這一篇應該是最無聊的一篇了吧！
不過還是厚者臉皮貼上來，
反正不管我覺得寫的好不好也沒人願意看（鬧彆扭中…）
照例要感謝所有的老師同學，
尤其是謝銘原老師很熱心的幫我修改還教我怎麼回家。
也謝謝北台灣科大的的機器人博物館，
很不好意思沒有放你們照片。也謝謝你們幫忙。
這期最開心的是楊谷洋教授好帥人好好喔！
採訪那天穿運動短褲咧！（羞…）
而且還說我很聰明有概念等等，真是個好老師啊！害我很想去跟著他唸博班。
希望明天訪工研院也會遇到帥哥：ｐ
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大標：機器人還要走多久？
副標：從實驗室到客廳
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/陳弘岱(經典雜誌攝影)
幾年以後，一個人的生活或許沒那麼糟。
也許當你下班回家，就可以癱倒在床上讓機器人幫你按摩，自動化廚房也按照設定好的時程及菜單，煮了一桌熱騰騰的飯菜；這時候伴侶機器人可以陪你談天說地，甚至無條件捧你每個無聊笑話的場；更好的是，在這麼冷的冬天，你可以不用爬出棉被就有機器代理人幫你進公司開會、幫你被老闆訓話......。
科技始終來自於人性。因為人怕髒、怕死、怕無聊，所以有可以取代人類做3D工作（Dirty骯髒, Dangerous危險, Dull無聊）的工業、探勘和軍事機器人；因為我們怕孤單、怕沒人照顧終老，所以研發可以陪伴及照顧我們的居家照護和伴侶機器人。
五十年前，美國的「機器人之父」恩格柏格（Joseph F. Engelberger）與德沃爾（George Devol）開發出第一個產業機器人，接著被日本汽車產業充分運用在生產線上。如今，由科幻作品及2005年日本愛知縣博覽會引領的機器人風潮，讓機器人從工廠走入人們日常生活中。這些能夠與入共同生活、具有感測外界環境能力、並適當反應的機器人，我們稱它們為「智慧型機器人」。
智慧型機器人所需要的關鍵技術非常廣泛，像是驅動機器人活動的馬達、給予機器人感官知覺的影像和語音處理技術、相當於機器人大腦的智慧運算系統，以及讓機器人可以自由走動的導航與環境感知避障技術，當然還要有人進行機構及系統的整合設計，才能給機器人一個身體……。
小標：實驗室巡禮
Google「機器人、台灣之光」會發現總共有一百三十萬筆。新聞媒體一天到晚報導台灣哪些研發團隊奪得機器人競賽大獎、或是台灣又研發了具有特殊功能的機器人。但是，脫下這些新聞稿製造的形象，台灣的機器人領域發展到了什麼高度？未來的方向又該何去何從？
精密機械研究發展中心機器人發展組張乃文統計從民國九十年到九十七年，全台灣發表過與機器人相關報告的教授，竟然高達約一百六十位，足見學術界對機器人研究的熱忱。
像是由台灣大學電機工程學系羅仁權教授帶領的智慧型機器人暨自動化實驗室，就處處都是大大小小的機器人：粉紅色的Monica白天是接待員，晚上則兼差當保全；身材壯碩的「戰士」則是羅仁權在中正大學任教時開發出來的，具有保全和遠距醫療功能；可以用手機遙控、個頭很小的RenQ，則可以跟在小孩屁股後走動、陪他們玩遊戲。
台大研發成果中最令人感到興奮的機器人則是，如果有機會量產絕對會掀起風潮的按摩機器人。這個只有上半身、裝設在床上的機器人，與傳統的按摩椅相較，其最大特點就是可以躺著趴著享受、還可以按摩正面。按摩機器人不使用CCD攝影機，以免有照片外洩的疑慮，它擅長用是敏銳的觸覺來感應人的身體結構和肌肉壓力。
成功大學電機系李祖聖教授的團隊，最近差點上了當紅的綜藝節目，就是因為該團隊在2010 FIRA 機器人世界盃中勇奪最多獎項。這間實驗室的另一個主角，就是智慧型機器手臂「阿機師」，雖然外觀只是一隻手臂，卻也具備聲音、影像辨識等功能，還會跳舞、抓球、舉重、揮毫等。
小標：高齡社會推動機器人時代
交通大學電機系宋開泰教授的智慧型系統控制整合實驗室也是研發保全機器人的重鎮。這實驗室有個又大又圓頭部的「阿伯（UP. Bot）」鎮守，阿伯配有攝影機和SIM卡，一有風吹草動就可以撥打相關人員的手機號碼，並且立即傳輸影像畫面。
交大的另一個居家看護機器人RoLA（Robot of Living Aid），則可以確保家裡銀髮族的安全。只要透過銀髮族身上配戴的三軸加速規，偵測到摔倒時，RoLA會鈴聲大作，並立即透過網路定位巡航到銀髮族的身邊，將即時畫面傳送至遠端，讓醫生、家人或相關人員可以透過即時視訊判斷是不是真的摔倒受傷，再做出因應。
同樣因應高齡社會，交通大學電機系楊谷洋教授團隊，就不侷限人形限制，研發輔助行走的行動輔助機器人「i-go」。這個必須被人推著走才會動的「被動式」機器人，每個把手上有十四個壓力感測器，可以透過感測使用者雙手手掌施力的分佈情形，來判斷使用者想往那邊走的意圖。知道使用者的方向後，i-go會順應使用者意圖給予重力補償、引導或煞車及省力的運動輔助。例如在上下坡時，因為i-go的重力補償，讓使用者不會一路滑下去。
往技術門檻較高的醫療機器人發展也是一種趨勢，像是由台灣科技大學電機工程系郭重顯教授帶領的醫療機器人實驗室，就研發縮小開刀傷口的手術機器人、電子義肢。最近也連同包括醫學、建築等不同背景的團隊，製作出協助下半身障礙者的智慧型輪椅。
台灣科技大學機械工程系林其禹教授團隊也創建了全球第一台與真人等高的仿真人臉、雙足人型機器人Janet，他們還打算開發多個這樣的機器人，組成機器人劇團。
小標：感官世界
很多人看到機器人有個頭，就直覺反應裡面應有眼睛耳朵嘴巴等功能。其實，機器人的感官功能需裝置及整合各種系統才能達成。
比方說，CCD攝影機像是機器人的眼睛，可以感應物件的顏色、特徵、位置，來辨識或追蹤物件或人；麥克風陣列就像機器人的耳朵，接收到聲波轉換成電壓來進行語音或語意辨識。機器人可以透過全球或室內定位系統知道自己的位置；雷射測距或超音波測距讓機器人可避開障礙物；觸覺感應器可以讓機器人對擁抱、撫摸有反應……。
當然，用這些系統和程式設計出來的感官，目前仍無法和生物的感覺神經系統媲美。比方說當前的語音辨識系統，在安靜的環境可以辨識百分之九十的單字，但是在吵雜的環境下，辨識成功率就會降到百分之五十。而這還只是「單字」的辨識而已。如果在台灣這種多語言的環境，你跟機器人說一句「挖嘜七seven-eleven買思樂冰（我要去7-11買思樂冰）」，你的機器人可能就要當機了。
想讓機器人的肢體動作和真人一樣流暢也是一大挑戰。就連機器人界的運動健將Asimo也曾在表演中從樓梯上滾下來，嚇的一群工程師衝上台，趕緊用屏風遮著維修。如果有機會看RoboCup（機器人世界盃足球賽），就有機會看到機器人摔成一團，或傻愣愣看著球從身旁穿越進入球門。雖然，現有的兩足機器人走起路來還像小嬰孩包尿布。但是RoboCup聯盟很有信心的認為，到2050年，機器人已經可以和真人比賽足球，而且贏定了！
而要讓機器人呈現擬真表情也很不容易，南台科技大學機器人中心主任謝銘原團隊與工業技術研究院，合作開發可呈現擬真表情的互動玩偶機器人。後來發現最難控制的是嘴部表情，因為玩偶的嘴動起來一點都不真。而美國聖地牙哥加州大學（UCSD）開發的愛因斯坦機器人，臉部表層覆蓋著一種近似人類皮膚的橡膠材質，並裝置了三十六個馬達來拉動臉部肌肉，因此可以做出各種精細的表情。
幾經努力後，有的科學家就發現，靠這些電路設計無法達到類似人類完美的感官能力。如果連感官都沒辦法和人類一樣，更不用說擁有類似人類的智慧了。也因此從生物技術複製人類的倫理課題，才會每每在機器人領域上也參了一腳。
小標：等一個天才
除了人工智慧的瓶頸外，智慧型機器人的技術在實驗室已經初步實現了。雖然不盡完美：可能你花大錢買的保全機器人，卻怎麼樣都跑不過小偷；可能你請它幫你播放昊恩家家的「不自由」，結果語音辨識不精準，而播放成澎恰恰的「種瓠仔生菜瓜」。但比起技術上的無法完美，更大的問題在於無法商品化。
現在來做個調查，你願意用多少錢買一台萬能的機器人，可以幫你燒飯做菜開車、打掃家裡？告訴你，即時你有十五萬美金（相當於五百萬台幣），也只能租到Asimo一天。如果有這麼珍貴的機會，你希望Asimo能幫你做什麼？
穴道按摩？太強人所難了。倒水打掃嗎？十五萬美元都可以請好幾個林志玲來幫你倒茶水了。踢足球？以Asimo要偵測球體、運算反應的速度，跟家裡老狗踢還比較有趣一點。仔細想想，你會發現生活中，其實找不到非要機器人的理由。
講起機器人未來的應用，每個人都可以講的天花亂墜、無邊無際。但是，交大楊谷洋教授引用了資訊工業界的老話：「什麼是機器人的Killer application?
（什麼是機器人最了不起的應用）？」冰箱可以防止食物腐壞、汽車可以幫你快速移動，那機器人呢？
如果答不出來？那這個東西的銷路可能會是問題。但令人好奇的是，在答案揭曉前，大家究竟在忙什麼？南台科大謝銘原主任說：「大家在等一個天才的出現！」在等一個革命性的想法，和一條清晰的方向。
小標：產學研必須大串連
也許在現今包山包海的廣大研究範圍下，會有特定的領域，尤其是攸關性命的探勘、戰爭及太空探索上，機器人會被廣泛應用。但是，多功能的居家服務機器人，商品化之路恐怕還有一大段路要走。其實，正因為機器人產業發展及市場需求仍不明確，研究團隊才有天馬行空拼創意的空間。這樣的創意漫遊，也許尚未聚焦但卻充滿希望及樂趣。
不過，學者也憂心因為全台灣有非常多團隊都曾涉足機器人領域，造成資源分散。成大學李祖聖教授認為，機器人領域的經費規劃要從「計劃性經濟」和「民生經濟」雙管齊下。都是計畫經濟，那科技大學、技術學院就會被排除其外，若都是民生經濟，則會缺乏突破性的發展。
台灣大學羅仁權教授也表示，台灣太多單位做的研究都重複了，非常浪費資源。在政府資源有限的情況下，一定要規劃分工。比方說研究型大學，就盡量發展攻擊性、原創性專利以及核心技術。科技大學和技職體系可以成為業界和學界的橋樑。而業界就負責評估市場需求、整合各項技術、降低成本。
過去台灣的機器人領域，學界、業界一直是各走各的路。近年來因為台灣機器人學會、台灣機器人產業發展協會及幾個法人研究單位的努力，台灣的產、學、研單位才逐漸開始密切的溝通合作、整合各單位專長。
小標：業界的疑慮
而業界最擔心的也不是技術，而是消費者能接受機器人的程度。以通訊起家的華寶通訊，新技術開發部副處長黃國聰認為，機器人「做不做的到」不是最大的問題，「能不能接受」才是重點。如果叫機器人花十分鐘拿杯水，的確是達到「拿水」的目標，但是消費者能接受嗎？或是機器人不小心碰撞到了人體，人們會以對自己人一樣的寬容來原諒機器人嗎？
南台科大謝銘原主任也以保全機器人為例，萬一配戴武器的保全機器人傷錯人了，誰該負責？是主人、賣方、還是設計者要負責？抑或是受害者要自認倒楣？在無法釐清責任歸屬前，業界當然不敢輕舉妄動。
這問題也會擴張到人類對機器人的害怕和敵視，尤其在西方社會更加明顯。歐美因為受到宗教影響，認為只有上帝能造人，因此對人形機器人，尤其是具備五官的擬真機器人更是排斥。加上十九、二十世紀，工業化造成大量人口失業的歷史背景，讓歐美社會視機器人和人工智慧為威脅。大量的早期電影像是「2001:太空漫遊」「大都會」，以及幾年前才出版的《機器人咬人：專家教你戰勝機器人的保命技巧》書籍都反應了這樣的恐懼。
以當今的技術來說，擔心機器人叛變有點多慮了。機器人沒有意識，既然沒有意識，就不會叛變。交通大學楊谷洋教授覺得，現在的確面對到機器人的倫理問題，但要規範的對象不是機器人，而是設計者和使用者。機器人只是工具，用在對或錯的地方則是我們的責任。
機器人要從實驗室走到人們的生活中，還要通過消費者、產、官、學的層層考量。若缺乏串連、溝通，機器人就只能永遠待在實驗室和科幻電影中，而讓「家家都有機器人」的夢想，越來越漫長。
BOX:
大標：創造屬於台灣的機器人
每個社會的文化特色，可以從機器人的發展看出些端倪。
比如說特別重視人民福祉的歐洲社會，為了因應高齡社會，發展出各種居家照護、醫療用途機器人。同時，各地區也都有各具特色的機器人，像是瑞典有個小兒痲痺患者發明了可以協助餵食的機械手臂、義大利有真實版的「瓦力」，可以上街收拾垃圾並且監測空氣品質……。
美國的機器人發展則著重在軍事太空，已經有多種機器人士兵逐步被開發並且取代真人。預計2015年有三分之一的陸軍會機器人化。像是名叫「大狗」（Big Dog）的四足機器人，就比坦克車更適應崎嶇不平的地形，還可以運送上百公斤的彈藥和補給品；偵察機器人則能配有機翼與足，可以上天下地；芝加哥大學和iRobot公司合作的「化學機器人」（ChemBot），外型就是一團濕軟的物體，可以感測環境而改變形狀，東鑽西爬不成問題，未來可以應用在軍事偵查和救災上。
反觀憲法禁止發起戰爭的日本，就致力於發展因應高齡社會的居家照護機器人。隨著高齡人口的增加，工作人口逐漸無法負擔照護銀髮族的工作，因此對居家照護的需求提高。但是，日本社會很重視種族純淨，對於外籍看護的態度並不開放，加上重視尊嚴、不願在人前失態，所以看護機器人將是發展重點。同時，銀髮族的心靈照護也不能缺少，因此可愛的機器寵物，像是對於聲音、觸摸、光線都有反應的Sony的愛寶狗和雪白毛茸茸的Paro小海豹也隨之開發出來。
另外受到1950年代「原子小金剛」的影響，不少工程師因此投入機器人領域，連帶讓日本的人形與擬真機器人也聞名全球。像是有廣大粉絲的本田汽車Asimo、豐田汽車會拉小提琴的機器人。大阪大學的石黑浩教授，也製作了和自己如出一轍的擬真機器人，還有另一個擬真的女機器人，前陣子也客串百貨公司客服人員招呼客人。
而企圖心很強的韓國，力求在2013年可以成為全球製造機器人的前三大國。韓國最有名的機器人，就屬與美國聖地牙哥加州大學合作開發，模仿愛因斯坦臉部表情的Hubo機器人，第二代的Hubo甚至還可以跑跳和打太極拳。
比起上述國家，台灣的機器人文化則顯得比較保守。從1968年漫畫家劉興欽的作品《機器人》就可以看得出來，劉興欽筆下的「劉型機器人」不用對抗什麼邪惡博士、也不用拯救地球，而是老老實實的幫忙種田割草、抓小偷強盜等等。劉型機器人相當人性化，甚至會怕胖想減肥、也有筋骨酸痛的問題。
而現今台灣的機器人發展，則大多跟在其他國家腳步之後，東做一點西摸一點。雖然主力在居家照護、教育娛樂機器人，但卻沒有做出特色和口碑。對此，台灣大學羅仁權教授認為，將中華文化融入機器人中也許是一個賣點，比方說會穴道按摩的機器人、會功夫的機器人，說不定會是擦亮台灣機器人招牌的一條路。
2011年1月12日 星期三
2010年11月6日 星期六
【非關科學】鷹蹤顯影--氣象雷達的第二春
這是這一期經典雜誌實驗傳奇的內容，
剛好搭配灰面鵟鷹赤腹鷹過境，看看氣象雷達能否追蹤老鷹的飛行路徑。
照片在這
http://www.rhythmsmonthly.com/?p=10256
這期比較有趣的地方
是跟著長榮的同學住在社頂梅花鹿保育區工作站，
跟三個小男生同住一間，真是無福消受啊:p
因為在梅花鹿保育區，
早上四點多起床到廁所的時候，聽到「刷」的很大一聲，
一群梅花鹿在廁所外面被嚇到跑走。我也嚇了一跳馬上清醒。
我在山上記者兼保母，要負責煮三餐，
看銷路還不錯:p
管理員還會叫我提醒同學曬衣繩不要掛外面之類的。
這次最困難的，就是整篇文章一開始要有一張主照片，
主照片就是要把整個文章的概念呈現出來，
也就是要有「老鷹」和「雷達」。
但當老鷹飛到雷達那邊，高度就太高了，
根本拍不到，我開玩笑跟攝影說，抓一隻到雷達站放開讓他飛，
我攝影竟然認真的沉思起可能性，
我趕快叫他不要想了，用插畫就好了。
所以各位如果有機會翻翻雜誌，就會看到很壯觀的插畫。
這是我們插畫家自己畫的，完全沒有範本可以參考！
更厲害的是，插畫家完全沒跟我講到半句話，
靠著我傳話給編輯、編輯傳話給美術總監、美術總監再傳話給插畫家。
一有問題，就是插畫家問美術總監、美術總監再問編輯、編輯再問我。
這樣N級傳播竟然也完成了這麼美麗的插畫。大家去書店一定要翻翻囉！
還有當初標題我下「雷達很忙」！結果瞬間被否決。
經典真的是太規矩了＠＠
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作家張小嫻說： 「守候的本身，便是愛情， 不需要有任何的結果。」守候的甘苦，遠距的戀人知道，等候鷹群過境的賞鳥人也嘗過。墾丁社頂公園凌霄亭從九月起就有多雙熱切的眼睛仰望天空，深怕錯過猛禽遷徙。
「讚讚讚讚讚讚讚！」台灣猛禽研究會的大哥拿起大砲鏡頭，快門機關槍式地連發。我以為有什麼好東西，順著方向看去，一隻一臉跩樣的林鵰在樹頭上打盹。九月初的這天，除了幾隻家燕、日本松雀鷹和零星的鳥兒，沒看到半隻主角──赤腹鷹(Accipiter soloensis )和灰面鵟鷹(Butastur indicus )。但「空等」似乎不減損賞鳥人的熱情，據說這些人患了「鳥癌」、中了「鳥毒」，就算望著天空都能飲鴆止渴。
凌霄亭上還有幾張不太甘願的臉，除了每七、八分鐘起身對天空拍照，其餘時間就鬆著臉、眼神失焦地飄著。這些是長榮大學環境資訊研究中心賴信志教授的學生，不甘願是有原因的，平日打電動到半夜好幾點的小宅男，被要求早上四點起床。
四個人靠著一台不太靈光的手排重機車，由一個會認路的同學來回三趟，把其他成員從住宿的社頂工作站運送到社頂公園停車場。路途不遠，但要在漆黑中穿越大小石頭及雨後冒出的小瀑布時還頗令人心驚。沿途還會跳出幾隻想不開的梅花鹿、各種各樣的蛇、用獠牙挖著樹根的山豬、加上民間流傳的鬼故事，讓這段路顯得十分漫長。之後還要靠比月光還微弱的手電筒，摸黑走過泥濘溼滑的山路，才能到達賞鳥視野最好的凌霄亭。
雷達怎麼賞鳥
這幾個小朋友做的事情很簡單，就是利用魚眼相機拍天空的雲。這是「墾丁國家公園猛禽遷徙資訊系統建置計畫」(簡稱「鳥計畫」)的一部分。簡單說來，整個計畫想利用墾丁氣象雷達站的回波資料來辨識猛禽，進一步歸納猛禽產生的回波訊息。如果順利的話，未來也許能作為特定猛禽抵台的預報系統。
墾丁氣象雷達外表像顆綠色的足球，內部是碟狀天線。天線隨碟子朝著不同仰角、方位轉動，並主動發出電磁波束，電磁波撞擊到空氣中的物質產生回波，雷達再自己接收回波，然後得到半徑兩百五十公里左右的水氣分布情形。
關鍵字是「物質」！雷達不會告訴你打出的電磁波撞到了什麼，可能是氣象局想要的水氣分布，也有可能是飛機、高山、鳥群等等。對報氣象的人來說，地形、飛機、鳥群所產生的是「雜訊」，但對鳥計畫來說，若能辨識哪些雜訊就是要觀察的鳥，這些雜訊就能垃圾變黃金，成為生態研究上的要角。
台灣四個氣象雷達全為「都卜勒雷達」， 就是應用都卜勒效應( T h e Doppler Effect)的雷達。都卜勒效應告訴我們，為何在睡夢中也打得到蚊子。當「嗡嗡」頻率越高，就算不用睜眼就知道牠飛近了，頻率低就知道牠飛遠了。
蚊子當然不會故意「嗡」得比較尖銳讓你打牠。拍打翅膀的「嗡嗡」頻率是固定的。造成我們聽覺的差異，就是都卜勒效應。都卜勒效應除了適用在聲波，也適用於由雷達所發出的電磁波。
拜都卜勒效應所賜，雷達不僅能從回波強度得知物質的分布，還能判斷「徑向速度」，也就是物質朝雷達方向的移動速度，以及回波的分散程度(如果電磁波撞擊到的是同一種物質，彈回的回波組成單純，分散度就小；如果夾雜著水氣、飛機等等，分散度就會大。可以藉此判斷回波中是否有多種物質)。
氣象雷達賞鳥史
台灣從二○○二年起，矮胖如綠色蘑菇的墾丁氣象雷達有了氣象觀測外的第二專長──觀測猛禽。主要是當地過境猛禽──灰面鵟鷹和赤腹鷹的觀測。
因為這兩種鳥是墾丁的明星物種，也是台灣少數長期監測的動物，有足夠的背景知識可以應用。另外，台灣大學森林環境暨資源學系丁宗蘇教授分析，想用雷達觀測鳥類有幾個前提：第一，背景要乾淨，例如在海上。若在地形地貌複雜的陸上，就有過多雜訊干擾；第二，鳥的飛行高度要夠高。就算在海上低空飛行，還是有海面雜訊干擾。所以飛彈都強調低空飛行，才不容易被對方雷達攔截；第三，雷達回波要夠強。最好就是大隻、大群遷徙的鳥類。
台灣符合這些前提的鳥種寥寥可數。灰面鵟鷹和赤腹鷹靠垂直熱對流滑行，能夠飛得高，閃掉地面雜訊干擾；牠們體型夠大，又有集結遷徙行為，尤其在秋季出海時特別明顯；最重要的是，這兩種鳥又非常配合地錯開時間抵台──秋季時赤腹鷹九月抵台，而灰面鵟鷹在十月；春季，灰面鵟鷹三月抵台，赤腹鷹在四月。衡量各項限制和條件後發現，這兩種猛禽很適合雷達觀測。
屏東科技大學野生動物保育研究所孫元勳教授，帶領學生利用氣象雷達進行灰面鵟鷹調查。那時尚未研發軟體將雷達圖上的水氣資料過濾掉，所以是用肉眼在雷達圖圈出「鷹河」位置。
直到這兩年，「鳥計畫」由中央大學太空科學研究所潘貞杰所長(在接這計畫前，他只認識鴿子和白鷺鷥)，和長榮大學環境資訊研究中心賴信志主任合作，才帶入資訊處理的概念，利用全天空相
機、電腦軟體把水氣資料濾掉，剩下清晰的雜訊，進一步歸納雜訊的模式。
鳥計畫用的概念是這樣的：首先，研究團隊有氣象雷達資料，其中包含了水氣、海浪、雜訊。在地面上，雷達雜訊可能來自鳥群或是地形地物，但在海面上，沒有地形地物的干擾，因此研究人員覺得可以大略判斷雜訊就是鳥類。
另外，鳥計畫還用了全天空和魚眼相機，記錄雲分布的情形。若將天空照片中「沒有雲」的地方，比對同時段雷達圖中的同個位置，發現雷達圖中出現訊號，因為相片告訴你當時沒有雲，就可以推斷雷達回波訊號就是鳥群。大量累積無雲狀態時雷達圖的雜訊，就可以找到鳥群模式，把這模式拿來訓練電腦，將來電腦就可以自動辨識鳥的位置。
這計畫還有幾個衍生目標像是利用回波強度計算鳥的數量。配合地面調查，可以估算多強的回波值代表多少鳥。數鳥任務鳥的數量調查一直很令人頭大。當今科技可以複製生物、排列原子，但卻算不出鳥有多少隻。過去地面調查，礙於人力有限，因此有漏算的可能，外加大群過境時，整個天空成千上百隻鳥，根本就眼花來不及算。
鳥計畫想找出雷達回波強度和鳥數量的關係，但雷達的解析度還不足以辨識種類，既然不知道種類又怎麼能夠算數量呢？人工、雷達兩個方法都有限制，很難推算對應的數值。賴信志教授說，這個方法誤差還太大，不過一個研究的成功與否，要連同設備本身限制一併考量，不是要求研究能達到完美，而是要看能否把擁有的資源發揮到最好。
這兩年馬來西亞大學的研究生也來墾丁賞鷹，透過拍照協助數鳥，用電腦影像分析其中的黑點以計算數量。但是，畢竟鳥群不像高速公路車流只會順著一個方向飛，牠們可能會閃過攝影機、或是不斷搶鏡頭，而造成計數上的誤差。
此外，擁有大量遙測資源的中央大學，也發現衛星影像可能派得上用場。雖然衛星一天只經過台灣一次，但可以藉著照片上不同地區的反射率判斷哪兒是田、哪裡是河。研究團隊發現赤腹鷹和灰面鵟鷹過夜的地方，由於排泄物遍布的關係，棲息地的反射率在衛星影像上略有差異。研究團隊很開心，希望能藉由反射率追蹤棲息地並推算數量。
但要準確測量排泄物的反射率，需要有一張A4紙大小的排泄物。剛好特有生物保育中心撿到一隻受傷的灰面鵟鷹，但這隻鳥吃少拉少，好不容易集滿一張A4大小的排泄物，馬上冷凍宅配到中央大學太空科學所研究。然而，想「比對」特定物種的排泄物反射率，就代表要鳥類排泄物反射率的資料庫。要這些太空科學學者「不務正業」地蒐集鳥糞建立資料庫，似乎也太辛苦。
不少媒體對「預測」、「預報」、「監測」搞不清楚，認為鳥計畫是猛禽「預報」系統，可以在猛禽來台前即時通知賞鳥人，免得槓龜。「這不是預報系統，」墾丁國家公園管理處技士，也是計畫發起人之一的蔡乙榮告訴我，「目前它只能每小時告知鳥群現在位置、移動速度。」但若能更長期監測，搭配專業預報人才，是有機會成為猛禽預報系統的。
不論是氣象或是地震，想做到「預報」，就要有大量的監測基礎。鳥計畫這兩年都還在進行監測工作，想達到預報目的，準確告訴賞鳥人何時、什麼鳥種、多少數量、從哪個方向、會抵達何處，這計畫還必須克服不少限制。最大的限制，就是雷達無法辨識鳥種。在台灣，灰面鵟鷹和赤腹鷹的行為和過境時間不同，所以得以藉此區分，但這不是雷達的功勞，而是奠基於鳥類本身的行為和長期的地面調查。
無法辨識種類，除了影響數量計算，也連帶影響這方法的使用範圍。研究人員告訴我，當猛禽南遷時，如果聯合其他國家的監測資料，會是很廣大的監測利器。但是，其他國家鳥種組成跟我們不一樣，不見得能夠如此順利區分。
另外，鳥計畫僅採用墾丁氣象雷達資訊，但是墾丁雷達北面有老佛山擋著，只能看見南邊海面上、進入陸地前的春季北返鳥兒，和秋季已經出海後的鳥兒。所以，墾丁雷達也許可以預報猛禽何時抵達墾丁，但想在北部看鳥的人，就要自己推算鳥群從墾丁飛到北部的時間，然後就看天候和鳥兒賞不賞臉了。
提出這些難關絕不是要打擊研究人員，而是表達對他們的敬意。生態研究比其他科學領域更多限制，外加台灣彆腳的生態研究環境、不少人摩拳擦掌等著潑冷水，這些學者和賞鳥人士仍保有源源不絕的創意和熱情，勇敢走出「舒服區」，尋找和其他領域的人對話合作的機會，實屬難能可貴。丁宗蘇教授很用力地告訴我：「一定要鼓勵！」
十月中，我和攝影記者又回到社頂。長榮大學剩鍾文鴻同學留守凌霄亭。一個月不見，鍾文鴻滔滔不絕講著最近發生的大小事。某個颱風夜，一隻躲雨的龜殼花跑到宿舍裡；他早上爬山時差點弄壞人面蜘蛛的網子，又輕描淡寫帶過下雨摔車的事；最後還提醒要去滿州觀落鷹(觀看集體降落棲息的老鷹)的我們，記得回報鳥況給數鳥的大哥。短短一個月，這個小朋友已經完全沒有當初沒飯吃也心心念念要打Wii的宅男影子了。
出發前兩天，聽說灰面鵟鷹瘋狂飛一早上，數量高達七千隻。我們滿懷期望地下了墾丁，卻發現一朵厚厚的積雨雲跟在頭上，一夥人在大鐵棚下躲雨，當然是什麼也沒看到。隔天早上六點我們又出發到凌霄亭，可惜也沒什麼鳥，但賞鳥的人仍捧著大砲相機，保持高度興奮狀態，不斷碎念著「來了來了！再靠近點吧！」或「喔！這個讚！」比少女等待偶像還要熱切。
正失望沒看到幾隻鳥時，接到墾丁雷達站鄧財文博士的電話，他關切又開心地問：「有看到鳥吧？我在雷達上也有看到喔！」後來我們去雷達站找他，他指著藍花花的雷達圖上一條亮藍色細線說：「這是大概二十幾公里的鷹河。」我回想了一下雷達掃瞄的時間，同個時間地點，我們在凌霄亭只看見了不到十隻的灰面鵟鷹，令我不禁有點擔心雷達和人類視野的落差。
下午，我們又到了滿州，一對從高雄來滿州觀落鷹的夫婦告訴我，可能是因為今年還沒有落山風，所以鷹群不需要集體躲在滿州這個背風處，而可以到處停棲。聊著聊著，一個臉頰深凹、戴著太陽眼鏡的老伯賣力踩著骨頭快散了的腳踏車迎向我們。就在窄窄的田間小路中央，當自己家一樣停了下來，不顧後面卡著一台要通過的黑色轎車。
老伯遞給我們一張B 4的紙，上面印了幾則賞鷹新聞，用準備吵架的音量安慰我們 ：「沒關係，明年春天去八卦山看！」然後又用力踩著「嘰嘰喳喳」的腳踏車發著自製的「賞鷹快訊」。我心裡升起一股暖意，因為這群過境的鳥兒，將不分地區、不同背景的人串連了起來。在台灣的南端，雖然天空不作美、鳥兒不賞臉，但是，遇到這麼多可愛的人們，空等一場也值得。
剛好搭配灰面鵟鷹赤腹鷹過境，看看氣象雷達能否追蹤老鷹的飛行路徑。
照片在這
http://www.rhythmsmonthly.com/?p=10256
這期比較有趣的地方
是跟著長榮的同學住在社頂梅花鹿保育區工作站，
跟三個小男生同住一間，真是無福消受啊:p
因為在梅花鹿保育區，
早上四點多起床到廁所的時候，聽到「刷」的很大一聲，
一群梅花鹿在廁所外面被嚇到跑走。我也嚇了一跳馬上清醒。
我在山上記者兼保母，要負責煮三餐，
看銷路還不錯:p
管理員還會叫我提醒同學曬衣繩不要掛外面之類的。
這次最困難的，就是整篇文章一開始要有一張主照片，
主照片就是要把整個文章的概念呈現出來，
也就是要有「老鷹」和「雷達」。
但當老鷹飛到雷達那邊，高度就太高了，
根本拍不到，我開玩笑跟攝影說，抓一隻到雷達站放開讓他飛，
我攝影竟然認真的沉思起可能性，
我趕快叫他不要想了，用插畫就好了。
所以各位如果有機會翻翻雜誌，就會看到很壯觀的插畫。
這是我們插畫家自己畫的，完全沒有範本可以參考！
更厲害的是，插畫家完全沒跟我講到半句話，
靠著我傳話給編輯、編輯傳話給美術總監、美術總監再傳話給插畫家。
一有問題，就是插畫家問美術總監、美術總監再問編輯、編輯再問我。
這樣N級傳播竟然也完成了這麼美麗的插畫。大家去書店一定要翻翻囉！
還有當初標題我下「雷達很忙」！結果瞬間被否決。
經典真的是太規矩了＠＠
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作家張小嫻說： 「守候的本身，便是愛情， 不需要有任何的結果。」守候的甘苦，遠距的戀人知道，等候鷹群過境的賞鳥人也嘗過。墾丁社頂公園凌霄亭從九月起就有多雙熱切的眼睛仰望天空，深怕錯過猛禽遷徙。
「讚讚讚讚讚讚讚！」台灣猛禽研究會的大哥拿起大砲鏡頭，快門機關槍式地連發。我以為有什麼好東西，順著方向看去，一隻一臉跩樣的林鵰在樹頭上打盹。九月初的這天，除了幾隻家燕、日本松雀鷹和零星的鳥兒，沒看到半隻主角──赤腹鷹(Accipiter soloensis )和灰面鵟鷹(Butastur indicus )。但「空等」似乎不減損賞鳥人的熱情，據說這些人患了「鳥癌」、中了「鳥毒」，就算望著天空都能飲鴆止渴。
凌霄亭上還有幾張不太甘願的臉，除了每七、八分鐘起身對天空拍照，其餘時間就鬆著臉、眼神失焦地飄著。這些是長榮大學環境資訊研究中心賴信志教授的學生，不甘願是有原因的，平日打電動到半夜好幾點的小宅男，被要求早上四點起床。
四個人靠著一台不太靈光的手排重機車，由一個會認路的同學來回三趟，把其他成員從住宿的社頂工作站運送到社頂公園停車場。路途不遠，但要在漆黑中穿越大小石頭及雨後冒出的小瀑布時還頗令人心驚。沿途還會跳出幾隻想不開的梅花鹿、各種各樣的蛇、用獠牙挖著樹根的山豬、加上民間流傳的鬼故事，讓這段路顯得十分漫長。之後還要靠比月光還微弱的手電筒，摸黑走過泥濘溼滑的山路，才能到達賞鳥視野最好的凌霄亭。
雷達怎麼賞鳥
這幾個小朋友做的事情很簡單，就是利用魚眼相機拍天空的雲。這是「墾丁國家公園猛禽遷徙資訊系統建置計畫」(簡稱「鳥計畫」)的一部分。簡單說來，整個計畫想利用墾丁氣象雷達站的回波資料來辨識猛禽，進一步歸納猛禽產生的回波訊息。如果順利的話，未來也許能作為特定猛禽抵台的預報系統。
墾丁氣象雷達外表像顆綠色的足球，內部是碟狀天線。天線隨碟子朝著不同仰角、方位轉動，並主動發出電磁波束，電磁波撞擊到空氣中的物質產生回波，雷達再自己接收回波，然後得到半徑兩百五十公里左右的水氣分布情形。
關鍵字是「物質」！雷達不會告訴你打出的電磁波撞到了什麼，可能是氣象局想要的水氣分布，也有可能是飛機、高山、鳥群等等。對報氣象的人來說，地形、飛機、鳥群所產生的是「雜訊」，但對鳥計畫來說，若能辨識哪些雜訊就是要觀察的鳥，這些雜訊就能垃圾變黃金，成為生態研究上的要角。
台灣四個氣象雷達全為「都卜勒雷達」， 就是應用都卜勒效應( T h e Doppler Effect)的雷達。都卜勒效應告訴我們，為何在睡夢中也打得到蚊子。當「嗡嗡」頻率越高，就算不用睜眼就知道牠飛近了，頻率低就知道牠飛遠了。
蚊子當然不會故意「嗡」得比較尖銳讓你打牠。拍打翅膀的「嗡嗡」頻率是固定的。造成我們聽覺的差異，就是都卜勒效應。都卜勒效應除了適用在聲波，也適用於由雷達所發出的電磁波。
拜都卜勒效應所賜，雷達不僅能從回波強度得知物質的分布，還能判斷「徑向速度」，也就是物質朝雷達方向的移動速度，以及回波的分散程度(如果電磁波撞擊到的是同一種物質，彈回的回波組成單純，分散度就小；如果夾雜著水氣、飛機等等，分散度就會大。可以藉此判斷回波中是否有多種物質)。
氣象雷達賞鳥史
台灣從二○○二年起，矮胖如綠色蘑菇的墾丁氣象雷達有了氣象觀測外的第二專長──觀測猛禽。主要是當地過境猛禽──灰面鵟鷹和赤腹鷹的觀測。
因為這兩種鳥是墾丁的明星物種，也是台灣少數長期監測的動物，有足夠的背景知識可以應用。另外，台灣大學森林環境暨資源學系丁宗蘇教授分析，想用雷達觀測鳥類有幾個前提：第一，背景要乾淨，例如在海上。若在地形地貌複雜的陸上，就有過多雜訊干擾；第二，鳥的飛行高度要夠高。就算在海上低空飛行，還是有海面雜訊干擾。所以飛彈都強調低空飛行，才不容易被對方雷達攔截；第三，雷達回波要夠強。最好就是大隻、大群遷徙的鳥類。
台灣符合這些前提的鳥種寥寥可數。灰面鵟鷹和赤腹鷹靠垂直熱對流滑行，能夠飛得高，閃掉地面雜訊干擾；牠們體型夠大，又有集結遷徙行為，尤其在秋季出海時特別明顯；最重要的是，這兩種鳥又非常配合地錯開時間抵台──秋季時赤腹鷹九月抵台，而灰面鵟鷹在十月；春季，灰面鵟鷹三月抵台，赤腹鷹在四月。衡量各項限制和條件後發現，這兩種猛禽很適合雷達觀測。
屏東科技大學野生動物保育研究所孫元勳教授，帶領學生利用氣象雷達進行灰面鵟鷹調查。那時尚未研發軟體將雷達圖上的水氣資料過濾掉，所以是用肉眼在雷達圖圈出「鷹河」位置。
直到這兩年，「鳥計畫」由中央大學太空科學研究所潘貞杰所長(在接這計畫前，他只認識鴿子和白鷺鷥)，和長榮大學環境資訊研究中心賴信志主任合作，才帶入資訊處理的概念，利用全天空相
機、電腦軟體把水氣資料濾掉，剩下清晰的雜訊，進一步歸納雜訊的模式。
鳥計畫用的概念是這樣的：首先，研究團隊有氣象雷達資料，其中包含了水氣、海浪、雜訊。在地面上，雷達雜訊可能來自鳥群或是地形地物，但在海面上，沒有地形地物的干擾，因此研究人員覺得可以大略判斷雜訊就是鳥類。
另外，鳥計畫還用了全天空和魚眼相機，記錄雲分布的情形。若將天空照片中「沒有雲」的地方，比對同時段雷達圖中的同個位置，發現雷達圖中出現訊號，因為相片告訴你當時沒有雲，就可以推斷雷達回波訊號就是鳥群。大量累積無雲狀態時雷達圖的雜訊，就可以找到鳥群模式，把這模式拿來訓練電腦，將來電腦就可以自動辨識鳥的位置。
這計畫還有幾個衍生目標像是利用回波強度計算鳥的數量。配合地面調查，可以估算多強的回波值代表多少鳥。數鳥任務鳥的數量調查一直很令人頭大。當今科技可以複製生物、排列原子，但卻算不出鳥有多少隻。過去地面調查，礙於人力有限，因此有漏算的可能，外加大群過境時，整個天空成千上百隻鳥，根本就眼花來不及算。
鳥計畫想找出雷達回波強度和鳥數量的關係，但雷達的解析度還不足以辨識種類，既然不知道種類又怎麼能夠算數量呢？人工、雷達兩個方法都有限制，很難推算對應的數值。賴信志教授說，這個方法誤差還太大，不過一個研究的成功與否，要連同設備本身限制一併考量，不是要求研究能達到完美，而是要看能否把擁有的資源發揮到最好。
這兩年馬來西亞大學的研究生也來墾丁賞鷹，透過拍照協助數鳥，用電腦影像分析其中的黑點以計算數量。但是，畢竟鳥群不像高速公路車流只會順著一個方向飛，牠們可能會閃過攝影機、或是不斷搶鏡頭，而造成計數上的誤差。
此外，擁有大量遙測資源的中央大學，也發現衛星影像可能派得上用場。雖然衛星一天只經過台灣一次，但可以藉著照片上不同地區的反射率判斷哪兒是田、哪裡是河。研究團隊發現赤腹鷹和灰面鵟鷹過夜的地方，由於排泄物遍布的關係，棲息地的反射率在衛星影像上略有差異。研究團隊很開心，希望能藉由反射率追蹤棲息地並推算數量。
但要準確測量排泄物的反射率，需要有一張A4紙大小的排泄物。剛好特有生物保育中心撿到一隻受傷的灰面鵟鷹，但這隻鳥吃少拉少，好不容易集滿一張A4大小的排泄物，馬上冷凍宅配到中央大學太空科學所研究。然而，想「比對」特定物種的排泄物反射率，就代表要鳥類排泄物反射率的資料庫。要這些太空科學學者「不務正業」地蒐集鳥糞建立資料庫，似乎也太辛苦。
不少媒體對「預測」、「預報」、「監測」搞不清楚，認為鳥計畫是猛禽「預報」系統，可以在猛禽來台前即時通知賞鳥人，免得槓龜。「這不是預報系統，」墾丁國家公園管理處技士，也是計畫發起人之一的蔡乙榮告訴我，「目前它只能每小時告知鳥群現在位置、移動速度。」但若能更長期監測，搭配專業預報人才，是有機會成為猛禽預報系統的。
不論是氣象或是地震，想做到「預報」，就要有大量的監測基礎。鳥計畫這兩年都還在進行監測工作，想達到預報目的，準確告訴賞鳥人何時、什麼鳥種、多少數量、從哪個方向、會抵達何處，這計畫還必須克服不少限制。最大的限制，就是雷達無法辨識鳥種。在台灣，灰面鵟鷹和赤腹鷹的行為和過境時間不同，所以得以藉此區分，但這不是雷達的功勞，而是奠基於鳥類本身的行為和長期的地面調查。
無法辨識種類，除了影響數量計算，也連帶影響這方法的使用範圍。研究人員告訴我，當猛禽南遷時，如果聯合其他國家的監測資料，會是很廣大的監測利器。但是，其他國家鳥種組成跟我們不一樣，不見得能夠如此順利區分。
另外，鳥計畫僅採用墾丁氣象雷達資訊，但是墾丁雷達北面有老佛山擋著，只能看見南邊海面上、進入陸地前的春季北返鳥兒，和秋季已經出海後的鳥兒。所以，墾丁雷達也許可以預報猛禽何時抵達墾丁，但想在北部看鳥的人，就要自己推算鳥群從墾丁飛到北部的時間，然後就看天候和鳥兒賞不賞臉了。
提出這些難關絕不是要打擊研究人員，而是表達對他們的敬意。生態研究比其他科學領域更多限制，外加台灣彆腳的生態研究環境、不少人摩拳擦掌等著潑冷水，這些學者和賞鳥人士仍保有源源不絕的創意和熱情，勇敢走出「舒服區」，尋找和其他領域的人對話合作的機會，實屬難能可貴。丁宗蘇教授很用力地告訴我：「一定要鼓勵！」
十月中，我和攝影記者又回到社頂。長榮大學剩鍾文鴻同學留守凌霄亭。一個月不見，鍾文鴻滔滔不絕講著最近發生的大小事。某個颱風夜，一隻躲雨的龜殼花跑到宿舍裡；他早上爬山時差點弄壞人面蜘蛛的網子，又輕描淡寫帶過下雨摔車的事；最後還提醒要去滿州觀落鷹(觀看集體降落棲息的老鷹)的我們，記得回報鳥況給數鳥的大哥。短短一個月，這個小朋友已經完全沒有當初沒飯吃也心心念念要打Wii的宅男影子了。
出發前兩天，聽說灰面鵟鷹瘋狂飛一早上，數量高達七千隻。我們滿懷期望地下了墾丁，卻發現一朵厚厚的積雨雲跟在頭上，一夥人在大鐵棚下躲雨，當然是什麼也沒看到。隔天早上六點我們又出發到凌霄亭，可惜也沒什麼鳥，但賞鳥的人仍捧著大砲相機，保持高度興奮狀態，不斷碎念著「來了來了！再靠近點吧！」或「喔！這個讚！」比少女等待偶像還要熱切。
正失望沒看到幾隻鳥時，接到墾丁雷達站鄧財文博士的電話，他關切又開心地問：「有看到鳥吧？我在雷達上也有看到喔！」後來我們去雷達站找他，他指著藍花花的雷達圖上一條亮藍色細線說：「這是大概二十幾公里的鷹河。」我回想了一下雷達掃瞄的時間，同個時間地點，我們在凌霄亭只看見了不到十隻的灰面鵟鷹，令我不禁有點擔心雷達和人類視野的落差。
下午，我們又到了滿州，一對從高雄來滿州觀落鷹的夫婦告訴我，可能是因為今年還沒有落山風，所以鷹群不需要集體躲在滿州這個背風處，而可以到處停棲。聊著聊著，一個臉頰深凹、戴著太陽眼鏡的老伯賣力踩著骨頭快散了的腳踏車迎向我們。就在窄窄的田間小路中央，當自己家一樣停了下來，不顧後面卡著一台要通過的黑色轎車。
老伯遞給我們一張B 4的紙，上面印了幾則賞鷹新聞，用準備吵架的音量安慰我們 ：「沒關係，明年春天去八卦山看！」然後又用力踩著「嘰嘰喳喳」的腳踏車發著自製的「賞鷹快訊」。我心裡升起一股暖意，因為這群過境的鳥兒，將不分地區、不同背景的人串連了起來。在台灣的南端，雖然天空不作美、鳥兒不賞臉，但是，遇到這麼多可愛的人們，空等一場也值得。
2010年8月24日 星期二
【科普作品】電影世界的動作捕捉系統 Motion Capture
這一期，一點也不像「實驗傳奇」。不是跟著一間實驗室，寫他們的互動或是研究成果，
而是寫motion capture 這項技術在台灣各個領域的應用。比較像是導覽吧！
怎麼講呢？這樣寫法比較淺、好懂、有趣也好拍攝，可是講不到太多科學，
有點喪失了我原本想把很難的科學講的簡單有趣的目的。
我也不知道到底怎樣比較好？所有的事情都很茫然...
謝謝各位受訪者的幫忙。謝謝視翔溫柔的秘書泡的好喝咖啡、奇銳的伙伴們的照顧和指導、透過小樽的指示我才找到pzman、透過pzman學了不少也才又找到一直不想理我的 Hero導演（泣...）、講得非常好的許允聖老師、文大攝影棚的主任、崑山的老師同學、還有元智中原大學的老師同學們。
當然還有非常認真的世慧和陪我（其實是我陪他）上山下海拍照的小黑。
謝謝大家的幫忙，也請你們持續給我批評指教。
---------
欄目：實驗傳奇
責編：世慧
字數：4936(正文)+935(BOX)
大標：虛實之間
副標：電影世界的動作捕捉系統
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)
二○○五年九月，美國加州卡佛(Culver)市。
凌晨六點，天微亮，演員温斯頓(Ray Winstone)手摀著熱咖啡，走到了化妝室，開始了他拍攝電影《貝武夫》的第一天。
《貝武夫》改編自英國史詩，講述的是維京勇士貝武夫為民除害的故事。男主角溫斯頓在經過兩個小時化妝後，除了臉上多了密布如青春痘般的藍色豆子，身上帽T變成緊身的「忍者裝」更凸顯他的禿頭大肚模樣，哪有半點英雄的派頭？
幸好，這只是部動畫，溫斯頓的身形最終不會出現在電影中。導演辛密克斯(Robert Zemeckis)要的只是他精湛的動作、表情與聲音，所用的技術就是他這幾年迷上的新玩具——「動作捕捉系統」(Motion Capture)，一套從不同角度捕捉演員動作的設備。
《貝武夫》的動作捕捉攝影棚，雖然只有羽球場大小，但四面八方卻如滿天星斗般散布著兩百四十四台紅外線攝影機；它們會從不同角度發出紅外線，照射到演員身上的光球(marker)，擷取光球座標，另外，還有十二架普通攝影機隨時記錄演出狀況。
為了不要妨礙紅外線穿透，所有的道具都是用鐵絲做成，有點類似元宵節提的燈籠骨架。雞腿是在打蛋器上頭綁著橡皮筋，演出時用手抓著握柄，再咬下橡皮筋就會有很逼真的效果。另外鐵絲做成的水壺中還有秤錘，如此拿起來才有搖晃的重量感。
除了捕捉演員的動作外，連馬匹也被請進棚內捕捉動作，眼看攝影棚內人仰馬翻，馬匹奔跑碰撞時不斷地把皮毛上的光球抖落，要不斷地重複黏貼。馬的氣味讓工作人員紛紛帶起口罩、不停地噴灑除臭劑，助理帶著手套蹲在地上清理馬的排泄物時酸溜溜地說：「這工作還真有趣！」這些小故事都記錄在《貝武夫》光碟的幕後花絮中。
《貝武夫》總共花了四十六天、八十一名演員參與拍攝動作捕捉。二○○七年上映，獲得兩億美元的票房佳績。其賣點除了五十歲的溫斯頓被塑造成有八塊肌的高大英雄、安潔莉娜裘莉的虛擬全裸、以及打打殺殺的大場面外，更捧紅了這個模糊了「真實」與「虛擬」世界的動作捕捉系統。
●Mocap在台灣
二○一○年，台灣高雄師範大學。
《木偶人—BBS鄉民的正義》是林世勇的第一部電影。三十一歲的他，透過網路發表動畫作品而有知名度。這回他想藉著動作捕捉系統技術結合動畫與真人，來探討BBS世界的事件與文化。
這四年來，導演身兼製片的林世勇，為了《木偶人》四處奔走說服金主支持。起初金主對以動作捕捉系統做出來的動畫非常沒信心，勉為其難投資後，片子拍到一半又開始起了撤資的念頭。還好，同樣使用動作捕捉系統而造成大轟動的《阿凡達》及時上映，讓《木偶人》的拍攝起死回生。
憑著時有時無的經費挹注，林世勇花了新台幣二十幾萬元租借到高雄師範大學的動態擷取攝影棚。七坪左右的空間中，十二架紅外線攝影機、一台電腦，拮据到連在國內外榮獲多座動畫獎項的動畫師黃楷迪都要兼任演員，才能搞定兩百多組動作。雖說經費人手有限，但預告片中的動畫效果，已讓對國產動畫瀕臨絕望的觀眾再度重燃期待。
雖然《木偶人》是台灣第一部利用動作捕捉系統拍攝的電影，但是動作捕捉系統不是什麼神奇的新玩意，簡單來說就是測量、追蹤、記錄演員或其他要捕捉的對象動作的一種設備。
台灣在九○年代左右，開始引進動作捕捉系統作為科學、醫療、運動分析的使用，例如陽明大學將動作捕捉系統應用於復健工程及輔具設計上，體育學院也將之做為運動分析使用。等到製作技術成熟，動作捕捉系統逐漸被量產和普及化，這套要價新台幣一、兩百萬元的設備，才被應用於電玩等娛樂產業。
如果大家有印象的話，歌手庾澄慶創造的虛擬偶像「哈寶寶」，便是動作捕捉系統的產物。台灣在近年也將它應用在傳統技藝數位典藏計畫上，比方說利用光纖式手套擷取布袋戲大師的指法；中國科技大學的許允聖，還曾經拿它捕捉過八家將的動作等等。
動作捕捉系統除了捕捉人的動作外，當然也可以捕捉動物的動作。在國外，馬、狗、猴子、大象、袋鼠、鬣蜥蜴、蜘蛛等動物的動作，都曾經被捕捉過。以應用的地點來說，從陸地、水中，到現在連太空站都有這套設備，可以觀察無重力狀態下太空人的動作。
動作捕捉系統的應用五花八門，但真正將動作捕捉系統發揚光大的卻是好萊塢的電影動畫產業。
●動作捕捉系統種類
傳統的動畫製作，一秒鐘需要設計二十四個畫面。以慢工出細活聞名的宮崎駿所開設的吉卜力動畫公司為例，一個動畫師一週只能做出五秒鐘的動畫，因此吉卜力總是動輒三、五年才能出產一部動畫。
理論上，動作捕捉系統的應用，可以大幅降低製作時間和成本。拿最近很紅的某動畫新聞來說，因為呈現的是新聞事件，必須講求時效性，不可能逐格精雕細琢，因此動作捕捉系統這時候就派上用場了。製作單位會先把演員的不同動作，如跑、跳、擁抱等分別錄製、建立資料庫，之後再套用到電腦中不同的人物模型上，製作成不同的新聞。舉個例子來說，第一則新聞是小孩追上母親、雙方互相擁抱，第二則新聞是運動員跑完全程後抱住一旁加油的觀眾。兩則新聞中的角色雖不一樣，但「跑」及「擁抱」等影像資料，卻可以重複套用在不同的人物模型上。
除了加速動畫製作流程，動作捕捉系統也常拿來捕捉比較特別的動作，比方說舞步、老人或小孩的動作、傳統技藝等。如此一來，動畫師就不用為了製作不同的角色，今天要揣摩街舞、明天要學少林功夫、後天又要詮釋小娃娃顛簸的走路姿勢了。
但你可能會說：「動作捕捉系統有什麼稀奇？我的眼睛也能觀察運動軌跡。」這當中差別在於，我們的眼睛絕不可能在一百二十分之一秒中精確記錄所有關節的動作，把動作資料輸入再對應上電腦中的人體骨架。
不同種類的動作捕捉系統，有各自的方式捕捉運動軌跡。最早期的「機械式」動作捕捉系統，要求演員都要全身套上，外形類似多處骨折病患所須穿戴的護具式「外骨骼」；演員活動時，外骨骼會跟著伸縮旋轉，並記錄各部位的「相對旋轉」量。既然是「相對旋轉」，機械式系統就可能誤判絕對位置。比方說，當一個人跳起來時膝蓋會彎曲，機械式系統可能會以為他是因為蹲下而膝蓋彎曲。另外，外骨骼會阻礙關節活動、長期穿戴不舒適，因此這套系統已經很少人在使用了。
「電磁式」動作捕捉系統則先製造了磁場，讓演員穿上裝設電磁接收器的服裝，透過磁場的強弱，來感應演員身上接受器的位移和轉動。這個方法最早是美國軍隊用來觀察飛行員的頭部動作，缺點是演員要揹著連到主機的連接線，活動起來不方便，外加磁場很容易被干擾，尤其是在這個手機氾濫的時代。
最常見的動作捕捉系統，就是我們在好萊塢電影花絮中看到演員身上貼滿小白點、攝影棚密布攝影機的「光學式」系統。這裡的攝影機和我們認知的稍有不同，他並不會錄製一般的影像，而是從不同位置閃爍著紅外線，紅外線打到演員身上黏貼的的光球，光球上有強烈的反光物質，攝影機記錄的就是這些光球的位置。
●麻煩一籮筐
對一台攝影機來說，它能夠記錄物體在二維平面中的座標，但是卻無法判斷垂直畫面的深度。想要判斷距離，就必須要有兩、三台以上的攝影機，「重疊」出物體在三度空間中所在的位置，這就是應用三角定位法——只要有兩個角度和一個邊長，我們就可以得到一個三角形。所以，當我們想知道一個光球的空間座標，需要兩台攝影機從不同角度拍攝，如果我們知道兩台相機的距離(邊長)和拍攝球的角度(兩個角度)，就可以得到球的位置了。
如果要讓擷取作業更加穩定，並能同時捕捉多位演員，就需要越多台攝影機。可以把攝影棚想像成棒球場，主審會有視野上的死角，因此通常都會有一組裁判和線審共同判斷位置。萬一有越多棒球在場上亂飛，就需要有越多裁判協助判斷。這也是為什麼一次要捕捉十幾個演員互動的好萊塢攝影棚，都會用到兩百多台的攝影機。
動作捕捉系統絕對不是攝影機架一架、光球貼一貼，電腦就會自動把影像記錄好讓動畫師應用。捕捉過程中需要大量的經驗來對付「遮蔽」、「雜訊」、「錯置」的問題。
光學式動態擷取系統很容易產生「遮蔽」的問題，因為肢體動作或是道具遮蔽了光球。這也是為什麼電影《貝武夫》在拍攝時用了很多鐵絲做成的道具，像是鐵絲水壺、或是鐵絲樂器等等。雖然說電影只捕捉演員的動作，並不會捕捉道具的軌跡，但是拍攝時還是需要有道具的輔助看起來會比較真實，總不能要演員坐著講話，卻讓演員一直蹲馬步吧！
另外光學式捕捉系統還有其他麻煩處，像是因為校正不良或是光球擠壓而產生的「雜訊」；因為點的位置太靠近或瞬間交錯而產生的「錯置」(比方說手縮在胸前，和手在胸前交叉，對攝影機來說是差不多的)等問題。
這些問題在攝影機少之又少的台灣更顯嚴重，就像許允聖說的「台灣就是要在限制中求生」。之前他所利用的台灣藝術大學虛擬攝影棚，場地小又低矮，演員手一抬高就會超出攝影機涵蓋範圍；又因為只有六台攝影機，稍微一個旋轉等動作，就會讓光球被遮蔽；加上他當時錄製的是以不斷繞圈為特色的八卦掌，遮蔽和錯置的問題就更嚴重了。
如果動作捕捉的最終目的是要用在電玩上，或許還可能要求演員妥協一下，手不要舉太高，或是避免旋轉，先錄製完大致動作後動畫師再來手調還原。但若要做文化保存，要求這些大師級人物為了配合場地限制，而不能正確呈現動作，可能就會讓大師覺得不被尊重，事後手調也不一定能呈現原味。
正因為有這些擷取上的問題，在錄製動作之後，還必須花上冗長的時間和大量人力來「清理資料」。這也是為什麼很多學校機關興沖沖購買光學式動作捕捉系統，後來卻發現沒有想像中好用而把它打入冷宮。
既然有這麼多空著沒用的攝影棚，為什麼不把回收攝影機集合起來，弄一個高規格的動作捕捉攝影棚呢？我懷著歐巴桑省錢心態問受訪者，大家都苦笑了。整合是一個太複雜又太政治的工作，這個領域缺乏不怕麻煩又能登高一呼的人。現在學校機關想著要消耗經費、廠商想辦法要賣設備、學生忙著找工作、拍片的要忙籌錢，每個人都自身難保，誰還管這個問題呢！
●傳統產業的批評
動作捕捉系統在台灣電影動畫產業被冷落，其實還有其他原因。國內的電影多為記錄片或是節奏緩慢的劇情片和小品，科幻片、動作片較少，因此比較不需要動作捕捉系統的輔助。也因此設備的建置成本大增，有心嘗試新技術的電影人，自然也就聞之卻步了。
相對於台灣的舉步不前，美國動畫捕捉系統在電影動畫產業中，一開始也走得不平順。一九六二年就開始利用動作捕捉系統操作數位角色的美國，面對的是新技術不被傳統電影動畫業認可問題。
一九九九年，美國《動畫世界》(Animation World？)雜誌曾經以此主題進行辯論。有些傳統手繪或逐格影描(rotoscope,將人物真實的動作連續拍照，再按照片一格一格描繪下來)的動畫師，認為動作捕捉系統算「作弊」。有趣的是，回顧動畫史，所有人都在尋找讓繪製流程更快速的方法，但是當動作捕捉系統漸漸普及，部分傳統動畫業先是唱衰，接著擔心受威脅而開始扣帽子。
使用動作捕捉系統的電影和動畫，在好萊塢一度被排擠。二○○一年第一部以全數位演員為號召的《太空戰士》，因為只捕捉演員動作而沒捕捉表情，讓角色的動作逼真但缺少靈魂，最後票房差到連動畫工作室都賠掉了。
接下來幾年，總算逐漸克服臉部動作捕捉的障礙。飾演電影《魔戒》「咕嚕」一角的瑟克斯(Andy Serkis)，被不少影評認為有資格提名奧斯卡最佳男配角，但反對聲浪認為這個角色使用動作捕捉系統輔助，因此不能算是本人演出；《阿凡達》導演柯麥隆(James Cameron)早在一九九五年就開始構思劇本和拍攝方式，被不少人笑說「瘋了才會去嘗試」。好不容易等到科技發展純熟，他終於拍了片並創造佳績後，本屆奧斯卡評審果然還是認為只要使用了動作捕捉系統，演員就不算真的演員，動畫也不算真的動畫。要不是這幾部電影都名利雙收，否則還真得為這些真實與虛擬的混血兒感到心酸。
幸運的是，台灣不需要杞人憂天，我們的動作捕捉技術和使用規模還遠遠不夠強大到威脅傳統動畫與電影產業。一方面是相對於好萊塢隨便都有兩、三百台，全台灣最大的動作捕捉攝影棚只有十六台攝影機，頂多同時捕捉兩、三個演員；外加我們的文化一向強調安全、保險為上策，沒人敢衝第一，大家都在觀望著先驅如何壯烈犧牲。
目前，除了命運未卜的《木偶人》，代理動作捕捉系統的奇銳科技也協助了另一部電影拍攝，動作捕捉技術，終於在台灣電影業插上一腳。
曾有位世新大學老師說過：「台灣的動畫環境並不適合有理想的學生發展」，但仍有些人自願或不得已留守在台灣為動畫領域而努力。像是負責《木偶人》動畫擷取的楊中岳就說：「不管怎樣的爛環境總有自己能先做好的地方。」明年，若這幾部電影得以上映，除了欣賞劇情與背後的科技外，也請感念一下這些年輕電影人在虛擬與真實、理想與限制間的擺盪與掙扎。
BOX:打破虛實的界限
視翔科技小小的攝影棚，很久沒這麼熱鬧了。約莫十個元智和中原大學的研究所師生，進行結合虛擬實境和動作捕捉的實驗。演員努力擠進緊身的動作擷取服，身材畢露被大家糗了一番。因為過於悶熱，幾個人還沒開始擷取就滿頭大汗，想喝點水卻又被阻止：「等一下不能上廁所喔！」免得要重新穿脫擷取服會耽誤時間。
這屬於人因工程(Human Factor Engineering,了解人體的條件與限制，以此為依據進行產品設計的領域)研究的一環。研究生花了一年多在電腦中建立虛擬的船艙控制台，裡面有高高低低數部電腦機台，這個研究，就是用來檢視控制機台的設計是否會造成維修人員的不便。
這天是第一次把虛擬實境套用上動作捕捉系統，讓真人戴著可以看到虛擬船艙的立體眼鏡，去拆卸、維修控制台的電腦螢幕、電源線等等。
他們的理想是，以虛擬實境作為未來真正施工的參考。如果在虛擬控制台的維修不順手，比方說機台下方的門蓋太小或是螢幕過高等問題，都可以在虛擬實境的階段及早發現，如此就可以節省真正施工後的改動。
電玩界其實早就結合動作捕捉和虛擬實境了，像是Wii的搖桿中有加速規、陀螺儀來感應玩家的手部動作，電視螢幕旁裝設的紅外線和藍芽系統可以捕捉玩家的位置以和電玩畫面互動。最近微軟新推出的一套電玩，更主打不用任何遙控器，直接凌空比畫就能同步控制電玩螢幕中的人物。電玩遊戲只需兩台攝影機，一台RGB攝影機，負責辨識臉部和播放影像，另外一台紅外線攝影機則可追蹤動作和移動的深度。
電玩是將真人動作放入虛擬世界，但若把動作捕捉的概念倒過來使用，就可讓虛擬世界進入真實世界中，就像電影《關鍵報告》裡的克魯斯凌空控制電腦影像的技術。麻省理工學院媒體實驗室的印度研究生米斯崔(Parnav Mistry)研發了第六感介面，利用掛在脖子上的小型電腦，結合投影機、攝影機、鏡子、麥克風，組合成可以捕捉手部動作與電腦、網路互動的介面：在手上畫個圈，就會出現虛擬手錶告訴你時間；用手指比出個框，就能隨處拍照；看到雜誌上有什麼精采的照片，也可以用手把圖片「捏著」直接放進全尺寸的的電腦螢幕裡。
動作捕捉系統的應用從人體、動物、到布料的飄動；從水中到外太空皆無所不在，不論是在娛樂、醫療，或工程設計的領域裡，都結合了數位與真實世界……。從動作捕捉系統裡，我們看到科技應用發展的高度與廣度，全來自人類的膽識與想像。
而是寫motion capture 這項技術在台灣各個領域的應用。比較像是導覽吧！
怎麼講呢？這樣寫法比較淺、好懂、有趣也好拍攝，可是講不到太多科學，
有點喪失了我原本想把很難的科學講的簡單有趣的目的。
我也不知道到底怎樣比較好？所有的事情都很茫然...
謝謝各位受訪者的幫忙。謝謝視翔溫柔的秘書泡的好喝咖啡、奇銳的伙伴們的照顧和指導、透過小樽的指示我才找到pzman、透過pzman學了不少也才又找到一直不想理我的 Hero導演（泣...）、講得非常好的許允聖老師、文大攝影棚的主任、崑山的老師同學、還有元智中原大學的老師同學們。
當然還有非常認真的世慧和陪我（其實是我陪他）上山下海拍照的小黑。
謝謝大家的幫忙，也請你們持續給我批評指教。
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欄目：實驗傳奇
責編：世慧
字數：4936(正文)+935(BOX)
大標：虛實之間
副標：電影世界的動作捕捉系統
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)
二○○五年九月，美國加州卡佛(Culver)市。
凌晨六點，天微亮，演員温斯頓(Ray Winstone)手摀著熱咖啡，走到了化妝室，開始了他拍攝電影《貝武夫》的第一天。
《貝武夫》改編自英國史詩，講述的是維京勇士貝武夫為民除害的故事。男主角溫斯頓在經過兩個小時化妝後，除了臉上多了密布如青春痘般的藍色豆子，身上帽T變成緊身的「忍者裝」更凸顯他的禿頭大肚模樣，哪有半點英雄的派頭？
幸好，這只是部動畫，溫斯頓的身形最終不會出現在電影中。導演辛密克斯(Robert Zemeckis)要的只是他精湛的動作、表情與聲音，所用的技術就是他這幾年迷上的新玩具——「動作捕捉系統」(Motion Capture)，一套從不同角度捕捉演員動作的設備。
《貝武夫》的動作捕捉攝影棚，雖然只有羽球場大小，但四面八方卻如滿天星斗般散布著兩百四十四台紅外線攝影機；它們會從不同角度發出紅外線，照射到演員身上的光球(marker)，擷取光球座標，另外，還有十二架普通攝影機隨時記錄演出狀況。
為了不要妨礙紅外線穿透，所有的道具都是用鐵絲做成，有點類似元宵節提的燈籠骨架。雞腿是在打蛋器上頭綁著橡皮筋，演出時用手抓著握柄，再咬下橡皮筋就會有很逼真的效果。另外鐵絲做成的水壺中還有秤錘，如此拿起來才有搖晃的重量感。
除了捕捉演員的動作外，連馬匹也被請進棚內捕捉動作，眼看攝影棚內人仰馬翻，馬匹奔跑碰撞時不斷地把皮毛上的光球抖落，要不斷地重複黏貼。馬的氣味讓工作人員紛紛帶起口罩、不停地噴灑除臭劑，助理帶著手套蹲在地上清理馬的排泄物時酸溜溜地說：「這工作還真有趣！」這些小故事都記錄在《貝武夫》光碟的幕後花絮中。
《貝武夫》總共花了四十六天、八十一名演員參與拍攝動作捕捉。二○○七年上映，獲得兩億美元的票房佳績。其賣點除了五十歲的溫斯頓被塑造成有八塊肌的高大英雄、安潔莉娜裘莉的虛擬全裸、以及打打殺殺的大場面外，更捧紅了這個模糊了「真實」與「虛擬」世界的動作捕捉系統。
●Mocap在台灣
二○一○年，台灣高雄師範大學。
《木偶人—BBS鄉民的正義》是林世勇的第一部電影。三十一歲的他，透過網路發表動畫作品而有知名度。這回他想藉著動作捕捉系統技術結合動畫與真人，來探討BBS世界的事件與文化。
這四年來，導演身兼製片的林世勇，為了《木偶人》四處奔走說服金主支持。起初金主對以動作捕捉系統做出來的動畫非常沒信心，勉為其難投資後，片子拍到一半又開始起了撤資的念頭。還好，同樣使用動作捕捉系統而造成大轟動的《阿凡達》及時上映，讓《木偶人》的拍攝起死回生。
憑著時有時無的經費挹注，林世勇花了新台幣二十幾萬元租借到高雄師範大學的動態擷取攝影棚。七坪左右的空間中，十二架紅外線攝影機、一台電腦，拮据到連在國內外榮獲多座動畫獎項的動畫師黃楷迪都要兼任演員，才能搞定兩百多組動作。雖說經費人手有限，但預告片中的動畫效果，已讓對國產動畫瀕臨絕望的觀眾再度重燃期待。
雖然《木偶人》是台灣第一部利用動作捕捉系統拍攝的電影，但是動作捕捉系統不是什麼神奇的新玩意，簡單來說就是測量、追蹤、記錄演員或其他要捕捉的對象動作的一種設備。
台灣在九○年代左右，開始引進動作捕捉系統作為科學、醫療、運動分析的使用，例如陽明大學將動作捕捉系統應用於復健工程及輔具設計上，體育學院也將之做為運動分析使用。等到製作技術成熟，動作捕捉系統逐漸被量產和普及化，這套要價新台幣一、兩百萬元的設備，才被應用於電玩等娛樂產業。
如果大家有印象的話，歌手庾澄慶創造的虛擬偶像「哈寶寶」，便是動作捕捉系統的產物。台灣在近年也將它應用在傳統技藝數位典藏計畫上，比方說利用光纖式手套擷取布袋戲大師的指法；中國科技大學的許允聖，還曾經拿它捕捉過八家將的動作等等。
動作捕捉系統除了捕捉人的動作外，當然也可以捕捉動物的動作。在國外，馬、狗、猴子、大象、袋鼠、鬣蜥蜴、蜘蛛等動物的動作，都曾經被捕捉過。以應用的地點來說，從陸地、水中，到現在連太空站都有這套設備，可以觀察無重力狀態下太空人的動作。
動作捕捉系統的應用五花八門，但真正將動作捕捉系統發揚光大的卻是好萊塢的電影動畫產業。
●動作捕捉系統種類
傳統的動畫製作，一秒鐘需要設計二十四個畫面。以慢工出細活聞名的宮崎駿所開設的吉卜力動畫公司為例，一個動畫師一週只能做出五秒鐘的動畫，因此吉卜力總是動輒三、五年才能出產一部動畫。
理論上，動作捕捉系統的應用，可以大幅降低製作時間和成本。拿最近很紅的某動畫新聞來說，因為呈現的是新聞事件，必須講求時效性，不可能逐格精雕細琢，因此動作捕捉系統這時候就派上用場了。製作單位會先把演員的不同動作，如跑、跳、擁抱等分別錄製、建立資料庫，之後再套用到電腦中不同的人物模型上，製作成不同的新聞。舉個例子來說，第一則新聞是小孩追上母親、雙方互相擁抱，第二則新聞是運動員跑完全程後抱住一旁加油的觀眾。兩則新聞中的角色雖不一樣，但「跑」及「擁抱」等影像資料，卻可以重複套用在不同的人物模型上。
除了加速動畫製作流程，動作捕捉系統也常拿來捕捉比較特別的動作，比方說舞步、老人或小孩的動作、傳統技藝等。如此一來，動畫師就不用為了製作不同的角色，今天要揣摩街舞、明天要學少林功夫、後天又要詮釋小娃娃顛簸的走路姿勢了。
但你可能會說：「動作捕捉系統有什麼稀奇？我的眼睛也能觀察運動軌跡。」這當中差別在於，我們的眼睛絕不可能在一百二十分之一秒中精確記錄所有關節的動作，把動作資料輸入再對應上電腦中的人體骨架。
不同種類的動作捕捉系統，有各自的方式捕捉運動軌跡。最早期的「機械式」動作捕捉系統，要求演員都要全身套上，外形類似多處骨折病患所須穿戴的護具式「外骨骼」；演員活動時，外骨骼會跟著伸縮旋轉，並記錄各部位的「相對旋轉」量。既然是「相對旋轉」，機械式系統就可能誤判絕對位置。比方說，當一個人跳起來時膝蓋會彎曲，機械式系統可能會以為他是因為蹲下而膝蓋彎曲。另外，外骨骼會阻礙關節活動、長期穿戴不舒適，因此這套系統已經很少人在使用了。
「電磁式」動作捕捉系統則先製造了磁場，讓演員穿上裝設電磁接收器的服裝，透過磁場的強弱，來感應演員身上接受器的位移和轉動。這個方法最早是美國軍隊用來觀察飛行員的頭部動作，缺點是演員要揹著連到主機的連接線，活動起來不方便，外加磁場很容易被干擾，尤其是在這個手機氾濫的時代。
最常見的動作捕捉系統，就是我們在好萊塢電影花絮中看到演員身上貼滿小白點、攝影棚密布攝影機的「光學式」系統。這裡的攝影機和我們認知的稍有不同，他並不會錄製一般的影像，而是從不同位置閃爍著紅外線，紅外線打到演員身上黏貼的的光球，光球上有強烈的反光物質，攝影機記錄的就是這些光球的位置。
●麻煩一籮筐
對一台攝影機來說，它能夠記錄物體在二維平面中的座標，但是卻無法判斷垂直畫面的深度。想要判斷距離，就必須要有兩、三台以上的攝影機，「重疊」出物體在三度空間中所在的位置，這就是應用三角定位法——只要有兩個角度和一個邊長，我們就可以得到一個三角形。所以，當我們想知道一個光球的空間座標，需要兩台攝影機從不同角度拍攝，如果我們知道兩台相機的距離(邊長)和拍攝球的角度(兩個角度)，就可以得到球的位置了。
如果要讓擷取作業更加穩定，並能同時捕捉多位演員，就需要越多台攝影機。可以把攝影棚想像成棒球場，主審會有視野上的死角，因此通常都會有一組裁判和線審共同判斷位置。萬一有越多棒球在場上亂飛，就需要有越多裁判協助判斷。這也是為什麼一次要捕捉十幾個演員互動的好萊塢攝影棚，都會用到兩百多台的攝影機。
動作捕捉系統絕對不是攝影機架一架、光球貼一貼，電腦就會自動把影像記錄好讓動畫師應用。捕捉過程中需要大量的經驗來對付「遮蔽」、「雜訊」、「錯置」的問題。
光學式動態擷取系統很容易產生「遮蔽」的問題，因為肢體動作或是道具遮蔽了光球。這也是為什麼電影《貝武夫》在拍攝時用了很多鐵絲做成的道具，像是鐵絲水壺、或是鐵絲樂器等等。雖然說電影只捕捉演員的動作，並不會捕捉道具的軌跡，但是拍攝時還是需要有道具的輔助看起來會比較真實，總不能要演員坐著講話，卻讓演員一直蹲馬步吧！
另外光學式捕捉系統還有其他麻煩處，像是因為校正不良或是光球擠壓而產生的「雜訊」；因為點的位置太靠近或瞬間交錯而產生的「錯置」(比方說手縮在胸前，和手在胸前交叉，對攝影機來說是差不多的)等問題。
這些問題在攝影機少之又少的台灣更顯嚴重，就像許允聖說的「台灣就是要在限制中求生」。之前他所利用的台灣藝術大學虛擬攝影棚，場地小又低矮，演員手一抬高就會超出攝影機涵蓋範圍；又因為只有六台攝影機，稍微一個旋轉等動作，就會讓光球被遮蔽；加上他當時錄製的是以不斷繞圈為特色的八卦掌，遮蔽和錯置的問題就更嚴重了。
如果動作捕捉的最終目的是要用在電玩上，或許還可能要求演員妥協一下，手不要舉太高，或是避免旋轉，先錄製完大致動作後動畫師再來手調還原。但若要做文化保存，要求這些大師級人物為了配合場地限制，而不能正確呈現動作，可能就會讓大師覺得不被尊重，事後手調也不一定能呈現原味。
正因為有這些擷取上的問題，在錄製動作之後，還必須花上冗長的時間和大量人力來「清理資料」。這也是為什麼很多學校機關興沖沖購買光學式動作捕捉系統，後來卻發現沒有想像中好用而把它打入冷宮。
既然有這麼多空著沒用的攝影棚，為什麼不把回收攝影機集合起來，弄一個高規格的動作捕捉攝影棚呢？我懷著歐巴桑省錢心態問受訪者，大家都苦笑了。整合是一個太複雜又太政治的工作，這個領域缺乏不怕麻煩又能登高一呼的人。現在學校機關想著要消耗經費、廠商想辦法要賣設備、學生忙著找工作、拍片的要忙籌錢，每個人都自身難保，誰還管這個問題呢！
●傳統產業的批評
動作捕捉系統在台灣電影動畫產業被冷落，其實還有其他原因。國內的電影多為記錄片或是節奏緩慢的劇情片和小品，科幻片、動作片較少，因此比較不需要動作捕捉系統的輔助。也因此設備的建置成本大增，有心嘗試新技術的電影人，自然也就聞之卻步了。
相對於台灣的舉步不前，美國動畫捕捉系統在電影動畫產業中，一開始也走得不平順。一九六二年就開始利用動作捕捉系統操作數位角色的美國，面對的是新技術不被傳統電影動畫業認可問題。
一九九九年，美國《動畫世界》(Animation World？)雜誌曾經以此主題進行辯論。有些傳統手繪或逐格影描(rotoscope,將人物真實的動作連續拍照，再按照片一格一格描繪下來)的動畫師，認為動作捕捉系統算「作弊」。有趣的是，回顧動畫史，所有人都在尋找讓繪製流程更快速的方法，但是當動作捕捉系統漸漸普及，部分傳統動畫業先是唱衰，接著擔心受威脅而開始扣帽子。
使用動作捕捉系統的電影和動畫，在好萊塢一度被排擠。二○○一年第一部以全數位演員為號召的《太空戰士》，因為只捕捉演員動作而沒捕捉表情，讓角色的動作逼真但缺少靈魂，最後票房差到連動畫工作室都賠掉了。
接下來幾年，總算逐漸克服臉部動作捕捉的障礙。飾演電影《魔戒》「咕嚕」一角的瑟克斯(Andy Serkis)，被不少影評認為有資格提名奧斯卡最佳男配角，但反對聲浪認為這個角色使用動作捕捉系統輔助，因此不能算是本人演出；《阿凡達》導演柯麥隆(James Cameron)早在一九九五年就開始構思劇本和拍攝方式，被不少人笑說「瘋了才會去嘗試」。好不容易等到科技發展純熟，他終於拍了片並創造佳績後，本屆奧斯卡評審果然還是認為只要使用了動作捕捉系統，演員就不算真的演員，動畫也不算真的動畫。要不是這幾部電影都名利雙收，否則還真得為這些真實與虛擬的混血兒感到心酸。
幸運的是，台灣不需要杞人憂天，我們的動作捕捉技術和使用規模還遠遠不夠強大到威脅傳統動畫與電影產業。一方面是相對於好萊塢隨便都有兩、三百台，全台灣最大的動作捕捉攝影棚只有十六台攝影機，頂多同時捕捉兩、三個演員；外加我們的文化一向強調安全、保險為上策，沒人敢衝第一，大家都在觀望著先驅如何壯烈犧牲。
目前，除了命運未卜的《木偶人》，代理動作捕捉系統的奇銳科技也協助了另一部電影拍攝，動作捕捉技術，終於在台灣電影業插上一腳。
曾有位世新大學老師說過：「台灣的動畫環境並不適合有理想的學生發展」，但仍有些人自願或不得已留守在台灣為動畫領域而努力。像是負責《木偶人》動畫擷取的楊中岳就說：「不管怎樣的爛環境總有自己能先做好的地方。」明年，若這幾部電影得以上映，除了欣賞劇情與背後的科技外，也請感念一下這些年輕電影人在虛擬與真實、理想與限制間的擺盪與掙扎。
BOX:打破虛實的界限
視翔科技小小的攝影棚，很久沒這麼熱鬧了。約莫十個元智和中原大學的研究所師生，進行結合虛擬實境和動作捕捉的實驗。演員努力擠進緊身的動作擷取服，身材畢露被大家糗了一番。因為過於悶熱，幾個人還沒開始擷取就滿頭大汗，想喝點水卻又被阻止：「等一下不能上廁所喔！」免得要重新穿脫擷取服會耽誤時間。
這屬於人因工程(Human Factor Engineering,了解人體的條件與限制，以此為依據進行產品設計的領域)研究的一環。研究生花了一年多在電腦中建立虛擬的船艙控制台，裡面有高高低低數部電腦機台，這個研究，就是用來檢視控制機台的設計是否會造成維修人員的不便。
這天是第一次把虛擬實境套用上動作捕捉系統，讓真人戴著可以看到虛擬船艙的立體眼鏡，去拆卸、維修控制台的電腦螢幕、電源線等等。
他們的理想是，以虛擬實境作為未來真正施工的參考。如果在虛擬控制台的維修不順手，比方說機台下方的門蓋太小或是螢幕過高等問題，都可以在虛擬實境的階段及早發現，如此就可以節省真正施工後的改動。
電玩界其實早就結合動作捕捉和虛擬實境了，像是Wii的搖桿中有加速規、陀螺儀來感應玩家的手部動作，電視螢幕旁裝設的紅外線和藍芽系統可以捕捉玩家的位置以和電玩畫面互動。最近微軟新推出的一套電玩，更主打不用任何遙控器，直接凌空比畫就能同步控制電玩螢幕中的人物。電玩遊戲只需兩台攝影機，一台RGB攝影機，負責辨識臉部和播放影像，另外一台紅外線攝影機則可追蹤動作和移動的深度。
電玩是將真人動作放入虛擬世界，但若把動作捕捉的概念倒過來使用，就可讓虛擬世界進入真實世界中，就像電影《關鍵報告》裡的克魯斯凌空控制電腦影像的技術。麻省理工學院媒體實驗室的印度研究生米斯崔(Parnav Mistry)研發了第六感介面，利用掛在脖子上的小型電腦，結合投影機、攝影機、鏡子、麥克風，組合成可以捕捉手部動作與電腦、網路互動的介面：在手上畫個圈，就會出現虛擬手錶告訴你時間；用手指比出個框，就能隨處拍照；看到雜誌上有什麼精采的照片，也可以用手把圖片「捏著」直接放進全尺寸的的電腦螢幕裡。
動作捕捉系統的應用從人體、動物、到布料的飄動；從水中到外太空皆無所不在，不論是在娛樂、醫療，或工程設計的領域裡，都結合了數位與真實世界……。從動作捕捉系統裡，我們看到科技應用發展的高度與廣度，全來自人類的膽識與想像。
2010年7月4日 星期日
【科普作品】椰果變面膜
熱死老娘！不想寫稿…不過冷的時候也不會比較想寫。寫稿真的很痛苦耶> <
這期一路採訪都很不順，跑了四間實驗室，只有這間比較OK。（不過寫完以後我覺得很不OK啦！自己也不是很想再看了。）這間實驗室的學弟妹們一開始都好害羞，害我也很害羞，後來才發現大家都很認真很可愛。
走了以後才想起來鴨子說要帶我去吃什麼小吃，下次還有機會別忘了帶我去吃喔：）如果你們有來台北也歡迎來找我玩。
這系列整個執行起來真的還滿辛苦的，最大的樂趣就是認識實驗室裡面很宅又很可愛的小朋友們（我一直想說這系列可以叫「宅男大觀園」）。
從第一期元老長榮、博文（ㄟㄟ…你留言給我也沒有說怎麼聯絡啊！）、一直都很支持我的熊、被我煩很久還沒寫出來的獸醫同學、苦海女神龍佳艷（真的很正，請大家踴躍認領），很多很幫忙的科普同行：范欽慧小姐和scimage等一堆網友、解決我很多疑問還把床讓給我睡的老妹、常常潑我冷水的老媽 ＠＠。（咦…現在是得獎了嗎？）真的很謝謝大家的幫忙。
當然很辛苦，這系列的苦水可以另外寫一本書了。不過現在在咖啡店超級熱就不抱怨了，不然我怕會更熱。
如果有冷氣比較強的實驗室，麻煩報給我知啦！
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大標：椰果變面膜
小標：細菌性纖維的前世今生
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/徐安隆(經典雜誌攝影)
生活中太多不能相信的事了：打紅光讓蘋果看來鮮紅欲滴的水果攤、看到飼料特別聽話的小狗、婚前的公婆、卸妝前的辣妹……。
還有椰果。
這個高纖、健康、從果凍、飲料店熱賣的綠茶，到「才不會忘記你呢！」的鮮奶優格裡面都有添加的食物，其實不是任何一種水果。我曾經下巴台的老高指證我朋友：「椰果才不是椰子肉，是鳳梨心！」其實，椰果既不是椰子果肉、也非鳳梨心，而是經過木質醋酸菌發酵的產物。椰果QQ脆脆的口感，就是來自木質醋酸菌的代謝產物——細菌性纖維——造成的。
為了探求椰果的身世，我拜訪了宜蘭大學食品系的陳輝煌教授及林世斌教授。
林世斌教授是釀酒醋的專家，常常為了「學術目的」跟同學把酒言歡。他以什麼都敢吃聞名，有回把只融於酸性物質的幾丁聚醣粉末丟進嘴裡，由於口水是弱鹼，無法順利溶解的幾丁聚醣就這樣把嘴給黏住了。
身兼奈米科技中心主任的陳輝煌教授，研究主題隨趨勢不停在變。他的專長是水產加工，最近剛結束了如何讓炸麵衣復熱後保持酥脆的研究。目前接了大型奈米教育推廣計畫，以及如何把椰果做成奈米生物薄膜的研究。
椰果的身世
提供椰果做為實驗室材料的，是宜蘭生偉生技公司的釀醋廠。這間釀醋廠座落在水田和半倒的紅瓦屋旁邊，遺世獨立有如渡假小屋。醋的成品酸甜可口、有益健康，但是在釀醋的過程，釀醋廠中充滿燻鼻的醋酸味，讓人很難保持禮貌的微笑。
廠長林先生身著白袍、帶著浴帽爬上梯子、打開比人還高的不銹鋼醋桶。醋液上的一層厚達兩公分的醋膜，這是釀醋主要功臣——醋酸菌——的副產物，也就是俗稱的椰果。由於「椰果」聽來比較像是要放進嘴裡吃的食物，然而這醋膜散發著夏天一群打完球的男生湧上公車的味道，所以我們還是稱它的英文名字「NATA」以區別能吃和不吃的椰果。
話說釀醋用的醋酸菌有點大小姐脾性——愛佔地盤、又怕曬太陽。把她丟進酒，她會將酒中的酒精吃掉轉換成醋；但攝取營養源同時，醋酸菌為了避免其他雜菌的污染與干擾、也減少紫外線的殺菌作用，這個大小姐會從外膜長出直徑僅有約頭髮十萬分之一（1.3奈米）的微纖維（稱為細菌性纖維或細菌纖維素），這些極細的纖維再糾纏成較粗的纖維束，最後交織形成一個立體的纖維網，菌體就如同蠶寶寶作繭自縛嵌在細菌性纖維中。
釀醋的形成的椰果很難引起食慾，完全不像市售的又白又Q，而是有點濁濁黃黃的。摸到醋桶中軟滑如水母的醋膜後，我用肥皂洗了一天，手上酸味還在。林廠長也說，醋酸菌會附著在身上。他每天回家小女兒直埋怨「爸爸好臭」，而不願意讓他抱。
市售的椰果當然不是釀醋過程中的副產物，而是特地將木質醋酸菌放入果汁或其他含糖液體中讓他發酵。在東南亞地區，通常用椰子汁或鳳梨汁來培養椰果。在台灣，有學生曾經做出咖啡、葡萄、抹茶、紅麴等特殊口味的椰果。林世斌教授也曾經把宜蘭特產金棗製成椰果，更曾經帶領學生全副武裝穿上長雨衣、戴著全罩式安全帽勇闖蜜蜂禁地，辛苦採集紅肉李來加工成鮮紅的紅肉李椰果。
細菌性纖維的應用
椰果除了拿了吃以外，其中的纖維也被廣為應用在各個領域。只是，在做成產品上市時，為了不要引起消費者恐慌，把細菌性纖維改名為生物纖維。但是，其他種類的纖維從甘蔗渣到蜘蛛絲，也都是生物纖維，所以稱範圍比細菌性纖維廣大的多。細菌性纖維被添加在貢丸、香腸中增加口感，也被拿來用於音響振動板、造紙工業、紡織業等。英國有家生物服裝設計公司BioCouture，已經在衣服中放入生物纖維。這間公司的終極目標是把模特兒人台放在培養基（提供微生物發酵生長時所需養分，如碳、氮等，的液體或是膠體）裡，直接從桶子中長出一件件的細菌性纖維衣服。
細菌性纖維最普遍的應用還是在美容、生醫領域。因為它的纖維是目前發現最細的、觸感跟皮膚接近、保水力、彈性都很好。因此像是需要高度彈性的人工血管、講求透氣舒適的人工皮膚、還有藥妝行都買的到的細菌性纖維面膜都以此為材料。
藥妝店一片賣上新台幣三、四百元的細菌性纖維面膜，其實就是細菌性纖維。跟傳統不織布面膜比起來，保水、服貼、透氣性佳。但老實說，主要影響面膜功能的並不是基材，而且其中的精華液。有沒有必要為了基材而多花上幾百塊，就要自己衡量了。
市售不織布面膜，和細菌性纖維面膜中除了觸感有異，添加精華液的方式也大不相同。不織布面膜的基材是乾的不織布，直接注入精華液即可；但是生物面膜中含有99%的水分，已經無法再吸收水分了，所以要將面膜泡在精華液中（有點類似醃泡菜的原理），利用濃度差異讓精華液滲透到面膜中。
關關難過的研發過程
陳輝煌教授所帶領的奈米生物材料實驗室，也同樣在試著把細菌性纖維做成面膜。難就難在材料來源並非如市售面膜一樣自己培養NATA，而是由生偉生技公司釀醋時打算丟掉的NATA回收而來。
在過去，釀醋產生的NATA會直接丟棄，雖然屬於天然可分解物質，但是味道不好聞。也因此林世斌、陳輝煌與之進行產學合作，看能否把廢棄物重新利用、降低廢棄物處理成本，也同時研究其中奈米級纖維的特性。
環保之路大多吃力不討好。這樣一個立意良善的目標，其中卻有諸多矛盾和障礙。我們先來回顧細菌性纖維的優勢：強度高、保水力強、環保可分解。
由於釀醋的NATA味道太重，不可能直接泡入精華液做成面膜。所以必須要經過幾天的漂洗，再以果汁機打碎、脫水，重新組合成面膜，如此才不會有醋酸味。然而，經過這幾個步驟處理的纖維，雖然變的乾淨潔白，但細菌性纖維的優點之一「強度」就被犧牲了。
還有一個很大的問題，就是不同於不織布纖維可以乾燥後後再吸水的特性，細菌性纖維因為彼此靠的十分緊密，原本把水分抓很緊的纖維，一旦脫水，纖維和纖維就透過大量的氫鍵結晶，而團結不分開了。結晶產生之後，纖維間原有的微細間隙不見了，讓水分很難重新回到纖維間，也造成細菌性纖維「復水」能力大大減弱，摸起來像保麗龍一樣粗糙。就因為這樣，又損失了「保水力強」的這項優點。
「兵來將檔，水來土掩」，要增加基材強度和復水性其實有辦法，只要加入膠類就好了。加入膠類一舉數得，一方面可以把纖維連結在一起以增加強度，另一方面親水性的膠類也可以負責吸收要加入的各種精華液。
然而，膠體加下去，另一個問題又產生了。濃度低的膠類，對強度增加沒什麼幫助，只有濃度高的膠體才能達到提升重組強度的優點。然後濃度高的膠體，會讓面膜變的太厚太硬，感覺像是戴面具，不像敷面膜。而且重到只能躺著敷，站起來就會掉下來，一點也不像市售細菌性纖維面膜一樣柔軟服貼。
既然這麼麻煩，何必堅持為了環保添加細菌性纖維？直接用膠類做面膜就好了。陳輝煌說，單獨使用明膠的透氣性不好，加入細菌性纖維後，除了透氣佳、能停留在臉上的時間變長，細菌性纖維的耐熱性也能讓怕冷的人「熱敷」面膜。在寒冷的冬天，不需要把又濕又冰的面膜貼在臉上，對很多人來說應該是一大福音。
除了保養用的生物面膜外，這間實驗室也自己培養NATA進行各項應用。比方說要做人工皮膚的NATA，需要長時間接觸皮膚，因此必須比面膜用的NATA更透氣、更能抗菌。另外曾經有拉麵廠商跟陳輝煌接洽，希望做出在高溫可以溶解的可食性生物薄膜。這樣一來，不用特地把封口膜撕下，而可以把麵條連帶包裝拿去加熱，並把膜直接溶解到湯裡一併享用。
不幸的，這個「可食性」薄膜已經出現了第一個犧牲者。實驗室的人曾經把可食性薄膜丟進魚缸餵金魚，結果隔天金魚就翻肚了。我一直很想試吃實驗室製造的生物面膜，來考驗是否有他們說的那麼天然環保，但在聽了金魚的故事後，我想這產品應該尚未到達人體實驗的階段。
椰果雖然以食物的型態最廣為人知，但其實他也以NATA、生物纖維、生物薄膜、細菌性纖維等名字活躍於各個科學領域。之前有人提出該替椰果正名。但試想到茶坊說出：「老闆，一杯半糖去冰細菌性纖維奶茶。」多少有點倒胃口。椰果的身世，你知我知就好，就讓他繼續保留這個浪漫的名字吧！
【Box 】替細菌平反
知道椰果的身世後，先別急著把口中的椰果吐出來。
當告訴我朋友椰果其實是細菌性纖維，他堅定地說：「那我以後不吃了。」其實細菌只是微生物的一類，如果真的那麼怕這些微生物的話，那他也要戒掉經由酵母菌發酵的啤酒、麵包、乳酸菌發酵的優格、甚至火鍋裡的香菇、木耳；萬一生病了，不能服用抗生素，老了以後不能吃納豆激酶防止血管栓塞。想追求無菌生活，幾乎不可能、也絕非好事。
就跟人一樣，每種細菌有他不同的個性。有的喜歡氧氣（醋酸菌）、有的討厭氧氣、有像酵母菌一樣分裂人格，繁殖的時候需要氧，但發酵的時候又厭氧、有喜歡泡溫泉的嗜熱性細菌、也有的很能欣賞阿爾卑斯山冰河風景的嗜冷性細菌。
瞭解細菌的個性，就能趨吉避凶、對人類生活助益極大。
比方說大部分的細菌都愛吃糖，也藉由代謝糖份生長，但也有口味比較油膩的吃油菌。當船隻漏油造成油污染時，這種愛吃油的油污分解細菌就可以進行相對環保的生物復育工作。嗜甲烷菌中會將甲烷轉化成甲醇，為預防全球暖化助一臂之力。最近很紅的微生物燃料電池，也是利用細菌分解廢水以產生電力。
我們可以把細菌（或是其他生物）當成小小的工廠。在人類既勢利又自我中心觀點下，細菌的功能及代謝產物，如果對人類有用，我們就叫他好菌；然而他若產生對人體有害的物質，我們就避之唯恐不急。
但是，就像把人類為好人和壞人，這種二分法也太簡單了、也太小看菌類了。拿最近很紅的肉毒桿菌來說，當把他產生的毒素吃進肚子裡，輕則有視覺障礙、嚴重的話就可能會致死；但在美容上如果應用得當，則可以去除皺紋、讓肌膚平滑，讓熟女繼續跟年輕小伙子約會。
【BOX2】
小標：生小孩補家計的
大標：窮校求生法
「自恃聰明的人，常得罪別人；太重感情的人，容易受傷害；意氣用事的人，會被孤立。總之，這個世界不好混。」
宜蘭大學食品科學系教授兼奈米科技中心主任陳輝煌，從他皮夾裡掏出一張複印紙，上面是他幾十年前他媽媽摘自日本文學家夏目漱石《草枕》裡的一段話，給在學術圈闖蕩的陳輝煌警句良言。
如同最後一句話，學術圈的確不好混。尤其對帶領實驗室的教授來說，除了有血緣關係的一家子人要養，實驗室中還有更大一家子要養，因此不得不為五斗米折腰，接了許多非本業相關的計畫。但可能每個經費都只有新台幣五萬、十萬元，對實驗室來說只是杯水車薪。
有許多資源不充裕的實驗室，老師對學生照顧有加，也希望多些經費來源讓大家多少有點補貼。但由於接了五花八門的計畫，學生、助理要處理的事情也跟著又多又雜，因此又要增添人手，人事成本提高，又因此不得不接更多小計畫。有點類似農村社會生一堆小孩來幫忙工作貼補家用，卻又花費更大的無限循環。
毫不意外的，學術聲望好的名校容易申請到經費充足的大計劃，實驗室全體成員共同合作一兩項大型、長期計畫，比較容易做出成績。而不知名的實驗室，就只能跟地方性的公司、農會合作，實驗內容多為市場導向、容易淪為廠商的實驗室。產學合作的研究主題也龐雜，讓實驗室無法專心一致在特定領域發展，也因而難有重大學術成果。
強者恆強的殘酷邏輯，在學術界似乎很難打破了。
2010年5月1日 星期六
【科普作品】聽海--聲納探勘新能源
不完整圖文版
http://www.rhythmsmonthly.com/?p=9317
這次要用力感謝漂亮有氣質的佳艷學姊，
被我拖累誤上賊船
還把學姊吐的事拿來貫串全文，
學姊不要不理我啊～～～
還要用力感謝在美國的熊同學，
很有耐心的指導、也給了很多建議。
希望你在美國好好活著啊！
文章裡有一段寫說船上生活很無聊，
無聊到船員把經典雜誌都看了好幾遍。
這是真的，不是廣告！
只是...臨時靠港的時候，
船員就跑去買壹週刊了...
附上一張大肚子照片（好像是邱sir還是陳大哥拍的），
孩子已經生出來了，
謝謝大家關心：P
----
大標：聽海
小標：聲納探勘新能源
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)
因為鋒面和沙塵暴夾擊，又灰又重的天空下，海研一號飄在離台灣本島二十幾海哩的西南海域上，隨著起伏的浪大力擺動，一下仰著天、一下幾近俯向海。船上的人像竹篩裡被滾來滾去的元宵，沒人坐的旋轉椅一圈圈轉個不停，桌面的筆也咕嚕嚕滾來滾去。本來在「電儀室」熱烈聊天的研究人員逐漸安靜，接著開始打嗝反胃，最後陸續回房休息，剩船員和一、兩名研究人員堅守崗位。
我躲在甲板下的住艙，以胎兒姿蜷縮在下舖床板上，努力忽略讓反胃加遽的燃油味。不知過了多久，「喀啦」一聲，我的室友、中央大學地球物理研究所博士生古佳艷拿著塑膠袋回到房裡，說了句：「老師說，今天晚上要靠港。」接著就「嘔……」地吐了起來。
我馬上反射式地做出躲避空襲的動作——摀耳朵、遮眼睛、張口呼吸，免得五官察覺到嘔吐的跡象。原來「我倆在同一艘船上」的義氣，也不過如此啊！
這是我在研究船海研一號上的第四天。研究進行一半，因為風浪太大船隻臨時返回高雄港避風，研究暫緩一天再繼續。我掙扎著要不要趁機逃回家，看到船員一副「我賭這小妞待不下來」的樣子，牙一咬又繼續這趟旅程。
海研一號上大致分為兩批人，五、六名中央大學地球物理研究所許樹坤教授帶領的研究團隊，以及十幾位船員。研究團隊抱著馬桶吐的時候，船員們還可以輕鬆地吹著口哨走來走去。我問一個船員：「你們不暈嗎？」他聳聳肩說：「這樣的風浪算小case！可是實驗室的人都倒了，我們也不能繼續開啊。」
●水下探測以耳代目
我在海研一號度過八天的海上生活，是為了參與尋找目前最熱門、最有潛力的替代能源——「天然氣水合物」。根據過去的調查推測台灣西南海域有這項能源，研究學者還在積極地用不同方法「猜」出確切位置和含量。
探索地球的地貌、構造就像菜市場買西瓜，沒辦法剖開試吃，只能敲敲打打，聽地球回傳的聲音來判斷內部構造。開採能源這件事也真的像買西瓜，除非真的吃到，否則誰都說不準西瓜到底甜不甜。
想知道哪裡有天然氣水合物，最直接的方法就是到處採樣。但採樣成本高，在先前必須用各種間接的方法來推測，比方說測量地底溫度、不同地層的電阻、磁力值等等，如果幸運獲得「大滿貫」——不同方式的調查結果都顯示某地有天然氣水合物的存在，那就可以邁入下個階段的探勘了。
猜也有猜的門道。在陸地上，若想尋寶，可以利用望遠鏡、雷達、衛星等等設備來觀察；但在水下，再好的望遠鏡、衛星都英雄無用武之地。水的密度是空氣的上千倍，光線和電磁波在水中能量衰減得非常快，所以就算是很乾淨的水，幾十公尺下也是一片漆黑。電磁波也一樣，下雨的時候衛星電視、廣播會開始收訊不良，就是因為水對電磁波產生吸收和散射造成能量衰減。
但「水」雖非是光線和電磁波的菜，卻是聲波的最愛。光線和電磁波的傳播最怕密度高的介質，但聲波在水中和固體等密度高的地方，就真的是如魚得水。聲波在空氣中速度是每秒三百四十公尺，到水中跑得飛快，速度高達每秒一千五百公尺。而且聲波在水中衰減的速度是在水中的百分之一。各方面來說，聲波都是水中的探測利器。
在聲波成為探測海底形貌的工具前，想要測量海的深度，要用繩索綁鉛塊丟到水裡，等鉛塊碰到了底，再來看繩索放了多長來推算水深。這種方法測個淺海還可以，如果要測深海區域，除了要弄到夠長的繩子，也很難感覺鉛塊碰到底了沒。
至於聲波能跑多遠，主要看聲波的頻率高低。頻率高的，收到的訊號解析度好，對觀察細部構造幫助較大，但能量衰減得快，看得比較淺層；頻率低的，解析度雖然不好，但由於可以穿透海底幾千公尺，可以做為有效的初步調查。
●穿透地層的反射震測法
前一陣子被民眾和環保團體抗議太吵、會影響鯨豚生態的「反射震測」，就是相對來說比較低頻的方法，一般在一百五十赫茲以下。現在如果上美國研究船上進行測炸，就會發現有組特別的編制人員，頭戴耳機監聽附近是否有鯨豚出沒，如果有的話，就要暫停炸測。
反射震測的作業法就是在船的後面，靠近水面處拖著一組空氣槍，空氣槍後面又拖著一長條裝著受波器的線纜來接收回傳的聲波。空氣槍會發出「碰」的聲源，聲音會穿透海水直奔海床，一部分的能源撞到海床會反射回來，由受波器接收：另一部分會繼續往海床下走，當撞到不一樣的岩層，會再產生反射由受波器接受，直到震波能量消失。
反射震測雖然解析度不高，但因為可以看到海床底下數千公尺的地層，對於尋找天然氣水合物有很大貢獻。由於天然氣水合物必須存在低溫高壓下，所以除了少數可在極地等寒冷的地方可以找到，多數還是存在於水深五百公尺以下的地層中。
隨著海床之下深度越深，理論上岩層的密度會越來越高，聲波的傳播速度也會越來越快。但是，夾有天然氣水合物的地方，通常也代表多少有解離出來的氣體。由於天然氣水合物分解出來的氣體和其上下的固體密度差很多，導致聲波傳播的速率也不一樣，因此接受器會發現，本來隨著海床深度加速的聲波，到了某個深度時速度突然慢了下來，這種現象出現在反射震測的訊號中叫做「海底仿擬反射」(BSR, Bottom Simulating Reflector)。如果調查發現BSR時，可以推測有天氣然水合物解離後的氣體存在，進而判斷天然氣水合物也隨之存在。
BSR是天然氣水合物是否存在的指標之一，但也有可能只是個幌子。因為BSR是聲波突然減速造成的，如果地層中僅有甲烷氣體，而沒有天然氣水合物，聲波也一樣會減速。如果只憑BSR便開挖，有可能只會挖到氣體，而非天然氣水合物，也因此，天然氣水合物的存在還要搭配許多其他指標來重複確認。而其他天然氣水合物的指標，是需要靠其他聲納設備，像是底質剖面儀、側掃聲納等才能有效觀察。
●泥火山洩天機
其實這些設備的原理大同小異，都是利用聲波的往返來「看」海床以及海床下的形貌。底質剖面儀因為發出的聲波頻率較高，所以能穿透的深度僅達海床下一、兩百公尺。好處是解析度高、可以把淺層海床看得一清二楚，輸出的圖像就像是精細的工筆畫。
正常情形下，海床下會堆疊一層黑一層白如樹木年輪般分層的沉積層，但如果底質剖面顯示出一
塊白白的區域，表示可能有甲烷氣體或流體向上填充在裡面，同時暗示此區附近有天然氣水合物存在，也有部份天然氣水合物解離成氣體，並順著管道冒至地表。
有次，船上電儀室中輪班人員已頻頻打哈欠，快睡著時，底質剖面圖忽然出現噴發的泥火山。博士後研究員蔡慶輝率先大喊「噴了！噴了！」所有人頓時醒過來，果然看到約一百公尺的氣體噴柱，在一片平緩的海床上形成一個蕈狀。但是掃瞄完了泥火山，接著又是一片無聊的緩坡，大家又開始昏昏沉沉了。
看到海床噴出氣體會如此興奮的原因，是因為噴氣暗示著天然氣水合物的存在。而海床噴氣過後或正在噴氣的海床上經常會留下泥火山的地貌。泥火山形成的原因有兩種，一種是由泥岩層推擠、產生破洞所以泥漿噴出。另外一種可能就是天然氣水合物解離，分解成甲烷和水沿著斷層或破碎處噴出。
如果說使用反射震測和底質剖面儀，是幫海床下的世界照X光，那「側掃聲納」就是幫海床拍照。側掃聲納雖然沒辦法穿透海床，但海床上的一切都可以「看」得清清楚楚。二○○二年華航澎湖空難時，許樹坤教授就曾經受委託以側掃聲納尋獲飛機殘骸。
側掃聲納特別之處，在於可以根據聲波撞倒海床後彈回來的「回散射」強度，來解釋海床的坡度、質地等等。通常陡坡比緩坡之回散射強度高，在圖像上看起來會比較亮。另外，如果海床下是鬆軟的沉積物，聲波能量衰減得快，影像較暗：如果海床堅硬，就會有比較強的反射，影像就會一片光亮。如果看到一片灰暗中有不自然的方形亮區，那就可以懷疑是不是有沉船或人工產物。這也是為什麼側掃聲納常被應用在水下考古，或是搜尋溺水者的用途上。
側掃聲納可以區分海床的軟硬，這對尋找天然氣水合也有幫助。因為天然氣水合物的甲烷氣很容易漏到海床附近，並進一步與海水裡的硫酸根結合形成堅硬的自生碳酸鹽礁。通常有甲烷氣的海床處，也會有深海螃蟹或貝類等生物群落。這些徵兆都會反映在影像亮度上，而成為判斷海床下是否有天然氣水合物的存在的指標。
●豪宅身價的拖魚
這次許樹坤教授的研究，就使用了底質剖面儀和側掃聲納。這兩樣儀器和其他測量水深、溫度的設備一起被裝進玻璃纖維製的「拖魚」中。開始作業後，就會被拖在船後方、靠近海床處。這次航期作業的第一天，這隻拖魚全身鮮黃晶亮，看起來可神氣了(但沒想到幾天後拖魚尾翼掉了好幾個，外殼也布滿汙泥刮痕)。要下海的時候，所有人都擠到甲板上，指揮的、拿工具箱的、顧絞機的、穩住拖魚的、來拍照湊熱鬧的都來見證這下水典禮。
拖魚下水後，激起一陣水花，看來就像活生生的魚緊跟在船後。隨著纜繩越放越長，拖魚逐漸不見蹤影。大夥兒目送它下海後又從甲板湧進電儀室，一堆頭塞在密布的電腦螢幕前，看是否能夠順利收到聲納放出的訊號。
控制拖魚其實就跟放風箏一樣，由纜繩控制距離海床的高度，海床上升，纜繩就收一點，海床走下坡，纜繩就放一點。盡量讓拖魚保持在離海床三、四十公尺左右的高度，才能收到清楚的訊號，又不會撞倒海床。萬一不幸纜繩來不及收回來，眼見就要撞上海床，只有趕快請駕駛台加速，如果往前有個衝力，就會讓拖魚浮起來。同理，如果船速突然變慢，或是轉彎，拖魚就會突然下沉。
控制拖魚是個「想靠近又怕受傷害」的遊戲。拖魚越靠近海床，收到的訊號就會越清楚，但撞到海床的機率就增大，這是最令人擔憂的事。拖魚搭載的設備高達新台幣兩千萬元，隨船協助資料處理的致遠管理學院數位娛樂與遊戲設計學系副教授張逸中都叫它「法拉利」，也最愛捉弄許樹坤老師說：「如果撞倒了，你家豪宅就要賣掉了。」
有次海床開始急速上升，拖魚開始「嗶嗶嗶」發出離海床不到三十公尺的警告。偏偏收放纜繩的絞機卻在這時候故障，纜繩突然收不回來。蔡慶輝大喊「加速！」，瞬時整個電儀室開始沸騰，此起彼落大喊「加速！加速！」值班船員跳起來，抄起對講機指示駕駛台加速。本來談笑風生的許樹坤教授也愣住，直直盯著螢幕。危機過後，拖魚有驚無險，他噓了口氣說笑說：「心臟快停了。」然後又笑嘻嘻地說：「現在老了，比較沒膽，我們以前都玩十公尺以下的。」
●苦長的海上生活
一般來說，船上的日子辛苦又漫長。因為臨時靠港的關係，作業時間被壓縮，研究人員開始二十四小時輪四班作業。
在二十四小時作業模式下，最辛苦的就屬儀器保母邱協棟技士了。船員和研究人員可以輪班，但只有他一個人能處理設備問題。纜繩收不回來？找邱Sir；控制器沒電？找邱Sir；磁力儀有問題？找邱Sir；就連我要請教許樹坤教授問題時，他經過邱協棟旁邊也丟了一句：「不要跑太遠，等一下還可以問你。」
輪班的時候，如何打發時間並保持清醒是最大問題。在沒有網路、手機收訊的茫茫大海中，殺時間最好的方法就是看片子，可惜我低估了船上無聊的程度，帶去的日劇跟韓劇因為沒有計算好每日配額，頭兩天就看完了。但是電儀室氣氛認真嚴肅，別說看片子了、連音樂都沒人在聽，所以只能聊天。大夥兒從賽鴿到親子教育，從十幾年前誰的微積分考幾分，到線上遊戲攻略通通都聊過了。話題沒了，就靠吃來提神，所有能吃的餅乾、水果、咖啡、超涼口香糖都往嘴裡塞。到後來連我帶去的三本《經典》雜誌，也被值班的人裡裡外外連廣告都翻看好幾遍。
海上生活另一個辛苦之處就是暈船。曾經有女學生出海第一天，就哭著拜託許樹坤：「老師，我要回家。」後來船只好返航。也有同學剛啟程，站在船頭迎風大喊：「I am king of the world.」但是出了防波堤沒多久，就因為暈船躺在醫務室打點滴。
此次航期最後一天的早上七點多，風浪又加大了。我跌跌撞撞穿越充滿機油味和食物發酵味道的走廊，到了餐廳。裝著稀飯的鍋子旁有兩隻蟑螂，我麻木地看了一眼，撈了碗稀飯和醬菜，唏哩呼嚕地吞了一大碗，然後走向電儀室。
「最後一條測線了！」早上六點開始輪班的古佳艷笑著說。「太好了！」我連講三次，而且我不是唯一一個期待返航的人。結束作業後，駕駛台以十節(每小時十海哩)的高速飆回高雄港，整艘船又開始劇烈搖晃。我眼看古佳艷大步走向貼著「請勿在洗臉盆裡嘔吐」紙條的廁所，跪在馬桶前又嘔了起來。
反倒是一直倒數何時可以返航的我，開始遺憾因為沙塵暴沒看到傳說中的滿天星斗，沒看到在船身旁嬉戲的飛魚群和鯨豚。我走向船頭，把握最後機會記憶和回憶這片大海。我感到慚愧，不只對腳下的土地一無所知，對周遭的大海也一無所知。我以為海是圍牆，把我圈在這小島上。我錯了。原來，這不是遠行，而是回家。
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BOX
大標：
天然氣水合物 小標：亦福亦禍的新能源
天然氣水合物是甲烷和水在低溫高壓下形成的固體，看起來像雪花冰，但點火就會燃燒，所以又被稱為「可燃冰」。它相當於自然界給的瓦斯桶，小小的體積可以提供大量的天然氣，也就是平常洗澡、煮飯都缺它不可的瓦斯。一立方公尺的天然氣水合物，在標準狀態的溫度及壓力下，可以形成一百五十到一百八十立方公尺的甲烷，和○‧八立方公尺的水。
天然氣水合物之所以備受矚目有幾個原因。一是因為研究學者初估它的蘊藏量可以產生約兩萬兆立方公尺的天然氣，比現有的煤礦、石油、天然氣所能提供的能源還要多一倍。以台灣來說，萬一傳統能源都用罄，台灣周圍的天然氣水合物還足夠我們撐上六十五年。
另一個迫切需要調查這項資源的原因，就是天然氣水合物也可能釀成災禍。海底的天然氣水合物如果解離成氣體，甲烷的大量噴發可能會造成海嘯、海底山崩或海床滑動。可別覺得這與我何干，中華電信的電纜就曾因為海底山崩損壞過，我想大家都有體會過不能上網和講電話的切身之痛吧！
另外，甲烷雖是很好的能源，卻也是很可怕的溫室氣體。所有人都知道二氧化碳是造成溫室效應禍首，但等量的甲烷對溫室效應的影響遠比二氧化碳強上幾十倍。有人認為如果不開採天然氣水合物，甲烷會洩出而加遽溫室效應，但也有人認為開採不當對環境影響更大。
關於天然氣水合物的辯論不只於此。有人擔心它對環境的影響、有人研發開採方式、有人思索如何降低開採成本、有人試著在實驗室合成。所有圍繞著天然氣水合物的話題，檯面上是科學研究，檯面下牽涉到海底地貌繪測與能源的掌握，十足與民生、政治、軍事、商業相關。
天然氣水合物從一九三○年被發現，三十多年前開始發現其商業價值，至今全球目已有一百一十七處採到天然氣水合物，包括中國大陸和韓國。日本更是預期在二○一五年要開始商業化生產。
然而，身為海島國家的台灣，很可惜尚未確切掌握這項資源。目前只有透過台灣海域「反射震測」普查推測天然氣水合物的可能位置，但還要需要更多跡象才能確定它的位置和蘊藏量。
經濟部中央地質調查所是「台灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究」的統籌者，委託台灣各大學的海洋科學、地球物理學者，運用不同的專長和儀器設備來調查台灣附近的天然氣水合物。
http://www.rhythmsmonthly.com/?p=9317
這次要用力感謝漂亮有氣質的佳艷學姊，
被我拖累誤上賊船
還把學姊吐的事拿來貫串全文，
學姊不要不理我啊～～～
還要用力感謝在美國的熊同學，
很有耐心的指導、也給了很多建議。
希望你在美國好好活著啊！
文章裡有一段寫說船上生活很無聊，
無聊到船員把經典雜誌都看了好幾遍。
這是真的，不是廣告！
只是...臨時靠港的時候，
船員就跑去買壹週刊了...
附上一張大肚子照片（好像是邱sir還是陳大哥拍的），
孩子已經生出來了，
謝謝大家關心：P
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大標：聽海
小標：聲納探勘新能源
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)
因為鋒面和沙塵暴夾擊，又灰又重的天空下，海研一號飄在離台灣本島二十幾海哩的西南海域上，隨著起伏的浪大力擺動，一下仰著天、一下幾近俯向海。船上的人像竹篩裡被滾來滾去的元宵，沒人坐的旋轉椅一圈圈轉個不停，桌面的筆也咕嚕嚕滾來滾去。本來在「電儀室」熱烈聊天的研究人員逐漸安靜，接著開始打嗝反胃，最後陸續回房休息，剩船員和一、兩名研究人員堅守崗位。
我躲在甲板下的住艙，以胎兒姿蜷縮在下舖床板上，努力忽略讓反胃加遽的燃油味。不知過了多久，「喀啦」一聲，我的室友、中央大學地球物理研究所博士生古佳艷拿著塑膠袋回到房裡，說了句：「老師說，今天晚上要靠港。」接著就「嘔……」地吐了起來。
我馬上反射式地做出躲避空襲的動作——摀耳朵、遮眼睛、張口呼吸，免得五官察覺到嘔吐的跡象。原來「我倆在同一艘船上」的義氣，也不過如此啊！
這是我在研究船海研一號上的第四天。研究進行一半，因為風浪太大船隻臨時返回高雄港避風，研究暫緩一天再繼續。我掙扎著要不要趁機逃回家，看到船員一副「我賭這小妞待不下來」的樣子，牙一咬又繼續這趟旅程。
海研一號上大致分為兩批人，五、六名中央大學地球物理研究所許樹坤教授帶領的研究團隊，以及十幾位船員。研究團隊抱著馬桶吐的時候，船員們還可以輕鬆地吹著口哨走來走去。我問一個船員：「你們不暈嗎？」他聳聳肩說：「這樣的風浪算小case！可是實驗室的人都倒了，我們也不能繼續開啊。」
●水下探測以耳代目
我在海研一號度過八天的海上生活，是為了參與尋找目前最熱門、最有潛力的替代能源——「天然氣水合物」。根據過去的調查推測台灣西南海域有這項能源，研究學者還在積極地用不同方法「猜」出確切位置和含量。
探索地球的地貌、構造就像菜市場買西瓜，沒辦法剖開試吃，只能敲敲打打，聽地球回傳的聲音來判斷內部構造。開採能源這件事也真的像買西瓜，除非真的吃到，否則誰都說不準西瓜到底甜不甜。
想知道哪裡有天然氣水合物，最直接的方法就是到處採樣。但採樣成本高，在先前必須用各種間接的方法來推測，比方說測量地底溫度、不同地層的電阻、磁力值等等，如果幸運獲得「大滿貫」——不同方式的調查結果都顯示某地有天然氣水合物的存在，那就可以邁入下個階段的探勘了。
猜也有猜的門道。在陸地上，若想尋寶，可以利用望遠鏡、雷達、衛星等等設備來觀察；但在水下，再好的望遠鏡、衛星都英雄無用武之地。水的密度是空氣的上千倍，光線和電磁波在水中能量衰減得非常快，所以就算是很乾淨的水，幾十公尺下也是一片漆黑。電磁波也一樣，下雨的時候衛星電視、廣播會開始收訊不良，就是因為水對電磁波產生吸收和散射造成能量衰減。
但「水」雖非是光線和電磁波的菜，卻是聲波的最愛。光線和電磁波的傳播最怕密度高的介質，但聲波在水中和固體等密度高的地方，就真的是如魚得水。聲波在空氣中速度是每秒三百四十公尺，到水中跑得飛快，速度高達每秒一千五百公尺。而且聲波在水中衰減的速度是在水中的百分之一。各方面來說，聲波都是水中的探測利器。
在聲波成為探測海底形貌的工具前，想要測量海的深度，要用繩索綁鉛塊丟到水裡，等鉛塊碰到了底，再來看繩索放了多長來推算水深。這種方法測個淺海還可以，如果要測深海區域，除了要弄到夠長的繩子，也很難感覺鉛塊碰到底了沒。
至於聲波能跑多遠，主要看聲波的頻率高低。頻率高的，收到的訊號解析度好，對觀察細部構造幫助較大，但能量衰減得快，看得比較淺層；頻率低的，解析度雖然不好，但由於可以穿透海底幾千公尺，可以做為有效的初步調查。
●穿透地層的反射震測法
前一陣子被民眾和環保團體抗議太吵、會影響鯨豚生態的「反射震測」，就是相對來說比較低頻的方法，一般在一百五十赫茲以下。現在如果上美國研究船上進行測炸，就會發現有組特別的編制人員，頭戴耳機監聽附近是否有鯨豚出沒，如果有的話，就要暫停炸測。
反射震測的作業法就是在船的後面，靠近水面處拖著一組空氣槍，空氣槍後面又拖著一長條裝著受波器的線纜來接收回傳的聲波。空氣槍會發出「碰」的聲源，聲音會穿透海水直奔海床，一部分的能源撞到海床會反射回來，由受波器接收：另一部分會繼續往海床下走，當撞到不一樣的岩層，會再產生反射由受波器接受，直到震波能量消失。
反射震測雖然解析度不高，但因為可以看到海床底下數千公尺的地層，對於尋找天然氣水合物有很大貢獻。由於天然氣水合物必須存在低溫高壓下，所以除了少數可在極地等寒冷的地方可以找到，多數還是存在於水深五百公尺以下的地層中。
隨著海床之下深度越深，理論上岩層的密度會越來越高，聲波的傳播速度也會越來越快。但是，夾有天然氣水合物的地方，通常也代表多少有解離出來的氣體。由於天然氣水合物分解出來的氣體和其上下的固體密度差很多，導致聲波傳播的速率也不一樣，因此接受器會發現，本來隨著海床深度加速的聲波，到了某個深度時速度突然慢了下來，這種現象出現在反射震測的訊號中叫做「海底仿擬反射」(BSR, Bottom Simulating Reflector)。如果調查發現BSR時，可以推測有天氣然水合物解離後的氣體存在，進而判斷天然氣水合物也隨之存在。
BSR是天然氣水合物是否存在的指標之一，但也有可能只是個幌子。因為BSR是聲波突然減速造成的，如果地層中僅有甲烷氣體，而沒有天然氣水合物，聲波也一樣會減速。如果只憑BSR便開挖，有可能只會挖到氣體，而非天然氣水合物，也因此，天然氣水合物的存在還要搭配許多其他指標來重複確認。而其他天然氣水合物的指標，是需要靠其他聲納設備，像是底質剖面儀、側掃聲納等才能有效觀察。
●泥火山洩天機
其實這些設備的原理大同小異，都是利用聲波的往返來「看」海床以及海床下的形貌。底質剖面儀因為發出的聲波頻率較高，所以能穿透的深度僅達海床下一、兩百公尺。好處是解析度高、可以把淺層海床看得一清二楚，輸出的圖像就像是精細的工筆畫。
正常情形下，海床下會堆疊一層黑一層白如樹木年輪般分層的沉積層，但如果底質剖面顯示出一
塊白白的區域，表示可能有甲烷氣體或流體向上填充在裡面，同時暗示此區附近有天然氣水合物存在，也有部份天然氣水合物解離成氣體，並順著管道冒至地表。
有次，船上電儀室中輪班人員已頻頻打哈欠，快睡著時，底質剖面圖忽然出現噴發的泥火山。博士後研究員蔡慶輝率先大喊「噴了！噴了！」所有人頓時醒過來，果然看到約一百公尺的氣體噴柱，在一片平緩的海床上形成一個蕈狀。但是掃瞄完了泥火山，接著又是一片無聊的緩坡，大家又開始昏昏沉沉了。
看到海床噴出氣體會如此興奮的原因，是因為噴氣暗示著天然氣水合物的存在。而海床噴氣過後或正在噴氣的海床上經常會留下泥火山的地貌。泥火山形成的原因有兩種，一種是由泥岩層推擠、產生破洞所以泥漿噴出。另外一種可能就是天然氣水合物解離，分解成甲烷和水沿著斷層或破碎處噴出。
如果說使用反射震測和底質剖面儀，是幫海床下的世界照X光，那「側掃聲納」就是幫海床拍照。側掃聲納雖然沒辦法穿透海床，但海床上的一切都可以「看」得清清楚楚。二○○二年華航澎湖空難時，許樹坤教授就曾經受委託以側掃聲納尋獲飛機殘骸。
側掃聲納特別之處，在於可以根據聲波撞倒海床後彈回來的「回散射」強度，來解釋海床的坡度、質地等等。通常陡坡比緩坡之回散射強度高，在圖像上看起來會比較亮。另外，如果海床下是鬆軟的沉積物，聲波能量衰減得快，影像較暗：如果海床堅硬，就會有比較強的反射，影像就會一片光亮。如果看到一片灰暗中有不自然的方形亮區，那就可以懷疑是不是有沉船或人工產物。這也是為什麼側掃聲納常被應用在水下考古，或是搜尋溺水者的用途上。
側掃聲納可以區分海床的軟硬，這對尋找天然氣水合也有幫助。因為天然氣水合物的甲烷氣很容易漏到海床附近，並進一步與海水裡的硫酸根結合形成堅硬的自生碳酸鹽礁。通常有甲烷氣的海床處，也會有深海螃蟹或貝類等生物群落。這些徵兆都會反映在影像亮度上，而成為判斷海床下是否有天然氣水合物的存在的指標。
●豪宅身價的拖魚
這次許樹坤教授的研究，就使用了底質剖面儀和側掃聲納。這兩樣儀器和其他測量水深、溫度的設備一起被裝進玻璃纖維製的「拖魚」中。開始作業後，就會被拖在船後方、靠近海床處。這次航期作業的第一天，這隻拖魚全身鮮黃晶亮，看起來可神氣了(但沒想到幾天後拖魚尾翼掉了好幾個，外殼也布滿汙泥刮痕)。要下海的時候，所有人都擠到甲板上，指揮的、拿工具箱的、顧絞機的、穩住拖魚的、來拍照湊熱鬧的都來見證這下水典禮。
拖魚下水後，激起一陣水花，看來就像活生生的魚緊跟在船後。隨著纜繩越放越長，拖魚逐漸不見蹤影。大夥兒目送它下海後又從甲板湧進電儀室，一堆頭塞在密布的電腦螢幕前，看是否能夠順利收到聲納放出的訊號。
控制拖魚其實就跟放風箏一樣，由纜繩控制距離海床的高度，海床上升，纜繩就收一點，海床走下坡，纜繩就放一點。盡量讓拖魚保持在離海床三、四十公尺左右的高度，才能收到清楚的訊號，又不會撞倒海床。萬一不幸纜繩來不及收回來，眼見就要撞上海床，只有趕快請駕駛台加速，如果往前有個衝力，就會讓拖魚浮起來。同理，如果船速突然變慢，或是轉彎，拖魚就會突然下沉。
控制拖魚是個「想靠近又怕受傷害」的遊戲。拖魚越靠近海床，收到的訊號就會越清楚，但撞到海床的機率就增大，這是最令人擔憂的事。拖魚搭載的設備高達新台幣兩千萬元，隨船協助資料處理的致遠管理學院數位娛樂與遊戲設計學系副教授張逸中都叫它「法拉利」，也最愛捉弄許樹坤老師說：「如果撞倒了，你家豪宅就要賣掉了。」
有次海床開始急速上升，拖魚開始「嗶嗶嗶」發出離海床不到三十公尺的警告。偏偏收放纜繩的絞機卻在這時候故障，纜繩突然收不回來。蔡慶輝大喊「加速！」，瞬時整個電儀室開始沸騰，此起彼落大喊「加速！加速！」值班船員跳起來，抄起對講機指示駕駛台加速。本來談笑風生的許樹坤教授也愣住，直直盯著螢幕。危機過後，拖魚有驚無險，他噓了口氣說笑說：「心臟快停了。」然後又笑嘻嘻地說：「現在老了，比較沒膽，我們以前都玩十公尺以下的。」
●苦長的海上生活
一般來說，船上的日子辛苦又漫長。因為臨時靠港的關係，作業時間被壓縮，研究人員開始二十四小時輪四班作業。
在二十四小時作業模式下，最辛苦的就屬儀器保母邱協棟技士了。船員和研究人員可以輪班，但只有他一個人能處理設備問題。纜繩收不回來？找邱Sir；控制器沒電？找邱Sir；磁力儀有問題？找邱Sir；就連我要請教許樹坤教授問題時，他經過邱協棟旁邊也丟了一句：「不要跑太遠，等一下還可以問你。」
輪班的時候，如何打發時間並保持清醒是最大問題。在沒有網路、手機收訊的茫茫大海中，殺時間最好的方法就是看片子，可惜我低估了船上無聊的程度，帶去的日劇跟韓劇因為沒有計算好每日配額，頭兩天就看完了。但是電儀室氣氛認真嚴肅，別說看片子了、連音樂都沒人在聽，所以只能聊天。大夥兒從賽鴿到親子教育，從十幾年前誰的微積分考幾分，到線上遊戲攻略通通都聊過了。話題沒了，就靠吃來提神，所有能吃的餅乾、水果、咖啡、超涼口香糖都往嘴裡塞。到後來連我帶去的三本《經典》雜誌，也被值班的人裡裡外外連廣告都翻看好幾遍。
海上生活另一個辛苦之處就是暈船。曾經有女學生出海第一天，就哭著拜託許樹坤：「老師，我要回家。」後來船只好返航。也有同學剛啟程，站在船頭迎風大喊：「I am king of the world.」但是出了防波堤沒多久，就因為暈船躺在醫務室打點滴。
此次航期最後一天的早上七點多，風浪又加大了。我跌跌撞撞穿越充滿機油味和食物發酵味道的走廊，到了餐廳。裝著稀飯的鍋子旁有兩隻蟑螂，我麻木地看了一眼，撈了碗稀飯和醬菜，唏哩呼嚕地吞了一大碗，然後走向電儀室。
「最後一條測線了！」早上六點開始輪班的古佳艷笑著說。「太好了！」我連講三次，而且我不是唯一一個期待返航的人。結束作業後，駕駛台以十節(每小時十海哩)的高速飆回高雄港，整艘船又開始劇烈搖晃。我眼看古佳艷大步走向貼著「請勿在洗臉盆裡嘔吐」紙條的廁所，跪在馬桶前又嘔了起來。
反倒是一直倒數何時可以返航的我，開始遺憾因為沙塵暴沒看到傳說中的滿天星斗，沒看到在船身旁嬉戲的飛魚群和鯨豚。我走向船頭，把握最後機會記憶和回憶這片大海。我感到慚愧，不只對腳下的土地一無所知，對周遭的大海也一無所知。我以為海是圍牆，把我圈在這小島上。我錯了。原來，這不是遠行，而是回家。
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BOX
大標：
天然氣水合物 小標：亦福亦禍的新能源
天然氣水合物是甲烷和水在低溫高壓下形成的固體，看起來像雪花冰，但點火就會燃燒，所以又被稱為「可燃冰」。它相當於自然界給的瓦斯桶，小小的體積可以提供大量的天然氣，也就是平常洗澡、煮飯都缺它不可的瓦斯。一立方公尺的天然氣水合物，在標準狀態的溫度及壓力下，可以形成一百五十到一百八十立方公尺的甲烷，和○‧八立方公尺的水。
天然氣水合物之所以備受矚目有幾個原因。一是因為研究學者初估它的蘊藏量可以產生約兩萬兆立方公尺的天然氣，比現有的煤礦、石油、天然氣所能提供的能源還要多一倍。以台灣來說，萬一傳統能源都用罄，台灣周圍的天然氣水合物還足夠我們撐上六十五年。
另一個迫切需要調查這項資源的原因，就是天然氣水合物也可能釀成災禍。海底的天然氣水合物如果解離成氣體，甲烷的大量噴發可能會造成海嘯、海底山崩或海床滑動。可別覺得這與我何干，中華電信的電纜就曾因為海底山崩損壞過，我想大家都有體會過不能上網和講電話的切身之痛吧！
另外，甲烷雖是很好的能源，卻也是很可怕的溫室氣體。所有人都知道二氧化碳是造成溫室效應禍首，但等量的甲烷對溫室效應的影響遠比二氧化碳強上幾十倍。有人認為如果不開採天然氣水合物，甲烷會洩出而加遽溫室效應，但也有人認為開採不當對環境影響更大。
關於天然氣水合物的辯論不只於此。有人擔心它對環境的影響、有人研發開採方式、有人思索如何降低開採成本、有人試著在實驗室合成。所有圍繞著天然氣水合物的話題，檯面上是科學研究，檯面下牽涉到海底地貌繪測與能源的掌握，十足與民生、政治、軍事、商業相關。
天然氣水合物從一九三○年被發現，三十多年前開始發現其商業價值，至今全球目已有一百一十七處採到天然氣水合物，包括中國大陸和韓國。日本更是預期在二○一五年要開始商業化生產。
然而，身為海島國家的台灣，很可惜尚未確切掌握這項資源。目前只有透過台灣海域「反射震測」普查推測天然氣水合物的可能位置，但還要需要更多跡象才能確定它的位置和蘊藏量。
經濟部中央地質調查所是「台灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究」的統籌者，委託台灣各大學的海洋科學、地球物理學者，運用不同的專長和儀器設備來調查台灣附近的天然氣水合物。
2010年4月12日 星期一
【作業】誰逼我捐卵？
拿在哥大的作業來灌個水。作業的主題是科學議題的「讀者投書」。
寫的是繳不出學費差點跑去捐卵子的心路歷程，以及看這所謂的「捐贈」背後隱藏著資本主義凌駕身體自主權的問題。
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Who forces me to be an egg donor?
The whole thing started at the beginning of the semester.
I didn’t have money to pay the tuition, and people will do anything when they desperately need money. One day I saw a post by a company looking for egg donors. The $8000 compensation sounded like easy money since I only made 10,000 a year back in Taiwan.
I thought, a female lays about 400 eggs in her whole life, and most of them are wasted. If I can get all those eggs fertilized, there will be lots of little Sherry Lins, and probably one or two of them will become another Bill Gates or Hillary Clinton, and I will be very close to ruling the world.
So I followed the poster’s instructions and went on line to fill out a very long form about everything.
My height: 5’2”
My weight: 110 pounds (after I amputate my left leg)
Have twins or other multiple births occurred in your family? No. (The couple wants a child, not a kindergarten)
My hobby: (Ummm…drinking and gossiping) Reading, exercising, and playing piano
Favorite childhood memory: When I prepared a show for my mom for the mother’s day, and she cried, and we hugged. (She threatened to sell me to the circus.)
Why do you want to be an egg donor? Because I am a total altruist (who needs to pay tuition)
That night, I dreamed about my future daughter. She looked racially-mixed, big eyes, very sweet face (didn’t look like me at all). I took her to school and showed her off, and then she disappeared. I rummaged through the whole school but couldn’t find her. Then I woke up with tears in my eyes.
I gave up the idea of donating my eggs. My dream had tested my feelings about egg donation--I would have a baby somewhere in the world, but I could never find her/him.
Couple days later, I got a call from a friend. She donated her eggs successfully and has been introducing other people to the idea because there is a $500 introduction fee. “If you donate your eggs, we can split the $500.” She tried to persuade me and some other friends.
One of her roommate is a beautiful Vietnamese. Because of poor English, she couldn’t find a job in New York, and is now training to be a poker dealer for casinos. My friend persuaded her not to be a dealer because of the complex environment of casinos. She told her, “Why don’t you donate your eggs twice a year, and cover a whole year’s living expenses. And, it is helping people.”
She used the words “donate” and “help” so often that it made me confused about the meanings. If this “donation” is a real act of altruism, why did British women stop donating eggs after the government cut the compensation to £15 ($30)? Why do people stick with the word “donate”? How many egg donors make the decision without hesitation?
And, what forces them to donate eggs for money?
Despite those who want get extra money to buy an LV, most donors are forced to do so because of financial binds. And this situation reminds me of the organ trade in many Asian countries.
In the Philippines, the island Baseco is known as “No Kidney Island”. Three thousand out of 50,000 residents have each sold one of their kidneys to Western patients. And they only got about $2,000 for their non-renewable kidney. Most of these kidney sellers’ economic status actually get worse because of the decline of their health.
Some might argue, “Can you think a better way for them to make money? If you can’t, what is wrong with those desperate people selling their organs?” And, other might argue, “You sell your intelligence and skill to make money, is it so different from selling organs?”
Sure. Under the inevitable logic of capitalism, nothing is unsellable. The only one thing I can do is pray not to be born in a poor family for my next life; if I am, I probably won’t even own my own organs.
I signed an organ donation card years ago, and I am truly willing to donate every organ I have to people who deserve them. I might even donate my eggs someday, but definitely not because I am forced to do so.
寫的是繳不出學費差點跑去捐卵子的心路歷程，以及看這所謂的「捐贈」背後隱藏著資本主義凌駕身體自主權的問題。
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Who forces me to be an egg donor?
The whole thing started at the beginning of the semester.
I didn’t have money to pay the tuition, and people will do anything when they desperately need money. One day I saw a post by a company looking for egg donors. The $8000 compensation sounded like easy money since I only made 10,000 a year back in Taiwan.
I thought, a female lays about 400 eggs in her whole life, and most of them are wasted. If I can get all those eggs fertilized, there will be lots of little Sherry Lins, and probably one or two of them will become another Bill Gates or Hillary Clinton, and I will be very close to ruling the world.
So I followed the poster’s instructions and went on line to fill out a very long form about everything.
My height: 5’2”
My weight: 110 pounds (after I amputate my left leg)
Have twins or other multiple births occurred in your family? No. (The couple wants a child, not a kindergarten)
My hobby: (Ummm…drinking and gossiping) Reading, exercising, and playing piano
Favorite childhood memory: When I prepared a show for my mom for the mother’s day, and she cried, and we hugged. (She threatened to sell me to the circus.)
Why do you want to be an egg donor? Because I am a total altruist (who needs to pay tuition)
That night, I dreamed about my future daughter. She looked racially-mixed, big eyes, very sweet face (didn’t look like me at all). I took her to school and showed her off, and then she disappeared. I rummaged through the whole school but couldn’t find her. Then I woke up with tears in my eyes.
I gave up the idea of donating my eggs. My dream had tested my feelings about egg donation--I would have a baby somewhere in the world, but I could never find her/him.
Couple days later, I got a call from a friend. She donated her eggs successfully and has been introducing other people to the idea because there is a $500 introduction fee. “If you donate your eggs, we can split the $500.” She tried to persuade me and some other friends.
One of her roommate is a beautiful Vietnamese. Because of poor English, she couldn’t find a job in New York, and is now training to be a poker dealer for casinos. My friend persuaded her not to be a dealer because of the complex environment of casinos. She told her, “Why don’t you donate your eggs twice a year, and cover a whole year’s living expenses. And, it is helping people.”
She used the words “donate” and “help” so often that it made me confused about the meanings. If this “donation” is a real act of altruism, why did British women stop donating eggs after the government cut the compensation to £15 ($30)? Why do people stick with the word “donate”? How many egg donors make the decision without hesitation?
And, what forces them to donate eggs for money?
Despite those who want get extra money to buy an LV, most donors are forced to do so because of financial binds. And this situation reminds me of the organ trade in many Asian countries.
In the Philippines, the island Baseco is known as “No Kidney Island”. Three thousand out of 50,000 residents have each sold one of their kidneys to Western patients. And they only got about $2,000 for their non-renewable kidney. Most of these kidney sellers’ economic status actually get worse because of the decline of their health.
Some might argue, “Can you think a better way for them to make money? If you can’t, what is wrong with those desperate people selling their organs?” And, other might argue, “You sell your intelligence and skill to make money, is it so different from selling organs?”
Sure. Under the inevitable logic of capitalism, nothing is unsellable. The only one thing I can do is pray not to be born in a poor family for my next life; if I am, I probably won’t even own my own organs.
I signed an organ donation card years ago, and I am truly willing to donate every organ I have to people who deserve them. I might even donate my eggs someday, but definitely not because I am forced to do so.
2010年2月26日 星期五
【非關科學】捕捉無影風--風洞實驗室
感謝內政部建研所風雨風洞實驗室的同仁和替代役小朋友們的照顧。
也謝謝超認真的編輯，雖然我有一些梗你看不太出來@@，
也一度很大聲的討論，不過我知道你是為了作品好：）
謝謝你。
還有很求好心切的美編一直要我給3D的風速剖面圖，
到現在我還是很納悶，剖面就是2D的，
有3D的剖面圖這種東西嗎？就像應該沒有2D的立體圖吧？
不懂...
寫這個系列的確滿有趣的，我很希望認識新的朋友、瞭解新的領域。
只是，也一度覺得好辛苦，我辛苦、編輯、美編、攝影也都很辛苦，
實驗室的人也被莫名其妙的煩了很久，
可是讀者卻完全沒反應... 會讓我有點不知道這麼辛苦到底有沒有必要。
總之，會把八篇寫完，接下來再看著辦吧...
p.s 上面照片我自己拍的所以可以放
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撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/徐安隆(經典雜誌攝影)
說他們能呼風喚雨，雖不中亦不遠矣。他們能決定情侶們在船頭浪漫演出鐵達尼時，船上煙囪的黑煙會不會不識相地撲面而來；也能決定穿著迷你裙的小姐，會不會因為風揚起而走光。
不過，先別急著羨慕他們。
這是內政部建築研究所的風雨風洞實驗室，位於成功大學最偏僻的歸仁校區。實驗室位於人煙罕至的甘蔗田間，離第一間商店要走十五分鐘。六個替代役男和六個男職員，有八個人不分日夜守在這個實驗室。這裡每天最大的娛樂，就是下班後的羽球時間。快到五點時，就會看到職員們邊以弓箭步姿勢，邊處理公事邊暖身。
當初我決定要報導風洞實驗室時，有同事很興奮地說：「是不是成龍《飛鷹計畫》裡面那個？」我特地去找了《飛鷹計畫》來，看看成龍如何在測試飛機性能的航空風洞裡被吹得七葷八素，還能神勇地制伏兩個壞蛋。
然而，我們採訪的實驗室，屬於風速比較慢的環境風洞，沒有什麼炫目的金屬未來感。我只好安慰自己，大部分的科學都不是那麼炫的，就像大部分的人都不像金城武或林志玲。我們就是要替這些平凡又重要的大多數發聲！
風洞簡單說來，就是個管狀空間，加上一具大風扇，目的是測量物體在氣流經過時所受的影響。它是個工具，應用在各個領域上。例如《飛鷹計畫》裡的風洞是測試飛機用、也有專門測試火箭、砲彈、汽車等的風洞。
內政部建築研究所的風洞實驗室，屬於風速比較低的環境風洞。說它風速低，其實也可以到達每秒
●在實驗室中模擬大自然
最近如果有讀者經過台北捷運市府站，看到旁邊有一塊鐵皮圍起來的基地，正要準備蓋一棟約
內政部頒定的建築物耐風設計規範，規定建築物高度如果超過
主角上場受測前，要先布置好舞台。當然不是模型擺著，開了電風扇讓它吹就好。既然是模擬測試，這個舞台，就要盡可能接近真實大氣層中的空氣流動情況。大氣層中，最靠近地表有一層薄薄的空氣，流動特別情況特別複雜，會受到地形、溫度等因素影響，叫做「大氣邊界層」（Atmospheric boundary layer）。大氣邊界層的風速會隨著高度改變，越靠近地面的風因為建築物地形複雜、摩擦力大，風速越慢，越往上風速就會變快。但是超過了約五百到一千公尺的高度，風速就開始固定不變了。
因此，實驗室風洞的風在吹進來之後要經過一些處理：首先，會經過整流用的蜂巢網，變成像千層蛋糕一樣一層層地吹進來。然後放上三角錐型的渦流產生器，再根據受測地區的地況，究竟是都會、市郊還是海岸，排上疏密、高度不同的粗糙元，用來模擬真實環境中的山坡、建築物、樹木等等，目的就是要實驗室裡的風速，在靠近地表處會因為摩擦力減慢。
替代役男們先放上三角錐形的渦流產生器，然後用長長的木條當尺，仔細把五百個、每個重
舞台布置好後，要請主角上台。
●風力與風壓試驗
這棟還在設計中的大樓，準備要進行三種試驗：第一種就是風力載重試驗。隨著建築技術的進步，世界各地掀起了股摩天高樓競賽。為了抗震，現在的高樓大多數採用質地輕、韌性高的材料，使得建築物比較可能因為柔軟而產生位移。為了不要風一吹來，就有搖晃的感覺，在設計時，就必須測試建築物受到風力後的反應。
負責風洞實驗室的研究員黎益肇，先請模型公司製作了二百五十分之一的模型。除了受測的主體建築外，還有主體周圍方圓
製作好的模型最後會被放在轉盤上。使用轉盤的目的是，風吹進來的方向不是固定的，因此要旋轉模型來模擬三十六個風向。轉盤中間挖了一個大洞，準備放「六力平衡儀」，用來測量建築物模型整體受到的風力，再推算每層樓受到的風力。
這是項粗中帶細的試驗，很多器材都是好幾
但好不容易就定位，不預期的狀況卻接連發生。首先在試吹的時候，主體建築物因為沒有和地面鎖緊，被吹倒了。模型頂端斷裂，只好再送回模型公司修補。接著是國父紀念館模型的柱子因為太細，也不小心碰斷了。為了解決種種問題，一群大男生在縮小了的信義區高樓模型中，躡手躡腳地穿梭；我在一旁看著，只覺得怎麼有種酷斯拉跳芭蕾舞的感覺。
另一個試驗，叫作建築物表面風壓試驗。周圍的保麗龍模型留著，換上一個透明、布滿孔洞的模型。每個孔洞都接了感應器，總共三百多根管線跟髮絲一樣綁成一束束，最後連到五個左右的多頻道電子式壓力掃描器。據說一個小小的壓力掃描器要價新台幣八十萬元。我和替代役男們打趣說要偷走，又想到銷贓困難，只好作罷。
風壓試驗為的是測試建築物外牆或是門窗，會不會被風吹壞。經過模型測試後，可以得知哪一區的外牆受到的風壓特別大。建築物在真正施工的時候，就可以把原尺寸的外牆或門窗，拿到風洞實驗室的好姊妹「風雨實驗室」裡，去進行試驗。
風雨實驗室會提供大風扇和噴水設備，測試建築物中最脆弱的外牆，會不會歪曲、破裂或漏水。俗話說：「頭過，身就過。」如果連最脆弱、受到風壓最大的外牆都能通過標準，那其他部分也應該沒問題了。
●環境風場測試
除了風力載重試驗和表面風壓試驗，風洞實驗室的另一個重頭戲之一，就是針對又稱為「行人風場」的「環境風場」進行偵測。
環境風場是種「微氣候」，指在建築物附近，離地面
舉幾個例子來說好了，台北一○一大樓下，總是有股很強的「高樓風」，就是由高層建築物所引起的氣流。紐約曼哈頓的「熨斗大樓」，建於一九○二年，算是很古老的摩天樓；大樓下也有很強的高樓風，撞到高層建築物的風會在下切後，再捲起來形成一個渦漩，使得女性的裙擺隨之飛揚，所以這種風，也被稱為「掀裙風」；雖然只露出膝蓋和腳踝，在那個保守的年代已足夠引起人群騷動並駐足圍觀，於是警察不得不把這些人趕走。
另外，風水之說中很忌諱的穿堂風，又叫「門沖煞」；因為建築物的迎風面和背風面之間有氣壓差，所以只要開了個貫穿前後的通道，通道口就會有氣流快速通過，形成風的流動。
在今天，環境風場的標準是很細微、貼心的。研究人員會推估不同的區域行人的活動，再根據行人的活動來訂定風速的舒適度標準。比方說在戶外餐廳的長時間停留的人，和在人行道快速行走的行人相比，前者可能一坐就是幾十分鐘以上，只能容忍每秒
「迎風面渦漩、穿堂風……好像不難嘛！為什麼不用電腦做數值模擬就好了，還要花時間作模型，排粗糙元什麼的？」看到研究人員那麼辛苦地實驗，我一邊偷偷想著，一邊覺得自己真是又懶又聰明啊。
沒錯，科技始終來自惰性。近年來，科學家們也確實在建立起精準的數值模擬，只是一切還在發展中。大部分規範中的風壓係數都是根據單棟、規則的建築物得到的數據，也假設建築物本身不動，並沒有考慮到建築物受風以後可能晃動、擾動了氣流，這些氣流再回頭來影響建築物受力的情況。
真正現場的狀況，可不是工程設計圖上，簡單的兩三筆就能畫出來的。除了受測主體的條件外，附近每棟樓的高度、建築物的表面粗糙或平滑、角隅設計圓弧或尖銳都會影響氣流；產生渦流與渦流間還會互相作用，再反過來影響建築物本身。這麼複雜的狀況下，用數值模擬誤差會較大，因此製作模型、測量主體建築物附近的風場，相對而言還是比較精準。
●大氣擴散試驗
在上述的三種試驗之後，「大氣擴散試驗」也是風洞實驗室的業務之一。比較常用在工廠興建前，對廢氣排放的各種測試，以免廢氣排放引起附近民眾抗爭或對身體造成傷害。
風洞實驗室前一陣子接到一個特別的案子。一艘設計中的遊艇，想要進行大氣擴散實驗，主要想知道船上煙囪排出的煙，和外頭來的霧氣，會不會影響遊艇上停機坪的飛機起降，和甲板上觀景的視線。如果煙會吹到甲板，就考慮是不是把煙囪架高，或修正船型，來避免這個問題。
類似這樣的試驗，在風洞中就會採用流場可視化的方法，來觀察氣流通過試驗體的特性時，讓平常看不到的風，添上一點色彩。比如說釋放煙霧觀察渦流；或在模型附近鋪上像草地一樣的毛氈，觀察毛氈的飄動。
除了用煙霧法，觀察煙流的走向，有時候為了讓煙霧更清晰，還會打上了雷射光，判斷當風通過試體時，是否會產生偏折、加速、渦漩等現象。對於後續進行儀器架設及數據分析時，有很大的幫助。甚至可以利用高速攝影機，觀察煙霧中粒子的速度分佈，來推測氣流的速度。
這次拍攝風洞實驗照片，也麻煩實驗室的人使用流場可視化的方式，讓渦流看起來更清晰。風洞實驗室的主任、研究員及替代役，在一片漆黑中，噴霧的噴霧、打雷射的打雷射、拿閃光燈的也趴在地上不敢亂動。
我躲在儀控室和替代役男控制風扇轉速，免得風速太高看不到渦流，太低會煙霧瀰漫。看到隔著玻璃窗中的風洞實驗室，隱約有人在黑暗中比手劃腳，指示我們調整風扇的轉速。我和替代役男面面相覷：「剛剛是比五轉，還是十五轉？」算了，直接繞個路進去風洞問。沒想到門一開，整個都是煙，可見是風速太慢，大伙兒快被煙燻昏了。漆黑的風洞中有著藍藍的雷射光，有種唱KTV的感覺。
●十七級風的滋味
在成大的同個校區中，還有其他的風洞實驗室。成功大學航空太空中心也有兩個風洞。除了研究飛機性能的穿音速風洞，還有一個低速風洞，最高風速可達每秒
十七級風有多強，研究員鍾光民說相當於
王耀庭笑著問我：「你要不要也進去試試！」「不了，謝謝。」我笑著婉拒他：「我不當菜鳥很久了。」
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