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中華民國 103年 10月
Science Development 502NO.
出版者：科技部
發行人：林一平
地 址：106 台北市和平東路 2段 106號電 話： 02-2737-7539傳 真： 02-2737-7248網 址： http://www.most.gov.tw/sd/
編輯委員會
召 集 人：林一平編輯委員兼總編輯：馬哲儒
編輯委員兼執行編輯：張鑑祥
編輯委員：方力行 / 王道還 /李再長 / 李百祺 / 李秀珠 / 李國偉 / 周進洋 / 林崇熙 / 易台生 / 洪茂峰 / 唐震寰 / 徐善慧 / 郭耀煌 / 陳炳宏 / 黃文璋 / 蔡少偉 / 蔡新聲 / 蔡聖鴻 / 顏嗣鈞 / 羅時成 / 蘇安仲
助理編輯：洪美慧
編輯助理：黃利鑾 / 何欣穎 / 鍾美容
稿件投寄：稿件 1式 3份，請寄《科學發展》月刊編輯部地 址：701 台南市大學路 1號 成功大學化工系電 話：06-2383072 傳真：06-2383085E-mail: [email protected]
美術編輯：種子發多元化廣告有限公司
地 址：11054 台北市信義區基隆路 2 段 189 號 9 樓之 9 電 話：02-23773689
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定 價：每冊新台幣 120 元 1 年 1200 元（2 年以上另有優惠價）美金 5 元 1 年 50 元
運費另計
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科學史上出現過一些造成重大突破的偉人，19世紀初的法拉第就是其中的一位。他讓世人知道什麼
是電和如何發電。有了電之後的世界與以前大不相同了，也因而造就了「發明家」，例如愛迪生。他發明
了電燈、電話、留聲機、電影⋯⋯把法拉第的突破轉化為生活上實用的工具。以現代的語言講，就是所謂
的「創意加值」吧？
近年來科技以指數的速率進步，不斷產生大大小小的突破。過去社會上許多不容易滿足的需求，現在
已經是做得到的事了。需要的是有一些人，能夠在需求和技術之間劃上連線，指出哪個新技術可以滿足哪
個需求，這些人就是創意加值的發想者。欲使一項創意成為事實，除了要讓工程師做得出來，外觀的設計、
經濟分析、行銷推廣與商業化，也層層都需要專家來完成。所得到的是大家分工合作的成果。
真正的創意不是容易的事。大部分的企劃案中，難免多是把已有的構想延伸一些、擴大一些或是修正
一些，使人看到後有似曾相識的感覺，能夠造成「啊！我怎麼沒想到」反應的，恐怕只是其中的少數。科
技進步的一個不幸的效應是導致文化素質的浮淺化。因此有助於提升文化深刻度又有實用價值的創意也是
很重要的。
大家對創意加值重視的兩個大方向是「綠色」和「橘色」。在綠色再生能源的利用方面，最須注意的
是經濟的分析。一套裝置的建造成本是多少？能夠節省多少電源？是否只有在離島或偏遠地區才值得使
用？在橘色科技方面，各種新設備確能輔助但無法取代人與人之間的關懷。如果有了這些功能強大的工具，
使親情的疏離變得合理化，就不是我們所樂見的了。
創意加值的範疇可以很廣，應該也包括傳統工業製造程序的革新。在這方面，紡織工業做得相當成功。
但有些重工業的製造方法發明於百餘年前，那時許多現代化的新技術尚不存在。現在如果讓一些有新知識
但沒有舊經驗的人從新發想，所設計出來的可能是效率更高，成本更低的革命性的製造程序。
經過億萬年的演化，各種生物的身體都是效率非常高的工具。現在已是生物科技的世紀，許多新的突
破使「仿生」也成了一個創意加值不錯的發想點。有如鳥兒般的微型飛行器就是明顯的一例。
音樂是以聲音為媒介的藝術，繪畫是以色彩為媒介的藝術，科技上的突破為藝術家提供了更多發揮其
創意的新媒介。最顯著的例子是近年來的電影藝術，像阿凡達等等。新科技使故宮博物院中千年前的古物
也活了起來。這些都是在人文藝術層面的創意加值吧！
本期「仿生飛行」一文的第一位作者簫飛賓教授不幸於本年 2月 13日辭世，他是成功大學航空太空
研究所成立之初，羅致回國的優秀學者之一，約三十年來，他的學術成就斐然，得到過許多獎項與榮譽，
擔任過不少重要學術性兼職，對本刊的支持也不遺餘力。我們謹向蕭教授致最高敬意。
編│者│的│話
Science Development
科學發展 2014年 10月│ 502期 01
02 科學發展 2014年 10月│ 502期
中華民國 103年 10月 15Science DevelopmentDevelopment
502
1 編者的話
目 錄CONTENTS 專題報導
4 創意加值 李榮顯
6 創意加值加速築夢 李榮顯／陳慎微
創意夢想加值需擁有行動力及解決問題的能力來加速圓夢。
14 創意設計的跨領域實踐 陳國祥
創意設計在跨領域團隊中穿針引線，扮演調和鼎鼐的角色。
20 「跨」在一起的老人健康照護系統 吳有基
「行動式老人健康照護系統」如同子女親自陪侍在旁，隨時照護。
26 異質團隊鍛造創意奇蹟 康仕仲
「人」是最重要的，總是先有一群人，再一起產生想法。
32 大家相「加」來圓夢 ─ 音癒回憶 曾俊儒
腦波數據常用於診斷失智患者的評估，可達 95.9 ％ 準確率。
38 創意加值 夢想實踐 游元良
「漂遊海灣」的 U型船身提升水域活動的安全性和娛樂性。
48 綠色科技與橘色關懷的圓夢 陳中聖
調整式浮力衣可提供腦性麻痺兒童復健，也可做為一般兒童學游泳的輔助工具。
03科學發展 2014年 10月│ 502期
4364
一般報導
54 仿生飛行 蕭飛賓／王地寶
製作微型飛機得向會飛的動物學習飛行技巧。
60 性別萬花筒 Q & A 竇秀蘭
一般人在性別認同和性取向上猶如萬花筒般的多變化。
66 飛航事故抽絲剝繭尋真相 官文霖／莊禮彰／郭嘉偉
飛航事故須透過科學儀器與專業經驗縝密且嚴謹的分析。
台灣新發現
72 蛋白質進入葉綠體也有偏好 郭朝禎
74 善用混成學習創造更佳學習效率 江欣怡
科技新知
76 紐西蘭奇異鳥的來歷／功能性磁共振造影／
乳房Ｘ光攝影的得失／大豆的療效／馬醫的職業風險
王道還
科學、技術與社會
80 「STS 四不」終曲：STS 不是史諾的「兩種文化」 陳恒安
1 編者的話
目 錄CONTENTS 專題報導
4 創意加值 李榮顯
6 創意加值加速築夢 李榮顯／陳慎微
創意夢想加值需擁有行動力及解決問題的能力來加速圓夢。
14 創意設計的跨領域實踐 陳國祥
創意設計在跨領域團隊中穿針引線，扮演調和鼎鼐的角色。
20 「跨」在一起的老人健康照護系統 吳有基
「行動式老人健康照護系統」如同子女親自陪侍在旁，隨時照護。
26 異質團隊鍛造創意奇蹟 康仕仲
「人」是最重要的，總是先有一群人，再一起產生想法。
32 大家相「加」來圓夢 ─ 音癒回憶 曾俊儒
腦波數據常用於診斷失智患者的評估，可達 95.9 ％ 準確率。
38 創意加值 夢想實踐 游元良
「漂遊海灣」的 U型船身提升水域活動的安全性和娛樂性。
48 綠色科技與橘色關懷的圓夢 陳中聖
調整式浮力衣可提供腦性麻痺兒童復健，也可做為一般兒童學游泳的輔助工具。
0504 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
創意加值李榮顯│專題報導特邀編輯
成功大學機械工程學系
創意設計近年來在台灣已蔚為風氣，從 2011年起在 IF概念設計競賽入圍的前一百名中，台灣學生的作品已突破四分之一，顯示了新一代的創
新力。2011年也是台灣設計年。然而設計的目的是解決生活上的問題，必須經過技術與市場可行性評估、原型製作、商品化橋接等一系列的加值，
才能轉變成產品與服務，到社會上造福人群，圓創意的夢。
本期專題報導提出了一些「創意加值」的方法和成功案例供讀者參考。
〈創意加值加速築夢〉以正在執行中的科技部「跨領域創意加值推動
計畫」為藍圖，介紹跨領域團隊如何跨領域溝通，以及如何幫助團隊從創
意發想、可行性評估到原型製作一連串加值的圓夢計畫。
專題報導
0504 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
〈創意設計的跨領域實踐〉從設計的觀點為讀者介紹台灣設計年，並釐清設計的本質，
再以「造夢者」、「尋夢者」、「解夢者」說明設計者的角色，讓大家容易了解「設計」。最後
以「圓夢者與創價者」點出讓創意加值實現的科技部「跨領域創意加值推動計畫」的角色。
〈「跨」在一起的老人健康照護系統〉以「行動式老人健康照護系統」的研發過程，呈
現跨領域研發專家如何克服合作與系統整合的挑戰，並傳遞目標完成的快樂，介紹「戒指式
脈搏／體溫量測器與計步器」、「察『顏』觀色 ─ 膚色檢視器」等結合資通訊技術及應用程式（APP）來做健康管理，也勾劃出未來老人健康照護的科技應用情境。
〈異質團隊鍛造創意奇蹟〉呈現跨領域異質團隊開發「節能電燈開關器」綠色產品與「輪
椅後方安全預警裝置」橘色產品的創意軌跡，從需求開始，如何透過點子創新到設計、工程、
使用者經驗與商業管理，完成了原型製作，鍛造出創意奇蹟。最後作者分享參與兩期跨領域
創意加值計畫的經驗，體認跨領域人才的養成不易，因而踏入成為跨領域人才教育的推手。
〈大家相「加」來圓夢 ─ 音癒回憶〉從失智症的情境開始，點出能為失智症患者做些什麼的初衷，邏輯地呈現出跨領域的關聯：失智症與音樂治療、音樂與情緒、音樂與腦波、腦
機介面，最後以跨醫學、工程和設計 3個領域的團隊做知識整合與創意加值，介紹所完成的具腦機介面與音樂治療功能的音樂播放器 Harmony原型，以及未來的應用。
〈創意加值 夢想實踐〉以說故事的方式呈現作者內心深處的童年記憶，繞著水的生活經驗與觀察，成為創意發想的養分，透過海洋教育與綠色環保的「漂遊海灣」的設計開發，
勾勒出未來營運的藍圖。這個創意加值計畫所產生的作品與營運服務涵蓋很廣的層面，不單
單只有科技與設計，而是深入我們所居住環境的海洋，發人省思。
〈綠色科技與橘色關懷的圓夢〉橫跨綠色科技與橘色科技，呈現兩個創意加值作品實現
的心路歷程。綠色科技作品整合了「太陽能發電」與「海水淡化」兩大技術於設計中；橘色
科技作品則整合了復健科醫師、物理治療師、服飾設計打版與行銷企劃專長的師生與設計師
一起工作，才完成原型製作。跨領域的研發過程及團隊溝通方式都值得借鏡，最後呈現出具
有價值的原型作品，傳遞出「跨領域創意，加值豐富了人生」的精神。
專題報導
06 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 李榮顯、陳慎微
每個人每天都有無窮無盡的創意夢想，想要實現創意夢想，
就要依靠團隊和眾人的加值才能加速圓夢。
相信大家都看過科幻故事，也都知道
故事裡的科技產品是作者想像出來的。但
是像漫畫《哆啦 A夢》裡的翻譯機、超級握力手套等好用的道具，在漫畫出刊之後，
真的研究發明出來了！依照目前科技快速
發展的情形，只要是好的創意點子，總有
一天會成為真實的產品出現在我們周遭，
實現科幻夢想。
到底能不能成真？較好的創意會被優
先實現和採用。而一個好的創意者應具備
兩個條件，一個是行動力，另一個是解決
問題的能力，實現創意要靠這兩種能力來
加值。
創意加值的過程像拼圖
創意加值的過程就像拼圖，拼圖的人要先在腦海裡「看」到全部的圖像，再「找」到每
片和每片之間的連結，這樣才能慢慢把圖「拼」起來，也才能圓夢。
創意加值加速築夢
依照目前科技快速發展的情形，只要是好的創意點子，
總有一天會成為真實的產品出現在我們周遭，實現科幻夢想。
李榮顯教授在 2009年參加「創新蜂巢」加值工作營時，發表「樂活之眼 ─ 探索帽」的產品設計概念。
07科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 李榮顯、陳慎微
每個人每天都有無窮無盡的創意夢想，想要實現創意夢想，
就要依靠團隊和眾人的加值才能加速圓夢。
底下要介紹這幾年來由科技部工程司
支持推動的圓夢專案計畫 ─ 「跨領域創意
加值推動計畫」。最初的概念來自工研院南
分院在 2009年主辦的「創新蜂巢」加值工
作營，在一個偶然的機會下，具工程背景的
我參加了這個工作營，和來自不同領域包括
設計和管理背景的成員組成 4∼ 5人的團
隊。短短 3天內，從互不認識到腦力激盪、
評估可行性，從而提出幾個有益社會的產品
概念設計，並在結訓當天發表成果。
我當時提出的概念設計是「樂活之
眼 ─ 探索帽」，現在回想起來仍是個很先
進的穿戴式裝置。成果發表會時，評審委
員針對各組的設計提供可行性的建議。
圓夢計畫
這種結合不同領域的成員，從創意發
想到評估可行性的運作方式，在因緣際會
下得到前國科會工程處處長蔡明祺教授的
支持。於是在 2009年 10月成立了「跨領域創意加值推動計畫」專案辦公室，正式
對外公開徵求「跨領域創意加值計畫」的
圓夢計畫，目的是讓在學界的老師能實現
把創意變成產品的夢想。
我多年來深耕於金屬成形研究，具有
模具設計、智慧型製造系統、虛擬工具機
等的知識。我就運用這樣的知識背景帶領
圓夢計畫，協助實現好的科技想像。圓夢
計畫目前已進入第四屆，擁有約 700人的
依照目前科技快速發展的情形，只要是好的創意點子，
總有一天會成為真實的產品出現在我們周遭，實現科幻夢想。
一個好的創意者應具備兩個條件，一個是行動力，
另一個是解決問題的能力，實現創意要靠這兩種能力來加值。
創意加值的過程像拼圖
參加圓夢計畫要通過三關的考驗，分別是創意方案、可行性評估，以及原型製作。
商品化橋接
（技術產業化）（技術產業化）
原型製作與測試
技術與市場可行性評估
評選具潛力創意構想
徵求創意構想
前瞻概念
拼圖 築夢
圓夢人生
系統工程
優質生活
跨領域創意加值
社會與經濟價值（環境與福祉）
專題報導
08 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
跨領域創意加值社群成員，專案辦公室不
定期舉辦各種社群活動，讓大家互動與交
流，吸收更多的知識。
參加圓夢計畫要通過三關考驗，分別
是創意方案、可行性評估，以及原型製作。
每一關經過審查通過之後，要在這一關裡
進行加值，才能申請進入下一關，每一關
的任務和挑戰都不一樣。
第一關創意方案
第一關是創意方案，任務是設計一個
有利於社會的未來產品，過關指數是三選
一。報名創意方案的人稱為「創意方案的
擁有人」，是圓夢的主角，專案辦公室只是
從旁協助。圓夢計畫到第四屆以來，總計
收到近 500件來自大學院校、醫院的創意方案，入選數有 184件。
創意方案分成「綠色科技」和「橘色
科技」兩大產品設計主題。「綠色科技」指
的是環境友善性、對地球的關懷；而「橘
色科技」指的是人本關懷及帶給人類健康
幸福，是由成功大學電機系王駿發講座教
授於 2009年提出的。不論是綠色或是橘色的產品設計，都希望能夠改變世界，讓社
會更美好。
入選進入第一關的圓夢主角，要趕快
招兵買馬組成跨領域團隊，從「創意方案
的擁有人」變為「團隊領導人」，帶著原先
的創意方案尋找解決方案。利用問題情境
尋找可以解決問題的關鍵技術和知識，重
點是要知道在創意變成產品的過程中，缺
少哪些人才或技術，才能找到合適的對象
組成跨領域團隊，就如同拼圖時要能夠找
到殘缺的片段。單打獨鬥的時代已經過去
了，想要實現夢想，就要靠團隊的支持和
眾人的力量，找到一起創「做」的跨領域
團隊來「加值」。
一個好的創意往往需要累積很多時間和
知識才能實現，若沒有參加圓夢計畫，這些
創意可能永遠被埋沒，而不會有機會成真。
第二關可行性評估
組成跨領域團隊才有機會晉級到第二
關，進行可行性評估計畫，任務是跨領域
溝通及知識整合，過關指數是二選一。除
圓夢計畫目前已擁有約 700人的跨領域創意加值社群成員。這張照片攝於 2013年 7月 17日在台灣科技大學舉辦的「徵求第四屆計畫構想書及前瞻概念
設計計畫說明會」。
09科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
了入選的「創意方案擁有人」有資格申請
第二關之外，從 2012年開始，執行成果優異的前瞻概念設計團隊主持人經推薦也可
以申請第二關。我們嘗試結合擁有美感與
豐富想像力的「設計人」，以及掌握關鍵技
術的「科技人」，期望在這個屬於開放式創
新的環境裡，讓科技和設計碰撞產生更多的
火花。歷屆已有152個跨領域團隊籌組成功，將近80個團隊晉級到可行性評估計畫階段。
跨領域團隊需要評估原先的創意方案
是不是可行，是不是能夠按照構想模擬出
未來產品。工程領域的角色負責技術加值，
以驗證未來產品的可行性；管理領域的角
色負責市場可行性評估，以檢視未來產品
的實用性；設計領域的角色則要根據以上
的評估修正產品設計，彼此分工與合作。
團隊主持人的挑戰是跨領域溝通、協
調，以及整合各項資源，以找出不同專業
領域知識連結的關鍵點，唯有把每一片拼
好才能完成拼圖。首次擔綱重責的團隊主
持人會遭遇很多困難，例如跨領域團隊是
跨界和跨校合作，出現衝突的時候應該怎
麼解決？專案辦公室會不定期舉辦社群活
動，邀請歷屆成功圓夢的主角回來分享甘
苦談，傳授個人經驗與跨領域溝通祕笈，
讓大家能順利圓夢。
跨領域溝通的三大祕笈
祕笈一：要「科普化」 各人都應捨
棄較難懂的專業立場，或先把自己領域的
專業「科普化」。要儘量簡單易懂，方便
其他人理解，才能節省很多辛苦溝通的時
間，快速加值。
祕笈二：齊心協力找出解決方案 一
開始設想的解決方案若不可行，或在過程中
找到更可行的方案時，各成員應目標一致，
利用多重管道分享、交換知識，才能適時調
整，齊心協力找出最佳的解決方案，並在解
決問題的過程中修正原先的創意方案。這
時，團隊主持人應該塑造一個讓成員可以互
動交流的平台，像拼圖板，讓大家處在一個
平和的空間，利用正式開會或非正式聊天的
方式來交流。不管是虛擬的網路溝通，還是
大家聚在一起討論，只要能凝聚團隊心力和
形成共識，就是好的溝通方式。
有時候「討論」也是一種很好的知識
交換過程，雙方都把自己認為對的和有用
的知識拿出來討論，以便了解各自的優缺
點。最後留下對整體利益最好的部分，也
可以刺激新知識的產生，累積每一位成員
的知識厚度。
祕笈三：要保障每一個人的權益 根
據經驗，較年輕的成員擁有較多的創意想
像空間，也較接近未來市場的需求。因此，
不應該忽略每個角色，應該妥善分配他們
的發言權。團隊領導人也需要留意大家的
利益分配，先把利益分配按照貢獻比率規
範好，最好能夠簽訂同意書，避免將來發
生利益衝突時傷害了彼此的感情。
除了跨領域溝通、促進不同知識的交
流和整合之外，在創意加值的過程中，還
要留意專利的申請，以保障未來產品可以
在市場取得優勢，也可以預防別人侵權。
完成第二關可行性評估計畫時，也是
創意越來越接近產品雛形的時候，是圓夢
的關鍵時刻。專案辦公室會舉辦期末審查
會，讓各團隊在審查會上發表，並且利用
動畫模擬或模型展現成果，展示圓夢的可
行性和爭取第三關的過關資格。
第三關原型製作
第三關的任務是製作出未來產品及商
品化，過關指數是三選一。累計至 2014年4月，共有三屆 27個團隊晉級到第三關，
專題報導
10 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
成功地從創意方案過關斬將到製作出原型
品。沒有晉級的團隊也不用灰心，因為還
有其他圓夢的管道。已經和廠商簽訂合作
備忘錄的團隊，可以申請科技部產學合作
計畫或經濟部科專計畫等補助，繼續完成
原型品製作。
通過第三關的要求是評估呈現製作原
型品的必要性、未來產品對綠色或橘色關懷
的價值、是否符合市場期待等，並評量各團
隊是否達成第二關可行性評估的任務，以及
是否值得再花時間和資源把原型品做出來。
圓夢的價值
成功晉級到第三關原型品製作的團隊，
目標是商品化。不管是再修正產品功能、
美化外觀或降低成本等，都應該更趨近市
場的需求，然後進一步試作出原型品。如
果說可行性評估是個考量所有可能性和複
雜的驗證過程，原型品製作階段就是化繁
為簡、實作與修正的實現過程。
從報名創意方案一直到完成原型製作計
畫，總共歷時約 1年 9個月，差不多是一個碩士生進行研究的時程。參與的同學除了進
行研究之外，還可以認識不同學校、不同領
域的學生，以及學習跨領域溝通技巧、系統
整合和知識創新的能力。這些經驗是在其他
計畫中不容易得到的，將來到了職場，自然
比別人多了實務經驗，也增加了競爭優勢。
有些團隊在計畫進行期間，完成很多
種版本的原型品，試了又試，改了又改，
甚至不排斥打掉重建。高苑科技大學電機
2011年 2月，游元良老師的團隊把漂遊海灣原型船運到了發表會現場。這艘原型船在圓夢以前，只是一個想利用太陽能發電來普及浮潛活動的概念設計。
11科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
系吳上立老師的團隊在進行「可跨越階梯
障礙之個人行動載具研製」原型製作計畫
時，竟然把門拆了，只為了讓功能變強大
的產品能夠進入實驗室。他們在創意加值
過程中也一併加值了團隊的熱情！
有關第一屆到第二屆的計畫成果，已
經編印成專書《國科會跨領域創意加值成
果專書》，在 2013年 6月出刊，記錄 21個團隊圓夢的故事，也是 21個豐收的加值旅程。雖然中間過程很辛苦，圓夢的熱情卻
支撐著大家走到最後。
創意變成生意
終於衝刺到最後一關，完整拼出創意
拼圖後，還不算是結束，還要把這些拼圖
推到市場上。我們擴大舉辦圓夢計畫成果
發表會，廣發英雄帖，號召各路創投天使
和買家，把經過無數次「創意加值」的未
來產品「嫁」出去。唯有找到廠商投資，
才算真正美夢成真，把創意變成生意。
2011年 2月，在成功大學舉辦的第一屆發表會現場，雲林科技大學游元良老師
的團隊把成功打造出來的漂遊海灣原型船
運到了現場。這艘船的尺寸是 500 cm（長）×400 cm（寬）×100 cm（高），規模大到無法進入會場，只好擺在大門前面的廣場
展示，是當天最大的創意加值作品。
實在很難想像這艘船在圓夢以前，只
是一個想利用太陽能發電來普及浮潛活動
的概念設計。經過游老師團隊一年多的努
力加值，在發表會當天把原型船呈現在大
家眼前，帶來了莫大的感動與震撼，媒體
也爭相報導。目前這艘原型船仍繼續參與
各項展覽會，不放棄任何商品化的機會。
發表會之後，專案辦公室繼續協助各
團隊參加各類技術商談會和展覽會。3年
來，圓夢計畫成果參展件數達 28件。因為這些未來產品的詢問度很高，我們在「台
北國際發明暨技術交易展」國科會創新館
所舉辦的商談競賽中，分別拿到了第一名
和第三名的榮耀。
為未來加值作準備
由於發明展開放免費入場，一連 4天的展覽期間，每天都有大批參觀人潮，從
學生到銀髮族都對圓夢計畫的主題展示區
感到興趣，這是因為展示的綠色和橘色產
品有實用價值。很多人在實際操作、體驗
後，提供了寶貴的建議。有的會很犀利地
批評，或建議哪裡還需要調整，負責解說
的學生必須非常熟悉產品的功能和規格，
才能清楚地向大家介紹或回答問題。
所有參展的學生不只在大型國際展覽
會中增廣見聞，也增加自己對產品的信心，
更認識其他不同的產品，甚至可以幫忙介
紹其他產品，無形中「儲值」了不少知識，
成為研發下一個產品的原動力。創意在時
圓夢計畫成果參與 2013年「台北國際發明暨技術交易展」國科會創新館展出情形。
專題報導
12 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
間的長河中流動著，永遠不會結束，一找
到機會就加值，激發出更多的創意。
從第一屆發表會之後到今年 4月，總共 38個月的時間，圓夢計畫從總計 184件入選的創意方案中，成功推廣了 5件產品技術移轉到產業界。其中，遠東科技大學
陳玉崗老師團隊的「智慧型節能裝置系統」
是直接技轉給廠商。圓夢計畫從一開始的
意外播種、發芽、抽枝到結果，創造出 13件擁有綠能商機的產品，以及 14件守護弱勢族群的橘色關懷產品。感謝所有熱情參
與計畫的跨領域團隊。
最後，要特別感謝所有的專案團隊工
作伙伴，包括「創新蜂巢加值工作營」的伙
伴 ─ 工研院機械所賴麗惠研究員，以及協助設計創新性評估的義守大學陳國祥教授、
負責綠色價值評估的成功大學陳家豪教授、
負責橘色價值評估的張志涵教授、負責跨領
域知識價值鏈整合評估的陳淑惠助理教授，
以及推動前瞻設計概念發展的團隊 ─ 台灣科技大學陳玲鈴教授、聯合大學洪偉肯助理
教授，更感謝專案辦公室陳慎微、許丹薰、
鄧之宜和許寗 4位助理的幫忙。圓夢計畫從 2015年 6月起將轉型進入
組織永續，規劃持續以不同的形式幫助大
家跨領域進行創意加值，以拼圖的方式築
一個從科幻故事變成科技產品的真實美夢。
李榮顯成功大學機械系
陳慎微科技部跨領域創意加值推動計畫
專案團隊工作伙伴會議後合影
13科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
專題報導
14 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 陳國祥
跨領域創意加值計畫可透過積極建置跨領域平台、
媒合跨領域社群與推動產學橋接，使各領域跨越彼此間的隔閡，
發揮一加一大於二的綜效。
跨領域，或稱科際整合、多學科組合、跨學科研究等，都是強調各學科領域間觀
念及方法的交互應用與整合，是當今解決複雜棘手問題（如 AIDS、傳染病、全球暖化或生物多樣性殆失等）的不二法門。而創意設計、創新設計或設計創新，強調的是
有目的、有目標的創造行為。本文介紹創意設計在跨領域團隊中如何穿針引線，扮演
調和鼎鼐的角色。
設計元年
台灣近年來對設計的重視，以及在國際各項設計大賽中的表現，有目共睹。除了
參賽者得到穿金戴銀的豐富獎項外，政府也努力爭取到在台舉辦 2011年首屆國際設計聯盟大會，並定 2011年為「台灣設計年」，向世人宣告了台灣雄厚的軟實力。
身為設計教育的老兵，對於政府近年積極推動跨領域合作、創新加值、落實技轉
橋接的努力與用心感受特別深。在跨領域合作部分，上自中央政府各部會推動的卓越、
領航計畫，下至地方鄉鎮的產業振興或產學人才培育等計畫，乃至於各級學校的跨領
域學程，沒有一項不強調需要加入跨領域的元素。
而在創新加值方面，更強調成員中必須涵蓋設計專長者。科技部的「前瞻概念設
計」計畫是一個以設計領域做為鼓勵與輔導標的的計畫案，相信「包浩斯」（Bauhaus，一所德國的建築學校）的設計先知們在地下有知也會為之動容。至於落實技轉與產學
橋接的部分，各個學研機構都卯足勁努力趕上時代的潮流，例如南科產學協會與成功
大學共同成立的「成功」俱樂部的宗旨，就是加強產學互動與合作，落實校園研發能
量產業化。
創意設計的跨領域實踐
15科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 陳國祥
跨領域創意加值計畫可透過積極建置跨領域平台、
媒合跨領域社群與推動產學橋接，使各領域跨越彼此間的隔閡，
發揮一加一大於二的綜效。
另一方面，有鑑於科技部多年來已累
積了豐碩的研究成果，為提高成果的實務
應用，促進台灣產業的升級，在 2009∼2011年由成功大學李榮顯教授主持「綠色科技跨領域創意加值推動計畫」，以研究與
發展「跨領域創意加值創新的研發模式」
為目標，希望透過實務面的推動與學術研
究上的探討，建立一個藉由跨領域團隊合
作，從創意方案到可行性評估，乃至原型
品製作，縱橫知識整合協作過程的創新研
發模式，以擴大科技部計畫成果的效益。
這個跨領域創意加值推動計畫共規劃
了 3期，後兩期的主題分別是「創新之研發模式研究」與「創新知識鏈整合模式」，
團隊成員也在工程、設計、管理 3個領域之外增加了生醫領域專家，除了在應用上從綠
色科技擴充到橘色科技外，整個研究計畫的
推展也希望能完成可供參考的創新知識鏈整
合模式，執行經驗也會提供跨領域創意加值
計畫的推動機制和標準作業程序的建議。跨
領域創新社群的形成機制及運作過程，也可
做為這種新的研發模式推動的參考。
由於跨領域實踐的重要性以及本計畫
優良的執行成效，科技部已同意本團隊繼
續執行第四期的計畫，主題是「知識價值
鏈的發展」。
設計的本質
在闡述創意設計如何在跨領域團隊中
積極實踐之前，宜先釐清一下設計的本質。
用「釐清」倒不是說時下對「設計」有多
大的誤解，只是因為設計的意涵包羅萬象，
因此稍微定調一下會有利於讀者對時下各
式各樣的設計產品有較清晰的解讀。
「設計」可依它是動詞或名詞加以區
分，前者意指一切有目的的創新行為，後者
則泛指一切經前者所產出的事或物。換言
之，不論所從事的工作是什麼，只要是有目
的且具創新性（非仿製或抄襲），就可稱是
從事「設計」。例如烹飪可以「設計」，裁
縫可以「設計」，建築、旅行、教學、遊戲
也可以「設計」，舉凡食衣住行育樂，日常
生活中的每一件大小事情都可以「設計」。
創意設計、創新設計或設計創新，強調的是有目的、有目標的創造行為。（圖片來源：種子發）
專題報導
16 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
依這個定義，嘗試做不同的菜、搭不
同路線的車回家、穿不同的服飾出門等，
我們是否時時刻刻都在「設計」？沒錯！眾
人都在「設計」！只不過在還沒有人願意
為這「設計」付錢之前，各人充其量也只
能算是個業餘設計師，就像絕大部分家庭
主婦雖然天天烹飪，但還稱不上是專業廚
師一樣。
惟當您的設計達到專業水準之後，就可
以順理成章地依此謀生，成為所謂的某某設
計師，例如髮型設計師、彩妝設計師、婚禮
設計師、風水設計師等。從以上定義可知，
為什麼天天都有新的師族創造出來。
而經由這些專業師族所創造出來的事
或物，就是名詞的「設計」品了，包括具有
形體的人造物，小自口紅大到火車頭（美國
工業設計之父 Raymond Loewy說的），和各類次文化的產物，像檳榔攤、奇裝異服、
搖頭公仔等，以及各式不具形體的事件，
如婚禮儀式、旅遊計畫、會展規畫、照護
服務等。雖然絕大部分的人造物理論上都
必須經由圖面繪製、製版或開模、製為成
品等，但是對於那些沒有創新性的仿製品
或抄襲品，通常不稱為設計品，以維護「設
計師」的稱譽。
至於設計物品質的優劣，是另一個值
得探討的議題，但不在本文範疇之內。本
文想介紹的是透過對設計本質的了解，指
出設計師在從事有目的的創新行為時，有
哪些專業能力是有別於其他專業的，特別
是在跨領域的合作中，有哪些角色是設計
師可以扮演的。
下述會以創意設計的 3個重要指標「預見未來」、「改善生活」，以及「不言自明」，
進一步闡述創意設計在跨領域團隊中可以
扮演的角色：藉由對未來情境的描述與塑
造以預見未來、透過對使用者需求與期望
的探索及滿足以改善人類生活、善用視覺
語言傳達與註解而使設計物不言自明。
「漂遊海灣」概念設計圖。
17科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
造夢者
這計畫執行四期下來總共收錄了將近
500件的創意方案，其中除了少數仍以技術專利的延伸應用為訴求外，絕大部分提案都
能為未來的生活描繪出理想的情境。就以第
一屆入選可行性評估的幾個提案為例：
漂遊海灣（FloatingBay） ─ 為台灣豐富的海岸資源描繪出環保綠能、老少咸宜
且富商機的浮潛活動營運模式；
綠色公路 ─ 為能源吃緊的台灣勾勒出未來可自給自足的高速公路風能照明系統；
資源回收自動分類及儲值裝置 ─ 為未來台灣的家庭與社區描繪出一個理想且富
誘因的資源回收系統；
節能觸控照明 ─ 為未來公共空間的照明描繪出一套既省電又直覺的智慧型調
控模式；
自給式太陽能海水淡化淋浴系統 ─ 描
繪未來你我都可以盡情地在海水浴場使用，
以綠能淡化的淡水淋浴；
孩能發電夜光公園 ─ 描繪未來各個社
區公園都能藉由孩童的跑跳嬉戲產生自給
自足的夜間照明電能；
智慧型省電裝置 ─ 描繪一個能協助管
理未來生活中只增不減的電器設備的智慧
型控制器；
綠色小棧 ─ 勾勒出台灣未來環島自行車
道上電能自給自足的三級維保及休憩系統。
這些針對未來情境的描繪與塑造，不
僅可讓評審委員據以評斷未來可能帶來的
效益與價值，更讓整個跨領域創意加值團
隊有一清晰明確的衝刺目標。
「孩能發電夜光公園」概念設計圖。
專題報導
18 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
尋夢者
設計之有別於藝術，最大的關鍵在於
後者只在意「自我」創作理念的展現與情
感宣洩，前者則需要滿足「使用者（消費
者）」的需求與期望，因此在每一個充滿想
像的情境背後，必然跟隨著或多或少的「不
滿足」、「遺憾」或「渴望」。也就是這些
不滿足、遺憾或渴望，促使設計師激發出
創意的點子，所謂「需求為發明之母」、「科
技始終來自人性」，確實不假。
設計跟工程之間的差異，則來自於前
者關注的對象是「人」，後者是「機」。機
的問題是客觀的，有統一的標準，可以量
化且有最佳解；人的問題是主觀的，無統
一的標準，難以量化且只有最適解。
因此，在跨領域團隊中，當工程師孜孜
鑽研於新科技、新材料與新製程，以期製造
出最佳性能的產品時，設計師卻得不厭其煩
地觀察、訪談與磨耗於使用者群中，期能一
窺他們的「不滿足」、「遺憾」或「渴望」，
當市場需求的訊息明朗化之後，再多的文字、
數字描述可能都比不上一張構想圖更能清楚傳達使用者的渴望與心中的原夢。
「綠色小棧」概念設計圖。
19科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
更需診測出他們在生、心理上的「負荷極限」
與「感性偏好」，藉以為新產品訂出最適的
規範（規格）。
解夢者
設計與管理最大的差異在於後者善用
文字、數字表達，前者則善以視覺（圖表）
語言來溝通。當市場需求的訊息明朗化之
後，再多的文字、數字描述可能都比不上
一張構想圖更能清楚傳達使用者的渴望與
心中的原夢，所謂「一張圖勝過千言萬語」
就是這個道理。
再以第一屆入選原型計畫的 3個案例來說：「漂遊海灣」的情侶、親子、浮潛教學
等多元活動構想圖說出了一般大眾對於浮潛
的原夢；「孩能發電夜光公園」的各式孩童
跑跳嬉戲活動與夜光樹的創意發想，勾勒出
對孩童無限精力的創新用途想像；「綠色小
棧」的分級維保及休憩預想圖，則傳達著台
灣自行車愛好者心中的原夢。
總之，跨領域創意加值計畫可透過積
極建置跨領域平台、媒合跨領域社群、推
動產學橋接，使各領域跨越彼此間的隔閡，
發揮一加一大於二的綜效。這計畫不僅可
以協助各團隊共同圓夢，還能為產業創造
出無比的價值。
當市場需求的訊息明朗化之後，再多的文字、
數字描述可能都比不上一張構想圖更能清楚傳達使用者的渴望與心中的原夢。
陳國祥義守大學傳播與設計學院
設計與管理最大的差異在於後者善用文字、數字表達，前者則需以視覺（圖表）語言來溝通。（圖片來源：種子發）
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20 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 吳有基
當父母年邁時，做子女的雖希望能隨侍在身邊，
但往往因自身也擔負著社會生產的責任，生活忙碌以致不無遺憾。
「行動式老人健康照護系統」讓為人子女的可以即時掌握父母的健康狀態，
隨時關心，就如同親自陪侍在側一般。
利他又利己
每人都有父母長輩需要照顧，當父母年邁時，做子女的雖想隨侍在身邊，但往往因
自身也擔負著社會生產的責任，生活忙碌以致不無遺憾。如果可以借助科技，提供「行
動式老人健康照護系統」，協助年長者預防疾病、維持高認知與照護身體的功能，做子
女的就可以即時掌握父母的健康狀態，隨時關心，就如同親自陪侍在側一般。這種把科
技融入人性關懷的應用，是「利他」也是「利己」，因為我們自己也會漸老，會有用到
的一天。
依據內政部的統計，台灣目前 65歲以上人口占總人口比率已超過 10 ％，估計到2025年後將達 20 ％ 以上。根據世界衛生組織（WHO）的定義，已開發國家 65歲以上老人總數若超過 7 ％，或開發中國家 60歲以上老人超過 10 ％ 時，就是「老齡化社會」。因此，台灣應該已經邁入老齡化的社會，再加上國內「少子化」的趨勢嚴重，未來從
事生產的人口需分擔老人照護的比重勢必提高，龐大的照護負擔定會影響國家的經濟
發展。
健康的身體要從平日的生活習慣做起，習慣的養成則需賴有效的管理，而主動的健
康管理照顧相較於經由就醫得到的醫療照顧方式，更為積極且更具預防效果。因此，借
助科技把個人疾病的診斷、治療，乃至預防等需求，建立為一完整的健康管理模式，以
改善個人健康生活品質，及落實「預防勝於治療」、「維持活動力」、「成功老化」等目標，
便成為一項重要的課題。
「跨」在一起的
老人健康照護系統
21科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 吳有基
當父母年邁時，做子女的雖希望能隨侍在身邊，
但往往因自身也擔負著社會生產的責任，生活忙碌以致不無遺憾。
「行動式老人健康照護系統」讓為人子女的可以即時掌握父母的健康狀態，
隨時關心，就如同親自陪侍在側一般。
行動式老人健康照護 ─ 室內應用情境。
戒指式脈博溫度量測器
心跳與體溫
心跳
藍芽
體重步數計步器
體重計
ZigBee室內定位系統
察顏觀色 ― 膚色檢視器
心跳溫度步數體重／ BMI運動 333／日行萬步臉部影像處理
伺服器
戒指式脈博溫度量測器
心跳與體溫
心跳藍芽
步數計步器
心跳溫度步數GPS運動 333／日行萬步臉部影像處理
伺服器
行動式老人健康照護 ─室外應用情境。
專題報導
22 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
健康管理電子管家
「行動式老人健康照護」計畫便是基
於上述動機衍生而成，進而參與行政院科
技部「跨領域創意加值計畫」推動辦公室
所舉辦的第二屆「跨領域創意加值計畫」
的「構想書評選」、「可行性評估計畫」、
「原型製作計畫」三階段，前後歷時一年
餘。本計畫共結合了電機工程、經營管理、
資訊管理、資訊工程、中醫師等多位專家
學者，「跨」領域合作執行完成了多項子系
統，可應用於室內及室外不同情境。
在室內環境中，利用輕便穿戴式的戒指
式脈搏／體溫量測器，與計步器長時間持續
監測心跳、體溫、步行數等資料，以及利用
體重計量測體重，把這些資訊透過藍芽傳輸
到智慧型手機，再透過手機上已開發的「日
行萬步健康有保固」、「運動 333」、「BMI
「日行萬步」手機 APP介面。
提醒的時間可依需求自行更改
當到達提醒的時間後會顯示剩餘的步數
完成度0∼ 25 ％：進度落後！！
25∼ 50 ％：該起來動動了！！
50∼ 99 ％：繼續加油！！還有 N ％
100 ％ 以上：恭喜！達成目標
「運動 333」手機 APP介面。
提醒的周間日，可依需求自行更改
當到達提醒的周間日後會顯示 333運動計畫剩餘的運動天數
當一天結束後會檢查本日是否有達到1. 心跳 130 次／分以上
2. 超過 30分鐘
每周日檢查是否有達到 333運動計畫目標
指標」等健康管理應用程式，協助老人保持
良好的運動習慣，維持活力。
根據活力隨年齡變化曲線圖，35∼ 65
歲是關鍵點，若不努力抗老化，則活力會
隨年齡快速衰退；反之，則緩。由於穿戴
式生理量測器可以長時間持續量測訊號，
健康管理軟體便可每日／每周設定查核點，
檢視「日行萬步」／「運動 333」達成率，
並提醒／鼓勵持續達成目標。
23科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
其中「運動 333」是指每周至少運動 3天，每次持續 30分鐘並達心跳 130下（可依年齡調整標準）。其實運動習慣的養成需
要不斷地被提醒鼓勵，使它內化成生活的
一部分，若能做到「日行萬步」及「運動
333」，對於維持活力、延緩老化相當有助益！
此外，在室內環境中設置 ZigBee定位系統，再搭配穿戴式戒指式量測器，定時
量測脈搏或步數等，這些資料可用以判斷
老人在家的生活型態。例如，一天中若待
在客廳累積時間太久，期間脈搏變化不大，
步數也沒有變動，就表示或許老人家在客
廳看電視過久了，這是比較不健康的生活
型態。電腦便可透過網路告知家屬，讓家
屬可即時致電或親探老人給予關懷與叮嚀。
另一方面，若脈搏過快或過低，手機
應用程式會以簡訊即時通知家屬或照護機
構在第一時間處理，避免憾事發生。在室
內環境中，這計畫也結合中醫診斷技術中
「望聞問切」的「望診」與電腦影像處理
的色彩分析技術，開發了能察「顏」觀色
的膚色檢視器。依據中醫的「看病必察色，
察色必觀面」理論，經由建立標準環境每
天持續觀察老人面色變化。
在中醫的理論中，面部顏色可分為青、
赤、黃、白、黑五色，身體不同臟器的健
康狀況會在臉部的對應區域上顯現出不同
氣色。正常人的面色呈黃，略紅潤而有光
澤，患病的色澤則異，利用電腦色彩分析
活力隨年齡變化曲線示意圖
活力
年齡
100
75
50
25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
抗老化關鍵點 35∼ 65歲
中年目標：保持靈活
察「顏」觀色流程圖。
察「顏」觀色流程圖
以 D65為光源的燈箱
使用網路攝影機擷取影像
用 SG導卡製作的 ICC描述來色彩校正
用程式自動擷取臉部各區域的 RGB值
RGB
XYZ
L*a*b*
RGB值轉 L*a*b*值
用色公式求△E*ab色差值
中醫參考數據判別身體對應器官的健康狀況
專題報導
24 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
技術，可以分辨出人眼不能分辨的色差值，
得以早期發現氣色的些微變化提出警訊，
達到預防勝於治療的目的。
在室外環境中，穿戴式的戒指式脈搏
／體溫量測器、計步器及智慧型手機可以
讓老人在戶外活動時，仍可監測相關的資
訊。此外，智慧手機內建的 GPS可以記錄被量測者的座標，把這些生理訊號與位置
座標透過無線行動通訊，傳送至後端醫療
站電腦主機與 Google map整合，就可以隨時掌握受量測者的狀況。若有緊急狀況發
生急需醫療服務時，智慧型手機的 GSM SMS簡訊功能也能把所在地點的 GPS座標與生理訊號傳送出去，以便及時救援。
至於使用者本人或家屬，也可透過電
腦上網查看量測資料，形成互動服務系統。
這計畫也開發了手機版的「臉部髮際線及
輪廓變化分析、氣色分析、法令紋分析」
應用程式，使用者利用手機上的照相功能
拍下臉部影像，然後傳送至後端影像處理
伺服器，如此可長期分析記錄受測者臉部
各項特徵變化的情形，而使用者可透過網
頁查詢處理分析完的結果。
健康管理平台也可長期蒐集分析受測
者的生理資訊，對不同年齡族群（例如 55∼ 59歲歸成一族群、60∼ 64歲是另一族群）給予不同的照護標準。照護資訊主要來
自「BMI指標」、「運動 333」、「日行萬步」、「察顏觀色」、「健康生活型態」等。
例如可根據每天累積的總步數配合體
重，計算出消耗的熱量，長期觀察後可進
而訂出每日基礎消耗熱量目標值。而「健
康生活型態」可以記錄每天的健康足跡，
再搭配「運動 333」、「日行萬步」，給予健
康生活型態建議。此外，在持續改善活動
力的情況下，氣色若變好，「察顏觀色」便
可以給予正向回饋，讓老人獲得激勵，得
以持續健康運動。
系統整合挑戰大
這整個系統涉及到的專業領域有電子
訊號處理、微控制器、電子電路設計、智慧
手機應用程式設計、影像處理、資料庫、異
質通訊整合、營運模式設計、中醫專業等，
無法在短時間內由少數個人單獨完成。因
此，在計畫構想之時，就已思索要邀請哪些
志同道合的專家學者一同築夢，以完成這龐
大的系統以及眾多的模組與子系統。
「跨領域創意加值計畫」推動辦公室
貼心地建置了人才資料庫平台，讓計畫創
意者在找尋合作人才時可以參考。然而，
在室外環境中，穿戴式的戒指式脈搏∕體溫量測器、
計步器及智慧型手機可以讓老人在戶外活動時，仍可監測相關的資訊。
生理訊號與 GPS／ Google map整合。
GPS data
Physiological data
Google Map
25科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
筆者這計畫的做法是從自己服務的學校裡
尋找專長符合的同事，這樣的好處是同在
一個校區，彼此熟識、溝通方便。由於聯
合大學有電資、理工、管理、人文社會、
客家等學院，因此具有各相關專長領域的
教授，唯獨中醫專業必須從校外覓才，很
幸運地透過引薦，找到苗栗市的大千醫院
中醫部主任來協助這計畫。
計畫執行團隊形成後，接下來便是與
團隊成員一起築夢落實構想願景，因為這
是一項利人又利己的計畫，大家都很努力
投入。然而，因計畫涉及的技術有許多項，
彼此專業又互異，在整合過程中，有些介
面的設計與流暢度需要彼此多溝通。因而，
釐清不同工作項目間的資訊介面，就成為
執行計畫時的重要關鍵。
團隊成員定期或不定期召開進度討論
會議，公開分享彼此的成果與困難，相互
激勵、互補、學習、成長，有時某人的盲
點可以藉由不同領域的意見而釐清，發揮
了一加一大於二的功效，讓參與計畫的成
員從中獲益不少且樂在其中。記得有首兒
歌是這樣唱的：「當我們同在一起，在一
起，在一起，當我們同在一起，其快樂無
比⋯⋯」與志同道合的專家學者一同合作，
朝向共同的目標，也是人生一大快事，應
了「當我們『跨』在一起，其快樂無比」。
雖然計畫原型已開發完成，但是系統
的功能還可以持續擴充，可再開發其他穿
戴式或可攜式非侵入式生理訊號量測的模
組，例如心電圖、心肺音記錄器（電子式
聽診器）、腦波儀、血氧計，甚至血糖計，
以及後端資料庫處理與分析的整合系統。
全面做好老人健康管理與照護工作，以符
合經濟部「科技化健康照護創新服務計畫」
的需求，並與內政部長期照護體系及衛生
署醫療體系整合，除了可創造健康照護產
業市場價值外，更可落實與增廣老人健康
照護的實用層面。
吳有基聯合大學電機資訊學院
在室外環境中，穿戴式的戒指式脈搏∕體溫量測器、
計步器及智慧型手機可以讓老人在戶外活動時，仍可監測相關的資訊。
手機版察顏觀色系統架構
系統架構圖
① 人臉影像傳至 IPS處理
② 資料儲存
③ 透過 SMS Sender Server發送連結訊息
④ 發送訊息至使用者
⑤ 使用者透過網頁查詢健康資訊
Smart phone
Pad
Image Process Server (IPS)
File Center Web Server MySQL
SMS Sender Server
③
②
①⑤
④
專題報導
26 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 康仕仲
「人」是最重要的！合作起來就像一道光譜，有些想法靠近Ａ的專業、
或靠近Ｂ的專業，若再加入另一個領域，思考面就更廣了，會產生更多可能性！
正如非洲諺語說：「若要跑得快，就一個人跑；但要跑得久，就跟大家一起跑。」
節能減碳議題普世矚目，弔詭的是，專家們總是關在屋子裡開燈，吹冷氣大談節能。尤其
辦公大樓、公共場所整天供電，冷氣耗電驚人，而燈泡累積下來的耗電量也不容小覷。因此，
我們團隊從本身熟悉的室內建築領域發想，構思「U-Lighting」節能電燈開關器，投件到科技部「綠色科技跨領域創意加值推動計畫」。團隊經過一年研究，設計出能讓使用者憑直覺就可
在開關器位置圖中找到各別燈泡的控制鍵，只在需要的地方打燈以減少耗費電力。
我們團隊接著繼續投入第二期「橘色科技跨領域創意加值計畫」，為高齡者與身障人士
研發「保庇系統：輪椅後方安全預警裝置（BotBeep Clip）」，為輪椅使用者行的安全把關。這套系統是利用雷射光點和影像辨識技術偵測出危險路面，並自動發出警報的夾式裝置，讓
輪椅使用者行得安全、無後顧之憂。簡單地說，保庇系統就是輪椅的倒車雷達。
U-Lighting
科技部這項創意加值計畫，從學術徵件來看，是非常新穎的嘗試。它的目的是整合不同
的領域背景，激盪出創意設計構想。而我們團隊本身就包含工程與設計領域，因此能在短時
間內腦力激盪構思出點子。由於節約照明是相當熱門的節能議題，也是綠建築主要評估項目
之一。近年來雖然省電節能燈泡一再推陳出新，但燈具與照明控制的研究及產品卻較少。再
加上現在室內的電燈開關還是使用 30年來 on / off的金屬接觸開關，因此我們團隊提出能精準控制燈光的構思，開發了「U-Lighting」產品。
設計的情境 採光一向是建築設計的重點，但大部分建物的照明設備都忽略了現成的自
然光。例如窗邊空間已有足夠照明，但多數電燈開關仍只有「開」及「關」的功能，全室打
亮徒耗電能。而開放空間人員流動無定，當只有少數人使用時，許多燈徒然照在無人的座位
異質團隊鍛造創意奇蹟
27科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 康仕仲
「人」是最重要的！合作起來就像一道光譜，有些想法靠近Ａ的專業、
或靠近Ｂ的專業，若再加入另一個領域，思考面就更廣了，會產生更多可能性！
正如非洲諺語說：「若要跑得快，就一個人跑；但要跑得久，就跟大家一起跑。」
上。因此我們這群具有土木、設計、資訊和
心理專業的團隊，一起從需求端發想，設計
出「U-Lighting智慧節能照明」。它能搭配自然光的照明，省下 60 ％ 的電力。
U-Lighting的特點是：使用節能省電的LED燈，均勻配置在全室天花板；依照使用者情境需求開燈；內建控制器的「日光模式」，
能依照開窗位置及自然採光的照明度自動調
節；結合反射式照度感測器、動作感測器與
吸頂式煙霧偵測器，能掌握空間亮度資訊及
所有使用者的活動位置，回饋至控制器。
聰明節能 U-Lighting的「U」取自「優」的諧音，也就是「優光源」的意思，它有多優？
1. 依需要量身定做。LED燈的單位構建是5×5的板子及 25顆 LED燈，板子可依裝潢需求裁剪成合適的形狀，而 LED燈均勻安置在天花板上，在工作或上課時不會產
生手的陰影。
2. 控制照明的人機介面結合空間平面圖，改良傳統開關不知該對應到哪盞燈的問題。
電燈在開關的瞬間，是雙倍耗能，所累積
浪費的電能非常可觀。而空間平面圖的方
式能有效引導使用者關閉不必要的電源，
達到節能的目標。
3. 採用手感觸控面板，使用手指按、壓及拖曳等操作方式，建立點、線、面等更方便
的人機互動方式，這樣的觸控技術稱為「多
點觸控」。應用這項裝置，各獨立燈具可
彈性開關、隨意調整各別燈泡的明暗。
4. 當使用需求只在空間某一區時，只要開啟該區頂部的燈。
5. 桌面內嵌照度感測器，並能和動作感測器與天花板吸頂式煙霧偵測器結合。它能
依照日光的角度、方位、亮度配合窗戶
的位置，經感應器計算後自動調節 LED燈的亮度。
U-Lighting設計圖。結合天然光源與空間情境，設計出結合空間平面圖的照明控制人機介面，改良傳
統開關不知該對應到哪盞燈的問題。
自然光源 節能智慧照明
智慧節能運算
PROCESS
光感測器 情境智慧照明
觸感人機介面
U-Lighting的成品是一個多點觸控式節能照明控制器，依實際光源需求開關燈，能節省不必要的耗電。
U-Lighting設計教室空間，裝置應用元件，實際進行照明控制模擬。
專題報導
28 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
聰明技術 能精準控制哪顆燈泡該不
該亮，是節能照明系統的必要技術。我們
團隊在研究過程中，面對最大的挑戰是如
何發展一個「簡單好用」的控制面板，讓
使用者能直覺地操控複雜的人造光源，使
空間具有足夠照明又能節省電源。那時，
智慧型手機剛問世，U-Lighting 正是模擬手機觸控方式來設計。
U-Lighting採用較便宜的觸控感應器做為原型面板。應用利基科技開發的軟體撰
寫控制程式，並搭配藍芽模組設計出無線
式控制系統。藉由中心模組的建立，搭配
可替換的模組，使用不同種類的LED燈時，只需更換對應的電源模組，就可降低成本，
達到模組化目的。透過與變壓裝置的連結，
不需再變更電源配置，可節省不少施工費
與機電設備費。
未來展望 我們使用現成的元件製作
出系統原型，但硬體體積較大。未來考慮
商品化時，若能與合作廠商製作單一的電
路設備，則可壓縮體積，提高可攜性。面
板部分，由於多點觸控面板單價較高，且
配合的軟、硬體要求也相當高，因此會使
用像素較低的觸控感應器，減少不必要的
成本，增加市場競爭力。
系統
在結束第一期以環保效益為主題的綠
色設計之後，我們繼續投入第二期的「橘
色科技跨領域創意加值」計畫，從關懷老
人及弱勢族群的需求發想，研發能讓他們
生活更便利的創新產品。
這次計畫注入了更多筆者在臺灣大學
智活中心老人福祉研究群的能量，提出讓銀
髮族與身障人士能夠「行的安全」的構想。
這次研發團隊除了原先的工程、設計、資
訊領域之外，還增加機械、醫療和企管伙
伴，一同研發所有輪椅都適用的輪椅倒車
雷達 ─「保庇（BotBeep）系統」。BotBeep系統是新式輪椅後方安全預警裝置，倒退時
可利用智慧型手機拍下保庇系統投射到地面
的雷射光點，藉由影像辨識判斷雷射光點偏
移量，以辨認後方地面是否有地形變化或障
礙物，並提醒使用者避免後翻的危險。
研發動機 根據內政部統計處顯示，
截至民國 98年底，國內肢體障礙人數有396,652人，此外尚有短期傷者。而台灣在 2025年將邁入超高齡社會，高齡人口不久後會占總人口的 20 ％ 以上，使得安全與方便的輪椅需求大增。根據臺灣大學職能
治療系的研究報告，在輪椅意外事件中，
有 53.9 ％ 是輪椅翻倒造成的，其中高達75.6 ％ 的翻覆是因前傾或後翻造成。但檢視市售各種輪椅，具有防後翻設計的多是
電動輪椅，而且價位偏高，而一般手動輪
椅或低價的電動輪椅並沒有這項安全設備。
接著，透過社福機構（社團法人台灣
八福無障礙發展協會）進行小規模問卷訪
調，多位輪椅使用者表示，在無人照顧陪
同下，不論生活起居或出門乘坐輪椅時，
的確有相當高的翻覆危險性。同時考慮並
非多數人都能負擔得起專屬看護，近年國
家政策也提出社區導向、在地老化的長期
照護計畫。因此，設計一款能讓輪椅使用
者更安全、自主行動的輔助方案，不僅能
回應未來的社會需求，也讓使用者有更好
的生活品質和尊嚴。
考量許多輪椅使用者的處境以及社會
大環境的發展趨勢，我們團隊開始研究設
計「輪椅後方安全警示裝置」。它必須符合
價格低、外型小、易拆裝、適用於各種規
29科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
格的輪椅，才能讓更多需求者受惠，這也
是橘色計畫最大的挑戰！
技術整合過程 這種類似倒車雷達夾
附式的裝置，經過半年多的討論與嘗試才定
案。一開始，設計構想比較複雜，打算在輪
椅上裝置測距感應器，來偵測地面是否安全
平整，但在研發過程中發現成本與功能複雜
度都不盡理想。為了考量低成本與簡易操作
的需求，聯想到手機本身就具有很多強大的
功能。現今智慧型手機已相當普及，它就像
一部小型電腦，內含足夠的電源和計算能
力，並有相機與喇叭配備。我們要思考的是
如何善用這些資源開發一套預警系統，並致
力讓外觀看起來輕巧、方便！
經過幾番評估，團隊決定採用「影像
辨識」做為障礙物偵測的方法。它的原理
是把雷射光點分散打在地面上，如果地面
有凹洞、凸起或障礙物，光點的分布會與
平地時不相同。系統透過影像分析，就可
判斷能否安全通行。
而硬體部分，採用智慧型手機做為計
算中心，並搭配藍芽模組的傳輸功能與雷
射光模組連線控制，直接回饋給使用者，
免除中繼處理設備如外接晶片等高單價與
接線複雜的問題。操作單純，系統較穩定，
並容易檢測維修。
軟體部分則應用安卓（Android）系統撰寫影像辨識演算法與雷射燈光控制程式，
搭配藍芽模組的傳輸系統與手機連線，以
無線的方式控制雷射燈光，減少耗電與降
低溫度。
系統程式運作流程是拍照、演算、結
果回饋使用者。在拍照部分，以攝影的方
式擷取影像，取得影像後進行演算。影像
辨識與點位偏移的計算採用 java 程式語言撰寫，若經演算判斷有危險，系統會播放
音樂提醒使用者。
外觀設計 在技術上找到解決方案之
後，BotBeep系統的另一項挑戰是設計出輕巧、方便，讓所有輪椅都能裝置的外殼。
BotBeep設計圖。BotBeep的外觀設計，最大挑戰是設計出輕巧、便宜、任何輪椅都能適用的輪椅後
方安全預警裝置。
BotBeep成品。BOTBeep系統僅需下載 APP到手機裡就可使用，成品外觀採燕尾夾式設計，可裝置
在任何一款輪椅後方，使用簡單。
專題報導
30 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
這項工作由工業設計系伙伴操刀，在會議
中，她邊做，其他伙伴則提出修正想法。
起初的構想是採杯子的外形，經過可行性
評估後，改採夾子外形的手機插槽設計。
但在成果發表會上，評審提出手機外露會
有颳風淋雨的保固與防盜安全問題，最後
改採魚尾夾形式的包覆設計，讓各種手機
都能適用。
BotBeep系統的優勢 市售輪椅種類相當多樣，但只要輪椅背面有置物袋就可
使用 BotBeep系統，每次使用時，做一次自動校正即可。保庇系統使用上非常簡單，
僅需下載 APP到手機裡，操作介面簡易。手機裝入夾子內，就可透過玻璃拍攝影像，
夾子背面有手機螢幕窗口，使用者可透過
窗口觀看使用教學與操作。它就好像倒車
雷達，能提醒使用者避開危險。
我們團隊在保庇（BotBeep）系統原型製作過程中，也進行使用者經驗評估。利
用問卷、訪談等方式，全面評估產品在消
費市場上的可能性，也藉由使用者測試得
到回饋意見來修正產品。
我們期待這個預警系統是一套容易普
及的產品，因此它必須獨立於輪椅之外。
無論使用者使用哪種輪椅，都可以搭配保
庇系統。還有，由於成本低廉，讓更多輪
椅使用者不需花大錢就可以配置安全功能，
也讓慈善機構或社福團體能大量購買，造
福需要的使用者。保庇系統完成度已相當
高，未來如何與廠商合作，開發出體積更
小更適合攜帶的系統，讓產品在市場上有
更好的競爭力，是未來的挑戰。
跨領域合作創意加值
科技部綠色與橘色科技跨領域創意加
值計畫雖然前後銜接，卻是獨立的兩期計
畫。在綠色計畫裡，我們從自身的專業領
域建築開始，結合設計與電資領域伙伴一起
完成。而橘色計畫增加了人的需求，因而注
入「人」的元素，第二期計畫的團隊橫跨的
領域更廣，團隊溝通氣氛也更熱絡！
這兩期計畫都透過「使用者創新」和
「腦力激盪法」進行點子的創新，產生產品
雛形。綠色計畫從土木工程端提出需求，再
與設計和資訊人員討論合作出成果，過程單
面對同樣的問題，不同領域有不同的看法與解法，
一旦把每個領域的觀點整合起來，更能接近需求端，讓成果更精彩。
BotBeep團隊成員。跨領域團隊讓產品設計從多面專業考量，設計構想更完整（左邊起第三位是本文
作者）
31科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
純。橘色計畫的團隊包含工業設計、商業管
理、老人福祉和機械工程 4個領域的研究人員，發想主題由老人福祉的需求出發，思考
保庇系統整體的功能。在需求確定之後，工
業設計的伙伴開始構想產品，過程中也需訪
談、釐清細部規格。機械工程研究人員接著
把想法實現，最後由負責商業管理的人員評
估市場，並規劃行銷方案。
一般來說，面對同樣的問題，不同領
域有不同的看法與解法，一旦把每個領域
的觀點整合起來，更能接近需求端，讓成
果更精彩。
我們團隊從計畫開始到完成，都一起參
與討論，一同經歷產品開發過程中所遭遇的
瓶頸。因為要同時滿足可靠、便宜、通用、
簡易的需求，有時候需求會互相衝突。
比如，為了降低成本而必須犧牲可靠
度，讓功能變少，這時必須從很多不同的解
決方案中找到一個最佳的平衡點。雖然很多
科技元件都能滿足需求，但最困難的是找到
一個最適合的方法，過程中也經歷反反覆覆
的實驗與嘗試。但在碰撞的過程中，工程人
員懂得產品為何如此設計，設計人員也懂得
配合工程人員的需求，更了解不同領域的想
法。異質的伙伴湊在一起共事，更容易學到
不同領域的思考方式與觀念。
踏入跨領域教育的推手 筆者參與這
兩期計畫，點子產生的模式都先從需求出
發，先有個小點，再透過跨領域的激盪，
把這個點變得更有賣點。過程中，深感跨
領域人才的養成應該從教育著手，因學生
一旦進入業界，競爭強，彼此的不信任感
更高，更不易培養！因這個計畫的實戰、
實作經驗，也影響筆者後來接科技部想像
力計畫及教育部跨領域人才培育計畫。對
筆者而言，這個計畫可說是踏入跨領域人
才教育的推手。
筆者覺得「人」是最重要的！總是先
有一群人，再一起產生想法！這群人中每
個人都有自己的專業領域，專業之間的合
作好像是一道光譜，有些想法靠近Ａ專業
或靠近Ｂ專業，如果再加入另一個領域，
有三個專業湊在一起，思考面就更廣了，
會產生更多可能性！
但難的是，專業之間怎麼溝通。像設
計跟工程之間，有時候溝通場面很緊繃，
兩邊都需要學習聽別人的意見，以及表達
出讓對方聽得懂的想法，這些都是教不來
的經驗，必須親身體會才能獲得。對團隊、
對伙伴個人而言，都帶來正面的能量與成
長！正如非洲諺語說：「你要跑得快，就一
個人跑；但要跑得久，就跟大家一起跑。」
異質的伙伴湊在一起共事，更容易學到不同領域的思考方式與觀念。
康仕仲臺灣大學土木工程學系
專題報導
32 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 曾俊儒
你是否曾想過有一天美麗的記憶會突然從腦海中消失，
本文告訴你音樂治療法如何協助抵抗這一夢靨。
聽著收音機響起王菲演唱著〈我願意〉
「思念是一種很玄的東西 如影隨行，無聲又無息出沒在心底。轉眼，吞沒我在寂寞
裡⋯⋯」往事片片的思潮隨之湧入腦海。
然而，你是否曾想過有一天這些記憶會突
然從腦海中消失，這會是多麼殘忍的場景。
有一部由渡邊謙所主演令人印象深刻
的電影〈明日的記憶〉，描述 50歲的廣告公司業務部長佐伯雅行在人生事業與家庭
一帆風順的同時，卻因得到了早發性阿茲
海默氏症，使他一切看似完美的人生立即
劃下了句點。隨著病情的加劇，性情變得
易怒，造成身邊人莫大的壓力，但這一切
都並非他所願且能控制的。
故事進到了最終，主角甚至忘記了他
這一生最愛的親人，即使迎面也不相識。
看到了這幕，筆者不禁黯然神傷，心有戚
戚。這時，腦海裡不斷湧現一個聲音呼喊
著：我能否為失智症患者做些什麼？
大家相「加」來圓夢 ─
音癒回憶
「明日的記憶」台灣版海報。（圖片來源：維基百科）
33科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 曾俊儒
你是否曾想過有一天美麗的記憶會突然從腦海中消失，
本文告訴你音樂治療法如何協助抵抗這一夢靨。
失智症與音樂治療
失智症並不是單一疾病，而是一種症
候群，常常伴隨著不同程度的認知退化，
如記憶、注意力、語言能力等各種日常生
活能力，甚至可能出現如個性詭變、被害
妄想或幻覺等更加惡化的情形。
目前，醫師診斷失智症的方法有問卷量
表、腦部斷層掃描、磁振造影、正子造影斷
層掃描、單光子電腦斷層檢查、腦波等，並
把患者病狀分為輕度、中度或重度，再給予
適當的治療。
問卷量表是目前最廣泛使用的判斷方
式。根據患者的答案，醫師依照問卷標準
和經驗主觀地為患者評定分數，藉以判斷
患者病情的嚴重程度。此外，在失智症生
理訊號量測判斷上，斷層掃描與磁振造影
因造價昂貴，目前多使用於醫療機構，無
法普及。許多研究則以腦電波做為量測系
統，探討患者與正常人腦波的差異。
常見的失智症治療可分為藥物及非藥
物治療，但都無法使失智症患者痊癒，只
能舒緩患者的病狀。在藥物治療方面，主
要有膽鹼酶抑制劑及受體拮抗劑。膽鹼酶
抑制劑主要用於抑制膽鹼酶，防止其破壞
乙醯膽鹼，並增加神經元的活動程度與時
間。受體拮抗劑的受體是興奮性毒性的發
生因子，後者常見於腦部創傷或病變，如
中風或阿茲海默氏症。因此，受體拮抗劑
有助於治療腦部疾病。
非藥物治療方面，常見的有認知治療、
懷舊治療、藝術治療和音樂治療。但除了
音樂治療外，其他的方式都因需要較高的認
知功能，並不適用於中重度失智症患者。例
如，藝術治療需要患者有繪畫的能力。
音樂治療是由治療師透過音樂互動的
方式，讓病人從生理上、心理上和社會互動
上來改善失智症，其形式可分為被動性和主
動性。前者是藉由播放適合的音樂，經由音
樂的旋律、節奏、和聲、音調等，讓患者情
緒舒緩、放鬆。後者是讓患者藉由團體唱
歌、跳舞和演奏樂器，除直接參與活動外，
也能活動身體，並增進社交能力。
無論是主動還是被動的音樂治療，都
已證實可舒緩失智症病患的焦慮與憂鬱情
緒，改善病患的認知能力、社交能力、行為
及心理症狀。一般而言，長期接受音樂治
療的失智症患者相較於沒有接受的病患有
較好的生理與心理狀態。例如，Takahashi
等學者就指出，接受音樂治療後的患者有
較低的收縮壓。也有研究指出音樂可有效
降低攻擊、精神恍惚、重複性囈語、易怒
等行為。
音樂治療（圖片來源：香港音樂治療中心網站）
專題報導
34 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
遺憾的是，目前音樂治療療效的判斷
標準，主要是以音樂治療師本身的治療經
驗為依據，並沒有一套客觀化的衡量標準。
音樂與情緒
情緒失控是失智症患者的主要病徵之
一。為了舒緩患者的情緒，以減輕治療師
或照護者的負擔，如何選擇適當的音樂就
成為主要的研究議題。Berg和Wingstedt的研究指出，人在挑選音樂時會依照當下情
緒來選曲。再者，在音樂曲風與情緒配對
的研究中，多數研究認同藍調和古典樂較
符合傷心的情緒，金屬樂及搖滾樂是生氣
的音樂類型，流行樂、舞曲和世界音樂則
是快樂情緒的音樂。
Daniela等人的研究也指出，聆聽愉悅或不愉悅的音樂，對於人的腦波及心律有不
同的影響。研究更證實病患若能選擇自己喜
歡的音樂，對於音樂治療的療效有正面的效
果，甚至利用病患喜愛的音樂來做音樂治
療，也已證實對於降低憂鬱和焦慮有較顯著
的效果。因此音樂治療時，應該謹記選擇病
患喜愛的音樂，才會有顯著的療效。
腦機介面
腦波代表腦神經細胞因活動產生的電
訊號呈現在儀器上的波形，常用於腫瘤、中
風和其他腦部疾病檢查，做為患者的客觀生
理反應數據。根據頻率由低到高區分，腦波
共可分為δ、θ、α、μ、β和γ波。然而，
腦波研究雖然已經發展多年，並發現不同
的波形變化和人體意識有很大的關聯，但
沒有明確的定義可指出單獨腦波反應所確
切代表的物理意義，只能從腦波獲取的部
位、趨勢和每種腦波變化對比等來確認其
生理反應情況。
文獻顯示θ波依照其分布在腦域的顯著
程度可分為兩種意義。當全腦域的θ波顯著
提升時，代表受測者處在精神欠佳的狀態，
對於處理如看書、交談、駕駛等外來訊號
的能力會有較差的表現。另一項則集中在前
額葉中線區塊，當受測者進行訊息處理如計
算、學習、沉思時，這區塊的θ波會明顯提
升。此外，Pal等學者發現枕葉中線區域的θ和α波與受測者的精神狀態也呈現高度正
相關。因此，可合理推測特定區域的θ波與
精神狀態有關。
α和μ波是同一頻段的腦波，然而從頂
枕葉所發送出的才是α波，代表注意力；從
體覺皮質所量測到的電訊號則是μ波，用來
表示受測者有「動作」、「移動」或「意圖
動作」。同樣地，γ波也是從體覺皮質所量
測到的較高頻段的腦波，代表「動作意圖」
的物理含意。由於這裡主要探討靜態音樂治
療，因此不考慮μ和γ波的表現。
另一項值得注意的特點是前額葉α波
與情緒是反相關，且左右腦的前額葉呈反
對稱。也就是當人處於正向情緒時，如愉
悅，左前額的α波會下降。反之，負向情緒
時，右前額葉α波會下降。此外，全腦域β
波的活化程度與警覺性和認知處理正相關。
無論是主動還是被動的音樂治療，都已證實可舒緩失智症病患的焦慮與憂鬱情緒，
改善病患的認知能力、社交能力、行為及心理症狀。
35科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
然而，從主要動作皮質量測到的β波則有
「動作」和「移動」的含義。
腦機介面是非侵入式裝置，做為頭腦
與外部設備溝通的橋梁，呈現圖像化的腦
波以即時觀測、控制、協助等。腦機介面
的應用相當廣泛，常見的領域有復健、心
理治療等，隨著技術越來越成熟，也逐漸
跨足到多媒體娛樂。例如：Lalor 等學者開
發 MindBalance系統做為新式的遊戲控制
方式；Leeb等學者研發 Graz-BCI系統做
為控制方式，增強虛擬實境的功效與便利
性；Shyu等學者提出 Field-Programmable
Gate-Array的BCI系統來進行多媒體控制。
音樂與腦波
腦波數據目前常用於診斷失智患者的
評估，可達 95.9 ％ 的準確率。而腦機能活
性度計測法是其中一種能夠診斷早期失智症
的方式，以腦波的 Dα值做為評斷標準。這
技術藉由記錄分析腦波的α波，來了解因失
智症導致的皮層神經不正常。Dα趨近 0.95
是標準值，0.95以下是正常，以上就可能是
失智症前期。有研究也利用這計測法所得
Dα值的降低，做為治療效果的判斷。
另外，文獻指出介於 6.5∼ 12 Hz和
13∼ 30 Hz之間的阿茲海默氏症患者的腦
聆聽愉悅或不愉悅的音樂，對於人的腦波及心律有不同的影響。（圖片來源：種子發）
無論是主動還是被動的音樂治療，都已證實可舒緩失智症病患的焦慮與憂鬱情緒，
改善病患的認知能力、社交能力、行為及心理症狀。
專題報導
36 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
波較正常老年人的振幅低，但 1∼ 6.5 Hz區間的反而較高。另外，在 8∼ 10.5 Hz之間，患者的腦波振幅和正常老年人與血管
型失智症患者有明顯的差異，原因可能是
患者腦部受損而造成腦波變化。
根據這結果，可知阿茲海默氏症患者
的α波和β波都較正常老年人略低，在低頻
率的部分，例如δ和θ波較為偏高。這現象
可應用在臨床上做為阿茲海默氏症的檢測
標準之一。除此之外，由於α波在放鬆時有
較明顯的特性，也可做為判斷失智症患者
情緒的重要指標。
音癒想像圓夢
未來，腦波系統結合音樂治療播放器，
藉由記錄腦波對於音樂的反應，以客觀的
生理數據探討音樂對於腦波的幫助，會有
很大的應用空間。筆者執行的計畫從最初
嘗試幫助失智症患者的念頭發想，透過科
技部（原國科會）「跨領域創意加值」計畫
的支持，執行了「具腦機介面與音樂治療之
原型 Harmony第二代系統電極點
N 2
Fp1Fp2 Fp3
AF7 AF3 AF2 AF4AF8
F9 F7 F5 F3 F1 F2 F4 F4F6
F8F10
FT9 FT7 FT3 FT2 FT1 FT2 FT2 FT4 FT6FT8
FT10
A 1 C 5 C 3 C 1 C 2 C 2 C4 C6 T10 A 2T 9 T 3
P7 P8
T8
TP9TP7
CP5 CP3 CP1 CP2 CP2 CP4 CP6 TP8 TP10
P9
P5P3 P1 P2 P2 P4 P6
P10
PO7PO3 PO2 PO4 PO8
O 1 O2O2
I 2
Harmony第一代腦波帽原型
音樂播放器之原型開發計畫」。團隊成員除
了筆者以外，還有交通大學影像與生醫光電
所的林伯昰老師，以及長庚醫院的王佩徛音
樂治療師，是一個跨醫學、生醫、電機、資
訊工程和工業設計的跨領域團隊。
合作期間，為探討失智症腦波波形變
化與音樂波形的關聯性，團隊成員依專業
背景分工，並針對醫學、工程和設計 3個
領域做可行性評估。
在醫學方面，主要研究是音樂類型與
失智症病症關聯性，以及實際透過音樂波
37科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
Harmony系統架構圖，實線箭頭代表資料流動方向，虛線箭頭表示模組建置在裝置中。
使用者
人機介面
腦機介面
藍芽傳輸模組
藍芽傳輸模組
腦波擷取模組
腦波即時
分析模組
音樂控制
與演算法
資料庫
智慧型行動裝置
筆記型電腦 智慧型手機 PDA 平板電腦
形導入失智症個案的觀察，進而完成失智
症患者音樂知識庫；在工程團隊方面，主
要研究透過無線腦波訊號技術，在腦機介
面呈現失智症患者腦波變化；設計方面則
透過腦波波形的顯示方式，以及失智症患
者的特性，設計人機介面，完成腦波顯示
與音樂播放器模型設計，目前 Harmony已完成第一代原型。
未來，希冀能夠真正協助音樂治療師
應用於臨床失智症的治療。甚至，在這基
礎上，也可應用於其他病症如躁鬱、過動
兒，甚至在預防保健或日常生活中。
曾俊儒長庚大學工業設計學系
專題報導
38 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 游元良
海洋台灣，婆娑之島！地處亞熱帶，舉世獨一的海島型地理條件，
塑造海洋台灣令人讚嘆的精采風貌。本文以設計的角度，從童年的回憶開始，
透過說故事的方式細細述說，如何從海洋台灣發現有趣且引人入勝的創意靈感。
您曾經拜訪過穿上藍天與彩霞的招潮
蟹嗎？
您知道魷魚、章魚、烏賊、花枝、墨魚、
軟絲、透抽、小卷的差別嗎？還是，如大
部分人一樣，停留在碳烤魷魚的印象中？
關於海洋的環保等學術、嚴肅的議題，
若是從設計師的角度會有什麼新發現？筆
者藉這篇文章與大家分享近幾年進行的「跨
領域創意加值計畫」，以及從海洋議題所得
到的靈感與趣味。筆者的研究計畫總繞著
「海洋與水」的議題打轉，常常引起不少
好奇詢問。因此，故事就從筆者關於水的
成長經歷開始吧。
我的野薑花小河
我的快樂童年在宜蘭鄉下度過，祖孫三代、叔伯齊聚，是個近二十來人的鄉下大家庭。
住家是竹籬、花園圍繞中的傳統平房，因為後續沒機會蓋成三合院，俗稱一條龍的紅瓦、磚牆、
木門的閩南傳統建築；從東貫穿到西，聯排 10間房，橫跨近 40公尺。很奇妙，如童謠，我家門前有小河，但後面沒有山坡，也是一條小河。因此，童年玩樂的記憶常常與水牽連。夏天，
創意加值夢想實踐
居住在潮間帶令人驚豔的平常生物，穿上藍天與彩
霞的招潮蟹。
39科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 游元良
海洋台灣，婆娑之島！地處亞熱帶，舉世獨一的海島型地理條件，
塑造海洋台灣令人讚嘆的精采風貌。本文以設計的角度，從童年的回憶開始，
透過說故事的方式細細述說，如何從海洋台灣發現有趣且引人入勝的創意靈感。
國中、國小、幼稚園班年齡的堂兄姊弟妹十
來個，幾乎天天待在河邊。以現在都市化的
成年人心思回想，覺得不可思議。
大部分小孩的身高搆不到水深，管他
狗爬式、水瓶式，在水中載沉載浮。我媽、
伯母們好像忙著大家庭永遠做不完的家事，
從來沒有閒功夫擔心自己的小孩被水漂走，
心臟超強。戲水的河邊，以橋為中心，上
下游 20公尺就是我們專屬的游泳道、露天浴場；摸魚、抓螃蟹、摸蜊仔兼洗褲，標
準游泳池應沒有這種等級的享受與趣味。
橋邊長一棵傍水而生的不知名樹，樹高約
10公尺，樹梢正好伸展至河心，理所當然成為超級跳水平台。
有一段時間，年長的堂哥不知從何處
找到一個大卡車橡皮內胎，瞬間變成眾小
孩的偶像。橡皮胎灌飽氣，套入不銹鋼浴
桶，手握兩塊木板當槳，就變成了水上巴
士，堂哥成為水上巴士專屬駕駛員。小孩
子們自動在岸邊排隊，焦躁等候，等著跳
上水上巴士。有了橡皮胎巴士之後，我們
更大膽地離開橋邊戲水區很遠很遠，穿過
生長在小河兩岸伸展向河面的層層野薑花，
往上下游極遠處探險。
我們家前後的兩條野薑花小河，在還
沒有建設成現代化水泥排水溝之前，兩岸
藍天、落霞映照之下的潮間帶，正是穿上彩妝的招潮蟹最活耀的時刻。
筆者為「餐桌上的海洋教育」設計的頭足類水果
叉，幫助兒童認識我們生活中的海洋。
魷魚 章魚 透抽 墨魚 軟絲 小卷
專題報導
40 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
長滿各式水生植物。夏日午後涼風一吹，
花香飄散河面，河中戲水成為世界級享受。
後來，野薑花小河隨著社會的進步開始變
味！變味的起點，上游開始養豬。12歲，我們舉家遷離鄉下，搬入小鎮。搭乘橡皮
胎巴士穿越野薑花小河的花香、涼風，與
孩子們的記憶，一同搬入小鎮。
20年前，很有建設眼光的地方長官拍胸脯保證要杜絕水患。有了水泥大軍，小
河就不再氾濫，野薑花小河就變成了符合
全台治水建設標準的水泥排水溝。橋邊那
棵不知名的樹 ─ 我們的超級跳水平台，也為國泰民安犧牲奉獻了。偶爾回鄉，駐足
河岸，閉眼揣摩搭乘橡皮胎巴士穿越埋藏
在水泥之下，野薑花小河的涼風與花香，
這是我們這一代對於台灣河流的鮮明經歷
與記憶。
您讀到這裡，大概要問這跟科技部的
創意加值計畫有關嗎？我的野薑花小河跟
設計創新有關聯嗎？設計創新常會強調「智
慧財產權」的重要，然而對於設計創意，
筆者覺得世上獨一無二的「經驗財產權」
更是迷人。很奇妙的，筆者許多研究似乎
都繞著「水」打轉，或許更深刻地說：在
潛意識的記憶裡，思緒仍搭乘著橡皮胎巴
士穿梭在野薑花小河的涼風與花香之中。
接下來，就讓筆者與大家分享一件延續童
年橡皮胎巴士的設計作品。
親近海洋的理想
台灣位處亞熱帶，四圍環繞豐沛的海
洋資源，土地面積只占全球萬分之 2.5，
但周邊海域的海洋生物多樣性（種類）甚
高，約占全球物種的十分之一。本島加上
121個以上的離島與礁岩，海岸線總長度約1,566公里，所轄領海面積約達 17萬平方公里，是國土面積的 4.72倍。如此得天獨厚的天然條件，利於發展以生態保育為訴
求，能永續經營的海洋產業。
最近 15年，海洋資源的利用逐漸受到政府的重視，並開始大力推廣。2001年政府首次公布「海洋白皮書」，2004年發布「國家海洋政策綱領」，2006年公布「海洋政策白皮書」，透過各項政策進行海洋台灣整
體規畫，全面推動海洋發展。並在各級中
小學課程綱要中納入海洋保育教育，以「知
海」、「親海」、「愛海」為海洋教育的目標。
親近海洋的方式
讓我們先深入了解現在我們親近海洋
的方式，例如在本島南端的墾丁，遊客如
何從事浮潛活動。在後壁湖浮潛場實地觀
察發現，浮潛店家提供的服務欠缺差異化，
價格一致。至於浮潛活動前後的相關旅遊
休閒服務，以及系列性的生態旅遊的教育
內容則很缺乏。
我們觀察到潛客換裝後，搭乘接駁車
輛至浮潛場，身穿著厚實的潛水衣與救生
衣，在下水前等候時非常嚴熱難耐。潛客
須長時間在潛場海邊簡易的遮陽棚內等候，
缺乏浮潛活動前後的休憩空間。潛客在潮
間帶聽取教練下水前宣導之際，無法下水
的幼齡兒童緊抓著父母不放，很難進行全
家親子的親水活動。潛客下水經過潮間礁
對自然生態不友善的掠奪式經營，反招致海洋生態資源急速枯竭，水上活動所到之處，
海洋生物競相走避，鮮少有觀光旅遊與海洋教育整合設計的觀光設施。
41科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
岩帶，不僅行動遲緩不便，潮間帶生態也
因常年受踩踏而嚴重破壞。
另外，在台灣最大的離島，海洋資源
非常豐富的澎湖，於 2012年 11月成為全
球少數「最美麗海灣」成員之一。它具有
多樣的海洋生態、絕妙的地質景觀、豐富
的海洋文化，以及令旅人流連忘返的「慢
活、悠閒」氛圍。回顧 2009年擺脫博奕產
業爭議陰霾之後，政府全力推動澎湖低碳
島計畫，民間業者開始深耕島嶼生態旅遊，
努力摸索經濟發展與環境保育兼顧的永續
經營之道。
然而，當深入觀察觀光休閒文化與目
前業者經營模式，看到水上摩托車呼嘯馳
騁、海上垃圾漂浮、化石能源載具排放汙
染等；再加上業者經營同質性高，講求經
營效率削價競爭，鮮少遊客能真正深入探
究水面以下的豐富海洋生態，成了名副其
實的「水面上的活動」。對自然生態不友善
對自然生態不友善的掠奪式經營，反招致海洋生態資源急速枯竭，水上活動所到之處，
海洋生物競相走避，鮮少有觀光旅遊與海洋教育整合設計的觀光設施。
下水前緊抓父母的幼齡兒童
換裝後烈日下搭乘接駁車輛至浮潛場
潮間帶常年受踩踏而嚴重破壞生態
專題報導
42 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
的掠奪式經營，反招致海洋生態資源急速
枯竭，水上活動所到之處，海洋生物競相
走避，鮮少有觀光旅遊與海洋教育整合設
計的觀光設施。
過去 5年，澎湖地區觀光客人數成長近 85 ％，2012年旅遊人數創歷史新高達 90萬人次。但遊客的旅遊型態長期以來仍停
留在迅速穿梭於景點之間的參觀、飲食活
動為主，極少進行深度旅遊，或長時間停
留的生活體驗之旅。
除了少數以學生為對象的暑期營隊，
可進行主題式體驗教育外，要使海洋教育
深入旅客的觀光生活型態非常困難。特別
觀察以家族旅遊為主的遊客，全家親子的
互動過程絕大多數是以「拍照留念」、「享
用特色餐飲」為互動焦點，很少以海洋教育
為話題。此外，慣以標準套裝安排的旅遊行
程，卻讓絕大部分極具美感震撼的自然生
態、文化景觀被隔絕於旅客的視線之外。
因此，是否能藉由設計創作的規畫，
把海洋教育政策所期望的「文化美感」與
「文明質感」的海洋公民素養，注入到現
在與島嶼風土、生態脈動斷離的觀光旅遊
型態中？
漂遊海灣
延續童年橡皮胎巴士所設計的「漂遊
海灣 TM」，具有創新專利的 U型船身大幅提升水域活動的「安全性」，創造多樣化的
「娛樂性」。因此，即使不具專業潛水技能
的遊客，或攜伴，或全家親子同遊，都能
輕鬆投入「漂遊海灣」海洋生態之旅。遊
客輕握「漂遊把手環」，以電力驅動的「漂
遊海灣」以泳速推進，讓遊客宛如置身寧
靜海灣，隨船漂遊欣賞海中生態景觀。
在水族館內，以「拍照留念」為主的親子活動。遊
客多以「口感」來辨識魚，但魚名、生態、習性可
能從來不知道！
在傍晚旅客離去商家打烊之後，小門海灣開始顯露
一天中最具美感的面貌。
「漂遊海灣」U型船身所圍繞的內環親水區，可安置不同款式設計的甲板，延
伸多樣化親水活動方式，例如三五好友同
樂、全家同樂的海上樂園、海上咖啡屋等，
提供浮潛觀光旅客不同的漂遊樂趣。
2008年「漂遊海灣」參與科技部的「跨領域創意加值推動計畫」，籌組跨領域工程
設計團隊，推動概念商品化進程。跨領域團
隊成員的背景橫跨工程、管理及設計 3個專業領域，涵蓋學術與業界兩方面的專家。工
程方面，依照船體建造子系統分成 4個技術領域，分別是船體結構、儀控動力與巡航、
43科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
「漂遊海灣」產品規格。
漂遊海灣TM
Floating Bay
（一）主要規格尺寸
全長：4.90公尺 型寬：3.80公尺
型深：0.74公尺 吃水：0.34公尺
排水量：1.00公噸
產品規格（二）儀控
1. 自動導航：以 GPS定位由觸控面板輸入航行目標點位置，自動尋航至目的地。
2. 手動模式：也可轉換為手動控制模式，在載具前端有控制方向把手，由浮潛者自行控制去向。
（三）承載量與動力需求
1. 承載量：保持安全航行能乘載 6人2. 充電時間：以岸上風力、太陽能發電，備用更替電池能於 6小時充電完成。
3. 蓄電容量：電池滿載能提供載具以 1節航速持續運轉 1.5小時。
4. 航行速度：空船時能以最高 3節航速航行。航行時能乘載 4人並維持 1節以上航速。
（四）航體耐海性
耐蒲福風級 5級、清風中浪、風速每秒 8.0∼ 10.7公尺及浪高最大波高 2.5公尺。
「漂遊海灣 TM」船型與旅客服務中心設施完整概念圖。
A型漂遊海灣 - 熱中浮潛者的基本款式 D型漂遊海灣 - 全家同樂的海上樂園
E型漂遊海灣 - 休閒舒適的海上咖啡屋B型漂遊海灣 - 三五好友最佳同樂方式
C型漂遊海灣 - 愛美女性的健康款式
流線船身，舖設太陽能板，以太陽能
為動力。U 型設計，輕握「漂遊把手
環」隨船漂遊，宛如置身海灣，觀賞
海中美景。
附加遮陽板、休憩板與親子戲水區，是攜
家帶眷同享海中景致的完美選擇。
優雅的遮陽棚、舒適的躺椅、貼心的
咖啡座，三五好友不需下水野能悠閒
親水的便利選擇。
U 型船體，可多艘連結，以擴充休憩
板，提供漂遊過程休憩；享受海洋日
光浴，如同海上休憩島嶼。
附加遮陽傘，能在浮游賞景中，保護
女性細緻的肌膚，是愛美女性放鬆休
憩的最佳選擇。
介紹周邊海域生態，在旅客進行浮潛活動之前，導覽
海洋的美麗景致。本中心積極與民宿業者、學校教育
單位合作，規劃各式海洋生態教育旅遊方案。
把船體維修區規劃成觀光工廠，讓旅客近距離觀賞船
體維修過程。使「漂遊海灣」的運作與建造原理成為
自然科學教育的有趣教材。
提供豐富又具本地特色的餐飲服務。舒適地享用餐點，
觀賞周邊海洋景致，等候浮潛行程。上岸後，等候同伴
盥洗，來一份漂遊冰淇淋，或海灣果汁，仙人掌與海藻
的獨特風味，讓您舒適悠閒地品嘗海洋的陽光風味。
提供各式富有工藝品特質的低碳紀念品。以簡單工法，
運用離島、海洋自然資源，發展海洋文化周邊紀念商
品。如「雙心開瓶器」、「雙心花器」、「雙心涼枕」、
「漂遊桌墊」等。
專題報導
44 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
太陽能發電、船隻綠色標章評估。主要成員
都是國內造船系所、電子系所的專家，不只
造船學理基礎能力堅強，且各個擁有豐富的
造船、太陽能能源的實務經驗。
此外，計畫團隊邀請造船業者加入，
協助船體建造合理化的整合與銜接工作。
管理方面，由在行銷策略規畫、產品企劃
開發有實務經驗的產業界人員加入，推動
這計畫經營模式與市場規畫的建立工作。
本階段歷經可行性評估，修正原始概
念設計以符合經濟、技術、運行可行性的
商品合理化方案。隨後依照工程設計方案，
製作縮小比例原型船進行模擬，並接續委
「漂流海灣」的營運機制設計。
澎湖
海洋知識經濟典範
海洋知識經濟發展
人力、文創供給
異同業結合增加獲利
生態資源寶庫
海洋知識教育
主要遊客來源技術支援
虛擬行程規劃廣告收入套裝行程
虛擬行程規劃
營運模式轉移
遊客 權利金
獨特文化、生態資產
國外
網站
套裝行程
網路訂單 網路訂單
台灣漂遊海灣TM
Floating Bay
海洋生態教育
國內海洋休閒觀光
（浮潛、生態之旅）
地方文創發展
地方特色文化
（藝術、特產）
海洋教育出版
（影音、文書）
製作縮小比例原型船進行模擬
託專業造船公司建造全尺寸原型船。另一
方面，同步與行銷管理團隊完成行銷策略、
營運機制，以及官方網站的規劃工作。
45科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
官方網站 www.FloatingBay.com的設計。
專業造船公司建造全尺寸原型船
從 2011年 4月開始，「漂遊海灣」原型船已在高雄海洋科技大學旗津校區實驗
碼頭進行 3次海測試驗，在海況條件平穩時，經過精確的功能調校，已達到計畫設
定目標。並在 2011年 8月受邀參與高雄海洋博覽會，在光榮碼頭正式向外推廣產品
概念。為達成「漂遊海灣」以澎湖為營運
據點的商品化目標，本團隊歷經多次探勘，
並考量海象平穩、生態豐富、碼頭海堤設
施、周邊地質景觀等因素，選定澎湖西嶼
鄉小門村小門灣區為場域，預定在近幾年
夏季進行試營運推廣計畫。
珍惜我們的海洋
這是筆者延續童年橡皮胎巴士的設計
故事，故事未完，還在編寫！
專題報導
46 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
吊掛下水測試 乘載測試
一位澎湖當地的友人投身於推動海洋
保育，曾經訴說一段因「美感經驗」而引
發個人對待環境的巨大轉變。國中以前，
這位友人是一名業餘垂釣高手與狂熱者，
國中畢業後終於存夠積蓄購買專業的潛水
裝備。當深潛海底親臨往常垂釣之處，看
到令人震攝的海洋景觀時，一次的「美感
經驗」完全取代了友人繼續垂釣的欲望，
不再垂釣起而保護海洋。這位友人從享受
釣魚的「手感」與漁獲的「口感」，完全轉
換成為珍賞海洋之美的「美感」能力。
親愛的讀者，若您有時間，何妨抽空
離開都市的習慣性便利，脫離現代資訊產
品的控制，書本的制式化教育方式，拜訪
一下潮間帶穿上藍天與彩霞的招潮蟹，會
告訴您意想不到的故事。在您吃碳烤魷魚
之餘，花點心思欣賞魷魚、章魚、墨魚、
軟絲、透抽、小卷的美麗差別，您會讚嘆
造物者的驚人手筆，更加珍惜我們的海洋。
游元良雲林科技大學工業設計系
47科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
專題報導
48 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 陳中聖
借助創新思維，以跨領域的團隊合作方式，
一圓自給式太陽能海水淡化淋浴平台的綠色科技，
以及調整式水療浮力衣的橘色人文關懷的夢想。
人類因夢想而偉大，創意與想像的思
維則是啟動夢想的鑰匙。每個人都可以自
由奔放地展開創意想像，但是實現夢想，
只有單純的創意是不夠的。
筆者有機會參與了國科會（現今的科
技部）兩屆的跨領域創意加值計畫；第一
屆，以關注環境永續性的「綠色科技」為
主題，第二屆為因應人口逐漸高齡化與社
會福祉關懷的議題，加入了「橘色科技」
的產品設計提案。
由於筆者平日對於全球的經濟、人文
與科技發展的趨勢，以及當前社會的議題
多有關注，因此嘗試提出一些創新概念的
設計方案，但也只能停留在概念的階段。
若要實現這些概念，除了需要時間、資金
外，還需要不同專業領域的專家合作，尤
其是工程技術及行銷管理領域，夢想才有
機會實現。
綠色科技與橘色關懷的圓夢
「陽光綠洲」原始構想模擬圖。
49科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
■ 陳中聖
借助創新思維，以跨領域的團隊合作方式，
一圓自給式太陽能海水淡化淋浴平台的綠色科技，
以及調整式水療浮力衣的橘色人文關懷的夢想。
透過跨領域創意加值推動計畫辦公室
的協助，這計畫得以找尋與媒合不同專業
領域的專家，藉由跨領域團隊的合作逐步
讓夢想實現。
海水結合太陽能
地球擁有豐沛的水源，卻只有不到
3 ％ 是淡水。在全球對於淡水的需求與日俱增下，可直接使用的淡水資源，如河川、
湖泊、地下水等卻日見枯竭，目前全球每
人每年水的平均供給量比 25年前少了近三分之一。可以預見，未來人口的增加以及
經濟活動的發展，會使許多國家陷入更嚴
重的缺水困境。
台灣是個海島國家，四周環繞著豐沛
的水資源，每年盛夏季節，海邊成為遊客
的最愛。在海邊玩水後上岸就需淋浴，因
海水的鹽類乾燥後會留在皮膚上，使身體
產生搔癢的感覺。這時若能結合海水資源
及台灣盛夏時節充沛的日照，把海水和太
陽能轉換成可使用的資源，就能為永續地
球盡一份心力。
在綠色永續發展的前提，以及節能減
碳的概念下，筆者帶領著由設計、工程技
術和行銷管理 3個不同領域的成員組成跨領域團隊，以「陽光綠洲 ─ 自給式太陽能海水淡化淋浴系統」為主題，整合太陽能
光電技術與去離子水處理技術，以自給自
足及低成本的海水淡化模式，針對全球各
地海水浴場、海邊渡假村或離島的淡水淋
浴需求，發展出獨立自給式的淋浴系統，
期以減少電力與水資源的消耗。同時針對
未來可預見的高需求量，希冀發展成具經
濟規模的科技整合綠能商機。
跨領域創意加值
計畫的構想是以「栽種」的方式，把
太陽能海水淡化的抽水系統及儲水槽埋入
沙灘，露在沙灘上的淋浴平台則設計成海
鷗意象，並整合了電容去離子過濾系統、
淋浴系統及太陽能轉換系統。透過吸收海
邊豐沛的陽光，使太陽能板產生的電能驅
動馬達幫浦抽取沙灘下源源不絕的海水，
再經由電容去離子技術的過濾系統達到海
水初級淡化並儲存在儲水槽裡，隨時提供
海邊戲水遊客淋浴用。
整個創意提案一開始在文獻的探討與
先期測試評估時，都顯示可行性甚高，且
經過多次的實驗，淋浴系統及太陽能轉換
方面也確實進行順利，但在製作原型時卻
遇到了瓶頸。
「陽光綠洲」系統運作示意圖。
太陽能板
定量出水灑水器
沙灘
SEA LEVEL
海平面 抽水幫浦
沙層第一階段的海水雜質過濾
去離子過濾系統儲水槽
專題報導
50 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
關鍵技術之一的電容去離子過濾技術，
也就是去除溶在海水中的鹽類離子的技術，
在實際測試時，去離子的效果並未能達到
理想的數值。由於這計畫採用流過式電容
器，其效率取決於內部平行電極板的金屬
材料及活性碳塗層，搭配在兩極間施加一
個低直流電壓約 1∼ 5伏特後，就能產生吸附離子的靜電場，而電極板長度與電壓
的匹配會影響離子吸附的效率，這牽涉到
電極板的製作技術。若能有更多的時間與
經費進行更多的測試和實驗，電容去離子
技術應能達到理想的效果。
雖然這個原型製作計畫只成功了一半，
但是看到夢想一步一步地實現，對於創作
者而言是最大的鼓勵。而且過程中原本可
能一輩子都不會有交集的各領域成員，有
機會了解別人的專業，開啟了不同的視野
和思考，是這次計畫最大的收穫。
跨領域的團隊合作
由於這個概念是從設計創意開始，設
計團隊提出了整體系統的運作構想、核心
功能與特徵需求，需要整合「太陽能發電」
和「海水淡化」兩大技術領域。系統整合
是最大的挑戰，尤其是不同領域的成員需
要一起工作，要做出一個原型，因此成員
之間的溝通就占了相當多的時間。
筆者的專長是設計，對於相關的技術
雖然略有了解，但是要實際應用卻不見得
能勝任，因此提出的設計規格常常得到工
程技術團隊「無法達成」的回應。這個困
擾反應了一個事實，就是跨領域團隊要有
「共同的語言」，尤其是各領域的專業術
語很可能是其他成員的入門障礙，如何建
立知識的交流與彼此良好溝通的模式應是
第一要務。另外，專家學者的自我意識通
常都很高，尤其對自己的專業更是有所執
著，因此每個人必須有開放的心胸，傾聽
接納其他成員的想法。
橘色科技
為因應人口逐漸高齡化與社會福祉關
懷的議題，這計畫在第二屆的跨領域創意
加值計畫中，加入了「橘色科技」概念的
設計提案。
據筆者長期觀察，弱勢族群在復健過
程中亟需仰賴輔具，但是這些輔具不是昂
貴的進口商品，就是非常陽春與粗糙的自
電容去離子裝置原型 陽光綠洲情境示意圖
51科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
製產品。因此筆者最大的心願就是：發揮
設計人的社會責任，設計開發出既實用也
美觀，價格更是實惠的復健輔具，以造福
這些弱勢的族群。
筆者曾在 2005年時參訪一所早療中心，看到一群腦性麻痺的小孩們（俗稱腦
麻兒）正在努力地學習生活自理技能，但
他們使用的卻只是一般木工師傅製作的簡
易輔具，心酸之餘當下燃起一股「我能做
些什麼」的念頭。經深入了解後發現，水
療復健是目前最適合腦性麻痺兒童復健的
治療法，尤其對早期治療更是重要，就這
樣筆者一頭栽進腦麻兒的早期治療輔具設
計的世界中。
漫長的復健之路
所謂的水療，是在水中進行復健運動
的治療法，其原理是藉由水的浮力、阻力
等物理特性，對身體提供良好的支持與保
護以應用在復健治療上。簡單來說，在水
中運動時，水的浮力可以減輕身體重量的
負荷，並減少對關節、肌肉與結締組織的
壓迫程度，讓肢體活動變得容易。另一方
面，水的阻力可以給予肌肉適當的肌力訓
練，增強肌肉的力量。
此外，在水中地心引力的牽制較低，
不容易誘發不正常的副作用，而且適當的
水溫也能降低不正常的肌肉張力，因此水
療已經普遍應用在肢體障礙者的復健上。
對於腦性麻痺的病童來說，由於其日常行
動經常發生肌肉張力過高或不正常反射，
導致行走不便、動作遲緩，長期下來也會
引起肌肉萎縮的症狀。
水療復健是利用小孩愛玩水的天性，
讓病童在水中學習如何保持站立、平衡，
進而控制身體行動。另外可利用玩具等器
材，誘導病童做出一些在陸地上難以完成
的動作，例如抬頭、舉手、彎腿，以及踏水、
划水等，藉以改善行動不便的狀況。不過
這並非僅接受一、兩次治療就可以畢其功
效，對病童及家長而言，這其實是一個長
期且艱辛的復健過程。
現有水療輔具功能不足
在台北振興醫院武而謨物理治療師協
助進行腦性麻痺兒童水療時，筆者發現腦
性麻痺兒童對於早期治療所使用的浮力衣
輔具有強烈的需求。這是因為在水療時，
藉由浮力衣的幫助可以降低病童在初接觸
水時的緊張感。此外，腦性麻痺患者因肌
肉萎縮導致肢體伸展不易，難以在水中控
制其肢體動作，穿著浮力衣可有效幫助復
健者安心地漂浮在水池中。使用浮力衣也
可以讓照顧者或家長更輕鬆地全心協助病
童復健，不虞會有溺水的危險。
然而，現有市售的浮力衣僅是一般的
救生衣或是充氣式的戲水性浮力衣，在設
計上並未考量到水療復健者。若以這類救
陽光綠洲測試原型機
專題報導
52 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
生衣充作水療用途，會有兩大缺失。首先，
救生衣是為一般大眾穿著方便所設計的，
因此多半採用背心形式。但這對於肢體障
礙者相當不便，除了需要他人的協助外，
若勉強換裝更會造成疼痛與不適，這一困
難對於肢體萎縮較嚴重且長時間坐輪椅的
腦麻兒尤甚。
其次，一般救生衣的浮力都採用固定
式設計，浮力均勻但不能調整，難以根據
個別復健者的需求及水療進度改變浮力的
高低。又因腦性麻痺或肌肉萎縮患者的肢
體通常較一般人瘦小，這類無法調整浮力
的設計也會降低水療的效果。更糟的是因
為肢體不協調，使用浮力均勻的救生衣反
而更難在水中保持穩定與平衡。
復健路上「浮」你一把
為了研發一套適合腦性麻痺或肌肉萎
縮兒童的水療浮力衣，筆者了解到在涉及
專業功能的產品時，不能只由設計人的角
度出發，因此結合了台北振興醫院復健部
的武而謨物理治療師，以及台南奇美醫院
復健科的王鈺霖醫師，從復健醫學的觀點
提供設計建議。另外也邀請服飾設計打版
與行銷企劃專長的師生共同組成這計畫的
團隊，以因應浮力衣版型的設計打版裁剪，
以及未來產品的行銷規畫。
這計畫的原始創意概念「調整式水療
浮力衣」，就是結合產品設計及復健醫學兩
項核心技術，透過系統整合及整體產品設
計，以「無痛苦與障礙使用」的人文關懷
概念呈現橘色科技整合。
具體而言，可調整式浮力衣有兩大
優勢。第一是易穿脫，如前所述，水療並
沒有專屬的輔具可供利用，這對於肢體萎
縮或腦性麻痺兒童而言，在穿脫上十分不
便利，也增加照顧的難度。因此可調整式
浮力衣的創新在於採用由上而下的穿脫設
計，除了可當普通泳衣使用外，也可當浮
力衣使用，方便腦性麻痺兒童更快速而舒
適地著裝。
水療浮力衣的另一個優點是有可調整
的浮力元件，讓使用者可以藉由增減 16個放置在衣服口袋內的浮塊調整浮力。這使
腦性麻痺兒童可以依照各自的肢體障礙程
度，或個別的運動功能回復程度等實際需
求而增減浮力，以做到充分的肌肉伸展，
達成更佳的復健效果。
回憶在研發過程中，筆者印象最深刻的
是如何了解產品使用者，也就是腦性麻痺兒
童的真正需求。由於病童的情況特殊，難以
直接溝通，必須從旁觀察他們的生活模式，
並在參與水療的過程中揣摩他們的真實感
受，最後再和專家溝通並進行改良。
另一個要溝通的部分是團隊內部的協
調工作，這對跨領域計畫而言相當關鍵，
因為各個領域的專家都有自己對產品的想
法，這時定期開會、當面交換設計意見就
非常重要。不過因為大家的目的都是為了
幫助腦性麻痺兒童解決復健需求，有了共
同的目標，自然可以順利整合彼此的看法。
不過在有了產品設計想法後，下一階段需
要處理的問題是，團隊需要在錯誤與嘗試
的過程中逐步修正與原先預期不同的落差，
以完成最後的成品。
結合產品設計及復健醫學兩項核心技術，透過系統整合及整體產品設計，
以「無痛苦與障礙使用」的人文關懷概念呈現橘色科技整合。
53科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
陳中聖台南應用科技大學商品設計系
這研究的貢獻主要在輔助水療的進行，
讓患童減輕身體的張力，增進其肌力訓練
與協調，並且能充分地享受在水中自由自
在的行動，使孩童可以建立信心且更獨立。
同時家長可以更輕鬆地幫助孩子做復健，
增加水療中的趣味性及親子間的互動，最
重要的是價格必須低。
另外針對不同市場面，調整式浮力衣
除了可提供腦性麻痺兒童復健外，也可做
為一般學齡兒童學游泳的輔助工具，並可
針對不同年齡層適當設計救生衣的運用，
預期帶來可觀的經濟產值。
原型製作使夢想實現
調整式水療浮力衣的第一代作品問世
後，就獲得 2008年台北國際發明展的金牌
獎，第二代改良產品則在 2010年獲得國家
發明創作銀獎。後續也獲得國科會跨領域
創意加值橘色科技計畫的補助，進行可行
結合產品設計及復健醫學兩項核心技術，透過系統整合及整體產品設計，
以「無痛苦與障礙使用」的人文關懷概念呈現橘色科技整合。
水療浮力衣
性評估及原型製作。經再度改良精進後的
第三代產品，更一舉拿下 2012年韓國首爾
國際發明展金牌獎與亞洲發明家協會特別
獎的殊榮。
這計畫作品經過多年的開發修正後，
免費提供腦性麻痺患者進行水療復健試用，
也經由多次的成果發表逐漸打開知名度，
終於在 2014年獲得美國代理商的青睞，正
式進軍美國市場。這一路走來雖是艱辛，
卻是收穫滿滿，不只是逐步實現筆者身為
設計人的創意夢，更結交了許多好朋友，
跨領域的創意不但是加值也豐富了人生！
54 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
從人類飛行器談起
自從萊特兄弟發明載人飛行器以來，
人類的航空科技已經發展近一個世紀了。
小至單座的特技飛機，大至三、四百人的
越洋客機，甚至快達數倍音速的協和號或
軍用機，對現今的航空工業技術來說都是
家常便飯。簡言之，現在的載人飛機想製
造得多大、多快已經不是能不能，而是想
不想或有沒有商業效益的事了。
近年來，由於軍用偵察及民用環境監測
上的需求，無人飛機（unmanned aerial vehicle,
UAV）─ 大小約在一般遙控飛機到小型單
人座飛機間 ─ 的研發已經成為航空發展上
的另一波趨勢，根本原因就在於低成本及零
人員傷亡率。然而，針對某些特殊的資訊蒐
集或環境探勘，如戰場上近距離作戰、情
報偵察，或惡劣環境下的探測，為了因應
UAV可能的損耗率及風險分擔，重量輕及
成本低的微型無人載具（micro aerial vehicle,
MAV）─ 大小一般在翼展 15 cm以下（約
成人巴掌大）─ 自是優先選擇。
仿生飛行當未來朝向研發更小、更靈巧的微型飛機時，
如何從鳥類或昆蟲的結構特性、氣動力原理及運動器官的高效率運作上，
汲取可在工程上應用的精髓，是非常重要的努力方向。
■ 蕭飛賓、王地寶
希望製作一架微型飛機像鳥類或蝴蝶那麼小，就得向會飛的動物學習飛行技巧了。
飛行器 P／V 2對 b的對數統計分布圖。
1
0.5
0
– 0.5
– 1
– 1.5
– 2
log(P∕V 2 )
log (b)1 1.5 2
飛行器可提供的升力與重量對尺寸的變化示意圖
升力
重量
減少 ← b → 增加
55科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
這裡可能出現一個問題：MAV若按照一般固定翼飛行器的飛行方式製造，可以任
意變小、變輕嗎？答案可能是否定的。按照
詹氏年鑑所記載的當代各型飛機資料，若以
P／V 2對 b作圖觀察（其中 P是飛機發動機所產生的功率，V是飛機巡航速率，b是飛機翼展大小），可以發現相較於其他變數組
合，兩者間有最大的相關性（相關係數約
0.96），並大致上有 P／V 2正比於 b的三次方的趨勢。
若把這樣的結果代入飛機升力公式，
可以得到飛機所能提供的升力 L 與它的尺寸b 的 4 次方成正比（註 1），即 L ∝ b 4。而且飛機的重量W與尺寸 b的 3次方成正比，即W ∝ b 3。比較這二式，可以發現一個有趣的結果，即飛行器尺寸變小時，所能產
生的升力會遞減得比重量快。
也就是說，固定翼型微型飛機有尺寸
的下限，自然無法做得任意小（註 2）。若希望製作一架跨越這個底限的微型飛機，
像鳥類或蝴蝶那麼小，該怎麼辦呢？答案
似乎直指大自然的飛行定律，也就是得向
會飛的動物學習飛行技巧了。
向自然學習
自然界一萬三千種溫血的脊椎動物中，
有近一萬種可以飛翔，其中包括了九千種鳥
類與一千種蝙蝠。另外，更有將近一百萬種
的昆蟲擁有飛行的能力。無庸置疑的，就陸
地單位距離的移動上，飛行絕對比爬行、行
走或奔跑在能量使用上來得有經濟效益。
顯然地，這些動物採取的飛行方式大致
說來只有一種，就是拍翅飛行。同時，由於
從較大的飛行動物如恐龍時代的翼手龍，以
及現今的鳥類，到很小的飛行動物如蚊子、
蒼蠅，其尺寸大小約在前節所謂的MAV尺寸底限以下（含）。因此，大致上可以預測
當無人飛行器越做越小時，拍翅型的飛行方
式應該是人類要參考及學習的。
然而以飛行為主的移動方式涵蓋了這
麼多種動物，其飛行的特性與方式自然有
所不同。就目前所知，可以大概分為 3部分討論。
升力與推力共生的拍翅運動 由於這
些飛行動物並沒有演化出像螺旋槳或噴射引
擎般的推進器官，飛行所需的推力（用以克
服阻力）及升力（用以克服重力）來自軀幹
上主要的可動件 ─ 翅膀。當翅膀下拍時，在翅膀的每一個截面上，所產生的空氣作用
力會同時在前進方向（即推力）及重力的反
方向（即升力）產生分量。
拍翅頻率的尺度變化 若仔細觀察這
些飛行動物的拍翅快慢，會發現有特殊的
分布特性。舉例來說，像蚊子、蒼蠅、蜜
蜂等小昆蟲終日嗡嗡嗡，翅膀拍個不停；
當未來朝向研發更小、更靈巧的微型飛機時，
如何從鳥類或昆蟲的結構特性、氣動力原理及運動器官的高效率運作上，
汲取可在工程上應用的精髓，是非常重要的努力方向。
■ 蕭飛賓、王地寶
希望製作一架微型飛機像鳥類或蝴蝶那麼小，就得向會飛的動物學習飛行技巧了。
當無人飛行器越做越小時，拍翅型的飛行方式應該是人類要參考及學習的。
翅膀拍動時，空氣來流與其作用力示意圖。
下拍時空氣的相對速度
合成空氣速度
來流空氣速度
推力
升力總空氣作用力
56 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
鳥類（除了蜂鳥）則是在需要加速或起飛
時才翅膀猛拍幾下，其他時候能滑翔就滑
翔，悠閒自在。甚至，有些大型鳥類如信
天翁或天鵝等，大部分的時間都張著大翅
膀，乘著氣流遨翔天際。
到此，大致上已看出來飛行動物的拍
翅頻率，其實是隨著尺寸增加而減少的。
也就是越大的鳥類，拍翅頻率越小，而越
小如昆蟲，其拍翅頻率是相當高的！有位
學者 Norberg曾經做過這方面的調查與研究，他估計鳥類的拍翅頻率上限與其質量
的 – 1／3次方成正比，拍翅頻率下限則與其質量的 – 1／6次方成正比。
由於拍翅頻率高意味著滑翔少，且由
本文開頭的討論大致可知：越小的動物，
滑翔的能力越差。因此，越小的飛行動物
越仰賴高頻率的振翅來產生足夠的升力，
以支撐自身的重量。
三種主要的拍翅方式 對拍翅的原理
與特性有初步的了解後，接著了解各類飛
行動物的拍翅方式有什麼差異。首先要提
出來的是，自然界動物的拍翅方式大抵上
都不是單純地上下拍動而已，牠們的拍翼
行為是相當有變化的。
一般鳥類的翅膀下拍與上舉的動作，
最顯著的差異在於上舉時翅膀會折疊，以
減少不必要的反向力。值得注意的是，鳥
類翅膀除了拍動與折疊外，還伴隨著沿翼
展方向的扭轉，以獲得適當的攻角（翅膀
截面與迎向空氣所夾的角度）產生較高的
升力。例如老鷹在空中翱翔或轉彎時的翅
膀角度變化，尤其是翼尖的羽毛變化，就
是自然的傑作。
多數昆蟲及蜂鳥的拍翅方式是所謂的
8字型拍法，也就是翅膀兩端在拍動時的軌跡，從側面看是沿著寫 8這個數字的筆順。這樣的拍法意味著翅膀的任一截面在每一
時刻的傾斜程度，會呈現一個周期性變化，
鳥類拍翅頻率與質量對數的統計分布（參考資料：Norberg, U. M.（1990）Vertebrate Flight: Mechanics, Physiology, morphology, Ecology and Evolution. Springer, New York, NY.）
100
50
10
5
1
拍翅頻率
(1∕s )
鳥類質量 ( kg )0.001 0.005 0.01 0.05 0.1 0.5 1 5 10 50
蜂鳥
雀形科的鳥
特 技 編 隊 飛 行 的推 估 下 限 , fw∝M – 1 (Pennycuick 1986)
特技編隊飛行的推估上限 , fw∝M –1／3 (Pennycuick 1986)
拍翅飛行的上限
拍翅膀飛行的下限
一般鳥類拍翅過程中翅膀折曲示意圖
（前視圖）
（翅膀下拍） （翅膀上舉）
57科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
其傾斜程度的改變不外乎使翅膀在上拍時
的反向力（其為反效果）減至最小。
但蜂鳥及蒼蠅的拍翅方式略有不同，
牠們的翅膀拍動軌跡是橫躺的 8字型，如同「∞」符號。也就是主要拍翅方向幾乎與地面平行，尤其在停懸於空中時更是明顯。
氣動力原理的謎團
在 1934年，一位昆蟲學家Antoine Magnan用傳統固定翼滑翔飛行的理論計算，得出一
隻大黃蜂以牠本身所具有的翼面積與飛行速
率，所產生的升力不可能支撐得了牠的重
量，因而指出「一隻大黃蜂是不可能飛的！」
這樣盛名遠播的矛盾結論。
這主要是因為當時空氣動力學的理論
僅止於分析固定翼穩定狀態的流場，而動物
拍翅運動所導致的流場並不是穩定的，而是
變動不已的，更別說鳥類翅膀其實是有變化
的。因此當初這位昆蟲學家勉強把計算飛機
穩態下所產生升力的公式用在動物拍翅飛行
上，自然得到與現實不符的結論。
截至目前為止，人類對動物拍翅飛行
的力學理論估算公式還不完整。但拜電腦
的發明及儀器設備的進步，近十多年來計
算流體力學家與實驗生物學家已經有能力
在電腦數值模擬上與實驗室中，探索動物
拍翅飛行的奧祕及原理。近年來的重要進
展包括美國 Aero Vironment公司的蜂鳥仿真遙控飛行機器，以及哈佛大學團隊所開
發的線控昆蟲拍翅飛行機器。
不過，無論是否能夠從理論上精確分
析出牠們的飛行機制與定量特性，古往今
蜂鳥停懸時拍翅過程的上視與側視圖
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
6 7 3 2 1
5 4 8 9 10
一般昆蟲拍翅過程中翅膀剖面傾角及軌跡示意圖
-1 0 1 2 3 4 5
5
4
3
2
1
0
-1
y
x
A 0
φ= 0αβ
翅膀主幹面
58 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
來，蟲鳥們還不是照樣翱翔在樹林天際間？
因此向自然學習、向蟲鳥等動物學習飛行，
是亙古不變的真理。
無可諱言的，大自然中有許多值得人
類師法仿效的地方，因為這些都是幾千萬
年以來演化去蕪存菁後的成果，動物的飛
翔行為就是一例。
若以飛行體每秒鐘可前進的單位身體
長度來看，鳥類平均每秒飛行 35個單位體長以上，鴿子跟雨燕更是每秒飛行 60、70個單位體長。反觀一般的無人飛機，平均
也不過每秒飛行 20個單位體長左右，比較快的差不多 50個單位體長，即使是一般大型飛機（如民航機）也是介於10∼50之間。甚至在每秒的轉動角速率或抗 G能力上，鳥類也是高於人類所製的飛行器。如此看
來，人類的飛行器在某種程度上只能算是
自然界的山寨「機」。
無庸置疑的，21世紀是生物科技的世紀，「仿生」更是其中橫跨工程與生物的
重要思維。如雷達（仿蝙蝠）與類神經網
路（仿人腦）等多項科技，都已吹響了仿
生的首部曲。接下來，醫藥、材料及微型
載具（模仿利用魚類水中推進或鳥類昆蟲
空中飛行的運動機械）更會在未來數十年
發光發熱。因此，當未來朝向研發更小、
更靈巧的微型飛機時，如何從鳥類或昆蟲
的結構特性、氣動力原理及運動器官的高
效率運作上，汲取出可在工程上加以應用
的精髓，顯然是重要的努力方向。
註 1：定翼飛行器水平巡航飛行時所產生的推力 T 主要
用於抵抗阻力 D。在忽略摩擦阻力，主要考慮壓力阻
力的前提下，由流體力學基本觀念可知 D ∝ V 2．A，其中 A 是飛行器的截面積（同樣地，這裡暫不考慮雷諾數
效應隨尺度改變所造成的阻力係數變化）。因此，代入
後可以得到升力隨著尺度的 4 次方成正比。
註 2：這裡的考量純粹只是氣動力方面，若把結構及控
制上的限制考慮進來，MAV 尺寸下限可能要再提高。
大自然中有許多值得人類師法仿效的地方，
因為這些都是幾千萬年以來演化去蕪存菁後的成果，動物的飛翔行為就是一例。
蕭飛賓、王地寶成功大學航太所
59科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期廣告
60 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
阿Sir： Siri，你腰摸高矬阿（你 有沒有搞錯）！？
這個世界不是男人就是女人，性別怎麼會
像萬花筒一樣有不同的變化和組合呢？
Siri： 阿 Sir，您就有所不知了，請看以下資料：
裡夫（Harold I. Lief）醫學博士是美國著名
的精神病學家，他在 1971年提出「性系統」
（sexual system）的概念，描述了有關「性」
（sexuality）的各種成分和層次：1、生物學
上的性：性染色體、性激素、第一性徵和
第二性徵等。2、心理學上的性別：性認同
和性別認同 ─ 自認自己是「男性」（male）、
「女性」（female）、「男人」（man）、「女
人」（woman）的感覺。3、社會學上的性角
色：性別角色 ─ 性行為和性別行為。
莫尼（John Money）教授是著名性別學創始人，
他在 1955年採用了 gender（性別）來表達在心理和社會方面的差別及其自我認同。
綜合此二者的概念而成為對於性別的區分 ─ 生物性別（sex）、心理性別（gender）和
社會性別（gender role）。
性別萬花筒Q & A性別認同只有「男」和「女」嗎？
性別認同的組合有多少種可能性呢？
你知道禁止性霸凌和性別歧視的相關規定嗎？
讓 Siri一一為您解答。
■ 竇秀蘭
Social 社會性別
性別一致
性別光譜：生物 ─ 心理 ─ 社會（Bio-Psycho-
Social）模式。（竇秀蘭製圖 ─ 2014，參考自光的三原色及光譜圖）
Bio 生物性別
Psycho 心理性別
61科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
阿 Sir： 你可以用比喻和圖表來幫助我了解嗎？
Siri： 套用「光的三原色」的概念來說明
─ 正如同藍、綠、紅，此三原色組成了五彩繽紛的世界，藉著生物性
別、心理性別，以及社會性別的重
疊或分離，也形成了「性別光譜」，
呈現出性別多樣性的變化，亦即所
謂的性別多樣性。
然而，社會規範是期待上述性別的
三個層面是完全重疊的，也就是完
全一致的狀態 ─ 例如某人的生物性別是男性，則其心理性別的認同及
社會性別角色也同樣會被要求以男
性化／陽剛化的方式展現。但是，
有些人卻是性別不一致的，例如變
性需求者的社會和心理性別是一致
的，但是生物性別卻是不一致的。
阿 Sir： 有人主張「性別二元論」，但又有人宣稱「第三性」、「性別不明」等，
到底性別要怎樣歸類呢？
Siri： 與其把性別做靜態的歸類，不如掌握性別的動態性 ─ 倘若把太極的「陰（ ）」、「陽（ ）」
當作性別動力（gender dynamics）的兩大元素，並且以座標圖來呈現
其變化和強度，則會呈現出不同程
度（0分到 10分之間）的「陰性化」、「陽性化」、「兼性化／多樣
化性別」、以及「去性別化」的動
態變化。所謂的「兼性化／多樣化
性別」，意指不論是陰性或陽性化
的強度都較為強烈；去性別化則是
不論陰性或陽性化的強度都較為弱
化，甚至缺乏。
阿 Sir： 陰、陽兩種性別元素，再搭配性別的生物、心理和社會三個層面，因
此至少有 2 3的組合嘍！ Siri： 阿 Sir的數學進步了（熱淚盈眶）！
讓我為您解釋：
結合性別多樣性生物／心理／社會
性別和性別動態性 ─ 陰陽變化，則可以組成「性別八卦表」。這理論
陽性化（Masculinity）
兼性化（Androgyny）
多樣化性別（Polygender）
陰性化（Femininity）
去性別化（Agender）0 10
10
陰陽性別座標圖（竇秀蘭製圖，2014）太極圖出處：彼岸桌面壁紙站
性別動力元素：陰（ ）、陽（ ）
（竇秀蘭製圖 ─ 2014，參考自太極圖）
陽
MaleMasculinityMan's role
FemaleFemininityWoman's role
陰
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8 9
89
62 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
模型是把社會、心理、生物性別分
別做為上、中、下爻，配上陰、陽
兩卦，構成 2的三次方組合（2 3），猶如太極的八卦表一般。須注意，
上述八種性別組合只是「原型組
合」，其變化的種類如同光譜和陰
陽的變化，是多樣性及動態性的。
事實上，每個人的性別組合非常的
不同，有的人不單單屬於其中一種
組合，而是包含二種組合，或是介
於二種組合之間，而無法歸類於任
何一種。
阿 Sir： 如果對於生物、心理和社會性別的不一致而深深地感到困擾時，又該
如何是好呢？
Siri： 近日出版的精神疾病診斷準則第五版（DSM - 5）把「性別認同障礙」（Gender Identity Disorder, GID）的診斷名稱改為「性別不安」（Gender Dysphoria），這是以「性別不一致」（Gender Incongruence, GI）的概念取代「性別認同障礙」（Gender Identity Disorder, GID），聚焦在所經驗／所展現的性別（可以是男性、
女性、跨性或其他）與法定性別（或稱
為出生時的指定性別）之間的不一致。
不再是強調對異性性別的認同和對自己
性別的厭惡。此一精神醫療診斷上的重
大改變意味著揚棄了性別認同和性別角
色的二分法（男性或女性），而採取多
元類別或光譜的概念。
性 別 八 卦 表：「性別多樣性 ― 生物∕心理∕社會性別」與「性別動態性 ― 陰∕陽」之組合
八 卦
陽 陰
太陽 少陰 少陽 太陰
乾 兌 離 震 巽 坎 艮 坤
社會性別 1 0 1 0 1 0 1 0
心理性別 1 1 0 0 1 1 0 0
生物性別 1 1 1 1 0 0 0 0
一致性 性別一致社會性別 不一致
心理性別 不一致
生物性別 不一致
生物性別 不一致
心理性別 不一致
社會性別 不一致
性別一致
性別展現 一般男性
跨性別（Transgender,TG）∕兼性（Androgyne）∕多樣化性別（Polygender）
一般女性
異裝者 ― 扮女 Cross-Dressing （CD）&Tr a n s v e s t i t e people （TV）
變性需求者 ― 男變女Transsexual people（TS）Male-to-Female（MtF）
變性需求者 ― 女變男Transsexual people（TS）Female-to-Male（FtM）
異裝者 ― 扮男Cross-Dressing （CD）& Transvestite people （TV）
備註： （1）社會、心理、生物性別分別做為上、中、下爻，配上陰、陽兩卦，構成 2的三次方組合（2 3）。（2）陰、陽兩卦的象徵符號，也可以用數字代替，也就是以 0替代 、以 1替代 。（3）上述八種組合只是「原形組合」，其變化的種類如同光譜和陰陽的變化，乃多樣性及動態性。
（竇秀蘭製圖 ─ 2014，參考自八卦表）
63科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
值得注意的是 ─ 「非性別常規」（gender nonconformity）不同於「性別不安」（gender dysphoria）：「非性別常規」是指個人的性別認同、角
色或展現，不同於文化規範中對於特定性
別的規定，亦即所謂的非典型性別（gender atypical）。例如「偽娘」、「紅頂藝人」、「異裝打扮」（cross dressing）、以及「變裝皇后／國王」（drag queen／ king）等等，其性別展演乃是有別於一般世俗的性別常
態與規範。
「性別不安」則是指個人的性別認同，與出
生時的指定性別（以及伴隨的性別角色和／
或主要與次要的性徵）有所差異，因而造
成無以「安身立命」的困境，不僅伴隨著
「焦躁不安」的情緒困擾，並且減損社會、
職業或其他重要領域的功能，或是顯著地
增加苦惱或失能的風險。
只有一些非性別常規者，在生命中的某些
時刻，才會經歷到性別不安，性別不安並
不等同於多樣化的性別展現。有些人經歷
到性別不安，並且困擾的程度已經達到正
式診斷的標準，便有可能被歸類為一種精
神障礙。性別不安診斷的存在，往往能夠
促進醫療可近性，得以讓有需要的人獲得
醫療資源與照顧，達到有效的治療。但須
注意這種診斷並不是汙名化烙印或剝奪公
民權與人權的許可證。
建議參考世界跨性別健康專業協會
（The World Professional Association for Transgender Health, WPATH）出版的「變性者、跨性別者和非性別常規者的健康照
護準則」（Standards of Care ─ for the Health of Transsexual, Transgender, and Gender Nonconforming People），SOC的整體目標
是提供健康專業人員有關變性者、
跨性別者、和非性別常規者的臨床
指引。雖然 SOC主要是為健康專業人員所製作的文書，但是也可以
提供給個人、家庭和社會機構，使
其能夠了解如何去協助這些多樣化
群體的成員，並且幫助他們達到最
佳的健康狀態。
阿 Sir： 嗯⋯我懂了！「一樣米，養百樣人」，果然是性別萬花筒啊！我記
得在年幼無知的時候，某些臭男生
總是取笑別人是「娘娘腔」或「男
人婆」之類的，還欺負他們呢！
（心虛）
Siri： （心中的 O.S.：承認吧！你就是「某些臭男生」。）「性別平等教育
法」在民國 100年 6月新增有關「性霸凌」、「性別認同」的條款，
其中第二條明定：
一、性別平等教育：指以教育方式教導尊
重多元性別差異，消除性別歧視， 促進性別地位之實質平等。
二、學校：指公私立各級學校。
三、性侵害：指性侵害犯罪防治法所稱性
侵害犯罪之行為。
四、性騷擾：指符合下列情形之一，且未
達性侵害之程度者：
（一）以明示或暗示之方式，從事不受
歡迎且具有性意味或性別歧視
之言詞或行為，致影響他人之
人格尊嚴、學習、或工作之機
會或表現者。
（二）以性或性別有關之行為，作為自
己或他人獲得、喪失或減損其學
習或工作有關權益之條件者。
64 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
五、性霸凌：指透過語言、肢體或其他暴
力，對於他人之性別特徵、性別特質、
性傾向或性別認同進行貶抑、攻擊或
威脅之行為且非屬性騷擾者。
六、性別認同：指個人對自我歸屬性別的
自我認知與接受。
七、校園性侵害、性騷擾或性霸凌事件：
指性侵害、性騷擾或性霸凌事件之一
方為學校校長、教師、職員、工友或
學生，他方為學生者。
阿 Sir： 在職場上也有相關的規定嗎？
（流汗）
Siri： （心中的 O.S.：知道怕了吧！）
「性別工作平等法」中第六之一條
規定：
「主管機關應就本法所訂之性別、性傾向
歧視之禁止、性騷擾之防治及促進工作平
等措施納入勞動檢查項目」。有關「性別、
性傾向歧視之禁止」的規定如下：
第七條：雇主對求職者或受僱者之
招募、甄試、進用、分發、配置、考績或
陞遷等，不得因性別或性傾向而有差別待
遇。但工作性質僅適合特定性別者，不在
此限。
現代人透過顏色鮮明的彩虹旗倡導性別平等（圖片來源：種子發）
65科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
竇秀蘭衛生福利部旗山醫院臨床心理師
樹德科技大學人類性學研究所博士候選人
第八條：雇主為受僱者舉辦或提供教
育、訓練或其他類似活動，不得因性別或
性傾向而有差別待遇。
第九條：雇主為受僱者舉辦或提供各
項福利措施，不得因性別或性傾向而有差
別待遇。
第十條：雇主對受僱者薪資之給付，
不得因性別或性傾向而有差別待遇；其工
作或價值相同者，應給付同等薪資。但基
於年資、獎懲、績效或其他非因性別或性
傾向因素之正當理由者，不在此限。雇主
不得以降低其他受僱者薪資之方式，規避
前項之規定。
第十一條：雇主對受僱者之退休、資
遣、離職及解僱，不得因性別或性傾向而
有差別待遇。工作規則、勞動契約或團體
協約，不得規定或事先約定受僱者有結婚、
懷孕、分娩或育兒之情事時，應行離職或
留職停薪；亦不得以其為解僱之理由。違
反前二項規定者，其規定或約定無效；勞
動契約之終止不生效力。
阿 Sir： Siri，我已經知道錯了啦！我要關機了，Bye！（快閃）
Siri： 最後叮嚀 ─ 性別平等，人人有責！（螢幕關機）
參考資料
阮芳賦（2010），性與社會文化：性學與社會學中的性愛，巨流出版社，台北。
66 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
失事原因眾說紛紜
近期發生於澎湖的 ATR72型機事故後，一定有不少讀者關心失事原因的調查工作。本文以過去的一個案
例加以說明。
民國 91 年 5 月 25 日，一架國籍航空波音 747 - 200型機，國籍標誌及登記號碼 B -18255，原預定由桃園中正國際機場飛往香港赤鱲角國際機場，卻在台北時間
15：29墜毀在澎湖縣馬公市東北方約 23海里處海面。雷達資料顯示，該機在 34,900英尺高度時發生空中解體。機上所載的 225人，包括 19名機組員及 206名乘客全數罹難。
【5 / 25 ETtoday】⋯⋯華航班機很可能是在空中發生強烈氣爆而快速解體，使機長來不及呼救。至於發生
的原因可能是炸彈爆炸等因素，甚至不排除是流星撞擊
導致飛機解體⋯⋯
【5 / 25 中時】昨日華航班機在澎湖馬公西北附近海域發生空難事件。事件發生時，在馬公以西海域正好有國軍單位公告實施火炮射擊，華航班機失事是否與此有關，相關單位正在
深入調查中⋯⋯
【5 / 26 聯合報】目前因為尚未尋獲黑盒子或飛機本體的殘骸，一切原因都屬臆測。但總括而論，仍不外是機械故障、機體內部爆炸、外力撞擊及機體裂縫所導致⋯⋯
飛航事故抽絲剝繭尋真相大部分的飛航事故都是因為人為疏失、機械故障或環境因素發生的，
然而事故種類繁多，調查員須透過科學儀器與專業經驗，
以抽絲剝繭的方式拼湊證據，並採取科學化、系統化與邏輯化的調查，
才能找到真正的原因。
■ 官文霖、莊禮彰、郭嘉偉
事故發生後，政府立即在馬公機場
設立空難中央緊急應變中心展開搜
救作業，搜尋罹難者遺體及飛航紀
錄器水下定位發報器訊號。
67科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
【5 / 26 ETtoday】馬公空難／華航遭中國導彈擊落？北京否認⋯⋯
抽絲剝繭找出原因
這起發生在澎湖外海上空的空中解體
事故，造成機上 225人全數罹難，飛機全毀，是台灣有史以來死亡人數最多的空難事
件。事故發生後，政府動員前所未有的大量
人力與資源投入海上救難行動。專責飛航事
故調查的飛航安全調查委員會（飛安會）也
立即組成專案調查小組（調查小組），集合
國內外數十名專業人員，歷經長達 5個月的大規模殘骸打撈，以及長時間的資料蒐集與
分析，終於在民國 94年 2月 25日發布這起飛航事故的調查報告。
報告指出，這起事故可能是由於機身
後段底部蒙皮上既存的 71英寸裂紋，引發機身結構失效，最後導致空中解體。然而
如此複雜的空難事件，在飛航紀錄器（黑
盒子）無法提供足夠的線索下，飛安會如
何從一千五百餘件的殘骸中，找出這關鍵
性的證據？既存的 71英寸裂紋，又為何能引發波音 747- 200型機龐大機身的結構失效？事實上在這些調查結果的背後，有一
系列縝密且嚴謹的分析。
關鍵證據 — 殘骸
殘骸外觀檢查 當尋獲殘骸時，不論
是在海面或海底，都須依打撈順序編號，
如 640C 號就表示第 640號水下疑似目標，經打撈上岸後研判需要進一步測試、運送
或儲存的目的而被切割下來，再加上英文
字母「C」標記。除了編號外，調查小組
大部分的飛航事故都是因為人為疏失、機械故障或環境因素發生的，
然而事故種類繁多，調查員須透過科學儀器與專業經驗，
以抽絲剝繭的方式拼湊證據，並採取科學化、系統化與邏輯化的調查，
才能找到真正的原因。
■ 官文霖、莊禮彰、郭嘉偉
在飛航事故調查結果的背後，有一系列縝密且嚴謹的分析。
駕駛艙下方呈現嚴重的撞擊現象
左翼殘骸
共 1,448件殘骸被打撈上岸。
68 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
也會檢視殘骸外觀並做成紀錄，包括打撈
位置、尺寸、破壞特徵等。這事故總計有
1,448件殘骸登入編號，並儲存在飛安會的
事故殘骸資料庫中。
調查小組檢查殘骸外觀後，發現飛機
前半段外形較完整，入水時姿態也較穩定，
機翼應在入水時受撞擊後才脫離機身，4具
發動機應在空中時就與機身分離。在水平
尾翼和垂直尾翼上分別找到屬於第 46段機
身（機身後段）殘骸撞擊過的痕跡，與嵌
入其上的碎片殘骸，研判 CI611班機在空
中開始解體之初，尾部結構並未馬上與機
身脫離，由此更加確認殘骸自第 46段機身
開始斷裂的結論。
材料檢驗 在實驗室裡常見的材料檢
驗項目包括：外觀目視檢查及照相；實體
顯微鏡觀察，常用於巨觀觀察與分析；非
破壞性檢測（如超音波、渦電流、磁滲、
X-ray等），在不破壞材料的情形下，觀察
材料內部的微小裂紋或其他缺陷；材料機
械性質和材料特性測試（如拉伸試驗、硬
度試驗等）；化學光譜分析，分析材料的各
項化學元素成分；掃描式電子顯微鏡檢查，
常用於材料的微觀觀察與斷裂模式分析。
在調查中，小組成員分別在中山科學
研究院、波音飛機公司材料科技與設備品
質保證部門等，進行了相關的材料檢驗與
觀察，例如以 X-ray掃描觀察艙壓釋放閥門的內部機構，判斷閥門內部的變形情形；
殘骸資料庫包含所有殘骸標籤上的資料，對每一殘
骸資訊做多項分類，以利調查時的分類查詢並與資
料庫整合。
編號640殘骸的平坦斷面（右下方是巨觀檢查情形）。 編號 640殘骸
編號 640C1殘骸
機背
機首
編號 640C2殘骸修理補片介於縱梁 S-50R與 S-51R 間的邊界
蒙皮斷面發現緩慢裂紋成長現象的區域
修理補片介於縱梁S - 48R與 S - 49R 間的邊界
STA2120 STA
2080
69科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
以傅利葉轉換紅外線光譜儀檢驗蒙皮上不
明沉澱物的成分，確認沉澱物成分與機身
塗漆是否相同；以非破壞性檢測方法檢驗
殘骸上是否有微小裂紋與缺陷等；而最重
要的，是以掃描式電子顯微鏡觀察殘骸斷
裂面，以判斷殘骸的斷裂模式。
在仔細觀察編號 640殘骸的斷裂面後，調查小組發現了多處疲勞裂紋。
調查小組發現：事故航機曾於民國 69 年在香港啟德機場落地時發生機尾觸地事件，
致該機後機身機腹結構受損且蒙皮存有刮
痕。依據資料，該機並未在啟德機場修理，
而是以未加壓方式飛渡返台，之後在台灣完
成機身蒙皮的修理。
令人扼腕的是，後續的修理程序並不
符合原製造公司波音的要求。波音修理手
冊有規範刮痕的修理標準：若未超過限度
可僅作蒙皮打磨修理；但若超過限度，須
把受損傷的蒙皮移除，再加上一塊金屬修
補片，或更換整片蒙皮。
調查小組發現，編號 640殘骸有一塊金屬修補片，底下的蒙皮上還留著當年機
尾觸地的刮痕，而且刮痕已經超過容許限
度，推測這些刮痕會造成蒙皮上產生應力
集中的現象。此外，這片金屬蒙皮位在加
壓區，歷經多年飛機起降的加壓減壓循環
後，更逐漸產生金屬疲勞裂紋。
關鍵證據 — 殘骸重建
打撈的飛機殘骸共達 1,448件，若全部
平放在地上，就僅是一堆殘骸而已，若能
重組起來，應可提供事故發生的「重要線
索」。殘骸重建完成後，調查員能夠以立體
的角度觀察各殘骸實際大小、外形及相互
間的位置，甚至分析事故航機解體時應力
傳遞的情形。除了殘骸硬體重建，飛安會
也使用了三維雷射掃描器把殘骸數位化以
永久保存。
斷裂面上的疲勞紋（SEM微觀觀察）。
2,000x 10.0 kV 10µm B M T #0171
# 39AFT
三維殘骸硬體重建（機身左側）。調查小組在桃園棚場內把 34片飛機殘骸固定在結構模型框架上，完成三維殘骸硬體重建。
70 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
一般報導
關鍵證據 — 座艙語音紀錄器
在事故調查的初期，調查人員的工作
除了打撈機體殘骸之外，首要之務就是搜
尋黑盒子。在本刊 103年 3月 495期的另外一篇文章中，讀者可以知道民航機上裝
載著兩具黑盒子：一具是飛航資料紀錄器
（FDR），記錄了航機上各系統的許多工程數據；另外一個黑盒子是座艙語音紀錄器
（CVR），記錄駕駛艙內飛行員彼此的對話與塔台的通聯，以及駕駛艙內飛航儀器發
出的聲響等。
在歷經 25天把兩具黑盒子自海中打撈出來後，FDR解讀結果對於調查團隊來說「一則以喜，一則以憂」。喜的是從資料看
來，飛機在空中解體前各項系統以及飛航
運作似乎都是正常的；憂的是，如果解體
前一切正常，究竟是甚麼原因讓飛機毫無
預警地就在空中突然解體呢？
隨著時間一天天過去，如同前文所述，
調查團隊逐漸釐清，這架飛機可能是因為
22年前一次機尾觸地意外後並未按規範修理，造成日後該受傷部位因飛機不斷地加
壓減壓而產生金屬疲勞，使機身蒙皮出現
裂紋，導致結構失效而使飛機空中解體。
就在這項發現被指為可能是事故肇因
時，CVR記錄的語音資料給了調查小組更加肯定的證據。CVR內錄有四軌的音訊，除了其中三軌分別是由正、副駕駛及觀察員的頭
戴式耳麥收音而成的音訊，內含駕駛員之間
的通話以及與航管之間的對話之外，另外一
軌收錄了來自「駕駛艙區域麥克風」（簡稱
CAM, Cockpit Area Microphone）收得的聲音。這一音軌的聲音與其他三軌不同之處
在於，因為麥克風本身就安裝在駕駛艙前
側上方的面板處，使得除了可以錄下駕駛
員之間的對話外，因駕駛員操作儀器而產
生的聲響或外界的聲音（如發動機或雷擊
等）也會一併收錄。對於調查人員來說，
這個音軌有時會提供不少幫助。以這個調
查案來說，CAM最後錄到機體斷裂的聲響，提供了調查小組對於機身出現斷裂的
位置的判斷，進而確認斷裂區位與 22年前機尾觸地事件的位置相同。
打撈上岸的受損座艙語音紀錄器
打撈上岸的受損飛航資料紀錄器
事故班機 CVR紀錄器終止前座艙區域麥克風音訊
TIME (SECONDS)
PEAK AMPLITUDE
PRECURSOR EVENT SOUND
71科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
官文霖、莊禮彰、郭嘉偉飛航安全調查委員會
聲音在不同介質中的傳遞速度不同，
簡單來說，在密度大的介質中傳遞速度較
快。聲響的強度也會隨傳遞距離增加而衰
減，這項特性在密度大的介質中更加明顯。
以空氣與飛機蒙皮金屬這兩種介質來說，
金屬密度較空氣大，藉由空氣傳遞的聲音
雖然速度較慢，但強度衰減並不如由金屬
傳遞的聲音那樣明顯。反之，由金屬傳遞
的聲音雖然傳遞速度較快，但音訊強度會
較由空氣傳遞時微弱。
因此，在 CI611調查案中為了判定發生機體斷裂的確切位置，調查人員便利用
上述聲音的兩項特點來加以確認。聲音在
機體上傳遞有兩種路徑：
路徑（一）聲音完全由機體金屬傳遞
而抵達駕駛艙的 CAM，雖然抵達時間最早，但因為是完全由金屬傳遞，所以訊號
強度最弱。由於它比由空氣傳遞的事件聲
音較早抵達，因此稱為「前兆」。
路徑（二）又分為聲源在加壓區及非
加壓區兩種。如聲源位在加壓區，聲音就
可直接經由空氣傳遞至駕駛艙後由麥克風
收音；如聲源位在非加壓區，聲音需要先
穿過隔離加壓區及非加壓區的機體金屬結
構後，才能由空氣再次傳遞至駕駛艙。
在使用路徑（二）的音訊強度上，由
於非加壓區的聲音需要先通過金屬介質，
在抵達 CAM時訊號已經大幅減弱，振幅與前兆聲音相差不遠；而加壓區的聲音完全
藉由空氣傳播，由 CAM收錄的聲響振幅應明顯較前兆大。
由於事件本身聲響明顯較前兆大，因此
調查人員推斷機身斷裂區在加壓區，也符合
前述由加壓區蒙皮結構失效而發生事故的推
論。此外，藉由前兆與事件本身聲音的時間
差，配合空氣與機身蒙皮的密度資料，調查
人員更可以精準推斷聲源的位置，與當年發
生機尾觸地事件位置做進一步比對。
一個小失誤導致的悲劇
因 22年前機尾觸地事件未按標準程序修理，使這片位在加壓區的受傷金屬蒙皮在歷
經多年的加壓、減壓循環後逐漸產生金屬疲
勞裂紋，這些裂紋以穿透蒙皮的方向成長。
直至民國 91年 5月 25日這個不幸的日子，當航機爬升接近巡航高度 35,000英尺時，漸增的壓差造成機身下方蒙皮的既
存裂紋超過其臨界長度，使蒙皮結構殘餘
強度低於航空器的操作應力，機體結構因
而裂解，引發艙壓迅速洩放。機身下方蒙
皮快速往機身上半部撕裂，在座艙語音紀
錄器與飛航資料紀錄器記錄到重要的異常
資料前，電源線已遭切斷。
殘骸開始自機身兩側脫離，由垂直尾
翼上發現陷入的殘骸碎片得知，機腹右側
殘骸碎片脫離機身後，撞擊至垂直尾翼前
緣及其右側，在不完整的機體結構漸無法
支撐尾部重量的情形下，機尾開始斷裂並
與機身分離。在機身解體的過程中，航機
可能因姿態劇烈變化而產生巨大慣性力矩，
而使四具發動機在空中就與機身脫離。由
發動機殘骸尋獲位置相當集中的情形研判，
4具發動機幾乎同時脫離機身。澎湖空難自事故發生日起，調查團隊
歷時近 3年才完成調查作業並發布最終調查報告，期間投入了史無前例的人力物力
與資源。本文礙於篇幅，僅就殘骸檢視、
材料分析與飛航紀錄器 3個關鍵面向，帶領讀者一窺調查人員如何自細微的證據中
運用科學方法找出飛機失事的背後原因。
由於這調查作業牽涉範圍甚廣，讀者
如對進一步的調查細節有興趣，可至飛安
會網站下載完整調查報告做延伸閱讀。
72 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
台灣新發現
MOST - supported Research
在植物細胞中，葉綠體是擁有多項生
化反應的特殊胞器，具備合成、解毒、營
養利用等代謝功能。例如在葉綠體中進行
的光合作用，把二氧化碳固定成為醣類，
並進一步合成澱粉，以做為植物生長發育
所需的碳源，也成為人類主要的糧食來源；
而在氮肥的吸收上，葉綠體能把銨態氮同
化為胺基酸，做為植物體生合成的原料。
葉綠體要能執行這些不同的功能，靠
的是裡邊許多酵素的協調作用。這些酵素
本質上都是由蛋白質所構成，但這些蛋白
質多數不是葉綠體自家生產的。雖然葉綠
體有自己的 DNA，也能使 DNA轉錄及轉譯為蛋白質，但葉綠體並非一個完全自主
的胞器，絕大部分的葉綠體蛋白質都是藉
由細胞核內基因所製造出來，並在葉綠體
膜上運輸複合體的協助下，由細胞質送入
葉綠體中發揮其功能。換言之，葉綠體是
否能正常運作，關鍵在於這些蛋白質能否
以正確的方式進入葉綠體中。
然而如何安排這些蛋白質送往葉綠體
而不是其他胞器呢？那是因為要送往葉綠
體的蛋白質，本身都帶有一段可被葉綠體
膜上運輸複合體辨認的導引序列。然而運
輸複合體是如何辨認導引序列並把蛋白質
送入葉綠體內部呢？
為解開這謎團，中央研究院分子生物
學研究所李秀敏研究員的實驗室長期致力於
這方面的研究，他們不但找到了多個運輸複
合體的重要成員，最近與研究團隊中的鄧伊
珊博士及詹博婷助理更首次發現蛋白質進入
葉綠體會受植物年紀的調控，也就是不同蛋
白質會喜好進入不同發育階段的葉綠體。同
時，這種對各個發育階段葉綠體的選擇能
力，竟也是由這導引序列所決定的！
過去，學者普遍認為初生的葉綠體需
要較多的蛋白質以供成長，因此所有的葉
綠體蛋白質應偏好進入初生的葉綠體，而
隨著葉綠體漸漸成熟，蛋白質進入的效率
也全面下降。但依李研究員團隊以遺傳及
生化學的方法證實，葉綠體蛋白質可依對
葉綠體年紀的喜好而區分為 3群，第 1群喜好進入初生的葉綠體、第 2群進入成熟或初生葉綠體的效率相同、第 3群則喜好進入成熟的葉綠體。
進一步比較藻類與維管束植物的蛋白
質發現，第 1群蛋白質在藻類植物時期就有偏好進入初生葉綠體的能力，第 3群蛋
蛋白質
進入葉綠體也有偏好■ 郭朝禎
73科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
白質則在維管束植物才開始偏好進入成熟
的葉綠體，顯示第 1群與第 3群蛋白質的
導引序列在演化上有先後的次序關係。那
麼是何種性質造成它們的導引序列有如此
不同的選擇能力呢？
李研究員指出，以定點突變的實驗發
現，造成蛋白質偏好進入成熟葉綠體的關
鍵區域，就位於導引序列中的連續兩個攜
帶正電的胺基酸，一旦去除這兩個胺基酸，
蛋白質將不再偏好成熟的葉綠體。若把這
兩個胺基酸再置入導引序列後，蛋白質又
恢復偏好成熟葉綠體的特性。
這些發現具體呈現植物細胞如何透過
運輸複合體的辨識，把蛋白質送入不同發
育時期的葉綠體中，導引序列上的胺基酸
組成更影響了蛋白質選擇的偏好。李研究
員期望透過研究各個運輸複合體組成分子
間的交互作用，逐步解開蛋白質進入葉綠
體的步驟，以了解葉綠體蛋白質輸送與調
控的完整機制。
郭朝禎本刊特約文字編輯
葉綠體蛋白質可依照輸送喜好目的地的不同而區分
為 3群，第 1群喜好進入初生的葉綠體、第 2群進入初生或成熟階段的葉綠體的效率相同、第 3群則喜好進入成熟的葉綠體。蛋白質對不同發育階段葉
綠體的選擇能力，是由導引序列決定的。
第 1群蛋白質
第 2群蛋白質
第 3群蛋白質
導引序列
導引序列
導引序列
初生葉綠體 初生年輕葉片
中年時期葉片
年老成熟葉片
中年葉綠體
成熟葉綠體
在植物細胞中，葉綠體是擁有多項生化反應的特殊胞器，具備合成、解毒、營養利用等代謝功能。（圖片來源：
種子發）
74 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
台灣新發現
MOST - supported Research
隨著線上教學平台科技的進步，「混
成學習」（blended learning）已是教育界最受矚目的學習方式。這種結合了傳統教室
上課方式（C - learning）以及線上教學平台（E - learning）的新型教學方法，能提供學習者全面式的學習環境，以最適合自己的
學習方式，配合能進修的時間有效率地得
到知識。因此，逐漸從大專校院走入企業
的內部教育訓練中。
傳統教室學習法是由授課老師使用教
室，與學習者進行面對面的教學活動。混
成學習法則是除此之外，再配合線上學習
平台，以線上測驗、作業繳交、線上討論
區、提供延伸性閱讀資料、資源公告等，
讓學習者不受空間、時間的限制進行學習，
可以說是每周 7天、每天 24小時源源不絕的學習寶藏。若學習者有自發性的學習精
神，便能利用時間在線上學習平台上複習
與預習，更能提升學習績效。
然而，學習者為什麼在課堂之餘還撥
出時間使用線上學習平台？它究竟是如何
影響或激發學習者學習的動機，願意持續
使用呢？嘉義大學資訊管理學系林彣珊助
理教授在《電腦與教育》（Computers & Education）上發表了她的研究成果。
善用混成學習
創造更佳學習效率■ 江欣怡
混成學習教學模式可讓學生下課後也能利用網路複
習與預習，不受空間、時間的限制。
為了解學習者的學習意願，林教授使
用實證和質性研究法，對於參與混成學習
達到 10周以上的學習者，就其使用線上學習平台的經驗對其行為的影響作問卷調查，
再利用小組訪談進一步了解學習者的心聲。
結果發現，學習者會不會持續使用線上學
習平台，受到學習者對線上學習平台的滿
意度和感受的有用性所影響，而學習者使
用線上學習平台是否能提升其學習效率，
75科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
也就是其學習的適配程度，也會影響學習
者是否繼續使用線上學習系統的意願。
這個研究是從資訊系統的關鍵成功因
素出發，並整合科技適配度理論和權變理論
來研究學習者的行為。資訊系統的關鍵成功
因素包含系統品質和知識品質，科技適配度
則多被引用在資訊系統使用者行為和工作效
能有顯著正相關上。至於權變理論，則是指
資訊系統使用者會因所處的環境、使用動機
或意識不同，而產生不同的使用行為。
教育學者一直強調學習者的學習主動
性和其學習績效、滿意度呈現顯著的相關
性。隨著線上學習的機會和工具愈來愈多，
林教授於是以上述幾種理論為基礎，藉由
調查了解學習者的行為，彰顯出主動學習
的重要性。
台灣部分大專校院已建置混成學習環
境，讓學生不僅可藉由上課得到和老師、
同學間的學習經驗，下課後還可以利用線
上學習平台持續複習和預習，但在學生的
心中卻不見得很珍貴。林教授呼籲學生在
學校體制內更應把握學習機會，藉由這樣
完整的學習模式培養出學習熱情，才能真
正增長競爭力。
江欣怡本刊特約文字編輯
傳統教室上課方式（C- learning）以及線上教學平台（E- learning）的新型教學方法，能提供學習者全面式的學習環境。（圖片來源：種子發）
7776 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
參考資料：最後不需加句點
科技新知
▍王道還
紐西蘭奇異鳥的來歷奇異鳥（kiwi）是紐西蘭特有鳥種，號稱紐西
蘭的國鳥，中文譯名很多，例如音譯的幾維鳥，或
是由屬名（Apteryx）意譯的「無翼鳥」，因為牠們的翅膀的確已退化。在南半球，還有幾種鳥也不能
飛行，過著陸棲生活，例如澳洲的鴯鶓（emu）、食火雞（cassowary）、南非的鴕鳥、南美的三趾鴕等，還有幾百年前才滅絕的恐鳥（紐西蘭）和象鳥（馬
達加斯加）。
分類學家認為牠們都是源自同一祖先的平胸鳥
（ratite）。當初牠們都生活在一塊超級大陸上，後來那塊超級大陸逐漸分裂成今日的非洲、南美、紐西蘭
和澳洲，平胸鳥在各地分別演化，形成形貌各有特色
的支系。
但是紐西蘭有兩種平胸鳥，奇異鳥之外，還有
恐鳥。奇異鳥與家雞差不多大，恐鳥可不得了，高
可達 3米以上，體重超過 200公斤。儘管如此，過去學者仍然相信牠們有緊密的親緣關係。理由有二。第一，恐鳥至少有 9個物種，不是個個都高大異常，有的恐鳥大小如火雞。於是嬌小的奇異鳥與恐鳥之間的體型鴻溝就消失了。第二、奇異鳥體型雖小，蛋卻不小，重達雌鳥體重的 1／4。因此雌鳥在產卵前幾天得兩腿岔開走路，步履蹣跚，異常艱辛。
一般的鳥要是體重與奇異鳥相同，產下的卵大約重 55∼ 100公克，像雞蛋那麼大，奇異鳥的蛋則重達 400∼ 435克。奇異鳥的蛋為什麼那麼大？學者推測，那是因為奇異鳥的祖先身形巨大，而奇異鳥是侏儒化了的不肖子孫。簡單講，奇異鳥的蛋很大，是祖先遺傳的特徵。這個推論正好呼應
奇異鳥與恐鳥有親緣關係的假說。
可惜最新的科學證據不支持這個假說。首先，紐西蘭學者發現了奇異鳥的中新世祖先化石是體
型很小的鳥。其次，2012年，學者比較了現生平胸鳥 DNA與恐鳥的古 DNA，發現奇異鳥與澳洲的鴯鶓、食火雞更親近，與「同鄉」恐鳥的血緣反而比較疏遠。紐西蘭媒體紛紛以「奇異鳥（國鳥）
來自澳洲」下標題。
今年 6月，一個澳洲團隊又完成了一個 DNA研究。這一次，研究人員加入了象鳥的古 DNA。結果更教人意外：在平胸鳥中，奇異鳥與馬達加斯加的象鳥血緣最近，其次是澳洲的鴯鶓、食火雞，
然後才是恐鳥。換句話說，紐西蘭的兩種平胸鳥各有演化淵源，牠們的先來後到，以及如何來的，
都成為新鮮的科學問題。
參考資料：Milius, S. (2014) Flightless birds' history upset by ancient DNA. Science News, June 28, 2014.
體 型 最 大 的 奇 異 鳥（ 雌 ）， 學 名：Apteryx haastii，英文俗名：Great spotted kiwi。（畫家：John Gerrard Keulemans, 1842 -1912）
7776 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
圖片來源：種子發
功能性磁共振造影大家都聽說過「測謊」，也大略知道它的基本原理與常識中的「做賊心虛」無異。但是
很少人知道，世界上沒有多少國家的法庭會拿測謊結果當證據。即使中國最高檢察院都認為
測謊只能當做犯罪偵防的輔助工具，因為測謊器與測謊過程只能偵查嫌疑人的生理反應，而
那些生理反應是否忠實反映了心理活動，沒有人說得準。對於生理 ─ 心理之間的關聯，還沒有發展出一套可靠的科學。
最近 20年，大腦掃描技術已成為臨床醫學不可或缺的診斷工具，也是大腦科學最主要的研究工具。許多人對於以大腦掃描技術探索人心的奧祕越來越有信心，甚至相信功能性磁
共振造影（fMRI）是「終極測謊器」。他們以為 fMRI偵測的是大腦神經元的活動，而人的一切行動，歸根結柢都得透過神經元完成。過去，孟子提醒我們「聽其言也，觀其眸子，人
焉廋哉？」現在則是：以 fMRI觀照，人焉廋哉。其實 fMRI與過去的測謊器一樣，並不直接偵測大腦神經元的活動，它偵測的是大腦中
血液動態的變化。因為大家都相信，神經元一旦受刺激、做出反應，必然會消耗能量，於是
血管擴張、血流加速、氧合血紅素增加、去氧血紅素減少。具體而言，fMRI偵測的是氧合血紅素與去氧血紅素的比值。然而最近已經有一些研究團隊發現，神經元的活動未必會造成血
液動態的變化。
於是美國賓州州立大學的團隊以小鼠做實驗，刻意同時分別測量神經元的活動與血液的
動態。研究人員讓小鼠自由走動，分別觀察牠們的大腦皮質觸覺區與前額區。結果，在觸覺
皮質，神經元的活動與血液動態的變化同步。可是在皮質前額區，儘管神經元極為興奮，卻
沒有造成血液動態的變化。
最先進的 fMRI，本質上竟然與測謊器並無差別。參考資料：Huo, B. X.（霍冰星）et al. (2014) Neurovascular coupling and decoupling in the
cortex during voluntary locomotion. The Journal of Neuroscience, 34 (33), 10975 - 10981.
皮質，神經元的活動與血液動態的變化同步。可是在皮質前額區，儘管神經元極為興奮，卻
沒有造成血液動態的變化。
最先進的 fMRI，本質上竟然與測謊器並無差別。參考資料：Huo, B. X.（霍冰星）et al. (2014) Neurovascular coupling and decoupling in the
cortex during voluntary locomotion. The Journal of Neuroscience, 34 (33), 10975 - 10981.
7978 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
參考資料：最後不需加句點
科技新知
乳房Ｘ光攝影的得失乳癌是我國婦女發生率第 1位的癌症。國民健康署提出的對策之一，是鼓勵婦女做乳房
攝影，以提早發現癌變。它的說帖寫道「目前國際上最具醫學實證，可以有效提早發現並改
善預後的乳癌篩檢方法是乳房 X光攝影，乳房 X光攝影檢查能偵測到乳房鈣化點或腫瘤，發現無症狀的 0期乳癌。研究顯示，50歲以上婦女每 1∼ 3年接受 1次乳房 X光攝影檢查，可降低乳癌死亡率 2∼ 3成」云云。
事實上，針對以乳房攝影篩檢乳癌的得失，歐美早已展開辯論。今年 5月底，美國哈佛大學的團隊在美國國家癌症研究所的學術期刊上，針對一個密切相關的問題發表了最新的研
究結論。問題是：新的 X光數位影像是否比傳統的 X光底片更為靈敏，而且分辨率更高？哈佛團隊的答案：所得極為有限，但是「過度診斷」率和成本都提高。
這份報告再度讓人注意到以乳房攝影篩檢乳癌的得失。正巧兩位瑞士學者也在美國新英
格蘭醫學周報（NEJM）報導了瑞士經驗。原來瑞士的醫政與醫學機構去年（2013年）初聯合聘任了一個專家小組，針對乳房攝影提出政策建議。
專家小組的報告在今年 2月初公布，明確指出：在美國，要是婦女從 50歲起每年做 1次乳房攝影，連續 10年，結果是：每防止 1人死於乳癌，就有 490∼ 670人因「偽陽性」而必須複檢；70∼ 100人接受不必要的切片檢查；3∼ 14人診斷為乳癌，但是她們的病灶絕不會發展到必須接受醫療的地步。正因為乳房攝影篩檢有這些缺失，專家小組建議醫師必須向
婦女提供明白又平衡的資訊。
然而談何容易。吸收、消化資訊，再據以
做出選擇，是理性的人生態度。但是理性選擇
預設了責任。歡迎選擇的自由，卻不願承擔隨
之而來的責任，人之常情。病人面對負責提供
資訊的醫師或公衛人員，並不會感激，因為資
訊使選擇變得困難。至於醫師，更不可能欣然
接受更多的義務。
參考資料：Beil, L. (2014) To screen or not to screen : after 40 years, mammography' s limits becoming clear. Science News, 185 (13), 22 - 26.
過度診斷（over diagnosis）：指以篩檢方法偵測到的病灶，即使從未發
現也不會影響病人生命，例如乳管
原位癌（DCIS）。
預設了責任。歡迎選擇的自由，卻不願承擔隨
之而來的責任，人之常情。病人面對負責提供
資訊的醫師或公衛人員，並不會感激，因為資
訊使選擇變得困難。至於醫師，更不可能欣然
接受更多的義務。
參考資料：Beil, L. (2014) To screen or not to screen : after 40 years, mammography' s limits becoming clear. Science News, 185 (13), 22 - 26.
檢方法偵測到的病灶，即使從未發
現也不會影響病人生命，例如乳管
原位癌（DCIS）。
7978 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
圖片來源：種子發
王道還中央研究院歷史語言研究所人類學組
大豆的療效大豆異黃酮是類似女性荷爾蒙的分子，又叫做植物雌激素。其實許多植物都有這類分子，
不只大豆。根據流行病學調查，相對於歐美，亞洲國家人民的大豆製品攝取量高與乳癌發生
率低。因此歐美婦女對於大豆異黃酮產生了興趣，現在已是流行的保健品。但是大豆異黃酮
的抗癌效果並沒有明確的生物醫學證據。
於是美國紐約的一個研究團隊找了 140名初期乳癌患者，隨機分為兩組；一組給與大豆異黃酮，一組給與安慰劑（牛乳蛋白粉末）。研究人員發現，服用大豆異黃酮的那一組，癌
組織的基因表現模式變了，特徵是：驅動細胞循環與增生的基因過度表現。他們的結論是：
對某些婦女而言，以大豆異黃酮治癌，無異抱薪救火。
不過，美國喬治城大學的乳癌專家喬丹（V. Craig Jordan）指出，由於參與這個研究的婦女大部分都停經不久，研究團隊得到這一結果並不令人意外。喬丹提醒我們，無論實驗室研
究還是臨床研究都證明：婦女在停經前後服用植物雌激素是不智之舉。但是，停經 10年之後再服用，則有促成癌組織凋亡的效果。
參考資料：Jordan, V.C. (2014) Avoiding the bad and enhancing the good of soy supplements in breast cancer. Journal of National Cancer Institute, 106 (9).
馬醫的職業風險英國馬醫協會（BEVA）委託蘇格蘭格拉斯哥大學的研究團隊調查馬醫的職業風險。這
是破天荒第一次。
去年 9月至 11月，共有 620位英國馬醫填寫了問卷。研究人員分析後發現，在英國，一位馬醫在 30年的職業生涯中，可能遭受 7至 8次職業傷害而中斷執業。根據馬醫的報告，他們經歷過最嚴重的傷害主要是瘀傷、骨折、撕裂傷；最常受傷的部位是腿（29 ％）、頭（23％）；主要的受傷原因：後腿踢（49 ％）、前腿踢（11％）、踏傷（5 ％）。受傷後，1／4必須赴醫院診治；7 ％ 知覺喪失。更值得注意的是，其中 38 ％ 是馬醫認為「和善」的馬造成的，而肇事馬的騎士通常是馬的主人（48 ％）。
總之，馬醫的職業風險不比建築工人、監獄管理人員，以及消防隊員低。英國馬醫協會
將根據這份研究報告擬定教育方案，以及修訂馬醫執業準則。
參考資料：英國馬醫協會網頁 http://www.beva.org.uk/news-and-events/news/view/641?preview=true&draftsection=news_draft
8180 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
科學
技術與社會
之前在兩篇文章中談過三不，分別是
〈STS四不首部曲：STS不是科普也不是科技與人文大師對話〉（2011.06）與〈STS四不之二：STS不是環境保護〉（2012.03）。今天，就讓我們談談 STS最後一不：STS不是「兩種文化」。
許多關心教育的人士常以兩種文化做
為診斷現象、提出解決方案的理論基礎。他
們認為兩種文化預視了社會理盲或科學盲現
象，據此主張社會需多一點科技素養。與這
相反，反對「非人文主義，甚至霸權宰制的
科技」陣營則呼籲人文世界自主獨立性的重
要性，要求理工領域得多點人文。但是，無
論哪一方的說法，我想都不是 STS的原意。STS的精神其實很簡單，它主張「科
技」與「人文」領域本質上無法分割，並嘗
試以共演化或「交引纏繞」（entanglement）來觀察、描述、分析兩者動態的緊密互動關
係。STS眼中的共演化或交引纏繞到底是什麼？底下將藉由 STS領域的案例簡單說明。
進入實例前，讓我們回頭再次看看，科
技／理性／客觀和人文／感性／主觀這樣的
二分思考架構為何能深入人心？學者認為，
很可能是人類清楚感知技術具有改變物理世
界的能力，譬如刀斧、槓桿、輪子、篩等工
具能夠切割、移動物體等。更重要的是，產
生這些效果並不受文化影響。我想沒人會認
為，使用長棍撬開重物需弄懂槓桿原理，轉
動輪子得了解最大靜摩擦的定義吧？
或許就是這些與文化無關的科技效果，
讓人類歸納出科技的某種特質 ─ 中立性。中立性概念透過實踐、教育，逐漸成為科
技領域自我認同的特質。在任何課堂上，
只要問問同學科技的特色有什麼，「科技
中立客觀」會是熱門答案。
其實「中立」的有效性頂多只在「目
標 ─ 手段」關係，不涉「目的 ─ 手段」問題。STS研究並不逃避目的問題，STS甚至透過案例研究，除了目的之外，更進一步
挑戰過去談論科技時所預設的存有論。也
許正是在這點意義上，STS更會說它不是兩種文化，甚至大聲反對兩種文化的預設。
以下，就回到經典案例。
STS領域經典案例之一〈美國的電氣化過程：系統建構者〉，提供了不同以往的
愛迪生故事。在這篇文章中，愛迪生不再
只是秉持一分天才，九十九分努力的發明
家，而是集發明（燈泡、發電機、輸配線）、
管理、財務、宣傳事務（爭取政府特許）
於一身的技術系統建構者。
「STS四不」終曲：
STS不是史諾的「兩種文化」
▎陳恒安
8180 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
過去，工廠內沒日沒夜找燈絲的天才
故事，雖捉住發明需要耐心這個特點，卻
無法彰顯發明以及後續系統建立的複雜過
程。即使是過去愛迪生故事中最經典的找
燈絲橋段，STS研究都清楚展現愛迪生並非只是悶著頭找最合適的燈絲，而是在權
衡得失之後的努力嘗試。
這篇文章的作者分析愛迪生透過計算，
知道為了負荷大量燈泡所需的電流，必須增
加電線的截面積，但銅製電線價錢高。因此，
愛迪生希望找到高電阻燈絲，因為根據焦耳
定律 ─ 熱能＝電流平方×電阻×時間，要產生相同能量，燈絲的電阻高，所需電流
就比較少。所需電流小，電線截面積就不用
那麼大，可以省下當時占最高比率的銅線花
費。從 STS的敘事角度，描述燈絲這個技術物的產生，至少得多考量科學理論（焦耳定
律）與材料經費（現實條件）的問題。
為了凸顯 STS故事的不同，在這裡提供網路上廣為流傳的版本供比較。「愛迪生
燈泡為現今社會偉大的發明之一。（圖片來源：種子發）
8382 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
科學
技術與社會
一生中最大的貢獻，就是發明了電燈。他做
了一千六百多次耐熱材料和六百多種植物纖
維的實驗，才製造出第一個燈泡。後來他更
在這基礎上不斷改良製造的方法。為了推廣
電燈的使用，他研究出並聯電路、保險絲、
絕緣物質、銅線網路等電器系統的各種附加
設備；又製造了電壓穩定的發電機和經濟配
電的三線掣。1882年，他在紐約建立了一個電力網。雖然他使用直流電的輸電方法限
制了傳送電力的距離，但這項偉大的貢獻已
大大改善了人類的生活。」
這個以 google搜索，在各種文章中使用七千多次的橋段，究竟能讓我們了解科
學、技術與發明之間的什麼關係？無怪以
這為題幹敘述的一份中學七年級自然與科
技考題中，只能出現「人類的生活從此變
『光明』，我們應該要感謝誰？（A）愛因斯坦（B）愛迪生（C）愛德華（D）愛默士」這樣的題目。發明家的故事不是沒有啟發
與鼓勵人心的價值，但它不是 STS。STS領域中另外有篇經典論文〈技術
物有政治性嗎？〉，更以挑釁想法揭示技
術的權力祕密。文章中關於 19世紀工業機械史的案例，探討芝加哥採收機製造工廠
（Cyrus McCormick）斥資引進新式，但效能不穩定的氣壓式鑄模機的故事。過去，以
標準經濟發展觀點的研究，都把引進新式機
器視為工廠現代化的作為。但是歷史學者卻
發現，工廠現代化的時期恰好也是工廠主與
全國鐵製鑄模公會發生嚴重鬥爭的時期。經
過研究，歷史學者認為他看到了「新機器具
有『除掉害群之馬』的附加價值。」
因為學者發現，新機器的產能與產品
良率並比不上老練的勞工。更重要的證據
是，新機器在使用 3年之後就停擺了，原因不明。不過，公會的確在機器停役前就
已解散。這些並行發生的事件毫不相干嗎？
案例中，技術的引進與使用只能從新技術
科技的發明除了改變人類生活外，也影響社會對於
技術應用的運行。（圖片來源：種子發）
8382 科學發展 2014年 10月│ 502期科學發展 2014年 10月│ 502期
取代舊技術的角度理解嗎？還是得把技術
發展與當時工人企圖團結組織、芝加哥警
察對勞工運動的鎮壓，以及特定廣場爆炸
案相關社會事件合而觀之？就技術談技術，
是否太容易見樹不見林？
另外，作者除了分析技術對外部環境的
控制力量之外，更檢視了另一種更隱微存在
的「天生的政治性技術」。作者舉原子彈為
例。他認為「只要原子彈存在，其致命的特
性就需一個中央集權且階級森嚴的指揮系統
⋯⋯原子彈的內在社會系統必須是威權式的
⋯⋯」。原子彈是極端的例子，大家或許還
比較容易接受它應保有威權性。不過，是否
所有的技術體系都得是威權體制？
作者提到美國雖是民主社會，民眾卻
大多認為「廠內無民主」的說法理所當然。
其實，類似的說法在身邊也常聽見，譬如
有些科學家會開玩笑說「實驗室沒民主」
或「科學研究沒民主」（意指領導者主導議
題與經費）。若是如此，過去德先生與賽先
生老是一起被提起，究竟是怎麼回事？當
初不正是期待人們擁有科學獨立思考與不
盲從的精神之後，能有助民主制度的運作
（請參考〈「補不足」之外：公民核心能力
中的科學素養〉本刊 2012.07）。科技民主、知識民主是否可能？
技術的確形塑了當代生活方式，更值得
留意的是，技術或許只容許了「一種」生活
方式。果粉、哈韓、哈日或 HTC的鐵桿支持者，的確擁有選擇自己最愛品牌的自由，
不過，全世界低頭族的生活卻差不了太多，
這就是技術權力的最高機密。從上面兩篇文
章中的例子，可以看到兩種文化無法觸及科
技、物質、社會的互動，也無法揭露技術有
效性底下的權力祕密。光是如此就可說明：
STS不是兩種文化的新包裝。
陳恒安成功大學歷史系
深度閱讀資料
吳嘉苓、傅大為、雷祥麟主編（民 93），《科技渴望社會》，群學，台北。
經典案例出自〈美國的電氣化過程：系統建構者〉與〈技術物有政治性嗎？〉兩篇。
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