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無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制

為了解決天然氣開關位置的問題，作者（美）特倫斯·布萊文思 這樣論述：

最初起源于艾默生過程管理集團內部的一個教程，但從那以來對材料的覆蓋廣度和深度已大大增加。書中的許多內容是作者在對程序控制系統設計和系統投用期間取得的實際經驗。 第一部分裡的背景材料介紹一個工程師在過程工業中需要瞭解的概念和術語。某些章節致力於介紹接線概述以及工業領域中通常使用的設備。我們還描述支援控制和維護的典型實例圖與其他檔。 第二部分先討論可以用來描述一個過程動態特性的技術，然後回顧控制系統的主要功能，介紹每種目前1常用的控制技術。在覆蓋完傳統技術後我們簡要介紹高級控制。 在關於過程特徵和控制系統設計各章節中不同的地方配有專題練習。這些專題練習放在一個互聯網站上。專題練習配備有動態過

程模擬實例。書中有一章專門討論使用過程模擬工具創建過程的技術。 在《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》中，簡單的過程例子被用來介紹如何將每種技術用於處理各種程序控制的要求。該書的1後一章提供了更複雜的範例來說明如何將這些基本的技術相結合起來滿足不同控制的要求。 在《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》中，作者給出在過程工業中所需要的先進控制技術的概念和術語。《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》是為熟悉傳統控制過程卻在先進控制領域缺少相關經驗的控制工程師編寫的。   《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》的每一章的結構允許快速瞭解技術及如何應用。應用大量實例來說明什麼是需

要處理應用程式。而且，每一章的第一段介紹相關技術的數學基礎，章末則給出探索性的內容。讀者可通過轉到《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》附帶的web網站查看車間解決方案。 《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》全面覆蓋了主要的先進控制技術在過程工業中的常見應用，包括用於監測控制系統的性能，對需求和自我調整調優技術，模型預測控制，LP優化，為批次處理和連續過程、模糊邏輯控制、神經網路和PID用無線測量進展的資料分析工具。因為很多讀者可能工作與現有的DCS不支援先進的控制，《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》的一章致力於工具和作者發現有用在整合先進的技術控制工具納入現有的控制系統。

此外，書中的一章解決如何動態過程類比可能很容易創建在DCS上採用先進的控制支持簽出和操作人員進行培訓。 德州大學奧斯丁分校ThomasF.Edgar教授:“當今在現代過程工廠裡的技術人員往往面臨一系列令人困惑的過程設備，感測器，控制閥，電腦硬體及套裝軟體等。儘管有這些複雜性，但實現工廠運行的盈利，滿足環保法規，1大限度地減少能源消耗和避免危險情況等仍然十分重要。有效地操作以電腦為基礎的控制系統對實現上述目標非常關鍵。因此我們需要擁有訓練有素的工程師和技術人員來支援這些系統。 艾默生過程管理集團的TerryBlevins和MarkNixon撰寫的控制回路基礎—批量過程和連續過程一書給操作工廠

的工作人員提供了並不需要深奧的數學和模擬知識的基本培訓。我以極大的興趣閱讀了《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》，這是因為我在20世紀90年代中期以來就認識作者，我和我的學生們與他們在多個程序控制的研究項目上有交往。 此外，我在同一時間也撰寫了多版同行領先的程序控制教科書過程動態和控制(ProcessDynamicsandControl)，作者DaleE.Seborg，ThomasF.Edgar，和DuncanA.Mellichamp。值得注意的是，控制回路基礎—批量過程和連續過程一書恰到好處地給許多大學化工系的教科書起了補充作用。因為它面向實際應用，TerryBlevins和Mark

Nixon的書寫得讓工廠操作人員和技術人員可以很容易地理解它的內容。 該書也將幫助工廠的技術人員整合他們掌握的程序控制回路的許多零散知識，使他們對儀器儀錶、現場通訊、控制策略、過程動態、回路整定和性能、複雜的控制系統和實際控制應用等能有一個統一的見解。《無線控制基礎：過程工業的連續和離散控制》材料的展示風格非常適合個人研究。作者還包括了專題練習和應用實例。能上網的讀者可以互動式地做練習，直觀地理解典型控制回路的動態特性。我恭喜作者了不起的成就，相信該書對用到它的運行工廠將會有相當大的影響。” Terrence “Terry” Blevins在他的職業生涯中一直積極參與程式

控制系統的應用及設計。15年來，他擔任系統工程師和團隊管理者為紙漿和造紙工業設計和開發了先進的控制 解決方案。Terry在建立艾默生過程管理集團 (Emerson Process Management) 的高級控制專案中起了關鍵作用。   Terry是開發DeltaV高級控制產品的團隊領導。他是現場匯流排基金會 (Fieldbus Foundation?) 功能模組規範開發和維護團隊的領導，也是SIS (安全儀錶系統)結構和模型規範的編輯。在這方面的工作中，Terry參與了將現場匯流排基金會的功能模組推進成為國際標準的過程。   Terry是IEC （國際電子電機委員會）SC65E WG7功能

塊標準委員會的美國專家，該委員會負責IEC 61804的功能塊標準。他是ISA104 - EDDL（電子設備描述語言）具有投票權的委員和委員會主席，是美國對IEC65E小組的技術諮詢小組（USTAG）的技術顧問。他也是美國技術諮詢小組 USNC TAG（IEC/SC65和IEC/TC65）的成員。   Terry撰寫了過程/工業儀錶與控制手冊（Process/ Industrial Instruments and Controls Handbook）第五版第11節標準概要的“ISA /IEC現場匯流排概述”，聯合撰寫了儀器工程師手冊，程式控制與優化（Instrumentation Engine

er's Handbook, Process Control and Optimization）第四版的四個章節。他與別人合著了ISA（國際自動化協會）的暢銷書解除對高級控制的約束（Advanced Control Unleashed）。他擁有50項專利，並已寫作了70篇以上關於程式控制系統設計和應用的論文。Terry在1971年獲得路易維爾大學 (University of Louisville) 電機工程科學學士學位，在1973年獲得普渡大學 (Purdue University) 電子工程科學碩士學位。2004年，他入選了控制雜誌的過程自動化名人堂。目前，Terry是艾默生過程管理集團D

eltaV產品工程部未來產品規劃團隊 的首席技術師。 Mark Nixon的職業生涯一直與控制系統的設計和開發相關。Mark開始時作為一個系統工程師在石油和天然氣，煉油，化工，紙漿等行業的專案上工作。他在 1998年從加拿大搬到德克薩斯州奧斯丁市，在各種研究和開發的職位上工作過。從1995到2005年，Mark是DeltaV系統首席設計師。2006年，他加入了無線團隊，非常積極的參與了WirelessHART規範和IEC 62591標準的制定。Mark目前的研究領域包括基於WirelessHART（無線HART）設備的控制，批量過程的資料分析，無線技術在過程工業中的應用，移動使用者，操作員介

面和高級圖形學。他目前活躍於下列領域：操作員行為中心 （http://www.operatorperformance.org），WirelessHART標準，ISA - 88標準，現場匯流排基金會標準（http://www.fieldbus.org/）和ISA - 101 標準。他寫了許多論文，目前擁有超過70項專利。他與別人合著了WirelessHART：用於工業自動化的即時網狀網路（WirelessHART: Real-Time Mesh Network for Industrial Automation），並為工業儀錶與控制手冊（Industrial Instruments and Co

ntrols Handbook）和過程工業中的現代測量與終端執行單元精要（Essentials of Modern Measurements and Final Elements in the Process Industry）提供了章節。Mark 1982年在滑鐵盧大學 (University of Waterloo) 電氣工程系獲得理學學士學位。 Deji Chen (陳德基) 在程式控制工業界工作了近20年，現為同濟大學電腦系教授級研究員。他是OPC工業標準的始創者之一，工作過的專案涉及各種現場匯流排，包括 WirelessHART標準的制定。他合寫了許多論文，擁有多項專利，與Mark

Nixon等合著了WirelessHART：用於工業自動化的即時網狀網路（WirelessHART: Real-Time Mesh Network for Industrial Automation）和Wireless Control Foundation - Continuous and Discrete Control for the Process Industry。德基於1999年在德州大學奧斯丁分校 (University of Texas at Austin) 電腦系獲得博士學位，研究方向是即時系統。 第1章簡介 第2章WirelessHART技術的歷史和背

景 2．1關於WirelessHART 2．2WirelessHART的架構 2．2．1WirelessHART通信協議棧 2．2．2資料管理和網路管理 2．2．3安全架構 2．3案例研究 2．4注解 2．4．1新的射頻技術 2．4．2位置感知服務 2．4．3Overtheair配置 2．5專題練習——接入閘道 參考文獻 第3章無線現場設備 3．1符合性測試 3．2無線設備供電要求 3．3無線適配器 參考文獻 第4章無線設備的調試和現場操作的診斷 4．1構建無線網路的形成 4．1．1設備的配置 4．1．2加入無線網路 4．2無線設備與主機系統的集成 4．2．1無線閘道與主機的集成 4．2．

2將設備集成到過程自動化中 4．3無線監測和診斷 4．3．1關鍵性能指標 4．3．2閘道級的診斷 4．3．3主機級的診斷 4．3．4AMS裝置管理員 4．3．5WiAnalys Sniffer(嗅探器) 4．3．6其他工具 4．4專題練習 4．4．1無線設備的試運行 4．4．2無線設備的診斷 參考文獻 第5章基於無線傳送器的控制 5．1無線測量對程序控制實現的影響 5．2基於無線測量的控制 5．3控制性能的比較 5．4無線控制的實現 5．5現場測試結果 5．5．1使用PIDPlus針對生物反應器的無線控制 5．5．2射束分離器的無線控制 5．6專題練習——使用無線變送器的控制 5．7高級話題

參考文獻 第6章基於無線節流閥的控制 6．1背景 6．2增強無線閥的PID 6．3新的WirelessHART命令 6．4基於無線閥的控制實現 6．5現場實驗的實施 6．5．1測試模組 6．5．2模擬測試結果 6．6無線控制的實地測試 6．6．1現場測試結果——總結 6．6．2測試設置 6．6．3基礎條件的建立 6．6．4有線變送器和閥 6．6．5閥移動最小時的控制 6．6．6帶有線變送器的無線閥 6．6．7有線閥和無線變送器 6．6．8無線變送器和無線閥 6．6．9無線變送器、無線閥、最小化 6．6．10每16s上報的無線變送器與有線閥 6．6．11每16s上報的無線變送器和無線閥 6．

7專題練習——使用無線節流閥的控制 參考文獻 第7章基於無線現場設備的離散控制 7.1回收水箱的液位控制 7.2存儲罐的溫度控制 7.3離散控制的安裝實例 7.3.1氣體淨化塔 7.3.2罐溫度控制 7.4離散控制的將來 7.4.1開關閥 7.4.2增減控制 7.5專題練習——使用無線現場設備的離散控制 參考文獻 第8章基於無線變送器的模型控制 8.1過程建模的背景 8.1.1卡爾曼濾波器 8.1.2史密斯預測器 8.2無線測量的改進 8.3實施注意事項 8.4測試結果 8.4.1PIDPlus的結果 8.4.2卡爾曼濾波器的結果 8.4.3史密斯預測器的結果 8.5無線控制中使用過程模型

的指導 8.6專題練習 8.6.1基於模型的無線控制——卡爾曼濾波 8.6.2基於模式的無線控制——史密斯預測器 8.7無線控制的替代方法 8.7.1基於事件的控制 8.7.2設定值補償方法 8.8高級話題 8.8.1自調節過程的建模 8.8.2積分過程模型 參考文獻 第9章無線模型預測控制 9.1無線MPC的概念 9.2多速率MPC控制 9.3測試結果 9.4專題練習——無線模型預測控制 9.5高級話題 9.5.1MPC操作基礎 9.5.2使用MPC模型實現無線MPC操作 參考文獻 第10章在傳統控制系統中使用無線技術 10.1在傳統系統中提供PIDPlus功能 10.1.1案例實施 1

0.1.2專題練習——將PIDPlus添加到傳統控制系統 10.2接入傳統控制系統 10.2.1閘道與Modbus控制器互聯 10.2.2與OPC工作站的介面 參考文獻 第11章無線控制的模擬 11.1過程模擬技術 11.2基於P&ID的過程模擬 11.3過程的非線性模擬 11.4其他的考慮 11.5專題練習——無線控制的模擬 11.6理論——基於階躍回應的模擬 參考文獻 附錄A A.1網站的訪問 A.2下載的選擇 A.3書 的 選 擇 A.4新聞和更新的選擇 附錄B B.1WirelessHART現場設備 B.1.13051S壓力變送器 B.1.22051壓力變送器 B.1.33308導

波雷達 B.1.4848T多輸入溫度變送器 B.1.5648溫度變送器 B.1.6248溫度變送器 B.1.7SITRANS TF280WirelessHART溫度變送器 B.1.8SITRANS P280WirelessHART壓力變送器 B.1.9接觸式電導儀的6081C 變送器 B.1.106081P pH和ORP變送器 B.1.11702離散變送器 B.1.12708聲波變送器 B.1.132160振動音叉液位元開關 B.1.14WHAUT無線溫度變送器 B.1.154310位置監測器 B.1.164320定位器 B.2ISA100無線設備 B.2.1YTMX580溫度變送器 B.2.

2YTA510溫度變送器 B.2.3EJXB系列壓力變送器 B.2.4EJXL系列壓力變送器 B.2.5XYR 6000離散I/O B.2.6XYR 6000溫度變送器 B.2.7XYR 6000壓力變送器 B.2.8XYR 6000閥位置感測器 B.2.9EssentialInsight.mesh wSIM 參考文獻

我們的身體裡有一條魚

為了解決天然氣開關位置的問題，作者NeilShubin 這樣論述：

　　把食物送入口中、提筆寫作、撫摸心愛的人，這些美好的事情，都要我們的雙手完成，但你可知道，讓我們長出手的基因，竟然改編自魚類形成鰭的基因。 　　酒後令人難過的宿醉、打嗝打個不停、新生兒常見的疝氣，這些煩惱，都源自於人類的身體改裝自魚類所遺留下來的痕跡，我們還真要感謝與鯊魚和其他魚類共享的那段經歷。 　　本書作者蘇賓在加拿大極區挖掘到「提塔利克」（Tiktaalik roseae）化石，提塔利克是距今三億七千五百萬年前的魚類，但同時擁有兩生類的原始特徵，是水中動物爬上陸地生活時的過渡物種。 　　我們的脖子、手腕、肋骨、耳朵，以及身體其他部位，都能追溯到這條魚的身上。這些都明明白白的顯示：陸上的

動物的確是從水中的魚演化而來，我們都是魚的後代！ 　　蘇賓還告訴我們，人類製造眼睛的基因開關與果蠅相同，填充在我們細胞之間、讓身體得以成形的膠原蛋白，海綿動物身上也有，我們細胞裡的粒線體如果出了毛病，還可以利用細菌來模擬研究。 　　當你讀完本書，你將更深入了解你的身體、你的生理、你的基因！ 作者簡介 蘇賓　Neil Shubin 　　美國古生物學家，目前是芝加哥大學的生物科學院副院長、個體生物學與解剖學系教授，同時在費爾德博物館擔任學術事務主管。 　　他的化石探勘足跡，從美國賓州公路旁、亞利桑納州沙漠，遠至加拿大極區、中國東北。 　　《我們的身體裡有一條魚》是他的第一本科普著作，不僅在美國成為

暢銷書，更榮獲美國國家學院2009年科學傳播獎的「最佳著作獎」！ 譯者簡介 楊宗宏 　　畢業於國立台灣大學動物系，美國加州大學聖地牙哥分校斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）海洋生物學博士。 　　其後在台灣大學醫學院、史丹福大學霍布金斯海洋研究站（Hopkins Marine Station）以及科羅拉多大學的健康科學中心從事蛋白質功能、物性和化性的研究。對生化、生理、生態和演化皆有涉獵，先後在國際專業期刊中發表了近二十篇相關論文。 　　過去十二年來在聖地牙哥的生物製藥公司，從事蛋白質藥物的研發工作。閒暇時，從事科普著作的翻譯，譯有《蛋

白質殺手》（與潘震澤合譯）與《我們的身體裡有一條魚》。 這是一篇推薦序！ 李家維 原來，我們與其他生物都有淵源 蘇賓 第1章 尋找身體裡面的那條魚 對多數人來說，魚骨算不得是什麼珍寶； 但對我來說，這可是比黃金還要珍貴。 我們是誰？我們為何長成這副模樣？ 對這些問題，古代的魚類骨頭或許能給我們點啟發。 第2章 舉手投足 在研究我們挖到的提塔利克魚時， 從牠的鰭所見到的情景，實在讓人感到難以置信： 提塔利克魚有肩、肘與腕， 而形成這些結構的骨骼，與人類上臂、前臂及腕的骨骼相同。 第3章 巧手的基因 從人類、雞、小鼠和鯊魚等不同動物所獲得的研究結果， 再再顯示出，我們從果蠅的基

因那裡學到的東西非常普遍。 所有的附肢，不管是手腳、翅膀、還是魚鰭， 都是由類似的基因所建構出來的。 第4章 滿地找牙 牙齒非常堅硬，往往是不同地質時期 遺留下的動物化石紀錄中，保存得最完整的部分。 這種化石紀錄等於幫我們開了一扇窗， 讓我們知道各種進食方式是如何演變的。 第5章 邁向前頭 如果你有機會看到頭顱內的神經布線， 它們彎過來、轉過去，做些很奇怪的轉折，真讓人頭昏眼花。 事實上，只要先去了解鯊魚喉部的鰓裂的發育情形， 就可以弄清楚人類複雜的腦神經和大部分頭部構造。 第6章 最佳體型 建構動物身體的基因處方，就像一份代代相傳的糕餅食譜， 每代都會加以修改、增補，如此永續不斷。 我

們與小鼠、果蠅、海葵和水母長得也許非常不同， 但這只不過是由於建構人類身體的處方比較複雜罷了。 第7章 建構身體的冒險遊戲 比起單細胞，身體其實是很昂貴的東西，需要消耗更多能量。 但是生物的身體變大，顯然有許多好處： 除了能避免遭到掠食，反過來也能吃其他的較小生物， 並能主動做遠距離的運動。 第8章 嗅出味道 我們的嗅覺基因和靈長類相似， 這種相似性隨著哺乳類、爬蟲類、兩生類、魚類而遞減， 就像重複影印會逐漸失真一樣。 我們的鼻子，還真的隱藏了一棵生命的系統樹。 第9章 透視靈魂之窗 當你凝視雙眼時，暫且忘了那些形容眼睛、充滿遐想的詞語吧。 構成眼睛的分子、基因和組織， 都是由微生物、水

母、蠕蟲和果蠅之類的生物衍生而來的。 看著眼睛，就像是在觀賞一場動物博覽會呢。 第10章 耳內乾坤 在看到人類耳朵內部構造時， 就會顯現出我們與鯊魚和硬骨魚類之間的優美連結。 雖然鯊魚並沒有耳朵，但那關連確實存在， 就從我們耳朵裡的三塊小聽骨開始說起吧。 第11章 這一切的意義 人類的身體像時間膠囊， 記載了從早期人類，到兩生類、魚類，最終到微生物的過往。 我們的每一種病痛，像是肥胖、打嗝、疝氣、粒線體疾病， 都可以看到歷史的影子。 結 語 第二版後記 謝 誌 譯 後 記 楊宗宏 附注、參考資料和深入閱讀 推薦序這是一篇推薦序！李家維 　　為達爾文200歲

慶生是件慎重的時髦事，學術界的領航雜誌《自然》在2009年初，列出近十年的15項演化生物學珍寶來禮讚達爾文，〈由水到陸〉當然是首選之一。 　　這個發現是2006年的年度盛事，《自然》罕見的用封面及18頁篇幅來敘述這穩健的第一步，說從魚演化成四足動物的失落環節現身了。那是一隻體長3公尺、有利齒、形似鱷魚、身披骨鱗、能用強壯胸鰭在淺水灘伏地挺身的遠古生物，這兼具魚與陸行者特色的提塔利克魚生活於三億七千五百萬年前，被譽為與始祖鳥同等重要，全球傳頌。 　　芝加哥大學的蘇賓教授是提塔利克魚的主要發現者，他學問好，手氣又好，曾在亞利桑納沙漠找到二億年前的地球第一蛙，也曾在中國東北發現一億六千萬年前的蠑螈始

祖。為了找尋化石，他行遍冰封極地和酷熱荒漠，為了追根究柢，他在實驗室解析基因與研究胚胎發育，已有20篇論文刊載在《自然》與《科學》兩大期刊上，成就非凡。 　　繼2006年的風光後，他續有佳作，既再剖析提塔利克魚那能轉動的脖子，又發現主導四肢形成的基因早就現身在不走路的始祖魚了，這些都是革命性的新知識。 　　蘇賓教授竟在學術論文之外，寫成了一本科普好書，細述他的野地經驗，也論述我們的身軀是如何源自五億年前的魚。文筆生動、知識豐富，再加上即時的出版後記和延伸閱讀，五億年的動物演化史，在這本經典科普書裡，有如史詩般的氣魄。 　　尤其是他在這本書當中，提及我在雲南找到的海口蟲（Haikouella），

那是五億二千萬年前最早的有頭有腦的脊索動物，該是魚的祖先，我與有榮焉，當然大力推薦。 作者序原來，我們與其他生物都有淵源蘇賓 　　這本書出自我生命中那段不尋常的際遇。由於芝加哥大學醫學系有教授離職，我只好到他們系上幫忙教人體解剖學。 　　這門課的目的，是讓那些緊張的醫學系一年級學生，一邊解剖大體，一邊學習身體內各器官、孔穴、神經、血管等等的名稱及構造。這是他們進入醫學世界的大門，是醫師養成教育的暖身經驗。 　　我是個古生物學家，大部分的職業生涯是在從事魚類研究。乍看之下，你可能會想，教育下一代醫生的老師人選，沒有比我更糟的吧！ 　　不過，讓古生物學家來教人體解剖學，是有很多好處的。為什麼？這是

因為動物的身體構造通常比我們簡單，因而提供了理解人體構造的最佳途徑。教這些學生認識頭部的神經，最容易的方法是給他們看鯊魚的頭部構造；教他們弄清楚四肢的構造，最好從魚開始；而爬蟲類則有助於了解人腦的構造。 　　教了那門課後的第二年夏天，我與同事在北極圈挖掘出一條魚的化石。這化石提供了有力的線索，幫助我們了解魚類是如何在三億七千五百萬年前登上陸地的。這個發現以及教人體解剖學的經驗，引導我去探求它們中間關連的奧妙之處。而這本書就是探索後的成果。 譯後記楊宗宏 　　研究脊椎動物或對生物演化有興趣的人，對魚類如何離開水中，登上陸地這過程的謎團，絕對都會有無比的興趣的。基於這個原因，雖然我已脫離純粹的生物

學術研究十多年了，但去年在得知這本書出版後，便迫不及待，立即上網購買，一睹為快。 　　然而，促使我決意翻譯這本書的緣由，除了想與人分享這個演化上的重大事件，以及書中所列諸多的遺傳、發生、解剖上的演化證據外，本書作者蘇賓在書中隱約所透露的，他如何由一位冷門科學的學者，成為國際頂尖期刊（如《自然》、《科學》）的常客，毋寧更讓我心動。 提塔利克旋風 　　提塔利克魚的發現，在了解魚類如何過渡到四足類上，它的重要性無庸置疑，相信未來的生物學教科書應會記上一筆。不過，誠如作者在第二版的後記中所寫的，提塔利克魚並非是脊椎動物由水中過渡到陸地，那個唯一的「失落的環節」，而是諸多環節中的一個。那麼，為什麼提塔利

克魚的發現經發表後，不僅在學術界，同時在美國大眾媒體上，也掀起一陣熱潮，而其他類似的發現卻沒有這麼風光呢？ 　　這問題或許有很多不同的答案。以膚淺、嫉妒的眼光看，可能有人會說，這不過是因為蘇賓很會「秀」，很會「賣」他的東西罷了。我曾在美國公共電視上看到蘇賓為演化論做辯解，也曾親身聆聽他的演講。我同意，他的頭腦很清楚，口才很好，是個很棒的演講者。然而，果真這樣就能讓他聲名大噪嗎？ 　　又或會有人指出，他發現提塔利克魚的時機實在太巧了，因為2006年提塔利克魚最初在《自然》期刊發表時，正是美國賓州地方法院對創造論者主張學校應該在教授演化論時，同時講述「智慧設計論」（intelligent desi

gn）的官司做出判決之後不久。 　　這場本世紀初創造論與演化論的再度交手，的確吸引了美國社會各界廣大的注意。演化論者最後雖然在法庭上獲勝，但是假「智慧設計」之名重新出發的創造論者，卻從沒放棄過他們的使命。在這種情況下，這隻一半像魚、一半像兩生類的過渡物種，正好替支持演化論的人提供了一個適時、有力的證據。蘇賓演講、受訪的邀約或許也因此大增，當然創造論者對他的尖刻提問，也不會少的（這是我聽他演講時，與現場聽眾對答所得到的印象）。 發掘過程本身就確立了演化論 　　提塔利克魚本身的生物特徵，固然值得演化論者大書特書一番，但是我們不要忘了，蘇賓等人發掘該化石的經過，其實是更具說服力的。 　　創造論者最常

用來攻擊演化的論調之一，便是認為演化只不過是個「假說」，而不是「定理」。然而，提塔利克魚不是某個人到極地旅遊探險時偶然發現的。就如作者在書中所揭櫫的，牠是科學家根據地質學、古生物學和演化等的論點，精確推算後，在特定的岩層、環境和年代中，所挖掘出來的物種。 　　這就像天文學家依據愛因斯坦的廣義相對論，最後終於在浩瀚的天體中，觀察到重力透鏡效應（gravitational lens effect）一樣；演化論是可驗證，並且是具有預測能力的。 機會是留給準備好的人 　　成功的人和事背後，機運往往扮演著某種微妙的角色，這點蘇賓自己一點都不諱言。在翻譯這本書的時候，我不禁在想，假使他運氣不好，計畫終了前

，沒挖到那條魚，那麼這個化石是否將在天寒地凍中，永不見天日？而蘇賓日後的學術生涯是否就因此生變了呢？對第一個問題，我沒有答案。但是第二個問題，我顯然是多慮了。 　　檢視蘇賓的學術歷程，他有所謂的純正而高貴的學術血統──哈佛的博士，名師的高徒，而且顯然在還是學生的時候，便已嶄露頭角。縱然如此，在冷門的古生物學術領域中，這似乎也無助於讓他一帆風順。他還是先得在名氣不大的學校教書，並礙於研究經費，只得在賓州新開的公路旁翻撿碎石。然而也正是有這樣的經歷，才讓我們見識到一位熱中學術、對知識充滿熱情的科學家，是如何竭盡所能，利用身邊一切找得到的資源，一步步踏踏實實的去追尋夢想。 　　而同樣值得令人深思的是

，當大部分學生物的人都一窩蜂踏進時髦的分子生物學時，他卻能固守本身的興趣，先在本行踏穩腳步，釐清方向，然後視需要，再以所能獲取的適當工具──不管那是分子生物學、遺傳學、發生學、細胞學或是解剖學的技術，來解決問題。就這樣，他那一篇篇擲地有聲的論文，也就不斷在頂尖的期刊上發表了。對一位孜孜不倦、隨時為下一步研究做準備的人，縱使沒有那條魚，難道我們不會認為他有可能因而釣到另一條更大的魚嗎？ 　　走筆至此，不禁讓我憶起，1980年代初有位大學同學向我宣稱，生物化學已壽終正寢，分子遺傳學才是正道。到了90年代，蛋白質結構的研究卻異軍突起，各生物醫學研究單位的分子生物人才，如過江之鯽，然而卻找不到懂得處理

蛋白質的人。過去一、二十年來，我們看到基因組、蛋白質組、幹細胞等等熱門生物醫學領域，一波接一波的湧來；國內相對應的各種研究中心，也跟著一一掛起招牌。學術人身上，原本就應該流著求新、求變的血液。可是我們得非常小心，因為不管是個人或學術單位，沒有根基的創新，往往一不留神就淪為追求流行、時髦的代名詞，最後不過是人云亦云，不了了之。 　　鑑於蘇賓將這本科普讀物寫得如此淺顯易懂，相信會引起廣大讀者的迴響，尤其是年輕的學子們。因此，我在這裡借題發揮一下，希望讀者在吸收新知的同時，也別忘了本書作者的學術成就所帶給我們的省思。 透過故事，傳播科學觀念 　　以傳播知識、推廣科學教育的觀點看，無疑的，蘇賓這本書是

非常成功的。對很多他熟悉領域中的重要觀念和方法，例如古生物學、分類學、解剖學等等，我們看到他不厭其煩，以極其明瞭易懂的文字和例子，為讀者說明。更難能可貴的是，雖然全書的宗旨在於闡明演化的理念，但我們從頭到尾卻幾乎看不到他為演化論做直接的爭辯。在他那一個個引人入勝的故事裡，相信讀者自然而然的會受到潛移默化，接受他的論點。 　　如果說本書有什麼讓人覺得不足的地方，那大概是作者對有些複雜的理論和實驗的來龍去脈，交代得不夠完整，因而有些結論讀來，會有點立論不足的感覺。不過為維持全書簡明有趣的風格，這可能是個必要之惡。所幸，對有興趣想深入了解某些題材的人，作者在書後提供了一份非常有用、並讓人印象深刻的參

考指引文獻。有心的讀者，應該善加利用，千萬不要錯過。 　　最後，我想在此向引薦我與天下文化出版社合作的潘震澤教授，致上最誠摯的謝意。他不但適時主動的媒合我與出版社，而且還是引領我從事翻譯的啟蒙老師。而天下文化編輯對我的信任與協助，在此也順帶一併致謝。 2009年9月，於加州聖地牙哥 第1章尋找身體裡面的那條魚成年後，我的典型夏季生活寫照，是穿越過北極圈，置身於冰天雪地中，在懸崖上敲石塊。大部分的時候，除了受凍、起水泡外，我一事無成。運氣好的時候，我可能找到古代的魚類骨頭。對多數人來說，魚骨算不得是什麼珍寶；但對我來說，這可是比黃金還要珍貴。我們是誰？我們為何長成這副模樣？對這些問題，古代的魚

類骨頭或許能給我們點啟發。我們可以從世界各地荒野之處所挖出的蟲魚化石，到所有現在還活著的生物的DNA，來了解我們的身體。但那不足以解釋，為什麼我相信古代動物的殘骸，而且還是魚的殘骸，能夠提供線索，讓我們了解人類身體的基本架構。我們如何得以窺見數百萬年、甚至數十億年前，地球上發生的事呢？很不幸，目睹那一切的目擊者都不在了。事實上，過去大部分的時間中，地球上根本找不到有頭、有嘴、會說話的物種。更糟糕的是，以前曾存活的動物早已羽化成仙，牠們埋在地裡這麼久，屍體也大都消失了。你稍微想一下：曾經活過的生物物種，99%已經滅絕了，其中只有極少數會變成化石留下來，而能被挖掘出來的化石更是少之又少。這麼一來，

想由化石窺知我們的過去，似乎一開始就注定是機會渺茫了。化石反映出我們的身世在位於北緯80度附近的艾士米爾島（Ellesmere Island）上，我首次看到那條能揭露我們身體構造的化石魚。那是一個飄著雪的七月天午後，我正在審視一塊三億七千五百萬年前的石頭。我與同事來到這個荒無人煙的地方，就是為了尋找從魚演變成陸生動物過程當中，那個扮演著重要角色的的化石。從石塊中露出來的是這條魚的唇部，這可不是條普通的魚，牠的頭是上下扁平的。當我們看到扁頭時，我們就知道碰上不尋常的東西了。如果我們能從懸崖中挖出更多這魚的骨頭，或許就能見到我們遠古祖先的頭骨、脖子、甚至四肢了。一顆扁平的頭，究竟能告訴我什麼？能透

露動物從大海進駐到陸地經過了哪些歷程呢？如果我考慮到個人的安全與舒適，為何不去夏威夷，卻跑去了北極？想回答這些問題，便得從如何找化石，到怎樣用化石來解讀我們的過去說起了。化石是提供我們了解自身歷史的主要線索之一。（另外兩個是基因和胚胎，後面會討論到。）大部分人不知道，其實我們通常可以準確推測出化石的所在位置。我們先在家裡作業，將最有可能找到化石的地點標出來後，剩下的就靠運氣了。美國總統艾森豪對戰爭的一句名言，可說把規畫與運氣之間的矛盾關係做了最佳的描述。他說：「在準備戰鬥時，我發現做好規畫是最基本的，然而計畫並不見得有用。」這話給田野古生物學做了極佳的注解。我們做了各式各樣的計畫，好讓我們去到

可能藏有化石的地點。一旦到了該地之後，事先做好的計畫或許得全部拋開。礙於現實狀況，我們可能必須更改事前所做的最佳規畫。我們會針對明確的科學問題，來設計探險之旅。應用一些下面將提到的簡單概念，我們可以預測哪裡會有重要的化石。當然我們的預測不會百分之百都成功，不過碰上的機率大到足以支持我們繼續如此做。我的職業生涯就是這樣建立起來的：尋找早期的哺乳動物，來回答哺乳類起源的問題；尋找最早的青蛙，來回答青蛙起源的問題；尋找那些最初具有四肢的動物，來了解陸棲動物的起源；依此類推就是了。基於多種因素，今天的田野古生物學家比以往更容易找到新的化石區。感謝地方政府、石油和天然氣公司對地質探勘的努力，我們對各處地

質有更多的了解。而且透過網際網路，讓我們很快拿到地圖、探測資料、空照圖。甚至用我的筆記型電腦，我便可以查看你家後院是不是一處很有希望的潛在化石區。更妙的是，造影技術及放射照相儀可透視某些石頭，讓我們看到隱藏在裡面的骨骼。撇開這些先進的設備和資料，在今天挖掘重要化石的過程，跟一百年前比較，其實沒什麼不同。古生物學家還是得趴在石頭上檢視，而埋在石頭內的化石還是得用手將它挖出來。在探查、移出化石的過程中，有許多決定步驟是無法自動化的。而且到現場挖掘化石，當然比在螢幕上尋找有趣多了。這事雖聽來單純，倒有個癥結，那就是：化石區非常稀少。為了提高成功率，我們針對符合下列三項條件的地點進行搜尋：區內的岩石年

齡必須是對的，岩石的種類必須是可以讓化石保存下來的，還有岩石必須露出地表。此外，還有一項因素，那就是要具有隨時發掘寶藏的天賦。這一點我將以例子加以說明。我們即將舉出的例子，是生命史中一個重大的轉變——登上陸地的魚類。地球形成後的最初數十億年，生物都是活在水裡面；不過，到了三億六千五百萬年前，已有生物在陸地上棲息了。生活在這兩種環境中，有極大的差別。在水裡呼吸所需的器官，與在陸地上非常不同；同樣的，排泄、覓食、和四處移動，也都需要不一樣的器官。基本上，動物必須發展出全新的軀體，才能適應陸上的環境。乍看之下，這兩種環境的鴻溝似乎大到無法跨越。然而當我們檢視證據時，該變的真的都變了，而看來不可能的事

也的確都發生了。

高導電性混凝土之電磁及接地特性分析

為了解決天然氣開關位置的問題，作者王湘仁 這樣論述：

本文旨針對大型科技產業或科學園區之超高壓(345kV)或特高壓(161kV)供電系統，以斷路器或開關動作切換時在接地系統所造成的突波為問題研究重點，利用高導電性混凝土取代接地網周圍土壤，改善開關突波於接地網所產生之電磁暫態現象，有效降低開關突波對設備及人員安全之危害。本論文首先針對自製之導電混凝土性質作研究，包括電阻係數與導磁係數的模擬與量測，電阻係數部分運用壓片法及四極法，針對兩種量測方式作穩定性之測試，且探討溫度及溼度對於導電混凝土電阻係數之影響，並討論及比較兩者間之優劣；導磁係數部分則利用簡單磁路模型，使用有限元素分析軟體(ANSYS)模擬整體產生之磁場強度與磁通密度以推估其導磁係數，

且以實際量測之方式求證。其次，應用電磁暫態分析軟體(EMTP/ATP)建立超高壓變電所模型，分析變電所一、二次側輸電線路及匯流排因開關操作所產生注入於接地系統的突波電流，並根據突波電流注入變電所地網之數據，進一步應用接地系統分析軟體(CDEGS)分析各項電磁暫態特性。最後，針對接地網所處之不同土壤層型態進行模擬分析，以瞭解開關突波電流於接地系統之電磁特性對變電所內外人員、系統及設備影響之程度。研究結果顯示，在數種假設土壤層型態中，採用接地網設置於地面下1(m)處，且從地面開始往下至1.25(m)處皆為添加導電混凝土型態，可有效降低開關突波所造成之電磁暫態現象，並提升接地系統之保護特性。