從虛擬到現實,釋放你想像力的科技-虛擬實境、擴增實境、混合實境

作者 :涂育維

如果你曾身為科幻迷、小說迷,你一定嚮往過電影或小說中那些波瀾壯闊的世界,而且期待在自己有身之年能夠親身體驗裡面的虛擬世界,過一過那個魔法世界或仙俠世界裡的生活。而在虛擬網遊系列的小說中,甚至以這樣子的期待和想像為題材,描寫在虛擬實境(Virtual Reality)普及的未來,人們可以透過在睡眠時讓意識進入虛擬世界體驗那些小說、電影中科幻世界,過不同於現實的人生和目標。那回到現在,究竟我們的虛擬實境及相關的技術發展到什麼樣的程度了,我們也在接下來的內容介紹給大家。
 

虛擬實境(Virtual Reality)

虛擬實境是種透過電腦運算架設出來的三度空間的虛擬世界,透過戴上相對應的裝備,可以提供使用者視覺、聽覺、觸覺等等的回饋,讓使用者覺得彷彿身入其境一般。而且使用者如果在真實控間移動時,也可以反映在虛擬空間的移動,所以簡單說就是提供一個虛擬的空間讓人們可以盡情的在裡面和虛擬的事物互動。目前在台灣被討論最多的虛擬實境的技術,莫過於台灣公司HTC的HTC VIVE,而其釋出的demo影片也相當令人震撼,讓老牌的動畫製作者親身示範如何用虛擬實境的方式作畫,畫出立體的野獸和小美人魚。跳脫出了傳統將虛擬實境技術只應用在遊戲上的窠臼[1],或著將簡易版的虛擬實境應用在遊樂設施的雲霄飛車中,像是環球影城中的<哈利波特>或是<變形金剛>等遊樂設施。

20160216圖片截自youtube Futur of StoryTelling< Glen Keane – Step into the Page >
 

擴增實境(Augmented Reality)

而擴增實境不同於虛擬實境,是基於現實世界的情況下,透過平板、手機或投影機等,增加現實世界中的虛擬元素,讓你可以和這些虛擬元素透過智慧型手機、平板等方式互動。而擴增實境的應用層面則非常廣泛,也較為成熟。除了在手機遊戲的應用外,也應用在展覽的介紹,讓人可以用手機對準展覽作品,就可以自動跳出該作品相對應的音檔和故事介紹,基本上可以完全取代以往博物館的導覽員的功能。而開車時的應用,讓駕駛除了可以看見平時的街道外,還多了更多輔助訊息,像是地標指引等等[2]

筆者覺得最精采的宣傳DEMO片是這支
2016021602圖片截自Powered by Vuforia < Vuforia™ Smart Terrain™ >

混合實境(Mixed Reality)

混合實境其實是比較新提出來的概念,顧名思義就是混合了虛擬和現實,所以同時揉合了虛擬世界和現實世界的元素,讓人可以在現實世界中體驗到虛擬世界的元素,而且還可以即時的和虛擬世界的元素互動,感受到來自虛擬的回饋,其實就是擴增實境+虛擬實境的融合版,基本上筆者覺得這就是偷懶版的虛擬實境而已(務)。代表的宣傳影片就是今年十月微軟發布的Microsoft Hololens Project XRay Demo,由於筆者覺得這實在不怎麼樣,所以就不付影片連結讓大家自己拜估狗大神了。

        看完這三種科技在目前的表現後,不知道你是覺得有生之年不用幻想能玩到虛擬實境的人,還是你對我們科技的進展抱著強烈信心,認為虛擬實境普及化就在不遠處呢?筆者本人雖然是屬於前者,但覺得虛擬實境和擴增實境的成熟度其實應該到了可以多多應用在許多場合,比較生活化的場合像是到店家買衣服,發現剛好適合的size缺貨,可以打開app拍下衣服的型號,然後可以看一下該size的衣服在自己身上的模擬狀況,來決定要不要麻煩店家調貨,而不用讓店員告訴你什麼衣服會越洗越縮水啦之類的話。所以筆者期望接下來世界上能有更多新創公司不要只花時間做神魔之塔的之類遊戲,而是致力於用我們既有的科技高度,透過幫助人們過更方便、更有效的生活的點子來致富,而非不斷透過創造讓人上癮的遊戲來賺金幣戰士們的錢。

 

 


[1] https://www.youtube.com/watch?time_continue=85&v=cML814JD09g

 

[2] https://www.youtube.com/watch?v=AuBTPCCS02o

 

科技創新與創意

作者 :林書維

在物聯網出現後,科技不斷在刷新人類的生活,對於科學而言,始終都是為了讓人類享有更好的生活而進步著,再結合技術實踐,便是這幾年來蓬勃的網路活動、經濟活動改變,人類生活型態的變動,都不再只是科幻電影裡的夢想,未來的哪一天也許車子會飛也是非常有可能的。這一切都不得不歸功至科技的創新還有創意的實踐,為了求新求變,以及跨領域的結合,都是這波科技革命的重點主張,也難怪舊的技術、新的研發都如猛獸出閘一般,來勢洶洶。

科技創新
創新(Innovation),在現有的思維模式中,提出有別於常人思考的見解,並且利用現有的知識和工具,在特定的環境中,持著理想化需要或滿足社會的需求,因而改進、創造新的事物、方法、元素、路徑、環境,並且獲得有效成果的行為。

英文Innovation指的其實是在科技上的發明、創造,在演變下,只要是人的主觀帶動產生過去沒有的設想、技術、文化或是商業、社會方面的影響,都能泛指。創新其實不可預見的,並且不能計畫。對於社會的影響,創新可以直接帶動生產力以及財富經濟的成長,所以被廣泛的採納、提倡。畢竟本意就是希望可以積極改革,讓事物更好。

科技創新(Science and Technology Innovation),指的是創造和應用新知識、新技術、新工藝,採用新的生產方式和經營管理模式,去開發新產品提高質量,或是提供新的服務的過程。並且,科技創新是各個主體、要素交互作用下的反應,讓技術進步,應用更新。

科技創新分為三個類別:

  1. 知識創新(Knowledge Innovation):企業在知識獲取和處理、共享的基礎上追求新的發展,找尋新的規律,並且利用知識應用到新的領域中,推動企業的核心競爭力,取得經營的成功。透過高科技的應用,以及科技知識的追求,在文明上的進步以及社會發展都提供了一股動力。
  2. 技術創新(Technical Innovation):生產技術的改善、開發新的技術,將現有的技術進行創新的應用,都分屬於此類。對於產業而言,科學和技術是兩個不可或缺的源頭,若希望能做到技術創新,科學的新發現將會是必然的需要。技術的創新和產品的更新有密切的關係,新的產品構想往往會催生新的技術,兩者是相輔相成的。
  3. 管理創新(Management Innovation):在組織內,利用創造性的思想轉換成有用的產品、服務、作業方法的過程。在有創造力的組織中,能夠不斷的創造思想,轉換成有用的結果。組織的結構若是能擁有富足的資源,便能成為創新的養分,更白化的說,部門間密切的溝通是有利於克服阻擋創新的有效方法。公司更願意對員工培訓,保持知識的更新,並且提供高度的保障,讓員工無後顧之憂的成為創新的力量。

從過去至今,邁入知識社會,科技的創新體系建構需要從科學研究、技術進步、應用創新等部分下手,進一步考量到現代科技所帶動的管理、制度創新。創新的科技能為人類的社會、組織、生活帶來更好的體驗,在這樣的概念帶動下,所呈現的內涵其實有四大點:

  1. 科技創新是知識產生和累積的過程,可以運用在組織或是企業的各個部門,不論是製造部門或是行銷、客服部門。
  2. 科技的創新是一種結合了內外部的知識、資源的活動,包含了網路的連結以及時代資源等等。
  3. 科技創新是一種人類的活動,體現了人類問題解決能力還有創造性思考能力,進而累積知識和經驗的過程。
  4. 科技創新是一種產生差異產品、方法和服務等的活動,藉此獲得競爭力,並且產生額外的利益和利潤。

對於人類而言,由科技帶動的創新並不會結束,在時代的演進以及推動,人類的需求下,科技終將會不斷前進,尚未看見止息的一日。對於硬梆梆的理論而言,說穿了創新就是為了讓人類獲得更好的生活體驗,以及便利的生活方式,不是單指在工作上,社會、組織、國家都有可能適用於此。
 

科技創意
許多人想到科技的創意,第一個想法也許是火箭機器人這類比較科研計畫的"創意"點子,不過在現代透過科技和不同領域的結合,其實已經碰撞出許多不同的火花,開始有了不一樣的樣貌。可以在跨界的產業中,看到因為科技的進步而帶來的展躍,創意不再呆板,更創新了某些領域的新模式。

  • 手做的樂趣成為新型態經濟—Maker
    對於從過去至今,存在已久的手工業,其實科技的進步,每一次都是蛻變的機會。Maker又被稱為「創客」,概念其實是來自於Maker和Hacker的結合,指的是一群酷愛科技,熱衷於實作的人們,他們在分享技術、交流思想下誕生了以自造者為主的社群(Hackerspace),形成獨特的文化。

    maker-faire圖片來源:makerfairelou.org

    或許會覺得Maker距離我們遙不可及,但在過去如果有這樣的群體出現,也許蒸汽機會更早被發明,為何這麼說?在過去,手工製造業是非常傳統而且古老,需要大量密集勞力的一項產業,在軟硬體發展經費高昂,未出現共享的念頭時,很多創意的點子都是由發想人閉門造車,在家自己苦練而成,但是因為取得大型設備的門檻降低了,加上網路的發達還有社群發展成熟,搭上這波物聯網的熱潮,開源硬體的興起和募資平台的蓬勃,都是造成自造者運動出現的主因。這群熱愛自己手做,將想法真實實踐的人們,運用數位工具推廣創意的Maker就是科技創意的最好體現。

    自造者文化(Maker Culture)是一種亞文化,在大眾文化下的變種,植根於一群有著獨特興趣而且抱持著信念的人群,因為酷愛科技,相信靠自己動手就可以豐衣足食,這樣的文化其實就是大眾熟知的DIY文化的延伸,兼具了反叛、反權威、個人主義和自由思想,並且不認同隨的消費和現有資源創造的再利用。自造者的作品中常見到跨界的合作,包括了藝術、工程、電子等領域的結合,而且對於整合來自不一樣面向的創意就是長處所在。對於社會而言,自造者無疑為產業投下震撼彈,並且讓世人開始從事小規模卻高產出的製造業,這將會是一個新型態的經濟,在科技的進步搭配上創意的實踐,被譽為是第三次的工業革命當然也就不為過了。

  • 消費的新可能—FinTech
    Fintech(Financial Technology),中文熟知名稱為「金融科技」。在手機、網路和科技的火熱之下,過去消費者習慣的消費模式其實正在劇烈的變動當中。本持著人潮在哪裡,前潮就在哪裡的基本下,在過去幾年中金融科技的投資金額提高,成為全球的新領域。金融行為的五大部分在消費、投資、保險、籌資等,許多國家都已經可以利用金融科技,完成繳費、日常生活消費的付費行為,買早餐或是投資基金股票,都已經不需要再真的見到金錢的流動,行動支付這塊大餅讓許多人都爭著搶食,這也是為甚麼金融科技可以竄起的原因。在目前,金融科技的產值前三名國家分別為美國、英國、中國。美國從過去至今,社會風氣充滿自由、開放,因此讓他們成為創新的先驅者,更因為網際網路誕生於美國,金融體系的完整程度,所以促成新的創意還有科技結合。應該有許多人好奇,為甚麼英國可以排上第二名?倫敦其實是歐洲金融科技的中心,對於全球而言也是國際的金融中心,近年來金融業的裁員讓人擔憂,但是政府大力推動金融科技發展還有資金的投注,讓成長速度是矽谷的五倍,非常驚人。中國看似是保守國家,可是對內卻因為人口大量的關係,產生龐大的數據庫,因此企業將數據應用在產品開發上,也朝向金融數據做公開的交換,跨界的應用,數量眾多的上網人口是最佳的數據來源。目前而言,金融科技可以被分為六大模式:

  1. P2P(Peer-to-Peer Lending)虛擬貨幣:有閒置資金的人,可以透過第三方的網路平台媒合,借給有資金需要的人,從中獲取報酬。
  2. 虛擬貨幣:由特定的虛擬社群開發和控制,並且被特定社群的成員所使用的貨幣。像是魔獸世界的遊戲錢幣和facebook credit。依靠網路點對點所產生的協議信任,不由任何機構發行或控制的數位貨幣,例如比特幣。
  3. 第三方支付:買方還有賣方建立一個中間支付的平台,提供買賣雙方資金代收代付,讓交易更有保障更讓人安心。
  4. 群眾募資:利用網路的平台,快速散播計畫內容,或是作品的創意等等訊息,得到支持者的資金,最後按照時程實現計畫,完成作品。
  5. P2P匯兌:利用比銀行還要低的兌換匯率,讓手上有需要兌換貨幣需求的人,透過平台去找到對換貨幣。
  6. 機器人理財:利用機器人幫客戶製訂出低成本的投資組合,並且提高收益,還不會收取高昂的費用。

對於電子商務的蓬勃發展,並非全然如表面上看到的樂觀,因為便捷而且節省人力的關係,銀行業大量解雇聘員,造成人力的需求減少,未來的銀行不再是地點,而是一種行為一種概念,不再只有實質的銀行可以服務群眾,在線上支付跟網路金融上,都將會是新的服務的一環。或許在僱員的人力上會減少,但是對於雲端、大數據、行動應用等方面的人才需求將會直線上升,擅長網路行銷的跨領域人才也會是搶手之一,人才的流動不再是垂直而是水平的流動,領域與領域間的藩籬將會越來越模糊。

  • 行動新樣貌—無人機無人機,正確應稱為「無人飛行載具」(Unmanned Aerial Vehicle)或是「無人飛機系統」(Unmanned Aircraft System),廣義來說就是不需要駕駛員登機駕駛的飛行器,或是軍事用途的無人偵察飛機。最早在一戰後就已經有開發無人機,二戰中也有以無人靶機用於訓練砲手,美國和德國也嘗試以飛機攜帶大量的炸藥,透過另外一架飛機控制。經歷二戰後,無人機開始有不一樣的利用,一種是作為特殊研究或是靶機,或是設計小型無人機做特殊試驗任務,大多數還是作為軍事用途居多。

不過,對於現今而言,無人機讓Amazon、Facebook、Google都相繼投資,10年內可以成長到1400億美元產值,是二戰後對於無人機應用所產生的最大效益。能夠形成今日這番盛況,絕對要歸功於物聯網還有大數據等等,讓它走向消費市場,並且有望改變零售、配送的商業模式。在無人機應用於商業開始,各式各樣的用途出現,目前顯著改變舊有行為的三種行為:

  1. 無人機空拍:許多人都對《看見台灣》中的畫面感動不已,甚至在電影裡看見了從未見過的台灣,因為無人機的應用,拍攝影片開始有了不一樣的樣貌,只要簡單的無人機搭配上Gopro就可以飛上天空。目前市場上最大的消費潛力就是空拍,不僅是在產品開發的部分百花齊放,甚至連《紐約時報》、《華盛頓郵報》等新聞媒體宣布將會使用空拍機開始拍攝新聞畫面,大大降低了過去空拍租用直升機的高昂費用。
  2. 無人機送貨:被推為是空拍機目前最值得期待的服務—無人機送貨。Amazon在2013年就開始研究要如何用無人機送貨,不僅如此,德國的DHL也運用無人機來運送藥品還有緊急貨物。不過許多人都很好奇,使用無人機送貨真的符合效益嗎?據研究後,無人機送貨不僅可以降低成本,碳排放量的減少,以及交通狀況排除都會是優勢,只是無人機的負重問題還有電池續航力都是還要再考慮的問題,包括連法令的規定都會是阻礙之一,若想要見到無人機送貨仍舊是需要一點時間。
  3. 無人機環境偵測:無人機搭配上攝影機就像是如魚得水般,除了降低人們從高空俯視的成本,在農業、森林、石油探勘等環境的觀察都可以利用無人機辦到。台灣大多用於學界還有政府專案,在國外更有追蹤石油洩漏或是利用無人機監控葡萄生產、趕走害鳥、搜集環境數據等等用途,讓人類的視野透過無人機越來越寬廣。

走出歷史和軍事用途的無人機才正要在天空上大展長才。

現代科技與難民

作者 :林書維

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近來歐洲大陸為了難民收留問題,惹得沸沸揚揚。許多人在收留不收留的節骨眼上大作文章。全球正在經歷二戰以來最嚴重的難民潮,率先開出第一槍的德國,選擇收納大部分的難民,有人說是梅克爾的人道體現,彌補過去在納粹時期對猶太人的迫害,也有一說為德國經濟陰謀,面對高齡化、少子社會的德國,也許這批中壯年難民會是技術勞工缺口的最好彌補。姑且拋棄這些高教條而且艱深的經濟、社會議題,過去的難民逃難頂多帶著值錢的家當匆匆離開,時至今日,戰爭的方式漸趨科技化,在難民逃亡後也傳出,抵達他國的第一件事居然是「為手機充電」。科技與難民兩個看似不相干的東西,其實已經在時間的轉移上開始起了化學變化。

       被宣稱是二戰後最大的難民潮,但究竟是什麼樣的戰爭造成如此多人無家歸?從2011年三月的「阿拉伯之春」開始了敘利亞內戰爆發的悲歌,人民因為不滿貧富差距懸殊以及族群的地位不平等,進而舉行對政府大規模的抗議示威活動,後續的武裝起義和政府鎮壓延續了一千多個日子,三年過後,原本為了爭取民主自由而開始的「阿拉伯之春」,最後只看到直線上升的傷亡人數、難民數量,讓中亞各國喘不過氣。目前已知數字有200萬的人數跨越國境逃難,在敘利亞國內更有650萬人流離失所,死亡人數當然也是以萬計算,2013年更從報導上屢見化學武器的攻擊事件,無疑是為此世界投下震撼彈,讓人們想著也許和平只是短暫假象。

       幾年間通過聯合國安理會的協調調停,都不見顯著的效果,不僅如此,談判雙方常陷入僵局,無法得到滿意的結果,後期更出現ISIS伊斯蘭國,再度讓談和之局破碎,不僅是人民生命的危急,許多在前線的記者也因此斷送性命,殘忍的手段助長了敘利亞難民逃出的速度,因此引發大批的難民潮湧入歐洲。敘利亞反對派曾經在2015年初與總統阿塞德政權代表在莫斯科會談,希望結束戰爭,邁入將近第五年的內戰,難民大量湧入鄰國黎巴嫩、約旦、土耳其,已經為這些國家帶來巨大壓力,再加上人蛇集團以簡陋的船隻運載難民橫渡地中海至歐洲,盼望能得到救援,只是這樣的方式也喪失許多爭議。人口的壓力與社會福利的瓜分都是此波難民潮受關注的焦點。
 

       你最常使用手機來做什麼?滑臉書?傳LINE?玩手機遊戲或是拍照上傳社群網站?對難民來說,智慧型手機簡直是他們的救命包內必備用品。許多難民在上岸或是到達新的國家時,做的第一件事是為自己買一張新的SIM卡,充飽智慧型手機的電力,因為Google Map讓他們的移動方式更加便利。拜此所賜,這場人類的大遷移,因為有了定位的應用程式、社群軟體、通訊軟體都變得輕鬆許多,難民仰賴這些載具,用來上傳路線、何處會被逮捕、邊境檢查的難易、交通方式、停留區域的花費等即時訊息,讓消息傳得更靈通,逃難也變得開始有效率,更能跟家人保持第一線消息。

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        民間對智慧型手機的依賴,當然也已被政府看見,敘利亞境內的政府軍,或是伊斯蘭國的檢查哨都會要求出示Facebook帳號,檢視你對這場戰爭的忠誠度,如果拒絕可能遭來一陣毒打、手機最嚴重會被摧毀。用此控制或是監視人民思想,非常殘忍。對於逃難的人民,有些人在過程中失去了親人,智慧型手機中的照片很可能是他們活下去的動力,以及唯一證明自己過去生活的依據,若連這都失去了,那苟活於煉獄之意義何在呢?

       臉書(Facebook)上充斥廣告,讓許多過去的忠實用戶都已經開始想出走,但更讓你想不到的是,有專門做難民交通服務的業者在這上面打廣告。你想像得到嗎?過去逃難所用的交通方式,都是經過多次交涉以及價格的談定才有辦法成交,多半是靜悄悄不敢張揚,唯一的行銷方式可單純就是口耳相傳。現在卻可以光明正在在臉書上刊登廣告(若有興趣可以搜尋The Trafficing to Europe)。其實還有許多用阿拉伯語標示的難民交通服務團(只是我們看不懂),有的逃難成功的難民同意業者分享他們這段路程上的照片、影片,其實都是始料未及的。不過這樣的做法也變相削減了這些交通服務的顧客數,許多人透過經驗的交換,開始自己踏上逃難之路,精準的GPS還有要領傳遞,成功機率越來越高,科技為逃難的旅程增添了些許色。
 

國際救助化被動為主動。

       過去國際救援組織總是等到難民上門才能給予支援,現在透過科技,開始翻轉。聯合國發送SIM卡至敘利亞的難民營,還有可充電的太陽能燈,讓他們以此充電。智慧型手機讓這些難民交換資訊,跟國際組織互動,過去被動接受消息的通訊模式開始落伍。像是七月時在北敘利亞發生水管破裂事件,聯合國難民署上傳飲水點的地圖在臉書上,讓許多人知道何處有水可用,緩解事件益發嚴重。不僅如此,也曾經將迫擊炮位的地點上傳,更新即時地圖,只為降低傷害,不再增加傷亡。戰爭因為科技的加劇,但也因科技得到了某些解套。

       當敘利亞男童死在海灘上的照片傳遍各地網路、媒體,相信許多人看了都心痛不已。每當新的科技產品出現總是以「美好生活願景」包裝,但是這次事件下,何處看見這些企業的協助?近幾年喊得非常大聲的共享經濟也許是派上用場的時候了。

        希望讓社會透過共享,分配多餘的資源,達到社會的公平正義,正是這波難民潮需要的。前文提至德國大量收容難民,其實與當地的網站Refugees Welcome脫不了關係,看名字就很容易理解,這是一處歡迎難民的地方,透過類似Airbnb的經營概念,希望改善難民住所,讓他們能過得有尊嚴,保有基本的生活機能,融入當地的社會還有生活環境,若不這麼做,難民的標籤將會如影隨形的貼在身上,永遠都撕不下來,不僅加重了種族之間的隔閡之外,也可能是下一次爭端的起源。核心概念其實就是讓他們能在異地開始新的生活,忘卻戰爭的殘忍。透過德國、奧地利的民眾登記提供空房,將資料轉給難民組織配對後,用募資而來的費用資助租金,當地的屋主可以協助串連語言教育機構、生活輔導組織。目前已經成功幫忙百餘民難民成功的找到住所,未來還希望拓展到其他歐洲國家,包括希臘、葡萄牙、英國等。落實共享經濟,並且讓科技帶來美好生活的概念不再只是空談。    

      「難民聯合」(Refugees United)是網路上的媒體平台,發跡於北烏干達,至今已經擴展至其他非洲國家,另外任何遭逢天災、政治災害、暴力動亂的地區都是服務對象。因為這些原因和自己的親人、愛人分離的受難者們,可以透過匿名的資料庫建立自己的檔案,與他們分享生活細節,親人若有機會以電腦、手機上網就能快速的認出他們。過去透過非營利組織的協助,手寫訊息還有照片在傳遞中很容易失真,連跨越國際都有難處,但透過無界限的網路,虛擬的儲藏室,不單是組織,個人也可以加入搜尋,對於團聚配對可說是一大進展。

        近幾年間可以看見網路對於社會議題、社會運動的快速拓展有所幫助,先不放眼國際,看看國內,快速爆發佔領的「太陽花革命」的確是過去台灣社會並未見過的新狀況,也是因為臉書、網路的快速傳播,讓這一批青年學生有了強大的號召力作為後盾,而往後種種群起的運動更不在話下。科技、網路對世界的影響,已經不光是帶來娛樂、軍事等改變,其實最重要的還是生活層面,相信在未來,許多應運而生的產業都將再次的對世人過去的見解投下不一樣的震撼彈。中東地區的難民潮亦或是其他的天氣災害,都已經不單是當地的問題,看完新聞不妨可以想想自己能運用怎樣的方式做出幫助。國界漸漸的已是政治、地圖上的一條黑線,真正的距離已然模糊。別再只是對臉書上的休閒活動按讚,也許透過國際救援組織的粉絲專頁,會讓你有些不一樣的想法,並且成為救援的一份動力。

離開地球不是夢

作者:陳怡君

「我的未來不是夢,我認真的過每一分鐘⋯⋯」這首我們琅琅上口的歌,我想可說是「展望」系列講座的最佳寫照。透過科普演講,讓大眾能更了解現今台灣科學發展狀況。同時也為觀眾描繪未來十年內的生活藍圖。

    5月1日勞動節的晚上,大家除了能好好休息、喘口氣,也適合抬頭看看天空,還是跟十年前一樣遙遠嗎?交通大學前瞻火箭研究中心的吳宗信主任並不這麼認為。「Where there is a will , there is a way.」2008年,吳宗信與幾位同於美攻讀博士學位的朋友,發現彼此的專長領域相結合,便能滿足開發完整探空火箭所需。因此開始了他們試驗研發台製火箭的旅途。

    在演講一開始,吳宗信從火箭的歷史聊起。飛行及上太空,其實只是近百年的事。兩者都是需要動力脫離地心引力的束縛。冷戰時期因為美蘇兩國的競爭,使火箭技術的研發大幅成長。「控制爆炸的藝術」吳宗信如此形容火箭實驗:如何測試出最恰當的比例,使其兼具安全性、動力最大。推進系統目前可分為三種:固態燃料火箭、液態燃料火箭及混合式燃料火箭。固態的技術門檻低,但安全性較差且無法控制推力,一啟動就會燃燒殆盡。液態燃料擁有最高的推進效率,然而成本較高。而吳宗信團隊研發的火箭採用的便是混合式燃料。結合前兩者的優點,擁有安全性、低成本,雖然推進效率尚不及液態,但這也就是作為火箭藝術家的吳宗信等人,發揮他們想像與實踐的時候了!

2015052201演講現場示範 攝影:陳怡君

    當然,除了火箭本體外,地面推力靜試的設備及建築物、實驗測試的方法與過往相比也有所改良。比方過去是大量實驗,現在則以大量模擬加少量實驗,如此能降低不少成本。至於惡劣的發射環境,如衝擊、振動、噪音等,也需技術研發並克服。所以發射火箭上太空,背後需要不同領域的學問作為動力推進!

    談完過往及現況,吳宗信分享他認為未來火箭的發展方向。火箭作為載體,可以運輸衛星上太空。因此移民火星、天文科學、太空旅遊,都是有可能做到的!「地球觀測」則是台灣最有可能達成的。火箭攜帶大量方塊衛星上太空,在低軌運行,將拍攝到的監測畫面船回地球,可以減少不少下載功率及經費。

   「A dream you dream alone is only a dream , a dream you dream together is reality.」最後吳宗信以這句話與現場觀眾共勉之,不論是觀眾正在投入的領域,或是吳宗信團隊ARRC的計劃。火箭的研發依舊是現在進行式,ARRC現階段也正在募資,期望在未來五年內,就能有台灣自己發射的火箭,帶著每個人的太空夢,順利離開地球!

大大實驗室裡的小小神之粒子-談搜尋希格斯粒子的最新發展

作者 : 林書維

「質量從哪裡來?」,我想這是對物理學家來說,最為納悶的問題吧。那天晚間的第一場春季展望演講讓我對許久未接觸的物理又有了好奇心,臺灣大學物理學系的陳凱風教授所演講的主題是「神之粒子 」,也就是所謂的希格斯粒子,2013諾貝爾物理學獎由英國物理學家希格斯與比利時物理學家恩勒特兩人共同獲得,原因他們正確推論了被稱為「神之粒子」的希格斯玻色子的存在。而說到希格斯粒子,那麼當然也會提及那臺超越美國的LHC,這具位在歐洲且地上最強的對撞機或許就是我們發現神之粒子的唯一希望,當粒子撞擊的能量被科學家拉的愈來愈高,粒子的狀態會愈來愈接近宇宙剛誕生的狀態!所謂的希格斯粒子大概就是這樣一個最原始的粒子。

20150512LHC 圖片來源:today.ttu.edu

日前,CERN表示發現了該粒子是希格斯粒子,只是不了解他們正在處理的是哪一種希格斯粒子。如果上面的新聞為真,也就是真的發現希格斯粒子,那麼「質量」的存在就得以解釋,如果希格斯粒子並不存在,那麼對物理學來說也將是另一個新挑戰。簡單來說希格斯粒子就是一種不可再分割且沒有結構的粒子,可以說是萬物組成的原因,有些東西碰到該粒子而停滯成為了質量,而有些東西不會停下,如同光之類的,當然這都還只是科學家的猜測而已,究竟是不是自圓其說就得看LHC找不找的到了!

「神之粒子」(The God Particle)。最先使用這個詞的是諾貝爾物理獎得主利昂·萊德曼,他其實一開始是將自己的書,命名為<被詛咒的粒子>(The Goddamn Particle),但當時的出版社覺得不應該在書名中說髒話或是詆毀上帝,因此就這樣硬是把書名改成<上帝粒子:如果宇宙是答案,那問題是什麼>!神之粒子知名就由此誕生,加上它不易發現(除非移動產生風,否則我們無法得知空氣的存在),且對世界、物理充滿了極重要的地位,因此這樣的命名好像也不為過。

歐洲核子研究組織在瑞士日內瓦地下建造了一座圓周27公里的大強子對撞機(LHC)。當天教授將高輻射高能量的對撞機比喻為炎熱的海灘,而粒子偵測器好比拍鳥的先進攝影器材,攝影師當然就是科學家與工程師囉!為了讓小小的粒子對撞必須要1012電子伏特,好比於4.7兆顆電池串連,這台機器更是世界許多國家都有投資建造的,台灣當然也是其中之一,像是對撞機中最重要的兩個偵測器台灣大學與中央大學都有參與製造,而在製造的過程中也意外碰撞出很多新穎科技,看來對於浩瀚的科學疆域,我們人類或許能慢慢認識,

話說「神之粒子」正是穿梭時空與創造黑洞的關鍵所在,只是反觀Big Bang的能量,LHC的能量或許依舊微不足道。

科技與廢物的共存甚至共榮

作者 : 林書維

科技發達的國家一直以來都面臨一個問題,也就是對於環境保護顯得心有餘而力不足,除了治標不治本的廢物棄置交易與掩埋外好像沒啥太好的方法,畢竟在利益的衡量下,高科技的發展往往獲得更高的關注,台灣的高科技業當然也是舉世聞名,科技業可以說是台灣最具世界水準的產業,但前陣子《紐約時報》則針對台灣高科技廢物,被重新製成紅磚與混凝土等回收方法來做報導,並給予高度肯定!誰料的到,事過一周卻被踢爆這整件事都是個騙局,這些所謂收受機構全台共有27家,當中有將近一半都涉及不法,加上地方勢力把持著回收廠商,藉由賄絡等方式使得高科技廢棄物流竄全台,汙染遍及全台12縣市,影響百萬人,甚至連高屏溪的上游集水區也都備受影響。

其實在國外,任何高科技產業也正在為此問題所困擾,大家也想破腦筋想以最低的成本達成兩全其美的方法,我想最近一個不錯的例子就是美國的航太科技吧!我想大家都清楚,探索太空這件事情所花費的金錢、能量、物資等都是數一數二的,因此大量的廢棄物也是令人頭痛的問題,不過美國航太局(NASA)和佛羅裏達大學(UF)在年初時發表了他們利用微生物來分解太空人的排泄物產生生物燃氣(甲烷和二氧化碳構成),該過程同時也可生産出非飲用水與氧氣,甚至也順便減輕了火箭升空時的燃料量與太空人排洩物的處理問題。對於航太廢棄物處理辦法還不僅如此,美國太空探索科技公司(SpaceX)執行長,去年就曾說過要讓總是”一次性”的火箭載體得以順利降落而非拋棄,其實大家要知道,太空航程所費不貲,建造這一次性的火箭更是造價最高的部分,因此此舉被全球航太界寄予厚望的革命性嘗試!

800px-Falcon-9Falcon 9 圖片來源:NASA

4/14日SpaceX的「獵鷹9號」(Falcon 9)發射成功並展開與NASA簽訂合約的太空站補給計畫,並裝載2000多公斤的物資供應給國際太空站。不過這次火箭回程的落地嘗試正是SpaceX另一個重點,他們計畫火箭將以垂直的方式降落在海洋平台上,不過就如同SpaceX執行長馬斯克(Elon Musk)推文所說:「升空成功。飛龍號前往國際太空站途中,火箭降落靶艇上,不過力道過猛無法倖存。」,但我認為與上次相比,這次的火箭似乎正確地以頭上腳下方位靠進平台,可算是一大進步。而就環境汙染來說,馬斯克當年以線上交易支付平台PayPal致富,之後便創立了鼎鼎大名的電動車大廠-特斯拉汽車公司(Tesla Motors)執行長,對於環境與科技真的頗具遠見,他大膽又理想的計畫總是鼓舞人心。但其他國家難道不會想回收火箭嗎?其實火箭回收之後必須大量修復,而成本也難以掌握,就跟醫療耗材成本較低但不被回收的道理一樣,都是風險太高!但我相信SpaceX肯定有評估並找出方法,好的方法依舊能被實踐,我們也絕對能為土地想到更好的方法,但台灣看似依舊卡在最低俗的問題上…也就是官商勾結的貪婪。

無線充電其實早就實現了,你知道嗎?

作者:謝宗廷

你利用衛星定位找到和朋友約吃飯的餐廳,但因為一直開著4G和定位功能,手機在進餐廳之後就沒電了。你特別向餐廳問了一下附近有沒有插座,服務員卻說如果要插座要加20元。你心不甘情不願的說了好之後,才發現自己忘了帶充電器了。行動電源?好重啊根本不想帶啊,

這樣的經驗你可能也曾發生過。如果把手機拿出來放在桌上就能自動把電充好該有多好?

事實上這已經不是夢想,而是已經出現的技術了。

20150202圖片來源:igyann.in

這款由Panasonic推出的太陽能無線充電桌,能利用太陽能供電並無線傳輸給桌上的電器設備,而這其實已是2011年亮相[1]的概念了。類似的產品還有很多如Tylt VÜ無線充電器、Nokia的無線充電枕頭等等[2]

2015020202圖片來源:

2015020203圖片來源:Microsoft

無線充電的技術並不是什麼新鮮事,你家的電動牙刷和電動刮鬍刀很可能就已經利用了這個技術。當你將電動牙刷放到充電座上時,不需要額外的電線,只要透過充電座和牙刷底部內部的線圈,就可以利用電磁感應的方式傳電,就像一般變壓器轉接頭裡面的主要線圈和次級線圈的原理一樣。這種充電方式稱為磁感應(magnetic induction)充電。

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圖片來源:Belgian BioElectroMagnetics Group

利用這種充電方式,可以有效避免電線拉扯時造成的危險及耗損,使用時不需要在皮包裡翻找充電線或解開打結的線,更符合人性,而且少了暴露電源的接口,電器要做到防水會更為容易。

但這種充電方式也不是沒有缺點:首先是傳輸效率不高,目前仍只能用在耗電功率較小的產品上(如電動牙刷)。而且因為是利用線圈直接進行電磁感應,所以也有和目前的充電器一樣充電時過熱的問題。另外最致命的可能是傳輸距離的限制:這種充電方式只能在很近的距離下才能實現,遠距離造成的電能耗損會讓充電效果銳減。

另外一種無線充電技術則是透過磁共振(magnetic resonance)的方式達成的。這種充電方式不是利用單純的電磁感應,而是透過充電端與發送端進行同樣頻率的共振來傳輸能量的。利用這種方式,你甚至不必把手機拿出來放在餐桌上,而是一進到充電區就能充電了!但這個技術相對於磁感應方式更不成熟,可能得再等一等才能實現。

你可能會問:既然無線充電已是可行的技術,為什麼身邊還有這麼多裝置仍然得要倚靠電線呢?事實上因為各個廠商發展的標準不同,每一家的電器可能只相容於自己對應的充電座上,在缺乏統一規格的情況下,就沒有足夠的勢頭讓技術普及。

所幸2008年全球第一個推動無限充電標準化作業的聯盟WPC (Wireless Power Consortium)成立了,這個聯盟所推行的Qi標準採用的即是磁感應的方式來無線充電。參與這個聯盟的廠商包含:Sony, Nokia, Panasonic, Philips等大廠,只要採用通用的Qi標準,不同廠商的電器也可以利用同樣的充電座進行無線充電。

 

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A4WP logo(圖左)及Qi logo(圖右)

除了WPC之外,另外還有Qualcoom和Samsung[3]支持的A4WP(Alliance for Wireless Power)、麥當勞、星巴克等廠商支持的PMA(Power Matters Alliance,採用遠距磁共振技術)。最後究竟誰會勝出,就像錄影帶和藍光DVD的故事一樣,讓我們拭目以待。

 

 

 


[1] Panasonic於2011年在東京舉辦的Retailtech Japan展出。

 

[2] 可參考” 30 Smartphone Chargers You Have Not Seen Before”, Hongkiat.com, 2013

 

[3] Samsung同時為WPC及A4WP的成員。

 

下一道台灣之光 – 可撓電池!

作者 : 林書維

動態排版的報紙、穿戴式的電子產品、可調整視覺角度的螢幕、坐不壞的平板電腦,這些如同紙一般薄的產品不但更符合人體工學讓科技融入生活,設計也能因此得以無畏創新,而其發展的可能就歸咎於電池的革新發展。

現有的應用與計劃
Apple早已洞悉電池的應用必須採取新穎技術以節省空間,如今市面手機推層出新,厚度則是越來越薄,彎曲的電池不但能直接節省寶貴的整體空間,也能搭配更為前衛的產品外觀。日前AppleInsider網站上就公佈了Apple對於專利申請的概述,「彎曲電池的便攜式電子設備」和「非矩形電池的便攜式設備」的電池設計也併列其中,外界就開始推測這將有可能解決穿戴設備一直為人詬病的供電問題,而Apple也暗示此款電池將應用在最新的產品當中。

13.05.02-Battery-1Curved Battery 圖片來源:appleinsider

簡單來說,Apple所設計的彎曲電池(Curved Battery )是將原始的鋰電池分劃為更小的顆粒,接著再透過排列組合達到彎曲的目的,這種類似階梯式電池(Stepped Battery)的設計,除了擁有高效的續航能力又方便攜帶,且可獨立更換電池以利保養的便利性。據瞭解,iWatch現在搭載的可彎曲電池將主要會由三星、LG 來生產提供,而Apple也強調可彎曲電池不但可縮小電池體積,更能加大電池的容量。韓國大廠早已將類似的電池技術投入家電與3C產品當中,也研發出了幾種不同的技術以達到可撓的效果,但我想如果要被廣泛利用,或許就必須由Apple才能真正打開市場,讓可穿戴的科技產品被消費者所接受。
 

台灣領先全球的突破
全球首款的「軟板鋰陶瓷電池質」(FPC Lithium-Ceramic Battery簡稱FLCB)就來自於台灣。採用的是獨特的軟性基材與新的彩印塗布,當中的“粉狀陶瓷結構材質”與“固態電解質”更是這次獨步全球的優勢,FLCB的彎曲程度幾乎可與紙張相比,不論在厚度、重量、可彎曲方面的極限都超越其他大廠的技術,而且異於傳統鋰電池,FLCB因為以「固態電解質」取代「液態電解液」,因此不會發生漏液的狀況,更因為固態鋰陶瓷的技術得以避免爆炸、燃燒的危險,也不必擔心剪、戳、敲等動作導致電池起火,無庸置疑的安全性連置入消防衣也不會有任何問題。

1012954_1001202369906133_7590151005341781648_n「軟板鋰陶瓷電池質」 圖片來源:ProLogium

不僅安全,僅 0.2-0.45mm的電池能如同紙一般恣意彎曲,與鋰電池相比FLCB 的電池容量由廠商統計的資訊所示,目前已達普通鋰電池的90%,2014 下半年則有望升級為 1.5 倍,最快在 2015 年首季投入量產。雖然這項業界首創的產品目前價格昂貴,但在 HTC One 充電手機殼所採用的狀況看來,這款產品以 5 層的FLCB加以堆疊之後,不難發現堆疊後的電池容量與彎曲效果的確十分撼人,除了可以存儲更多的電能還能夠在充放電上萬次、彎折千次後保持高電池容量。

筆記型電腦、手機可以薄到只有幾毫米,你的智慧手環可以像紙一樣薄一樣輕,越來越輕薄的科技產品就再也不用受制於電池,電池更不必惱人地在短時間內反覆充電。可撓電池的廣泛利用絕對指日可待,另外,蘋果所採用顆粒鋰電池的方式達到的彎曲效果並非一大突破,安全又多變化的FLCB無論在穿戴式裝置、智慧家電、電子書章雜誌等方面都能擁有更廣闊的前景。

把電種出來吧

作者:林書維

一個設想周全的能源議題,尤其是新興能源的發展,最重要的其實是實際使用者的使用感想與經驗,畢竟再好的構想與效能若失去誘因都無法在民間推廣。台灣在十多年前那首批的太陽能發電補助計劃就是最好的例子,當年首戶看到報章廣告而主動申請太陽能發電裝機的麥先生,不但獲得了工研院報導也得以將太陽能發電板所發的電以一度交換一度(發多少賺多少,按一般電費價格計算)的方式賣給台電,但麥先生在使用幾個月後卻發現電費不但沒有因此減少,反而大幅增加!這原因後來才發現是台電長年來為了防止有人盜電,因此在電錶上都加裝了同時能計算逆向電量的裝置,造成麥先生在自家所發的電在回流給台電的過程中,所有的逆向電力也一併計算在使用的瓦數當中,麥先生一氣之下就把併聯型太陽光電發電系統(註1)給拔了,而當時所有的“綠能先鋒”個體戶(註2)都也有反映出了這樣的問題。當年除了那些不計代價投入太陽能的環保人士外,大多都是講究實際的用戶,所謂的"講究實際"代表想要的不外乎是擁有一組不停電裝置,或是想要降低電費的民眾,講究實際的用戶當然是占多數,因此才說能源發展最重要的即是實際使用後的問題,以耳傳耳的推廣方式才是能讓每位用戶嘗試新興科技的最好管道。

2009年8月8日的莫拉克風災重創了整個南台灣,在屏東縣那些原就低窪的地區更是受災嚴重,沿海鄉鎮外加多年來的養殖漁業超抽了地下水,整塊地層在經過風災後都浸泡在海水裡,土壤變得無法繼續種植人民也頓失生計。於是一向朝非核家園努力的屏東縣政府就在這大力推動「養水種電」的國土復育計畫,也就是讓過度鹽化的土讓成為一塊塊的地面發電系統;深陷的魚塭則成為了集合電力的發電所,此舉讓屏東成為全台太陽能發電量最大的縣市,更善用了南台灣的烈陽,廠商也能因此善儘社會責任。不過養水種電的計劃最重要的就是發電面積的問題,也就是土地的應用面積,一開始在向農民、漁民提案時聽到的第一句話總會是:「你是詐騙集團嗎?哪有這麼好康」,後來經過一戶一戶口耳相傳的推廣,從抱持著懷疑的心態再轉變為加入遊說的行列,整個計畫讓屏東縣奪得綠能城市大獎,但如今因為管線飽和的關係加上土地收用的問題又再次浮現,短期內養水種電的計畫無法再擴大規模,不過相信在政府的努力下,一定能再次說服大家繼續共同來推動這項優質的能源計劃。

20141223日本開發家用小型太陽能發電機,儲備的電量可充電約70台手機。圖片來源:mylohas

想要在家裡也裝上太陽能發電裝置嗎?講究實際面的問題,常見的包括多久才能回收成本?一組裝備要多少錢?裝一組要多久?

就一般而言,太陽光電發電系安裝費用因規格與安裝現場的不同而有差異性,目前市面上系統單價約8~13萬/瓩。如果假設以安裝容量10瓩左右的系統來說工時約為2週,再加上行政作業時間約莫1~2個月不等。回收的狀況則是以裝設每1瓩設置費用12萬元來估計,若裝設5瓩的系統費用約60萬元,整體系統一年約可產生電能6000度左右,如果以現在再生能源躉購費率第一期上限費率9.4645元/度來計算,約安裝後10年左右即可完全回收。身為愛地球的一份子你是否也想接受來自太陽的禮物呢。

(註1)倂聯型發電系統為台灣現在主要太陽能發電裝置,而併聯型發電系統包括了所謂BOS (Balance of System),是指光電板以外的所有系統元件,包括:太陽能電力轉換器、固定金屬支架及基座、電盤及保護器件與電力監測及線材等設施。

(註2)像是學校等各公家單位在使用相同裝置與台電交易電力時,通常為白天用電(太陽能也白天發電),因此較不易察覺電費不正常的漲幅問題。

動物宇航先驅

作者:林書維

俄羅斯在去年四月發射了一組太空艙進入太空軌道上,而艙內搭載的不是太空人,而是老鼠、壁虎、沙鼠、蛇和魚,這實驗用以觀察動物在航程中的生活,此舉被外界視為是俄羅斯為了火星載人飛行事先的觀察計畫,但是這些動物進入太空,並非是一般人想像的執行太空漫步任務,這些動物們代替人類進行了太空實驗,很多因此而喪命可說是地球的「太空先驅」。動物對醫療等科學發展都有著龐大的貢獻,而處尖端科技的太空科學當然也不例外,人類之所以能走出地球,與動物們的犧牲絕對脫離不了關係。

space animals圖片來源:thefashionfruitcake.blogspot.tw/

那你知道第一批登上太空的地球生物是什麼嗎?1947年,向來喜歡拿果蠅做實驗的美國人,就常拿果蠅做太空實驗,幾十年下來到了今天,果蠅還依然是太空旅行的常客。但說到真正第一批上太空的動物,那就是在上世紀50年代到60年代之間,俄羅斯的太空局所送入太空的流浪狗們。其中最著名的一隻就是1957年一隻名叫萊卡(Kudryavka)的小狗,牠成功地完成旅行在太空晃了一圈,不過返程之後的萊卡據然就被安樂死了,因為在當時安樂死算是科學實驗動物的一項“福利”,畢竟當時的科學家可沒有把握太空對狗狗身體的影響或是會不會帶來額外的傳染或傷害,因此在科學家們蒐集完萊卡身上的數據之後,就讓牠吃了有毒的食物結束牠的生命。相較於蘇聯,美國人更喜愛讓貼近人類的靈長類上太空實驗,美國在1961年以猩猩和猴子進行太空探險任務,其中一隻猩猩哈姆也成為第一個到達外太空的“類人動物”。此外,美國在2003年所執行任務的哥倫比亞號太空梭意外的發生嚴重事故,導致機上7名宇航員全部罹難,但同一時間所攜帶的蠶、蜘蛛、蜂、螞蟻和線蟲等動物卻被發現還活著,因此與人類相比,動物在太空的生命力看起來也更強韌一些。

191cls8ov04i1Albert II 1949年第一隻登上美國V-2火箭升空的小獼猴 圖片來源:io9.com

從過去到現在,狗、貓、猴子、烏龜,甚至蜘蛛、青蛙、蠕蟲都曾進入過太空,不過出師未捷身先死的動物可不在少數。我們應由衷感謝牠們並尊重動物的生命,畢竟動物總是被迫著要犧牲性命來幫助人類探索未知陌生的科技疆界。或許比起在兔子皮膚上滴腐蝕性化學試劑,或是縫住猴子的眼睛此種為了模擬人類情況的野蠻方法,21世紀的技術發展水平遠遠有過之而無不及。我們該用更聰明的思維,根據道德標準來執行更優質的實驗。