科技報導1月號 493期

科技 報導

SciTech Reports

No.

04 焦點話題 「基因編輯」屬於基改作物嗎？ 看各國法規如何影響基因編輯 產品的未來

09 生醫先鋒 為角膜失明患者帶來新曙光―

人工角膜

12 科技前沿 能源轉型的另一條路，

以「氨」為燃料的優勢與特性

各國如何訂定相關法規？

CRISPR-Cas9基因編輯技術（genome editing）使科學家可以更隨心所欲的編 輯基因，產生了多種應用的可能性。因此目前各國也紛紛訂定基因編輯技術產 品的相關法規，例如英國政府就在去（2022）年5月提出《基因技術（精準育 種）法案》（Genetic Technology (Precision Breeding) Bill），期望完善的法規 能輔助技術發展，提升未來的糧食生產。基因編輯技術目前對各國的農業有哪 些影響？未來臺灣的相關法規應如何訂定？（4版）

22 動態時報

成大團隊發表「臺灣巨木地圖」

找出臺灣分散各地的巨木

23 動態時報

16 書適圈

冠狀病毒的重複感染，是福還 是禍？《從一個沒有名字的病 開始》

興大研發友善環境地膜獲得國家新創 獎 期望增進土壤健康

24 動態時報

統計 COVID-19 造成的全球死亡人數 比想像中來得困難

改變傳統育種的基因編輯

【印刷新科技】上市！當期介紹請見

123RF）

（123RF）

創刊於公元1982年1月

中華郵政北台字第1461號

執照登記為雜誌交寄

行政院新聞局登記局版台誌字第3034號

單　本：100元

訂　閱：全年12期1000元

劃　撥：0018482-3 科學月刊社

主　辦：台北市科學出版事業基金會

出版者：科技報導雜誌社

發行人：張之傑

執行總監：趙軒翎

總編輯：林翰佐

副總編輯：趙軒翎　李依庭

編輯委員：王文竹　王伯昌　曲建仲　 江建勳　李志昌　李精益　 阮明淑　周鑑恆　林秀玉　 林宮玄　邱韻如　金升光　 金必耀　門立中　紀延平　 范賢娟　倪簡白　高啟明　 高憲章　張大釗　張敏娟　 陳妙嫻　陳彥榮　陳鎮東　 單維彰　景鴻鑫　曾耀寰　 程一駿　程樹德　黃正球　 黃相輔　楊正澤　葉李華　 廖英凱　管永恕　劉宗平

蔡兆陽　蔡孟利　蔡振家　 鄭宇君　鄭運鴻　韓德生　 嚴如玉　嚴宏洋　蘇逸平

主　　編：羅億庭

特約編輯：陳亭瑋

美術編輯：黃琳琇

財務顧問：江旻壕

專案經理：林品婕　沙珮琪

業務專員：廖本翔

社　址：臺北市羅斯福路三段77號7樓

電　話：(02)2363-4910

傳　真：(02)2363-5999

E-mail：scimonth@scimonth.one

印　刷：赫偉有限公司

2012 年 CRISPR-Cas9 基因編輯技術（ genome editing ）的出現，讓科學家可 以更隨心所欲的編輯基因。基因編輯技術有多種應用可能性，對各種生物 產業包含醫學、植物、畜牧、漁業的未來發展都有重大影響。有鑑於基因 編輯技術的應用潛力，各國也紛紛制定相關法規。目前臺灣還沒有相關法 規制定，因此本文將以植物作物為例，探討傳統育種到基因編輯的變化， 討論各國法規的制定如何影響農業經濟發展，並探索未來臺灣法規制定的 可能性與潛在影響。

從傳統育種到基因編輯，植物育種技術的演變

植物的各種性狀如顏色、產量等，主要由遺傳物質 DNA 所決定。細胞複 製或產生後代的過程中，有一定機率會發生 DNA 的改變，稱之為突變

（ mutation ）。絕大部分突變都不會有明顯的影響，只有極少部分的突變 會造成明顯的性狀改變。傳統的育種方法是人們會選擇特定性狀的植物作 為育種材料培育後代，最終可能會成為新的商業品種。舉例來說，如果想 要培育出有藍色葉子的觀賞植物，傳統育種就是在自然界中找到因自然突 變而有藍色葉片的植株，再反覆雜交培育出穩定且具有觀賞價值的藍葉植 物。但是，要靠自然突變得到想要的藍色葉片植株機率實在太低，因此人 們也會利用藥劑或放射線等方法增加 DNA 突變的量，一次處理可以在染色 體上創造數百到數千個位置的突變，如果 剛好有基因突變能讓葉片變成藍色就 留下來育種，這種方法就稱為「誘變 育種」。目前許多市面上的水果或觀 賞花卉，都是利用誘變育種培育。

廣告索引

傳統育種和誘變育種都需要找到特定 性狀的植株才有辦法育種，但如果植 物本身不存在藍色葉片的突變株，那 麼即使以誘變育種也沒有辦法得到藍 葉植物。這時，就要借助「基因轉

「基因編輯」屬於基改作物嗎？

看各國法規如何影響基因編輯產品的未來

殖」（gene transformation）幫忙。基因轉殖是把外來的

一段 DNA 轉殖到目標生物的染色體中，利用基因轉殖 直接獲得目標性狀，而轉殖的成品就被稱為基因改造生 物（genetically modified organism, GMO），但過去的技 術沒辦法控制轉進去的基因該插在染色體的什麼位置。

而基因編輯技術則可以精準改變基因序列的特定位點， 理論上不影響基因體的其他部分，且不含有外來DNA。

定點核酸酶技術（site-directed nuclease, SDN）類型的基 因編輯，如鋅指核酸酶（zinc finger nucleases, ZFNs）、 類轉錄活化因子核酸酶（ transcription activator-like effector nucleases, TALENs）、CRISPR-Cas9技術，可以 精準地在基因的特定部位做變動，創造出所需的特定突

變基因，獲得SDN-1的植物〔註〕。基因編輯後育種所得

到的SDN-1植物品系，與傳統育種的成果在遺傳物質上 看起來是一樣的。也就是說，如果今天市面上有一顆新 品系的藍葉植物，單從基因組成其實無法判斷它是由天

然突變產生，還是透過基因編輯培育而成。

〔註〕定點核酸酶切割後依據 DNA 修復的方式，還可區分為

SDN-1、SDN-2、SDN-3 等三類，SDN-1 的產物完全不含外源 插入的 DNA；SDN-2、SDN-3 的基因編輯仍牽涉外來的遺傳 物質模板。本文討論到被認定為非 GMO 的基因編輯植物，以 SDN-1 植物為主。

各國基因編輯相關法規與對農業的影響

目前各國對於基因編輯產品適用的法規細節都不太一 樣，大部分國家如美國、英國、澳洲、巴西、阿根廷、 日本等國認定SDN-1植物不含外來DNA，基因體的突變 情形與自然突變相似，因此不屬於 GMO ；其中部分國

家規定只要在產品上市前提供一些必要的資訊即可；其 他國家則要求基因編輯產品需要做個案評估。在前述 提到的國家中，基因編輯植物皆不需要進行屬於 GMO

圖一：植物育種方法與染色體 DNA 突變的關係。（作者提供）

的評估審查。而歐盟（ European Union, EU ）與紐西蘭

則將 SDN-1 產品視為 GMO ，需要進行 GMO 相關的評 估審查。不過，歐盟理事會（ Council of the European Union ）後來要求歐盟委員會提交新基因體技術的研究

報告，特別是將基因編輯技術視為基因轉殖管理所造成 的影響。 2021 年 4 月歐盟發布的研究報告指出，基因編 輯作物的風險程度與傳統育種相似，使用不同的管理方

法可能不合理，而且基因編輯產品對永續農業的發展具 有相當的貢獻潛力。因此，歐盟委員會目前正在針對基 因編輯植物擬定新的管理辦法。

法規的認定會如何影響基因編輯技術於植物育種的運 用？由於基因編輯技術使用於植物育種的技術與成本門 檻並不高，大部分中小型企業就有能力可以進行基因編 輯作物的研發。但如果將基因編輯產品視為 GMO ，就 代表產品上市前需要提供和 GMO 相同的安全性評估資

料。過往GMO 產品從研發到商業化，平均需400個月的 時間以及 1.15 億美元的研究經費，其中有 50 ％的時間跟 38％的經費被用於評估資料的準備與審查。因此當基因 編輯產品在法規上被認定屬於 GMO 時，即使產品研發

前期的技術與成本門檻較低，產品研發完成後仍需花上 近200個月及5800萬美元的時間及成本進行GMO的資料 跟審查，才能讓產品成功上市。這樣的審核對一般中小 型企業而言是個沉重的負擔，這也是為何目前的 GMO 多半是跨國大企業的產品。

根據歐盟種子公司調查，在歐盟尚未決定基因編輯商品 的規範時，有八成的歐盟傳統育種公司投入基因編輯技 術的開發跟應用。但在2018年歐盟法院判定基因編輯植 物屬於 GMO 後，有三成公司放棄進行基因編輯育種研 究。從阿根廷的案例更可以明顯看出，基因編輯作物是 否被視為 GMO ，對於中小企業的研發意願影響很大。

在阿根廷國內的 GMO 申請案中，只有 8％來自國內中小 企業，跨國企業則占了90％。而阿根廷認定基因編輯植 物不被視為 GMO ，因此有 56 ％的基因編輯申請案由在 地中小企業和公家單位提出，外國企業則僅占41％。顯 示法規對基因編輯產品是否屬於 GMO 的認定，直接影 響了國內企業開發產品的花費與時間，也會影響一個國 家投入產業的研發能量，甚至可能影響未來農業產品的 競爭力與外銷能力。

臺灣的農業優勢與對基因編輯作物的展望

臺灣地形高山與丘陵占比非常高，地小人稠且農地不集 中，造成機械化困難、人工需求高，使生產成本比外國

高，價格無法與國外大規模生產類型的農產品競爭。例

如臺灣有95％大豆來自進口，而全世界的大豆有74％是 GMO 。臺灣法規尚未開放大規模種植 GMO 作物，因而

造成國內不能生產 GMO 大豆，卻又向國外進口 GMO 大 豆的現象。

雖然大規模生產農產品有許多限制，但在高價作物方 面，臺灣農業的育種與栽培技術都非常成熟，如需要精

緻栽培的蝴蝶蘭、芒果、釋迦等作物皆世界知名，也是 臺灣重要的出口品項。基因編輯可以精準創造類似天然 突變性狀的技術，能大幅度縮短育種時間、獲得目標性 狀，有效率的改良高單價作物品質、提高競爭力。從世 界各國的專利布局也可以發現，過往 GMO 產品多半為 糧食作物的專利，但目前世界各國的基因編輯專利已經

開始大量應用在高單價作物。大部分國家規定SDN-1植 株不屬於 GMO ，因此可以進行大規模的研究、種植與 商品化。如目前日本的 GABA 番茄或美國的抗褐化蘑菇 等高機能性或耐儲運基因編輯產品皆已經上市，相信在 不久後的未來，國際高單價農產品的市場上將會出現很 多強勢的基因編輯商品，有可能會對臺灣目前的出口品 項造成衝擊。

臺灣因為特殊的原因無法加入各種國際關係貿易協定， 農產品外銷狀況受關稅談判結果影響。目前世界上大部 分國家規定 SDN-1 植物不需進行 GMO 相關審查，臺灣

相關法規狀況也將成為與各國進行國際關係貿易談判的

重要影響因子。

臺灣目前尚未正式制定基因編輯相關法規，在此建議除 了站在科學的基礎上，更需考量國情需求，將國內產業 發展、未來國際競爭力，以及未來國際貿易規畫列入考 慮，才能制定適用而有前瞻性的法規（圖二）。

法規

產業發展 貿易談判

產品成品 產品競爭力

進口需求 出口動能

國際市場占有率

圖二：基因編輯法規對臺灣農業研發與產業的影響。（作者提供）

新聞來源

1. 朱文深等（ 2019 年 7 月 5 日）。國內外基因體工程相關法規掃描與探 討。農業科技決策資訊平台。https://reurl.cc/KXv77g

2. AgbioInvestor. (2022 April). Time and Cost to Develop a New GM Trait (A Study on Behalf of Crop Life International). AgbioInvestor. https:// reurl.cc/qZ37yp

3. Buchholzer, M., & Frommer, W. B. (2022). An increasing number of countries regulate genome editing in crops. New Phytologist.

賴泓茵／中國醫藥大學附設醫院眼科醫學中心角膜移植中心主治醫師 蔡宜佑／中國醫藥大學附設醫院眼科醫學中心角膜移植中心副院長

人類作為感官動物，視覺是我們生活中不可或缺的感 官。良好的視覺品質提供人類生活上的便利性，也替生 活增添許多繽紛的色彩！因為角膜混濁導致視力喪失的 角膜失明（corneal blindness），是全世界眼盲的重要成 因之一。傳統上，角膜失明的病患可以透過角膜移植 （corneal transplantation）重獲光明。本文將介紹角膜移 植的基本概念與人工角膜的各種特性。

角膜，眼睛最前方的「鏡頭」

眼睛是一個精密的結構，猶如傳統照相機一樣。角膜

就像是相機的鏡頭；視網膜則像是相機的底片。要有 完美的底片成像，必須要先有一個透亮的鏡頭！角膜

是一個清澈透明的結構，由外到內一共分為五層：上

皮層（epithelial layer）、前彈力層（bowman layer）、

基質層（stroma）、後彈力層（descemet membrane）、 內皮細胞層（ endothelium layer ）。角膜覆蓋在眼球的 最前端，正常為無色透明且沒有血管分布，但上面分 布著非常豐富的神經纖維。一旦角膜受外力衝擊、外 力創傷、角膜潰瘍或是末期圓錐角膜，都可能使角膜 產生不透明的結締組織結構，造成角膜疤痕，進而影 響視力。

依靠珍貴的捐贈，傳統角膜移植

角膜失明的病患可以透過角膜移植，重新獲得光 明。而傳統的角膜移植可依照移植部位分為全層角 膜移植（ penetrating keratoplasty ）、層狀角膜移植 （ lamellar keratoplasty ）、內皮細胞移植（ endothelial keratoplasty）。其中，層狀角膜移植包含深層前角膜層

為角膜失明患者帶來新曙光—人工角膜

狀移植（ deep anterior lamellar keratoplasty, DALK ）。 而內皮細胞移植又可再細分為後彈力層自動剝離內皮 細胞移植（ Descemet stripping automated endothelial keratoplasty, DSAEK ），以及後彈力層角膜內皮細

胞移植（ Descemet membrane endothelial keratoplasty, DMEK ）。比起最早的全層角膜移植，層狀角膜移植 與內皮細胞移植除了可以降低移植後排斥的機率，也

可以更加有效率的使用珍貴的角膜，造福更多角膜失 明的病患。

要進行角膜移植，先決條件當然是要有人捐贈角膜。

眼角膜捐贈者年齡必須在 1 歲以上 80 歲以下，且具備 中央七毫米（ mm ）清澈無疤痕的角膜。此外，該捐 贈者不可有全身性感染（如感染人類免疫缺乏病毒、 Ｃ型肝炎、梅毒）、惡性腫瘤血液或淋巴轉移、不明 死因、進行性眼內炎或眼部腫瘤。在嚴苛的條件下， 伴隨臺灣的民情，捐贈的角膜非常稀有。雪上加霜的 是，自從嚴重特殊傳染性肺炎（ COVID-19 ）疫情爆發 後，眼角膜組織捐贈大量銳減。在疫情嚴峻的當下， 由於非緊急手術會延後開刀時間，住院病患也大幅下 降，大大降低了眼角膜組織的勸募與捐贈量。因此， 人工角膜的現身可說是為當今短缺的捐贈角膜組織提 供一個紓困的新管道！

型的人工角膜主要用於嚴重眼表疾病，像是化學性眼表 灼傷（ chemical burn ）、史蒂芬強森症候群（ StevensJohnson syndrome）、瘢痕性類天疱瘡（ocular cicatricial pemphigoid ），病患在接受波士頓型人工角膜移植之 後需要長期點類固醇眼藥水以避免排斥反應。使用這 類的人工角膜手術中，常見的併發症有因眼睛內部 發炎反應而產生的人工角膜後增生膜（ retroprosthetic membrane ）、手術後無法量測眼壓所導致的青光眼， 以及感染導致的眼內炎。

骨齒人工角膜的移植則需要接受兩階段手術。首先是 利用患者自己的牙齒作為支撐物，取下單一牙根與齒 槽，用無菌平衡鹽溶液大量沖洗之後，切成厚度 3mm 的長方形，並在中央打洞，最後放入光學鏡片；然後 將骨齒人工角膜放回患者的臉頰內或身體上的其他地 方進行培養，等待 3 ∼ 4 個月後再取出使用。骨齒人工 角膜的使用時機與波士頓型人工角膜類似，都用於嚴 重眼表疾病。骨齒人工角膜手術之後最常見的問題來 自於齒槽的吸收，齒槽被吸收之後會導致光學鏡片位 置傾斜，進而影響視力；齒槽的吸收也和眼內炎有高 度相關性。手術之後視力恢復的程度則和玻璃體出血 以及青光眼有所關聯。

人工角膜可根據組成分為兩大類：硬式人工角膜 （ hard keratoprosthesis ）以及軟式人工角膜（ soft keratoprosthesis ）。硬式人工角膜中最常見的分別是 波士頓型人工角膜（ Boston keratoprosthesis, Boston Kpro）以及骨齒人工角膜（osteo-odonto-keratoprosthesis, OOKP ）。而在軟式人工角膜中，第一個被美國食品藥 物管理局（U.S. Food and Drug Administration, FDA）核 可通過的則是AlphaCor人工角膜。

波士頓型人工角膜由四個結構所組成，由前到後分別 為：前板、角膜、背板、鎖片。雖然波士頓角膜屬於人 工角膜，但其中仍然需要使用到捐贈角膜的成分。這類

AlphaCor人工角膜不同於前面兩者，它的結構在周圍部 分是偏軟的材質。AlphaCor人工角膜分為兩個部分—— 中央的光學中心以及周圍多孔裙襬組織，這兩部分都 是使用 pHEMA （ polyhydroxyethylmethacrylate ）水凝 膠材質。軟式的 AlphaCor 人工角膜可以降低移植波士 頓型人工角膜產生的併發症，像是人工角膜後增生 膜、青光眼、眼內炎。另外，由於 AlphaCor 人工角膜

屬於軟式，植入物裸露機率也比較小。但是，軟式的 AlphaCor 人工角膜比較容易產生基質溶解和光學中心 沉澱物。

以生物工程技術製造的新型人工角膜

隨著科技日新月異、生物科技的快速發展，以生物工程 技術合成的角膜逐漸受到重視。膠原蛋白（ collagen ）

是角膜基質層的主要組成，而基質層也占了角膜整體 厚度約 90 ％。因此，以人類第三型膠原蛋白為主成 分的生物工程技術合成角膜逐漸被重視；在臨床試驗 中，此種人工角膜經移植四年後，仍可維持它的清澈 度。當此種角膜運用在嚴重眼表疾病時，有一半的病 患可以有視力上的進步。

此外，去細胞支架角膜（ decellularized corneas ）是 目前最有希望可以進行大量模型複製的角膜；豬皮角 膜（ porcine cornea ）則是此類角膜最常見的材料。由 豬皮製成的生物工程角膜植入物，目前已用在 20 位患 有晚期圓錐角膜疾病的患者，經過兩年的追蹤，發現 病患的視力有顯著的進步。其中， 14 位患者在手術之 前已失明，在手術之後恢復了部分視力。此種角膜不 需要使用到捐贈角膜的原料，合成之後也可以保存兩 年，甚至在手術之後僅需點八週抗排斥的眼藥水。除 了提供更多元的角膜移植來源，也因為儲藏時效長，

提升手術安排的便利性。不需要一輩子點藥的特性， 更可提升病患手術後的生活品質。

不過，如果需要大量生產人工角膜， 3D 列印將是一個

至關重要的技術。首先需要使用去細胞支架角膜作為 模板，配合適當的生物墨水。結構上除了可以仿真， 也可以在角膜曲度以及厚度上更貼近真實的角膜，甚 至可以配合病患原有的角膜結構進行設計。目前， 3D 列印角膜在兔子實驗作測試。經過四週移植後，移植 3D列印角膜的組別比對照組看得更加清澈。

在可見的未來，我們可以期待科技的進步，將使人工角 膜的選擇更加多元，提供病患更多貼近個人需求選擇的 角膜移植原料，提升手術的成功率以及手術之後生活的 便利性，重新點燃角膜失明病患眼中的新曙光。

能源轉型的另一條路， 以「氨」為燃料的優勢與特性

施聖洋／中央大學機械系特聘教授、國際燃燒學會會士

古老的美國印地安人諺語：「地球並非祖先給我們的 遺產，而是我們向後代子孫借來的」。為了後代子孫 及人類的未來，我們必須以文明的普世價值（真善 美）和智慧永續做出選擇，改變工業革命以來人類社 會科技發展、經濟活動的做法，才能改善環境變遷和 生態破壞等多面向問題。全球暖化、氣候變遷與能 源、燃料的使用策略息息相關，攸關著人類的生存與 永續發展。本文將從使用氫和氨的無碳燃料技術研發 的角度出發，簡介它的相關發展。

以氫和氨作為燃料不會產生二氧化碳，是能源轉型、

減少化石燃料使用的極重要選項。但是氫和氨的應用 還有許多課題需要被克服，從合成製造、運輸儲存， 以及修改或發展能源載具，仍然存在著技術性、安全

性、便利性和成本等問題需要克服。簡而言之，在氫 和氨的技術經濟可行性接近化石燃料之前，仍需要大 量的投資來進行研究推動。

「綠氨」作為燃料有哪些優勢？

根據生產過程中的碳排與對環境保護程度，氫和氨可以 用不同的「顏色」描述，如生產符合碳中和燃料標準 的「綠氫」或「綠氨」，就是使用再生能源電解、非化

石燃料製造。其他顏色依碳排程度高低有使用煤氣化的 「褐氫」、使用天然氣進行蒸氣重組反應的「灰氫」， 若兩者有使用碳補捉和儲存則為「藍氫」。

以氨作為氫燃料載體的潔淨能源研究，近年來逐漸成 為國際燃燒領域的顯學，氨比氫更具有運輸和儲存等 優勢，有較佳的經濟可行性。氨在常壓下可被輕易地 液化，凝結溫度僅為 -33.4 ℃ ，與液化石油氣（ liquefied petroleum gas, LPG ）主要成分丙烷（ propane ）的凝 結溫度 -42.1 ℃ 相近，因此可使用經防腐蝕處理的液 化石油氣設備來運輸液氨；而且在常溫下，氨氣約於 10 大氣壓即可被液化。相比之下，氫氣的凝結溫度 為 -252.8 ℃ ，因此液氫極不易運輸和儲存，成本遠高於 液氨；金屬材料若長期在含氫介質中使用，因材料吸 氫而造成氫脆（ hydrogen embrittlement ）的材料安全問

題，也遠比氨的材料腐蝕問題更難處理。最後，在相 同體積下，氨比氫具有更高的能量密度。

氨是世界上大量生產的化學品之一，過去主要使用哈 伯法（ Haber-Bosch process ）製造，生產時高度依賴化 石燃料，其中產物 80 ％用於化學肥料工業。在過去， 氨與能源部門的關聯性相當有限，但由於它具有無碳 的化學優勢、高氫含量、低成本的儲存，以及運輸有

機會與現有設備整合的強大可行性，因此以氨作為燃 料展現了很大的應用潛力。綜合而論，在技術與經濟 上能夠實現以氫為燃料的最終技術目標前，先以氨為 燃料可能是較具經濟可行性的選擇。

未來的氨燃料技術發展關鍵，將需要利用再生能源所產 生的電力，進行水電解產氫（取代傳統的天然氣重組產

氫）；並藉由電動低溫空氣分離氮氣，再將氫和氮組合 為「綠氨」。哈伯法製氨需要高溫高壓環境，可藉由太 陽能熱能，或是使用再生燃料的壓縮機來供給與維持， 以提高整體氨轉化效率。然而，再生能源具有強間歇性 和不確定性，將是實現全電動哈伯法、製造 e-ammonia 所要面對的最大挑戰。為了克服這項挑戰，讓氨的產製 有更好的靈活性、並且能與再生能源發電系統整合，開 發催化劑讓合成氨的反應能夠在較溫和條件包括低壓和 寬廣溫度範圍下進行十分重要；高效且長壽命的合成催 化劑，例如鈷（cobalt, Co）基和釕（ruthenium, Ru）基 的催化劑，是目前研發的重點。

日本對氨燃料的研究與應用成果

日本是目前國際間對氨燃料研究與應用最具有成果 和影響力的國家。早在十年前（ 2013 年），日本科學

技術振興機構（ Japan Science and Technology Agency, JST ）即邀請前東京工業大學榮譽教授秋鹿研一擔任大 型能源載體（氨燃料）戰略創新促進計畫（ Strategical Innovation Promotion Program, SIP Energy Carrier ）的 計畫主持人，領軍日本產官學研界全力推動產氨、儲 氨、氨應用等全方位以氨為氫燃料載體的潔淨能源研 究。當年臺灣曾由時任國科會駐日代表的蔡明達牽線 與日本東北大學流體科學研究所的小林秀昭推薦，於 中央大學舉辦「 NSC-JST Fuel Cell-Energy Carrier 」研 討會，與由秋鹿研一領軍近 20 位日本產官學研界人士 來臺進行交流。就在筆者寫此稿時，秋鹿研一和小林 秀昭所共同編輯的書籍CO2 Free Ammonia as an Energy Carrier （ Japan's Insights ）終於出版了，這是全世界第 一本以 氨為氫燃料載體全方位研究、技術和應用的書

籍，並整理了SIP Energy Carrier大型計畫的多年相關研 究和應用成果。

日本有關純氨或混氨燃燒的研究涵蓋了多個電力和工業 部門，如氣渦輪機（gas turbines）、熔爐（furnace）、鍋 爐（ boilers ）等。氨氣用於燃氣輪機的方式，大體上可 分為兩大類：氨氣熱裂解（ammonia thermal cracking） 和氨氣直接燃燒（ ammonia direct combustion ）。進行 氨氣混燒需注意兩個主要問題，一為火焰的穩定性， 另一為NOx排放濃度的減量。

日本重工業 IHI 公司（株式會社 IHI ，以下簡稱 IHI 公 司）自 2013 年開始研發改良天然氣燃氣輪機，使它可 使用氨作為燃料，並在 2018 年發表 2 MW （百萬瓦）

天然氣混氨的燃氣機組，成功地混入 20 ％的氨氣進 行混燒；為了減少混氨燃燒產生的氮氧化物，此技術 還使用了選擇性觸媒還原 （ selected catalyst reduction,

SCR ）來大幅降低 NO x 的排放濃度。 IHI 公司更於 2021

年宣布， 2 MW 燃氣輪機的氨氣混和比提高到了 70 ％， 並擬將液氨以直接噴霧方式與天然氣混合，運用新技 術同時降低了 NO x 的排放。 IHI 公司透過此技術，可能

有望在2025年進行全氨燃氣輪機的商業化運轉示範。

日本三菱重工業（ Mitsubishi Heavy Industries ）研發的 H 系列燃氣輪機則可直接燃燒氨氣。三菱重工使用擴散 燃燒方式來控制火焰的穩定性，並利用兩階段燃燒搭 配選擇性觸媒還原技術來降低 NOx排放量。以三菱重工 H 系列中的 H-25 型燃氣輪機（功率為 40 MW ）為例，

單一機組的電力輸出效率僅為 36 ％，產生的熱有 48 ％ 用於加熱水變為水蒸氣（輸出蒸汽溫度約為 570 ℃ ）； 而結合熱回收蒸汽渦輪機，使它的整體發電效率可 達 84 ％。針對更大型使用氨為燃料的燃氣輪機（ 100 MW），日本也投入產官學資源正在進行開發。

日本政府預計在 2030 年將 CO 2 減量至 2013 年的 46 ％。

目前日本整體 CO 2 排放約 18 ％來自工業部門，這部分主要 來自金屬加熱熔爐，如煉鋼等。因此日本新能源產業技 術綜合開發機構（ New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO ）推動以無碳氨為燃料 的金屬加熱熔爐計畫。第一個兩年期計畫（ 2021 ∼ 2022 ） 由 Rozai 工業（ロザイ工業株式會社）、三研工業、北 海道大學、東北大學、廣島大學所組成的產學研究團隊 執行。第一階段研發使用 30 ％氨混合 70 ％壓縮天然氣 （compressed natural gas, CNG）於金屬加熱熔爐的燃燒技 術，利用高溫空氣燃燒，預熱溫度達 1000 ℃ 並加入選擇性 觸媒還原技術來達到低碳且低氮氧化物（ low-NO x ）的目 標。針對使用氨燃料的高溫空氣燃燒金屬加熱熔爐研發， Rozai 工業負責建立一大型可達數百千瓦（ kW ）的熔爐，

而廣島大學和三研工業負責建立小型數十千瓦的研究型熔 爐，北海道大學和東北大學則根據基礎燃燒知識來解 釋所 獲結果。

氨燃料應用的未來展望

在高溫條件下，氨氣可作為固態氧化物燃料電池 （ solid oxide fuel cell, SOFC ）的優良燃料。筆者

過去執行國科會「前瞻加壓型氨 SOFC 」的多年期

研究計畫時，主要透過兩步驟將氨氣進行電化學 反應。首先，在操作溫度 750 ℃ 時，以鎳（ nickel, Ni ）為陽極觸媒，可以讓氨燃料幾近 100 ％熱解成 氫與氮；然後，再進行氫與氧電化學反應，它的電 池性能與使用氫的電池性能相當接近。以氨氣為 燃料的 SOFC ，在 3 ∼ 5 大氣壓力的高操作壓力條件 下，可與微氣渦輪機（ micro gas turbine, MGT ）結 合成 SOFC ／ MGT 高效率複合分散式發電系統。不 過 SOFC 仍有成本和壽命的兩大難題有待研究突破 才有大規模商業化的可能。

結尾應編輯之邀，淺談一下筆者未來的研究發展方 向。預計將針對能源轉型不可或缺的無碳燃料，如 氫氣和本文主要介紹的氨燃料等，進行高壓貧油預 混紊流燃燒的引燃和火焰速度定量量測、以及加壓 型氨SOFC性能和穩定性測試實驗，希望持續產出領 先國際相關領域的學術成果。

近程目標為開發天然氣混氫、混氨燃燒科技，應用 於燃氣機組發電、鍋爐等領域；遠程目標為研發安 全可靠的純氫燃燒器，為能源轉型、永續環境盡一 分心力。最後，培育優秀博、碩、學士人才，也是 筆者是一生的志業。

延伸閱讀

1. Aika, K. I. (2023). Brief Review of the Japanese Energy Carrier Program and an Energy Science View of Fuel Ammonia. CO2 Free Ammonia as an Energy Carrier, 3-16.

2. Shy, S. S. et al . (2018). A pressurized ammonia-fueled anodesupported solid oxide fuel cell: Power performance and electrochemical impedance measurements. Journal of Power Sources, 396, 80-87.

重複感染與疫情在地化

我知道這是一個荒謬的情況，但我們都參與其中，我 們必須接受它本來的樣貌。—卡繆，《瘟疫》

接種了疫苗，還是會被感染；感染了之後，還是會再 被感染。

這就是新冠疫情既定的現實，人類不願意接受也不

行，因為一切都已經印記在新冠病毒那持續具有免疫 逃避的變異基因中。你的抗體不足以中和下一個到來 的新變異株，這是命定的生物之率。不過，先不要氣

餒，我們可以瞭解一下，再次被感染會 出現更嚴重或較輕微的症狀？

2020 年 3 月到 6 月，卡達出現了第一波

新冠疫情，估計約有總人口的 40% 被感 染。 2021 年 1 月至 5 月間，又有兩波疫 情，分別是 Alpha 和 Beta 變異株入侵。 比較第二波及第三波重複感染病人與首 次感染的病人，在控制年齡、性別、變 異株種類之後，發現重複感染的人罹患 新冠重症的比例（ 4/1,300 ），與首次 感染者（ 193/6,095 ）相比，風險比是 0.10 。且重複感染的人當中無人死亡， 表示自然感染提供了預防重症與死亡的 免疫力。

美國加州的資料也顯示，在 2021 年 8 月 Delta 疫情的最 高峰，未曾感染的人（未接種疫苗）染疫住院的風 險，是曾經感染者（未接種疫苗）的 15 倍以上。由此 顯示，曾經自然感染可以預防重症住院比例，原因與 既有細胞免疫相關；相對於冠狀病毒的棘蛋白會應人 類抗體而不斷突變，冠狀病毒刺激細胞免疫的特徵在 各變異株之間改變不大。

至於最具有突破性感染能力的 Omicron ，又是如何？感 染過BA.1或是BA.2，可以預防BA.5嗎？

冠狀病毒的重複感染，是福還是禍？

《從一個沒有名字的病開始》

來自BA.1／BA.2的綜合免疫，

可預防BA.5

台灣大部分的人只感染過 BA.1 或 BA.2 ，而 BA.5 已經開 始在台灣傳播，感染過 BA.1 或 BA.2 的 500 萬台灣人，會

不會再感染BA.5，是目前大家最關心的問題。

加上眾人正引頸期盼次世代疫苗問世，希望透過施打

次世代疫苗，增強對 BA.5 的抵抗力。但次世代疫苗是 否能有效對抗 BA.5 ，還未可知。因為即將問世的次世 代疫苗，是以 BA.1 為抗原標的，若要檢視其針對 BA.5 的有效性，仍無臨床資料。不過有三篇 文獻可以幫助我們找出一點蛛絲馬跡。

葡萄牙是歐洲較早被 BA.1 入侵的國家，

後來也被 BA.5 入侵。他們的科學家針對 不同時期被不同變異株感染的人，研究 了再次被感染 BA.5 的機率。結果發現，

在全民疫苗接種比例高的情況下，綜合 免疫對 Omicron 亞型變異株的保護性，

BA.1 ／ BA.2 是 75.3% ，也就是感染過

BA.1 ／ BA.2 的人，只有 25% 的人對 BA.5 不具保護性。至於感染過原始武漢株的 人，保護性是 51.6% ； Alpha 為 54.8% ；

Delta 為 61.3% 。研究結果顯示，比起感

染過其他變異株，感染過 BA.1 或 BA.2 的 人，可獲得更強的BA.5保護性。

另一方面，卡達的研究則顯示，曾被 Omicron 感染的人， 對於預防有症狀的

BA.4 或 BA.5 感染率的有效性為 76.1%

（ 95% CI ： 54.9-87.3% ），也就是感染

過 BA.1 ／ BA.2 的人當中，只有 24% 的人

不具 BA.5 的保護性。另一篇更早的研究

5 ，更顯示 BA.1 與 BA.2 在短期內，互相

具有相當程度的保護性，也就是說，感

染 BA.1 後，可預防 BA.2 感染；反之，感

染 BA.2 ，也可以預防 BA.1 感染。既然

BA.5 是由 BA.2 演變而來，此文對 BA.5

仍具有參考價值。

綜合以上結論，台灣未來面臨 BA.5 ，會是什麼情況？ 套用上述的研究結果， BA.1 ／ BA.2 自然感染對 BA.5 的 保護性為 76% ，以台灣的高疫苗接種率，加上超過 500 萬人已被 BA.1 ／ BA.2 感染過，未來數個月，重複感染 的人口大約僅占總感染人數的 1/18 。沒有感染過任何一 株新冠病毒的人，被 BA.5 感染的機率一定比被 BA.1 ／ BA.2 感染過的人高，而且高出很多。以上討論都是以 有接種疫苗為前提。

新冠病毒感染無法刺激永久的免疫力

何謂永久免疫力？就是感染後，一輩子不會再被感 染。天花，這個至今唯一被人類以接種疫苗的方式根 除的疾病，就是靠著它所刺激的永久免疫力，成為根 除病毒的最重要因素。且不管是接種天花疫苗或自然 感染，所形成的群體免疫，都可以提供我們不再被天 花病毒侵犯的永久保護。還有麻疹，一旦感染，人體 免疫力可以維持數十年到一輩子之久。也就是說，只 要感染過，就不太需要擔心會再被感染。然而，新冠 病毒並非如此， Omicron 更是讓人類感到棘手無比。即 使我們被感染過，也有可能再次被找上。

你我都感染過多次冠狀病毒

重複感染並非新冠病毒專屬的病毒特性。從已經與人 類共存的四種季節性冠狀病毒來看，研究顯示，人類

從這些冠狀病毒獲得的免疫力，只能維持很短的時 間，所以大部分的人是有機會被重複感染的。一項長 期追蹤的研究顯示，此類季

節性冠狀病毒的累積感染 率，會隨年齡增加而提升。

84% 的兒童在三歲時就被至 少一種季節性冠狀病毒感染 過，而且 20-48% 的兒童在 三歲以前有被冠狀病毒感染 至少兩次以上的經驗。即便 成年人，被一種冠狀病毒感 染 12 個月後，再次被同一種 季節性冠狀病毒感染也是常 有的事。

雖說這四種季節性冠狀病毒 帶來的症狀，都屬於上呼 吸道感染的輕微症狀，但冬 天住院的類流感呼吸道感染 者當中，也有約 10.36% 的 住院病人確認受到冠狀病

毒的感染，病毒占比分別為 HCoV-OC43 （ 43.43% ）、 HCoV-NL63 （ 44.95% ）和 HCoV-229E （ 11.62% ）， 而且感染率最高的是 10 歲以下小孩。血清學研究也 顯示，六歲以前的幼兒，感染率快速逐年增加。經證 實，大部分的人在六歲之前就已感染過冠狀病毒了。 從感染者主要都是年幼的孩童，成年人則呈現高抗體陽 性率，顯示過往的自然感染提供某種程度的保護性。成 年人雖可能再一次被感染，可是症狀通常不明顯。

綜合這些資料顯示，每次感染後所獲得的免疫力，雖 不能預防下次感染，卻會使下次感染的症狀更輕微。

對某些人，重複感染是惹禍，不是幫忙

以上是冠狀病毒重複感染的相關研究結果，宏觀來 看，也代表了多數人所經歷的感染與免疫交互相關的 機率。至於會不會有某些人走上不同病程，重複感染 後，症狀反而更嚴重，而不是更輕微？確實是有少數

這樣的人存在。

儘管絕大多數有關重複感染的文獻，都顯示自然感染 可提供某種程度的免疫力，使得再次感染的症狀較 輕，或整體住院率較低。但也有一些研究仔細描繪且 凸顯個體的差異，值得我們好好瞭解這些例外具有哪 些特性。

2020 年 11 月到 2021 年 5 月間，西班牙的一家醫院追蹤

了 19 位經過病毒基因定序確定是重複感染的病例， 且都在第一次感染後接受檢驗是否有抗體產生。結果

發現，其中有六人沒產生抗體。在第二次感染時，那 六位沒有產生抗體的人都出現症狀，其中兩人需要住

院、一人死亡。而有抗體的 13 人中，只有五人第二

次感染有症狀，其他八人都沒有症狀，沒有人需要住 院或死亡。雖然樣本人數不多，但清楚闡述了感染後 產生預期的免疫反應的重要性。感染後沒有產生抗體 的人，就像接種疫苗沒有產生抗體一般，在下次感染 時，是不具保護性的。此外，感染後沒有產生抗體， 本身可能反應的是某種免疫缺陷，也是無法抵抗病毒 的缺陷。針對這類族群加以研究，可以做為未來精準 醫學的基礎。

墨西哥則分析了全國100,432名確診者的資料（Omicron 出現之前），並確定有 258 例檢驗確診的重複感染病 例（ 0.26% ），顯示在 Omicron 出 現之前，重複感染率不高。從報 告中還可觀察到，首次感染新冠 病毒且為重症者，再次感染同樣 是重症的機率較高，且兩次感染 的間隔時間也較短。除此之外， 在多變項分析中，也發現其他重 複感染新冠重症者的相關風險因 子，如年齡、共病（肥胖、氣 喘、第二型糖尿病）等等。

綜上所述，我們已經可以知道， 哪些人重複感染新冠病毒容易出 現重症。還有沒有其他風險因 子，會增加重複感染重症率呢？ 加州的凱薩醫療機構（ Kaiser ）針 對 75,149 名確診者進行研究，重複 感染的有315例，270天的累積重複 感染率為 0.8% 。同時發現，初次 感染需要住院的人，更有可能再次 被感染（ 1.2% vs 0.8% ）。此外， 免疫功能低下患者的重複感染率為 2.1%，也是明顯較高。不過兒童再 次感染率則遠遠低於成人（ 0.2% vs 0.9% ）。從性別來看，女性重

複感染率為1.0%，與男性0.7%也有顯著差別。

以上研究同時讓我們觀察到，以住院率來說，重複感 染的族群（ 11.4% ）比初次感染的族群（ 5.4% ）更需要

住院。這是否違反了前面所說的，重複感染症狀較輕 的理論？

應該不是，只要仔細分析就會看得出來，上述研究顯

示重複感染的人比較集中在原本就相對不健康的人， 反應在原先就需要住院，或已知免疫力較差的人身 上。這些人或許就是我們需要特別注

意的族群，相關作為如盡早診斷並加 以治療，或執行更詳細的個體研究， 以進入精準治療／預防的範疇，都是 我們可以著手進行的。

重複感染提供在地化疫情的 平衡與穩定

過去兩個冬季，因為新冠疫情的防疫 措施，使得全球每年都會出現的季節 性流感疫情，不是縮小，就是像台灣 一樣完全消失。熱愛 「清零」的台 灣人可能會因此拍手叫好。可是現況 不一定如我們所願。看看2022年新冠 疫情趨緩、生活恢復正常之後，季節 性流感疫情的樣貌又是如何？流感病 例在澳洲出現了一次較大的流行。這 又是基於什麼原理？

在溫帶地區，每年冬季病毒報到就會 感染一些人，因此也提升了族群整體 具有的免疫力比例。如此年年循環， 造就了流感可預測的冬季流行，及其 流行的幅度。2022年，在時隔兩年沒 有流感流行季之後，必定會有更多人 因沒有接觸病毒，而處於可被感染的 狀態，因為多數人都沒有足以保護的

免疫力。因此，世界各國都在 2022 年企圖擴大流感疫

苗接種計畫，讓更多人接種流感疫苗，用以減低流感 可能的危害。

從以上流感重複感染的案例，就能理解我們該如何看 待新冠疫情。套用一句老話：不是感染愈少就愈好。 我們的疫苗所給的保護性是有限的，不管是時間或抗 體的廣度。但有接種疫苗，再加上一定程度的感染， 最好是輕症或無症狀，就有助於長期的穩定生活。

說個切身的故事： 2022 年 6 月，隔壁家小朋友是一對跳

國標舞的兄妹，冠軍級的。當妹妹看見自己快篩兩條 線之際，興高采烈在屋裡跳了幾圈。為什麼呢？因為 她確定可以在兩週後，去參加那個她期待已久的國標 舞競賽。反觀哥哥則有點鬱卒，因為他面對一個不確 定的未來，若正好在比賽前兩天確診怎麼辦？

新冠疫情的在地化，不是以我們現在的科技就有能力 阻擋的。花精力抗拒那無可避免的，最終只是讓那無 可避免的延後發生，也必將前功盡棄。還不如及早為 自己準備好如何對付那無可避免的，以減低危害。

2022 年冬天，台灣可能面臨流感及新冠的流行，脆弱 族群應提前準備。趁著疫情尚未起來前，還沒完整接

種新冠疫苗的人，趕快接種適合自己的疫苗，並將身 體調理好。十月流感疫苗開打時，要趕快接種，並維 持良好個人防疫衛生習慣，如此才能安然再享受一個 美好的冬季。

書　名｜從一個沒有名字的病開始：新冠疫情，人類的奇幻之旅，

終結與再出發

作　者｜何美鄉

出版社｜商周出版

出版日期｜2022年10月

回到2019年末，身在臺灣的我們，恐怕很難想像，日子即將全然改變。那些我們習以為常的日子，都 將被口罩蓋上、被酒精浸潤。

新冠疫情是一齣歹戲拖棚的病毒變異大競賽。原本預期疫苗上市、接種疫苗、疫情結束，一切回歸正 常。但新的變異株一次又一次出現，我們只能不斷調整目標和行動。

本書是一個臺灣的流行病學專家，用臺灣這片土地的語言所寫。集合疫情期間，全球科學界對病毒、疫 苗、免疫反應、防疫成效的研究成果，加上傳染病學、流行病學、公衛專業的解讀，層層為大眾的防疫 知識打釘固樁。

成大團隊發表「臺灣巨木地圖」

找出臺灣分散各地的巨木 整理報導｜陳亭瑋

臺灣位於熱帶與亞熱帶的交界處，環境得天獨厚又有多 變高聳的地形縱貫，孕育了廣大的森林巨木。農委會林

試所助理研究員徐嘉君和成大測量及空間資訊學系教授 王驥魁組成「找樹的人」團隊，結合公民科學以及空載 光達（ airborne LiDAR ）技術，全臺跑透透繪製「臺灣 巨木地圖」，找尋臺灣各地超過65公尺的「巨木」。

森林資源調查的重點之一是量測樹高。然而對於高度 達 50 公尺以上的大樹，在地面難以直接觀測到樹頂，

要進行較為精確的樹高量測存在著本質上的困難。而 且臺灣地形陡峭多變、大面積的森林交通不便，因此 使用人力逐步調查也並不實際。傳統的巨木調查是藉

由訪談資深林業人員獲知巨木可能的地點位置，再出 隊進行探勘，但由於臺灣山林陡峭、崩塌頻繁，就算 抵達巨木的鄰近區域，往往也是可望而不可及。

因此團隊運用空載光達遙測技術，突破過往研究巨木 的阻礙。所謂的空載光達就是將雷測測距儀裝載在 飛機上，沿途發射訊號再接收反射回波，根據發射出 的訊號與反射回波的時間差，就可以計算地面或海面 到飛機的距離，進一步繪製出航線附近的地形模型。

此一技術已經被許多研究團隊用於調查森林資源，如

2016 年馬來西亞婆羅洲之心（ Heart of Borneo ）就利用 了空載光達的技術成功找到 50 棵超過 90 公尺的巨木。 因此，「找樹的人」團隊也利用全臺空載光達的資 料，初步調查出巨木的位置。

由於臺灣山林地形陡峭，若以簡單的樹高模型估測出 來的誤差值極大，在實務上無法使用。因此團隊發展 獨特的巨木尋找演算法，並且配合專業人員辨識出巨 木的位置。團隊首先於 2019 年 9 月發布利用空載光達在

棲蘭和丹大地區找到 272 棵巨木，經過四年努力，總共 找到 941 棵樹高超過 65 公尺的巨木。相較於過往紀錄， 臺灣能在這麼小範圍找出這個數量的巨木可說是十分 罕見。

從目前量測到的資料可以發現，臺灣巨木區多數分布 於中央山脈，部分在阿里山、雪山等地，其中位在雪 霸公園山谷的臺灣杉巨木「桃山神木」樹高 79.1 公尺， 是目前實體測量臺灣最高的樹。臺灣巨木往往位在交 通困難、伐採不易的地區，雖然這些區域保有大面積 的巨木森林，但要丈量這些巨木森林的樹高，也是生 態調查人員難以克服的障礙。

考量到氣候環境，全球適合巨木生長的區域僅占陸域的 2.1 ％，多數區域的巨木森林都因砍伐與氣候變遷逐漸 消失，因此具體了解臺灣巨木的生長位置，以進一步記 錄、保存臺灣的森林資源，也是刻不容緩的工作。

新聞來源

1. 綦守鈺（2022年12月10日）。「找樹的人-巨木地圖計畫」成果發表 成 大測量系王驥魁教授透過空載光達找到台灣最高、東亞最高的樹。成 大快訊。https://reurl.cc/VRqOMA

2. 「臺灣巨木地圖」網址：https://no1tree.tw/

整理報導｜陳亭瑋

在農地使用塑膠製成的「地膜」覆蓋地表，可以協助 農田防水、透氣、紫外線隔離、加快收成。然而，這 些塑膠地膜在淘汰後殘破的碎片會分解為塑膠微粒， 造成環境汙染並危害人體健康。有鑑於此，中興大學 土壤環境科學系特聘教授林耀東、植物病理學系兼任 教授黃振文、材料系副教授薛涵宇共同組成的跨領域 研究團隊，研發「高值化智慧環境友善多功能型地 膜」，不僅沒有農業塑膠殘留物的疑慮，更可增進土

壤健康。去（ 2022 ）年於未來科技館展出，並榮獲第

19屆國家新創獎──學研創新獎。

防水透氣的地膜可以協助調解地表溫度、確保土壤保

濕、阻隔多餘的降水避免植物吸收過多的水分；有些 材料甚至有反射隔離紫外線、降低土壤溫度、降低害 蟲密度、增加收成的效果。全球地膜的總產值在 2020

年為 35 億美元，預計將在 2027 年成長至 58 億美元。然

而目前的農業用地膜主要材料為塑膠，使用後殘留在 土壤中的塑膠微粒將影響土質結構、化學環境，因而

干擾作物吸收水分與養分，甚至可能藉由生物鏈途徑 進入環境循環中累積在生物體內，造成更大的危害。

興大跨領域團隊研發的「高值化智慧環境友善多功能 型地膜」除了具有傳統農業地膜防止水分逸散、維 持土溫、抑制雜草的基本功能，還可生物降解，符合 「生物可分解塑膠產品」標準。除此之外，此地膜成 本低廉，將原本的農漁畜廢棄物如稻稈、雞毛、牡蠣 殼有效再利用，賦予這些廢棄物第二生命成為多功能 地膜之後，再降解衍生為土壤的碳、氮、鈣等養分的 來源，成為土壤天然的肥料、植物保護製劑，並提升 土壤的健康與品質。

製作「高值化智慧環境友善多功能型地膜」的所有材 料都具有生物可降解特性，並且可依據不同的土壤特 性、農藝條件調整材料參數，以控制此地膜的材料水 解、紫外光分解速率。相較於傳統的商業地膜，此地 膜降解速率增加 52.17 ％、水溶性提升 50 ％，還具有環 境友善、植物保護、天然肥料、土壤碳蓄存和增進土 壤健康的附加價值。

依據研究結果顯示，興大研發的地膜可增加 1.17 ％的土 壤碳儲量、保持土壤水分 15.2 ％、增加 2.88 ％的作物產 量、並且增加土壤微生物活性 30 ％。將土壤肥力、植 物保護製劑與土壤碳蓄存合而為一的多功能地膜，可 說是全球首創的技術。

新聞來源

1. 中興大學公關組（2022 年 12 月 16 日）。研發高值化環境友善多功能地 膜 林耀東團隊榮獲國家新創獎。中興大學。 https://www2.nchu.edu. tw/news-detail/id/54706

2. 未來科技館（ 2022 年）。高值化智慧環境友善多功能型地膜研發與應 用。未來科技館。https://reurl.cc/bGy8bE

興大研發友善環境地膜獲得國家新創獎 期望增進土壤健康

統計COVID-19造成的全球死亡人數 比想像中來得困難

編譯｜陳亭瑋

了解一個疾病造成的死亡率，有助於評估疾病的傳播 和嚴重程度，並且能衡量防疫措施對流行病的應對成 效。這也是為何在嚴重特殊傳染性肺炎（ COVID-19 ）

疫情大流行期間，各國皆密切注意 COVID-19 的死亡人 數。但即使如此，要得知 COVID-19 確切造成的全球死 亡人數幾乎是不可能的，因為有許多國家並沒有進行

完整的死亡與死因紀錄。

受限於檢驗能力、資料收集的困難，在很多情況下要 確切的掌握一個事件如戰爭、天然災害、疫情所造成 的死亡人數相當困難。因此，「超額死亡率」（ excess mortality ），也就是該事件發生時的總體死亡人數和未 發生該事件的預期死亡人數兩者的差值，被認為可用 以估算這類短期事件所造成的死亡人數。

然而，由於不同國家、人群的基礎趨勢和數據可靠程度 差異很大，因此估算超額死亡人數並沒有一個通用有效 的方法。儘管有超過 100 個國家每月公布全國的死亡數

據，但在計算「正常」的預期死亡人數仍需要構建模 型。不同模型得出的結論也往往會有出入，因此超額死 亡人數的統計僅僅只是估計值。此外，也有許多國家並 不會收集或公布及時的死亡數據，必須透過各種過去的 統計調查進行推斷，或者參考各地的疫情強度、防疫措 施以及社會經濟條件，套用各種研究模型。

COVID-19造成的超額死亡人數統計

那麼， COVID-19 這幾年間在全球到底造成多少人死

亡？去（ 2022 ）年 12 月，世界衛生組織（ World Health Oraganization, WHO ）在《自然》（ Nature ）期刊上發

表了 COVID-19 大流行期間的超額死亡人數，顯示 2020

年和 2021 年的超額死亡人數比官方統計的死亡人數多 2.7 倍，在 1320 萬和 1660 萬之間。統計分析表明， 2021

年 COVID-19 的死亡人數超過冠狀動脈心臟病，成為世 界上最常見的死因。

不過， WHO 發布的數據比其他估計略顯保守。去年 3 月，華盛頓大學（ University of Washington ）全球健康 研究中心健康指標和評估研究所（ Institute for Health Metrics and Evaluation, IHME）發布的數據認為， 2020

年1月1日至2021年12月31日期間的超額死亡人數範圍為 1710萬至1960萬。而《經濟學人》（The Economist）週 刊的團隊使用機器學習模型更新的數字，一開始估計 約為1800萬，而後降到約為1600萬。

COVID-19 超額死亡人數的統計，也無法排除「間接」 造成的死亡案例，如由於疫情造成醫療資源不堪負荷， 受延誤的治療或手術；甚至是防疫措施導致的延誤送醫 等狀況。此外，也有涵蓋丹麥、芬蘭、冰島、挪威和瑞 典的研究顯示，前述IHME、WHO、《經濟學人》三個 組織所發布的數據彼此間並不一致，因此超額死亡的估 計僅能作為一種疫情的判斷參考指標。

超額死亡人數告訴我們的事

將前述統計上的限制納入考量，估算 COVID-19 疫情 期間的超額死亡人數仍有一定的意義。首先，超額死 亡人數仍然可以凸顯出疫情的規模，並且協助衡量一 些表面上死亡人數較少的國家，實際遭受疫情影響的 情況。在某些國家，疫情的狀況可能比它宣布的死亡 人數更嚴重，只是受限於行政系統效率，有許多潛在 的死亡人數並沒有像高收入國家那樣被精確地記錄下

來。根據 WHO 的估計，在中等收入國家超額死亡人數 與官方統計死於 COVID-19 的人數差異最大， 2020 、 2021 年間秘魯的超額死亡率是預期死亡率的兩倍，在 墨西哥、玻利維亞、厄瓜多則比預期高 41 ∼51%。低收 入國家的死亡人數較少，主要是因為它們僅占全球人 口的9%，並且人均年齡比高收入國家低。

其次，超額死亡的估算凸顯了有許多國家仍必須持續 改善它們的死亡登記系統。聯合國追踪各國死亡登記 的狀況的最新紀錄顯示，截至 2020 年，受追蹤的 188 個國家中僅有 154 個國家的死亡數據可達到至少 75 ％的 完整度。而在社會安全網較弱的國家，人們可能沒有 動機向官方報告死亡資料，許多人可能甚至不知道需 要回報。普查類型的調查可以在稍後填補一些資料空 缺，但通常這類調查偏重於紀錄母親和兒童的死亡。

聯合國兒童基金會（UN children's charity, UNICEF ）估 計，全球約有一半的死亡沒有被官方記錄；位於紐約

的非營利公共衛生組織 Vital Strategies 比較樂觀，估計 全球約有40％的死亡沒有官方記錄。

總的來說，超額死亡人數估計充滿了挑戰，但它對了 解和應對疫情至關重要。此一估計的數據也提醒了大 眾， COVID-19 在全球的影響，很可能遠遠超出了官方 報告的死亡人數。此外，為了獲得更精確死亡人數統 計，各國將需要積極擴展相關數據收集和改善數據品 質。這對於我們未來理解、改善流行病的防疫措施也 非常重要。

新聞來源

1. Acosta, E. (2022). Global estimates of excess deaths from COVID-19.

2. Msemburi, W. et al. (2022). The WHO estimates of excess mortality associated with the COVID-19 pandemic. Nature, 1-8.

3. Editorial. (14 December 2022). Missing data mean we'll probably never know how many people died of COVID. Nature. https://reurl.cc/nZ44an

4. Economist, T. (2020). Tracking covid-19 excess deaths across countries. The economist. https://reurl.cc/bGaavr

生物多樣性大會COP15正式落幕 各國期望在2030年前保護30％陸地與海洋

聯合國第15屆生物多樣性大會（COP15）於去（2022）

年 12 月 7 日至 12 月 19 日在加拿大蒙特婁舉行。由於嚴

重特殊傳染性肺炎（ COVID-19 ）疫情的影響，原訂於

2020年舉行的COP15延期至2021年，由主辦國中國於昆

明先召開第一階段會議；第二階段會議則在去年移師加

拿大蒙特婁。不同於過往以保育為主的目標，本次大會 的重要使命為通過《 2020 年後全球生物多樣性綱要》

（Post-2020 Biodiversity Framwork），並替未來10年的 生態規劃「行動計畫」，此外也將討論「 30x30 」——

在2030年前保護至少30％的陸地與海洋——的細節。

隨著人類文明的快速發展，地球物種滅絕的速度也超

乎過往。 2010 年的生物多樣性大會通過了「愛知目

標」（ Aichi Biodiversity Targets ），期望世界各國在 2010 ∼ 2020 年間達成其中包含五大策略、 20 項標題目

標，以減輕生物多樣性的壓力、保護生態系與物種和 基因多樣性等。然而十多年過去了，愛知目標中訂定 的期望沒有一項完全實現，僅有六項目標部分達成， 且部分子目標甚至更加惡化。本次的 COP15 大會也將 延續已期滿的愛知目標，訂定第三次全球生物多樣性 十年目標藍圖，且重點是要「實踐」它。

COP15 會議在 12 月 19 日清晨進入最終討論，儘管在此 階段有部分非洲國家如剛果民主共和國提出異議，認 為此份協議並未提供開發中國家額外資金，但在大會 主席敲下議事槌、各國代表歡慶鼓掌的情境中，本屆

整理報導｜羅億庭

的《昆明－蒙特婁全球生物多樣性綱要》（ KunmingMontreal Global Biodiversity Framework）仍確定通過。 根據大會發布的新聞稿指出，目前全球僅有 17 ％的陸 地與 10 ％的海洋受到保護，為了達成 30x30 的目標，各 國也將優先選擇具生態代表性的區域進行保育，並承 認原住民的傳統領域、尊重他們的做法。其他重要目

標則包括每年減少 5000 億美元可能危害生物多樣性的 補貼、減少食物浪費及過度消費、降低農藥風險等。

此外，由於許多生態豐富的地區都集中在開發中國

家， COP15 大會也決議籌措資金協助這些地區執行保

育工作，目標是在 2025 年前每年提供 200 億美元，並在 2030 年前將補助款提高到每年 300 億美元。由於近年來

物種滅絕的速度比過去平均值高出數十到數百倍，若 再不採取更大膽一些的行動，物種滅絕的速度將愈來 愈快。

COP15 的決議對臺灣的政策會有哪些影響？在台灣科 技媒體中心發布的專家觀點中，來自特有生物研究保 育中心的助理研究員林大利表示，本次會議中最重要

的是讓各締約國確實履行《 2020 年後全球生物多樣 性綱要》，並且扭轉生物多樣性流失的劣勢，在 2050 年之前邁向「自然正成長」（ nature positive ）的目

標。儘管臺灣不是聯合國締約國，但仍應盡力完成締 約國的義務，臺灣各主管機關也須對有助於落實目標 的計畫與政策給予支持。未來的政策與研究計畫若能

和《 2020 年後全球生物多樣性綱要》與永續發展目標 （Sustainable Development Goals, SDGs）結合，將會是 一大重要的方向。

臺灣師範大學生命科學專業學院教授林思民則針對 30x30 議題，提出臺灣都會公園中的綠地空間其實已經 成為十分重要的野生動物庇護場域。雖然都會公園所占 的面積並不大，但卻有機會扮演讓動植物永續、永存的 友善空間，未來也勢必會在多樣性保育的框架中扮演重 要的功能。另外，他也提及臺灣雖然有《野生動物保育 法》，但卻未有野生「植物」保育法，也並沒有遺傳資 源的管制方式，近年來有一些他國學者在臺灣採集了蜘

蛛、甲蟲、無尾鞭蠍等特有物種，攜出境外後發表於國 際期刊，不過卻未將臺灣的研究團隊掛名於論文中，也 並未致謝。若臺灣遲遲未有動作，將使臺灣未來在國際 上進行合作研究時面對多種阻礙，本土的生物資源也將 遭外人盜用而缺乏保護機制。

林思民也提及 2021 年底，林務局委託臺灣大學生態 學與演化生物學研究所教授李玲玲為首的研究團隊， 提出臺灣首分生物多樣性國家報告——《 2020 年生物 多樣性國家報告》。報告中針對愛知目標的 20 項目標 進行盤點，並報導了臺灣的現況。根據報告書中的整 理，臺灣相較於其他國家而言的整體表現並不算差。 也因為臺灣特殊的地形特性，中高海拔環境的先天環 境成為了非常好的保護區；但在低海拔物種，包含平 原、濕地、海岸等生態環境，卻面臨了極大的開發壓 力，再加上外來種生物的入侵，反而成為受到衝擊最 為嚴重的區域。

近年來公民科學（citizen science）的參與也為臺灣的生 物多樣性提供許多珍貴的資料。以鳥類為例，林大利分 享了「臺灣繁殖鳥類大調查」中得到的數據，這讓學者 們得以知道森林與農地的鳥類雖有緩慢成長（約增加 20 ％），但外來鳥種卻快速擴張（約增加 180 ％），對 於鳥類保育來說也將會是一項棘手的課題。

在 2050 年「與自然和諧共處」是生物多樣性保育的長 遠願景，但在過去 20 年的進展有限。本屆 COP15 大會

批准了一系列與實踐相關的協議，包含監測、審查、 資源調度等，也期望能協助開發中國家建立執行能 力。大會也決定在聯合國現有的生物多樣性融資機制 下創建一項新的基金，但有關基金的短、中、長期規 畫則留待下次大會前持續討論。

新聞來源

1. 黃梅舒等（2022年12月20日）。生物多樣性大會達成歷史性協議 近200 國同意2030年前保護30%的陸地與海洋。環境資訊中心。https://e-info. org.tw/node/235725。

2. 台灣科技媒體中心（2022年12月15日）。「生物多樣性公約COP15」專 家意見。台灣科技媒體中心。https://smctw.tw/14763/。

找到動脈粥狀硬化新分子標靶 「紐蛋白」磷酸化是關鍵 整理報導｜羅億庭

心血管疾病長年來位居臺灣十大死因的前段班，溫差大 的秋冬更是心血管疾病的好發季節。即便我們知道動脈

粥狀硬化（ attherosclerosis ）是誘發心血管疾病的重要 危險因子，但科學家目前對於心血管系統中的力學環境 仍所知甚少。

近期由臺北醫學大學醫學科技學院院長、國家衛生研究 員特聘研究員裘正健領導的跨領域團隊，解密了血流力 學如何調控血管病生理、動脈粥狀硬化形成的分子機

制，可望成為診斷與治療動脈粥狀硬化的新分子標靶。

該項研究成果已於去（2022）年11月，刊登於《歐洲心 臟雜誌》（European Heart Journal）期刊。

過往的臨床醫學研究顯示，動脈粥狀硬化大多好發於血 管彎曲或分岐處附近。由於這些區域的血液流動特別 複雜，而且產生的擾流（disturbed flow）與剪力（shear stress ）被認為是調節血管壁發炎及動脈硬化形成的重 要因子。但即使經過了 40 多年的研究歷程，科學家依 舊很難解析心血管系統的力學環境如何調控心血管病生 理，並導致動脈粥狀硬化形成。

本次由裘正健率領的「血管分子生物工程」團隊，跨領 域結合實驗豬與基因轉殖鼠模型、體外流動室模型、 大規模磷酸化蛋白質體學，以及冠狀動脈疾病患者的 臨床標本，首次開發出心血管疾病動脈粥狀硬化的診 斷與治療新分子標靶——紐蛋白（ vinculin ）。紐蛋白

是一種細胞骨架蛋白兼黏著斑組成蛋白，它的絲胺酸

（serine）721位置在容易出現動態粥狀硬化的血管內皮 中，會被紊亂的血液擾流與剪力高度磷酸化。而這種

由擾流引起的紐蛋白絲胺酸 721 磷酸化，是在蛋白偶聯

受體激酶 2 （ GRK2 ）酵素的作用下產生， GRK2 將使得

紐蛋白成為閉合型的無活性形式。無活性形式的紐蛋 白會破壞血管內皮 VE －鈣黏蛋白（ VE-cadherin ）的連 接，並增加血管內皮的通透性與病灶內巨噬細胞的浸潤 （infiltration），最終導致動脈粥狀硬化的病灶。

研究團隊首先利用動脈粥狀硬化小鼠模型，繁殖出血 管內皮過度表達且紐蛋白並未磷酸化的基因轉殖小鼠 進行實驗，成功證實了紐蛋白絲胺酸 721 磷酸化在促進 動脈粥狀硬化中的關鍵作用。團隊後續又進一步針對 冠狀動脈疾病患者的臨床標本進行分析，發現血管內 皮的紐蛋白絲胺酸 721 磷酸化是動脈粥狀硬化疾病發展 時的關鍵臨床病理生理標誌物，透過量測患者血清中 的紐蛋白絲胺酸 721 磷酸化數值，對於診斷冠狀動脈疾 病的進程相當有幫助。

藉由本次對於血管內皮及血清中紐蛋白絲胺酸 721 磷酸 化的發現，可望協助臨床上動脈粥狀硬化的早期治療 與評估，並有助於發展心血管疾病相關的診斷方法與 治療藥物。

新聞來源

國家科學及技術委員會（ 2022 年 12 月 13 日）。動脈粥狀硬化症診斷治療 創新發現　臺灣研究團隊亮眼成果榮登國際頂尖期刊《歐洲心臟雜誌》。 國家科學及技術委員會。https://bit.ly/3FzjzZP

讓聽障人士不只聽見更能「聽懂」

整理報導｜羅億庭

人工智慧（artificial intelligence, AI）近年來發展迅速，

在諸多產業中都可以看到 AI 的身影。以 AI 、資通訊科

技（ ICT ）輔助的智慧醫療領域長期受到關注，許多新 技術也應運而生，例如近期中央研究院資訊科技創新研 究中心的研究員曹昱與研究團隊共同開發了AI口語輔助

溝通技術，利用AI協助在口語溝通上有障礙的患者，期 望能改善他們的生活品質並提高患者的學習能力。

使環境噪音如車聲、音樂等，在口語溝通障礙者對話 時能夠被有效消除，降低訊號失真的影響，讓聽障人 士不只能「聽到」更能「聽懂」。除了輔助口語障礙 者進行溝通、降低聽障可能帶來的負面影響之外，也 有望提升他們的學習能力和溝通品質。

得知他人的需求、傳遞情感、交換訊息、學習知識， 順暢的口語溝通對人類的科技發展、情感交流、智慧 傳承上有著關鍵作用。一般來說口語可以分為兩個部

分：接受性語言（聽話）、表達性語言（說話）。在

接受性語言的部分，根據世界衛生組織（ World Health Organization, WHO ）所做的統計，全球有超過 15 億人

聽力受損，而造成聽力受損的原因其實有許多種，常

見的如交通工具的環境噪音、過度使用耳機、娛樂場 所中的擴音設備等，近年來則發現到聽力受損的人數

逐年升高，但年齡層卻逐年下降。對於年長者而言， 聽力損失會使他們與外界隔絕，間接造成失智問題； 而學齡前兒童若是聽力受損，則可能會降低他們的學

習意願、影響學習效率。

聽障者目前主要是透過聽覺輔具，如助聽器、輔聽 器、人工電子耳等改善他們與外界的溝通，然而傳統 聽覺輔具在具有噪音的環境下，常會使患者無法得到 理想的聲音品質和語音理解度。由於環境噪音所造成 的影響對口語溝通障礙者而言嚴重，為了提升語音品 質，曹昱與研究團隊便以深度學習和訊號處理為基 礎，將深度學習的語音增強技術應用於聽覺輔具中，

至於表達性語言的部分，口腔癌術後、電子喉、吶語 症（ dysarthria ）等構音異常的患者，常因為口腔動作 不協調，造成發音錯誤和語音不清楚的問題，進而導 致溝通障礙與誤會。曹昱與研究團隊將多項以 AI 為基 礎的語音增強系統，透過如手機等手持裝置，將構音 異常患者表達得較不清楚的語音轉換為正確的語音發 出。除了提升語音品質與理解度，幫助構音異常的患 者進行表達與溝通，更可改善他們的溝通效率、人際 互動關係與生活品質。

透過 AI 協助發展的聽覺輔具，口語溝通障礙者能更順 利的聽見聲音、與他人溝通，生活品質也有望獲得改 善，此項研究也為人工智慧研究增添了幾分溫度。

新聞來源

國家科學及技術委員會（ 2022 年 11 月 23 日）。打造有溫度的科技 聽說

AI：基於AI的口語溝通輔助科技。國家科學及技術委員會。 https://bit. ly/3YCAH9D

人類透過口語（ spoken language ）溝通，表達自己或

以AI協助聽覺輔具的噪音處理

動態時報

陽明交通大學發現「口型蛋白」是關鍵

整理報導｜羅億庭

肥胖是現代人常見的文明病，根據2013∼2016年的「國 民營養健康狀況變遷調查」，臺灣地區成人過重與肥 胖的盛行率為 45.4 ％，而肥胖也與許多新陳代謝相關的 疾病有密切關係。你是否曾想過，為什麼有些人胖得健 康，有些人卻多種慢性病纏身？近期陽明交通大學的研 究團隊發現，「口型蛋白」（ stomatin ）在肥胖慢性病 發展中扮演了關鍵角色。此篇研究已於去（2022）年發 表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊中。

口型蛋白廣泛存在於各種細胞膜、胞器表面，例如人 體的周邊血液、肝臟、胚胎中都可以發現它的存在。

口型蛋白是由 STOM 基因轉錄出的一種蛋白，過去科學

界認為口型蛋白只是一種與遺傳血液疾病相關的膜蛋 白，不過本次陽明交通大學組成的研究團隊在細胞、 動物實驗中發現，口型蛋白會透過細胞內的 ERK 訊息

傳遞路徑調控生物體內的脂肪分化，並影響細胞吸收 脂肪酸的能力。此項能力不僅加速脂肪細胞肥大，還 會誘發代謝症候群等異常現象發生。

來自陽明交通大學腫瘤惡化卓越研究中心的博士後研 究員吳韶芩，過往就曾在實驗中觀察到口型蛋白會座 落於脂滴表面與細胞膜，並高度表現於分化後的脂肪

細胞上。團隊在細胞實驗中發現，若降低口型蛋白的 表現量，細胞內部脂質的堆積與分化明顯被抑制；而 高表達的口型蛋會加速細胞內部脂滴之間的融合，此

外還會促進細胞攝取脂肪酸的能力。

團隊後續又進一步以動物實驗進行研究，他們以高熱量 飲食餵食老鼠長達20個星期，並比較一般的野生型老鼠 與過量表現口型蛋白的基因轉殖鼠（ STOM transgenic mice），發現能夠大量轉錄口型蛋白的基因轉殖鼠在個

體體重、脂肪組織的重量上都明顯高於野生型老鼠，且 會誘發胰島素阻抗、肝功能異常等新陳代謝症狀。但研 究人員也發現，只要牠們的飲食正常，那麼老鼠的體重 與健康狀況就與一般正常老鼠無異。

吳韶芩解釋，身體攝取過量熱量時可以用增加脂肪細 胞的數量、大小兩種方式儲存脂肪。當身體選擇以 「增加脂肪細胞數量」的方式增加脂肪的囤積能力， 維持了脂肪細胞的正常功能，會被認為是較健康的肥 胖。不過當脂肪細胞以「撐大細胞」的方式增胖，過 量的脂肪將囤積細胞內，大幅增加細胞功能障礙的機 率，且失去正常的儲存功能。此外，游離的脂肪酸也 會被各個組織吸收，影響到器官的正常功能並誘發疾 病產生。

本篇研究發現過量的口型蛋白會促進脂肪攝取脂肪酸 的能力，加速細胞肥大病態的進程。對於口型蛋白在 預防醫學的健康風險評估、藥物開發應用上提供了一 個新方向。

新聞來源

陽明交通大學（ 2022 年 12 月 13 日）。為什麼有人有胖的本錢？有人卻胖 出病？陽明交大發現口型蛋白扮演重要角色。國立陽明交通大學新聞網。 https://www.nycu.edu.tw/news/4289/。

為什麼有人容易胖出一身病？

去（ 2022 ）年 12 月 13 日，美國能源部發表了一項關

於能源的重大技術突破——位於美國勞倫斯利佛摩國

家實驗室（ Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL ）中的國家點火設施（ National Ignition Facility, NIF ），首度完成一項可控制的核融合實驗。 NIF 是美 國能源部核武器計畫中的一項實驗設施，主要用來研

究熱核爆炸（ thermonuclear explosions ），最初的目標

是在 2012 年之前實現「點火」（ ignition ）〔註〕，但卻 因為延誤與各種超支而飽受批評。不過在 2021 年 8 月

NIF 的研究有了一些新進展，團隊宣布他們已成功使用 高功率雷射跨越了實現點火的閾值門檻，創下當時核 融合的新紀錄。雖然後續在複製該實驗時失敗，但經 過 NIF 的科學家們重新更改實驗設計後，於去年年底成 功重覆該實驗。

〔註〕核融合研究中的「點火」是指核反應在適當的環境條件 下，釋放出的能量加熱燃料的速度，比燃料冷卻的速度快，使 整個核融合反應能自我維持。

在每次 NIF 的實驗開始前，工作人員都會精準定位靶室內部的靶定位器，並以此作為參考校準雷射光束。

（Lawrence Livermore National Security, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons）

核融合研究的重大突破？ 美國NIF首度完成可控制的核融合實驗

目前學界有關核融合的研究可分為兩大類：磁場控制 核融合（ magnetic confinement fusion, MCF ）與慣性 控制核融合（ inertial confinement fusion, ICF ）， NIF 則是使用慣性控制核融合的方式來實現核融合產生能 量。在 NIF 所執行的實驗中，核融合所需的燃料是一 種由氘、氚混合的結晶製成，直徑約兩毫米（ mm ）的 球殼靶材，且在靶材的內部空間也充滿氘、氚的混合 氣體。實驗進行時會以 192 道雷射光束將 2.05 百萬焦耳 （ mega joule, MJ ）的能量以約10奈秒（ns ，10-9秒）內 傳送到靶材上，快速地將靶材壓縮到直徑約 0.1 毫米， 使得靶材內部形成高溫高壓（溫度大於 1.5 億 ℃ 、壓力

大於 5000 億個大氣壓）的環境，令氘、氚在約 100 皮秒 （ ps ， 10-12秒）的極短時間內融合成氦，引發一連串核 融合反應並釋放出能量。

由於靶材製作技術的提升，提供了氘、氚混合更均勻 的靶材；再加上近期 NIF 雷射的效能提高，輸出功率比

過去多了 8 ％，因此可以使用球殼較厚的靶材，也減少 了過往因為靶材製作上的缺陷對靶材表現的影響。根 據實驗室中的分析紀錄說明，這次反應大約釋放了 3.15 MJ 的能量，比進入反應前的能量還多約 54 ％，更比先 前實驗中記錄到的1.3 MJ能量更多。來自紐約羅徹斯特 大學（University of Rochester）雷射能量學實驗室、同

時也是 NIF 早期支持者的坎貝爾（ Michael Campbell ） 在《自然》（ Nature ）期刊發布的報導中表示：「有關 核融合的研究從 1950 年代初期就開始了，這也是我們

第一次在實驗室中發現核融合產生的能量超過了它所 消耗的能量。」

儘管花了十多年的時間，但本次 NIF 成功完成了可控 制的核融合實驗，無疑是核融合研究的一項里程碑。

NIF 的研究結果引發了人們對於以較清潔的核融合作為 未來能源的想像，不過專家也提醒，要以核融合作為 能量供給來源還有很長的一段路要走。成功大學太空 與電漿科學研究所副教授張博宇在台灣科技媒體中心 發布的新聞稿中就表示，若想透過使用雷射實現慣性 控制核融合來發電，必須要再提高靶材產生能量的效 率，也要採用品質更好、速度更快的靶材製作技術，

實驗的重複率也要從每天一次提升到每秒10次。此外，

由於 NIF 當初在設計時是以國防研究為重點，並沒有考 慮到核融合未來的商轉，也未使用最新的雷射技術， 因此必須以更高能量轉換效率、更高重複率的雷射進 行實驗。勞倫斯利佛摩國家實驗室的主任巴迪爾（ Kim Budil ）也說明道，這項實驗的目的並非將 NIF 接入電 網，因此未來若真的要將核融合產生的能量用於發電， 將能量轉換為電能的技術也需要再加以研究。

除了 NIF 之外，由中國、歐盟、英國、印度、日本、 韓國、俄羅斯、美國等國家合作，耗資 220 億美元在 法國卡達拉舍打造的「國際熱核融合實驗反應爐」 （ International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER），希望能在實驗室中創造出一個「微型太陽」， 點燃可維持核融合的電漿體（plasma），使人類能獲得 取之不盡的潔淨能源。與NIF採用的方法不同，ITER將 氘、氚的電漿體限制在一種稱為托卡馬克（ tokamak ） 的環形真空室中，並將它加熱直到產生核融合。 ITER 預計在 2025 年正式開始電漿體實驗測試，並在 2035 年 進一步進行氘－氚融合實驗。

即便以現階段而言，使用核融合作為潔淨能源發電仍 有許多挑戰有待克服，但 NIF 本次取得的結果顯示核融 合發電不再只是遙不可及的夢想，而是一項有可能實 現的目標。透過這些研究結果也將增加人們對核融合 研究的興趣，吸引更多政府、民間資源投入，有望對 核融合相關研究產生正面影響。

1. Tollefson, J., & Gibney, elizabeth. (2022, December 13). Nuclear-Fusion Lab Achieves 'Ignition': What Does It Mean? Nature. https://www. nature.com/articles/d41586-022-04440-7

2. 台灣科技媒體中心（2022 年 12 月 15 日）。「美國勞倫斯利佛摩國家實

驗室核融合進展報告」專家意見。台灣科技媒體中心。https://smctw. tw/14769/。

能代寫論文、編寫程式碼的ChatGPT

可能對我們造成哪些影響？ 編譯｜羅億庭

你對聊天機器人的印象是什麼？還停留在它只能死板 的回答簡易問題、提供最基本的查詢嗎？去（ 2022 ） 年 12 月初，由美國加州人工智慧公司 OpenAI 推出的聊 天機器人「 ChatGPT 」可能讓你對它的印象大改觀——

ChatGPT 不僅能翻譯、創作、寫程式，甚至還能產出學 術論文，短短幾天就吸引超過百萬人註冊。

OpenAI 在 2020 年發表了大型語言模型（ large language model, LLM ）的人工智慧（ artificial intelligence, AI ）

「 GPT-3 」，能夠搜尋訓練數據庫中的數十億個單詞，

並透過學習單詞（ words ）和短句（ phrases ）之間的相 互關係創作出文本（ text ）。 GPT-3 催生了許多潛在應

用，例如使用於法律文件、幫助工程師編寫程式等。

此後 OpenAI 又針對 GPT-3 的進階版本進行微調，改良

為 ChatGPT ，除了完成版本最佳化之外更能與用戶進行 對話。

以AI生成論文

相較於較為冷淡、接近機器的 GPT-3 ， ChatGPT 更像是 一個協作者，讓使用者可以與它交流想法。前面提過

ChatGPT 可以創作出文本，當然也能因應它與使用者的 對話寫出家庭作業、考題內容 —或是一篇「學術論 文」。針對以 ChatGPT 產出論文的方法，倫敦帝國 學院 （ Imperial College London ）的電腦科學家與學術誠信

研究員蘭開斯特（ Thomas Lancaster ）指出，學生長期 以來能透過「論文工廠」將論文寫作外包給人類第三

方，雖然 ChatGPT 提供了一個免費的論文生成管道，但

透過 ChatGPT 生成的論文比論文工廠產出的論文更容易 被淘汰，因為它的內容包含了非真實的引述、以錯誤

假設創造出的不正確訊息，以及與論文題目不相關的 參考文獻。雖然 AI 透過訓練後可以根據他們先前看過 的單詞模式產生文本，但 AI 其實並不像我們認為的那 樣具有智力。

來自美國普林斯頓大學（ Princeton University ）的電腦 科學家納拉亞南（ Arvind Narayanan ）表示，論文是一 種用來測試學生的知識與寫作技巧的用具，而 ChatGPT 很難將這兩者結合成為一種書面作業，學術界也可以

透過修改書面資料來評估 ChatGPT 尚未能做到的批判性 思維或推理。納拉亞南認為，這最終可能會鼓勵學生 獨立思考。

不過也有學者對此抱持著擔憂，例如在英國牛津網路

研究所（ Oxford Internet Institute ）學習科技與規範的 沃切特（ Sandra Wachter ）就表示，他擔心 ChatGPT 會

對人類的知識與能力造成潛在影響，若學生們開始使

用 ChatGPT 寫作業，不僅會外包他們的寫作能力，還可 能進一步外包了他們的思維。但他同時也期許教育者 能適應這項新技術，克服這些挑戰。

以AI產生程式碼

在程式撰寫的部分， AI 也展示了它優異的表現。例如

DeepMind 在去年 2 月發布的 AlphaCode 在程式碼競賽中 擊敗約一半的人類；而 ChatGPT 也能寫出一些簡短的程 式碼。此外， ChatGPT 與 AlphaCode 皆使用大型語言模 型進行訓練，差別在於 ChatGPT 是一種通用對話引擎， 而 AlphaCode 則更為專業，會專門針對人類如何解答程 式編寫競賽中的問題進行培訓。

研究人員指出，大型的軟體工程項目（例如設計網路 瀏覽器）的大部分工作都涉及了解使用者需求，但這 些需求很難描述為 AI 可以理解的程式碼、規範等。美 國卡內基美隆大學（ Carnegie Mellon University ）的電 腦科學家柯爾特（ Zico Kolter ）說明，目前我們還不清

楚機器有沒有辦法從頭開始生成大型軟體工程系統， 但像是 ChatGPT 、 AlphaCode 這些可以生成部分程式碼

的工具，可能可以幫助工程師日後的工作、提升他們 的生產力。

新聞來源

1. Stokel-walker, C. (2022, December 9). AI Bot ChatGPT Writes Smart Essays Should Professors Worry? Nature. https://www.nature.com/ articles/d41586-022-04397-7

2. Castelvecchi, D. (2022, December 8). Are ChatGPT and AlphaCode Going to Replace Programmers? Nature. https://www.nature.com/ articles/d41586-022-04383-z

《科技報導》稿約

本刊為科技新聞刊物，除了提供當月重要的學界、政策、產業訊息外，並有學者專家針對科技（含醫療） 政策、教育、產業相關的時事發表評論或提供專業意見。竭誠歡迎關心臺灣科技發展的您，就上述方向踴 躍投稿。寫作時請依照稿約：

一、避免學術專業論文寫作格式。

二、字數盡量在2000至3500字內，可附相關圖或表至多5張。

三、請遵守著作權法，如有著作權爭議（包括圖片），由作者自行負責。一經投稿，即視同授權刊載。

四、稿件刊出後將致贈當期刊物一本及薄酬（稿酬將於刊出當月月底寄發，由第一作者代表簽收）。

稿件請寄至scimonth@scimonth.one，註明真實姓名、聯絡方式、服務機關或就讀學校，並請於信件主 旨中標示「科技報導投稿」。

2023年有哪些值得關注的科學事件？

編譯｜羅億庭

去（ 2022 ）年，我們經歷了許多重大的科學事件。在 天文領域，詹姆斯‧韋伯望遠鏡（ James Webb Space Telescope, JWST）於年初發射升空，後續更為我們帶來 一系列令人震撼的太空照片；事件視界望遠鏡（ Event

Horizon Telescope, EHT ）團隊繼 2019 年後，再度拍到

第二張黑洞影像，證實銀河系中心的超大質量緻密天

體——人馬座 A 星（ Sagittarius A*, Sgr A* ）就是個黑 洞；美國國家航空暨太空總署（ NASA ）的雙小行星改

道測試（Double Asteroid Redirection Test, DART），成 功撞擊了迪迪莫斯－迪莫弗斯（ Didymos-Dimorphos ） 雙小行星系統，證明了人類能夠用外力改變一塊巨大岩 石在太空中的路徑。

在生物醫學領域方面，由 DeepMind 開發出的蛋白質結 構預測程式 Alphafold ，已經可以預測近兩億多種蛋白

質； Meta 公司開發出的 ESMFold 也不落人後，採用人 工智慧（artificial intelligence, AI）大型語言模型（large language model ）預測超過六億種蛋白質結構。此外， 嚴重特殊傳染性肺炎（ COVID-19 ）疫情仍持續影響著

我們的生活，目前針對主流的新型變異株 Omicron 的次

世代疫苗，如莫德納 BA.1 、 BA.4/5 雙價疫苗等也陸續 被研發出來，期望能藉由接種疫苗保障人民的健康。

不僅如此，去年年底美國能源部也發表了有關核融合 研究的重大突破，美國國家點火設施（National Ignition Facility, NIF）首度完成了可控制的核融合實驗。

去年當然還有許多值得一提的研究礙於篇幅因素無法 一一列出，那麼今（2023）年又有哪些值得我們關注、 可能影響後續研究的科學事件呢？知名學術期刊《自 然》（Nature）提供了我們幾個方向。

下一代的疫苗研發

在 COVID-19 大流行期間成功開發出 mRNA 疫苗後， 許多的疫苗也正在陸續研發中。例如德國 BioNTech 就預計在未來幾週啟動針對瘧疾（ malaria ）、肺結 核（ tuberculosis ）、生殖器皰疹（ HSV ）的 mRNA 疫 苗進行首次人體試驗；此外，他們也與美國輝瑞公 司（ Pifzer ）合作，試驗一種降低帶狀皰疹發病率的 mRNA 候選疫苗。而疫情期間開發出 mRNA 的另一間公 司莫德納（ Moderna ），同樣也研發了針對生殖器帶狀 皰疹與帶狀皰疹病毒的mRNA候選疫苗。

除了疫苗之外，也有些研究單位正在研發以速效型鼻噴 霧劑作為 COVID-19 疫苗的可能性，這些噴霧劑雖然對 動物有效，但在人體試驗的道路上還有一段路要走。

看見更深、更廣的宇宙

在 COVID-19 疫情期間成功開發出的 mRNA 疫苗後，其他許多

mRNA 疫苗也正在陸續研發中。（Photo by Mat Napo on Unsplash）

去年 7 月，詹姆斯‧韋伯望遠鏡團隊公開了他們拍到的 第一張影像，距離地球 46 億光年遠的 SMACS 0723 星 系群。目前研究團隊也陸續在去年發表了一些相關發 現，未來更將持續與社會大眾分享有關詹姆斯‧韋伯

動態時報

望遠鏡的成果與星系演化的發現。

另外，歐洲太空總署（ European Space Agency, ESA ） 預計在今年發射新一代的太空望遠鏡「歐幾里德」

（ Euclid ），它將繞太陽運行六年並拍攝照片，建構 出宇宙的 3D 地圖。日本宇宙航空研究開發機構（ Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA ）的 X光成像與光

譜任務也是如此，此項任務是利用一顆繞行地球軌道 的衛星，探測來自遙遠恆星與星系的X光輻射。

於今年發布修訂後的重點病原體清單，將由 300 名科學

家審查超過 25 個病毒與細菌家族，提出可能導致未來 疾病爆發的病原體。科學家也將針對優先病原體進行 研究，並確立研究重點與進行疫苗、治療、診斷等開 發工作。

多國的月球任務

去年 12 月 11 日， NASA 的無人駕駛獵戶座太空船返回 地球，其他三個朝向月球的發射任務也在同天如火 如荼的展開，包含阿拉伯聯合大公國自製的月球探 測車「拉希德」（ Rashid rover ）、 NASA 的「月球手 電筒」（ lunar flashlight ）、日本的「白兔 -R 1 號任務 登月艙」（ HAKUTO-R M1 ），預計於 4 月軟登陸月

球。此外，今年也將迎來首次的民用月球之旅， 11 人 預計搭乘 SpaceX 的火箭展開為期六天的太空旅行。

除了月球外， ESA 也預計在 4 月啟動木星冰月探測器 （JUICE）任務，調查木星與它的三顆微星的環境。

ESA 預計在發射的歐幾里德太空望遠鏡將繞太陽運行六年並拍攝 照片，建構出宇宙的 3D 地圖。（ESA/ATG medialab (spacecraft); NASA, ESA, CXC, C. Ma, H. Ebeling and E. Barrett (University of Hawaii/IfA), et al. and STScI (background)）

位於南美洲智利的薇拉‧魯賓天文臺（ Vera Rubin

Observatory ）是一座廣視野巡天反射望遠鏡，該望遠

鏡採用特殊的三鏡面設計，內建具有 32 億像素的感光

耦合元件（charge coupled device, CCD），是目前為止 最大的數位相機，而薇拉‧魯賓天文臺預計於今年 7 月 開始拍攝圖像。最後是世界上最大的可控望遠鏡——

中國新疆的奇台射電望遠鏡（ QiTai radio Telescope, QTT ）將啟動， QTT 的完全可操縱天線跨越 110 公尺， 能在任何時間觀測天空中75％的星星。

疾病攻防戰

世界衛生組織（World Health Organization, WHO）預計

CRISPR療法有望上市

CRISPR 基因編輯療法可能在今年首度獲得批准，先前 在使用 CRISPR-Cas9 治療β型地中海貧血、鐮刀型貧血 這兩類遺傳性血液疾病的試驗中，研究團隊獲得了令 人振奮的結果。位於美國波士頓的 Vertex 製藥（ Vertex Pharmaceuticals ）與英國的 CRISPR Therapeutics 公 司，共同開發了一款名為「 exa-cel 」（ exagamlogene autotemcel ）的療法，在收集個體的幹細胞後利用 CRISPR-Cas9 技術編輯有缺陷的基因，而後再將這些 細胞輸回人體中。目前 Vertex 製藥預計會在 3 月向美國 食品藥物管理局（ U.S. Food and Drug Administration, FDA ）申請，希望能將 exa-cel 療法用於β型地中海貧 血、鐮刀型貧血的患者。

COP27的損失與損害基金

去年 11 月在埃及舉辦的聯合國氣候變遷大會（ Climate

Change Conference, COP27 ）決議設置「損失與損害基 金」，明定二氧化碳的高排放國家應該提供在氣候變 遷中首當其衝的貧窮國家經濟補償。今年 3 月將召開一

個過渡委員會，對如何安排這些資金提出建議，相關

建議內容也將在今年 11 月於杜拜舉行的 COP28 與各國 代表進行討論。

超越標準模型

2021 年 4 月，美國費米國立加速器實驗室（ Fermi

National Accelerator Laboratory ）的物理學家公布了渺

子g 2（muon g-2 experiment）實驗的第一批結果，並 預計在今年公布更為精確的結果。此項實驗研究了一

種稱為渺子（ muon ，又稱 μ 子）的不穩定基本粒子在 磁場中的行為，並建立了一個可以量測粒子物理學的 標準模型。此外，位於中國的江門地下中微子觀測站

（ JUNO ），也將使用一個位於地下 700 公尺深的探測 器精確量測微中子（ neutrino ）的震盪，尋找標準模型 之外的物理。

清除腦中累積的 β 類澱粉蛋白（ amyloid- β protein ）的 阿茲海默症藥物「 lecanemab 」，是否可以減緩阿茲

海默症患者認知能力衰退的最終臨床試驗結果。該臨 床試驗包含 1795 名早期阿茲海默症患者，且結果顯示 lecanemab 可使智力衰退減緩 27 ％，然而也有些科學家 擔心藥物的安全性。

另一種阿茲海默症藥物「 blarcamesine 」由美國製藥公

司Anavex Life Sciences 開發，也將持續進行臨床試驗。 blarcamesine 的藥物原理則是會促進一種能提高神經元 穩定性、與它們之間相互連接能力的蛋白質。

芬蘭的核廢料儲存設施

世界上的第一個核廢料儲存設施將在今年於芬蘭的奧 爾基洛托島（ Olkiluoto ）開始營運，芬蘭政府在 2015 年批准建造深的地下處置庫，以安全的儲存用完的核 廢料。多達 6500 噸的放射性鈾（ uranium, U ）將裝在銅 罐中，以黏土覆蓋並埋藏在深達 400 公尺的花崗岩隧道 內，這些核廢料將在此處封存數十萬年，直到它們的 放射性達到安全的水準。

美國費米國立加速器實驗室的物理學家，將在今年公布渺子 g 2 實驗的精確結果。（Glukicov, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons）

阿茲海默症藥物的試驗

在今年 1 月，美國監管機構將宣布由日本衛采（ Eisai ）

與美國百健（ Biogen ）兩間製藥公司合作開發，能夠

奧爾基洛托島的核廢料儲存設施將在今年開始營運，近 6500 噸 的放射性鈾將裝在銅罐中，以黏土覆蓋後封存於地底。（Hannu Huovila / TVO, CC BY 3.0, Wikimedia Commons）

新聞來源

Naddaf, M. (2022, December 19). The Science Events to Watch for in 2023. Nature. https://www.nature.com/articles/d41586-022-04444-3

編輯室報告 你，應該有更好的曝光！

《科技報導》徵求報導題材

從追根究底的基礎科學研究，再將研究中的精華，跨領域結合不同知識，成為新的 科技產品。這一路每個環節所要投入的心血，常常只有身在其中的人才能明瞭。即 便登上了知名期刊，或有機會透過新聞稿、記者會來發表，最終卻不一定能達到預 期的效果。

想要好好把你們團隊的研究記錄下來，但苦於沒有辦法在研究、研發、教學、行 政、撰寫論文等日常工作中抽出時間，或是沒有適合的人選可以把團隊的故事寫得

能夠吸引人閱讀，又或是沒有好的發表空間？

《科技報導》自 1982 年創刊以來，以「全方位視野 科技人關懷」為目標，經營超

過38年。我們不間斷地報導著科學、科技產官學研領域的重要事件，希望能為關注 科學研究、科技發展的讀者，整理出近期可留意、追蹤的研究、政策與時事議題。

我們也致力於成為一個開放讓讀者投書，以科學觀點評析科技政策、公眾議題的理

性討論平臺，讓讀者能夠從不同面向、觀點，以更綜觀、更深入了解一個議題。

我們期許《科技報導》能夠為科學研究者、科技產業人員發聲，透過我們的報導讓 重要的臺灣研究多一個被大眾看見的機會。如果你的團隊、公司的成果有意願被採 訪，歡迎掃描以下 QR code 填寫表單，將團隊的研究特色、重要成果告訴我們，並

留下聯絡方式供《科技報導》團隊後續聯繫。若你的團隊有非常豐富的成果，請優 先填寫較近期的成果為主，並附上重要的研究論文、網站或相關參考資料，讓我們 可以迅速了解你。

在收到你的資料後，《科技報導》團隊會與你所填寫的聯絡人聯繫，進行第一次的 電話訪談藉此更了解你的團隊與相關成果，並且邀約後續的採訪時間。每一期我們 會在時間和人力許可範圍內，安排報名的團隊受訪，由我們撰稿、編輯並刊登。

我們相信，臺灣還有許多研究、研發成果還沒有被看見，而你或你的團隊也可能是 其中之一。如果願意接受採訪，請花一點時間填寫表單，若有疑問或需要進一步討 論請來信或來電詢問。

也歡迎正在閱讀《科技報導》的你，透過付費訂閱或捐款贊助的方式支持這份刊物 的營運，需要相關資訊請來信scimonth@scimonth.one，或來電02-23634910。

歡迎掃描QR code 填寫表單！