冷氣不只是讓你夏天涼爽的機器,它還改變了美國政治生態

冷氣不只是讓你夏天涼爽的機器,它還改變了美國政治生態
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我們想讓你知道的是

冰乍看之下似乎像是一項微不足道的進步:奢侈品,但非必需品。但如果從長鏡頭視角來看它,會發現過去兩百年它的衝擊一直非常大:從北美大平原的改頭換面,到透過冷凍胚胎誕生的新生命和生活方式,一直到在沙漠裡欣欣向榮的大城市。

文: 史蒂芬.強森(Steven Johnson)

製冷比你想像來的難

自掌握火(堪稱是智人的第一項創新)以來,人類摸索加熱技術已至少十萬年。但控溫技術的另一端,即製冷,困難得多。工業革命啟動一百年後,人工製冷仍是幻想。

但對冰的商業性需求(數百萬美元從熱帶地區流入新英格蘭地區冰業大亨口袋),向全世界發出一個信號,即製冷是門可賺錢的行業,於是一些善於發明的人開始尋找人工製冷的下一個必然方法。你或許以為杜鐸(TNL編譯:本書第二章開頭描述的運冰大亨)的成功會激勵新一代同樣貪圖錢財的企業家暨發明家,投入人工冷藏技術的根本性變革。

但不管我們如何歌頌今日科技圈的創業文化,根本性的創新並非總是來自私部門的探索。新構想的出現,並非總是如杜鐸的構想那樣,激發自對「多到讓我們不知怎麼花的錢」的追求。人類的發明之道,有不只一個靈感源泉。冰買賣濫觴於一名年輕人對無可計數之財富的追求夢想,但人工製冷的故事肇始於一項較急迫、較人道主義的需求:有個醫生想保住病人的命。

這個故事要從昆蟲說起,地點在佛羅里達州的阿帕拉契科拉(Apalachicola)。那是個有一萬居民的城鎮,地處亞熱帶,居民住在沼澤地邊——滋生蚊子的絕佳環境。1842年,蚊子猖獗,不可避免帶來瘧疾風險。在當地小醫院裡,醫生約翰.高里(John Gorrie)面對數十個病人發高燒,束手無策。

高里拚命想辦法降低病人的高溫,嘗試在醫院天花板上吊著冰塊,結果很有效:冰塊降低室內溫度,從而降低病人熱度。有些病人於熱度降低後打敗瘧疾,保住性命。但高里這項對抗亞熱帶氣候危險效應的高明辦法,最終受制於當地環境的另一個副產品而破功。熱帶濕氣既使佛羅里達成為適合蚊子棲息的地方,也協助孕育了另一個威脅:颶風。一連串船難使來自杜鐸之新英格蘭地區的冰無法如期運抵,使高里無冰可用。

於是這位年輕醫生開始苦思更根本的解決辦法:自己製冰。高里運氣好,這一構想出現得正是時候。數千年來,人工製冷始終是人類文明所幾乎不敢想像的事。我們發明了農業、城市、高架渠、印刷機,但製冷始終如同天方夜譚。不過,十九世紀中葉時,人工製冷變得不再遙不可及。用複雜理論家斯圖亞特.考夫曼(Stuart Kauffman)的妙語來說,製冷成為那個時期「鄰近可能」(adjacent possible)的一部分。

要如何說明這一突破?光是說有個不世出的天才,比其他所有人都聰明,提出一個高明的新辦法,並未道盡真相,因為構想基本上是其他諸多構想組成的網絡。我們把自己所處時代的工具、隱喻、概念、科學知識拿來,重新混為新東西。但如果沒有正確的建構材料,無法達成突破,不管你多聰明皆然。十七世紀中葉,世上最聰明的人發明不出冷藏庫。它根本不是那個時候「鄰近可能」的一部分。但到了1850年,一切已就緒。

第一件必須發生的事,簡直會讓今人不禁發噱:我們得發現空氣其實是由某些東西構成,發現空氣並非物與物間的空蕩蕩空間。1600年代,業餘科學家發現一奇怪現象:真空。在真空狀態下,空氣似乎真的不由任何東西構成,空氣的行為不同於平常狀態。在真空中,火焰會熄滅;真空密封的牢固程度,用兩組馬來拉都拉不開。1659年,英格蘭科學家羅伯特.波以耳(Robert Boyle)把鳥放進罐子裡,用真空泵抽掉裡面的空氣,鳥如波以耳所料死掉,但怪的是鳥也凍僵。如果真空與正常空氣大不同,因而能令生物喪命,那意味著肯定有某種肉眼所看不見的東西構成正常空氣;而且那間接表示,改變氣體的體積或壓力能改變它們的溫度。

隨著蒸汽引擎迫使工程師弄清楚熱與能量如何被轉換,發明出熱力學這個自成一系的學科,我們的眼界於十八世紀大開。更精準的熱、重量度量工具問世,攝氏、華氏溫度也有了標準化衡量尺度,而一如在科學、創新史上所常見的,度量的精確性有了提升,新的可能隨之出現。

這些建構材料在高里的腦子裡流轉,猶如氣體裡的分子相撞彈開,形成新的連結。他開始利用閒暇建造冷藏機器。這台機器利用泵的能量來壓縮空氣。壓縮使空氣增溫,這機器再讓空氣通過用水降溫的管子,冷卻壓縮後的空氣。空氣擴張時,抽取周遭的熱氣,一如分解為液態水的氫原子四面體鍵,此一吸熱過程使周遭空氣降溫。這機器甚至可用來造冰。

令人驚喜的,高里的機器管用。高里不再倚賴從千哩外運來的冰,用自製的製冷設施降低病人的高熱。他申請專利,並準確預測了未來。誠如他所寫道,在那樣的未來,人工製冷「或許更能造福人類……水果、蔬菜、肉類將在運送途中受到我冷藏系統的保存,從而讓所有人享用!」

高里在發明上卓然有成,做生意卻一事無成。約翰.高里死時身無分文,連一台機器都沒賣出去。

製冷變成一種大型產業

但人工製冷的想法未跟著高里一起消失。經過數千年的冷落,全球突然對人工冷藏一事大感興趣,陸續有人為大同小異的人工冷藏技術申請專利。這個想法突然間到處出現,並非因為有人剽竊了高里的構想,而是因為他們都各自突然想到同樣的基本設計。概念性的建構材料終於一一到位,於是,人工製冷的想法突然間「浮現腦海」。


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這幾年的新冠疫情、俄烏戰事奪走許多寶貴生命,讓網路流行一句「你的歲月靜好,是有人為你負重前行。」當我們能夠安居樂業過著恬靜生活,其實是仰賴一群人在社會各個角落堅守崗位,多數人才能享受無虞的生活及安全的家園。

【工業局】沙崙資安_1
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我們在食衣住行許多方面皆與水、電、天然氣等資源息息相關,在高度數位化的現代,臺灣在面對這些資源的基礎建設時,網路安全的防禦為何比其他國家更需謹慎面對?這件事可以從俄烏戰爭獲得啟發。

從俄烏戰爭居安思危,臺灣每月面臨4000萬次的網路攻擊

有人說如果有一天真的發生第三次世界大戰,那一定會發生在網路上。從近期的俄烏戰爭來看,除了使用傳統槍砲坦克,更值得注意的是雙方都派出大量IT駭客,攻擊對方的油水電重要基礎建設的伺服器、通訊設施,企圖阻斷即時資訊,藉此癱瘓敵方的民生設備運作。

事實上,一般駭客不會主動攻擊一個國家的基礎建設,大多是鎖定企業等級為目標,像是美國燃油管線營運公司,受到來自東歐的勒索病毒攻擊,被迫暫停營運同時還要支付新台幣1億4,000萬元的贖金,造成當地民眾恐慌,發生一波搶購燃油熱潮。

而臺灣因為政治戰略的因素,外部駭客總是虎視眈眈,想要癱瘓我國的民生關鍵基礎設施。過去幾年間臺灣每月平均受到2,000萬到4,000萬次外來攻擊,甚至懷疑一起大型惡意軟體攻擊,幕後的駭客是有國家力量在撐腰。

臺灣民生建設資安防禦迫在眉睫,ACW SOUTH沙崙基地扮演關鍵角色

身為島國的臺灣,電力、石油、天然氣及水利等資源設備,是供應國內經濟發展及民生需求的重要資產。面對各項能源設備資安的防護,我國經濟部長王美花過去就曾公開表示,「油電水等關鍵設施假使被破壞,後果不堪設想,所以資安是重要基本功,一定要發展做好防護措施。

身為國內首屈一指的「ACW SOUTH沙崙資安服務基地」(以下簡稱 ACW SOUTH資安基地),承接起重責大任,提供資安實驗場域,模擬攻防演訓及產品驗測服務;也會邀請資安服務廠商與工控營運業者到沙崙場域,進行實作的技術交流。

ACW SOUTH資安基地計畫團隊表示,「透過資安服務商與工控營運業者的交流分享,有助促進產業對於工控資安了解與場域運用;同時我們也會辦理工控資安等相關課程、研討會及交流會,鏈結資安與工控業者幫助雙方有更深入的技術合作。」

目前ACW SOUTH資安基地的「關鍵基礎設施工控場域」主要有「石化/化工、天然氣及變電所」三套系統,模擬五套攻擊劇本,協助相關基礎設備的管理者,在受到攻擊當下知道該如何反應,及早因應強化資安防禦實力。萬一遭遇偽造工作站監看數據、偽造命令操控電磁閥和空壓機、電驛傳輸通訊中斷等攻擊事件,就能立刻啟動應變流程。

走訪ACW SOUTH資安基地關鍵基礎設施,了解三大測試場域功能有多強

場域一、石化基礎設施
2020年臺灣兩大石化公司接連傳出資安攻擊事件,部分資訊系統感染勒索軟體病毒,造成加油站的支付系統停擺,導致消費者付款機制受到影響。

ACW SOUTH資安基地提供的化工模擬製程實體運作機櫃,是全台首座「石化/化工製程水位控制平台」,模擬情境為一般化工反應槽連續式循環水流水位控制,以水為循環流體模擬,可提供研究測試與訓練使用、自主開發攻防情境。來現場測試的業者,可透過視覺式監控介面與DCS收集現場監測儀表的即時資訊,做到收集完整數據紀錄及警報,具體測試資安防護設備與解決方案。

場域二、天然氣基礎設施
美國一家天然氣壓縮公司曾經受到勒索軟體攻擊,駭客透過魚叉式網釣攻擊入侵IT網路,再找機會滲透到OT網路,並在這兩個網路部署勒索軟體,導致人機介面、伺服器完全失能,公司業務被迫停擺兩天。

ACW SOUTH資安基地的儲槽氣體壓力監控系統,模擬情境為天然氣廠氣體儲槽壓力,使用空壓機模擬天然氣體,當氣體壓力高於或低於警報值時,系統畫面警示工作站主機,並同時記錄數據變化、警報和事件。

場域三、變電所基礎設施
2021年台電董事長說台電遭駭客攻擊幾乎每天發生;俄烏戰爭過程,俄羅斯駭客也曾嘗試對烏克蘭發電廠下手,利用資料破壞軟體發動攻擊,藉此癱瘓高壓變電所,讓烏克蘭當地無電可用。

電力系統無論在發電、輸電及配電的任一部分發生故障,都有可能影響整個供電系統異常,因此保護電驛的作用就在及早隔離故障,避免影響到後續的相關設備。ACW SOUTH資安基地的保護電驛監控系統採用IEC61850標準來進行網路通訊,可用來監視、記錄電驛突發事件,藉此模擬變電所遭受攻擊的危機處理。

要讓臺灣關鍵基礎設施免於駭客襲擊,可說是天方夜譚,但我們能做的是提升資安、強化防禦韌性,更有餘裕時間來防禦或補救攻擊。ACW SOUTH資安基地的關鍵基礎設施,目前打造了三大測試場域,擁有可實際演練的攻防腳本,並進行資安產品的驗測。

ACW SOUTH資安基地深知臺灣以製造業起家,尤其近年半導體領域成為舉世聞名的護國神山;另外因應全球淨零碳排議題,綠能也是前景可期的重要產業。因此在ACW SOUTH資安基地除了有關鍵基礎設施,還設計智慧製造、智慧綠能、半導體及物聯網等主題,可為相關業者做攻防演訓及產品驗測,有助提升我國整體資安防禦力。

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