遇見科學

水龍頭是我們日常生活中少不了的生活設備，你我每天都會用到它，但你可曾算過每天使用水龍頭的平均次數是多少呢？之前曾有一個統計數據指出，現代人一天平均開關水頭龍次數大約是20次上下，由此可見水龍頭與生活的密不可分。
但一般人會用到水龍頭的時機大部分是因為手髒了、有汙垢，需要用自來水洗滌，也因此易讓經常被碰觸的水龍頭開關殘留下汙穢與細菌，無形中也成了散播傳染性疾病的溫床。也因如此，市面上出現「感應式水龍頭」，讓大家在洗手時，不需碰觸水龍頭開關，就可利用感應方式讓水自動流出來。
相較於傳統的扭轉式水龍頭，儘管感應式水龍頭可用感應方式開關水，但水流大小卻無法隨使用者需求調整，且成本較高，不見得能廣泛應用於家庭或學校等公共場所。而這樣的問題也成為樹德科技大學資訊工程系副教授陳璽煌的發想來源，他開始思考有無辦法設計出一套可以不用自己動手開關又能調整流水量的出水機制。
經過一番創意激盪，陳璽煌靈光乍現，忽然想到何不利用聲音控制方式來控制開關與水流大小呢！於是他和資訊工程系學生鄭吉清組成兩人團隊，開始著手研究。他表示，水龍頭屬機械閥門結構，裡頭有一個橡膠材質墊圈，可作為水流開關，以及避免水漏出來。
為了改由聲音來扮演控制角色，陳璽煌與學生運用裝有SPCE061A單晶片的電路板來進行語音辨識演算法，進而驅動電磁閥開關，以控制水龍頭與水量大小。他解釋，語音辨識技術又稱為自動語音辨識（Automatic Speech Recognition, ASR），目的是希望將人類語音表達的意涵轉換為電子計算機可讀的輸入方式，換言之，就像在水龍頭裡裝置了一個小型微電腦般，讓水龍頭可以聽懂人話、自動開關水，如同我們小時候常說的「芝麻開門」般相當有趣。
除了可自動讓自來水跑出來，陳璽煌與學生還在裡頭設定了「開」、「關」、「大」、「中」、「小」等五種指令。當使用者覺得水量不夠大時，就可說出「大」的指令，水量就會跟著變大；反之亦然，若想要出水量小一點，就可喊出「小」的指令，水量就會立即變小，藉此滿足使用者的不同需求。陳璽煌將此創新研發稱之為「水叫水來：新型聲控水龍頭」，創意發想不但突破過往使用模式，更在2013年第28屆美國匹茲堡發明展中奪下衛浴設備類與自動工具類的雙面金牌，為校爭光，甚至還有衛浴設備廠商來商討技術轉移事宜，希望未來可以量產上市。

日前有學者發表研究說，20億年後，空前炙熱的太陽將烤焦地球，最終倖存的微生物僅能生存於山中或洞穴內的水窪裡。
這項灰暗預測，是由蘇格蘭聖安德魯大學太空生物學家歐麥萊詹姆斯提出的。
歐麥萊詹姆斯在英國皇家天文學會（RAS）年會中以電腦模型指出，隨著太陽在未來10億年老化，太陽亮度將增加，地球溫度會上升。
而再過10億年，海洋將完全乾涸，地球上剩下的是極端環境微生物，這些微生物能適應來自太陽的強烈紫外線與高溫。
歐麥萊詹姆斯說：「所有生物都需要水，因此倖存生命將僅能生存於水窪裡，或許在溫度較低的高海拔地區、洞穴或地底。」
根據歐麥萊詹姆斯電腦模型，28億年後，即使最強韌的生物也將步上古代巨鳥後塵，走向滅絕。

不過，好成績並非憑空而來，研發過程吃了不少苦頭。陳璽煌笑著說，作品從發想到完成花了近三個月時間，但前五次實驗不是水龍頭會漏水或感應不到，就是聲控電路板整個燒掉，讓團隊得從頭再來過；抱持國父革命精神，兩人一而再、再而三修改與嘗試，終於在第六次順利成功，這也說明了創新研發其實要有「愈挫愈勇」的打不倒精神。
而談到創新發明，一般人總覺得聽起來很困難、容易望之卻步。對此，陳璽煌表示，其實靈感可以來自四面八方，不見得一定要侷限於課本上的知識，他以人氣卡通《小叮噹》為例，以前曾看過有一集是介紹會說話的照片，當時覺得很不可思議，但在科技日新月異下，如今國外已經有3C廠商開始研發出可以讓拍出來的照片附帶語音功能的拍照手機了。科技電影亦是如此，他常鼓勵學生可以多看科技類電影，雖然有時候劇情看起來天馬行空，但難保未來不會有美夢成真的一天！
「發明就是要從生活中借靈感，想辦法把不便變得更方便」本身也是發明達人的聯合大學工業設計學系副教授徐義權表示，無論是科學還是美術、音樂等領域都需要創造力與想像力， 這也是未來的國家競爭力。他認為，創造力教育應從小扎根，以學校為例，就可以依地制宜、活用在資源，例如靠海的學校，老師就可以帶領學生去海邊尋找創意來源，鄰近山林的國小則可從青山綠林中激發靈感，讓大自然成為孩子的創意導師。

美國國家航空暨太空總署（NASA）發射1架小型望遠鏡入軌道，要瞭解太陽大氣層溫度是如何飆到攝氏280萬度。
太陽活動直接影響到地球氣候與地球大氣層外的太空環境。太陽風暴會癱瘓電力系統，干擾無線電訊號及軌道上通訊、導航等衛星運作。
這架望遠鏡名為太陽過渡層成像光譜儀衛星（IRIS），由加州太空系統先進技術中心設計並打造。
該中心物理學家狄特說：「我們生活在非常複雜的社會裡，太陽有一定程度的影響力。」
科學家過去數十年來一直設法釐清太陽運行機制，但有個根本謎題未解：表面溫度僅攝氏5500度的太陽，如何從表面釋放能量到大氣中，讓溫度飆到攝氏280萬度。
IRIS望遠鏡捕捉的畫面和數據，或許能為這個謎題提供一些解答。
IRIS長1.2公尺、重204公斤，將從地球上方約643公里的理想位置觀測太陽。IRIS可捕捉光線自太陽表面光球層照向色球層的清晰影像。日冕是太陽大氣層的最外層，溫度最高。
IRIS望遠鏡在日前由天體軌道科學公司的飛馬火箭發射入軌道。

地質學家在葡萄牙外海發現一個新的俯衝帶，正將歐洲拉向美洲大陸。也就是說在2億年後，人類將可從歐洲步行抵達美洲。
澳洲墨爾本摩納希大學研究人員說，他們在葡萄牙外海發現一個「胚胎期」俯衝帶，這是大西洋最終將關閉的首批跡象。
這股地質力量正慢慢地將歐洲拉向美洲，預計需時2億2000萬年完成。
研究結果刊登在「地質學」（Geology）期刊，一個地殼板塊開始沈降到另一個板塊下方時就會形成俯衝帶，繪製海底地形圖的地質學家，發現一處地點開始出現裂痕。地質學家說，新俯衝帶可能是進入海洋盆地週期性開合的新伊始。
研究報告主要作者杜華德在新聞發布上說：「我們探測到的是一個活躍邊緣的最早開端，它像是胚胎期俯衝帶。」
他說，重大的地震活動，包括1755年重創葡萄牙里斯本的地震顯示，區域內可能有聚合性地殼運動。
杜華德說：「我們首度不僅能提供證據，同時也提出前後一致的驅動機制。」
觀察這個新俯衝帶如何形成，可得出協助瞭解大陸如何形成的新資料。地質學家說，俯衝帶充分發展完成可能要費時約2000萬年。

兩位穿戴式電腦領域先驅說，長效電池對新一批穿戴式電腦來說至關重要，穿戴式電腦的崛起，可能會顛覆蘋果（Apple）與Google在行動裝置市場的主導地位。
從監控身體活動與睡眠模式的手環、內建感測器服飾到可連上網路的眼鏡，穿戴式裝置可能標誌著下一個重大科技轉變，就像從個人電腦演化出智慧型手機般。這種轉變讓不起眼的電池扮演主要角色。
雖然電池科技未能跟上譬如微型化與顯示技術的進展步伐，但部分穿戴式領域先驅對未來幾年能獲突破，抱持樂觀態度。
美國新創公司執行長伊塔尼說：「未來5年將會有其他技術迎頭趕上，像是隔空充電，將帶來下一個大躍進，因為這擺脫對電池的依賴。但目前面臨的最大挑戰是，要製造出足夠小的可用電池。」
伊塔尼把穿戴式電腦目前的演化階段，與2000年代中期的智慧型手機相提並論。

不過，儘管珊瑚擁有防曬機制，但隨著海洋環境惡化與暖化愈來愈明顯，也讓珊瑚礁生態面臨日益嚴峻的考驗。
「當海水溫度上升時，首當其衝的就是珊瑚礁，因為它們跑不掉，」由於珊瑚礁對環境要求高，不只海水溫度要維持穩定，還要確保水質清澈，長期研究海洋生態的中央研究院生物多樣性研究中心研究員邵廣昭表示，珊瑚之所以那麼多姿多采，就是因為與珊瑚共生的珊瑚蟲本身擁有五顏六色的繽紛色彩，當海洋環境良好時，珊瑚生態也會很穩定，但如果海水溫度逐漸增加時，就會讓珊瑚蟲因受不了高溫而離開珊瑚本體，導致珊瑚白化。
除海水增溫造成的威脅外，近年來因二氧化碳濃度過高導致的「海水酸化」亦是珊瑚生態殺手。邵廣昭表示，像珊瑚、貝殼或甲殼類等生物，都是倚賴碳酸鈣形成牠們身上的骨骼與外殼，一旦海水過酸，就會導致甲殼生物無法順利長出外殼，影響海洋生態平衡性。
此外，近來因小學生寫信給總統馬英九，呼籲政府打造保護區捍衛藻礁生態而成為熱門話題的藻礁，亦是值得重視的海洋問題。不同於珊瑚礁是由「動物造礁」而成，藻礁則是靠「植物造礁」，且每十年只能增加一公分，生長速度相當緩慢，一旦遭到破壞，就得靠更多時間來復育。
無論是珊瑚礁、藻礁還是甲殼動物，要改善海洋生態，邵廣昭表示，根本之道還是要從「棲地保護」做起，包括節能減碳、海洋垃圾減量、避免海水酸化。他強調，海洋是許多生物賴以維生的美麗家園，若海洋生態「每況愈下」，將影響生物多樣性，其後果將不堪設想；要避免生態步向滅絕之路，從現在開始就得力挽狂瀾、恢復海洋生態應有的面貌。

多采多姿的海洋世界中，各式各樣的生物優游其中的姿態如夢似幻，令人目不暇給，難怪總是吸引許多潛水客願意背著厚重氧氣瓶潛入這片美麗深藍裡，當中又以色彩繽紛的珊瑚最讓人著迷。而說到珊瑚礁，大家第一個想到的往往是澳洲大堡礁，事實上，台灣珊瑚的多樣性亦相當豐富，不但是潛水客心中的「海洋天堂」，更是學者專家用來研究珊瑚生態的「天然資料庫」。
珊瑚不只顏色多樣化，身上還會發出炫目螢光，為海底生態增添不少丰采。但，為什麼珊瑚會發光？大家都知道炙熱陽光會導致我們皮膚被曬傷、甚至脫皮，所以我們會擦防曬乳或戴遮陽帽來保護肌膚，對珊瑚來說也是同樣道理。國立海洋生物博物館研究員樊同雲表示，高強度光照如紫外線輻射或藍光也會對珊瑚造成傷害；為保護自己不被曬傷，珊瑚就會利用體內螢光蛋白來吸收高能量的光，再以低能量的螢光放出來，換句話說，這個發光機制就像是珊瑚用來保護自己的「防曬機制」。
樊同雲進一步解釋，由於太陽光能量很強，所以珊瑚會利用螢光蛋白吸收太陽光能量，其中有部分能量用來行光合作用，其他則用螢光方式來釋放能量，他表示，這原理有點像是人類曬了陽光會分泌黑色素般，都是保護機制的一種。不過，多年來，科學家一直不解珊瑚發出螢光的功能與作用為何，為揭開神秘面紗，海生館與美國加州大學斯克里普斯海洋研究所攜手合作，由研究團隊收集墾丁南灣海域的「尖枝列孔珊瑚」，並將剛長出來的幼生珊瑚養殖在水族箱中，等到長成兩周大的幼體時，就可針對「幼生」、「幼體」、「成體」等三個不同階段的珊瑚給予紫外線輻射、靛藍光與藍光的光線照射，再進行比較，終於成功發現到珊瑚在不同成長期時，身上所發出的螢光也會不一樣。
當珊瑚還是BABY時，會發出綠色螢光，等到長大後，才慢慢轉變為成體的青色（藍綠色）螢光，參與研究的樊同雲指出，這也是科學界首度發現原來造礁珊瑚在不同階段發出的螢光也會有所差異，這項結果顯示出幼生珊瑚與成體珊瑚吸收光線能力並不相同。
為何會有這樣的差異呢？樊同雲分析，這可能是因為剛長出來的幼生珊瑚是浮游在海水中，照射到的陽光較強烈；而成體珊瑚則是固定在深度較深的海底，照射的陽光沒那麼強，為保護脆弱的珊瑚BABY，因而發展出不同的螢光機制與防護罩作用。
研究團隊也希望未來能透過這項珊瑚螢光蛋白的新發現，研究出更好的紫外線防護機制，藉此研發防曬效果更佳的防曬乳等抗UV產品。

智利阿塔卡馬大型毫米波／亞毫米波陣列（ALMA）的天文學家表示，環聚在年輕恆星周邊的「集塵器」或許可以幫助科學家解釋行星如何形成。
這項發現令科學家進一步了解年輕恆星周邊的塵埃粒子如何愈變愈大，並在一段時間後，形成彗星與行星。
領導研究團隊的荷蘭萊登大學博士生范德馬瑞說：「我們看到的有可能是某種彗星生產工廠。」
范德馬瑞與同僚使用ALMA研究Oph-IRS 48周圍的塵埃盤時，發現這一點。
他們偶然發現的是所謂的集塵器，體積比較大的塵埃粒子會困在這裡，並因為對撞與黏在一起而變得更大。范德馬瑞特別指出，條件適當的話，「彗星工廠」的這些粒子會從毫米長成彗星大小，但不會到行星的程度。
她說：「但在不久的未來，ALMA將能夠觀察到位置比較靠近恆星的集塵器，那裡同樣有上述的作用過程。」「這種集塵器確實可能是新生行星的搖籃。」

說到這裡，大家可能會納悶，一般人不是只要體溫增加1度就開始發燒、超過3度則可能陷入危險，那為何駱駝可以承受體內高溫，趙明杰解釋，這是因為駱駝的體溫介於34至42度，不像人類總是維持在恆溫36度，因此更能幫助牠們適應外在環境劇烈的氣溫變化。
除了本身體溫調節能力佳外，駱駝身上最引人注目的駝峰，也是幫助牠們用來散熱與在沙漠中生存的秘密武器。由於駝峰是由脂肪組織聚集而成，是駱駝用來儲備能量的地方，當脂肪組織進行轉換時，駱駝不但能從中獲得能量，還能藉由與氧氣的作用反應，而將駝峰中的脂肪轉換成水，讓駱駝不會因身體缺水而渴死，而這也是大自然的奇妙之處，每種動物都有自己的「生存之道」，幫助牠們在各種各樣的環境中順利存活下來、繁衍後代。
而不只大型哺乳動物具有調節氣溫的能力，就連昆蟲界也擁有一套「避暑妙方」。目前任教於台北市立教育大學地生系的兼任助理教授吳加雄表示，以我們日常生活中常見的蜜蜂為例，為了抵抗高溫，勤勞的工蜂會到集水區用口器吸水，然後趕緊飛回蜂巢，努力揮動翅膀，讓水分可以揮發至蜂巢中，為環境降溫。
而色彩斑斕的美麗花蝴蝶等昆蟲，則是會努力尋找枝葉的背面作為休息之處，利用葉子的背面充當「遮陽傘」，幫自己抵擋炙熱陽光，是不是很聰明呢！