一個台灣小子的親身觀察:全球最難進學校,原來這樣教學生!
一個台灣小子的親身觀察:全球最難進學校,原來這樣教學生!

本文摘自《MIT最精實思考創做力》,遠流出版

如果說MIT(麻省理工學院)在我研究領域內有一位我崇拜的偶像,那就是彼得,但在我研究領域之外的則是艾咪.史密斯(Amy Smith)了。艾咪是機械工程系的資深講師,年輕時曾經在非洲的波札那共和國工作了兩年,她在沙漠中忽然有了一個頓悟,她想為發展中國家做小型工程設計。

2002年,艾咪成立MIT的D-Lab,專門教MIT學生如何為發展中國家進行工程設計。這幾堂課在MIT非常熱門,每年都要經過申請或抽籤決定才能註冊。
我從烏干達回來之後,決心要到D-Lab上課,學習如何在發展中國家工作。而我很幸運地,在2010年9月成功註冊。

我上的課名叫「發展」,是D-Lab「發展、設計、創業」三部曲的第一堂課,主旨是介紹發展中國家的環境,以及如何為其做工程。

探索當地》憑空設計的科技,就是種浪費

寒假(一月)時,這堂課也會帶學生去某個發展中國家工作四星期,以實務來印證理論。一堂課約有六十位學生,因此分為八隊,各自去不同的國家(亞洲、非洲、中南美都有)。每支隊伍由七、八個學生及兩位D-Lab領隊共同組成。這趟旅程的目的是要教導學生如何聆聽發展中國家當地人的問題,然後一起設計解決方案。

「很多MIT學生都是科技迷,認為只要能把適當的科技空降到發展中國家,就能解決當地大部分的問題。」艾咪告訴我們,「可是憑空設計的科技只是浪費大家的時間。如果你能真心去了解當地的問題,有時候,你會有前所未有的見解。」

我聽了格外覺得心有戚戚焉。當初在烏干達,如果我們能多花一、兩個星期和當地家庭一起生活,或許就能更了解他們喝茶的習慣,也不會犯下那麼大的錯誤。

「為了避免盲目的探索,你們每個人可以選一種科技先做初期的研究了解,成為代表那項科技的使者和專家。」艾咪說,「但這並不表示你們研究的科技是當地所需要的。儘管如此,也許你們可以從與當地人的對話中,找出真正的問題及解決的方法。記住,你們首要的目標是探索與學習。」

我抽到的是迦納隊,領隊就是艾咪。我覺得自己實在太幸運了,不僅可以聆聽艾咪講課,還有機會在2011年一月和她一起去迦納學習。

之後,每個人都選了一項自己感興趣的科技去研究。我選擇研究一種稱為「連鎖磚」的東西。在非洲很多地方,房子都是用泥磚砌成的。磚與磚之間要鋪很多水泥。但水泥很貴,在鄉下也很稀有。連鎖磚本身就是凹凹凸凸的形狀,因此蓋房子就像堆樂高積木一樣把連鎖磚互相嵌合,如此便能降低水泥的需求量了。

2011年一月初,我們一組十人和二十幾件行李進了小貨車,一群人來到波士頓羅根機場,在阿姆斯特丹轉機後,於隔天晚上抵達悶熱潮溼的迦納首都阿克拉(Accra)。

一到當地,立刻就有人開車來接我們到庫馬西市(Kumasi)。一路上顛簸異常。我很睏,但是一睡著,腦袋就會撞上窗戶或車頂。就這樣一直晃到凌晨兩點多,我們終於到達了目的地。

在往後的幾天裡,我們都待在庫馬西市,購買或製作需要的各種零件。例如,我向庫馬西大學借了一台壓縮磚塊的機器,試著製作不同形狀的連鎖磚塊。

由於我的零件需求不多,一下子就搞定了,便去幫其他同學準備他們的零件。例如同學拉加西(Rajesh)要製作花生油的壓縮機,其中最棘手的部分是一個精密的螺旋錐。這種螺旋錐在美國到處都有,但我們找遍了庫馬西市都沒找到。最後,我們試著找當地的金屬工用砂模鑄造方式幫我們打造一支。

於是,我成為了那位金屬工的學徒及助手。我們先把帶來的樣本錐埋入砂箱中,然後小心翼翼地取出來,砂箱裡便有了一個螺旋錐形狀的洞。接著,金屬工把一些破銅爛鐵的廢物裝進一個他們親手打造的燒爐去熔化,然後把熔化的金屬倒進砂箱的洞裡,等到金屬冷卻加以清理過後,就變成螺旋錐模型。

我從來沒有看過熔化的金屬,也從未看過有人可以如此靈巧地操控金屬,覺得整個過程實在酷斃了!

在庫馬西的幾天,我們把所需的零件都準備好之後,便搭了兩個多小時的車來到一個小村莊。由於艾咪和當地的一位牧師很熟,因此每年她帶學生過來時,就會借住在牧師家裡。

這個村莊比我以前在烏干達待的診所簡樸了些。很多地方都沒電,因此晚上全靠手電筒及頭燈辦事。有時晚餐後大家會在漆黑的環境中聊天,只有爐子的紅色木炭隱隱發光,除非有人去攪動爐子,這時散發的火花才暫時照亮大家的臉龐。

聆聽需求》從研究磚頭,導出解決方案「蓋冰箱」

我在村裡用從庫馬西帶來的手動壓縮機製造了不同形狀的連鎖磚,同時也蓋了一個小型的牆來做測試。

我觀摩當地的建築和製磚業,發現當地的磚塊都是就地取材的黏土磚。這種磚塊的製造成本非常低,因此若要以較複雜的連鎖磚做市場競爭,是非常困難的。

另外我也發現,當地大部分的房子不是用水泥、而是用黏土建造而成的;這裡的房子大多是一層樓的茅頂屋,不需要十分堅實的結構。沒有了水泥的需求,連鎖磚也就無法發揮它的功用。因此我的結論是,連鎖磚在這村子並沒有什麼發展的機會。

在艾咪的建議下,我和掌控廚房的家庭主婦談了談。她們的難題是新鮮蔬果難以保鮮,因為沒有電,也就無法使用電冰箱。

「你的磚塊如果不是實心的,而是滲水的,是不是就可以造成一個自然的冰箱?」艾咪問我。

艾咪說的原理是指水氣蒸發時會帶走熱能。如果我用可以滲水的連鎖磚造成一個地窖似的容器,那麼當地家庭主婦只要把蔬果放入地窖內,然後每幾個小時在周圍的滲水圍牆澆水,那麼從周圍蒸發的水氣就可以冷卻圍牆裡的蔬果。

我不知這樣是否行得通,但我興奮地設計了一個地窖,並花一週時間蓋了一個簡單的冰箱模型。

測試後,發現裡面的溫度是冷了些,可是無法達到像冰箱裡的冷度。因為我們沒有溫度計,因此無法精確測量溫度。而且,這個地窖的功能是看天氣運作的,當雨天或溼度較高時,它就失去冷卻的功能。

最後我把這個「冰箱」留下來當做展示品,其他人若有興趣也可在自家建造。

我開始研究連鎖磚時,絕對想不到最後會用它來蓋冰箱。但這就是D-Lab教我們聆聽當地人需求之後而開發出來的產品。我從這個過程中領悟出,一個外地人其實很難在遠處就對當地情況有徹底了解,也無權把腦袋裡憑空設計出的科技,一股腦地就要求當地居民測試。有時候,必須先耐心聆聽他們的聲音和想法,才能印證想像中的問題是否存在。這是我在D-Lab「發展」課程中學到的最重要一件事。

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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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