細分為湛水耕與淺水耕。但要讓水耕栽培系統成功在垂直農場中應用，除了必須培育蔬菜種苗、調製比例正確的營養液配方，還需要眾多硬體設備的配合－包括確保營養液穩定提供給植株的灌排設施、負責確保植物健康的滅菌系統、控制室內環境的微氣候調控系統等等。而這些系統之間又要如何透過電腦程式整合，讓生產流程能夠自動化，是目前垂直農場推動過程中遭遇的主要難題之一。

垂直農場在現實中落實所遭遇的挑戰？

垂直農場不但仰賴既有農耕技術的應用，但需要大量的科技提供硬體和軟體上的整合，甚至是水利電力等基礎建設的配合，才能造就城市中的一座可供養生命的巨型農產機器人。但是，無論是高昂的建築成本還是電費等營運費用，都是垂直農場想落實於現實之中的挑戰。從工程面來說，室內種植環境需要更嚴格的衛生控管，規格的提升也就意味著工程開銷的增加；而室內環境自動調控系統、以及提供植物光照的LED系統，都會消耗許多電力，光是一張電費帳單就會讓垂直農場的經營所費不貲。

不過這些問題仍然可能獲得改變。例如位於終年陽光普照的新加坡Sky Greens Farms 農場，就不依賴 LED 燈提供植物額外照明，而是設法讓植物能平均接受陽光的照射。這些A字型的蔬菜塔會以每秒一公厘的速率，將生產槽如摩天輪般緩慢運轉，以保證農作物皆能平均接收陽光照射。蔬菜塔只靠一公升的水泵系統驅動，每座每天僅需花費 60 瓦燈泡的用電量。

目前垂直農場生產出的「產品」仍在接受外界檢驗，品質與風味也被質疑不如室外自然環境栽種的成果，顯示利用營養液、水耕技術和 LED 燈光照射培育出來的農作物，仍有許多可優化的技術空間，才能真正成為消費者願意購買和品嚐的食物。除了成本和技術上的瓶頸，受限於有限的種植空間，垂直農場目前仍以蔬菜水果為主要的栽培項目，其他作物諸如水稻、小麥、玉米等，目前仍無法以室內種植的方式耕種。

無論如何，在今日消費者越來越注重食品的安全與品質的情況下，垂直農場各方面技術的進步，必然會為未來的糧食與農業帶來新面貌。垂直農場未來將如何突破不同地域帶來的挑戰，是值得期待和關注的新興領域。

（本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫－智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威｜元智大學資訊社會研究所
審校：陳妤寧

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！

第一章　陳其德的故事

居安思危的明朝鄉紳

陳其德晚年回首過去時，總是萬分感嘆。崇禎十四年七月十五日的中元鬼節（按今曆為西元一六四一年八月二十一日），陳其德懷著愁緒提筆為文，描述自己周圍世界的崩壞。他親眼看見故鄉土崩瓦解──那是位於長江三角洲，距今上海西南一百公里處的桐鄉。

陳其德在當地教書，沒有什麼值得一提的成就。要不是他描述明朝最慘受災年的文章傳了下來，說不定世人早已忘卻此君是何許人也。

關於陳其德，我們所知的就只有他在自己著作中提到的事情，例如他在一五七○年前後出生，當時一切欣欣向榮。陳其德提到，自己生為傳統「四民」（士農工商，先後順序就是身分高低）中的最高階級，成長於「耕讀」之家，並為此感到慶幸──這代表他們家是鄉間的中等富裕之家，明史學者會稱之為「鄉紳」。

陳其德與其他鄉紳子弟一樣，努力讀書，期盼有朝一日能中舉登科，光耀門楣，為國效勞。二十多歲時，他每隔三年應試一次，卻始終未能中舉。三十歲時，他放棄了入試出頭的抱負，決定好好過生活，轉而從事教學，並且在接下來二十五年間用心教書，知足常樂。也就是說，陳其德相當認分，他受過教育，日子還過得去，也安於當他的低階鄉紳。

陳其德為了證明萬曆年間豐衣足食，提出了充分的證詞：

斗米不過三四分。

陳其德用來稱呼穀物的字是「米」這個通用詞，指的可以是米心或米粒。「米」在長江三角洲的脈絡中通常指稻米，而不是北方人吃的小米或小麥，南方人比較愛吃米。他用「斗」這個單位來為米計價，而「斗」字面上是指一杓或一桶。陳其德提到的貨幣單位，是白銀的標準小單位「分」，「分」本意指「百分之一」，而這句話裡所說的是什麼的百分之一呢？是「兩」這種重量的百分之一。「兩」是中國主要的貨幣計算單位。

物價這麼低，榮景似乎觸手可及，至少陳其德寧願這麼想。誰都不用擔心東西不夠吃。 陳其德用戒慎的態度來勾勒這種安逸，提醒大家榮景不只能讓人豐衣足食，也會讓人鬆懈了道德。一五八八年至一五八九年這兩年間發生嚴重的天災，先是豪雨成災，然後是嚴重乾旱。身為重視道德的儒生，陳其德只能把這兩波天災歸諸於「人禍」。他認為，萬曆初年的富足，讓大家失了道德準繩。雨水與乾旱不只是天災，也是上天的警告。

令人驚心的災年物價

陳其德回過頭來談米價，把老天爺警告的嚴重程度加以量化。

當是時，積米一擔，博價一兩有六。然米價騰貴，僅以月計，便覺野無青草，樹無完膚，而流離載道，橫屍遍路。

一擔有十斗，等於一斗要價十六分，也就是說米價漲了四到五倍。米價這麼貴，窮人只好盡可能從身邊的大自然找尋替代品，從青草到樹皮都不放過。社會愈來愈動盪。

講完一五八九年的天災，陳其德跳到天啟年間的一六二○年代，宦官派系在統御無方的明熹宗治下抬頭，朝綱混亂，讓政治菁英與衛道人士大感失望。陳其德簡短描述當時的混亂，將之視為上天的警告，接著跳到他為文的主軸，也就是繼位的崇禎皇帝統治末年。

陳其德再次以米價來量化災害並追蹤其進展。

米價初自一兩餘，漸至二兩餘。至水退而吳興農父重覓苗於嘉禾，一時爭為奇貨。即七月終旬，猶然舟接尾而去也。

陳其德在此把單位往上翻了一番，從「斗」上調到「石」，大約等於一百「升」。數字除以十就能還原出每斗的價格：價格在一六四○年先漲到每斗十分，接著二十分。

這些物價對經濟的影響，是導致市場關閉。至於社會影響，則堪稱災難。連當鋪都關門大吉，因為誰都沒有東西能典當。農民還是打起精神，出門耕田，但作物才剛種下去，蝗蟲便席捲而來，連剛發芽的東西都不放過。溪流乾涸，有水桶也無用武之地。

接下來疫情爆發，很可能是鼠疫，百分之五十到六十的家戶染疫。陳其德提到有許多人「就木」，至於「無木可就者，不過以青蠅為弔客」。

接著陳其德重新回來談物價，把敘事主軸從米價轉向其他食品的價格，藉此強調物價漲到難以置信的水準。陳其德在文章最後提醒讀者「勿視為老生腐談」。光是能活命就足以感恩涕零，但大多數人都想忘記受過的苦難，假裝什麼壞事都沒發生過，那可不行。

就連豬都比人貴？

災難還沒到頭。陳其德在一六四一年中元節擱筆時，也沒想過情況還可以變得更糟。一年又一個多月之後，陳其德在中秋節（一六四二年九月十九日）再度提筆為文，把去年的故事接著說下去。他在文章開頭提到，那年冬天嚴重缺米。他不是說米價有多高，而是沒提價格，因為根本沒米可以標價。

填不飽肚子的人或者拋棄自己的孩子，或者殺了他們來吃。染疫的比率上升到百分之九十。情況愈來愈慘，無計可施的老百姓甚至不惜把自己討來的丁點食物拿去拜拜，尤其疫情復燃之後更甚，期盼神明能出手幫忙。陳其德說，這種可悲的做法只會讓糧價變得更貴。

又因病者祈祝太甚，食物倍貴於去年。大雞二足，得錢一千；即小而初能鳴者，亦五百六百。湯猪一口，動輒自五兩至六七兩；即乳豬一口，亦一兩五六錢至一兩七八錢。若小廝婦女，反不過錢一千二千。又安見人貴而畜賤耶？

陳其德此處提到物價時，講到兩種不同的貨幣。豬用銀兩，雞用銅錢，人也用銅錢。社會上普遍把「銅」跟「銀」的用處區分得很清楚，銅錢用來買便宜的東西，銀兩則是用於大手筆的買賣。陳其德用銅錢替奴僕定價，其實是反指不該用銅錢給人標價，銅錢應該是用來給雞標價才對。然而在經濟崩潰的年代，就連豬都比人貴。

大明王朝的儒家宇宙觀

人們往往在逆境中尋求倫理教訓，尤其是陳其德這種道學之士。身居鄉紳底端的他，不停反省自己享有的那一點點特權，免得讓僅有的一絲絲福德溜走。他父母之所以為他取名「其德」（大概可以解為「有德之人」），或者也有這一番期許吧。陳其德身家有限，又沒有中過舉，只能仰賴其德來維持自己的社會地位，而他對此也是戒慎恐懼。

儒家把倫理與宇宙觀緊密結合，讓兩者之間幾乎沒有分別。雨水來自天上，天不下雨，是因為天決定不下雨，做為某種警告或懲罰。今日的我們抱持著大不相同的宇宙觀，但就連我們都會在日常生活中替天氣與疾病生態所受到的擾動賦予道德意義，宛如破壞環境與氣候變遷的警告。

所以，雖然我們的道德權衡基準與明代百姓截然不同，但我們跟他們其實相去不遠。在本書裡，我希望大家各退一步，試圖找回明代百姓生活的世界。我們如今把「世界」想成某個深受條件變化影響的有形生態體系，而他們當年則是把「世界」看成某種形而上的桌上遊戲，主導遊戲走向的則是上天。兩種觀念的建構方式並不相同，我也不覺得非得採用儒家道理，但我確實覺得當時人有他們的體會，他們用自己覺得有意義的方式在理解世界，我們不妨盡可能去貼近他們的體悟與認知。如果我們不去觀照生存危機對他們的意義，就等於是掏空了歷史。

其實，無論是我們還是他們，大家都生活在一個容易遭受擾動的全球生態系，擾動的因素也許是蒼生愚昧阻礙了天恩，也許是人類製造的碳與氣膠阻擋了太陽能。我們大家還有一個共同習慣，就是從必需支付的物價來看自己財富的變化。本書要順著陳其德的腳步，觀察糧價，但為的不是當成天怒程度的氣壓計，而是做為氣候變遷的衡量指標。

——本文摘自《價崩：氣候危機與大明王朝的終結》，2024 年 05 月，衛城出版出版，未經同意請勿轉載。

想像一下，未來走進家樂福或全聯超市，擺在面前的各種生鮮蔬果，可能不會再是美國的蘋果、澳洲的柳丁，或是日本的水蜜桃，農產品不再大老遠橫越半個地球來到你我的餐桌，而是來自只距離幾個街區遠的「垂直農場」。不論你喜不喜歡，這種情景可能不再遙遠。

為何我們需要都市垂直農業？

人類的糧食危機正在面臨各種險峻的情勢：全球人口將在 2050 年高達 90 億人，農耕土地需求會高達一個巴西面積大小的土地（約等於236個台灣），才足以供養未來人口。然而森林和海洋等重要生態系統所承載的糧食需求已經超出負荷，且現代農業大量的灌溉及使用化學肥料，已經使許多地區地力耗竭，甚至汙染地下水，使土壤變成含有劇毒。為了餵飽人類，自然環境受到日益惡化的破壞和衝擊，現代農業的發展也正在遭遇前所未有的困境。

逆境生轉機，以上各種絕望的現況，也造就了垂直農業興起的契機。新加坡已經在2014年出現全球第一座商用垂直農場。越來越多的投資者將資金技術投入其中。垂直農場被認為是新時代的農業，並將大幅改寫現今的生產方式，也逐漸從理論想像走向逐步實踐。

垂直農場摩天樓＝未來農業生產新救星？

垂直農場推動者眼中的各種優點是顯而易見的，包括節省灌溉用水、單位面積產量高、全年皆可種植生產作物、不受災害性天氣影響、掌握食品安全及糧食安全、甚至創造新的就業機會等等。對自然環境而言，也可減緩現代農業對於土地帶來的負擔，紓緩生態系統的本來面貌。此外，由於垂直農場可建造於城市之中，可大幅減少農產品遠距運送的交通成本，也大大減少食物產業帶來的碳足跡。

新加坡是近年來積極推動垂直農場的國家，以確保這個地狹人稠島國的糧食自給率。Sky Greens Farms 是世界上第一座商用的垂直農場，使用一種創新的生產方式，在園區建構 120 座 6 公尺高的「蔬菜塔」，每座塔有 22 到 26 座生產槽，一天整個園區可以生產一公噸的各式蔬菜。

一座垂直農場的開張需要哪些科技牽成？

美國哥倫比亞大學的迪克森‧戴波米耶（Dickson Despommier）是垂直農場最主要的推動者。他構想中的垂直農場所需耕種技術，是現今歐美已經相當普遍的水耕（Hydroponics），也就是讓植物生長於含有各種礦物質的營養液中。即便在室內也能種植，兼具高產量與低碳足跡等優勢，與傳統種植與土地的農業相比，更能減少70%的灌溉用水量。

水耕栽培的技術依照供液方式的不同，可分為「純水耕」與「噴霧耕」兩大類，其中純水耕又可再依據營養液的深度，細分為湛水耕與淺水耕。但要讓水耕栽培系統成功在垂直農場中應用，除了必須培育蔬菜種苗、調製比例正確的營養液配方，還需要眾多硬體設備的配合－包括確保營養液穩定提供給植株的灌排設施、負責確保植物健康的滅菌系統、控制室內環境的微氣候調控系統等等。而這些系統之間又要如何透過電腦程式整合，讓生產流程能夠自動化，是目前垂直農場推動過程中遭遇的主要難題之一。

垂直農場在現實中落實所遭遇的挑戰？

垂直農場不但仰賴既有農耕技術的應用，但需要大量的科技提供硬體和軟體上的整合，甚至是水利電力等基礎建設的配合，才能造就城市中的一座可供養生命的巨型農產機器人。但是，無論是高昂的建築成本還是電費等營運費用，都是垂直農場想落實於現實之中的挑戰。從工程面來說，室內種植環境需要更嚴格的衛生控管，規格的提升也就意味著工程開銷的增加；而室內環境自動調控系統、以及提供植物光照的LED系統，都會消耗許多電力，光是一張電費帳單就會讓垂直農場的經營所費不貲。

不過這些問題仍然可能獲得改變。例如位於終年陽光普照的新加坡Sky Greens Farms 農場，就不依賴 LED 燈提供植物額外照明，而是設法讓植物能平均接受陽光的照射。這些A字型的蔬菜塔會以每秒一公厘的速率，將生產槽如摩天輪般緩慢運轉，以保證農作物皆能平均接收陽光照射。蔬菜塔只靠一公升的水泵系統驅動，每座每天僅需花費 60 瓦燈泡的用電量。

目前垂直農場生產出的「產品」仍在接受外界檢驗，品質與風味也被質疑不如室外自然環境栽種的成果，顯示利用營養液、水耕技術和 LED 燈光照射培育出來的農作物，仍有許多可優化的技術空間，才能真正成為消費者願意購買和品嚐的食物。除了成本和技術上的瓶頸，受限於有限的種植空間，垂直農場目前仍以蔬菜水果為主要的栽培項目，其他作物諸如水稻、小麥、玉米等，目前仍無法以室內種植的方式耕種。

無論如何，在今日消費者越來越注重食品的安全與品質的情況下，垂直農場各方面技術的進步，必然會為未來的糧食與農業帶來新面貌。垂直農場未來將如何突破不同地域帶來的挑戰，是值得期待和關注的新興領域。

（本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫－智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威｜元智大學資訊社會研究所
審校：陳妤寧

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！