科學月刊姊妹刊物
scimonth. com.tw
全方位視野 科技人關懷
1
創刊於1982年
科技報導 S c i Te c h
Reports
#474 2021.6月號 每 月 15 號 出 刊
（123RF）
本土疫情風暴下， COVID-19傳播途徑、 公衛防堵、疫苗專利現況解析 自5月起，臺灣陷入本土疫情擴散的困境，期望透過
傳播」出現了較肯定的答案，「通風」對於防疫的重要
三級警戒減少人員接觸傳播，控制疫情。為了解這樣的
性也因此提升（4版）。而仍只有少數藥廠掌握的疫苗
措施是否足夠，公衛專家透過人手一台的行動裝置，更
技術，在確診、死亡人數不斷攀升的情況下，有望以防
精準掌握人流數據（13版）。要減少人員之間的接觸，
疫理由申請智慧財產權豁免嗎（10版）？
除了避免飛沫傳染外，從疫情初期就爭議不斷的「空氣
04 焦點話題
16 資訊生活
研究顯示 COVID-19 會通過空氣傳播 應納入相關防疫措施
遠距監考的代價： 隱私、數位機會均等、電腦自主權
10 科技智財
20 學術趨勢
一劑疫苗受幾種智財權的保護？ 從印度與南非請求豁免聲明談起
學術研究再現性該如何提升？ 「註冊報告」與「材料分析報告」 發表制度的出現
13 焦點話題
25 生醫先鋒
用 Google 資料 看人群移動與 COVID-19 傳播
基因編輯技術再加一？ Retron 的原理與發展潛力
科學月刊6月號 【雨神來啦！】上市！ 當期介紹請見39版
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二○二一年六月十五日
科技智財
科技報導
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
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二○二一年六月十五日
科技報導
焦點話題
研究顯示COVID-19會通過空氣傳播 應納入相關防疫措施 蔣維倫 創刊於公元1982年1月
泛科學PanSci專欄作家、故事專欄作家、udn鳴人堂專欄作家、前國
衛院衛生福利政策研究學者。喜歡虎斑、橘子、白底虎斑和三花貓。
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 訂 閱：全年12期1000元
去年疫情爆發之初，世界衛生
自身的口鼻，病毒接觸黏膜感染。
組織（World Health Organization,
飛沫：感染者將帶病毒的口水噴
WHO）不認同COVID-19會透過空
濺至空中，黏附在近距離的他人之
氣傳播（airborne），甚至在社群
臉、口、鼻，經過揉眼睛、抹嘴唇
執行總監：趙軒翎
媒體上駁斥此為假訊息，因此各國
等動作，接觸到黏膜而感染。
總編輯：林翰佐
亦遵從其指引，向民眾主要宣導的
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
副總編輯：趙軒翎 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲
防疫措施為「口罩」、「洗手」和
江建勳 李志昌 李精益
「社交距離」──全部都是抵禦接
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
觸和飛沫傳染，忽略了空氣傳播。 然而，越來越多的資料顯示事情 並非如此，COVID-19的確能透過空 氣傳播。
空氣：帶有病原體的口水乾燥、 霧化變成小顆粒漂浮在空中。健康 人呼吸時、吸進其顆粒而感染。 前兩者都專注於大顆粒、飛行距 離不長（距離小於2公尺內）的口 水。而如前所述，COVID-19爆發
單維彰 景鴻鑫 曾耀寰
初期，各國僅宣導「口罩」、「洗
程一駿 程樹德 黃正球
手」和「社交距離」：口罩可防止
黃相輔 楊正澤 葉李華
呼吸道疾病常見的傳播方式
感染者的口水噴濺到自己的臉上；
蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家
呼吸道傳染病的病原體，通常透
洗手可除去不經意沾染的唾液；而
鄭宇君 鄭運鴻 韓德生
過患者咳嗽、噴嚏，所濺出的帶病
大顆粒的飛沫通常在近距離內，就
毒口水傳染他人。其傳播途徑有：
因重力而沉降至地面，因此和他人
廖英凱 管永恕 劉宗平
嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平 特約編輯：陳亭瑋 美術編輯：黃琳琇 業務經理：李金穗 業務助理：廖本翔
接觸：帶病毒的體液沾汙物品， 健康人用手觸摸物體表面，再觸摸
相距2公尺「社交距離」，可防止飛 沫傳染。
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@gmail.com 印 刷：赫偉有限公司
《本刊長期徵稿，請見40版稿約》
2020 年初，世界衛生組 織認為 COVID-19 不會透 過 空 氣 傳 播， 遂 在 社 群 平台上駁斥。（WHO）
SciTech Reports
換言之，當時各國都不認為
焦點話題 尺以外嗎？
COVID-19能透過空氣傳染。 肺結核、麻疹是人類較熟悉、具 備空氣傳染力的疾病。若病毒能透 過空氣傳播，其危險性將大增。因 為在通風不良的空間，被病毒汙染 的空氣會累積在該空間中；即使和 感染者距離很遠，甚至感染者已離 開該空間，健康人都可能會因吸入
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人，才能噴到1.7公尺的距離。 這些上世紀的實驗結果，讓呼吸
對微米級氣溶膠的新認識 2公尺社交距離的根據，可能是 來自於一篇很古老的研究。 「口水可以噴多遠？」的研究， 源起於19世紀，科學家架設不同距 離的板子，請呼吸道疾病患者講
道傳染病的「2公尺社交距離」概 念逐漸深植人心、甚至延用到現今 COVID-19的防疫。 受限於當時的觀測技術，無 法量測、研究微米等級的氣溶膠 （aerosol），也不知道室內環境、
話、打噴嚏，透過目視噴濺出的唾
通風系統對氣溶膠的影響。因此在
液，搭配細菌培養，借此評估患者
19世紀著眼於大顆粒飛沫的研究，
在面對擁有空氣傳染力的疾病，策
的口水能噴多遠、且感染健康人。
設定出「2公尺社交距離」，參考近
略上會更加強調「通風」和「空氣
借此方法，在1897年，科學家提出
期的研究，就會發現可能存在有危
過濾
了1∼2公尺的安全社交距離概念。
險的疏漏。
被病毒汙染的空氣而被感染。因此
消毒」。
那麼，為什麼去年面對COVID-19
而攝影技術進步後，透過對48名
現在已知，人類呼吸時所產生的
時，多數國家都特別強調2公尺的社
自願者拍攝相片，科學家發現多數
口水液滴，直徑範圍約介於0.1至
交距離呢？難道口水就不會噴出2公
人的口水都噴不遠，僅少於10%的
1000 µm之間。而在大聲高叫、唱
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科技報導
焦點話題
歌、運動呼氣時，會噴出更多、更
氣溶膠狀態、受控制的環境下的存
群聚感染。一名唱詩班成員被測出
細碎的口水顆粒到空氣中。
活性。科學家將含病毒的液體霧化
COVID-19陽性後，追蹤他的團員
而液滴的大小會影響其散播能
成直徑小於5 µm的顆粒，發現病毒
和現場聆聽表演的民眾，發現12名
力，在無空氣流動的環境下，同樣
半衰期約為1.09小時。換言之，當
被感染者。在此案例中，有些被感
處於約2.4公尺左右的高，直徑100
染病者進入某空間，吐出帶病毒的
染者距離指標案例很遠，甚至超過
µm的液滴約花4.6秒的時間可墜落
唾液氣溶膠後，若沒有良好通風的
15公尺以上。推測歌唱產生大量
到地面，但1 µm的氣溶膠液滴，需
情況下，即使過了一小時，仍有半
的帶病毒氣溶膠，而通風不佳的室
耗12.4小時才會墜落地面。而在室
數的活病毒會存在空氣中。而2020
內，更讓整個封閉空間散布了被汙
內環境條件裡、成人的高度（1.5公
年8月發表研究則發現，COVID-19
染的空氣，因此導致此起澳洲教堂
尺）進行實驗，直徑5 µm的液滴，
的早期患者，光是呼吸、每小時就
大感染。
可以飛行數十米才落地，這個距
能釋放數百萬顆病毒到空氣裡。各
離，足以跨越多數的室內空間。
項間接的數字，令人感到不安。
而紐西蘭更出現了在隔離旅館 中，居住在相鄰的房間就被感染的
換言之，極小的口水形成氣溶
然而，不只是單純的量測數據逐
案例。而在臺灣，事實上也出現了
膠後，在空中可漂浮很久。因此在
漸出現，實際案例中也顯示有人是
無法用接觸、飛沫傳染解釋的案
真實世界的室內裡，有病毒的氣溶
遠距離被感染。
例，如2021年1月的案908和案889
膠有機會隨著自然氣流跨過整個大
2020年1月，中國廣州的一家
在診所候診區的空間裡，共處了15
廳，感染遠方的人。甚至染病者已
餐廳有分屬三個家庭的10個人在
分鐘即被感染。監視器錄影帶中發
離開該空間，後續進入空間的健康
一小時的簡單用餐後全數確診
現，兩人完全沒有互動，口罩亦正
人，都可能吸入被汙染的空氣。而
COVID-19。其中一個家庭剛從當時
確配戴；此現象僅能用有病毒的氣
現代化的通風系統，更可能讓帶病
的疫區返回廣東。透過監視器錄影
溶膠透過空氣傳染解釋。而2021年
帶發現，三個家庭間彼此不曾交談
5月爆發的宜蘭遊藝場裡多名客人
互動、不曾觸摸彼此餐具桌椅，最
染疫，以及臺中夜唱團裡，在隔壁
遠距離超過4公尺以上。加上對餐廳
包廂唱歌也被感染的事件，在在都
通風系統的分析，得到最有可能的
顯示此疾病並非僅有接觸和飛沫傳
解釋，就是病毒透過空氣、通風系
染，唯有空氣傳染才能說明上述本
統，導致這三個家庭的群聚感染。
土案例。
毒的氣溶膠隨空調氣流，吹向遠 方、隔壁房間，甚至其他樓層。
COVID-19空氣傳染的證據 在2003年，從廣東爆發的初代 SARS，就曾出現疑似病毒汙染了 社區管線，並透過空氣傳播，爆發
2020年3月，美國華盛頓州一個
而在美國針對喬治亞州內學校
社區大傳染。因此COVID-19疫情爆
合唱團班進行2.5小時練習時，其中
（幼兒園至國小五年級）的一項研
發後，許多科學家進行COVID-19在
一名成員是COVID-19的感染者。據
究，更展現阻止COVID-19空氣傳
氣溶膠形態中感染力的研究。而這
推測帶病毒的空氣瀰漫了整個練習
染的效力與必要性。調查發現，不
些實驗室裡發現的證據，越來越令
空間，即使和染病者距離甚遠的成
進行任何通風、空氣消毒
人感到不安。
員，也不幸感染。該次練習造成32
學校，每500名學生，將有4.19人被
名合唱團夥伴染病，後續並感染20
感染；若僅開窗加強通風，感染比
名他們的親友，其中二人死亡。
例降至2.94人。若使用高效率空氣
2020年4月，《新英格蘭醫學期刊》 （New England Journal of Medicine） 發布的研究結果，測試冠狀病毒在
2020年7月，澳洲教堂爆發大型
過濾的
過濾器（High-Efficiency Particulate
SciTech Reports
Air, HEPA）但不開窗，感染也能 降至2.46人。若開窗和過濾空氣合
7
表ㄧ：美國喬治亞州學校針對空氣傳染之防治策略與效果 每500名學生， 感染人數
95%信賴區間
總學生數
無任何措施
4.19
3.63–4.84
21844
開窗／加強通風
2.94
2.48–3.50
21562
過濾空氣
2.46
1.84–3.29
9133
開窗＋過濾
2.22
1.73–2.84
13960
併使用，感染比例更降至2.22名學 生。如此資料亦顯示，針對空氣傳 染的防疫措施有其成效。
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焦點話題
美國疾病控制與預防中心 （Centers for Disease Control and Prevention, CDC）於2021年5月更 新了建議，認同病毒可能存留於空 氣，在通風不良的空間裡會提高感 染的風險；英國和日本也開始宣傳 防治空氣傳染的策略。 但部分國家，如澳洲和臺灣，似
空氣傳染視為重點，因而忽略了室
運動酒吧裡，人群在室內唱歌、大
內通風和通氣消毒的重要性。
口呼吸、叫喊，都會產生溫暖、潮
乎尚不重視空氣傳染的危險性，並
國外研究已顯示，在可能會唱
濕、速度快的口水氣體雲霧，並且
未修改官方資訊。截至今（2021）
歌、大聲說話、喘氣的室內場所，
由於口水霧帶有速度，能在數秒鐘
年5月中旬，疫情指揮中心仍然未將
如：健身房、室內運動場、KTV、
內飛行7∼8公尺，輕鬆穿越整個室
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科技報導
焦點話題
內、汙染整個室內空氣。
氣溶膠的相關研究顯示，病毒的
險性的因子（可詳見表格）。
而帶病毒的氣溶膠，除了更容易
唾液，會形成極細小的顆粒漂浮在
臺灣目前的三級警戒下，雖然
傳染之外，更有證據顯示會加重疾
空氣中、猶如香菸的煙霧般，久久
已關閉所有的娛樂場所，但仍有部
病。過往研究已發現，帶有流感病
不因重力而沉降，長時間、長距離
分職業，其員工和民眾必須要群聚
毒、小於1 µm的氣溶膠，更容易產
地散溢在室內空間，隨著空氣循環
在室內辦公、交談（如：銀行、郵
生重症；氣溶膠的微小尺寸，讓病
系統造成的氣流、散溢室內各處。
局等）、甚至長時間待在同一空間
毒容易深入肺臟深處的肺泡，可能 導致更難控制的重症。
空氣傳染該如何預防？
室內空間的複雜度、人群活動的
（如：醫院候診、宗教祭祀、室內
劇烈程度，都影響著空氣傳染的風
裝潢等）。此時防止飛沫傳染的2公
險高低。通風不良、人群的活動、
尺社交距離、隔板等措施，已經不
群聚與否等，都是影響空氣傳染危
足以保護我們。考慮到科學證據，
表二：COVID-19傳染風險評估 人少
人多 室內
戴口罩
停留時間
短
活動狀態
室內
戶外
戶外 通風好
通風差
通風好
通風差
安靜
低
低
低
低
低
中
互相交談
低
低
低
低
低
中
大喊、唱歌等劇烈呼吸
低
低
中
中
中
高
安靜
低
低
中
低
中
高
互相交談
低
低
中
中
中
高
大喊、唱歌等劇烈呼吸
低
中
高
中
高
高
安靜
低
低
中
中
中
高
互相交談
低
中
中
中
高
高
大喊、唱歌等劇烈呼吸
中
中
高
高
高
高
安靜
低
中
高
中
高
高
互相交談
中
中
高
高
高
高
大喊、唱歌等劇烈呼吸
中
高
高
高
高
高
是
長
短
否
長
SciTech Reports
也應重視空氣傳染的危險，強制室
•提供足夠和有效的通風，如通風
內需開窗、提高和室外交換新鮮空
設備優先設定提供潔淨的室外空
氣的頻率，甚至增添空氣消毒器械
氣，儘量減少室內再循環空氣。
如帶UV紫外光或高效能過濾器的空
尤其如公共設施、工作場所、學
氣清淨機等，以保護員工和民眾的
校、醫院和養老院。
安全。 許多實證顯示，在室內活動裡， 預防空氣傳染的措施是必要的，而 這僅僅只需要開窗戶、加強通風， 就能壓低病毒感染危險性。而在難
開窗救自己一命吧！
保持冷靜，繼續前進。 Keep Calm and Carry On.
使用高效率空氣過濾器，或紫外 光消毒。 •避免空間內人群擁擠，特別是大 眾運輸或公共設施。 •正確地配戴口罩，確定完全和臉
率空氣過濾器或紫外光等設施過濾
頰密合，以免有任何縫隙讓被汙
或者消毒空氣，亦是可選擇的保護
染的空氣侵入。
措施。
降低空氣傳染風險的措施，簡言
我們可以採取的措施包括：
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•清除空氣中可能的病原體，如：
以開窗的環境下如醫院，利用高效
減少COVID-19空氣傳播風險，
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焦點話題
之就是「保持通風」。不僅可行、 有效，而且非常簡單。所以現在，
延伸閱讀
1. Chris Baraniuk, Covid-19: What do we know about airborne transmission of SARS-CoV-2? the BMJ, 2021. 2. Nicholas R Jones et al., Two metres or one: what is the evidence for physical distancing in covid-19?, the BMJ, 2020. 3. Kimberly A. Prather et al., Reducing transmission of SARS-CoV-2. Science, 2020.
10 二○二一年六月十五日
科技報導
科技智財
一劑疫苗受幾種智財權的保護？ 從印度與南非請求豁免聲明談起 許文馨
恆融智慧財產事務所專利師。
2020年10月20日，作為COVID-19
之豁免，未必為現今面臨之疫情
然而，有鑑於此議題的複雜度，
疫情最為險峻的國家，印度及南
考驗最適切的解決方式。世界衛
以及部分WTO會員國持反對態度的
非對世界貿易組織（World Trade
生組織的特別顧問羅廷根（John-
情形下，有關COVID-19之智慧財產
Organization, WTO）的《與貿易有
Arne Røttingen）指出，目前對於
權的暫時豁免是否會通過，仍有許
關的智慧財產權協定》（Agreement
COVID-19治療與疫苗之供給困境
多未知數。
on Trade-Related Aspects of Intellectual
在於生產設備、基礎設施及知識技
Property Rights, TRIPS）委員會提
能（know-how）的缺乏。因此，
不僅限於對「專利權」的
出主張，要求WTO針對COVID-19
相較於對智慧財產權的豁免，透
的預防、遏制與治療相關技術，
豁免
過如自願授權、技術移轉或捐助
豁免（waive）TRIPS協議中部分條
疫苗等「自願機制」（voluntary
款，使世界各國能夠使用與控制
mechanism），更能有效達到聲明
COVID-19疫情相關之各種技術，而
了達到對COVID-19疫情的有效控
所期望達到的效果。
制，各國必須在合理的成本之下迅
不受智慧財產權的權利人追究。
回到印度與南非於2020年10月20 日發表之聲明內文，他們主張：為
WTO在2020年11月20日針對此議
速取得醫療產品，包括診斷套組、
題再次討論後，此「智財權的臨時
醫療面罩及呼吸器等，以及用以預
為對抗疫情申請智財權
豁免」暫時被擱置。直到美國貿易
防及治療之疫苗及藥物。而為了去
臨時豁免
代表戴琪（Katherine Tai）於2021
除智慧財產權保護對上述目的造成
以上聲明起初遭到英國、美國、
年5月3日發表聲明，宣布美國拜登
的阻礙，已有數個WTO會員國已針
加拿大、挪威及歐盟等國強烈反
總統將積極支持印度和南非等國在
對其國內的「專利法規」進行緊急
對，他們認為智慧財產體系能激勵
WTO會議上的主張，此議題再度延
修法，以促成有關COVID-19相關之
對於COVID-19疫苗、診斷方式及
燒。戴琪指出，拜登政府的目的在
醫療產品之強制授權等手段。
治療方法等技術的研發，因此，失
於儘速使得大眾能夠取得安全且有
然而，事實上，印度和南非在
去智慧財產權保護對上述發展有所
效的疫苗，他們會盡可能擴展疫苗
此次聲明中，不僅是主張針對「專
阻礙。
的製造與分配，以及致力於增加用
利」這種智慧財產權提供暫時豁
於製造疫苗之原料供給。
免，還包括了其他三個類別。根據
反對方更表示，對智慧財產權
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
科技智財
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TRIPS協定第二部分之規定，智慧
──請求豁免的範圍還包括其他三
免的其他種類之智慧財產權要從哪
財產權可區分為以下八個類別：
種智財權。此時，需要探討的是，
些面向對其發生保護效果呢？以
1. 著作權及相關權利
就法規層面而言，為什麼只有「專
一劑COVID-19疫苗為例，「著作
2. 商標
利權」的豁免，還不足以令各國迅
權」可能與該疫苗的藥品仿單記載
速取得COVID-19相關的技術呢？
有關（補充說明：依據目前臺灣的
3. 地理標示
首先，依據各國專利法的規定，
判決，仿單是否由著作權保護仍須
專利文件記載的內容必須使得所屬
個案判定，其中學名藥基於信賴法
技術領域中具有通常知識者「足以
規而依原廠仿單製作中譯文仿單，
瞭解其內容，並可據以實現」。換
係屬合理使用而未侵害著作權）；
句話說，理論上，依據專利的公開
「工業設計」可能與該疫苗製劑的
內容，應該要有辦法實際製造或使
投藥裝置，例如「注射器」的外觀
用專利所保護的技術。然而，在實
設計有關；而「未經公開之資料保
印度與南非主張的是，要求
務上，為了確保申請人的競爭優勢
護」則是可能與該劑疫苗之營業秘
TRIPS委員會儘早對COVID-19之預
及商業利益，說明書的內容未必
密保護與申請藥證必須的臨床試驗
防、遏制與治療有關之TRIPS協定
都能真實反映實施該技術的最佳
資料有關。
第二部分第1、4、5及7項之實施、
態樣，甚至還有可能涵蓋足以混淆
在以上幾種智財權中，特別值
應用及執行提出豁免，理由是除了
視聽、作為煙霧彈的記載內容。因
得注意的是「未經公開之資料保
專利保護外，其他智慧財產權也可
此，專利文件記載的內容未必足以
護」。
能妨礙「在合理成本下提供醫療產
使實施者完整實施相關技術。
4. 工業設計 5. 專利 6. 積體電路之電路布局（拓樸圖） 7. 未經公開資料之保護（Protection of Undisclosed Information） 8. 契約授權中反競爭行為之防制
品」的目的。
首先，值得一提的是，未經公
再者，以COVID-19疫苗相關技
開之資料保護中之「營業秘密」是
由以上聲明內容可知，印度及
術為例，單一劑疫苗的開發和生產
掌握在握有疫苗技術之原廠手中，
南非希望啟動智財權的臨時豁免的
過程牽涉複雜的研發、製造、臨床
因此，是否能單單通過「豁免」而
智財權種類並不限於「專利權」一
試驗、取得許可、銷售與投藥等步
取得這些資料，已是有疑義的。另
種，而是除了專利外，還涵蓋了著
驟，而每個步驟都可能涉及複雜的
外，依據TRIPS協定的內容，未經
作權、工業設計及未經公開資料之
智財權。除了疫苗的關鍵成分、產
公開之資料保護對象，除了一般大
保護。印度及南非之所以在TRIPS
生免疫的觸發機制及投藥方法等
眾熟知的營業祕密外，還包括「提
協議中多達八種的智慧財產權中，
資訊可能受例如專利權的保護，
交政府或政府相關機構之資料的保
特別選出以上四種請求豁免，足以
臨床試驗數據與資料也可能受到例
護」（TRIPS第39條第3項規定內
反映現今COVID-19疫苗與藥品相關
如未經公開資料之保護，缺少任一
容）：「會員為核准新化學原料之
技術所牽涉之多元保護方式。
環節，都可能阻礙疫苗的生產與供
醫藥品或農藥品上市，而要求提供
給。
業經相當努力完成且尚未公布之測
專利之外的智財權保護
由此足見，僅針對「專利權」
試或其他相關資料，應防止該項資 料被不公平的使用於商業之上。 」
由以上聲明的內容觀之，印度
主張豁免對於取得與COVID-19相
與南非大聲疾呼的並不只是希望權
關技術顯然為不足的。那麼，除
據此，對於本文所討論的疫苗技
利人能放棄、豁免「專利權」而已
了專利權外，印度與南非請求豁
術而言，即便研發者或製造商取得
12 二○二一年六月十五日
科技報導
科技智財
疫苗「專利」的豁免，並能夠依據
Property Organization, WPO）達成
苗技術為例，就可以通過多種的智
專利公開的揭露內容進行研發與製
共識，而在全球疫情態勢仍持續延
慧財產權對其佈下重重保護，而對
造，在並未取得有關「未經公開之
燒的現況下，此議題勢必值得持續
於欲自由實施此疫苗技術的實施者
資料保護對象」之豁免的情形下，
關注與探討。
而言，必須一一突破這些智慧財產
由於主管機關無法參照原廠提供的
不過，值此疫情肆虐的時期，即
權保護的關卡。換句話說，意欲實
試驗資料來審查非原研藥廠提出的
使解決了法規層面的阻礙，遏止疫
施專利所保護之技術內容時，除了
藥證申請，勢必會阻礙非原廠疫苗
情還需解決疫苗產製、配銷與施打
尋求專利權人的授權或是豁免外，
取得緊急授權或藥證流程，使其無
等層面的問題。例如，是否有符合
仍需注意，是否會侵害其他種類智
法被迅速供給予患者而無法達到預
規格的廠房能夠生產疫苗？是否能
慧財產權的保護範圍。
防、遏制COVID-19的目的。
夠取得足夠的原料？是否有充足的 儲存與運輸能量？是否有適當的地
結語 綜觀目前國際概況，對COVID-19 相關技術之智財權的豁免與否、詳
點與人力來執行疫苗施打計畫？這 些實務上的問題，可能是此議題更 受關注的層面。
細實行方法等仍須待WTO與世界
回到智慧財產權的保護，從此次
智慧財產組織（World Intellectual
的智財權豁免相關討論可知，以疫
SciTech Reports
焦點話題
二○二一 年六月十五日
13
用Google資料 看人群移動與COVID-19傳播 傅涵
倫敦衛生與熱帶醫學院研究員、倫敦帝國理工學院訪問研究員
從今（2021）年5月中開始，臺
用科技掌握人群移動資料
因應2020年在全球大流行的
灣陷入新冠疫情開始以來最嚴重的
拜現代科技所賜，行動裝置能
COVID-19疫情，Google、Apple、
社區感染，由雙北開始延伸至全國
夠精準記錄使用者在時間及空間尺
Facebook等平台也各自整理並釋
進入第三級警戒，呼籲大眾非必要
度下的移動情形，不僅提升生活的
出其使用者的人群移動資料（表
勿外出、勿群聚，希望能減少人流
便利性，亦能在商業規畫及公共政
一），提供即時資訊以協助公共衛
移動、人群接觸來阻止疫情擴散。
策上提供實用的資訊。相較於定點
生的決策參考。考量用戶隱私及蒐 集資料的內容，不同平台使用不同
2019冠狀病毒疾病（COVID-19）
運輸流量的資料（如火車站或捷運
主要借由近距離飛沫、直接或間接
站的進出人次），來自行動裝置的
接觸帶有病毒的口鼻分泌物傳播。
移動資料涵蓋了個人不同時段、不
要預防及控制COVID-19傳播，除
同類型的移動方式，更能反映個人
了在個人層面保持良好的呼吸道衛
的接觸行為模式。由於現今社會大
減少移動能控制
生習慣，在公共衛生層面實施非藥
多人都持有行動裝置，從之而來的
COVID-19的傳播嗎？
物型介入措施（non-pharmaceutical
資料可以很直接反應真實的人群移
interventions）亦極為重要。
動。
的分類及定義整理移動指標，地理 空間的解析度也有所差異。
直覺上，減少移動意味著減少 疾病的傳播。而傳染病的控制需要
非藥物型介入措施旨在透過公共
來自行動裝置的人群移動資料
科學證據的支持，以量化並了解要
衛生的政策減少人群接觸，進而限
（human mobility data）也能應用
減少多少的移動才足以控制傳播，
制病毒傳播的機會，避免感染與死
於傳染病的防治上，2012年任職於
或當下的情境距離良好的疫情控制
亡。具體措施包含旅遊限制、聚會
美國卡內基美隆大學的維索沃夫斯
相差多遠。在傳染病流行病學中最
限制、社交距離、在家工作、關閉
基（Amy Wesolowski）博士及研
基本的量化指標即是所謂的基本
學校等，在過去一年多也廣被各國
究團隊與肯亞的電信公司合作，將
傳染數（basic reproduction number,
採用。然而，在公共衛生單位發布
一千五百萬用戶的手機通話及簡訊
R 0）。這個指標常被用來評估一個
這些非藥物介入措施後，該如何了
發送地點的分布和瘧疾盛行率的地
疾病的傳播性，其定義為一個具
解大眾施行的狀況，即時監測並適
理區域比對，定位出肯亞瘧疾的傳
有傳染力的個人，在完全能夠被病
時調整措施呢？
播熱點。
原體感染（susceptible）、沒有任
14 二○二一年六月十五日
科技報導
焦點話題 表一：主要人群移動資料
資料名稱
資料分類方式
空間解析度
零售店和休閒設施、雜貨店和藥局、公園、
全國資料，有些國家提
COVID-19社區人流趨勢報告
大眾運輸站、工作場所、住宅區
供分區或主要城市資料
網址：https://www.google.com/covid19/mobility/?hl=zh-TW
Apple Mobility Trends Reports
走路、開車、大眾運輸
全國資料，有些國家提 供分區或主要城市資料
網址：https://covid19.apple.com/mobility
Facebook Data for Good Movement Range Maps
移動、定點不動
全國分區資料，區域層 級依國家不同
網址：https://data.humdata.org/dataset/movement-range-maps
何免疫力的群體中，於可傳染期內
Apple用戶的移動資料，分析了52
都包含了臺灣的人群移動資料。其
平均能夠感染的人數。隨著疫情的
個國家於該年疫情期間人群移動趨
中Google的社區人流報告呈現了不
發展，部分感染的群體會復原並免
勢與疫情傳播的關係。此研究發
同場域的移動情形，若與中央疫情
疫，加上介入措施的實施，使得群
現，即使各個國家的疫情與措施
指揮中心發布疫情警戒的時間點比
體中能夠被感染的群體縮減，病原
各不相同，在疫情爆發、嚴格的
較，這些移動趨勢的時序變化能夠
體實際的傳播性也隨著時間與情境
非藥物介入措施剛開始實行時，
在一定程度上反映大眾遵循非藥物
變動發生變動，每個個案平均能
COVID-19傳播與人群移動呈現同
介入措施的情形，提供防疫策略調
夠感染的人數可以用有效傳染數
步下降的趨勢，而要使COVID-19
整的方向。
（effective reproduction number, R t ）
的傳播受到控制（R t<1），大部分
來評估。因此，R t 值能夠反映特定
的國家需要超過40％的整體移動降
情境與時間下的疫情趨勢，若R t 值
幅。然而，在疫情初步獲得控制之
大於1疫情將會持續成長、新感染數 會指數增加；反之，若R t 值小於1， 疫情則會逐漸消失。
後，人群移動資料對COVID-19傳播 的解釋力則減弱甚至消失，增加移 動不一定會觀察到傳播性的上升。
去（2020）年，英國倫敦帝國
圖一將Google的每日移動資料 再製，以實線呈現臺灣自2021年4 月12日至5月31日於零售店和休閒 設施、雜貨店和藥局、公園、大眾 運輸站、工作場所、住宅區的移動 變化。在全國三級警戒發布後，大 眾運輸站、零售店和休閒設施（包
學院的諾法威（Pierre Nouvellet）
臺灣三級警戒前後的
含餐廳）的相關移動大約有50％的
博士及團隊以COVID-19死亡通報
人群移動情形
下降，工作場所方面的降幅則較
資料估算R t 值，並結合了Google及
回到表一所陳列的資料集，這些
低（25％），而雜貨店和藥局沒有
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
焦點話題
15
明顯變化，在疫情初始移動甚至還
助。而這份資料加總了全國的移動
以來，有越來越多行動裝置所紀
些微上升。與前述諾法威博士的國
資料，但縣市間的移動變化可能具
錄的人群移動資料釋出，這些資
際分析比較，要控制臺灣現階段的
有極大的差異性，所需的防疫策
料即時提供大眾遵循非藥物介入
COVID-19疫情，工作場所、雜貨店
略也會不同。另外，移動趨勢與
措施的指標，能夠作為調整防疫政
和藥局的相關移動可能需要有更大
COVID-19傳播的關聯性可能會隨著
策的依據之一。清華大學生命科學
幅度的下降。
時間、疫情變化及其他防疫措施而
系助理教授張筱涵的研究團隊結合
改變，若要準確評估移動情形改變
了Facebook的匿名移動資料與傳染
及非藥物介入措施的效果，需要進
病動態模型，探討臺灣各個縣市
階的研究設計與模型建置，並結合
內及跨縣市的移動趨勢如何影響
本土疫情的流行病學詳細資訊（如
COVID-19傳播的地理範圍及個案數
新確診與死亡數、潛伏期、檢測與
目，以及對應的旅行限制措施的可
儘管即時資料能夠呈現人群實 際的移動狀況，辨別出防疫策略 需要加強的面向，Google資料的使 用仍有其限制。首先，這份資料 只能代表有使用Google定位紀錄的 用戶，欲了解沒有手機（如長者或
通報延遲、流行株的分布等）。
本文從人群移動的觀點切入，
小孩）、工作性質不允許攜帶行動 裝置或開啟定位功能的人群移動行 為，就需要其他資料與調查來輔
能效果。
結語 自2020年COVID-19全球大流行
介紹主要的移動公開資料及其在傳 染病流行病學的可能應用。接著以 Google的COVID-19社區人流資料為
臺灣各場域人流變化百分比
例，呈現臺灣在最近發布疫情警戒 後人群移動的情形，探討防疫政策 調整的方向，同時討論移動資料在 代表性、解析度等推論上的限制。 期許透過本文的簡介，讀者能夠了 解人群移動資料於傳染病防治的應 用，並期許未來能看到更多研究投 入與探索。 感謝英國雪菲爾大學辜鉅璋博士參 與本文內容之討論及提供建議。
延伸閱讀
圖一：臺灣 2021 年 4、5 月的 Google 資料呈現的人群移動變化。為了方便視覺比較，水平 虛線標示了 4 月 12 至 24 日的平均值，作為流行爆發及疫情警戒宣布前的基準值。會進行 此調整乃因 Google 的原始資料以 2020 年 1 月 3 日至 2 月 6 日的中位數為預設基準值，但此 預設值可能受到農曆春節長假的影響，移動的模式並非日常。（作者提供）
1. Amy Wesolowski et al., Quantifying the Impact of Human Mobility on Malaria, Science, Vol. 338 (6104): 267-270, 2012. 2. Pierre Nouvellet et al., Reduction in mobility and COVID-19 transmission, Nature Communications, Vol. 12(1): 1090, 2020. 3. Meng-Chun Chang et al., Variation in human mobility and its impact on the risk of future COVID-19 outbreaks in Taiwan, BMC Public Health, Vol. 21(1): 226, 2021.
16 二○二一年六月十五日
科技報導
資訊生活
遠距監考的代價： 隱私、數位機會均等、電腦自主權 洪朝貴
朝陽科技大學資訊管理系副教授。
裡的電腦安裝，並且接受監考軟
臉孔圖像與聲紋等等資訊，都是一
如果被大環境所逼迫，學生
體的監控，以防範考試時透過上
輩子不能改的高度個人隱私資訊。
們必須在游泳池裡上體育
網搜尋等等方式作弊。從Google搜
我經常在課堂上提醒學生不要為了
課，田徑老師應該要求學生
尋趨勢來看，較熱門的監考軟體依
便利而採用（其實是監控技術的）
像在陸地上一樣地正常跑步
序包含：ProctorU、Respondus、
指紋辨識登入手機。
嗎？如果賣教學輔具的廠商
Proctorio、Honorlock、Examity等。
視訊會議軟體跟監考軟體一樣，
已經成功地把「錨定延長雙
這類軟體大致包含以下的要求及
都有機會蒐集用戶的臉孔與聲紋。
腿組」推銷給校方，讓學生 戴上後可以穩穩地踩在兩公 尺深的池底走路，又可保持 頭在水面上正常呼吸，身為 田徑老師的你，會要求學生 採用嗎？
功能：
但兩者有一個很大的不同之處：視
•學生的電腦需有鏡頭與麥克風。
訊會議軟體比較不敢明目張膽分析
•網路需穩定，避用wifi最好。
成章地，把這些資訊與學生姓名學
•軟體會錄影桌面與環境。
號等等資料直接連結。
•軟體會將視窗最大化，並且禁止 學生開啟其他應用軟體
瀏覽器
視窗或分頁、禁止複製貼上。 瘟疫蔓延下，線上考試防弊成
•有些軟體以人工智慧偵測學生的
為老師們的一大挑戰。美國許多大
臉孔、眼睛轉動、頭部姿勢等等
學幫老師們採購了「監考軟體」以
是否有「可疑的動作」。
便防止學生作弊，這類的「教學輔
•考試開始時，學生必須拿著攝影
具」卻帶來更嚴重的副作用與新的
機繞著房間巡視一圈，證明沒有
頭痛問題。
其他作弊的機關。 這些操作與功能，對於學生的隱
侵犯隱私權的監考軟體
這些資訊；而監考軟體則會很順理
私都有高度的侵犯性。
此外，Respondus甚至還蒐集另 一個較少人關注的生物資訊：鍵盤 使用行為。這有點類似中共集權政 府，為了克服臉孔辨識面臨的口罩 挑戰而開發、遠距離也適用的步態 辨識技術。 當校方或教師透過考試的壓力 要求學生把隱密的生物辨識資訊 （多次）交給這些軟體公司時，是 否已經觸犯法律？其他諸如瀏覽紀 錄、已安裝或正在執行的應用軟體
這些監考軟體的細節各有不同，
如果我是學生或家長，第一優先
等等，也都因為涉及作弊的可能性
但基本上都是要求學生在自己家
擔心的就是生物資訊的外洩。諸如
而會被監考軟體詢問。但這些資訊
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
資訊生活
17
就像是圖書館的借閱紀錄，（更應
書或其他高度侵犯隱私公司的併購
課程要求學生這麼做；那麼又是誰
該）屬於個人隱私，學校與老師憑
標的呢？
賦予權利，允許這些軟體公司的AI
什麼要求學生接受商業公司翻閱？
相關的隱憂不只於此，2014年時
及監考老師如此深度地入侵學生生
難怪關注隱私的公民團體EPIC會對
Proctoru的客戶資料被駭客盜走，
活空間隱私呢？如果學生房間中有
這些公司提告。
2020年時被放在網路上販售。如果
一些不希望被看到卻又不小心沒收
外洩的學生個資不只是姓名、地
好的（家人的）政黨旗幟、宗教經
址、手機、email、雜湊過的密碼，
書、性愛玩具，這要算是學生自己
而是生物資訊，學校跟老師有能力
的責任嗎？
收集了個資，然後呢？ 更進一步，這些公司會不會把個 資賣給大數據分析廠商呢？或是在 後續因併購而進入數據分析公司之 手？臉書積極布局VR頭盔市場，其 中一個原因，可能就是看上它可以
負責嗎？特別是如果以監考為由要
這類技術同時也把數位機會歧
求學生配合，對那些當初拒絕在自
視的問題，擴大到實體生活空間。
己的電腦上安裝非自由軟體的學
舉例來說，如果學生的家庭空間有
生，老師學校要如何交代呢？
限、人口眾多，無法有個人的房間
大量蒐集目光焦點，及未來可以蒐
此外，在監考軟體中諸如「繞著
呢？需要幫忙看弟妹所以房門不能
集腦波等等你我的隱私資料（也就
房間巡視一圈」的要求，也帶出了
關？除此之外，有不少有色人種的
是它的大數據）。那麼，這些監考
更多侵犯實體世界隱私的問題。
學生抱怨被Proctorio嫌光線太暗，
軟體公司，是不是也有機會成為臉
身為老師，我從來不敢在線上
以致遲遲無法完成臉孔辨識、無法
監考軟體除了侵犯學生的隱私資訊，還可能進一步將相關資訊洩漏給數據分析商或駭客。（123RF）
18 二○二一年六月十五日
科技報導
資訊生活
即時開始考試；還有些學生則因為
閱聽者）的手中奪走並且轉移集中
對付監考軟體？尤其是那些要求
家中網路不穩，導致於考試權益受
到遠方人士的手裡──也許是老師
Wi n d o w s 環 境 的 監 考 軟 體 ， 平 常
到了影響。
或著作權人，但更有可能的是（權
用Linux工作的我（以及同樣具有
力更集中的）軟體廠商。
資訊人權意識的學生）本來就非
如何對抗 「遙控數位枷鎖」？ 從技術的角度來看，這類技術
儘管我不是學生，也沒有人要求
得這麼用不可。用虛擬機（virtual
我用這些軟體應試，身為堅持使用
machine）與上述監考軟體的名字搜
GNU／Linux的電腦玩家同時也是消
尋，可以找到很多建議。
跟數位權利管理（Digital Rights
費者權益與資訊人權的倡議者，我
Management）類型的技術一
很感興趣的一件事是：如何與這類
樣，都是rootkit型的惡意程式
入侵我電腦的惡意軟體鬥智對抗？
但是一旦被關在虛擬機裡，監考 軟體本身承諾的限制功能不就破功 了嗎？事實上，從2010年起就有人
（malware）：企圖取得電腦最高權
資安專家研究惡意軟體時經常採
建議用更簡單的遠端桌面軟體VNC
限，並且限制電腦主人自由的惡意
用的方法，就是把它關在一個虛擬
來對抗Respondus公司的軟體Lock
軟體。
機裡面──就像把危險的病毒關在
Down Browser。當然，軟體公司也
一個可控制的培養皿或試管裡面研
不斷地推出反制措施。不過直到最
究一樣。
近一年，仍有幾個成功把Proctorio
我把它們通稱為「遙控數位枷 鎖」，因為兩者都企圖把電腦的最 高控制權從用戶（學生或數位內容
那麼是否也可以用相同的方式
關在虛擬機裡執行的報告。這些方
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
資訊生活
19
法不僅客觀存在，主觀來說，從電 腦老師的角度來看，我也會很樂意 看見學生展現他們的技能，跨過這 些喧賓奪主監控軟體的限制。
別讓「老大哥」 趁著疫情入侵校園 富比士特約作者，也是科技與社 會學者勞森（Sean Lawson）撰寫了 一篇富含連結的文章來探討這類間 諜軟體的諸多問題，並警告大家要 小心伴隨著疫情趁勢入侵校園的這 些「老大哥」。 不幸的是，美國似乎還有很多 大學看不出這類技術與教育本質的 衝突。這些老大哥不僅借病毒之助 入侵學生的電腦，而且態度非常強 硬高傲。加州大學聖塔芭芭拉分校
監考軟體潛藏著監控思維，與教育現場鼓勵的好奇、主動、尊重隱私等均格格不入。 （123RF）
針對學生隱私問題提出警告，竟被 ProctorU控告誹謗。加拿大英屬哥
的精神，或者是隱私、消費者權
等方式來（部分）取代考試評量。
倫比亞大學的員工在推特上評論
益、數位機會均等、自由軟體等公
當然老師們需要花時間學習與適
Proctorio自家公開的訓練影片、邁
民意識，全部都鮮明強烈地格格不
應，畢竟這是新的大環境，我們無
阿密大學學生截取Proctorio的一小
入。大人們面對遠距教學的挑戰，
法改變，只能應變。如果體育課因
段程式碼加以評論，都被Proctorio
如果採用如此缺乏想像力與判斷
大環境被迫在水裡上課，何不乾脆
以侵犯著作權為由提告……。
力、一味試圖配合舊思維的選擇，
改教學生游泳與打水仗呢？這不是
恐怕也將在下一代心中留下深刻的
比較符合教育的本質嗎？
值此疫情大作之際，臺灣的教育 界會不會也被這些監控軟體入侵？ 在此，筆者呼籲老師們回歸教育 的本質去思考問題：這些監控軟體
負面印象。 硬要監考線上的考試，就像是硬 要在水裡上跑步課一樣不切實際。
（及各公司「防弊像防賊」與「興
網路教學的確會讓某些實體課堂
訟以杜絕批評」的企業文化）所採
的活動變得極不方便，但在另一些
取的踐踏用戶權益高傲姿態，對照
方面也開啟了新的可能性，例如原
我們在教育現場一直強調並希望啟
本害羞的學生變得比較願意透過聊
發與鼓勵的好奇心、學習動機、尊
天文字視窗發言。老師們或許可以
重別人的自主性、互助與分享知識
改採互評、共筆、聊天室窗回答等
參考資料
1. Sean Lawso, Are Schools Forcing Students To Install Spyware That Invades Their Privacy As A Result Of The Coronavirus Lockdown?, https://reurl.cc/kZVN4q, 2020. 2. Thom Wiggers, Dissecting Proctorio, https:// thomwiggers.nl/post/proctorio/, 2021. 3. Monica Chin, Privacy group files complaint against five online test-proctoring services, https://reurl.cc/3aN1o0, 2020.
20 二○二一年六月十五日
科技報導
學術趨勢
學術研究再現性該如何提升？ 「註冊報告」與「材料分析報告」 發表制度的出現 劉雨如
英國諾丁罕大學遺傳學博士。
2005年，史丹佛大學醫學院教
細胞生物學上的重要研究發現，結
的生醫研究是由於實驗設計不佳，
授尤安尼迪斯（John Ioannidis），
果只有11∼25%的研究，在照著發
或是缺乏必要性而從未發表。
發表了一篇學術文章，題為〈為
表中的描述重做之後，可以得到相
事實上，在一份學術研究提案
什麼大部分的研究發表發現都是假
同結果。開放科學中心（Center for
（research proposal）中，可約略區
的〉（Why most published research
Open Science）重複了100個心理
分為，假說、方法、結果及討論，
findings are false），指出許多醫
學實驗，出現重複結果的也不到一
四個部分。其中只有結果，是研究
學研究結果都無法被重複，並提
半。此外，行為社會科學及實驗經
者們無法掌控的，以結果論定一項
出統計模型顯示，大多數的學術
濟學等領域，也相繼出現同樣的再
學術研究是否值得公諸於世，未免
發表結果為假陽性（false positive
現性（reproducibility）危機。
有失公允。甚至容易變向成為篡改
results）。這篇文章是當年點閱率 最高的學術文章，直至 2020 年，已 經有超過三百萬次的閱覽，可知學 者們非常關心這個議題。 尤安尼迪斯日後，也成為後設研 究（Metascience），也就是研究「學 術研究結果」（research on research） 這個領域的創始者之一。
造成這個現象的其中一個原因， 是出版偏見（publication bias），
數據（massaging data）或分析偏差 （skewing analysis）的誘因。
讓負面的結果不容易被發表。期刊
在學術研究領域中，研究過程
編輯、審查者及作者，都比較喜歡
（procedure）應該與最後結果同樣
有吸睛正面結果的文章，負面的研 究結果大多會被晾在一旁。但是負 面研究結果，若是沒有機會透過出 版，讓學者們知道，也是浪費研究
重要。如果能在學術研究出版機制 當中，加入研究過程的審查，並增 加其透明度，將有助於未來科學發 展的效率。
經費以及研究者們的時間，更不用
研究結果再現性低的危機 之後，學者們試圖重複藥物在
說，如果是臨床實驗，也浪費了病
學術發表更應著重研究過程
人們的參與和配合。估計約有85%
早在1970年代，學者們就已經
SciTech Reports
開始重視這個問題，心理學家羅森
二○二一 年六月十五日
學術趨勢 冊的要求。
21
案交給「開放科學資料庫」（Open
索（Robert Rosenthal）就曾說：
然而，在過去的這些制度當中，
Science Framework Repository），
「我們需要一個可以依研究過程為
只著重在研究提案的審查，並未出
一個統整註冊報告的平台。研究作
標準，來評量一份研究的系統。如
現不論結果如何，最後都會被接受
者可以選擇即時公開研究提案，或
果研究過程能被適當的、有理的、
的原則。即使研究提案經過審查，
是經過一段保密時期再行公開。接
嚴格的評判，並使其結果推導出結
如若研究結果不如預期，仍有可能
著，研究作者就可以開始實驗及研
論，那麼這份研究就不能因其結果 而被編輯或審查者拒絕。」 類似的概念在當時零星的被提 出，不過都沒有被主流科學重視 及施行。1976年，《歐洲超心理
不被發表，最後石沉大海，出版偏 見的問題依然存在。 針對此一問題，學者們提出「註 冊報告」（Registered Reports）的 制度，做為一種解決的方式。
究，收集數據，統計分析結果，並 進行討論。在研究提案執行的過程 當中，只要是這份研究計畫所產生 的更進一步探究，研究者都可以自 由的去做，不會受到限制。
學期刊》（European Journal for
第二階段完成後，研究提案加上
Parapsychology），為了幫助負面
結果與討論的部份，會被送給當初
結果研究的發表，提出一套相當有
「註冊報告」先投搞，
審註冊報告的審查者，這時候審查
前瞻性的制度，可以先審查研究提
再做實驗
者就不能再對實驗設計或是理論有
案，再做發表。他們默默的執行這
註冊報告制度共有兩個階段。在
意見了。雖然也有可能會送給新的
套制度，長達17年之久，一直到
第一階段中，研究者們需提出一份
審查者，但審查者的意見也不能改
1992年停刊為止。
詳細的研究計畫給期刊編輯，包括
變這篇研究會被發表的結果。唯一
預計這份研究能回答的問題，以及
會影響公開發表可能性的是研究作
研究設計及方法。
者本人，只有研究作者能撤銷研究
而知名度高具影響力的醫學學術 研究期刊《刺胳針》（The Lancet），
結果的發表。
在1997年也開始了研究提案審查制
在經過期刊編輯及同儕審查，都
度，一共有148篇文章在該制度下發
認為這份研究提案具創新性與重要
自從2013年，學術期刊Cortex及
表。然而卻在2015年，以其他機構
性，而且研究方法的設計確實可行
《心理科學觀點》（Perspectives on
已經在這一方面努力為由，終止了
後，即同意不論研究結果如何，期
Psychological Science）採用註冊報
研究提案審查制度。
刊都必須發表出來。研究者也可以
告制度開始，至2019年，約有30份
1997年，美國食藥署現代化法案
在開始進行研究，收集數據之前，
期刊都已經開始接受註冊報告，200
（US Food and Drug Administration
從審查者的回饋意見當中，得到具
份註冊報告被接受發表，涵蓋生命
Act, FDAMA），首度以法律層
有建設性的建議。若實驗設計上有
科學及社會科學等，需要強調研究
級的高度，要求試驗方法需要註
重大錯誤，也能夠及早修正，免得
設計與過程的學術領域。在2019年7
冊，也因此在2000年成立了線上
需要事後亡羊補牢。
月，兩篇於2017年，被《自然人類
專頁，處理試驗註冊事務。一直要
註冊報告的第二階段，在研究
行為》（Nature Human Behaviour）
到2005年，國際醫學期刊編輯委
提案被接受之後。研究作者必須
接受的註冊報告研究，首次公開發
員會（International Committee of
得到開放科學框架（Open Science
表，是註冊報告制度邁向普及的一
Medical journal Editors, ICMJE），
Framework）認可的預先註冊
大步。
才開始鼓勵期刊，提出試驗必須註
（preregister），也就是將研究提
註冊報告制度下的發表當中，
22 二○二一年六月十五日
科技報導
學術趨勢
研究結果並不支持其假說的機率為
解研究中所使用的器材，試劑及操
但事實上，出版社能做的其實不
66%，相對於傳統制度的5-20%，
作方法，將有助於學術研究的再現
多，更重要的是各大學及研究基金
有明顯的不同。當然也有可能是研
性。
機構的支持。
究作者本身，有預感結果可能會不 符假說，才經由註冊報告制度的管 道，來增加研究被發表的機率。另 外，註冊報告制度也可能並不適用 於，沒有清楚的假說，或是分析計 畫需求的研究領域，例如偏探索性 質的研究。但是，註冊報告制度， 在適當的學術領域中，的確是對付
MDAR的推出並沒有遇上好時
「材料設計分析報告」
機，歐盟及英國都在準備放鬆對藥
強化研究透明度
品法令及研究者的規範，以鼓勵科
2013年Nature的問卷調查中顯 示，86%的學者認為生命科學領域 學術發表的再現性堪憂。針對這個 問題，Nature要求作者在投稿時，
學界有更多的創新與競爭力。不過 MDAR的確是一個很好的工具，幫 助學者們確認發表文章的完整及透 明度，提升研究品質。
加填一份清單，說明實驗結果是否
隨著科學領域快速的發展，從事
經過重複驗證，如何定義適當的樣
科學研究的學者們也越來越多，學
本大小、抽樣是否隨機、數據是否
術研究的發表與出版制度，也已經
公開等問題。這份清單在同儕審查
因襲延用了一個多世紀，各種誠信
時會一並附上，也跟著文章一起發
問題層出不窮，光是靠學者們的自
是有好處的。兒童腫瘤基金會（The
表。這個做法，的確對於研究的透
我要求或是同儕輿論，來維持科學
Childern’ s Tumor Foundation）、英
明度有所幫助，但許多期刊編輯仍
信譽已然不足。
國癌症研究（Cancer Research UK）
感不足。
出版偏見的好方法。 此外，註冊報告制度對於，希望 投資具有良好實驗設計及影響力的 研究的學術基金發放機構來說，也
及輝瑞藥廠（pfizer）都曾與施行
在網際網路普及率極高，人人都
在這樣的前提之下，美國國家科
能在彈指之間，平等的取得資訊的
學院（The National Academies），
年代，讓科學社群運作更順暢、更
世界慈善基金會（The Templeton
在2017年，經過許多學術期刊及專
透明，科學討論更開放、更多元，
World Charity Foundation ），則要
家們共同討論後，提出了材料設計
將是未來科學發展的方向。我們有
求申請者提出註冊報告，做為經
分析報告（Materials Design Analysis
幸參與新舊制度交接的時代，密切
費申請的基本步驟。不過這樣的做
Reporting, MDAR）的架構。
關心開放科學的發展，思考並提出
註冊報告制度的期刊合作，鄧普敦
法，特別需要期刊編輯和出版社， 以獨立第三方的角度，不受經費來 源的影響，做出是否同意執行註冊 報告研究的決定。
MDAR目地在鼓勵揭露，更多生 命科學投稿文章中，材料（試劑、 實驗動物等）、數據、分析（程式
不同觀點與討論，都是我們這一代 科學研究人員，責無旁貸的責任與 義務。
與統計方法）及報告的細節。2019
另外一個學者們關心的議題，
年，共有33位期刊編輯，211位作
同時也是科學發展中相當重要的核
者，289份投稿使用了MDAR，多
心原則，就是研究結果的再現性
數都認為有所成效。許多學者表示
（replication）。一份研究的可信
不論是不是要投稿，他們都會用
度應當來自於再現性，而不是研究
MDAR來檢視自己的文章。Nature
作者的威望或權力。而提升學術發
目前也已經開始使用並希望更多期
表的透明度，讓其他學者能透徹了
刊的加入。
延伸閱讀
Monya Baker, 1,500 scientists lift the lid on reproducibility, Nature News, 2016.
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
學術趨勢 材料設計分析報告的架構內容
分項
細節 新創材料 抗體 DNA 及 RNA 序列 細胞
架構內容 請將創作素材來源及做法等資訊，上傳至經認可的資料庫 供應商、型號及研究資源編號（Research Resource Identifiers, RRID） 請將新質體資訊，上傳至經認可的公開資料庫 細胞株：供應商，型號及RRID 初級培養（primary cultures）：品種、性別、來源、遺傳修飾 實驗室動物：供應商、型號及RRID
材料
實驗動物
野生動物：品種、性別、年齡 模式生物：RRID
植物及微生物
植物：品種、登記號、來源 微生物 研究倫理相關許可
參與研究者
受試者同意書 年齡、性別
研究提案 實驗室提案
臨床試驗請提供試驗註冊號 實驗詳細步驟 如何決定樣品量大小
實驗設計 （統計細節）
是否隨機採樣 是否採單盲或雙盲試驗 受試者納入與排除條件
設計 樣品定義與實驗重複
實驗在實驗室內重複次數 技術與生物重複的定義 有人員參與的研究請提供許可號
道德
有實驗動物參與的研究請提供許可號 有採樣與田野樣品的研究請提供相關許可
雙重用途研究
請提供許可
損失
若有樣品或數據被排除，請說明決定的標準
統計
請說明所使用的統計方式與為何做此選擇 數據與實驗方法是否公開，或是有條件公開
分析
數據可用性
若為公開，請提供提取方式 若為公開數據再利用，請提供登記號
新創程式碼及 軟體可用性 報告
遵從標準
請問是否可用 若為公開可用，請提功提取方式 請提供所遵從之指導方針，其檢查清單是否與草稿一併提出
23
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學術趨勢
科技報導
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
生醫先鋒
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基因編輯技術再加一？ Retron的原理與發展潛力 陳淵銓
美國加州大學柏克萊分校生物化學博士。
精準的基因編輯技術，已經革
首先在細菌DNA中的短衛星RNA
命性的改變現代生物學的發展，這
DNA分子逆轉錄物中，發現了
些技術有些是源於自然生物機制的
Retron的存在，現更發現Retron存
重新定位，如λ噬菌體的蛋白重組
在於許多種細菌的基因組中，可
工程，和CRISPR-Cas9用於引發特
以編碼逆轉錄酶並產生獨特的單鏈
定位點的雙鏈DNA斷裂（double-
DNA。
stranded DNA break）。而近期則有
利用Retron的基因編輯機制，
種較鮮為人知的機制，有了新的突
也被稱為寡核苷酸重組工程
破。逆轉錄子（Retron）為DNA、
（oligonucleotide recombineering）。
RNA及蛋白質的複合物，廣泛分
不像CRISPR-Cas9利用酵素切割
布於細菌細胞內，可使用逆轉錄酶
DNA，並啟動整合新DNA的自然
以產生單鏈DNA（single-stranded
修復過程；Retron的機制使用單鏈
DNA, ssDNA）。
黏合蛋白（single-stranded annealing
雖然Retron的自然功能和遺傳機
protein, SSAP）將單鏈DNA整合到
制仍是個謎，但最近的研究已顯
正在複製的細胞基因組中，隨著細
現，Retron可用於原位（in situ）
胞的分裂，子細胞會攜帶新的DNA
進行基因體編輯。儘管如此，我們
序列。
還需進一步研究以評估開發利用 Retron作為精準基因編輯平台是否
（123RF）
性（targeted reverse-transcription activity）產生單鏈DNA，研究團
Retron發展為基因編輯工具
隊宣稱，此方法可用於執行超過
目前將Retron用於基因組編輯的
CRISPR/Cas技術篩選規模的基因編
最新進展，是美國哈佛大學Wyss
輯，一次完成大量的基因實驗，達
研究所及醫學院團隊的研究。團
到特異性的高通量功能篩選（high-
長期以來，科學界原本認為逆轉
隊成員舒伯特（Max Schubert）等
throughput functional screens）。研
錄酶（reverse transcriptase, RT）僅
人根據Retron的作用原理，發展出
究團隊使用RLR生成多達數百萬個
存在於動物病毒，但目前已發現在
的新基因組編輯工具RLR（Retron
突變，同時將「條碼」（barcode）
許多種不同的細菌有Retron此一重
Library Recombineering）。此方
插入到突變細胞中，以便一次篩選
要元件存在。在1984年，研究人員
法中，利用Retron的靶向逆轉錄活
整個基因池（gene pool），從而可
具有可行性。
Retron的發現與機制
26 二○二一年六月十五日
科技報導
生醫先鋒 學家能在後續研究中進行追蹤，這
基因組，將這些遺傳片段原位轉
在2021年4月29日，該研究在
也意味著此方法可用於基因編輯而
化為ssDNA，再使用RLR同時篩
《美國國家科學院期刊》（PNAS）
不會破壞原來的DNA，並且可用
選數百萬個DNA序列。
發表，文中指出，利用Retron的
於同時進行多個基因實驗。以大腸
2. 操作更簡單、靈活且安全：RLR
靶向逆轉錄活性，在細胞內產生
桿菌進行的RLR測試顯示，有90%
可用於高度多重化的實驗，不
ssDNA，最終以高於90%的效率整
的細菌群落會納入逆轉錄序列，而
須使用酵素切割DNA，可排除
合編輯並實現多重應用。在研究中
科學家則能夠通過定序Retron的條
CRISPR引發突變的可能性，並
使用RLR對合成的抗生素抗性等位
碼來找到大腸桿菌的抗生素抗性突
提高研究人員探索基因組突變的
基因進行分析，證明此方法非常適
變，從而加速探索的過程。
能力。
以輕易產生和分析大量數據。
合利用大量自然變異，可以做為探 索基因組變異的途徑。 Retron可將突變的ssDNA引入複
舒伯特認為與CRISPR-Cas9比 較，RLR具有下列兩大優勢，而具 有發展作為基因編輯工具的潛力：
Retron與CRISPR的比較 CRISPR-Cas9切割DNA，將突變
製中的細胞，使得該變異的DNA鏈
1. 執行某些CRISPR無法做到的工
的DNA序列插入特定的基因組位
能整合到子細胞的DNA中，而且
作：一 次 傳 遞 大 量 的 C R I S P R -
置；Retron則將設計好的ssDNA序
Retron的序列可以用作「條碼」或
Cas9原料到細胞內是很困難的，
列嵌入正在進行複製的細胞DNA，
「名稱標籤」（name tags），使科
而此技術可在原位隨機切碎細菌
使其進入子細胞的DNA。此外，由
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二○二一 年六月十五日
生醫先鋒
於Retron序列可以用作「條碼」，
27
measurement）。RLR有潛力同時進
RLR用於基因編輯的限制
使得科學家能夠跟蹤個別細胞的變
RLR是將選殖合成或天然的DNA
行數百萬個基因實驗，並有可能成
異情形。Retron能夠在想要編輯的
變異放到質體中，再被引入細胞
為下一個CRISPR，成為新興搶手的
細胞內產生ssDNA，而非試圖從外
後，Retron再重組工程會創造可追
基因編輯技術。RLR用作基因編輯
部引入變異的DNA序列到細胞內，
溯的基因編輯產物，經過篩選的
工具看似頗有前景，其限制如下：
並不會破壞原本的DNA序列，編輯
程序及次世代定序的分析（next
1. Retron只可作為供給者
過的基因可以持續複製且遺傳給子
generation sequencing, NGS）後，
（donor）：Retron本身是尚未
細胞（詳見表格）。
最後進行表現型的測定（phenotypic
研究得很清楚的細菌逆轉錄元
RLR與CRISPR比較 基因編輯技術
RLR
CRISPR
來源
細菌的逆轉錄元件
專一性決定因子
單鏈DNA（ssDNA）
單鏈導引DNA（sgRNA）
參與酵素或蛋白質
逆轉錄酶（RT）、單鏈黏合蛋白（SSAP）
Cas9
標的位置的限制
無特殊限制
標靶位置
只有1個
作用方式
ssDNA黏合到複製中的細胞DNA序列
作為條碼
是
否
專一性
高度
中等
效率
高度
高度
加工容易度
高
高
特化容易度
高
高
脫靶效應（off target）
否
可能
突變性或細胞毒性
否
可能
病毒或質體進入細菌後引發的適應性免 疫反應（adaptive immunity）
Protospacer adjacent motif（PAM） 序列存在 只有1個 sgRNA和Cas9切割標的DNA序列造成雙股 DNA斷鏈
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件，進行靶向逆轉錄時會產生單 鏈DNA。目前研究已經顯示， 此處的ssDNA可在基因組中創建
驗的文獻或報告。 3. 編輯的效率及成功率仍有待進一 步研究、測試及改善。
特定編輯時作為重組工程的供給 者，這意味著Retron與CRISPR 並不相同，僅可以作為「供給 者」。然而，CRISPR通常可以 同時扮演「供給者」及「引導者 （guide）」的角色。
科技報導
生醫先鋒
助方法，以提高編輯性能及效率， 或者可以在許多CRISPR不適合的研 究中，如引發突變或細胞毒性作為 替代方案。
結論 RLP可成功將所需DNA變異序 列整合到標的基因組中，隨著細菌 複製，含有變異DNA序列的細菌 數目及比例會隨著時間的推移而增
2. Retron目前僅於細胞培養的實驗
加；而CRISPR的「一次性」（one
中成功：Retron已成功用於細
shot）方法往往在第一次試驗時便
菌細胞的基因標靶作用（gene
可決定成功或失敗，這是RLR與
targeting），或者在酵母菌、人
CRISPR二者編輯系統的一大區別。
類細胞培養中與 CRISPR結合以
如果要將RLR用作新式基因編輯工
提高編輯的效率，但迄無成功用
具，現階段最有可能的方式應該是
於植物細胞、田間試驗或動物實
Retron與CRISPR合併使用，作為輔
延伸閱讀
1. Max G. Schubert et al., High-throughput functional variant screens via in vivo production of single-stranded DNA, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021. 2. Anna J. Simon et al., Retrons and their applications in genome engineering, Nucleic acids research, 2019. 3. Bert C. Lampson et al., Retrons, msDNA, and the bacterial genome, Cytogenetic and genome research, 2005. 4. Bin Zhao et al., Bacterial retrons enable precise gene editing in human cells, bioRxiv, 2021.
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生醫先鋒
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書適圈
科技報導
科學家如何讓電腦能看、能對話？ —《眼見為憑》 泰瑞．咸諾斯基與能夠對話的神經網絡
在接受訓練之前，神經網絡輸出的聲音一如你所料
從我身為細胞神經生物學家的優勢地位來看，泰瑞
想，甚至連一群混亂的辭彙都稱不上，而是一團毫無關
在一九八○年代初期以前都默默無名，到了一九八五年
聯的音素。在幾輪訓練之後，它開始出現一些類似嬰兒
參觀他的實驗室之後我才大開眼界，他在實驗室中為我
發出的聲音，例如ga、ba、ta。再多幾次教導，網絡開
展示了一個教自己交談的神經網絡。
始發出真正的詞彙，但是其中夾雜了各種錯誤的發音。
字母是一個一個輸入神經網絡的。在這個例子中， 研究人員研究的是神經網路怎樣發出cat這個詞中c字母 的音。 這個任務有什麼值得一提？因為英語的發音方式不 規律稱得上惡名昭彰，任何母語非英語的人學英語的經 驗都是血淋淋的例子。舉例來說，我們都認為一個單字 的最後字母為e，前面的母音發長音，算得上英語發音 的規則，例如gave或是brave，但是在have這個詞中a的 發音相近但是顯然有差異，打破了規矩。為何我們在說 mow這個詞時，其中o發音和cow的o不同？以英語為母
最後網絡能幾乎完美的發出英文文本，不只是用來訓練 的文本，而是所有的英文文本。在教導的過程住不需要 傳授任何英語發音規則，只需要輸入許多例子即可。 有趣的是，科學家拆解了幾個隱藏層，發現到神經 網絡知道有些詞要連在一起，但是科學家在網絡結構中 並沒有找到諸如數百條英語的規則。神經網絡學習英語 的方式有些像是以英語為母語的人所學習的方式。只有 專家才能說明英語發音的規則（我就不行），母語者能 夠輕鬆流暢地讀出英文。就學習英語的過程來說，咸諾 斯基的神經網絡就像是人腦。
語的人不會注意到這些，因為生來就學會了，但是電腦
這些都是用一九八○年代初期的電腦完成的，從現
會注意到。語言學家對於這些不規律也深感痛苦，他們
代的標準來看，那些電腦速度慢到可悲。現在的電腦
詳列了許多規矩、規矩中的例外，以及例外中的例外。
速度快上數萬倍，而現在的神經網絡可以有數百層甚
幸好語言學家也編纂了發音字典，收錄了兩萬個 英文單字的標準發音。咸諾斯基與查爾斯．羅森柏格 （Charles Rosenberg）用這個含有英語中所有音素的字 典當成神經網絡的「教師」。教師從字典中拿一個音出 來，如果神經網絡猜對了那個是cat中c字母的發音，字 典就會告訴網絡答案是正確的。在神經網絡中，cat中的 c字母和這次特定聲音輸出之間的連結就會受到強化。 為了讓其他人也能夠理解這種練習，研究人員很聰 明，讓電腦所得到的發音書面形式輸入「喇叭」中放出 來：電腦程式將發音書面形式當成英語輸入，再轉換成 聲音發出來。這個步驟和科學本身沒有關係，但是可以 顯示神經網絡的學習過程，任何人都能夠了解。
至數千層。這些神經網絡也有許多細微的修改之處， 但是基本原理和羅森柏格、咸諾斯基、辛頓與赫柏所 掌握的相同。 會說話的神經網絡讓我讚嘆，其他人也同樣讚嘆不
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書適圈
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已。自此咸諾斯基受到眾人矚目，一直持續到現
式。其中一類以規則為基礎，也就是說這個方法會嚴格遵
在。全國性電視節目訪問了他。反向傳播成為調整
守一連串特殊的分析步驟。大部分的人想到的會是這種，
神經網絡連結的基本方式。泰瑞很快從約翰霍普金
舉例來說，我在這一章開頭提到的那位堅持己見的航太工
斯大學轉職到位於南加州美麗海岸邊的沙克研究所
程師便是。為了方便說明，我把以規則為基礎的稱為「蠢
（Salk Institute），至今仍在那裡工作。
方法」（dumb method），不過這一類中有些方法一點都
咸諾斯基依然穿著深色西裝，開著黑色德國製
不蠢。
大轎車。他目前七十一歲，依然發出獨特的咯咯笑
第二類方式利用機器學習，模仿腦的運作，現在看來會
聲。雖然他有一身榮耀頭銜，多了些拘謹，但是依
是將來的主流，讓隱私權擁護者恐懼的也是這類方式。我
然帶有年輕天真、科技怪傑的氣息。他不懼於談論
們把這類人工智慧方式稱為「巧方法」（smart method）。
自己研究的成功，當然也有人嫉妒他。但他基本上
我的描述將會集中在後者，主要是因為這些方法類似於神
是謙虛而且自然大方的人，純粹就是對科學有興趣
經元的行為，而我認為神經元是靈巧的。目前人工智慧法
而已。雖然他有可能讓專業人士嫉妒，但我想不到 誰會討厭泰瑞．咸諾斯基。
是臉部辨識的主流。 臉部辨識演算法中包括了數個任務：首先要認出有一 張臉存在，然後分辨那是誰的臉。第一個任務只是臉部偵
有視力的電腦 你可能聽說過有視力的電腦，出現在自動駕駛車 上，或是能夠辨識臉部。擔憂科幻情節成真的人會 想到將來有天去百貨公司，攝影機拍到你的臉，之 後把你的身分和購物喜好連接在一起，然後百貨公 司會（以某種方式）操縱你買你原本沒有打算買的 東西。 我得告訴你，無須擔心……至少現在還不需要。 目前圖型式驗證碼（CAPTCHA）依然用來維持你 的網路安全。事實上圖型式驗證碼是一個很好的例 子，說明日常用電腦依然有難以解決的任務（美國 航太總署的電腦當然能夠破解絕大部分的圖型驗證 碼，但在日常生活中出現的業餘機器人是辦不到 的）。 電腦能夠看東西，真的很厲害，而且辨別的速度 突飛猛進。為了說明這種能力，我會介紹幾種辨識 臉部的方法，這是我在本書一開始就提出的問題， 對於視覺神經科學家而言，如聖母峰般高聳。 現在最佳的臉部辨識電腦其實表現得非常棒， 幾乎和人類一樣好，不過體積比人腦大太多了，而 且需要消耗許多能量。我將說明兩類南轅北轍的方
測（face detection），不是臉部辨識。在蠢方法和巧方法 中，都需要完成這個任務。在有各式各樣物品的一幕中，
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科技報導
書適圈
例如百貨公司的男裝部門，這兩類方式都要能夠看出
的方向（上、下或是傾斜），然後把影像小方塊的梯度
是否有臉部存在，並且把臉部影像提取出來以便後續
濃縮成簡單的邊緣線條，取代原來的影像，這個線條經
分析。
過調整，之前是方格中最明顯的邊緣。
但是在尋找臉部之前，電腦必須讓那個測試影像（對
實際上，書中這個影像是許多HOG影像的平均值，
電腦來說）盡可能清晰，這些發生在演算法真正要開始
來自於許多張臉，是共通的臉孔。你可以把這張臉當成
找出臉部之前的過程，稱為前處理（preprocessing）。
模板來找出人群中的臉，方法是為影像中每個大小適
讓影像變得更清晰的方法非常多，有修圖經驗的人就知
當的區域都做一個HOG影像，每格大小和臉部相當。
道。我會說明兩個例子。第一個例子是最為自然的場
你把這個檢驗用的方格在你認為含有臉部的影像上移
景，光線並不單一：從窗外照進的日光會造成陰影，百
動，之後比較影像上某個HOG和理想中完美的臉部
貨公司室內的燈光集中在當天促銷的運動外套上。之前
HOG。大部分的區域中是沒有意義的混亂邊緣，但是
已經提到過，基於數種原因，我們不會注意到光亮的差
有些和組合出的HOG相符，演算法會認為這些區域是
異，但是手機或是電腦配備的數位相機卻會。電腦是根
臉。當然到目前還沒有指出是誰的臉，只能指出是臉而
本沒有想像力的，這會是個大問題。同一個東西在不同
已。不過這個過程可把臉納入標準座標（into standard
的光照下，對電腦而言是不同的東西。因此第一個前處
coordinates）中，這些圖案之後會再加以分類，同時比
理轉換辨識讓影像中的亮度「平面化」（flatten）。電
起原始影像，挑選過的影像在之後處理的難易程度會大
腦會把整個影像中的亮度平均化（有的時候會採取類似
幅降低。演算法最先得到的是雜亂無章的像素，裡面人
平均化的巧妙方式），並且調整亮度，讓整個影像的亮
頭鑽動，像是有許多團像素雲。演算法會把可能是臉的
度保持一致，這樣影像中的物體看起來會像是由單一均
像素團先挑出來。
勻光源照射下的樣子。其次，絕大部分的演算法會採用
現在影像經過清理，並且確定了臉孔的位置。經由
某種邊緣強化方法，這之前也多次提到過，邊緣與行動
一些調整，這些臉會成為標準格式（舉例來說，會把臉
息息相關，演算法多多少少會讓邊緣更鮮明。
部仔細地切除下來，好去除周圍的影像，在有些科幻電
現在電腦清理好了影像，第二項任務是把影像中的 臉找出來，這也有好幾種方法。其中一種很有趣，因為 它類似於視覺皮質中神經結構進行的方式，產生的圖稱 為HOG影像。
影中你可以看到區隔臉部和周遭的小方框），接下來便 能著手確認那些臉的身分。 如果我去紐約市的時代廣場，隨便問一個路人電腦 要如何辨識臉部，大部分的人可能會說：「電腦有規
HOG的意思是「方向梯度直方圖」（histogram of
則，能夠區別不同的臉部特徵，例如電腦能夠測量兩眼
gradients），其中的「梯度」是從亮到暗的變化區域，
之間的距離，或是額頭的高度，然後用這些未知臉部的
邊緣便是一邊亮而另一邊暗。換句話說，梯度不只顯現
數據和已知臉部比較。」
出邊緣，而且還可以指出邊緣是朝內或
運用這些固定的規則的確有可能
是朝外。電腦會盡可能計算影像中的梯
讓電腦辨識出臉部，例如馬修．涂克
度以及方向，並且描繪出來。
（Matthew Turk）與艾利克斯．潘特蘭
這裡是一個簡化過的影像。設計演
（Alex Pentland）共同發展出來的一個
算法的人把一個影像分解成許多縱橫各
演算法，能夠計算臉部測量值的特徵向
有十六個像素的小方塊，在每個小方塊
量（eigenvector）。而現在，大部分的
中，演算法會計算有多少梯度指著主要
臉部辨識電腦改採用機器學習。但可能
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並非一直都會如此，十年後讀到這本書的某人可能會
方位的影像而強化了。
很高興我曾警告過，以規則為基礎的演算法可能會捲
神經網絡很大，而且見過了很多張臉，現在變得很
土重來。不過現在我們的重點還是放在運用神經網絡
靈巧，能夠在光照亮度不同的狀況下辨識出比爾臉孔的
的電腦上。
各個角度，不論他穿的是白襯衫或是紅T恤。在實際狀
為了好玩，我們看看一個利用機器學習的臉部辨識
況中，用來訓練臉部辨識神經網絡的資料庫非常龐大。
演算法，這是由商業數學軟體MATLAB所提供的案
在以往使用的是汽車駕照的檔案資料，其中含有數百萬
例，值得你花一些時間瞧瞧，因為許多感知器也是以
個已知身分的臉部影像。
同樣的方式運作。一開始那些讓臉部納入標準座標的步
很有趣的是，實際上我們並不知道神經網絡如何區
驟，和以規則為基礎的演算法相同，前面已經說明過，
分出比爾。皮膚的顏色？臉部高度和寬度之間的比例？
接下來的步驟是：
直鼻或是鷹勾鼻？酒窩？青春痘留下的傷痕？還是以上
•把大批大批清理好的臉部影像（正面、光照均勻）輸
全部？這些都在隱藏層中，都位於數不盡的連結裡。
入到多層級的神經網絡，訓練神經網絡為這些臉孔
第十一章會介紹生物視覺系統和電腦系統的行為有
標上迪克、珍、比爾等名字的標籤。這是教導機器
多相近。我將指出，從視網膜到負責臉部辨識的高階部
的步驟，對於輸入到機器的影像，你得告訴神經網
位，整個由神經元構成的視覺系統中，具有可塑性的突
絡說：「這張是比爾。」或「這張不是比爾。」
觸有多麼重要。不過我現在就可以告訴你，以及第十三
•神經網路就如同其他感知器那樣採用反向傳播，調
章的細節中（劇透警告），MATLAB神經網絡運作的
整各個連結的加權。當教師說「這張是比爾」時，
方式，並不是人腦辨識物體的方式。簡單來說，拿它和
最活躍的突觸會受到加強。唯一的差異在於計算能
人腦比較實在是太蠢了。感知器必須有個教師一直說：
力強的系統會用到一整疊感知器，也就是人工智慧
「這張圖是比爾」和「那張圖不是比爾」，這個過程是
機器中那些隱藏層。反向傳播會逆著影響每個隱藏
監督學習（supervised learning）。腦部並不需要外在的
層，直到輸入層。
教師便能夠學習，這個過程是無監督學習，後面我會花
•現在這個神經網絡已經過訓練，我們可以測試一下：
大篇幅描述。但是不論在人類視覺系統和機器視覺系統
找張比爾的影像輸入神經網絡，如果這個影像和用
中，都具有堆疊起來的感知器，這代表有一個重要特徵
來訓練用的影像夠相似，其中一個決策器便接收到
是共通的：由赫柏提出的具可塑性突觸連接而成的神經
了很強的輸入，因為它的突觸之前受到比爾臉部各
元網絡。
書 名｜《眼見為憑：從眼睛到大腦，從感知到思考，探索「看見」的奧祕》 作 者｜理查．馬斯蘭（Richard Masland） 譯 者｜鄧子衿 出版社｜時報出版 出版日｜2021 年 5 月 18 日 我們為何能輕易在人群中認出家人或朋友的面孔？ 如此理所當然的行為，其運作機制卻是科學界的重大奧祕之一！ 從視覺到人工智慧，揭開人腦與電腦的「看見」之謎
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科技報導
動態時報
新冠病毒基因能否嵌入人類DNA爭議未平 編譯｜李依庭
新冠疫情在全球持續嚴峻，在臺
過單薄，無法支持這種說法，且比
關於這部分，研究團隊表示有在
灣也因確診病患急速上升，醫療量
起病毒真正反轉錄並侵入、危害細
COVID-19患者的組織中找到病毒嵌
能吃緊。一般而言，確診病患必須
胞，人類－病毒序列（human-virus
合的跡象，他們發現有一種只能藉
在檢測不到病毒（Ct值34以上），
sequences）更像是一個實驗室中的
由人－病毒嵌合的DNA，所轉錄產
才被認定不具傳染力。但是，我們
產物。
生的高濃度RNA。但研究團隊也表 示，目前還欠缺直接證據。
卻經常在新聞報導上看到有些患者
近期，在加入國家癌症研究所
的採檢結果「時陰時陽」或在出
（National Cancer Institute）與原先
雖然研究團隊提出更多證據，
院後又「復陽」。美國研究團隊表
團隊共同研究之後，找出更多的證
但是這場爭議並沒有就此落幕，他
示，造成「時陰時陽」的原因，或
據。他們透過在試管（In vitro）中
們所招致的批評和質疑甚至比他們
許在於新冠病毒基因體能「嵌合」
實驗，證明當新型冠狀病毒感染帶
學術生涯中所發表的任何研究都
至人體 DNA。
有LINE-1的人類細胞時，病毒序列
還多。部分研究人員擔心這項研
的DNA會嵌入細胞的染色體中。
究的論點會被反疫苗者大作文章，
去（2020）年12月，美國麻省 理工學院懷海德生物醫學研究所
在新發表的論文中，研究團隊提
以信使核糖核酸（messenger RNA,
（Whitehead Institute for Biomedical
供無法透過人為製造或解釋的「病
mRNA）疫苗可能會嵌入接種者基
Research）在 bioRxiv 上的預印本
毒－人類嵌合DNA（virus-human
因中等疑慮，降低大眾施打疫苗的
（preprint）中提出，新型冠狀病
chimeric DNA）」濃度。此外，團
意願，將不利於防疫的進行。
毒除了感染宿主細胞外，更有可能
隊也觀察到LINE-1的序列會嵌入病
會在感染過程將病毒基因嵌合至人
毒遺傳序列這些發現都更進一步支
類染色體內。而導致嵌合的原因為
持他們的假設。
在極少數情況下，人類細胞中的反
儘管目前看起來證據十足，然
轉錄轉位子（retrotransposon）——
而，更多的科學家真正關心的問
長散布胞核元件（long interspersed
題是，這些數據是否能真實反應
nuclear element 1, LINE-1）會轉譯
在臨床。美國康乃爾大學（Cornell
出反轉錄酶，將病毒RNA反轉錄為
University）的費舒特（Cedric
DNA，嵌合到人類DNA中。
Feschotte）表示，在缺乏與患者實
然而，此研究結果一發表，立刻
際數據整合的情況下，最多只能說
引發許多質疑與批評，表示他們缺
在LINE-1大量表現的感染細胞中，
乏證據，且引發毫無根據的擔心。
有可能檢測到新冠病毒的反轉位
許多研究LINE-1和其他反轉錄轉
（retroposition），目前在臨床上仍
位子的研究人員甚至認為，數據太
只是單純的臆測。
新聞來源
Jon Cohen, Further evidence supports controversial claim that SARS-CoV-2 genes can integrate with human DNA, Science, 2021/5/6.
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
動態時報
35
只有1％接種新冠疫苗， 日本真的準備好舉辦奧運了嗎？ 編譯｜李依庭
原訂於去（2020）年舉辦的東 京奧運（Tokyo 2020），因為新冠
方政府的要求下，由日本政府宣布 目前延長至6月下旬。
苗也剛在5月21日獲得批准。 日本政府表示奧運將如期舉辦，
疫情延至今年舉辦。但眼下距離開
而疫苗施打進度緩慢，歸咎於
但需要更多安全措施。今年3月首
幕式剩不到二個月，卻傳出日本確
日本要求進口藥物或疫苗須進行銜
先決定排除海外觀眾，但是否允許
診數急遽上升，美國國務院更於上
接試驗 （bridging study）。不同
國內觀眾進場則延至6月決議。此
（5）月底將日本的旅行安全等級升
於多數國家直接接受美國的試驗結
外，各國運動員和國家代表隊的活
為4級警戒「請勿前往」。儘管疫
果，日本要求再次確認疫苗在日本
動範圍、志工是否接種疫苗等問題
情升溫，日本現階段的疫苗接種速
人群中的功效和安全性。東京醫療
尚未定奪，種種的不確定性更讓人
度，卻如拉牛車般緩慢進行。
治理研究所（Medical Governance
質疑是否應該舉辦。
目前只有約1％的日本人接種新
Research Institute）醫師兼理事長的
日本最新的民調顯示，絕大多數
冠疫苗，比例遠低於美國、歐洲、
上昌廣（Masahiro Kami）表示，美
希望取消奧運。《讀賣新聞》在5月
印度等國，質疑奧運是否該繼續進
國男性的平均體重約為日本女性的
11日的最新調查，59％的受訪者支
行的聲浪四起。更有人點出日本目
兩倍，銜接試驗將有助於解決劑量
持停辦奧運，23％希望比賽照常進
前對於疫苗進口的監管方式太過嚴
問題。
行，但是無觀眾進場。而在5月5日
格，並要求全面改善繁瑣檢測流
但是，日本專家也指出，由武
發起的「取消東京奧運會，保護我
田製藥公司所進行的銜接試驗限
們的生命」請願書，在短短4天內就
有些專家認為與許多國家相比，
制重重，輝瑞（Pfizer-BioNTech）
獲得30萬人簽名連署。
日本的疫情有獲得控制，但也有人
疫苗只有160名受試者，莫德納
認為這使得日本政府過分自信。科
（Moderna）也只有200名，效率顯
學家表示，日本在不同的時間、不
然不佳，造成嚴重延誤。近期，由
同地區實施了一系列的封鎖措施，
2012年諾貝爾生理醫學獎得主山中
然而一旦感染趨勢下降，大多數地
伸彌（Shinya Yamanaka）和日本醫
區就會解除封鎖，導致疫情再次爆
學協會前主席橫倉良武（Yoshitake
發。另外，兩項研究也顯示，政府
Yokokura）帶頭，公開呼籲政府在
於2020年7月發起促進國內旅遊的活
緊急情況下放棄銜接試驗。最終，
動，導致旅客和酒店服務人員染疫
今年2月中旬輝瑞疫苗才在日本獲得
案件增加。而原訂於5月11日解除緊
批准，比美國晚二個月上市，而莫
急事態的東京、大阪等地，則在地
德納和阿斯利康（AstraZeneca）疫
程。
延伸閱讀
1. Dennis Normile, Only 1% of Japan is fully vaccinated against COVID-19. Is it ready for the Olympics?, Science, 2021/5/13. 2. Andrew Keh, As Olympics Barrel Ahead, Chorus of Critics Adds Powerful Voices, The New York Times Company, 2021/5/21.
36 二○二一年六月十五日
科技報導
動態時報
陽明交大跨國合作 開發COVID-19藥物篩選平台 整理報導｜李依庭
全球2019冠狀病毒疾病
譜系統（electrochemical impedance
篩選，未來也可以用於其他具急
（COVID-19）疫情已持續一年多，
spectroscopy, EIS），研發出藥物偵
迫性、感染性疾病的藥物篩選。另
儘管英美各國已有多家疫苗上市，
測平台，只需要取1微升（μL）的
外，共同主持此研究的馬大醫學院
但所生產數量仍無法滿足全球急速
待測藥物樣本，就能在15∼20分鐘
力文基（Lik-Voon Kiew）教授也表
蔓延的疫情。隨著臺灣疫情升溫，
內偵測、辨識藥物樣本對病毒的抑
示，目前此平台所產出的藥物篩選
除了疫苗的開發外，開發COVID-19
制效果。
成果仍屬於初步發現，往後還是需 要更進一步研究來評估候選藥物在
藥物也刻不容緩。近期，以國立陽
目前的研究已知治療心血管疾病
明交通大學生物科技系為首的臺灣
中所使用的血管張力素轉化酶抑制
研究團隊，與馬來西亞的馬來亞大
劑，能影響病毒與ACE2受體的結
未來，研究團隊仍須與產官學
學合作，共同開發抑制COVID-19感
合能力。所以，研究團隊進一步利
研醫緊密結合、朝同一方向共同努
染藥物篩選平台，能在20分鐘內偵
用偵測平台，嘗試偵測這類心血管
力，借由現階段已知用藥資料庫
測出感染抑制藥物，未來將有助於
藥物，發現雷米普利（Ramipril）
中，幫助篩選確認阻礙病毒感染人
臨床用藥參考。
與培 哚 普利（Perindopril）具有大
體的藥物，希望能幫助人類共同對
目前已知新型冠狀病毒（SARS-
幅降低新型冠狀病毒與ACE2結
抗新冠病毒。
CoV-2）的致病機轉為表面的棘蛋
合的能力。但是，對於依那普利
白（spike protein）與人類（宿主）
（Enalapril）這類具相同功能的心
細胞的表面受體第二型血管收縮
血管疾病藥物，反而會促進病毒與
素轉換酶（angiotensin-converting
ACE2的結合。雖然都是心血管疾
enzyme 2, ACE2）結合，隨後在人
病藥物，但在COVID-19的治療上
體細胞中進行病毒複製，進而感染
卻不盡相同，也顯示出平台在快速
人體。然而，目前對於棘蛋白與
篩檢疾病藥物時的重要性。此研
ACE2 結合的確切機制仍未完全釐
究成果也已發表在《生醫感測器
清。
與生物電子學》（Biosensors and
因此，如何快速找出抑制
體內或臨床上的療效。
Bioelectronics）期刊中。
ACE2活性的抑制劑，是未來治
主持這項研究的張家靖教授表
療COVID-19的一大方向。有鑑於
示，此平台不僅可用於現今最重
陽明交通大學，〈陽明交大跨國團隊開發抑制
此，研究團隊透過利用電化學阻抗
要的新型冠狀病毒抑制感染藥物
日。
新聞來源
COVID-19感染藥物篩選平台〉，2021年5月14
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
動態時報
37
成大發現肺泡表面蛋白重組 可抑制新冠病毒感染 整理報導｜李依庭
2019冠狀病毒疾病（COVID-19）
新型冠狀病毒（SARS-CoV 2）
疫情持續在全球蔓延，除了快篩檢 測與施打疫苗疾病預防之外，各方
肺泡表面蛋白 D（SP-D）
研究團隊也透過分子生物學技術， 針對疾病的預防與治療帶來解方。 近期，由成功大學教授王志堯所帶
重組片段肺泡表面蛋白 D
領的研究團隊發現，人類肺泡表面 蛋白D（surfactant protein D, SP-D）
血管收縮素轉化酶 2（ACE2）
的片段重組蛋白（rfhSP-D）可抑制 新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的感 染，為COVID-19的治療提供另一種 方法。
（為新型冠狀病毒宿主細胞表面的受體）
宿主 細胞表面 類肺泡表面蛋白 D（SP-D）能夠辨識新型冠狀病毒表面的棘蛋白，並抑制病毒進 宿主細胞。 研究團隊發現片段重組蛋白 rfhSP-D 也具有與病毒棘蛋白結合的能力。（研究團隊提供）
人類肺泡表面蛋白D主要表現 在肺部的黏膜表面，是一種具有潛
A型流感病毒（influenza A virus）
病毒顆粒，來模擬細胞遭受感染
力的先天性免疫分子，可透過免疫
和人類呼吸道融合病毒（human
的過程，發現rfhSP-D可抑制病毒
監控來對抗肺部病原體的入侵。
respiratory syncytial virus, HRSV）。
的感染，進而確認rfhSP-D對人類
過去研究已證實，在嚴重急性呼吸
進一步研究更發現，當新冠病毒
具有保護效果。此研究結果已發
道症候群（severe acute respiratory
感染時，病毒表面的棘蛋白會與
表在《免疫學前沿》（Frontier in
syndrome, SARS）的患者血清中含
宿主細胞表面受體（angiotensin-
Immunology）期刊中，並申請美國
有較高含量的SP-D，而SP-D也能
converting enzyme 2, ACE2）結合，
專利。
夠辨識SARS冠狀病毒表面的棘蛋
隨之進入細胞內感染。不過，由於
這項研究成果彰顯出rfhSP-D在新
白（spike protein），並與SARS冠
rfhSP-D也能夠辨識新冠病毒表面的
冠病毒感染中的治療潛力。未來，
狀病毒的HCoV-229E病毒株相互作
棘蛋白，所以當研究團隊使用大量
研究團隊也會持續在小鼠模式生物
用，以抑制病毒感染人類支氣管上
帶有ACE2的細胞株進行實驗時，發
中進行臨床前研究，期望能早日找
皮細胞。
現rfhSP-D可以抑制新冠病毒表面棘
出治療COVID-19的方法。
蛋白與ACE2的相互作用。
新聞來源
而這次，成大研究團隊則發現， 利用片段重組蛋白rfhSP-D可以對
研究團隊更進一步利用偽病毒
抗多種病毒病原體的感染，包含
系統，表現新冠病毒中棘蛋白的
成功大學，〈新冠肺炎預防治療 成大新發現！ 肺泡表面蛋白Ｄ片段重組蛋白可抑制病毒感 染〉，2021年4月26日。
38 二○二一年六月十五日
科學月刊
科技報導
SciTech Reports
二○二一 年六月十五日
動態時報
39
中藥清冠一號抗新冠病毒之 基礎與臨床研究 整理報導｜劉姿婷
COVID-19疫情對人類健康與
「羌活、獨活、生薑」，並為製劑
人，其中對照組共21位住院隔離病
社會經濟造成巨大衝擊，促使各
品質控管需求，減去辛散行氣藥
人，接受症狀治療及
國竭力研發治療方針。我國衛福
「柴胡、 川芎」以及寬胸祛痰藥
（hydroxychloroquine）藥物治療，
部國家中醫藥研究所以中醫典籍
「茯苓、桔梗、枳殼」；另增加清
從住院日至達解隔離標準（呼吸道
《攝生眾妙方》中記載的「荊防敗
熱宣肺解毒、寬胸祛痰及降氣平喘
採樣間隔≧24小時，連續三次採檢
毒散」為基礎，進行處方調整，
之數味藥方，組成與各藥方之方義
結果為陰性，簡稱三採陰）的中位
研發10味藥材組成之新複方，命
詳列於下表：
數為22天。實驗組共12位病人，原
名為「臺灣清冠一號」（簡稱清
清冠一號的臨床研究樣本數共33
或氫氧奎寧
接受對照組治療至21.5天病況仍無
冠一號）。由實驗室基礎研究搭 配三軍總醫院與臺中榮民總醫院
臺灣清冠一號藥材列表
的臨床研究，證實清冠一號透過 其抗病毒及抗發炎作用，可預防
藥材名
學名
方義
黃芩
Scutellaria baicalensis
清熱宣肺解毒
魚腥草
Houttuynia cordata
清熱宣肺解毒
桑葉
Morus alba
清熱宣肺解毒
防風
Saposhnikovia divaricate
辛散解表
瓜蔞
Trichosanthes kirilowii
寬胸祛痰
板藍根
Isatis indigotica
清熱宣肺解毒
炙甘草
Glycyrrhiza glabra
益氣健脾
厚朴
Magnolia officinalis
降氣平喘
薄荷
Mentha haplocalyx
清熱宣肺解毒
荊芥
Nepeta tenuifolia
辛散解表
COVID-19病程惡化，研究成果 於今（2021）年發表在《生物醫 學與藥物療法》（Biomedicine & Pharmacotherapy）期刊，並獲得衛 福部專案製造的許可。 原方劑「荊防敗毒散」組成包含 荊芥、防風、柴胡、茯苓、桔梗、 川芎、羌活、獨活、枳殼、甘草、 生薑，其功效為發汗解表與散風祛 濕，現代藥理適應症為感冒、發燒 和頭痛。由於COVID-19患者朝向 瀰散性肺炎病勢發展，屬中醫肺熱 痰壅之證，清冠一號保留原組成中 辛散解表之君藥「荊芥、防風」及 益氣健脾之使藥「甘草」；為避免 增加化熱風險，減去發散風寒藥
40 二○二一年六月十五日
科技報導
動態時報
改善後，在知情同意下改採每日三
引發致命性的免疫反應。先前研究
餐飯後、每次100毫升之清冠一號
顯示，減少白介素6（interleukin-6,
的治療，達三採陰的天數中位數為
IL-6）及腫瘤壞死因子 α（tumor
9天，且無不良反應，故證實清冠
necrosis factor-α, TNF-α），可降
一號具臨床療效。
低COVID-19病程惡化與致死率。
基礎實驗結果顯示，清冠一號成
由動物實驗結果顯示，清冠一號
分中，黃芩、魚腥草與薄荷可阻斷
可抑制肺泡巨噬細胞分泌IL-6與
新冠病毒之棘蛋白（spike protein）
TNF-α，說明清冠一號具潛力預防
與人類細胞表面受體第二型血管收
細胞激素風暴引發之重症。化學成
縮素轉換酶（angiotensin converting
分分析結果指出，清冠一號主要由
enzyme II, ACE2）的結合，減少
類黃酮（flavonoid）組成，而黃芩
病毒入侵細胞；而黃芩、薄荷、荊
苷（baicalin）為清冠一號總乾重中
芥、厚朴與桑葉可抑制病毒之主蛋
含量最多的活性成分，且可能為清
白酶（3C-like protease，負責將病
冠一號組成中主要的抗病毒與抗發
毒複製酶切割為有功能的多肽）活
炎活性成分。
性，阻止病毒的複製。COVID-19
國家中醫藥研究所已授權由GMP
發展至重症的病生理機制與細胞激
藥廠將清冠一號製成濃縮細顆粒
素風暴（cytokine storm）有關，
劑，可直接以溫水沖服。5月18日
意即原本防禦病毒侵襲的免疫系統
衛福部核准清冠一號為中醫師處方
因過度反應，釋放過多發炎物質而
藥，可用於治療新冠肺炎無症狀帶
廣告索引 貝克曼........................ 2 錫昌.......................... 3 雙鷹.......................... 5 日龍.......................... 7 尚偉................. 9, 12, 24, 29 益弘......................... 18 矽新......................... 26 昭地......................... 28 牟博科技..................... 31
原與初發作症狀者。但衛福部也特 別強調此藥非保健預防之用，提醒 民眾切勿自行購買使用。 延伸閱讀
1. Tsai KC et al., A traditional Chinese medicine formula NRICM101 to target COVID-19 through multiple pathways: A bedside-tobench study, Biomed Pharmacother, 2021 2. 臺灣清冠一號（NRICM101）處方依據、方 解和基礎研究，衛生福利部國家中醫藥研究 所公告，2021/5/16。
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