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對抗加州乾旱,省水科技各出奇招

李柏昱
・2015/11/30 ・1295字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

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美國加州旱象自 2012 年以來已持續三年,乾旱已經取代不動產市場以及交通問題成為矽谷茶餘飯後熱門的話題。加州人戲謔地以自家門前乾枯一片的草坪為榮,或是為翠綠的草地感到尷尬,並討論人工草皮在高溫下是否真的會臭氣難聞。儘管許多處理方法談不上什麼高科技,比方說把枯黃的草地染成綠色,然而,首波利用高科技對抗乾旱的方式正逐漸浮上檯面。

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加州乾旱持續不斷,圖為沙加緬度市區一片枯黃的草地,標示寫著「請原諒我們不美觀的草坪,由於乾旱與節水措施,我們已經停止幫草坪澆水。」Source: Flickr

許多因乾旱而興起的相關產業雖然還不成氣候,但是長期致力於節約用水科技的公司在最近獲得越來越多的關注。一些早已存在的老方法也被重新提出與優化,例如 vizSafe-一套過去協助民眾張貼公告來警示鄰居犯罪、水災、火災的消息,以及尋人啟示的 APP,現在也加入「浪費水羞羞臉」功能,用於舉發浪費水的鄰居。

各式各樣能快速建構(Quick-to-build)的 APP 也在對抗乾旱的潮流中引領風騷。H2O Tracker 能讓民眾分析他們的用水量;Captain Plop 教導孩童節約用水的方法;Dropcountr 協助管理每個家庭的用水預算;Waterprint 則運用類似卡路里紀錄器的方式,除了算出實際用水,也幫忙計算生活中各項產品生產過程所需的水量。而在蘋果公司最近一次的發表會中,蘋果執行長提姆‧庫克(Tim Cook)點出許多目前熱門的 APP,其中一款便是針對節省家戶用水需求而設計。

繼 APP 之後,接下來登場的是各種省水小工具,美國的 Kickstarter  創意計畫集資網站上,就有設計團隊推出了加上停止出水按鈕的蓮蓬頭-雖然還是十分原始的設計,後來集資計畫也被取消,但更精巧的未來版本正在開發。未來的蓮蓬頭將能判斷你是否還站在水柱之下,進而決定是否停止供水。

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另外,維護陽台與草坪上的花草樹木也經常浪費水,智慧灌溉(smart irrigation)系統因而吸引許多新創團隊投入研發。其中一組團隊發展出一個智慧灌溉控制器 Hydro,能結合觀測資料與網路上的天氣訊息決定澆水的水量;在另一個 Eve Ecosystem 計畫中,儀器能監測土壤中的溫度與濕度,再透過無線傳輸回傳數據,讓使用者能隨時了解自己庭院的狀況。雖然這些計畫的集資過程都失敗了,不過,由於目前所見的智慧灌溉系統都沒有考慮配合各地限制用水的時程表,未來還有許多更聰明的系統的發展空間。對抗持續不斷的乾旱噩夢,走在全球科技前端的加州也將迸發更多的創意省水想法。

(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!

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延伸學習:
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李柏昱
81 篇文章 ・ 2 位粉絲
成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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資源短缺怎麼平衡?從農工革命到永續性的革命之路——《成長的極限》
臉譜出版_96
・2024/05/12 ・2455字 ・閱讀時間約 5 分鐘

前兩次革命:農業和工業

大約在一萬年前,世界上的人口經過數千年的增長,已達到相當龐大的(就當時而言)1000 萬人左右。這些人屬於游牧的狩獵/採集者,但於某些地區,他們的數量已經超過當地植物和野生鳥獸所能供養的程度。他們採取兩種作法因應野生資源逐漸消失的問題。有些人進一步強化他們的遷徙生活形態,從他們在非洲和中東的祖居地遷移到野生鳥獸為數甚多的地區。

另外一些人開始馴養動物、種植植物,並在某地定居下來。這是種全新的生活形態。這些最早期的農民從來沒想到,他們因此改變了地球的風貌、人類的思想,以及社會的形態。

此時,擁有土地首度具有意義。人們不必隨身背負家當也可以累積財產,而且,有些人還能累積得比別人多。財富、地位、遺產、貿易、金錢和權力等觀念於焉形成。有些人能靠別人生產的多餘糧食過活,因此,他們可以成為全職的工具製造者、音樂家、文字抄寫者、祭司、士兵、運動員或國王。某種形態的工會、樂隊、圖書館、廟宇、軍隊、競賽活動、朝代和都市乃應運而生。

身為農業革命的繼承者,我們認為此一革命是人類向前邁出的一大步。不過,當時此種新的生活形態可能利弊參半。許多人類學家認為,農業生活並不是更好的生活形態,卻是養活愈來愈多人口的必要生活形態。定居的農民從每公頃土地獲得的糧食多於狩獵/採集者,但此種糧食的營養成分較低且種類較少,而且要花更多勞力才能有收穫。農民比游牧者更容易受天氣、疾病、害蟲、和外來者入侵的危害,及受到新形成的統治階級的壓迫。此外,農民不會搬離他們自己製造的廢物之堆積地,因而最早體驗到人類製造的長期污染。

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農民不會搬離他們自己製造的廢物之堆積地,最早體驗到人類製造的長期污染。圖/envato

儘管如此,農業不失為因應野生動植物日漸稀少的有效對策。農業生活使得人口成長的速度加快,幾千年下來,人口增加的數量非常可觀:從早先的 1000 萬人增加到 1750 年的 8 億人。人口劇增後,出現了新的資源短缺問題,尤其是土地和能源日漸不敷使用。此時,需要有另一波的革命。

工業革命始於英國,帶來的主要變化是以豐富的煤礦取代消失中的林木。使用煤礦牽涉的實際問題包括廢土的移除、礦場的構築、抽水、運輸和燃燒控制等。這些問題很快就獲得解決,使得勞力開始大量集中於礦場和礦石碾碎廠。此一革命凸顯了科技和商業在人類社會中的地位——超越了宗教和倫理。

和農業革命一樣,此時許多事物都出現料想不到的改變。機器,而不是土地,成為生產的主要手段。封建制度為資本主義及與資本主義作對的衍生體制共產主義所取代。大地上出現公路、鐵路、工廠和煙囪。城市日益擴大。同樣的,這些改變也是利弊互見。工廠的勞力工作比農村的勞力工作更低下、更辛苦,新建工廠附近的水和空氣髒得嚇人,大部分工業勞動人口的生活水準遠不如農民。但農地取得不易,工廠的工作卻多的是。

圖/envato

現在的人很難理解工業革命為人類思想帶來多麼重大的改變,因為已然改變的思想,迄今仍塑造了我們對世事的看法。1988 年,歷史學家唐納德.沃斯特(Donald Worster)深刻描述了工業主義對人類思想造成的影響。今天看來,他的觀點仍然非常中肯:

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資本家保證,他們以科技支配世界後,將可讓每個人過著更公平、合理、有效率和更具生產力的生活。⋯⋯他們的方法只是在促使個別企業能免於傳統的層級系統和社會的束縛,不論這些束縛是來自其他人或來自地球本身。⋯⋯此點意味著要教導每個人以坦率、積極和自主的態度面對地球、相互打交道。人們必須經常想要如何賺錢;必須視他們周遭的每一樣事物——土地、自然資源和本身的勞力——為可能在市場上賺取利潤的潛在商品;必須要求有權利能在不受外在規定和干擾的影響下,生產、購買和出售這些商品。⋯⋯隨著需求的遽增和市場的擴大,人類和大自然的關係只剩下最起碼的工具主義而已 1

工具主義帶來極其可觀的生產力,使得現在的世界能養活 60 億人——此一人口數量比發生農業革命之前的人口數量足足高出六百倍。市場的擴大和需求的遽增,驅使人類孜孜矻矻向大自然獲取資源,從極地到熱帶地區,從山巔到深海,不錯失任何機會。工業革命的成就,和以往狩獵/採集行為與農業革命的成果一樣,都造成資源的短缺,不只是野生鳥獸、可耕地和燃料及金屬的日漸稀少,地球環境的整體承載能力也為之下降。人類生態足跡再一次超越能永續發展的程度。工業革命的成就,創造了進行另一次革命的需求。

下一次的革命:永續性

現在任何人都不可能描述永續性革命可能造就什麼樣的世界,就像公元前 6000 年的農民無法預見現今愛荷華州——一望無際的玉米田和大豆田,以及公元 1800 年的英國煤礦工人無法想像豐田汽車公司(Toyota)的自動化裝配線一樣。一如其他的重大革命,即將到來的永續性革命將改變大地的風貌及人類認同感、制度和文化的基礎。一如以往的幾次革命,永續性革命也要花好幾個世紀才能完全展開,雖然嚴格地說它已經開始。 當然,沒有人知道如何促使這樣的革命發生。並沒有一套準則可以告訴我們:「為完成全球性的重大改革,應遵循這二十項步驟。」像以往的重大革命一樣,這波新革命無法預先加以計畫且其本身不受控制。它不會聽命於政府的一連串法令或電腦模擬的指使。永續性革命將是結構性的改變。它將產生自數十億人的願景、見解、實驗和行動,促使其發生的責任不在於任何一個人或團體。沒有一個人能獨攬功勞,但每一個人都能做出貢獻。

——本文摘自《成長的極限》,2024 年 03 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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臉譜出版_96
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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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資源使用、汙染排放超過限度?我們可能需要一個新的系統,來一場永續性革命!——《成長的極限》
臉譜出版_96
・2024/05/11 ・2060字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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過渡到一個永續性系統

靜止狀態對我們環境資源的需求減少,但對我們精神資源的需求卻大增。

——赫曼.戴利,1971 年

當人類社會發現資源使用和污染排放有超過永續極限的跡象時,可能會做出三種反應。第一種反應是對這類訊息加以否認、掩飾和擾亂。這種反應的方式形形色色:有些人聲稱,根本沒有必要擔心極限的問題,市場和科技自然會解決這些問題;有些人聲稱,在沒有進行更深入的研究之前,不應該試圖限制所謂超過限度的行為;更有人設法將他們超過限度的行為造成的代價,轉嫁給在時空上距離他們很遙遠的人。舉例而言,可能會發生以下的情形:

  • 樹立更高的煙囪,俾使污染廢氣飄到更遠的地方,讓別人呼吸遭受污染的空氣。
  • 將有毒化學製品或核廢料運送至遙遠地區進行處理。
  • 以保住眼前的就業機會或支付債務為由,從事過度漁撈或過度砍伐林木的行為,卻因此耗竭用以支持就業機會和償債能力的自然資源。
  • 對因為資源枯竭而致營運困難的採掘工業提供補貼。
  • 未能有效率的使用已開採的資源,卻不斷地探勘新的資源蘊藏。
  • 不斷施肥以彌補土壤肥沃度的下降。
  • 以法令或補貼來壓低價格,導致市場無法以價格的上漲來反映資源匱乏的現象。
  • 因為資源成本過高,無力支付,而改以運用武力或威脅運用武力的方式,確保對資源的使用權。

這些反應非但不能解決因為生態足跡擴大所衍生的問題,反而使問題更形惡化。

第二種反應係以科技或經濟的應急措施,緩解各種極限所造成的壓力。可能的具體作為如下:

  • 降低汽車每行駛一哩或發電機每生產一千瓦電力所產生的污染量。
  • 更有效率地使用資源、進行資源的回收利用,或以再生資源來取代非再生資源。
  • 運用能源、人類資本和勞力來取代以往由大自然執行的功能,如污水處理、防洪、或增加土壤的肥沃度。

這些措施確實有其迫切性,因為可提高生態效率、可暫時緩解壓力,也可以爭取寶貴的時間以利發展徹底解決問題的方法,卻無法消除造成壓力的原因。假如汽車每行駛一哩產生的污染量已經減少,但開車的人愈來愈多,或者,處理污水的能力增加,但污水的排放量愈來愈大,則將只能延緩問題所造成的危害,而無法根本解決問題。

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第三種反應是從問題的肇因著手,設法尋求解決之道;也就是退一步想想,承認人類的社經體系結構本身難以管理、已經超越自然極限並朝崩毀的狀態發展,因此,釜底抽薪的辦法是改變系統的結構。

圖/envato

改變結構此一用詞常常具有負面的意義。就革命分子而言,此一用詞表示要將掌權的人物趕下台,而且在過程中有時還會扔炸彈。或許有人認為,改變結構是指改變實體結構,也就是先破壞再建設的過程。更有人解釋為改變權力結構、統治集團和指揮系統。基於這種解釋,改變結構顯然困難重重、極其危險,而且會對經濟和政治力量構成威脅。

然而,在系統學的名詞裡,改變結構與驅逐人員、拆除建築物或摧毀官僚體制等並不相關。事實上,採取這些行動但卻未能真正改變結構,則只會造成新一批人進駐新建築物或新單位,並花更多時間、更多金錢追求相同的目標,最後產生的結果和舊體制一模一樣。

在系統學的名詞裡,改變結構指的是改變一個系統內的回饋結構,也就是訊息的連結關係:包括系統內的行為者必須處理的資料之時效與內容,以及會促成或限制行為的觀念、目標、誘因和回饋資訊。假如系統內的行為者認為有充分的理由做出改變,又假如他們能自由行事而且又有誘因做出改變,則同一批人、同一個組織和同一個實體結構,可能會有完全不同的行為。此外,一個系統若有了新的資訊結構後,假以時日,也可能會改變本身的社會和實體結構。這個系統可能發展出新法規、新組織、新科技、具有新技能的人員、新機器或新建築物。這種轉變不見得需要由一個中央單位來加以督導。這種轉變的發生可以是毫無計畫的、自然的、帶有革命性質而又令人感到興奮和愉悅的。

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新的系統結構自然會產生無所不在的改變。我們不必做出犧牲或施加脅迫,除非為了防止既得到益者忽視、扭曲或阻撓相關資訊的傳播。人類歷史已出現過好幾次重大的結構性轉變,其中影響最深遠的兩個事例為農業革命和工業革命。這兩次革命都肇因於種植糧食、運用能源和組織工作的新觀念。事實上,我們在下一章會討論到,正因為以往的結構性改變獲致重大成就,世界才有必要進行下一次的結構性轉變,我們稱此一轉變為永續性革命。

這張圖片的 alt 屬性值為空,它的檔案名稱為 168_150342785_830_mainCoverImage1.jpg

——本文摘自《成長的極限》,2024 年 03 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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