科學月刊姊妹刊物
全
方
SciTech Reports
創刊於1982年
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視
野
．
科
技
人
關
懷
1
每月15號出刊
科技報導 446 S c i Te c h
Reports
2019.2月號
scitechreports.blogspot.tw
智慧農業初探—當資訊走入田間- 4 生長在水陸交界的蜻蛉 淺談台江地區的蜻蛉與環境問題- 8 第一張圖像：與光速賽跑- 12 誰才能建議期刊撤稿？- 15 基因編輯大浪襲來—CRISPR技術先驅者珍妮佛˙道納專訪- 18 國衛院病媒蚊中心登革熱防疫大作戰- 21
中正大學赴印度設立研究中心 攜手開創智慧產業未來 【本刊訊】印度計畫於明（2020）年前打 造「百座智慧城市」，中正大學（以下稱中
臺印學術交流寫下嶄新的一頁，成為往後 與其它區域大學學術合作的發展基礎。
正）看準此一趨勢，聯合印度理工學院羅巴
此外，中正將在明年2月於臺、印2地同
爾分校（Indian Institute of Technology Ropar）
時舉行資料分析與網路國際會議，藉此強
與吉特卡拉大學（Chitkara University）投入
化雙方學術研究交流。中正智慧生活研究
人工智慧研究，中正研發長黃士銘、國際
中心主任熊博安指出，在人工智慧（artificial
長許華孚、智慧生活研究中心主任熊博安
intelligence, AI）管理上，不僅印度政府發
與管理學院院長張碩毅更率團遠赴印度，
展的如智慧交通、智慧電燈等智慧城市設
於當地掛牌成立「臺灣印度人工智慧科技
備有這樣的管理需求，也由於該國仍以農
創新研究中心」，正式開啟中正進駐南亞
業為主要工作，故不少來臺求學的學生曾
的旅程。中正與印度此 2 所大學，未來將共
表示希望透過物聯網與AI技術降低生產過
享研究實驗室，並協助媒合臺印產業鏈，
程中的人力與成本。而在人才培育方面，
發展創新創業。
熊博安表示，會先規劃讓印度學生來臺實
科學月刊2月號【豬的時代】上市！ 當期介紹請見24版
《科技報導》稿約
為配合行政院推動的「新南向政策」，
習，並與中正學生一同針對產業提出的AI
科技部計畫設置「海外科學研究與技術創
問題進行解題，這些解題內容將可作為教
新中心」，每年全臺僅核定6案。在一番激
材，並於後續推出國際學位學程以大幅培
學界、政策、產 業訊息外，並有學者專家針
烈競爭下，中正臺印人工智慧海外科研中
育產業所需的AI人才。
對科技（含醫療）政策、教育、產業相關的時
本刊為科技新聞刊物，除了提供當月重要的
事發表評論或提供專業意見。竭誠歡迎關心
心與清華大學、中山大學一同入榜。中正
熊博安對於此次合作的規劃可說相當全
大學研發長黃士銘表示，此次中正在印度
面，中正校方解釋，由於熊博安從小在印
設置海外科研中心，將從建置人工智慧科
度生長，不僅對印度的技術發展、學術研
技創新研究實驗室、創新創業中心著手，
究環境、文化與市場非常熟悉，也曾獲頒
並推動國際人工智慧學程，盼能結合印度
印度亞米堤大學（Amity University）榮譽
理工學院優秀的科技研發能力及吉特卡拉
教授，加上過去2年也擔任嘉義市政府智慧
大學在產學合作的強項，持續深耕雙方在
科技處處長，他在智慧科技應用城市發展
括圖片），由作者自行負責。一經投稿，
的專業與豐富經驗，將有助於中正與印度
即視同授權刊載。
學術上的合作關係。 去（2018）年底計畫通過後，中正便立
政府此次的合作關係。
即與印度2校洽談，更於近日如火如荼地展
專人駐點服務，成為臺印資訊交流媒合平 台；而此次海外科研中心的設置，亦將為
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 5000 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
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）。
開學術合作，黃士銘解釋，目前已與3間有 意在印度發展的臺灣公司簽約，未來將派
臺灣科技發展的您，就上述方向踴躍投稿。
新聞來源
Shruti Nirantar et al., Metal-Air Transistors: SemiconductorFree Field-Emission Air-Channel Nanoelectronics, Nano Letters, 2018.
稿件請寄至 scimonth@gmail.com，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」。
產官學研
中華民國一○八年二月十五日
科技報導
2
光陽與工研院合作 電動車設計新里程 【本刊訊】在臺灣，大街小巷皆能看到
會依據AI的自我學習功能，進而分辨出不
另外光陽工業也表示，未來除了一般
機車的蹤跡，利用機車代步的民眾仍是多
同的機車耗能，並估計相對應的里程數，
消費者外，商用型Ionex也將導入全新AI
數，但一般汽油驅動的機車所造成的空氣
能準確提供騎士騎乘的里程數與相關動力
系統，在共享車輛管理調度、預警防盜、
汙染問題十分嚴重。近年，民眾環保意識
輸出數據，以提升電動機車騎乘效率。
預警保養及緊急救援等部分，方便車輛的
抬頭，為了減少污染的排放，電動機車 的出現成為民眾交通代步的新選擇。目 前，臺灣電動機車龍頭品牌Gogoro在街頭 的能見度大增，而機車產業龍頭光陽工業 （KYMCO）在去（2018）年也推出自家全 新電動車款Ionex，為臺灣電動機車市場增 添選擇。在近日，光陽召開記者會，宣布 與工研院合作，針對「自我學習式動態電 量預估」等36項專利技術進行研發，以AI 人工智慧為概念設計新世代電動機車。 工研院與光陽工業合作的「自我學習式 動態電量預估」有三大重點：
再來，是將以往的電池電量顯示改為
各項管理。舉例而言，對於快遞或外送業
「剩餘公里數」。一般而言，裝置的電池
者，由於有時效性問題，需避免車輛在行
電量顯示皆為百分比呈現。但對於電動機
駛一半的情況下出現電量不足等突發狀
車的騎士，顯示剩餘的電量無法提供精準
況。有AI的介入，業者將可準確地進行車
的騎乘數據，就算電池顯示剩餘20％的電
輛調度。
量，騎士仍舊無法判別剩餘的電量能再騎
工研院智慧電池系統及應用研究室研究
乘多少里程，進而產生對於騎乘的里程焦
主任孫建中表示，目前系統已完成上路的
慮。有鑑於此，光陽與工研院的電量顯示
測試，未來也將系統導入光陽旗下各輕重
以「剩餘公里數」為主，並且其準確度誤
型電動機車之中。
差低於5％，給予騎士更多的運用空間，也 可完全發揮電池效能。 而當電池處於低電量、高溫或低溫等特
首先是導入人工智慧，電動機車將擁有
殊情形時，系統將會進行電池的放電功率
自主學習功能。就算是騎乘同款機車，對於
限制。在安全的車輛行進間保持穩定的電
不同的騎士而言也會有各自的騎乘習慣。光
量輸出，以避免因突然斷電而導致的相關
陽依據不同的騎乘模式，車輛的電源系統
安全問題。
新聞來源 〈工研院與光陽簽署能源管理系統合約 攜手發表AI概念電動 機車 邁向電動機車新紀元〉，工業技術研究院，2019年1月
21日。
將可見光轉換為紅外光的新技術 未來有望治療癌症等疾病 【本刊訊】美國哥倫比亞大學（Columbia
能夠將紅外光調整至所需的波長，進而能
利用一種結合紅外光的無毒藥物取代現有
University）與哈佛大學（Harvard University）
夠穿透各種的紙張、塑料模具、血液及身
會傷害人體的藥物。
的共同研究團隊近日發表於Nature的研究顯
體組織等。實驗過程中，研究團隊甚至利
研究人員表示，這項新技術未來在許多
示，團隊成功開發出一種全新的化學轉化
用脈衝光穿透包在燒杯上的2片培根肉片。
應用端將有極大的潛力。舉例而言，紅外
過程，能將可見光轉化為紅外光，可在無
這項研究後續有望提升光動力療法
光療法將有助於治療腦損傷、神經及脊髓
害的情況下穿透活體組織及其他材料，並
（Photodynamic therapy）的醫療效果。長
的受損、聽力損失及其他癌症等相關的治
且不會因高強度的光線導致其他的損害。
期以來，科學家不斷地試圖尋找讓可見光
療。其他的應用方面，該技術也將有助於
研究團隊利用一種稱為三重態融合轉換
穿透皮膚及血液，而不損傷體內器官與組
太陽能板的發電及新型藥物的研發等，甚
（triplet fusion upconversion）的技術。在
織的辦法。目前用於治療某些癌症的光動
至也可以應用在製造仿生的複合材料及電
實驗的過程中將2個紅外光光子融合成單
力療法，是利用感光劑等特殊的藥物藉由
子零組件的加工等。
個可見光光子。由於目前絕大多數的技術
光觸發產生高反應性的氧，並殺死或抑制
只能捕捉可見光，這也就代表太陽光的光
癌細胞的增長。
譜中，可見光以外的光線都無法被有效利
現階段光動力療法僅限於局部或人體表
用。而三重態融合轉換技術則可以收集低
面的癌症治療。研究人員表示，這項新技
能量的紅外光，將其轉換為可見光。這項
術可以使光動力療法進入以往無法達到的
技術是透過調整轉換組件調節輸出光線，
人體區域之中。另外，因為現有治療癌症
從低能量的紅外光中獲取橙色與藍色光。
的藥物不僅會殺死癌細胞，同時也會清除
研究人員表示，有了這項技術，未來就
其他體內健康的細胞，而這項新技術則是
新聞來源
Benjamin D. et al., Photoredox catalysis using infrared light via triplet fusion upconversion, Nature, 2019.
中華民國一○八年二月十五日
產官學研
SciTech Reports
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可形變的微型機器人 未來或許可用於醫療 這款微型機器人是利用嵌入式電子系
另外也能在通過流體時，利用自身的導航
及蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的共
統取代過往的運算方式。研究人員表示，
系統進行運動。而無論是利用上述的哪種
同研究團隊，近日於《科學發展》（Science
新型態的微型機器人具有特殊的組成與結
方式，機器人都可以在面對各種不同的情
Advances）發布研究，表示未來或許能將
構，使其能穩定地於各種類型的流體之中
境之下自動變形。
微型機器人透過藥物輸送致患病的身體組
運動。舉例而言，如果當機器人遇到黏度
研究團隊表示，這些微型機器人的製造
織之中。研究團隊開發出一款能夠任意變
或滲透濃度的變化時，機器人能夠改變自
成本並不高，未來技術成熟後或許能大量
形的機器人，其能夠輕鬆的穿過高密度、
身的形狀以保持其運行速度及操控性，確
生產使用。目前研究團隊的目標著重於提
黏稠甚至是快速流動的流體。
保不會因外界變化而失去控制。
高機器人在複雜的液體之中運動的效能，
【本刊訊】瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）
研究團隊藉由細菌的特性找尋靈感，設
而機器人本身的變形是可以預先設定
計出具有生物相容性，並且高度靈活的微
的，以便在不使用笨重的感測器及致動器
型智能機器人。該機器人是利用含有磁性
的情況下依舊能保持機器人性能的最佳
奈米顆粒的水凝膠製作而成，並且能透過
化。機器人也可以透過電磁場進行控制，
電磁場控制裝置。這些裝置能 夠在必要之時游過各種型態的 流體，並且改變自身形狀，所 以微型機器人可以通過人體內 部狹窄的血管及各種複雜的系 統，而不會影響自身運動的速 度與機動性。
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 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：陳妙嫻 趙軒翎 蔡政修 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌 李精益 林秀玉 林宮玄 黃正球 黃相輔 周鑑恆 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 陳彥榮 陳鎮東 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 單維彰 楊正澤 葉李華 廖達珊 管永恕 劉宗平 鄭宇君 鄭運鴻 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 蘇逸平 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 主 編：郭家銘 美 編：黃琳琇 業務經理：李金穗 業務助理：廖本翔 社 址：台北市羅斯福路三段77號7樓 電 話：(02)2363-4910 傳 真：(02)2363-5999 E - m a i l： scimonth @ gmail.com 印 刷：赫偉有限公司 《本刊長期徵稿，請見頭版稿約》
如人體內許多複雜的液體等。 新聞來源
H.-W. Huang et al., Adaptive locomotion of artificial microswimmers, Science Advances, 2019.
科技與人文
中華民國一○八年二月十五日
科技報導
4
智慧農業初探－當資訊走入田間 陳幸延
智慧農夫。
未來農耕面對生態困境，
業（climate-smart agriculture）、循環農業
智慧農業是解決方針？
（ecological recycling agriculture）以及碳
以陽光為例，光合作用為植物生長的重
匯農業（carbon Farming）等，在概念上互
要機制，原生在不同緯度之植物，有其適
有重疊或分歧的意見，唯一不變的是，必
合的光周期範圍；透過儀器捕捉陽光的日
須將整體自然環境納入生產考量。農業轉
射量、紫外線等資訊，可初步判定來自不
型過程中將引入更多資訊及生物科技，新
同國家的作物可能適合的種植月份。
農業，是相當早期的文明，當人類可以 在一地點定居、不用隨著山牧季移時，穩 定的糧食來源成了奠定社會發展的基石， 加速工業世代的更迭，更有甚者，工業發 明還能促成農業邁向現代化。 然而，爆炸式進展的文明為社會留下諸 多問題，如土地破壞、環境污染增加、天 然資源逐年遞耗以及糧食生產人力負擔加 重等，如今，人們不僅要思考未來糧食供
的發明是否能加入環境的設計思維並師法 自然，創造共享、平衡及永續的循環進而 減少污染與重複使用的問題，將會是關鍵 的議題。只要能運用新的知識與適切的工 具，或許仍能以科學與智慧重構、實踐更 有機的環境與生活。
益為不同的農作物安排合適的環境。
與空氣有關的測定與分析主要包括溫濕 度、大氣壓力、風速、風向、氧氣、二氧 化碳與空氣品質等類別。像溫度對栽培作 物影響就很大，植物有其適合生長溫度， 超過低溫或高溫極限時會造成生長障礙，
給安全的問題，還要替現有環境提出修復
不同生長期也有不同的最適生長溫度，甚
方案。對於隨之而來的工業與資訊混合革
至日夜溫度差距也會間接影響食用的風
命，人類是否能重新思考生存發展方向，
奠定智慧農業的根基——
味；空氣濕度與通風性會影響植株及土壤
為環境與生命建構永續的生活方針？
談農業資料數位化
水分的蒸散，或造成悶熱、悶濕問題，進
從生物學家布勞格（Norman Ernest
人類的執行計畫過程，是由感官接收來
而引發病蟲害；風力較強處容易使植株受
Borlaug）改良出具抗病能力、產出高的小
自外在訊息（sense），經大腦儲存、組
損，可適當調節防護，減低栽培風險；溫
麥以來，常規的農業呈化約式；意即在機
織、思考（think），接著會做出決定並加
室內則應注意二氧化碳消耗，戶外應注意附
械的發明與石化工業合成誕生後，土地操
以行動（act）。智慧農業的核心依賴大量
近是否有空氣污染，影響作物生長與健康。
作方式邁向大規模單一化。這種以最小養
資料來源，才能綜合分析並作出決策，因
植物體內重要組成物質──水，則參與
分定律（minimumlaw）供應植物生長所需
此將農業科學資料
的無機礦物，或以大量藥劑控制雜草、病
數位化成了首要優
蟲害、儲存等問題的方式，是為綠色革命
先的工作。以下筆
（Green Revolution），並替代由化學及工
者以自身經驗，提
業控制培養生命物質的方法。前兩次的綠
出幾項農業數據工
色革命也許使糧食產量提升，但從未考慮
具供讀者了解。
污染留下的外部化成本，使耕種環境面臨 風險。 目前，第三次綠色革命目前正隱隱 作動，我國政府也正積極投入智慧農業
基礎環境數據： 陽光、空氣、水 與土壤
（Smart farming）4.0發展計畫，以數位科
針對各地區植
技輔助糧食智慧化生產定調。回顧過去幾
物生長過程中的陽
十年間國際上被提起的糧食生產提案──
光、空氣、水與土
農業生態學（agroecology）、可持續性農
壤等環境資訊進行
業（sustainable agriculture）、精準農業
蒐集，所得的巨量
（precision agriculture）、氣候智能型農
環境數據資料將有
中華民國一○八年二月十五日
科技與人文
SciTech Reports
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生產追溯，提供消費者安心的食材來源。
了植物有機物質合成與生理代謝，並可促
長過程、遺傳學、逆境條件、植株型態、
進養分吸收及傳輸，此外水還能調節植物
生態特性以及營養需求等訊息，為智慧農
熱量以維持溫度或避免曬傷；從物理的角
業最基礎卻也最重要的工作。關於田間各
度來看，水能使植株維持一定膨壓並具有
種益、害蟲與植物間的生態條件與好發環
彈性，能夠抵抗物理影響。水分的多寡對
境，可在潛伏期及徵兆出現時運用病蟲害
科研和技術研發人員亦需擴充領域知識。
植物的影響也不容小覷，倘若水分過多，
資料庫提早警覺，改善田區物理特性，加
農業線上辭典庫應囊括農業各學科，並依
如連日降雨及田間積水，容易造成根部缺
強作物抵抗力並營造有益生態；若需採取
詞彙功能加以分組標記，以圖文內容解釋
氧並開始腐爛；水分太少則無法供應植物
防治措施，則優先採取非農藥防治，或以
各學科體系中之名詞表達、科普原理、技
所需，進而使其凋萎。另外，由於植物會
科學方式分析，精確用藥。市場行情資料
術操作及歷史文化等釋義，以供入門農業
直接吸收水分，如有污染，將嚴重危害健
庫則記錄農產品銷售價格及消費者消費喜
生產經營者查詢、學習。
康，故應推動灌溉水源水質監測。
好，藉以分析、調配市場品項供需，避免
土壤科學就相當複雜的，其內含有機物
生產過剩並維持價格穩定。
質及無機礦物，也有土壤裡的生態圈，通 常在特性上會以物理及化學性質來觀測。
農業也有維基百科？ 除了上述幾項量測與資訊作業外，農業
感測讓農業更「感性」—— 發揮農業科研價值
遙測技術、地理資訊與田間生態記錄
上述資料採集，可粗略分為「人工觀測
在田間能夠直接量測的有土壤溫度、土壤
為長期監測、觀察空間上土地的使用變
記錄」與「裝置自動記錄」。過去，農友
含水率、土壤酸鹼值（pH）與土壤電導度
化，人們運用遙測（remote sensing）技術
可能會在家門外掛設溫溼度計，以便出門
（EC）等，種植前可將土壤採樣送至農業
搭配地理資訊系統檢視農地可能遭遇的問
前觀看，並在一天忙碌後以日曆或筆記本
題，其亦可於災後也可快速評估受損情形。
記下農務作業進度；而現代，許多「數位
目前，遙測技術分為空載（airborne）及
農民」帶著行動裝置下田，以影像觀察作
星載（spaceborne），空載部分使用飛機、
物生長健康狀態及田間生態調查，並使用
直昇機、輕型無人飛行載具（unmanned
手機行事曆進行工作排程，或以試算表計
aerial vehicle, UAV）與高空氣球，星載部
算每季收益。
改良場等研究單位進行檢測分析，瞭解其營 養成分是否過多或缺乏，並注意有無重金屬 污染。此連結（https://bit.ly/2HxHFcF）為 桃園區農業改良場之作物營養診斷分析程 序，可看到有關土壤、堆肥、葉片及灌溉 水採樣與檢送分析的過程。
分即為衛星；衛星影像的解析度日前到達
在資通訊設備的輔助下，高空中有氣象
50公分；無人飛行載具依飛行高度，解析
衛星觀測天氣變化，亦有資源衛星監測土
度將可達10公分以下。在地面上，由農友
地及水資源利用狀況；而地面上的農業物
除了外在環境的調整外，從作物本身到
協助執行的田間記錄可作為每一塊田地的
聯網（Internet of Things, IoT）裝置漸漸部
販售的這一條鏈結，也能透過資料庫的使
生命履歷──長期累積的田間記錄記載人
署到田間，將農田裡的環境資訊上傳到雲
用將效益最大化。
為及自然發生的事件，藉由事件可推演土
端系統儲存，農友在巡田管理上會更加即
地變化之過程；短期田間記錄為農作物的
時、便利，也可以更細部觀察田間微氣候
從耕作到販售都派得上用場的資料庫
作物資料庫標記植物從種子階段、生
中華民國一○八年二月十五日
科技與人文
科技報導
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差異。不論透過人聯網（Internet of People, IoP）還是物聯網，皆提升了人機互動的頻 率，網際網路的發達使資訊流通更快速， 訊息服務開始成為未來的商業模式。 各項感測器與農業大數據的逐步盛行， 是否能為農業帶來新的契機？以下帶讀者 看看國內外各項實例。
農業氣象站 首先介紹我國政府的農業氣象站與農業
圖二：農業氣象預測服務。 圖一：農業氣象觀測網監測系統。（中央氣象局）
（花蓮區農業改良場） 表一
氣象記錄，如圖一所示。農業氣象站的設 立雖年過50載，但在內容上，無論是分布 數量上還是資訊提供皆有大幅成長，截至
1.桃園區農業改良場為新北市、桃
2016年止，農業觀測站數量從過去的15座
園市、新竹縣、基隆市、新竹市。 2.苗栗區農業改良場為苗栗縣。
來到現今的41座。
3.臺中區農業改良場為臺中市、彰
設置在農業區的一級氣象站，彌補了一
化縣、南投縣。
般非農業區自動站的不足，其所觀測的項
4.臺南區農業改良場為臺南市、雲
目包括平均／最高／最低氣溫、露點溫度、
林縣、嘉義縣、嘉義市。
相對濕度、降雨量、平均風速、瞬間最大 風速與風向、最多風向、日射／照量、蒸
5.高雄區農業改良場為高雄市、屏
發量與氣壓等多個項目，除了能可更精確
東縣、澎湖縣。
地反應耕地氣候狀況，研究人員依此可提
6.花蓮區農業改良場為花蓮縣、宜
供天氣資訊、病蟲害預警、作物豐歉預估
蘭縣。
或品種試驗等，農友可加入各區域農業改
7.臺東區農業改良場為臺東縣。
良場之行動網頁（圖二）或訂閱LINE即時 推播通知（圖三），更智慧化的提早規畫 農事，降低氣候不穩定的風險。（目前，
圖三：LINE 推播服務。（臺東區農業改良場）
各農業改良場服務區域如表一所示。）
求，能依據以往經驗更精細地作調整。
水田感測器及水閘門
遙測影像及地理資訊系統
在水資源管理方面，由於近年受極端氣
對於大面積及多田區管理，地理資訊系統
候影響、降雨月份差異不均，因此也為農
與遙測影像顯得更加重要。透過地理資訊
業帶來一些問題，尤其在水生作物栽培上
系統描繪，不同田區的差異將能更容易顯
經常令農友困擾不已。在日本，民間社群
示出來；而來自衛星或無人機的影像，搭
HackerFarm及Vegetalia公司分別開發了水
載多光譜攝影機，經伺服器影像處理後可
田用感測器TechRice及PaddyWatch，搭載
反應作物健康情形。此外，系統定期為大
水溫、水位、空氣溫溼度感測模組，可即
氣與土地資訊產生快照最大的好處，即農友 圖四：智慧水田控管模組示意圖。（作者提供）
時掌握田間水位，降低巡田成本，節省用 水量。另外，由笑農和株式 会社開發的自 動水閘門paditch gate，其閘門式的灌溉模 組，可藉由手機遠端控制閘門升降，進而 調節灌溉水量，圖四為智慧化的水田控管 模組示意圖。
田間感測器及節水栽培系統 水肥管理在旱作栽培中，為作物健康與
可回顧歷年來栽培產量與氣候的關聯性。
品質的重要關鍵，然而以往農民只能以植 株樣態判斷根系在土壤裡的環境情形。藉
作物資料庫及作物生長模型
由埋入土壤中的感測器或探針（圖五），
作物資料庫來自農友與研究者長期努力
可得知根系溫度、土壤含水量及鹽離子濃
的成果。傳統農民查看農民曆，現今則可
度，搭配佈建好的灌溉設施，農民可將灌
依照不同農業氣候區、作物屬性與市場需
溉水及定量配比的液態肥，以霧化或滴灌
求來選擇更適合的作物。大數據農業的運
方式供應給植株，如此一來不僅減少人
算方程式來自作物生長模型，建立完整的
力，對於作物在不同生長階段的水肥需
作物方程式，才能真正具備「智慧決策」，
中華民國一○八年二月十五日
科技與人文
SciTech Reports
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圖六：濕度控管儀表記錄。（作者提供）
圖八：結合開放作物資料庫的種植規畫系統。 （John Cummings/Farmbot, https://bit.ly/2RUqjeI, 2016.）
體現「精準農業」之精神。日前，已有公司 正運用統計遺傳學及各地區作物栽培試驗 累積之大數據進行生長模擬（圖七、八）， 圖五：田間感測器安裝示意圖。（作者提供）
以資訊科學進行「預測育種」。
後記、待續 農業支撐文明發展，將社會從工業時代 推進至資訊時代。運算思維的加入，改變 了傳統機械的運作，當科學家將「邏輯」 與「學習」能力置入通電的機器後，智能 機器便開始介入了自然與生活。人類已 經掌握許多科技，因此我們需要騰出時間 提升思考的層次，考量更公平地與人、萬 物生命合作，也該讓每個人都能享有相同 使用科技的權利。讓我們發揮確實的「智 慧」，孕育更多生命，並為環境保護貢獻 圖七：可提供栽培者作物基礎數據之圖鑑程式。（作者提供）
一點心力。
科技與人文
中華民國一○八年二月十五日
科技報導
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生長在水陸交界的蜻蛉— 淺談台江地區的蜻蛉與環境問題 黃棕堡
臺南市善化高中飼養蜻蜓與螢火蟲的高三生。
一窺國家級的生態寶庫── 台江濕地
親土適水的台江蜻蛉 這些蜻蛉目昆蟲包含蜻蜓科、鉤蜓
「台江」這個名字，源自歷史上的台
科、春蜓科及細蟌科等，野外觀察時，
江內海，現今多已陸化為濕地或魚塭。18
可在鹽水溪濕草地發現大量未熟的侏儒
世紀前，位於臺灣西南的潟湖即為台江內
蜻蜓（Diplacodes trivialis，圖一）個體及
海，潟湖在18世紀中葉後逐漸陸化，外側
產卵點水的杜松蜻蜓（Orthetrum sabina
的鯤鯓（即沙洲）亦與陸地連為一體，僅
sabina）。由於此地屬鹽度約為千分之
餘四草湖、鯤鯓湖與若干濕地等遺蹟，成
5~15（ppt）的半淡鹹水，推測上述2種
為重要的生物棲息區。該地所及範圍包括
蜻蜓已能在稚蟲期適應半鹹水的環境。
臺南市安南區與七股區濱海陸域，涵蓋四
另外，在城西濕草地也觀察到青紋細蟌
草、鹿耳門與七股潟湖及海域。以陸域面
（Ischnura senegalensis）、高翔蜻蜓
圖 一： 侏 儒 蜻 蜓。（Flickr-Graham Winterflood,
積來說，該地北起青山漁港南堤，最東為
（Macrodiplax cora，圖二）、彩裳蜻蜓
https://flic.kr/p/ry1xuc）
沿七股潟湖、青草崙堤防、曾文溪至鹽水
（Rhyothemis variegata Arria）及猩紅蜻蜓
溪沿海防風林之公有地，最南為鹽水溪南
（Crocothemis servilia Aervilia）有點水產
岸安平堤防，最西與澎湖東吉嶼相接，約
卵之現象，侏儒蜻蜓則有大量羽化的未熟
4905公頃；就海域來看，為沿國家公園
個體。
海域等深線（depth contour）20公尺與東
台江地區和鹽水溪出海口的半鹹水環
吉嶼至鹿耳門段海域，寬5公里、長54公
境，使高鹽度、高滲透壓成為為水生或半
里，共計34405公頃。
水生昆蟲一大環境壓力；為適應高滲透壓
2009年，臺灣首個都市型國家公園──
環境，生物須消耗更多能量調節體內恆
台江國家公園誕生，其擁有豐富且多樣的
定，故有成蟲羽化比他地晚的現象。世界
濕地生態資源，提供黑面琵鷺、臺灣招
上的蜻蛉目昆蟲絕大部分生長於淡水水
潮蟹、大彈塗魚、反嘴鴴、短指和尚蟹、
域，因此半鹹水蜻蛉目昆蟲的研究調查也
高蹺鴴、兇狠圓軸蟹及臺灣暗蟬等野生物
就相對的稀少；臺灣半鹹水水域蜻蛉目相
種生存所需。此處濕地生態可分為鹽沼濕
關研究以生長在淡水河流域的四斑細蟌
地、河口沙洲潟湖與紅樹林濕地等型態，
（Mortonagrion hirosei Asahina）最為詳
其中鹽沼濕地大多因養殖需求或環境因素
細，其它地區半鹹水地區的蜻蛉目則少有
而有不同的鹽度，且大致維持在一定的鹽
相關的研究。
度範圍。
圖 二： 高 翔 蜻 蜓。（Flickr-Graham Winterflood, https://flic.kr/p/XsCEia）
捉也較符合保育原則；藉由蜻蛉目的蛻、 稚蟲存在與否以及觀察是否有繁殖行為， 方能確認可在該水陸域環境完成生活史的 物種。
蜻蛉目昆蟲不經歷蛹階段，其稚蟲
這個原為內海的區域，清領時期因土石
（naiad）長至成蟲的過程，屬不完全變態
堆積多成陸地，日治時期又因產業需求開
（hemimetamorphosis）。台江蜻蛉的稚
發為魚塭或鹽田，現今鹽田已廢曬、部份
蟲與成蟲生活環境相當不一樣：前者為水
蜻蛉目物種的出現及族群變動，會受
魚塭休養。這些地區逐漸演變成濕地，其
域環境，後者則生活於陸域環境。由於蜻
到陸域環境的植物結構與水域環境的物化
附近的溝渠、廢棄魚塭、溼草地、潮溝和
蛉目昆蟲生活史橫跨水陸域，因此其對水
性質所影響。有學者曾提出，蜻蛉目物種
注入台江地區的其中2條溪流（鹽水溪和
陸域交界環境依賴度高，可迅速以數量變
的生活史需依靠能符合牠們需求的不同植
曾文溪）更提供生物良好的生活環境，各
動反應水陸域交界環境的變動程度。相對
被結構、水溫、溶氧及濁度等，但與酸鹼
式水棲昆蟲也好居於此，其中又以蜻蛉目
於其他無脊椎動物物種，蜻蛉目的數量較
值並無相關性，意即大部分蜻蛉目昆蟲稚
（Odonata）昆蟲最為特別。
少，且容易目視辨別與觀察，不需加以捕
蟲能廣泛耐受於不同的酸鹼值，卻無法於
蜻蛉目可耐受的生存條件為何？
中華民國一○八年二月十五日
科技與人文
SciTech Reports
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鹽度超過千分之3.5的水域環境中存活。 然而，前文提到的青紋細蟌、高翔蜻蜓、 彩裳蜻蜓及猩紅蜻蜓竟較偏好出現在台 江地區高鹽度的環境，也因此像是粗鉤 春蜓（Ictinogomphus rapax）、褐斑蜻蜓 （Brachythemis contaminata）和橙尾細蟌 （Agriocnemis pygmaea）等昆蟲適合作為 低鹽度（約低於千分之2）的指標生物， 而高翔蜻蜓適合作為較高鹽度（約高於千 分之5）的指標生物。 在安平的城西防風林中，夢幻湖的高翔 蜻蜓有雌雄棲所分離的問題，雌蟲多在防 風林上空覓食，而雄蟲多在夢幻湖附近活 動；而根據採集時的觀察發現，薄翅蜻蜓 也有此現象。2002年，張鎮陽發表一關於
圖三：台江國家公園的四草綠色隧道。（Flickr-mmmmngai@rogers.com, https://flic.kr/p/NTegTd）
高雄地區人工溼地蜻蛉目物種組成及棲地 選擇的研究，並於高雄地區濕地調查時發 現蜻蜓物種數與pH值無關；而濁度、鹽度 則與均勻度越大，蜻蛉目的物種數與多樣 性就越低。目前，國內對蜻蛉目在半淡鹹 水中適應情形的相關研究較為稀少，然而 在2012年與2015年陳怡君與黃俊選等人調 查顯示，五股地區所發現的四斑細蟌必須 護育在鹽度介於千分之5~15的水域，意即 前文提到的半淡鹹水水域。
早在2015年，府安路七段堤岸旁道路，
環境，破壞了台江地區的物種多樣性。去
便有民眾隨處傾倒垃圾；更誇張的是，沿
（2018）年媒體也揭露，台江國家公園土
路可見許多家用廢棄馬桶直接放置在馬路
地近年屢遭不肖業者偷倒、焚燒事業廢棄
上，堤岸紅樹林內也能看到一整座廢棄浴
物，據警政署保七總隊七大隊表示，有民
缸，一處廢棄工寮還因部分家具遭焚燒連
眾經營建材生意卻不願負擔事業廢棄物處
帶受到毀損。此外，安南區環保志工也曾
理成本，涉嫌在國家公園堆積焚燒高超過
於2016年經過總頭寮工業區附近工明南3
2公尺、面積多達600坪的廢棄物，致使當
路時，發現路旁排水圳出現混濁淺色廢水
地環境與生態破敗不堪。
及疑似暗管排放深黑色廢水，水面還有油 污漂浮，總頭寮工業區電鍍工廠的廢水
浮油與廢水無所不在 蜻蛉目遊樂場成荒蕪
排放更是令人擔憂。安南區原有3座工業 區，2017年起新吉工業區服務中心動土， 為安南再添1座新型工業區。這4座工業區
顯然，水質的濁度與鹽度左右著蜻蛉目
全擠在台江流域，雖然帶來就業機會，卻
昆蟲的居住品質，然而近年台江地區的水
也產生環保疑慮。此地過去因工業發展，
體狀況相當堪慮。以「台江環境汙染」為
環境受到不小影響，包括總頭寮及和順工
關鍵字在網路上搜尋相關新聞，《中國時
業區，皆都造成村庄沒落與淹水等問題，
報》與《聯合報》等刊物皆曾報導指出，
中石化廠區的汞汙染更是在地居民心中難
無論是民眾的棄置物、還是該地周邊工業
以抹滅的痛。
區長期的廢水及垃圾汙染，都已對周圍水 體造成影響。
生態多樣性重建的意識 有鑑台江地區周邊工業區及工廠廢水處 理與排放等問題層出不窮，定期追蹤檢視 才能避免水體汙染影響該地蜻蛉目昆蟲的 群聚組成。此外，台江周圍多養殖魚塭， 抽地下水也成了必須關切的其中一項問 題；若超抽地下水情形發生，可能會引發 地下水鹽鹼化。更重要的是，台江地區雖 已是國家公園，但大多民眾並不了解這裡
工業區的發展對自然生態的影響範圍 擴及台江國家公園，曾有志工於報導中指 出，總頭寮工業區開發多年 並未設置廢水處理場，並任 憑區內業者長期偷排廢水進
有能生存在半鹹水水域的水生昆蟲（尤其 在半鹹水水域生存的蜻蜓與豆娘），因此 應加強民眾對濕地生態保育的觀念，透過 該地的物種介紹與環境教育，進而提高該 地區居民對保育與環境污染的意識。
六塊寮排水圳，再從嘉南大 圳進入台江國家公園。根據 《2017台江地區水質土壤底 泥測定監測計畫》綜合四季 水質監測結果顯示，排入台 江地區四個濕地的排水或河 川中，以鹽水溪口濕地的水 圖四：位於安平跟四草交界的鹽水溪畔。（Flickr-Hsiung/d6478coke, https://flic.kr/p/9Ey94N）
質最差，水質汙染問題直接 的影響到了水中生物的生活
延伸閱讀
1. Andreas Chovanec & Johann Waringer, Ecological integrity of river-floodplain systems? assessment by dragonfly surveys (Insecta: Odonata) , Regulated Rivers: Research & Management, Vol: 17 (4-5), 493-507, 2001. 2. Philip S.Corbet, Are Odonata useful as bioindicators?, Libellula, Vol: 12, 91-102, 1993. 3. 张小斌，陈学新，程家安，〈为何海洋中的昆虫种类如 此稀少？〉，《应用昆虫学报》，2005年。
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中山海科系科學英文課 領學生用英文專業答辯 【本刊訊】中山大學海洋科學系（以下
正／反意見的影音。而後，學生們須介紹
不少學生認為，修習科學英文不只是苦
稱海科系）創辦至今，已開設8年的科學英
與辯論議題相關的主要論點和發音，並根
背單字，也讓英文成為表達想法的工具，
文課。該門課的學生在第二學期時，須就
據自己的觀點組成正、反2隊，根據辯論
而劉祖乾也強調，除了要求學生開口說英
「全球暖化是否由人類引起」及「進化論
規則擬定戰術。授課的特聘教授劉祖乾表
語，他們事先所蒐集的背景資料也要經過
是事實還是假說」進行全英語辯論，為讓
示，該課程不僅訓練學生在科學領域的英
精煉，表達時必須精準扼要，還須避免口
學生能有針對專業進行答辯的實戰經驗，
語口語表達能力，也透過口頭辯論平台，
音問題，這對非以英語為母語的學生來說
系方更領學生前往高雄馬禮遜美國學校
將聽說讀寫、批判思辨的能力與團隊合作
壓力很大。然而，在激辯的過程中，卻也
（Morrison Academy Kaohsiung），與以英
的精神加以整合，讓學生能更近一步地應
提升學生在批判、思考與下判斷等方面的
語為母語且正在修習生物課的9年級學生進
用專業英語。
邏輯能力，這種以辯論作為學習的手段
行辯論，把專業知識從課堂聽講帶上辯論
每年，海科系與馬禮遜美國學校會舉辦
深獲馬禮遜美國學校歷年生物科教師與校
台。這堂走出教室的科學英文課，可望讓
2次辯論賽，所有修習該門課程的學生都要
長的認同，並將辯論的過程全程錄影放在
學生透過實作，競爭力更上一層樓！
參與；海科系同學第一次擔任辯正方，第
YouTube（https://bit.ly/2HFZDKa）上供民
科學英文為海科系學生大三時的必修
二次則為辯反方。辯論的過程中，尚未上
眾觀摩。
課，對學生在正式上場辯論前須做適度的
台的學生須為同學打分數，第二次辯論2隊
訓練操演，以補足英語為非母語的劣勢。
交換角色，讓同學間互相學習與評鑑。每
第一次在公眾前用英語發表演說，學生難
一次在架構內的辯論結束後，2校選手還能
免感到害怕；為克服這層恐懼，在進行首
指名「單挑」對方1名選手，針對其論點提
次演說前修課學生須準備3分鐘的全英語自
出質疑並要求對方答辯，讓整場辯論增添
我介紹，並播放2個和辯論議題相關、且具
張力。
延伸閱讀 〈激辯攻防戰！「科學英文」課 中山學生走出教室全英 語辯論〉，中山大學，2019年1月30日。
中研院團隊解碼牛樟基因定序 改寫植物族譜 【 本 刊 訊 】 臺 灣 特 有 喬 木 ── 牛 樟
後，研究團隊發現木蘭類植物應為真雙子
常被製成高級家俱及木刻藝品；然而因人
（Cinnamomum kanehirae Hayata）不但是可
葉植物的「姊妹群」而非遠親。參與研究
類大量盜採，已被列為十分罕見的一級保
提煉芳香精油的上等木材，更能培養出素
的蔡怡陞強調，要將WGS做到染色體程度
育樹種。令人意想不到的是，研究團隊在
有「森林紅寶石」之稱的牛樟芝（Antrodia
並不容易，過程中須先取出牛樟細胞中如
深入分析演化的時間軸後發現，牛樟族群
cinnamomea），可惜因遭受大量盜採而瀕
打結毛線般的染色體DNA，再以不同演算
持續且穩定的縮減竟可追溯至過去9百萬
臨絕種。中央研究院生物多樣性研究中
法重建、註解，找出牛樟半套為12條染色
年，顯示牛樟數量的減少不僅只是人為因
心研究團隊日前於《自然植物》（Nature
體的基因組合，方能與其他植物基因體深
素。對此蔡怡陞推測，近期牛樟野生族群
Plants）期刊發表最新研究，將牛樟的基因
度比較。
的消失雖與近半世紀來的盜伐有關，然由
體定序解碼並釐清其演化地位，可望強化
研究團隊也發現，牛樟的基因體在多次
牛樟復育，並解釋為何牛樟具獨特芳香且
染色體內局部複製及重組後，許多可合成
有利牛樟芝生長。
萜類化合物的基因大幅增加；萜類化合物
該中心特聘研究員趙淑妙表示，牛樟的
是芳香醇的主要元素，該研究所定出的牛
基因資料有如其身世密碼，透過基因體比
樟萜類合成基因（terpenoid synthase genes）
對，可根據演化地位畫出族譜與它的「兄
高達101個，也因此其擁有開花植物中最豐
弟姊妹」。雖說牛樟屬雙子葉植物中被認
富多樣的芳香氣味。此外經比對發現，牛
為是較原始的木蘭類植物（magnoliids），
樟中的2種特有萜類，也恰巧為牛樟芝具抗
與真雙子葉植物只是遠親關係，然而透過
癌、保肝藥性萜類成分的基質，這可能是
牛樟基因體定序（whole-genome sequencing,
牛樟芝喜歡寄生於牛樟的原因。
WGS）與重繪開花植物生命樹（tree of life）
於其本身遺傳的多樣性，極可能早就被臺 灣複雜的地質變動所影響。 牛樟因其獨特的身世，在演化及分類學 中有其重要價值，此次研究找出牛樟特別 的基因，對其復育工作來說更至關重要。 此外，該類研究也讓人們在未來除了針對 牛樟芳香、抗腐及抗蟲的基因作開發應 用，亦可如人類臍帶血技術般用於牛樟及 其親緣植物的疾病治療。 延伸閱讀 〈搶救國寶牛樟！ 牛樟全基因體定序重寫植物族譜〉，中
牛樟木材因獨特的芳香且耐腐、抗蟲，
央研究院，2019年1月22日。
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臺科學家發現打開血腦障壁的密鑰 腦癌治療又現曙光 【本刊訊】腦瘤治療的過程中，血腦障
上可用的化療藥帝盟多（Temozolomide）有
共振顯影與化療藥物輸送至豬腦的劑量。
壁（blood brain barrier, BBB）使化療藥物
較好的血腦障壁穿透性，仍有近70％病人
為進一步試驗這項技術是否能用於惡性腦
被阻隔在外，無法有效殺死癌細胞。近期
的癌細胞會產生抗藥性。
瘤治療，研究團隊利用立體定位顯微手
中央研究院生物醫學科學研究所研究團隊
謝清河團隊在2012年的研究中意外發
於《美國化學會奈米雜誌》（ACS Nano）
現，於心臟注射血管生長因子可短暫增加
發布最新研究，並指出在靜脈注射極低劑
奈米粒子通過血腦障壁的程度，故嘗試將
透過血管生長因子結合微脂體小紅莓的
量的血管生長因子可使奈米化療藥物「微
此發現應用於促進腦部核磁共振顯影與化
兩波式治療，不僅提高化療藥物進入腫瘤
脂體小紅莓（LipoDox）」安全有效地輸送
療藥物輸送。不過，由於血腦障壁在維持
的劑量，也讓老鼠平均壽命從40天延長至65
至腦瘤部位，成功找到開啟血腦障壁防護
大腦生理平衡與神經系統保護功能上扮演
天。接著，團隊發展出多次注射的多段式
罩的鑰匙。
關鍵角色，即使找到開啟的方法也得「隨
治療，不僅沒有產生明顯副作用、不用增
手關門」並謹慎拿捏VEGF劑量與注射時
加化療藥物用量、腫瘤迅速縮小，甚至可
間，避免將危險物質引進大腦。
以將老鼠平均壽命延長至80天。未來，團隊
中研院生醫所謝清河研究員表示，膠質 母細胞瘤（glioblastoma multiforme）是常見 也是最致命的腦癌，而惡性腦瘤生長快速
首先，謝清河團隊利用老鼠實驗，證明
且極具擴散侵犯性，開刀無法拿掉全部的
靜脈注射極低劑量的血管生長因子，可在
腫瘤，即使合併化療或電療，仍只有不到
45分鐘後短暫打開血腦障壁，增加血液循
5％的病人可以活超過5年。然而，目前臨
環中奈米粒子、造影劑與部分化療藥物進
床上一般常用的化療藥物經靜脈注射後，
入大腦的程度，而血腦障壁會在約2小時內
有90％以上會被腦部的血腦障壁阻隔，無
自動關閉。此外，團隊也將此發現應用於
法穿透至腫瘤部位以產生療效；即便臨床
蘭嶼迷你豬實驗中，證實可提高腦部核磁
術，將人類膠質母腫瘤細胞植入基因轉殖 免疫不全的老鼠大腦中。
將繼續努力，加速進行人體臨床試驗，盼 能透過此技術造福更多惡性腦瘤患者。
延伸閱讀 〈腦癌患者福音！突破防護罩 成功輸送奈米藥物 開啟腦癌 治療之鑰〉，中央研究院，2019年1月15日。
國研院半導體中心揭碑 將積極推動人才培育 【本刊訊】國家實驗研究院臺灣半導體
可設計出成本最低、效能最高也適用於各
整合晶片設計與元件製程，將開創跨界更
研究中心（以下稱半導體中心）日前正式
式特殊用途的晶片，期待CIC與NDL合併
多整合型的前瞻研發方向，中心研究人員
揭牌，是全球唯一整合積體電路設計、晶
後，可創造出更豐富、更前瞻的研發成果。
也會更積極連結學界與產業，共同投入如
片下線製造及半導體元件製程研究的國家
TIARA副理事長闕志達指出，TIARA於
人工智慧（AI）、量子電腦等研究議題，
級科技研發中心，並與產學合作平台「臺
前（2017）年向科技部提出產學桂冠計畫，
並透過科普活動幫助更多學生了解半導體
灣半導體產學研發聯盟（TIARA）」及國
至今已投入超過2億元的研發金額，在產學
科技，進而引發他們的興趣，未來投入科
際半導體產業協會（SEMI）簽署合作意向
合作研發過程中也培育博士級高階研發人
研工作或進入科技產業發揮所學。此外，
書，未來將合作推動半導體前瞻研發及科
才；未來，除了持續與半導體中心合辦演
配合科技部半導體射月計畫及我國AI晶片
技人才培育。
講與媒合會等活動外，雙方在推動半導體
技術發展，該中心也建置國內第一個「人
去（2018）年國研院國家晶片系統設計中
研發的產學研合作亦將更加緊密、全面。
工智慧終端系統開發實驗室」，提供AI晶
心（CIC）與國家奈米元件實驗室（NDL）
而根據SEMI全球行銷長曹世綸表示，SEMI
片及系統設計開發必備的工具、技術資料
開啟合併規劃作業，並於今（2019）年1月
基金會所推出的國際人才培育計畫也已在
及設備，盼能以一站式的服務模式，支援
正式合併。除了持續提供原有的IC設計、
全球共吸引上千名高中生參與，其中有近6
學界將創意轉換為具體AI晶片系統，以達
下線、測試及半導體元件研發等服務外，
成投入高科技產業；如今與半導體中心簽
「學術領先、產業落地」的研發效益。
未來更將發揮1＋1＞2的整合綜效，讓臺灣
署合作備忘錄，將持續推動半導體科普知
半導體科技在全球繼續扮演重要角色。科
識與教育，並發展更多臺灣專屬的科技人
技部長陳良基致詞時表示，半導體科技發
才培育計畫與活動。
展在設計電路的過程中，若能考量元件、
打造世界級的半導體研發機構是半導體
材料與製程技術的延展性進行最佳化，即
中心的重要目標，中心主任葉文冠指出，
延伸閱讀 〈台灣半導體中心正式揭牌 全球唯一設計與製程整合 研發 服務育才全面啟動〉，國家實驗研究院，2019年1月30日。
科學文摘
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第一張圖像：與光速賽跑
早在愛因斯坦以前的物理學 一名新聞記者曾經請求暨牛頓之後最 偉大的科學天才愛因斯坦，能否說明成功 之道，這位偉大的思考家想了一會兒後回 答：「如果A代表成功，則成功的方程式
書名∣《愛因斯坦的宇宙》（Einstein’s Cosmos） 作者∣加來道雄 出版社∣時報出版 出版日期∣ 2018 年 11 月 13 日
為A＝X＋Y＋Z，X是工作，Y是遊戲。」 記者再問：「Z是什麼呢？」 愛因斯坦答：「閉上嘴巴吧！」 讓物理學家、王公貴族、社會大眾難以 忘懷的是愛因斯坦的博愛、寬厚、機智， 無論是為世界和平努力，或是探索宇宙奧
一個從寄宿學校逃回家、學業表現不被看好的白日夢青年， 他的發想如何改變人類對宇宙的認知、奠定現代物理學基礎？ 當代大師加來道雄回溯物理學黃金年代， 細數愛因斯坦的研究、奇聞軼事和二十一世紀影響力。
祕皆如是。 當這名物理爺爺走過普林斯頓市的街道
物理學家加來道雄以簡單扼要又不失趣味的方式，描繪愛因斯坦一生事蹟、物
時，連小朋友們也會探頭張望，他會扯扯
理學界之爭和歷史局勢的交互影響。愛因斯坦的存在惹得納粹不快、他所到之
耳朵做為回報。愛因斯坦尤其喜歡和一名
處民眾熱烈崇拜卻無從理解其學說、他拋出的問題引發學界跟進研究和爭論，
5歲男童聊天，2人常會一路走到高等研究
開啟一個又一個的未知領域，進而啟發後世無數諾貝爾科學家研究重力波、黑
院。有一天2人照常一道散步時，愛因斯
洞、凝聚態、場論、弦論等新物理學門。
坦突然放聲大笑。媽媽趕緊問小兒子說了 什麼，他照實說：「我是問愛因斯坦今天 上過廁所沒？」媽媽大驚失色，不過愛因 斯坦卻開心地說：「我很高興，有人問了 一個我能回答的問題。」
身為超弦論奠基者，加來道雄坦承他的成就受到愛因斯坦影響甚深。他認為世 人誤解愛因斯坦的靈感來源，他從物理學者的角度，指出相對論起源於兩幅非 常簡單的畫面：與光線賽跑、想像自己從椅子上摔倒，這些圖像中的物理現象 最後發展成為相對論，以及著名的E= mc 方程式，解開了宇宙運行的祕密，更 2
一舉改變過去對時空和重力的理解。
如理論物理學家傑瑞米．伯恩斯坦 （Jeremy Bernstein）曾經說過：「實際接 觸過愛因斯坦的人，都會對其人格高貴感 受深刻。『人道精神』幾個字一再被人提 起……用來形容他仁愛寬厚的真性情。」 不論對乞丐、孩童與皇室，愛因斯坦 一律包容寬厚，對於科學聖殿裡的諸位先 賢也慷慨相待。雖然科學家和一般知識分 子一樣，可能會互相輕視、嫉妒、出言相 譏，但愛因斯坦不做這種事，反倒將自己
牛頓的力學 人們經常會忘記在牛頓之前，天地間物
性格皆與愛因斯坦恰恰相反。愛因斯坦總 是不吝於分享，而且一出口即登上頭條，
體的運動幾乎完全無從解釋起，許多人相
輕易搏得新聞界喜愛；牛頓則是出名的避
信命運是神靈造化。即使在歐洲最頂尖的
世，甚至有偏執傾向。由於常常懷疑別人
學術中心，也常熱烈討論巫師、巫術與迷
的不是，牛頓長年與其他科學家爭執科學
信等話題。現今我們所稱、所想的科學，
上誰先誰後的問題。他的沉默寡言又是一
當初並不存在。
項傳奇，1689~1690年他擔任英國國會議
的思想源頭，歸溯於前輩物理大師如牛頓
希臘哲學家與基督教神學家還寫道，物
員時，在國會殿堂上唯一留下的一次發
與詹姆斯．馬克士威（James Maxwell）等
體移動和人類一樣是出於欲望與感情。對
言紀錄，是因為覺得有風吹而要求把窗
人身上，他還在房間裡的書桌與牆壁上，
於亞里斯多德派而言，運動中的物體最終
戶關上。根據其傳記作家理察．魏斯特
陳列這些物理巨人的肖像。在20世紀初，
會慢下來，是因為它們「累了」；物體掉
福（Richard S. Westfall）的說法，牛頓是
牛頓的力學與重力研究，以及馬克士威對
落在地面上，是因為它們「渴望」與地面
「深受折磨、異常神經質的人，中年時期
光的研究，並列為科學界2大支柱，2人的
重逢。
幾乎都在崩潰邊緣度過」。
成就幾乎涵蓋當時所有的物理知識。
將神靈說「撥亂反正」的牛頓，氣質
但是在科學上，牛頓與愛因斯坦是真正
中華民國一○八年二月十五日
科學文摘
SciTech Reports
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的大師，有許多共同的重要特質。2人都
在地球上蘋果的重力，會不會與指引天體
算哈雷彗星與月球運動的重力法則，正是
會全心投入工作數周數月，直到精疲力盡
運動的作用力相同呢？這在當時是異端邪
今日美國太空總署（NASA）用來指引太
也不肯罷休；2人也都具備以簡單圖象理
說，竟然聲稱應當遵守完美天體法則而在
空探測器精準通過天王星與海王星時所使
解宇宙奧妙的能力。
固定球面上運行的行星，會受地球上代表
用的法則。
1666年當牛頓23歲時，他擺脫了亞里
詭譎人性的罪贖法則所支配！
根據牛頓，這些力皆屬於瞬間作用。
斯多德派神靈思想的糾纏，創造以「力」
靈光一閃下，牛頓了解到自己能結合地
例如，太陽如果突然消失，牛頓相信地球
（force）做為基礎的新力學。牛頓提出
球與天體物理的理論。將蘋果拉下地面的
將會立刻脫離軌道，並迷失在深邃的太空
3項運動法則，指物體運動是因為受力推
作用力，與遠及月球並引導其路徑的作用
裡，宇宙中每個人都會在同一時間知道太
拉，這些作用力可經精確測量，而且可以
力一定相同。他無意中開啟了新的重力觀
陽消失了。因此，我們有可能將每支錶調
用簡單的式子表達。牛頓不去揣測物體運
點，想像自己坐在山頂上丟石頭，石頭越
成同步，讓他們在宇宙裡每個角落整齊畫
動的欲望，他求出物體受作用力總和，因
快丟出，便可越丟越遠。但是他又有了關
一地走著，地球上的一秒與火星、木星上
鍵性躍進：如果將石頭丟得太快而永遠回
的一秒一樣長。和時間一樣，空間也是絕
不來，那會如何呢？牛頓理解到，在重力
對的，地球上的量尺長度與火星、木星上
作用下持續掉落的石頭將不會撞到地面，
的一樣長，在宇宙任何角落都不會改變。
而是會繞圈子，最後回到所有者這邊，並
因此，無論我們旅行到太空何處，分秒與
撞上其後腦勺。利用這種新觀點，他把石
長度處處都是相同的。
此能夠計算各種物體的運動軌跡，包括落 葉、火箭、大砲與雲朵。這不只是學術層 面問題，其具體實踐更為工業革命奠定基 礎，讓火車與船隻的蒸氣機動力打造了新 帝國。如今可以順利建造橋梁、水壩與摩 天大樓等，是因為我們可以算出一磚一瓦 所承受的壓力。牛頓的作用力理論獲得前 所未有的勝利，使他在世時便得名天下。 詩人亞歷山大．波普（Alexander Pope）歌 頌道： 自然及其法則隱藏於晦夜之中，
頭換成月球，月球會持續往下掉落但永遠 不會撞到地面上，因為月球和石頭一樣， 完全以圓形軌道繞著地球轉。月球並非如 教會所稱是靜止在天球上，而是像石頭或蘋 果一般不斷受重力引導，從而自由掉落。 這是首度有人解釋太陽系運動的緣由。
因此，牛頓的觀點建立在時間與空間為 絕對的概念上。在牛頓看來，空間與時間 形成絕對的參考座標，讓我們可據此判斷 所有物體的運動。例如搭火車，我們相信 火車在移動，而地球是靜止的。但是當看 到樹木從車窗飛逝而過時，我們也可以猜
20年後，1682年的倫敦對於照亮夜空
想或許火車是靜止，而樹木是被運送經過
的一顆彗星又驚又奇。牛頓用自己發明的
窗戶的。既然火車裡的每件物體似乎都沒
牛頓就宇宙萬象運用作用力理論，並提
反射式望遠鏡，仔細追蹤這顆彗星的運
有移動，我們可以問：真正在移動的東西
出新的重力理論。他喜歡訴說自己當年在
動，結果他有了發現，假定彗星是自由落
到底是什麼，是火車、還是樹木？牛頓認
劍橋大學因黑死病被迫關閉後，如何回到
體並受重力作用，則其運動將會完美地符
林肯夏郡烏爾索普鎮（Woolsthorpe）家裡
合公式。在業餘天文學家埃德蒙．哈雷
的故事。有一天他看到園子裡一顆蘋果從
（Edmund Halley）的幫助下，牛頓可以準
樹上掉落，問了自己一個關鍵的問題：如
確預測這顆（哈雷）彗星何時會再回來，
果蘋果會掉落，則月球也會掉落嗎？作用
這是對彗星運動的首度預測。牛頓用來計
神諭「牛頓出世吧！」，天下大明。
為，絕對參考架構可以找出答案。
馬克士威的場理論 長達200多年的時間，牛頓定律一直是
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物理學的基礎。接著在19世紀末，電報與
馬克士威的天才之處，在於他結合2種
為能量應該是無法加以破壞或創造的。結
燈泡等新發明為歐洲大城市帶來革命性突
效應。若變動的磁場會創造電場，且反之
果，這些小小的「烏雲」很快催生了20世
破，電學研究也為科學注入新活水。為解
亦然，則也許兩者能形成循環，電場與磁
紀2大孿生革命，即相對論與量子理論。
釋神祕的電力與磁力，1860年代劍橋大學
場彼此不斷生成、變為彼此。馬克士威很
最令人不安的是，任何嘗試合併牛頓力
的蘇格蘭物理學家馬克士威，提出一種光
快了解到，這種循環模式會創造移動的電
學與馬克士威理論的努力都失敗了。馬克
的理論，他不是依據牛頓的作用力，而是
磁場序列，一波接一波地不停互相轉換，
士威的理論肯定了光是一種波動，但是卻
稱為「場」（fields）的新概念。愛因斯坦
形成和諧的振動波。接下來，他開始計算
留下一個問題：在波動的究竟是什麼？科
寫道，場是「自牛頓之後，物理學上最深
此波速。
學家知道光能在真空裡行進（事實上光可
奧也最有用的概念。」
結果他驚訝地發現，這個速度正是光
以在真空的外太空裡，從遠方恆星傳遞數
當我們將鐵粉灑在一張紙上，便可以看
速！他更進一步宣稱這波動正是光，這也
百萬年之久），但既然真空的定義是「空
到場效應。若紙面下放置磁鐵時，鐵粉會
許是19世紀最具革命性的聲明了。馬克士
無一物」，這又留下「沒有東西在波動」
神奇地排列成蜘蛛網的圖案，鐵線呈北極
威接著以先知的口吻對同事宣告：「我們
到南極分布。在任何磁鐵周圍都有磁場，
難以逃避這項結論：光是由電、磁現象的
牛頓派物理學家試圖回答這個問題時，
即朝著各方向、看不見的作用力線集合。
介質振動所產生的波動。」千百年來人類
提出光的組成是看不見的「以太」（aether）
電也會製造場。在科學博覽會上，孩童
為光的本質傷透腦筋，科學家終於解開其
當中振動的波，而以太是一種充滿在宇宙
常會因為手碰觸靜電源，使頭髮豎起而開
最深奧的祕密。不像牛頓的作用力是同時
中的靜止氣體。以太應當是絕對參考系，
懷大笑，這些頭髮正畫出從靜電源生出、
發生的，這些場以一定速度前進，也就是
可以測量所有速度。懷疑論者可能會說，
看不見的電場線。
光速。
然而，這些電場與牛頓所提出的作用力
馬克士威的研究可濃縮成8個艱難的偏微
大為不同。牛頓認為力同時作用於太空各
分方程式（一般稱為馬克士威方程式），
處，所以宇宙某部分的擾動將會同時在宇宙
成為過去150年來每個電機工程師與物理學
各處感受到。馬克士威則洞察到，磁效應
家必須背誦的式子。（今日我們可以買到
與電效應不會像牛頓的作用力瞬間傳遞，
印有八道著名方程式的T恤，開頭寫道：
而是以一定速度移動。其傳記作家馬丁．高
「起初，神說……」，最後一則是「……
曼（Martin Goldman）寫道：「磁作用需要
於是就有了光。」）
『時間』的概念……馬克士威似乎是憑空 想出。」馬克士威證明，在搖晃磁條時，
某個部分受風擾動時會產生波動，進而擴 散到整張蛛網；場與蛛網容許以一定速度 前進的振動存在，和作用力的情況並不相 同。馬克士威進一步計算這些磁、電效應
既然地球繞太陽轉、太陽繞銀河系轉，那 麼應該不可能知道那一個真正在轉動？牛 頓派物理學家則回應，太陽系相對於靜止 的以太運轉著，所以可以決定哪一個真正 在轉動。 然而，科學家開始賦予以太越來越多神 祕又奇怪的特性。例如，物理學家知道光 在密度高的介質裡傳遞較快，所以聲音振 動在水裡比在空氣裡傳遞更快。然而，既 然光速快得如此神奇（每秒約30萬公里），
物理學兩大支柱的扞格
鄰近的鐵粉需要一段時間才會移動。 想像在風中顫動的一張蜘蛛網，網中
的矛盾了。
意謂以太的密度必定大得不可思議。但這
在19世紀末，牛頓與馬克士威理論的相
怎麼可能呢？因為以太也應當比空氣更輕
關實驗獲得豐碩成果，這使得物理學家十
啊！在仔細檢視下，以太變成一種神祕
分肯定地預測道，這兩大科學支柱已經回
的物質：它絕對靜止、沒有重量、無法看
答了宇宙的所有基本課題。當馬克斯．普
見、黏滯度為零、比鋼鐵更硬，而且儀器
朗克（Max Planck，量子理論之父）就成
完全偵測不到！
為物理學家一事前去請教導師意見時，導
到1900年時，牛頓力學的缺陷變得越來
師還曾勸他換個方向，因為物理研究基本
越難解釋。世界準備好革命了，但由誰來
上都已結束，沒有真正新的東西等待發現
領導呢？雖然物理學家知道以太理論的漏
了。十九世紀偉大的物理學家凱爾文勳爵
洞，但是他們怯生生地在牛頓架構裡試圖
馬克士威從麥可．法拉第（Michael
（Lord Kelvin）也呼應這類說法，他宣告
修補這些破洞。愛因斯坦沒有擔心失敗的
Faraday）等人早期的研究知道，移動的
物理研究根本上已完成，除了少數地平線
包袱，反倒能夠擊中問題要害：牛頓作用
磁場可製造電場，反之亦然。為世界帶來
上的小小「烏雲」尚無從解釋起。
力與馬克士威場論是不相容的！兩大科學
的速度，他利用這個想法解決了光的奧 祕，這會成為十九世紀最具突破性的思考 之一。
電力的發電機與馬達，便是這種正逆反應
但是年過一年，牛頓世界的缺陷變得越
支柱之一必然有錯。當其中一根支柱最終
的直接結果。（這項原則被用來照亮家家
加明顯，例如瑪麗．居里（Marie Curie，
倒下時，兩百多年的物理學就此天翻地
戶戶。以水壩為例，流水會轉動渦輪，再
舊多譯居里夫人）對於分離鐳與輻射等研
覆，並且革新我們對宇宙與真實的視野。
轉動磁鐵，而轉動的磁場會推動線圈裡的
究，便撼動了科學界，並引起了大眾的想
牛頓物理將會被愛因斯坦推翻，而他用的
電子，電子在高伏特的線圈裡前進，最後
像。這種會發亮的稀有元素，即使只有幾
概念簡單到小孩都能理解。
到達客廳牆壁上的插座。吸塵器也一樣，
盎斯也能照亮漆黑的房間。瑪麗．居里也
電從插座流出而創造磁場，使馬達葉片旋
證明，原子內部某處似乎能夠產生無窮無
轉。）
盡的能量，但這違背了能量守恆法則，因
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誰才能建議期刊撤稿？ 蔡孟利
國立宜蘭大學生物機電工程學系教授。
（與《科學月刊》第588期共同刊載）
臺灣大學不具自治該有的品格，教育部
data were fabricated intentionally. As a result
撤銷此論文；該期刊的編輯群經過內部討
沒有善盡監督的責任，科技部缺乏計畫管
of these findings, the institution recommended
論之後決定接受國衛院的建議，主動撤銷
考的能力。今（2018）年10月1日，《癌症
retraction and, upon internal review, the
此論文的刊登。而期刊也將這項撤稿決定
研究》（Cancer Research）這本著名期刊
editors agree with this recommendation. A
副知該篇論文作者群，雖然只有1位作者
中的1篇簡短撤稿聲明，可以作為這些事
copy of this Retraction Notice was sent to
（洪明奇）同意，通訊作者蘇振良不同
實的佐證。
the last known email addresses for all nine
意，而其他7位作者則對此事沒有表示意
authors. One author (M.-C. Hung) agreed to
見，但目前該篇論文仍然已經被《癌症研
這篇不到150個英文字的撤稿聲明全文 如下：
the retraction; one author (J.-L. Su) did not
This article is being retracted at the request
agree to the retraction; the seven remaining
of the editors. Following an institutional
authors (T.-Y. Chang, H.-A. Chen, C.-F. Chiu,
review by the National Health Research
Y.-W. Chang, T.-C. Kuo, P.-C. Tseng, and W.
Institute (Taiwan, Republic of China), the
Wang) did not respond.
究》註記為「已撤銷刊登（This article has been retracted.）」。
造假事件的後續發展 然而，截至今年11月5日為止，當初臺
authors were unable to provide original data
此篇聲明清楚地說到，因臺灣的國家
大論文造假案中被科技部、教育部及臺大
for any of the figures published in the article,
衛生研究院調查後認定該篇論文的數據為
認定為造假的11篇論文中，除了事件初期
and the investigation team concluded that the
蓄意造假，所以國衛院具體建議該期刊應
2篇主動撤稿的論文，其餘的，在事件經
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勘誤vs造假
過2年之後，仍然高掛在那些傑出期刊的
經發現有問題的論文，如還沒去函相關期
版面上受眾人引用，仍是具有高影響係數
刊更正，基於作者與期刊間約定，作者應
的學術著作，也就是說，發表造假論文的
主動與期刊更正，科技部無任何可使力
人，依舊是學術界中優秀的學者。儘管臺
的地方。」之外，科技部也在去年3月底
大、科技部和教育部都審定為造假，但這
在過去2年來各單位於調查造假案的過程
發布新聞稿表示：「科技部以專業審查原
11篇中的其中3篇，竟還完成勘誤的程序
中，造假者最常用的說法是有問題的圖表
則，依循法規積極審理違反學術倫理論
都是誤植，因此都是可勘誤的無心之過。
﹝註一﹞，將當初被質疑為造假的地方，以
在討論教育部與科技部是否瀆職之前， 關於「勘誤」的觀念必須先界定清楚。
文。關於學術期刊論文之撤稿或更正，可
抽換圖表的方式修正，成為依舊被期刊認
雖然「勘誤」為專業期刊上常常可以看到
參考國際出版倫理委員會（Committee on
可、正確無誤的論文。
的啟事，但是，可被大眾接受的「誤」，
Publication Ethics, COPE）訂定之規範。
應該是非蓄意為之的偶發性錯誤才行；如
筆者曾在去（2017）年1月號的《科學
國際出版倫理委員會主要是針對期刊編
果是蓄意加工變造、偽造，那就不能以勘
月刊》評論中提到：「對於科學社群而
輯（editor）、作者（author）、研究機構
誤來處理，只能撤銷其刊登。而在臺大造
言，1篇造假的論文，特別是因造假而發
（research institution）、出版期刊的學會執
假案中，被判定為主要造假者所犯的錯誤
表在頂級期刊的論文，會讓後續從事此類
行委員（Board of Directors of Learned Society
類型並不是非蓄意為之的偶發性錯誤。因
Journals）、審查委員（peer reviewers）等
此，若沒有人善意告知期刊編輯「誤」的
提出相關的指引，其中並無對提供研究經
類型是善意或蓄意，期刊總編輯在缺乏相
費的單位（funder）可以要求期刊撤稿的
關事證下，當然只能信任原作者的說法，
敘述。」企圖再次說明科技部不需也不能
讓造假論文變成可勘誤的文章。
研究的人員虛擲了金錢與青春，更會拖累 了相關領域的進展。所以先讓有問題的論 文下架，不要讓其妨礙科學的進展，降低 對科研公領域的衝擊，是處理學術倫理事 件的第一要務。」這是個不需專業知識， 僅憑常識就能夠清楚判斷的道理。就像政 府若發現某黑心食品在市場流通，第一要
主動去函相關期刊要求撤稿。 而在去年8月底，筆者就那些被認定為
撤稿的權限與職責
務一定是先將該黑心食品全面下架，若發
造假論文的撤稿與勘誤問題向教育部及科
現某樣機器零件的安全係數是偽造的，當
技部提出質疑，科技部的回覆是：「查上
務之急也一定是設法先全面回收；而不是
開違反學術倫理事證業經專業軟體分析比
兩手一攤無奈地表示：基於那是製造廠商
對並完成審議在案。至於是否同意論文更
與販賣場所之間的商業關係，如果製造廠
正，事屬期刊編輯之判斷與權責，本部原
夠據以作為調查與判定的依據呢？目前世
商沒有主動至販賣場所將黑心產品下架回
則尊重。」；而教育部的回覆則是：「有
界上找不到任何一本專業期刊有規定誰才
收，政府便無任何可使力的地方。
關張正琪涉及違反學術倫理等情事，因期
有資格檢舉問題論文，更遑論會有限制說
然而，這種正常人一定會想到的正常
刊是否予以勘誤或撤稿，係屬該期刊與投
檢舉者不能是各國的官方調查機構。不
做法，臺灣的教育部、科技部與臺大卻怎
稿人雙方著作財產權授與契約規範處理，
過，臺灣的教育部和科技部卻告訴人民：
麼想都想不到！除了去年3月報載科技部
並不受政府部門是否認定違反學術倫理影
他們辦不到。但是今天，實例不假外求，
生科司司長蔡少正的名言：「對於現在已
響。」
臺灣的國家衛生研究院以實際行動告訴我
那，到底造假者的任職單位、學術行政 管理單位、提供研究經費的單位，甚至是 路人甲乙丙能不能去函期刊，檢證告訴他 們在其刊物上有造假的論文，好讓期刊能
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們，可以的，而且是有效的。因此，除非
的自我期許，所以不需要政府以行政權力
臺灣的科技部與教育部能提出足夠論證說
過度干涉，要讓大學自己管理自己，好讓
明為什麼國衛院可以而它們不可以，或是
大學成為社會的良心與國家進步的動力。
科技部、教育部乾脆承認調查有誤，冤枉
所以，如果國衛院可以在事發不到1年半
了被指控為造假的作者。否則，科技部的
的時間內就促成造假論文自期刊上撤稿，
「至於是否同意論文更正，事屬期刊編輯
那臺大在經過2 年之後，又要以什麼理由
Metastasis＂, Journal of the National
之判斷與權責，本部原則尊重。」與教育
來說明自身的怠惰與瀆職？而臺大又有何
Cancer Institute, Vol. 110 (6): 683, 2018.
部的「係屬該期刊與投稿人雙方著作財產
資格向大眾證明「國立臺灣大學」值得
Correction to "CCN2 inhibits lung
權授與契約規範處理，並不受政府部門是
「大學自治」這4個字？
cancer metastasis through promoting
否認定違反學術倫理影響。」，兩部會有 志一同兩手一攤，什麼作為也沒有的說 詞，就會是兩中央部會嚴重瀆職的證明。
﹝註一﹞3篇被認定為造假但目前已 完成勘誤的論文： Corrigendum to“Connective Tissue Growth Factor and its Role in Lung Adenocarcinoma Invasion and
DAPK-dependent anoikis and inducing EGFR degradation", Cell Death and Differentiation, 2018. Corrigendum to“MicroRNA-17/20a
而臺大，在高舉「大學自治」到處裝可
functions to inhibit cell migration and
憐的時候，請不要忘了「大學自治」的基
can be used a prognostic marker in oral
礎是什麼？那是因為大眾認為在大學裡工 作的人，不管是對知識與學問的追求、對 道德與誠信之自律，都比一般人有著更高
squamous cell carcinoma [Oral Oncol. 49 (9)(2013) 923–931]", Oral Oncology, Vol. 72: 202-203, 2017.
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基因編輯大浪襲來— CRISPR技術先驅者珍妮佛˙道納專訪 趙軒翎
本刊副總編輯。
（與《科學月刊》第588期共同刊載）
「起初浪很小，但漸漸變大，在我眼前 升起，浪潮宛如一座巨塔，頂部白色的浪 花掩蓋了天空。之後又是一波接一波的浪 往岸邊襲來……這時是2015年7月，我正 處於自己一生中最興奮、最忙碌的一年。 我開始經常做這樣的夢，現在想來很容易 領悟到其中深藏的意義。海灘僅是海市蜃 樓，但波浪以及其所激起的恐懼、希望和 敬畏的情緒都太過真實。」 這是美國加州大學柏克萊分校教授道 納（Jennifer Doudna）在她與史騰伯格 （Samuel Sternberg）合著的科普書《基因 編輯大革命》（A CRACK IN CREATION : Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution）中寫的序言。她帶 領研究的革命性生物新技術「基因編輯 （genome editing）」，讓生物學家能夠更 輕易地修改生物的基因。這個技術在發明 的短短數年內，就已經改變了實驗室內的 基礎生物研究，像是一波波的小浪在全球 各地積累，並且正步步朝著各種應用層面 推進，人類更精準操作生命的巨浪正朝我 們逼近。
從細菌的免疫系統借來的大發明 在確立遺傳物質DNA會轉錄成RNA， RNA則轉譯為蛋白質的「分子生物學中 心法則（The central dogma of molecular biology）」後，RNA的角色原本被認為僅 是忠實傳遞遺傳訊息的過渡物質，並不特
圖一：細菌中 CRISPR / Cas9 的免疫防禦機制。（Crispr" by James atmos - Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia
別被重視。然而，更多的研究顯示RNA擁
Commons）
有不同的形態與結構，也非完全依照DNA
的電話。道納與地球微生物學家班菲爾德
的簡稱。班菲爾德認為CRISPR和道納的
序列為樣板依樣畫葫蘆那麼單純。這表示
（Jillian Banfield）約在咖啡廳碰面，班
RNA研究有些相關，這些古菌與細菌可能
RNA仍有許多面向值得探索、各種謎團待
菲爾德告訴她細菌或古菌中有一個特殊的
是透過表現CRISPR序列的RNA片段來辨
解，這個發現深深吸引著道納，也讓她開
機制，可能是它們對抗病毒入侵的免疫系
識外來病毒的DNA，並透過酵素作用銷毀
始投入RNA分子的生物機轉研究。
統。這個系統的主角是一段重複DNA結
它來保護自己。
而道納從RNA轉而投入基因編輯研究
構，被命名為CRISPR，為「群聚且有規律
「我對這些非常根本的基礎研究很有興
的轉折，來自於2006年同校一名未曾碰過
間格的短回文重複序列（clustered regularly
趣。」道納說，「我對大自然的一切感到
面的同事，打來的一通請求碰面洽談合作
interspaced short palindromic repeat）」
好奇，並想試著去了解生命的根本。」當
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圖二：CRISPR/Cas9 攻擊目標 DNA 所誘發之 DNA 修補機制的可能結果。
時她完全不知道CRISPR將如何影響她的研
TALEN工具一樣，CRISPR在古菌與細菌裡
Technology, MIT）教授張鋒也證明這套系
究生涯，只是非常單純受班菲爾德影響，
的作用機轉中，也有一個重要的蛋白質。
統能應用在哺乳動物中。「我喜歡用大眾
想多了解CRISPR系統，因而開啟了她從未
CRISPR搭配的蛋白質稱為Cas（CRISPR
化（democratizing）來形容CRISPR受到實
想過的新探索方向。
associated protein），它不僅能辨識入侵病
驗室普遍使用的過程。」這個技術沒有物
道納提到，當1953年華生與克立克解
毒的DNA，還會將其水解並將其部分DNA
種限制能被應用在各種細胞上，只見道納
開DNA結構之謎後，科學家就開始想方
序列加工嵌入CRISPR重複序列之間，未
神采飛揚地說：「這個技術正在改變生物
設法要以人之力修改生物中的DNA，來
來Cas蛋白能夠透過轉錄出的RNA片段去
研究。」
滿足研究或動植物育種上的需求。科學家
辨識外來DNA，加速消滅宿敵的速度。
2016年，道納、夏彭提耶與張鋒3人共
因應修改生物中DNA的方法很多，像是
CRISPR基因編輯系統是由CRISPR RNA、
同獲得唐獎生技醫藥獎的肯定，唐獎授
可使動物變成通體發螢光的基因轉殖技
Cas蛋白家族中的Cas9蛋白，以及一段輔
予3人的獲獎原因寫道：「以表彰其發展
術（transgenic animal），但可以精準地
助用的RNA（tracrRNA），共同構成的複
CRISPR／Cas9系統成為突破性的基因編輯
將細胞中原有基因加以置換的技術是最
合結構。而道納與法國生物學家夏彭提耶
平臺，將大幅改革生醫研究與疾病治療的
難的。基因剔除／嵌入鼠（knock out／in
（Emmanuelle Charpentier）共組的團隊，
策略。」這套基因編輯工具確實席捲生醫
mice）曾在這個領域獨領風騷數十年，
則是試圖將CRISPR RNA和tracrRNA接成
領域，帶來無數的可能性。
但因為研究價格高昂，加上僅能在小鼠
一段合成的單股RNA，讓更有效率的編輯
單一物種中施行，科學家們不斷找尋其
基因強大工具CRISPR／Cas9誕生於世。
他替代研究方案。在CRISPR技術發明之
「我喜歡將CRISPR／Cas9系統比喻作
前，科學家多是用「鋅指蛋白（zinc finger
在電腦上寫程式，我們能隨時回頭刪修前
nuclease, ZFN）」及「似轉錄因子激活核
面的程式碼，不管是單一個字或一整個段
酸酶（transcription activator-like effector
落。」道納說。在人類龐大的30億個鹼基
nuclease, TALEN）」2個工具。這2個工具 嵌合能辨識特定DNA序列的蛋白質片段以
對中，CRISPR／Cas9能夠輕易找到對應序 列，並且準確編輯。
參與孕育CRISPR／Cas9系統誕生的道 納深信，人類將能在數年內達成治癒單基 因缺陷疾病的夢想。她說，像是鐮刀型貧 血症就是血紅素基因缺陷造成病人的紅血 球細胞型態異常，不似一般人為雙凹圓盤 狀，而是呈現鐮刀型，攜帶氧氣的能力出 現問題，引發多項健康問題。目前由小鼠
及具切割雙股DNA能力的核酸酶，蛋白質
實驗證實，取鐮刀型貧血症小鼠的紅血球
的標誌模組帶著核酸酶到特定位置，由核
細胞，對缺陷基因進行基因編輯後，能重
酸酶剪斷DNA序列，再移除或插入目標序
處處都可以是編輯基因的舞台
新讓紅血球恢復正常功能。道納說，可以 想像有一天，我們同樣從患者體內取出紅
列。雖然這些方法並非百分之百能成功，
自2012年道納和夏彭提耶在Science期
也仍有許多缺點，但在科學家們的投入與
刊發表他們發明的CRISPR／Cas9基因編
血球細胞，在體外基因編輯後重新送回人
改良下，這些工具的編輯效率也漸漸提
輯系統，在很短的時間內就讓許多實驗室
體，讓這個人恢復健康。「我相信再過
升，這也是在生物學上很重要的突破。
爭相開始在不同研究中使用。有別於道納
2、3年就會有相關的臨床試驗，或許10年
然而，上述2個基因編輯技術在2012年後
和夏彭提耶用水母DNA來做實驗，隔年
內就能成為治療方式之一。」
因為CRISPR的出現而黯然失色。和ZFN與
麻省理工學院（Massachusetts Institute of
除了將CRISPR應用在生醫領域，治療
中華民國一○八年二月十五日
科學文摘
科技報導
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人類疾病之外，也能應用在農業領域。以 往透過長達數個月、數年的漫長時間育 種，以期能獲得更符合人類需求的作物。 如今這個過程能透過基因編輯功能更快 速、精確地獲得更能適應氣候變遷、對抗 病蟲害或是提供更高營養價值的作物，避 免費時費工賭運氣的育種過程。 而道納的團隊也希望投入研究如何將 CRISPR／Cas9工具應用在對抗散播疾病 的昆蟲上，像是控制病媒蚊的族群數量、 讓蚊子不再有能力傳播茲卡病毒（Zika virus）、登革熱（dengue fever）或瘧疾 等。然而單純編輯部分病媒蚊的基因並沒 有太大的用處，因為蚊子仍舊是生態系中 的少數，這樣的基因很容易在大量繁殖後 稀釋並消失。然而，科學家發現生物的基 因中有一種自私基因（selfish gene），會 想辦法讓自己傳遞到子代的頻率上升，而
圖三：《基因編輯大革命》作者道納。（李依庭攝影）
應用這個概念發展出一個稱為「基因驅動 （gene drive）」的基因工程技術。它能
到所需要進行編輯的細胞中，所選用的傳
何好好利用這個工具，獲得最大的公共利
讓族群中產生大量帶有某個基因缺陷的蚊
遞工具就相當重要。目前所使用的工具包
益，將是這個技術帶來的重大課題。
子，而當同樣帶有基因缺陷的蚊子交配
括電擊（electroporation）、反轉錄病毒
後，生下帶有2個基因缺陷的子代就不再
（retrovirus）、微脂粒（liposome）或奈
具有傳播疾病的能力或直接死亡。透過
米粒子等，增加傳遞效能才有可能成功編
CRISPR／Cas9技術有可能讓基因驅動的成
輯，因此也是關鍵的影響因子。
好奇心是這個冒險的起點 道納與研究團隊從單純研究古菌與細
功率和方便性上升，然而道納也坦言這個
菌的免疫系統，到模仿和將其改良成為生
領域有許多的可能性，同時有許多風險，
醫領域的重要基因編輯工具，道納自己回
需要詳細評估。
面對爭議 了解是第一步
想起來也覺得這個研究過程就像個「大冒
道納在2012年發表CRISPR技術以來，
險」，非常不可思議。「不過，這也顯示
開始頻繁接獲演講、採訪及來自各國的諮
了基礎研究有多重要！」如果沒有想要了
詢邀約，大家都想知道基因編輯是什麼？
解對大自然、對生物本質的好奇心，又怎
經過6年，CRISPR／Cas9依舊是目前最
這個技術將如何改變我們？道納也總是不
麼能有今天的發現。道納認為科學家是個
強大的基因編輯工具，但這不代表它就是
厭其煩地出席這些活動，也在近年與同事
很好的職業，可以認識來自不同文化、國
個無敵、沒有缺點的工具。
史騰伯格共同出版了《基因編輯大革命》
家，但同樣對探索生命奧妙有熱忱的人
道納說，以現在狀況而言，CRISPR能夠
的科普書。「我希望能向非科學家解釋
們，並且共同合作解開這些謎團，享受發
很輕易地做到基因剔除（gene knockout），
CRISPR技術能做的事情。」CRISPR有很
現新事物的喜悅。即使研究過程常常都會
去除一個基因或是讓一個細胞缺少產生某
大的應用價值，同時也得面對各種爭議。
遭遇很多挫折及不如意，都還是能在下一
個蛋白質的能力。而相對而言，較難達到
她認為應該鼓勵全球針對這個技術持續進
次挑戰中找回熱情。「如果你想成為科學
的是基因敲入（gene knockin），將一個
行討論，特別是政府機關更應該參與，了
家，那就跟著你的熱忱走吧！」道納說，
新的基因加入原本的序列當中，讓新的資
解這個技術的可能性和危險性，才有可能
「不過，你會需要一個能在身陷低潮時候
訊提供新的指示給細胞。不過單就這點而
找到合適的管理方式。
拉你一把的朋友。」
強大工具的陰暗面
言，道納相信這只是時間問題，科學家終 將能克服基因敲入的這個關卡。
道納透露，今（2018）年11月底在香 港舉辦的第二屆國際人類基因編輯高峰會
此外，道納也坦言現階段CRISPR仍有
議，就將針對生殖細胞中的基因編輯爭議
一些更大的問題需要解決。例如CRISPR
進行討論。針對精子、卵子和受精卵這類
無法保證必定能正確編輯目標基因位置，
將影響下一代基因的生殖細胞進行基因編
仍然可能出現錯誤編輯的狀況，需要篩選
輯，一直以來支持與反對雙方激辯的聲浪
和驗證編輯完的成品。又如基因編輯執
從未停息。「基因編輯是否是好事，有時
行前，要先將CRISPR系統的分子準確送
候很難評估或斷言。」道納這麼說。該如
延伸閱讀
1. 道納、史騰伯格，王惟芬譯，《基因編輯大革命》，天下 文化，2018。 2. 陳 淵 銓 、 李 慧 芳 ， 〈 CRISPR 技 術 的 應 用 、 前 景 及 挑 戰〉，國家實驗研究院，科技政策觀點， https://bit. ly/2OTglUG。 3. 〈 CRISPR 基因編輯教母—珍妮佛道納（ Jennifer A. Doudna）訪臺演講〉，Geneonline，2018年10月9日， https://bit.ly/2DNknNn。
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國衛院病媒蚊中心登革熱防疫大作戰 李依庭
《科學月刊》主編。
近年來，全球皆水深火熱的壟罩在病媒 蚊疾病中，在中南美洲地區，有造成小頭症 的茲卡病毒（Zika virus, ZIKV）；在臺灣， 除了時有日本腦炎（Japanese encephalitis） 的零星案例傳出外，影響臺灣最大的莫過 於隨著氣候的增溫，而快速蔓延的登革熱 （dengue fever）疫情。 登革熱，是一種由登革熱病毒引起的 病媒蚊傳染疾病，主要透過埃及斑蚊（A. aegypti）叮咬人類進行傳播，遭到叮咬的 患者會在3~14天內發病，症狀包括發熱、 頭痛、肌肉和關節痛等，並出現像麻疹一 樣的皮疹。有些患者甚至會有病情惡化， 出現登革出血熱或登革休克綜合徵等情 形，造成低血壓休克並危及生命。
圖一：國衛院病媒蚊中心舉行記者會發布成果。（李依庭攝影）
臺灣的登革熱疫情 根據衛生福利部疾病管制署最新的資料 顯示，去（2018）年本土登革熱疫情不僅 在南部發生，更往臺灣中北部蔓延，共有 533件登革熱確診案例。慶幸的是，此事 件並未造成病患的死亡，截至今（2019） 年1月18日，雖已有17件確認病例，但比 起去年同期的感染有小幅降低。 縱使近年來在臺灣學者與政府機關的相 互配合下，登革熱疫情已獲得較完善的控 制，然而在夏季氣溫逐年增加且炎熱的臺 灣，仍有零星個案持續發生，在在表示登 革熱的公衛防疫政策仍刻不容緩。因此， 國家衛生研究院成立國家蚊媒傳染病防治 研究中心（蚊媒病中心），除進行登革熱
圖二：廖倫德博士操作新穎智慧辨蚊系統。（李依庭
圖三：記者會現場展示的智慧型多模態捕蚊機。
攝影）
（李依庭攝影）
有鑑於此，在國家衛生研究院生醫工
後能迅速辨識。此外，在捕蚊器的周邊也
程與奈米醫學研究所和蚊媒病中心的共同
包含偵測二氧化碳濃度及溫濕度元件，可
研究下，開發出一套智慧辨蚊系統（圖
即時記錄捕捉瞬間周圍的各項參數。
二），系統中包含「智慧型多模態捕蚊機
目前，透過人工智慧技術結合活體捕
（圖三）」和「可辨識蚊種的智慧化電
蚊器的系統已具備即時辨識蚊種的功能，
腦」，透過人工智慧（artificial intelligence,
平均只需要0.07秒便能辨識蚊子的種類，
AI）快速辨識蚊子種類。
且針對登革熱傳染力的埃及斑紋與一般的
一般而言，現今市面上的捕蚊器大多是
家蚊的即時辨識準確度已超過90％。經捕
以滅蚊為主要目標，而且全捕捉至同一容
蚊器捕捉並辨識可能為具登革熱傳染的蚊
器中直接撲殺，並不具有捕捉活體及分類
子，會送至後端研究室進行血液及病原體
的功能。然而對登革熱的防治而言，若是
分析，如此一來便可預先警示該地區是否
能捕捉活體的病媒蚊，將能直接送往實驗
具有潛在感染疾病的風險，也可讓地區防
病媒蚊密度的長時期監控是蚊媒傳染性
室採集其血液樣本，再透過基因比對判斷
疫單位及早進行宣導或防治工作，降低疾
疾病防治的重要工作，如何即時呈現各地
是否具有傳染病，進一步評估是否對該區
病蔓延的可能。
區的監控結果以利地方防疫單位規劃及進
域進行防疫等工作。
的研究外，也嘗試開發各種防疫利器，希 望能幫助臺灣的登革熱疫情防治。
智慧辨蚊系統的監控與追蹤
不僅如此，此系統更與網路連線，能
行相關的防治，是一項十分重要的議題。
因此，這套智慧辨蚊系統以此為方向，
及時將辨識結果與周邊環境參數上傳到雲
另外，若能在進行監控的同時即時辨識蚊
透過「負壓抽氣單向閥」及「抽風裝置」
端資料庫，即能知曉在哪些時間、哪個地
種，將可精準協助防疫策略的制定，提升
來捕捉蚊子活體，再加上可辨識蚊種的智
區有病媒蚊，將可以協助防疫單位即時掌
防疫工作的效能。
慧化電腦視覺系統，當捕蚊器捕捉到蚊子
握各地區蚊種密度與環境參數的變化。
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另外，也結合地理資訊系統（geographic information system, GIS）的輔助，希望能 協助每年入夏前預測登革熱等蚊媒傳染 性疾病的高風險地區，以提前規劃防治策 略，防堵登革熱爆發。 蚊媒病中心表示，利用建置各式蚊種 的影像資料庫，再透過深度學習（deep learning）讓機器能協助人們進行即時動態 的活體蚊種辨識。由於這套系統的特色在 於能即時且準確地將捕蚊裝置所捕獲的蚊
誘卵桶的使用
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家家戶戶的誘殺桶
除了即時監測病媒蚊地區與密度外，
不只是誘卵桶，為降低病媒蚊的數量，
預防登革熱爆發的主要方法之一是降低傳
蚊媒病中心也投入誘殺桶的研發，病依照
播媒介昆蟲──埃及斑蚊與白線斑蚊的族
環境空間需求的不同開發出2種不同體積
群量。在臺灣，實際上所使用的防治方法
的誘殺桶。
採用綜合防治的概念與作法，包含容器減
1. 適合戶外的大型誘殺桶
量、定期環境孳清、民眾衛教宣導、蚊蟲 密度監測和化學防治等，力圖將病媒蚊族 群量壓制在不致於引發疫情爆發的水平。
在大型誘殺桶（圖四）開發之前，蚊 媒病中心已生產出具捕殺功能的小型誘殺 桶。不過，由於體積小易遺失、水分容易
種進行辨識，辨識與捕捉後的結果也會第
有鑑於此，為配合現有登革熱防治策略，
蒸散、需經常性進行檢查且耗費大量人力
一時間回傳到系統後台，配合地理資訊系
國家衛生研究院蚊媒病中心開發出能偵測
等缺點，故中心也進一步開發出一種無耗
統的套疊，再加上大數據系統的建立，進
病媒蚊密度的誘卵桶。依誘卵桶的設計，
能、低成本的大型誘殺桶。此誘殺桶的設
一步了解各地區病媒蚊密度的實際情況。
於定點放置一段時間，等防疫單位回收誘
計目的為能讓病媒蚊進去卻出不來，且可
研究人員也表示，未來會將更多活體蚊
卵桶之後，再透過人工的方式進行蟲卵的
以直接在桶內撲殺存在於環境中的病媒
種影像資料庫建置並導入新型的AI辨識軟
孵化，待幼蟲孵化或成蚊羽化後才能確定
蚊。其優點在於體積大，不需時常補充誘
硬體，以提升辨識的多樣性與準確度，要
所採集的蚊種。研究人員再利用桶內監測
引物和殺蚊藥劑，可使管理週期延長，且
讓各地區登革熱疫情的追蹤與監控更加完
指數和地理資訊系統的配合，得知各地區
不需每周管理及維護，進而大幅減少管理
善，使病媒蚊防治更加準確且落實。
的登革熱疫情。
人力的產出。 除了降低人力的支出外，由於大型誘殺
誘卵桶指數vs布氏指數
桶的蓄水量比起小型誘殺桶大30倍，不只
布氏指數，為世界衛生組織（World Health Organization, WHO）所建議的病媒蚊密 度調查方法，主要是透過調查100戶住宅，並計算發現登革熱病媒蚊幼蟲孳生陽性容 器數。 計算方法：陽性容器數
調查戶數×100
舉例來說，若調查50戶住宅，發現斑蚊幼蟲孳生的容器數為10個，則斑蚊布氏指數 為20，4級（表一）。 表一：登革熱病媒蚊指數表。（衛生福利部疾病管制署）
然而，布氏指數在愈來愈都市化的環境中有失真的現象。原因在於都市化的環境
圖四：放置戶外的大型撲殺桶。（李依庭攝影）
中，一棟大樓可能有上百戶，而調查完幾棟大廈的數據卻無法代表整個地區，更不 用說各角落可能的隱性孳生源。因此，需要其他方式輔助布氏指數預測或評估臺灣 都市中的登革熱風險。 因此，國家衛生研究院蚊媒病中心自105年成立以來，便與各防疫單位研擬出適合都 市化的臺灣所計算的登革熱病媒蚊密度標準化監測方法，並實施至今。目前，所使 用的改良式方法稱為「誘卵桶指數」，是一種使用過去即有的誘卵桶所進行的密度 調查。病媒蚊中心經由標準化器材、方法和卵數的增加作為指標，再加上地理資訊 系統，建立出全新的管理指標。 利用誘卵桶數據，加上九宮格來區分防疫等級，以圖五為例，陽性率60％（也就是 埃及斑蚊數量佔誘殺桶中所有蚊種的60％）與卵數500顆則為「優先里別」，而陽性 率低於60％或卵數少於500顆則為「注意里別」。研究人員透過每周1里1筆數據，來 調查各區病媒蚊與蚊卵的增減與管理。
圖五：誘卵桶指數九宮格。（衛生研究院病媒蚊 中心）
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是能將捕蚊效果發揮得淋漓盡致外，再加
媒蚊的活動情形，加強其防治病媒蚊的觀
襲，不過在政府與學術單位的共同努力，
上桶內的黏膠裝置和防治藥劑，如此一
念。在民眾共同合作支持下，共同施行各
已讓疫情有一個全方位的控制。而蚊媒病
來，便能在吸引病媒蚊產卵的同時，一併
項防治。
中心的成立，也加速防治技術與防疫的推 動與施行，除了能快速掌握疫情並控制
將飛入的病媒蚊消滅。除此之外，其成本 也低廉，根據研究人員統計，擺放1個誘 殺桶1年，包括耗材在內只需約新臺幣1500 元。整體來說，誘殺桶的設置將能有效降 低整體環境中病媒蚊數量，是一個非常適 合社區長期設置防治病媒斑蚊的方法。
外，也使全臺民眾不再人心惶惶，只能消
南部實際案例
極地穿上長袖衣物防疫。
臺南市南區田寮里在104年登革熱大流 行時，是南區疫情的重大災區，大量的病 媒蚊媒介也使多人遭受感染，確診病例不 斷增加，令當地居民不勝其擾、苦不堪
目前，大型誘殺桶已於臺南市、高雄
言。因此，蚊媒病中心於107年度決定在
市和屏東縣的戶外地區擺設，總共布設了
臺南市南區及北區將所開發的誘殺桶進行
106桶；驚人的是，在不到1年的時間內，
實地測試、使用，並推動「室內誘殺計畫」
共誘得255702顆卵、6387隻斑蚊和15865
及「室外大型誘殺站計畫」。
隻家蚊。
在田寮里里長的倡導與支持下，里中約 共1400戶中，有700戶的里民配合在戶外
2. 不可忽視的室內危機 除了在戶外擺放誘殺桶之外，其實， 人們所生活的居家室內也是不可忽略的地 方。經由蚊媒病中心的長期調查發現，臺 灣室內病媒蚊也為數不少，主要分布在衛 浴、廁所及廚房，其次是生活起居的客 廳。然而，室內病媒蚊的撲殺只有在當疫 情發生時，政府才能強制進入，並進行主 動式地化學性防疫。因此，如何在平時便 減少居家室內中病媒蚊的孳生，遂成為登 革熱疫情控管和預防傳播的一大關鍵，也 是蚊媒病中心欲想解決的課題之一。 有鑑於此，病媒蚊中心推行適合室內的
與家中擺放大、小撲殺桶；經過1年的努 力，與對照組相比，埃及斑蚊數量已顯著
國衛院梁賡義院長表示，國衛院是任務 導向型的醫藥衛生健康研究，目的在提供 科學實證研究的資訊，協助政府制定公共 衛生及群眾健康等相關政策，達到確保全 體國人健康的最終目標。為了落實這項使 命，國家蚊媒傳染病防治研究中心所屬的 防疫部隊跨區支援，提供科學實證的實作 建議，協助有登革熱疫情的縣市進行防治 作為，同時也協助各地方化學防治完成後 的成效評估作業，希望能幫助各地區疫情 的控制。 不僅如此，病媒蚊中心也表示，未來，
下降，意味著此項防治計畫已有效地降低 試行區內的斑蚊數量。此外，利用病媒蚊 密度監測系統進行分析的結果，也顯示病 媒蚊數量確實因室內誘殺桶而降低。 目前，近2年來田寮里沒有本土登革熱 疫情發生，研究人員表示，這項成果主要 歸功於里長的大力支持許宣導，由於擺放
在誘殺桶與進行布設配備智慧辨蚊系統的 捕蚊裝置相互交叉使用之下，預計將可以 提升辨識的效率。期望能在有限的防疫資 源下，更有效率的協助地方政府進行更精 確的防疫規劃，在每年疫情來臨之前有效 預測高風險地區，防堵登革熱的爆發。
的普及率達到50％，才能顯現出防疫效 果。田寮里里長王能波則表示，主要還是 需仰賴當地居民的配合與地方防疫單位的 支持，才能有如此顯著的防疫成果。
小型誘殺桶，讓民眾放置於家中病媒蚊活 動多的衛浴、廁所、廚房或客廳等區域， 利用誘引方式黏殺室內病媒蚊。並且，透 過讓民眾自主管理，也能更加了解自家病
成果與未來展望
延伸閱讀
近年來，縱使臺灣面對病媒蚊的不斷侵
登革熱傳染病統計資料，http://bit.ly/2FLxRcJ。
國立臺灣大學醫學院臨床藥學研究所誠徵教師 （一）應徵資格： 申請者須具開創性、獨立性、團隊合作精神及中英文授課能力，且需符合下列條件之一： 1. 專長為臨床藥學領域、具Pharm.D.或臨床藥學相關碩士學位，完成住院藥師或研修員訓練或有實務經驗者。 2. 專長為臨床藥學領域，且具有相關領域之博士學位，以具有臨床藥學實務經驗者尤佳。 （二）檢具下列資料：除推薦函外，請寄電子檔 1. 個人履歷。 2. 學經歷證件。 3. 五年內（104.2.1∼迄今）著作目錄。 4. 五年內代表性著作（最多五篇）。 5. 未來三年教學及研究計畫概要。 6. 其他有助於瞭解申請者背景之資料。 7. 推薦函三封（由推薦人逕寄送電子檔或紙本至臨床藥學 研究所蕭斐元所長，E-Mail：fyshsiao@ntu.edu.tw）。 前第1~5、7項資料不全者，不予受理。
（三）截止日期：108年7月31日下午五時前送達臺大臨床藥學研究所 （四）起聘日期：109年2月1日 （五）來函請寄：10050臺北市中正區林森南路33號209室 臺大醫學院臨床藥學研究所新聘教師甄選委員會召集人 蕭斐元所長 收 傳真專線:(02) 3366-8780 E-Mail：ntugiocp@ntu.edu.tw
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產官學研
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近期研討會資訊 【第十三屆海峽兩岸工程材料研討會】 時間：2019 年 3 月 21 日 ■ 地點：屏東縣／屏東科技大學 ■
【2019 工程技術、管理科學與教育研討會】 時間：2019 年 4 月 12 日 ■ 地點：新北市／東南科技大學 ■
在兩岸科技學術交流更為密切的情況下，更期盼兩岸學界與產業界能形 成更綿密的網絡。為充份達到交流的目的，並延續以往精神，特舉辦此 一研討會，以進一步提升兩岸在工程材料方面的研究、開發及應用。此 次研討會主題為「工程材料研究與產業應用」，包括大會特邀報告及主 題邀請報告，並將安排豐富多彩的學術參觀及技術訪問等活動。欲轉投 至期刊 Key Engineering Materials 之論文，須以英文撰寫且為未在正式刊 物公開發表的原始研究成果及綜合評述等；每位註冊者僅可發表 1 篇論
工程技術、管理科學與教育方法的提升，在科技大學各領域都有其需 求性；東南科技大學主辦此研討會之目的，是希望將諸多學者在工程 技術、管理科學與教育方法的創見，透過研討會的討論與交流來促成 各領域的對話，進而激盪出更多的火花。會中亦會邀請在這些領域已 有成就的學者分享相關經驗及技術，歡迎各位老師與同學蒞臨投稿。
文，論文通過專家審稿後，擬出版專刊。
【2019 年工程科技應用研討會】 時間：2019 年 4 月 12 日 ■ 地點：臺北市／臺北城市科技大學 ■
隨著能源科技的日新月異，能源與工程科技整合及相關應用，已成為科 技應用的重要一環。2019 年工程科技應用研討會除徵求探討「機電整 合應用」與「機器人」之相關論文，亦包涵綠能與節能技術、機器人系 統技術、熱流技術應用、影像處理技術與應用、光電元件材料與應用與 通訊技術應用等多項領域，竭誠歡迎工程科技專家學者之研究成果踴躍 投稿，並蒞臨指導。
【2019 資訊技術與產業應用國際研討會】 ■ ■
時間：2019 年 4 月 26 日 地點：臺北市／臺北城市科技大學
【2019 第三屆永續發展與綠色科技研討會】 時間：2019 年 4 月 20 日 ■ 地點：嘉義縣／南華大學 ■
此次活動將聚集國內永續農業、永續國土專家進行專題演講及論壇，同 時邀請產業專家進行 workshop，並設有海報展示及口頭發表，歡迎資 訊科技、環境永續相關論文投稿及發表。另外，該活動將合併舉辦「2019 第二屆創新發明、科學、輔導教學研討會」已符合教育部及企業人才需 求，教育培養及落實實習、就業、創業新思維，會議當天也將進行「臺 灣永續綠色科技發展協會」會員大會，歡迎各界先進加入本協會，為臺 灣之永續發展共同努力。
【第十二屆資訊教育與科技應用研討會】 ■ ■
時間：2019 年 5 月 17 日 地點：臺中市／中臺科技大學
知識經濟時代，如何利用資訊技術與系統為企業與組織更快速與有效
資訊教育旨在培養學生資訊擷取、應用與分析的能力，使學生具備正
地服務顧客、解決問題、創造價值並進而提升其競爭能力，已成為企
確資訊學習態度，並培養理論與實務兼備的高階資訊技術研發人才、
業與組織永續經營的重要課題。「資訊技術與產業應用研討會」主要
協助國內產業升級。另一方面，資訊科技的應用則首重產業發展趨勢
目的不僅在於促進各產、官、學界菁英對先進資訊系統、工程與技術
探索並掌握其需求，促動創意與運用科技加值，以開創出國家資訊產
交流，亦對這些技術在不同類型產業、規模與經營型態互異之企業與
業的新價值。有鑑於資訊教育及資訊科技應用對於資訊產業發展的重
組織中的建置與應用，進行現況、策略規劃、問題分析與效益評估等
要，本次研討會將落實教學、創新、與實作觀摩，盼引領國內大學、
各面向的共同研討。盼藉由各界學術研究與實證成果的展示與分享，
技職校院及產研各界人士攜手合作，提昇我國資訊教育與科技應用領
讓與會者掌握資訊技術開發與應用策略之先機。
域的研究與實作創新能量。
【2019 工業工程與安全管理學術研討會】 ■ ■
時間：2019 年 5 月 17 日 地點：高雄市／正修科技大學
本研討會以提升國內危機預防、危機處理學術研究及實務技術為出發， 藉以深入推廣公共安全、工業安全、資訊安全、運輸安全、企業危機、 國家安全、職業災害管理及其他領域危機管理理念，進而建立國家、機 關、團體及個人安全知識諮詢實體，促進國際危機管理相關研究之交 流。本次研討會並聯合工業工程管理來達成企業之生產目標，在追求利 潤的極大化時，生產作業、品質要求 - 產品品質、經營管理與風險管理 等，均是本研討會所討論之議題。
【2019 醫護與健康科技研討會】 ■ ■
時間：2019 年 5 月 18 日 地點：宜蘭縣／聖母醫護管理專科學校
為配合教育部高教深耕計畫、鼓勵教師從事與教學相關之專題研究，並 發表研究成果以提升學術研究風氣，此研討會邀請各專家學者先進交換 實務經驗，增進學術界與實務界合作互動與交流，掌握醫護與健康科技 領域上之最新發展與未來趨勢，分享研究成果。研討會主題包括護理與 醫學科技研發、健康產業、醫學美容科技應用、幼兒保育與健康照護、 資訊科技健康應用及醫護與健康人文探討，歡迎踴躍參與！
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產官學研
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導電材料新用法 美學者打造氧化石墨烯黏土 【本刊訊】美國西北大學（Northwestern
且「軟Q」的特性，來製作三維立體結構。
求打造更高品質的GO分散體，或進一步加
University）研究團隊，日前於《自然通訊》
另外，氧化石墨烯多以易於燃燒的乾燥固
工製成不同形式且具有可調微結構（tunable
（Nature Communications）期刊發布研究，
體或粉末形式儲存，然而若要製成分散體，
microstructures）的塊狀氧化石墨烯，如凝膠
將氧化石墨烯（graphene oxide, GO）製作
意即將氧化石墨烯稀釋，那麼它的質量將
（gels）或加以乾燥成為固體。GO土可在不
成柔軟、可塑型與可捏合的有趣材料，就
會相當可觀。西北大學材料科學與工程學
留污漬的前提下自由捏合、重塑，且其可不
像麵團或黏土一樣。這款名為GO土（GO
教授黃家新（Jiaxing Huang）提到，以500
經堆疊便轉化成玻璃狀的固體，材料的機械
dough）的產品，對科學家而言不僅只是一
公升液體稀釋5公斤的氧化石墨烯後，需要
性能相當強大。此外，GO土也是優秀的載
個新奇好玩的「玩具」，甚至具備延展性、
用卡車才能完成裝運配送；然而，同樣5公
體材料，其可協助電催化劑接近活性顆粒
導電性、化學穩定性與堅韌性等特質，可用
斤重的氧化石墨烯，在麵團的狀態下也僅
（active particles）。
以解決石墨烯工業裡部分長期以來難被解
有10公斤重，完全可以拿在手上帶著走。
決的問題。
對於GO土的研發展望，研究團隊表示，
團隊的製作過程比想像中簡單──把超
盼能將其打造成易於使用的（如塑膠、玻璃
氧化石墨烯是石墨烯的氧化剝離產物，
高濃度的氧化石墨烯與水混合後便完成。
或鋼）工程材料，並啟發更多以石墨烯為基
且其分散體（dispersions）在水中具有良好
假使今天他們加入的不是水，而是黏合添
礎的材料的新用法，就如同孩子玩黏土般發
的分散性與豐富的功能性，常透過溶液加工
加劑（binder-like additives），就會延伸另
揮無限創造力。
的途徑以打造石墨烯結構的材料，在電子及
外一個問題──需進一步純化氧化石墨烯。
能量儲存方面也相當有應用潛力。由該分散
雖說黏合物可使任何東西轉變為類似麵團
體或凝膠直接製作出來的產物，多半限制在
的狀態，但這些添加物通常也會改變材料的
薄膜與輕質泡沫上；但如果能製作成類似麵
特性。既然沒有這方面的困擾，當然也能在
團的結構，便可藉其高度內聚（cohesive）
氧化石墨烯稀釋物裡加入更多的水，根據需
延伸閱讀
Che-Ning Yeh et al., Binder-free graphene oxide doughs, Nature Communications, 2019.
中山海科院材料成果展 隱形鼻罩與防刺布料驚艷全場 【本刊訊】近日，中山大學海洋科學學院
質口罩和靜電空氣濾網，並增加活性碳的材
研究團隊表示，該研究主題的發想，肇因
舉辦畢業專題成果展，現場展示許多呈現
質，結果發現加入活性碳的靜電空氣濾網的
於社會案件頻傳，突如其來的隨機傷人事件
材料力學成果的作品。其中，由海洋環境及
效果最好。此外團隊也指出，現行市面販售
造成許多傷害，若能擁有一件刀槍不入的衣
工程學系（以下稱海工系）學生群共同改良
的產品無法拆裝，因此使用過久的濾網無法
服自保，或許可以降低傷亡。
發想的「PM2.5下的新潮流──隱形鼻罩」與
汰換；若口罩的這層結構可被拆解，便能更
為使技術可被廣為應用，團隊選用常見、
「刀子無法刺透的防刺西裝」，都是相當實
廣泛地推廣。對於改良後的產品，就讀該校
價格實惠的聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride,
用且令人驚艷的作品，也展現出海工系在課
政治經濟學系的同學表示，到高雄念書後常
PVC）作為第二層結構材質，因為若克服技
程設計上的種種創意。
常覺得喉嚨不舒服、想要咳嗽，若這款鼻罩
術壓縮到適當大小，便能提升普及機會。更
上市，一定會去買。
有趣的是，攤位現場也提供刀具及布料供民
新型隱形鼻罩改良者表示，高雄空氣污 染嚴重，時常看見天空與海是沒有界線的；
另外，同為海工系學生團隊的研究──
眾作試驗，有高中生拿刀用力刺向布料，刀
而女性朋友帶著普通口罩容易脫妝，且無論
「奈米科技防刺西裝材料分析」主打「刺不
子卻卡在布料表層、完全無法穿透布料，該
是吃東西、喝水都需要拿下口罩，十分不方
破的西裝」。3層結構原理設計中，第一層
研究項目實體的表現也讓目睹的學生大為
便。不同於坊間常見的長方形不織布，此款
為高密度分子結構，意即密度越大、分子結
驚喜。
隱形鼻罩外觀由透明鼻中柱連結兩個小圓
構越穩固，可用來阻擋刀子前進的能量；第
球，不但可以解決騎車時戴安全帽口罩滑落
二層為生活中常見的海綿，可達到達到吸震
的問題，塞在鼻子裡也不明顯，兼具實用與
與吸收能量等緩衝功效；第三層再鋪以高
美觀性。
密度分子結構，如此便能達到無法刺穿的效
團隊針對市面上的隱形鼻罩進行改良的 過程中，以實驗比較市面上常見的不織布材
果。除了具保護特性，該奈米材質也讓衣服 有防水、防汙的功能。
延伸閱讀
Khalid M.Abdelaziz, Atomistic Field Theory for contact electrification of dielectrics, Journal of Electrostatics, Vol 96, 10-15, 2019.
中華民國一○八年二月十五日
產官學研
SciTech Reports
27
產電形式革新 未來可望打造「靜電」電源 【本刊訊】靜電（static electricity）是相
雷斯曼（Zayd Leseman），便開始針對不同
驗觀察結果一致，如氧化鎂（MgO）與鈦
當常見的能源生成形式，然而人們對它的
材料透過摩擦後帶電的現象──摩擦起電
酸鋇（BaTiO3）表面進行接觸時，其晶格
了解似乎不多。近日，美國紐約州立大學
效應（triboelectric effect）進行研究。很久
變形也確實對電荷轉移有所助益。
水牛城分校（University at Buffalo, UB）學者
以前人們就已經知道這個效應的存在，直
此一研究涉足接觸力學（contact
於《靜電學報》（Journal of Electrostatics）
到奈米技術的誕生，科學家才進一步得到
mechanics）、固體力學（solid mechanics）、
發布的研究指出，透過對該產電形式了
可理解、應用摩擦起電效應的工具。
材料科學、電子工程以及製造業
解，人們有朝一日可望將其應用於小型電 子設備，並創造出更持久的電源。
研究報告提到，材料間的摩擦帶電，可 透過不同費米能階（Fermi levels）〔註一〕
說到靜電，許多人大概都有在冬天時被
間的電子轉移（electron transfer）來解釋，
門把電到，或看到小朋友的頭髮被「吸」
可惜在此之前，人們對可被電極化的絕緣
在汽球上的經驗。UB力學與航太工程系助
體──偶極子（dielectrics）中的摩擦帶電
理教授陳氏（James Chen）指出，為了將靜
知之甚少；而表面偶極子的結構顯示，
電的能量融入電子產品中，團隊必須了解
其為由接觸引發的表面晶格變形（lattice
其背後的驅力為何，並表示這個奇妙的現
deformations）所致。此外，團隊運用基於原
象是由材料、物體間相互接觸後的微結構
子場論（Atomistic Field Theory, AFT）的公
（tiny structure）改變所引起。在美國國家
式計算極化、電場與勢場（potential fields）
科學基金會（National Science Foundation）
的分布，並認為電荷轉移的驅力應來自感
的鉅額贊助下，陳氏與堪薩斯州立大學
應場（induced fields）。該實驗不僅有機會
（Kansas State University）核子工程學教授
統合現有理論，其數值結果也與已發表實
（manufacturing）等領域，研究員正透過 計算機模型與物理實驗，打造可控制並蒐 集靜電的「摩擦電奈米發電機（triboelectric nanogenerators, TENGs）」。陳氏進一步解 釋，這些能量來自滑手機時的手指與手機 表面、手腕與智慧型手錶間，甚至是行走 時的鞋面與地面，盼能透過這項技術，減 少人類對傳統能源的需求。 〔註一〕絕對零度下，電子能夠填到最高的那一 個能階，即稱「費米能階」，為一電化學單位。 延伸閱讀
Khalid M.Abdelaziz, Atomistic Field Theory for contact electrification of dielectrics, Journal of Electrostatics, Vol 96, 10-15, 2019.
科技部率新創團隊跨國參展 產品潛力受歐美大廠青睞 【本刊訊】為引領臺灣高科技新創前進
器市場的知名度與商業合作，此次在科技
規劃一系列參展策略培訓外，也在展後於
國際市場，科技部於今（2019）年1月8~11
部的支持下再度前進CES展，帶著其所研
矽谷舉辦國際創投媒合會和多國新創Pitch
日率44家頂尖科技新創團隊，再度征戰美
發的類真鼓「FreeStyle Drum」，獨特的頂
大賽等第二階段新創募資，讓臺灣科技新
國拉斯維加斯消費性電子展（Consumer
級音源系統專利技術與不佔空間的特點，
創直接面對各國新創資金鏈結的投資人評
Electronics Show, CES），並在展後記者會
讓公司在參展期間便簽下百萬美元訂單，
估。此外，TTA國家館新創團隊不僅受國
上宣布新創團隊於今年展會期間及展後等
並預計2月底將正式於廣州音樂節公布合作
際媒體爭相報導，與來自美、歐、東亞及
媒合活動中捷報。
關係，前進電子市場。見臻科技（Ganzin
臺灣的企業駐足洽談中，過半數團隊吸引
此次參展團隊聚焦物聯網（IoT）、網路
Technology）執行長簡韶逸則指出，由於掌
該技術與產業領域重要大廠前來接洽，國
安全與軟體（Cyber Security & Software）、
握了突破性技術，他們整合1組偵測眼動的
際媒體曝光較前一年也增加20倍，顯見臺
人工智慧（AI）、健康照護、穿戴裝置及
IC與3組特製的相機鏡頭，開發可以輕鬆配
灣的科研技術與創意深受各界肯定。
先進製造（Advanced Manufacturing）6大領
置於眼鏡上的「微小化嵌入式視線追蹤模
藉由此次活動，TTA成功展現各方資源
域，展前已有8家新創團隊獲頒CES 2019
組」。該模組電池續航力高達30小時，安
給予臺灣新創圈的支持能量，未來將持續
創意獎（Innovation Awards）殊榮，並於
裝於眼鏡內側不受光線變化影響，盼透過
協助科技新創團隊鏈結國際市場、爭取全
展期間累計爭取超過55億新臺幣的市場商
眼睛動作偵測技術，切入各大科技應用領
球曝光，加深臺灣在全球數位經濟與新創
機，多家團隊更展開與國際大廠的訂單洽
域，包括娛樂產業、醫療研究、教育與輔
產業鏈上的地位。
談，也受到許多海外投資人的肯定，著手
助科技等，也在此次行程吸引不少國際代
募資與市場進入。
工生產商洽談。
德侑科技（Awowo）總經理劉子誠表
科技部二度領航征戰CES，科技創業基
示，20年前首次參與CES，打開了在國際樂
地（Taiwan Tech Arena, TTA）除了於展前
延伸閱讀 〈TTA科技新創獲歐美大廠青睞 科技部，2019年1月28日。
CES 2019奪55億商機〉，
產官學研
中華民國一○八年二月十五日
科技報導
挑戰即時戰略遊戲 AI再次戰勝人類
28
廣告索引
【本刊訊】2017年，一款由來自英國倫
斷方式一致，需透過分析地圖上的資訊判
敦的Google DeepMind人工智慧公司所設
斷，進而執行相關戰術應用，也是在這局
計的人工智慧圍棋軟體AlphaGo擊敗世界
的比賽當中，人類玩家才獲得唯一的一場
雙鷹. ........................................5
頂尖圍棋棋士而聲名大噪。而該團隊野心
勝利。
勵眾生活. ....................................7
錫昌. ........................................3
不止於此，近期也將目標伸向網路即時戰
相對於圍棋，即時戰略遊戲的規則與操
略遊戲領域。DeepMind團隊推出一款稱為
作更為複雜，而DeepMind這次的全新人
牟博科技. ....................................4
日龍. .......................................13 益弘. .................................... 15,17 科羅耐. .....................................16
AlphaStar的全新AI，挑戰人類電競選手知
工智慧顯示出系統的運算能力更上層樓。
人事廣告. ...................................23
名戰略遊戲《星海爭霸2》（StarCraft II）。
後續AlphaStar將還會再挑戰其他的人類
.......................................28 均泰.
AlphaStar這次挑戰的是世界排名分居39
玩家。
與14的電競選手Dario Wunsch和Grzegorz Komincz，在經過幾局的對決過後， AlphaStar以10：1的壓倒性優勢輕取人類 電競選手。 DeepMind在先前開發的AI 軟體AlphaGo就曾擊敗頂尖的 棋士，震驚全球。而如今團隊 開發的全新AI軟體AlphaStar目 標則是規則與操作上更為複雜 的即時戰略遊戲。DeepMind的 AlphaStar也不負眾望，再次擊 敗強大的人類對手，這顯示AI 對於複雜遊戲系統的能力操控 更加提升。 研究團隊表示，AlphaStar在 學習操控即時戰略遊戲的過程 中，利用人類玩家對戰的影片 進行訓練。在一周的訓練時間 內，總共累積達200年的遊戲時 間。而在與現實玩家比賽的過 程中，AlphaStar下修了自身對 於電腦的操作速度，僅有277 APM（actions per minute），比 起真實玩家559APM的速度慢 上許多，相對較屬劣勢。但 AlphaStar在其他方面則佔有優 勢。舉例而言，一般人類玩家 的雙眼在觀看即時戰略遊戲中 地圖的範圍有限，AlphaStar則 較能全面地檢視地圖。另外在 遊戲操作的部分，電競玩家雖 比一般玩家速度更快，但仍舊 會有滑鼠點擊的失誤產生，而 AlphaStar則沒有失誤的問題。 而在最後的比賽當中， DeepMind將AlphaStar能綜觀地 圖的優勢取消，讓AI與人眼判
新聞來源
The AlphaStar team, AlphaStar: Mastering the Real-Time Strategy Game StarCraft II, 2019 ∕ 1 ∕ 24.