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 447 S c i Te c h
Reports
2019.3月號
scitechreports.blogspot.tw
無痛遞藥新革命－微針貼片的進化史- 4 癌症治療的新方向－胜肽標靶化療法- 9 臺灣原生魚的守護者－裕民國小鍾宸瑞老師專訪- 10 我把望遠鏡放在格陵蘭了！臺灣天文學家的極地冒險- 14 從海恩法則談臺鐵普悠瑪失事的結構性問題- 16 作曲家腦中的達爾文- 18 從仿生學解碼大自然色彩之謎- 21 福衛七號衛星計畫 將有助於提升氣象準確度- 22
特效技術影響電影產業十載 馬萬鈞日前返臺分享心路歷程 【本刊訊】首位獲美國奧斯卡金像獎
學時期至接觸視覺特效後的發展。除了藉
（The Oscars）執委單位電影藝術與科學
臺日交流獎助金赴日本研習外，2008年自
學院（The Academy of Motion Picture Arts
臺大資工系畢業後，馬萬鈞也先後獲得2
and Sciences, AMPAS）頒發「科學技術成
次國科會（現科技部）千里馬補助計畫，
就獎（Technical Achievement Awards）」
前往南加州大學Paul Debevec研究室學習；
的臺灣人馬萬鈞博士，日前受科技部邀
由於機會難得，馬萬鈞認為「勇於發問」
請，參加「當千里馬遇見伯樂－2019年美
是他一路受到許多貴人幫助的原因。面對
國影藝學院『科學技術成就獎』馬萬鈞博
8年的博士攻讀經驗，馬萬鈞強調，若能
士返臺交流會」，並與聽眾進行交流。
將眼光放遠、花費時間投身於有興趣的領
科學月刊3月號【臺灣古生物】上市！
現任Google軟體工程師的馬萬鈞與美
域，往後回首時將會感到值得；而學術界
當期介紹請見24版
國南加大團隊（The University of Southern
最常見的挫折──投稿論文未獲刊登，馬
California）攜手合作的心血結晶──「基於
萬鈞表示剛開始會為此感到難過，但失敗
球體上的偏振漸層光源臉部捕捉特寫技術
過其實還有很多機會選擇，也許這次失敗
（Polarized Spherical Gradient Illumination
是幫助自己成長的動力。
《科技報導》稿約 本刊為科技新聞刊物，除了提供當月重要的
Facial Appearance Capture Method）」影
影像處理成為近年的熱門產業，各國也
響好萊塢電影產業逾10年，不僅曾協助
多已端出租稅補助政策，因此馬萬鈞在與
《鋼鐵人3》（Iron Man 3）、《阿凡達》
科技部長陳良基對談時建議，若主政者願
事發表評論或提供專業意見。竭誠歡迎關心
（Avatar）、《班傑明的奇幻旅程》（The
意給予資源支持，將能帶來許多有利的幫
臺灣科技發展的您，就上述方向踴躍投稿。
Curious Case of Benjamin Button）及《玩
助。對此陳良基回應，以臺灣的分工來
寫作時請依照稿約：
命關頭7》（Furious 7）等好萊塢大片與20
說，稅制上的優惠屬財政部與經濟部的權
一、 避免學術專業論文寫作格式。
多部電影中做視覺效果，甚至曾用來拍攝
責、應用面則需由文化部做整體規畫，科
美國前總統歐巴馬的白宮畢業照。
技部僅能從基礎研究著力。不過，陳良基
二、 字數盡量在 2000至 5000 字內，可附相
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
關圖或表至多5張。
三、 請遵守著作權法，如有著作權爭議（包
AMPAS指出，以往電影在拍攝臉部特寫
鼓勵道，由於博士生申請千里馬計畫的通
時，較難完整呈現皮膚、骨骼及肌肉的光
過率約有7成之多，博士後研究通過率也
影變化。然而，從南加大ICT視覺和圖像
有4~5成，年輕人其實可多善用政府資源
四、 稿件刊出後將致贈當期刊物一本及薄酬
實驗室（ICT Vision and Graphics Lab）在
出國走走，也期望臺大的同學不只是自居
（稿酬將於刊出當月月底寄發，由第一
YouTube上的影片（https://bit.ly/2XGM0OE）
臺大，更表示「整個宇宙都是我們遨遊之
可以看到，該技術竟能清楚捕捉演員臉部
所在」。
馬萬鈞在交流會的過程中，分享其由大
即視同授權刊載。
作者代表簽收）。 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，
的細紋、酒窩、膚質、色澤，甚至毛孔的 深淺，堪稱劃時代的突破。
括圖片），由作者自行負責。一經投稿，
新聞來源 〈當千里馬遇見伯樂－2019年美國影藝學院「科學技術成 就奬」馬萬鈞博士經驗分享〉，科技部，2019年3月5日。
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○八年三月十五日
科技報導
2
遁入時空回溯記憶 獨特腦波現象將成證據？ 【本刊訊】日前，美國國家衛生研究院
與一開始記憶物品時有相類似的編碼。對
發的神經回聲（echo）是這現象裡最迷人
（National Institutes of Health in Bethesda,
此神經科學家紮格羅（Kareem Zaghloul）
的一環。然而，腦波形成的漣漪是否是記
NIH）團隊於Science發布的最新研究中提
補充說明：當一個人在回溯記憶時，可以
憶的關鍵、是否有資訊負載其上，又或者
到，當一個人在「調閱」自己的記憶內容
說在精神上回到過去的時間裡再次體驗那
其是否為某些過程產生的結果，還有待進
份記憶，而在漣漪現象發生後的大腦活
一步研究。
時，腦中會產生快速震盪的波動，這些波 動是否即為人類具備記憶檢索（memory retrieval）能力的關鍵？ 在狀態清醒的經驗裡，人們可透過某 些神經表徵的恢復（recovery）來檢索情
動，與最初受試者記憶單詞時相去無幾， 這似乎是他們遁入「時間旅行」的某種跡 象。
節記憶（episodic memory），該過程被
延伸思考該現象，人們檢索記憶時腦波
認為涉及顳葉內側（medial temporal lobe,
可能也參與其中，紐約大學神經科學家布
MTL）的記憶系統與新皮質（neocortex）
沙基（György Buzsáki）認為由漣漪所引
新聞來源
A.P. Vaz et al., Coupled ripple oscillations between the medial temporal lobe and neocortex retrieve human memory, Science, Vol: 363, 975, 2019.
間的通訊動態。然而，整個過 程如何發生，尚無一確立的說
SCIENCE
法，尤其是涉及人類清醒狀 態下的記憶檢索時。因此， 研究員招募的14位患有癲癇 （epilepsy）且腦中放有治療
IDE
用電極（electrodes）的受試者 參與實驗，其腦內裝置恰可供 研究員監測神經活動。 過程中，受試者需在1~3分
AL
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5
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9
鐘內學習成對的單詞；當研究 員給出其中一個詞，他們要能
LITERACY
回答出與該詞配對的另一半。 透過由顱內偵測到的資料記
REA
錄發現，若受試者有記得該字 詞，大腦中的某個區域會產生 短暫的高頻震盪，科學家管它 叫漣漪（ripples），頻率約為
LITY
2019 第二十六屆張昭鼎紀念研討會
每秒100個；相反地，若受試 者答錯或無法答題，則該現象 不太容易發生。此外，這些 漣漪幾乎同時出現在顳葉內 側與顳葉聯合皮質（temporal association cortex）2 處，形 成所謂的耦合漣漪（coupled ripples）；前者對記憶能力相
科學素養導向的 理想與實際
當重要，後者則在語言方面扮 演重要角色。 也就是說，當受試者成功
04 / 27
檢索語言記憶時，不僅恢復了
09:00
其對物品記憶中的皮質神經表 徵，也產生了耦合效果被強化 的漣漪。此外，這些震盪的模 式也在電極上重現，並顯示出
報名方式
中研院原子與分子研究所 （臺灣大學校園內， 1F 浦大邦講堂 臺北市羅斯福路四段一號）
六
17:00
免費報名，可由活動報名網頁報名參加。
報名網站
https://reurl.cc/3e6Wj
※本活動提供公務人員終身學習或教師研習時數認證，請於當天向工作人員申請。
主辦單位
張昭鼎紀念基金會、科學月刊社、銘傳大學生物科技學系
協辦單位
臺北市國中學生家長會聯合會、全國高級中等學校教師產業工會
中華民國一○八年三月十五日
產官學研
SciTech Reports
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NASA計畫打造全新望遠鏡 搜尋更多系外星體 【本刊訊】自從哈伯望遠鏡（Hubble Space Telescope）發現多達1400顆太陽系 外行星以來，NASA企圖建造規模更大， 拍攝畫質更為清晰照片的望遠鏡。目前計 劃建造的新型望遠鏡將更加強大，並以搜 尋更多系外星體為主要任務。 該計畫目前是由美國俄亥俄州立大學 （Ohio State University）的天文團隊所主導，
會完成這項艱難的任務。 截至目前為止，天文學家已發現近700
廣闊。另外，擁有偵測紅外光的功能讓
個行星系統及約4000顆系外行星，未來
WFIRST可以搜尋銀河系內中心與銀河系
WFIRST將可讓天文學家了解更多系外行星
盤之間的塵埃，這是地面天文望遠鏡所無
形成的過程。為了搜尋新的行星，WFIRST
法達成的觀測能力。
將應用重力透鏡效應的技術，觀測其它被 恆星所遮擋的星球。
並發表於《天文物理》（The Astrophysical
現階段WFIRST的任務預算約為32億美
Journal Supplement Series）期刊，為大視
元，並能掃瞄2平方度（square degree）
場紅外巡天望遠鏡（Wide Field Infrared
的範圍，其解析度則高於過去所有同類型
Survey Telescope, WFIRST）的建造計畫
的望遠鏡。研究團隊表示，與其它太空天
進行評估。這個望遠鏡是由 NASA及各地天文學家合作設 計，其目標在於尋找未知的星 球及研究暗能量。研究人員表 示，為了了解與探索各行星系 統，建造功能更強大的望遠鏡 勢在必行，而WFIRST將有機
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 編 輯：謝育哲 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》
文望遠鏡相比，WFIRST的觀測範圍相當
目前該任務處於規劃階段，NASA於 2016年2月正式推動，並在去（2018）年5 月開始進行初步規劃。 新聞來源
Matthew T. Penny et al., Predictions of the WFIRST Microlensing Survey I: Bound Planet Detection Rates, The Astrophysical Journal Supplement Series, 2019.
焦點話題
中華民國一○八年三月十五日
科技報導
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無痛遞藥新革命－微針貼片的進化史 劉大佼
怡定興科技股份有限公司董事長兼總經理。
葉修鋒
怡定興科技股份有限公司研發部經理。
微針貼片（microneedle patch, MNP） 為一新型經皮吸收遞藥系統（transdermal drug delivery system，TDDS），其結合了 貼片和皮下注射的優點；因貼片上的微針 甚短、不致碰觸神經，不僅沒有皮下注射 的疼痛感，還可輕易攜帶大分子藥物傳過 皮膚角質層進入人體。MNP技術自1998 年至今推動近20年，在醫美、醫藥、疫苗 及量測系統上已有蓬勃的發展，目前已有 醫美產品問世，而其他3個領域的產品研 發，也逐漸進入商業化的地步。本文除了
圖一：藥物傳遞方式比較。（情境圖來自 Pexels）
說明微針的結構及應用領域外，亦對其產 業化過程中的相關問題進行探討。
不會痛的穿刺設計── 微針的神奇魔法 傳統藥物傳遞包含口服、皮下注射以及 經皮吸收3種，其優劣如圖一所示。口服 為最常見的方式，但藥物中的有效成分必 須被充分保護、不受胃酸破壞，進入小腸 內才會被吸收；若是皮下或血管注射，則 會有疼痛感；而經皮吸收會因皮膚角質層 的保護，分子量大的藥物難以透過經皮吸 收方式給藥。
圖二：4 種型態的微針
1970年代，有學者觀察到人體神經系 統約在表皮層下大約0.1公分（1000微
到若干相關醫美產品，包含眼膜、痘痘貼
或矽等材料製成，具有強度夠及製作方式
米）處，如果在一般貼片表面附上長度小
等，而醫藥微針貼片需經嚴謹的臨床試
較易的特性，但如斷裂殘留於皮內，可能
於0.1公分的細針，便可穿過角質及表皮
驗，故尚無產品問世。
有不良影響，目前較少使用。 塗布型微針則可使用金屬或生醫高分子
層；若細針上帶有藥物，則可以在穿刺後 釋放出來（其功能類似皮下注射），且因
從固體到可溶解──
加工分為2道手續，但仍為一較簡易的方
為細針很短、碰不到神經系統，所以不會 產生無疼痛感，使得MNP成為無痛給藥
材料製成，並外塗藥物於微針表面，雖然
微針的進化史
式。然而，這種針型外塗於微針表面的藥
自1998年至今，有關微針貼片在學術
物總量不易估算，且藥物可能散布於微針
到了1998年，美國喬治亞理工大學教
研究及產業發展上的論文及專利不斷增
底部而非停留於針尖，或因表面張力導致
授普勞斯尼茲（Mark Prausnitz）以矽材
多，目前可見的微針貼片，可分為4種型
藥物在微針體中形成環形圓圈，故較難控
料製成微針貼片，摻上螢光染劑鈣黃綠素
態（圖二），分別是固體型微針（solid
制塗布上的劑量；在使用上，若進入體內
（Calcein AM），證實其作為藥物傳遞系
microneedle）、塗布型微針（coated
的藥量不需要太精確（如若干止痛藥），
統的可行性，這個概念才被真正實踐。從
microneedle）、中空微針（hollow
則不失為一有效的下藥方式。
1998至今，MNP研究逐漸成長，引起學
microneedle）以及溶解型微針（dissolvable
與現行注射針筒類似、只是將針頭微米
者和藥廠極大的興趣，目前市面上可以看
microneedle）。固體型微針由金屬、陶瓷
化的中空微針，每一根針的體積大幅縮小
的新劑型。
中華民國一○八年三月十五日
焦點話題
SciTech Reports
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為幾百微米長，並將藥物以液態方式儲存
製針材料（如玻尿酸），液體因表面張力
入皮內，但因製作方便，故普遍應用於醫
於一儲液體槽，在加壓後注入皮內。此種
呈半圓（饅頭）形，然後另一平板由上而
美產品。
針型通常以金屬、玻璃或矽等材料製成，
下；當平板觸及液體表面後開始上升，
另一常見的加工方式，為一製模／脫
雖有讓藥物以液體形式注入皮內及藥量較
使液滴呈X形伸展，拉伸至一定形狀後固
模反覆成形的技術（圖四），方法為先
大的優勢，但存在斷針疑慮及針口易阻塞
化，再從中切斷製成微針，最終的針型呈
製作一金屬（或其他有機、無機較硬材
等問題。
流線形，針頭因斷裂而呈現不規則（圖
料）公模，經過鑄模後翻出以聚二甲基矽
三）。此種微針的針頭較鈍，不易穿刺進
氧烷（Polydimethylsiloxane, PDMS）材料
而目前最常見的溶解型微針，是以醫藥 級高分子材料及若干低分子的糖類等添加 劑製成，有效藥物成分含於微針之中；當 微針穿刺角質層後，高分子材料微針在皮 內膨潤或溶解，並使藥物逐漸釋放出來， 再隨著擴散進入人體血管內達成功效。
小小一針學問大── 那些針是怎麼造出來的？ 微針必須有一定的機械強度，且針 形必須有較尖的頂部才可達成穿刺角質 層目的。研究指出，微針穿刺通過角 質層的最小機械強度為每針0.058牛頓 （N／needle），而微針形狀通常為圓錐 形、金字塔形或圓柱形加上一針頂。一般
圖三：DAB 微針製作技術
微針的長度在200~900微米之間，人體皮膚 的厚度並不均一，如眼部附近皮膚厚度不 到300微米，故上述前3種微針在設計上必 須較短，才不致碰及神經、產生痛感。 至於溶解型微針的加工方式，至今大概 可分為2大類。第一類稱為鼓風拉伸風乾 （Droplet-born Air Blowing, DAB）法， 由韓國學者發明。這種技術的加工方式相 當簡單，首先在一平板上，滴上高黏度的
圖四：怡定興科技微針貼片製作技術。
中華民國一○八年三月十五日
焦點話題
表一：怡定興科技微針貼片製程技術與 DAB 法比較。
科技報導
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為主的母模；由於PDMS為含矽之高分子 材料，表面能較低且易於脫模，故選用該 材料製模。有了PDMS母模後，便將高分 子液體（可以含功能性成分）逐步注入母 模之中，再烘乾、剝離、貼上背層完成製 作。此一製程製作出之MNP，其品質遠優 於DAB法，而這2種製程技術的比較可見 表一。公模則因材質差異有各種不同製作 方法，如直接於金屬材料進行切削、3D列 印、微機電系統（microelectromechanical systems, MEMS）加工或由蝕刻等方法製 成，而PDMS脫模、低溫乾燥細針、將液 體有效注入針尖、排除氣泡等皆為困難之 加工技術。MNP至今市面上未見大量、高 品質之產品，量產加工技術的困難，就是 主要原因之一。 除此之外，微針的結構亦逐漸進化，以 便有效控制載藥及釋放，確保所載藥物皆 能藉由微針方式給藥。目前，臺灣怡定興 科技所製作的微針，具有一、二、三段結 構（圖五），也代表微針研發進化的過程。
醫藥領域的全方位新星── 圖五：怡定興科技微針結構特性。
淺談微針貼片發展
單階段：一段式微針以生醫高分子材料為主成份，製程相對簡單，活性成分完整分布於針體，但 攜帶及釋放活性成分計量上精確度較差，適用醫美（粧品）等對於劑量精確度要求較低 之應用。 兩階段：相較於一段式微針，兩段式微針製程雖相對複雜，其優勢在於可較精準控制載藥量及釋 放量。 三階段：製程與兩階段雷同，差別在於三階段製程可精準及控制整體針尖含藥／活性成份之比例， 為醫藥及疫苗應用上所必需。
MNP目前在四大領域有積極的發展， 但除了醫美應用之外，其它3個領域如醫 療、疫苗及監測系統等，因技術上尚有需 克服之處以及法規要求，各家開發中的產 品皆尚無問世。
焦點話題
中華民國一○八年三月十五日
醫美產品
SciTech Reports
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者，通常並非製藥公司，而是如3M或富士
使用，減少交互感染狀況；其二，經動物
韓國廠商首先以DAB技術，將玻尿酸
寫真（Fujifilm）等公司──3M與藥廠合
實驗證明，當疫苗MNP貼上後，會到刺激
（hyaluronic acid, HA）為主的功能層置入
作、富士則併購藥廠，開發MNP新產品，
皮膚下之免疫細胞產生免疫反應，可以大
微針中，做為保濕抗皺之產品，目前市面
故醫藥用MNP為跨領域合作的項目。
量減少疫苗80~90％的使用量。另外，由 於疫苗生產不易且價格昂貴， MNP的使
上的產品，包含日本、歐洲品牌，多以此 種技術製作微針，皆宣稱具有保濕具除皺 之功能。而怡定興科技所研發具淡斑及撫 平皺紋等二大功效的MNP醫美產品，將於 2019年第3季問世，未來醫美產品，將是 臺灣與韓國競爭的局面。
醫藥產品 由於微針可以攜帶 的劑量有限，因此並非 所有藥物皆適用於以微 針貼片給藥。根據學 術文獻及技術資料，可 與MNP結合的藥物包 括胰島素（insulin）、 腸泌素（glucagon-like peptide-1, GLP-1）、止 痛藥、化療止吐劑、骨 質疏鬆症及生長激素等 約20種。學術文獻多證 明MNP的有效性，尤 其在動物實驗上，醫藥 活性及藥物動力學實驗 數據皆顯示出樂觀的成 果，但目前在人體臨床 實驗的數據並不多見。 MNP技術建立的領導
疫苗
用不但大量減少疫苗用量，亦可於短時間 內達到產能之需求，以腸病毒71型疫苗為
疫苗MNP被公認是未來MNP最大的市
例，目前亞洲能有3000萬新生兒皆需此種
場，主要有2個極大的優勢：第一為當疫
疫苗。如表二所列，除了中國大陸有3家
情嚴重時，一般人不必去醫療單位打針，
公司產品上市外，其他家並無產品，而國
可經郵寄方式，將疫苗MNP寄給一般大眾
衛院與怡定興正在開發B5型疫苗MNP，並
表二：現有腸病毒疫苗開發進度。
中華民國一○八年三月十五日
焦點話題
與越南、馬來西亞等國成立「亞太腸病毒
的特點，故吸引了廣大研發興趣，但在商
偵測網路」，如果腸病毒71型疫苗MNP開
業化的過程，有「三量」和法規上的障礙
發成功，至少有300萬新生兒可接受此一
必須克服。所謂三量，指的是「足量、量
疫苗注射。
準及量產」。因為針的體積小、可攜帶藥
科技報導
（Pexels）
量有限，故並非任何藥物都合適，是為第
監測系統 微針因穿過角質層，可與表皮或真皮層
一個「量」的限制；其次是量準，包括製 造者可以做出精準微針並確定在MNP內的
之組織液接觸，因此可以作為一合適的監
藥量，及確定有多少藥量可以進入人體被
測系統。目前研究多分為二大方向：一為
吸收；最後，製造MNP為一相當複雜的過
在微針表面塗上酵素或其它化學試劑，直
程，建立量產能力並非易事。此外，MNP
接進行組織液的成分量測，如血糖值、pH
相關法規尚未建立，如何建立產官雙方的
值等；另為利用微針取出組織液，在體外
共識，達成快速商業化的目的，仍需各方
進行分析。由於後者在微針上並不帶有化
面積極的努力。
學試劑，以間接方式分析組織 中成分，可較快通過法規審 核。這類以微針作為監測系統 （如量測血糖）的研發項目， 國內亦有不少電子大廠投入。
獨特的製程， 如何進一步規範？ MNP為一新產品，美國食 品藥物監督管理局（Food and Drug Administration，FDA） 已經注意到此一產品不久將進 入市場，但FDA目前處於一 被動的地位，如有公司申請 MNP醫藥或疫苗產品，FDA 才會與申請廠商逐步討論規 範。但是，FDA官員在2016年 Microneedle研討會上，以個 人意見提出FDA所關切的各項 條件，希望申請者提出說明， 其中重點首先為藥物之功效、 純度、釋放過程、用處、如何 消毒及包裝等，其次是製造程 序、精度要求、品質控制與污 染防治等。顯然，該官員注意 到MNP製造為一相當特殊之加 工技術，其系統控制具極大之 獨特性，必須有完整說明，才 能進一步作延伸探討。
結論 作為新型經皮傳遞藥物系 統，MNP具備無痛且使用方便
8
延伸閱讀
1. Y.C. Kim et al., Microneedles for drug and vaccine delivery, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol: 64, 1547-1568, 2012. 2. J.D. Kim et al., Droplet-born air blowing: novel dissolving microneedle fabrication, Journal of Controlled Release, Vol: 170, 430-436, 2013. 3. S.R. Chinnadayyala et al., Review—In vivo and in vitro microneedle based enzymatic and non-Enzymatic continuous glucose monitoring biosensors, ECS Journal of Solid State Science and Technology, Vol: 7(7), Q3159-Q3171, 2018.
時事評析
中華民國一○八年三月十五日
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癌症治療的新方向－胜肽標靶化療法 林欽塘
臺灣大學醫學院病理學科所名譽教授。 不與正常細胞膜結合的前
標靶抗癌藥物傳輸系統
提下與癌細胞膜結合。根
可望成國家研究重點
據此方法，團隊首先鑑定 出一胜肽序列──L胜肽， 其碳端（C-terminus）能與 8種以上的癌細胞結合，但 不會與正常細胞相結合。 不僅如此，團隊更以L
目前在中央研究院任職的吳漢忠研究員 致力於癌症及傳染病2大研究領域，在登 革病毒研究部分，已成功開發辨別4種登 革病毒抗體及具備高靈敏度和專一性的體 外偵檢套組，試劑效力比起目前市售的快 篩試劑效果更優異；而其免疫標靶抗癌藥
胜肽的氮端（N-terminus）
物傳輸系統研究具有極大的臨床潛力，不
共價鍵鍵結到含有化療藥
僅突破癌症治療目前所面臨的瓶頸，其創
物的微脂體（liposome）
新研究也已領先國際，研究成果中已有13
上，其另一端仍能與癌細
項技術授權（含36項專利）給生技產業，
胞膜附著結合。經此作用，便能把化療藥
技轉金總額超過新臺幣2億5000萬元，預
物帶入癌細胞，進而殺死癌細胞。緊接
計將成為國家未來重要研發成果之一 ﹝註
著團隊繼續用噬菌體呈現胜肽庫的方法，
二﹞。
圖一：吳漢忠獲獎並與前行政院長賴清德合影。（作者提供）
又相繼鑑定出「SP94胜肽」與「PC5-59胜 圖二：研究團隊與總統蔡英文合影。（作者提供）
癌症療法的副作用難題 每年全球人口中，目前約有10％的病 人死於癌症疾病；若能適當地改良治療方 式，或許能延緩及減少這種情況。從60~70 年前至今，治療癌症的方式──化療，是 以很強的有毒藥物化療，例如用癌得星
肽」，此2種胜肽能與癌細胞膜及腫瘤內之
﹝註一﹞林欽塘榮獲「2017年台灣國
微血管細胞膜結合。在證實能與各種癌細
際發明得獎協會國際傑出發明家終身
胞株附著結合之後，團隊也進一步以此胜 肽標靶化療法做動物實驗，證明其亦能抑
﹝註二﹞吳漢忠榮獲「2018年行政院 傑出科技貢獻獎生醫傑出新典範」。
制腫瘤生長，並降低化療藥物所產生的副 作用﹝註一﹞。 經吳漢中博士、李東陽博士與張德寬 博士等在筆者團隊所屬實驗室與其他數位
（Endoxan，或稱doxorubicin）或其它化療
從實驗室學成畢業的研究人員共同持續努
藥物來治療癌症病人。由於此等抗癌藥物
力，胜肽標靶藥物研究已取得13項國際專
副作用強烈，故在治療數週之後，常會讓
利獲得各界的一致肯定與極高的評價；從
病人承受極大的痛苦，甚至須立即停藥。
研究開始至今，本
雖說陸續有許人提出如施打干擾素
實驗室已接受超過
（interferon）或介白素－2（IL-2）等用
35個來自世界各國
以治療少數腫瘤的替代療法，但這類療法
的癌症學會與研究
也一樣會帶來強烈的藥物副作用。之後
單位邀請去演講。
更有提出所謂的「癌症免疫療法（cancer
唯時間有限，最終
immunotherapy）」，然其效率只有20~30％，
僅選擇蘇俄、日
不僅費用高昂，也常伴隨有致死的副作用。
本、中國、臺灣病 理醫學會、新加
新一代胜肽標靶化療法的誕生
成就獎」。
坡、義大利、捷克
為避免副作用，筆者團隊提出另一類
與美國等地去作交
癌症療法，盼能在抑制及殺死癌細胞的同
流，其中有60％的
時，不會對正常細胞造成傷害。在過程
邀請單位安排筆
中，團隊設計出以12個胺基酸組成的胜肽
者做該研討會的
長度，利用噬菌體呈現的胜肽庫（peptide
主講人（keynote
library）來篩選出特殊胜肽；此種胜肽能在
speaker）。
延伸閱讀
1. Tong-Young Lee et al., A novel peptide specifically binding to nasopharyngeal carcinoma for targeted drug delivery, Cancer Research, 2004. 2. Jong-Kai Hsiao et al., A multifunctional peptide for targeted imaging and chemotherapy for nasopharyngeal and breast cancer, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 2015.
中華民國一○八年三月十五日
科技與人文
科技報導
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臺灣原生魚的守護者－ 裕民國小鍾宸瑞老師專訪 郭家銘
本刊主編。
外國的魚兒比較美？
後者多半屬學術研究，實行作業並不多。
待著墨。更荒謬的是，許多人在得知受保
本土原生魚生存堪慮 過去幾年，臺灣出現不少色澤鮮豔、具 觀賞價值的魚種，吸引許多民眾養殖，這
眾有意無意地破壞，顯示政府在這方面仍
法規保護的雙面刃── 保育工作阻礙重重
育的魚種為何後，會刻意地採集該魚種， 讓這些瀕危魚的處境又更加危險，也很難 在大自然的環境中繼續繁殖，最後造成基
些所謂的「觀賞魚」有近9成皆由國外進
臺灣原生魚類保育協會的核心成員鍾宸
因窄化、數量更為稀少。此外，由國外引
口；相反地，臺灣原生魚類有近6~7成因
瑞老師指出，該現象意味著政府單位在保
進的許多外來種，如鱔魚、土虱或泰國鱧
長相較為樸素，故較少受到關注，自然也
育的推行工作上明顯較民間單位不足，然
等，雖說外觀與本土原生種非常相似，但
就不太被認識、了解。
而像裕民國小這樣的民間單位數量仍然不
卻有非常不同的特徵；即使有屏障隔離，
臺灣人民普遍對魚的印象，除了觀賞外，
多。另外，由於保育法的規範，即使是處境
部分魚種進到養殖池後也可能因天候關係
就是食用。一般民眾所熟知、可食用的魚
相當危險的魚種，也不能隨意培育，在推動
種多半體型較大，然而臺灣有超過1／3的原
保育的過程中困難重重。是故，臺灣原生
生魚屬10公分以下的小型魚，且在環境遭受
魚類保育協會只能將保育的對象作調整，
破壞前仍具食用價值，如泰雅族人主要的
舉凡未被列入保育但處境岌岌可危的瀕危
蛋白質來源──櫻花鉤吻鮭（Oncorhynchus
魚種，都是該協會長期關注的目標。
masou formosanus），以及經客家人捕撈後
一般而言，臺灣原生魚可粗略分為2大
送入冷凍庫，待欲食用時再裹麵粉下鍋油炸
類：其中一種是從河流上、中、下游到河
的鰕虎（Gobiidae）。只是隨著時空變遷，
口都能看見的「溪流魚」，另一種則是非
這些小型魚的生存環境不是被嚴重破壞，
常依賴水生植物的「埤塘魚」；溪流魚一
就是受到外來生物的威脅，然而臺灣原生
旦被政府列為保育類動物，其環境所受到
魚的保種工作似乎未得到應有的重視。
的保護（如封溪）會優於埤塘魚，故臺灣
目前，臺灣除了行政院農委會的「特有 生物研究保育中心」外，有在做原生魚保
原生魚類保育協會現今主要以埤塘型的魚 種為復育重點。
育種的單位尚有嘉義大學、清華大學、海
可惜，許多原生魚在被列入保育名單後，
洋科技大學和基隆海專等的相關科系，唯
即使其棲地受到法令保護，卻也可能被民
圖一：栩栩如生的走廊入口，由裕民國小美術老 師所繪。（郭家銘攝影）
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（如下雨）溢流出來，進而造成生態破壞。
學校環境， 成了臺灣原生魚的第二個家 臺灣原生魚類保育協會過去十幾年來 在原生魚保種工作上不遺餘力，不僅揭露 這些物種的危險處境，也協助許多學校、 圖二：水生走廊一隅，教室內亦有許多魚缸。（郭
圖三：由臺灣原生植物所構成的野外養殖池。（郭
家銘攝影）
家銘攝影）
市的一個小學裡。鍾宸瑞表示，現階段臺
有許多充滿熱誠的專業人員，然而該協會
長、科任老師等，且鍾宸瑞原先的專業是
灣有關原生魚保育的單位，除了政府與上
的核心成員，多半都是業餘起家，鍾宸瑞
與生物、生態學大相逕庭的中文。為彌補
述大學科系外，臺灣原生魚類保育協會可
老師即為一例。作為一名小學教師，基本
專業知識的不足，過程中他與團隊也查詢
說是規模較龐大的系統，光室內蒐集的魚
上各科都需有所涉獵，包含級任導師、組
了不少相關資料，甚至還與校方溝通架設
社區完成保育的技術作業；許多人都想不 到，這樣龐大的民間推力，竟座落在新北
類就有近100多缸（圖二）。 剛開始，鍾宸瑞所接觸的多 半是過去被列為保育類動物 的「蓋斑鬥魚（Macropodus opercularis）」，這類型的魚 種一般民眾並不容易接觸到。 先前蓋斑鬥魚因環境破 壞，幾乎消聲匿跡，而當時 具優良繁殖技術的臺北縣貢 寮水產試驗所在取得幾尾種 源後，終於培育出上萬尾蓋 斑鬥魚，並提供全臺北縣各 國中小學領養；乘著這班領 養列車，鍾宸瑞總算有機會 開啟探索臺灣原生魚類的旅 程。蓋斑鬥魚相當適合生存 於蓋有水池、池塘等靜止水 域的校園環境，這樣的公共 空間不僅有孑孓供食，也並 非所有人都能隨意進出，能 提供相對安全的棲身之所。 而臺灣原生魚類保育協 會的成員自從領養蓋斑鬥魚 起，便開始接觸其他魚種， 發現臺灣許多原生魚正在慢 慢消失，且棲地也相當稀 少。因此，鍾宸瑞與團隊自 2000年起，於學校系統實行 臺灣原生魚保種，待雛形建 立後，才在2011年於新北市 裕民國小創立「臺灣原生魚 類保育協會」，如此一來普 羅大眾也多了一個可以認識 臺灣原生魚的管道。 許多人可能會認為，如此 專業的組織茲事體大、肯定
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圖四：野外養殖池旁，備有回收循環用水，可導流
圖五：部分養殖魚缸內，會植入原棲地環境中出現的
至戶外養殖池。（郭家銘攝影）
水草、泥土等物做環境模擬。（郭家銘攝影）
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圖六：室內池所養殖的青鱂魚。（郭家銘攝影）
部分設備，如在有限的經費支持下，將校
學生，都以國小五年級為主，而升上六年
造成水質不佳。換水的時機、水量與加水
園裡的養殖池改造為生態池且加裝可定時
級的孩子可擔任「小老師」為新進學生與
的方法、速度相當重要，所有動作都是為
的馬達，以確保水的流動循環，避免蚊蟲
其他參觀班級做解說。一開始，學生須參
了在環境變動最小化的前提下進行環境清
滋生。
與近2~3個月的靜態課程；為了提起孩子的
潔；若這個環節做得不好，便可能使水裡
興趣並幫助他們更容易理解，鍾宸瑞也將
對魚群有助益的好菌流失，甚至會因環境
專業知識與其他科目，如音樂課、傳說故
變動過大，導致魚群容易生病。
原生魚保育意識，漸從社區萌芽 校園的環境對臺灣原生魚類而言，宛 如一艘諾亞方舟，對於協會宗旨「為臺灣 原生魚類與下一代做點事」來說是個非常 理想的地點。除了製造更友善的保育環 境外，也讓孩子能漸漸認識臺灣的在地 魚種；當這些被復育的魚種在野外池（圖 四）被評估具野外生存能力後，便會被野 放回原棲地中。除了在裕民國小從事臺灣 原生魚保育工作，鍾宸瑞也將觸手伸向全
事等做結合，讓孩子們在學習的過程中有 更深刻的連結。 「養魚不只是餵飼料」，是鍾宸瑞在幫孩 子上課時都會提到的事；從生態習性認識到 環境照顧，每一步都是讓魚群順利成長、 孕育下一代的關鍵。經過靜態課程的培訓， 孩子們會親臨養殖現場並參與作業，而鍾
每個保育養殖單位，都有他們特別專 精的某些物種，裕民國小也不例外。這得 從1989年以前農委會所推出的瀕危魚種說 起，當中包含高山 鯝 魚、鱸鰻（Anguilla
宸瑞也會在實行的過程中從旁指導，親自教
marmorata）、蓋斑鬥魚、櫻花鉤吻鮭、臺
孩子如何打造魚兒適居的環境。
東間爬岩鰍（Hemimyzon taitungensis）與埔 里中華爬岩鰍（Sinogastromyzon puliensis）
臺各國高中，以當地瀕危魚為對象，進一 步建立保育環境與照顧者的培訓。
在地特色魚種大不同
養魚之前，養好環境至關重要
等6種；到了2009年，高山鯝魚、鱸鰻與蓋 斑鬥魚因野生棲地受到保護或非臺灣特有
而在教育體系外，鍾宸瑞也會到外頭做
首先是養魚的第一步──養水。為何要
種而被除名，並加入另外7種魚進行保育。
推廣教育，透過部分社區單位舉辦的活動
養水呢？由於溪流的水不易取得，自來水
在政府尚未公布名單前，臺灣原生魚
向普羅大眾介紹臺灣原生魚類及其處境，
也不能直接用來養魚，故一定要完成養水
類保育協會已預測這些魚種可能會被列入
的動作；在養水之前，也得先培養魚缸裡
保育；而其他未被列名但瀕臨絕跡的魚
穩定水質的細菌（即「培菌」的步驟），待
類，如青鱂魚（Oryzias latipes，圖六）、
水質穩定後才可進行放魚的動作，放魚前
史尼氏小鲃（Puntius snyderi）、菊池氏
也須觀察魚群是否適應水溫與水質。
細鯽（Aphyocypris kikuchii）、牛屎鯽
並在社區大學兼任生態講師。部分具保育 概念的社區，如新北市石門區嵩山社區的 出磺口農場、屏東縣九如鄉的昌榮社區， 經臺灣原生魚保護協會環境評估後且有持 續意願者，協會都會協助進行保育工作。
此外，因每一種魚的習性（如肉食、
（Rhodeus ocellatus，圖七）與七星鱧
雜食等）不盡相同，居住的安排就相當關
手把手教育，
（Channa asiatica）等，便成了協會保護的
鍵。雖說部分溪流型的魚類可以混養，然
首要目標。這些魚類屬濕地型，剛好校園
帶出保育工作小尖兵！
而待魚的性特徵成熟、進入繁殖季後，尚
內也有許多生態池，稍作整理後便能讓魚
透過保育行動，裕民國小盼能讓下一
未孵化的卵或小魚處境堪憂，可能會被其
群進行繁殖。
代乃至社區民眾，都能進一步認識臺灣在
他魚種或其親魚吃掉，故多會將繁殖期結
被選中的魚種當中，以青鱂魚的處境最
地的原生魚種。鍾宸瑞提到，營造工作前
束的大魚撈到另一缸裡獨立養殖。尚未孵
為危險，其可生存的棲地僅約2~3處，因
須對於與魚種食、衣、住、行相關的「魚
化的卵除了能有安全的生活環境外，也能
此臺灣原生魚類保育協會於民國105~107年
性」有所了解，為此，鍾宸瑞便針對這些
供孩童做觀察，有時鍾宸瑞也會帶著孩子
在新北市校園中推動青鱂魚復育，與環境
魚種的棲地進行探查，並以此為據開始營
到隙縫中找小魚，觀察牠們的行為。
符合的學校展開校際合作。此外，協會也
造環境（圖五）。一切就緒後，便開始組
最後、也是最重要的步驟──換水與抽
在「千塘之鄉」──桃園找到史尼氏小鲃
織社團、教育孩童原生魚種的相關知識，
底砂，決定魚群長期生存環境的品質。由
的原生種，也將在桃園推動相關工作；然
以及其它飼養技術。
於魚缸屬封閉水域，若一直沒有換水，魚
而，雖說桃園有許多埤塘存在，但也因人
群的排泄物、餌料殘渣便會累積在裡面，
為導入競爭力較強的外來種，使臺灣原生
目前，裕民國小原生魚保護社所招募的
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科技與人文
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魚無法與之抗衡。菊池氏細鯽則多分布於
工、為了美麗而美麗」。另外，一部分的
絕危機。政府的作為、教育的推行急民眾
宜蘭、花蓮、臺東及新北市等地，雖說與
原因來自外地文化影響：當臺灣工程方見
的保育觀念正確與否，每一個環節都影響
上述其他魚種一樣都有棲地狀況不佳的問
他國美景廣受好評，便也想把這樣的景緻
著臺灣原生魚的未來。
題，但牠們卻能生存在校園環境，可說是
帶來臺灣；然而他們沒有考慮到的是，這
待保育魚種中最適合裕民國小的選擇。
些建築與造景似乎難與原棲地相比擬…… 即使是因應生態而規劃出來的環境，
臺灣原生魚保育的未來
如學校、公園或其它公共設施，也可能因 為當地民眾為追求臺灣魚種樸素外觀所無
不過除了校園外，一些市景與其它公共
法帶來得視覺享受、將外來觀賞魚（如錦
空間難道不能做出類似的環境塑造？鍾宸
鯉、孔雀魚等）置入池中，使原先符合原
瑞表示，原本的自然環境經政府水泥化處
生魚生存條件的環境走樣。當中也不乏臺
理後，生態皆遭受破壞。在此之前，許多
灣原生魚類保育協會所協助營造的社區，
魚類可藉助水生植物與多元樣貌作掩護，
只是這些景觀最終都與初衷相違背，只要
然而當這些自然景象被剔除後，魚群不僅
這些問題沒有被解決，臺灣原生魚的處境
失去保護、無法躲過大水的襲擊，更沒有
就仍然危險。
可以繁殖下一代的地方；而園藝化的市景
要解決臺灣原生魚棲地的問題，鍾宸瑞
規劃方向，雖讓環境整體看起來相當美
認為須從「三育」著手。首先是復育──
觀，但與原來的自然生態仍有許多出入。
對於瀕危、稀有的魚種進行一連串的救助
圖七：牛屎鯽。（郭家銘攝影）
這2個問題也顯示，政府在河川與濕地整
行動；其二是教育──從校園推廣、建立
治上，可能需要考慮讓環境回歸原先的狀
下一代正確的保育概念，再把這個力量從
態，而不是將人的主觀意識強加於上。鍾
校園推出去，讓社會大眾都能對生態保育
宸瑞認為，政府在工程處理上並未找到與
有基本的觀念；最後則是保育──恢復物
圖八：即使是校內的閒置花台，也被拿來做為魚
自然共處的平衡點，算是「為了施工而施
種原來生存時的樣貌，讓牠們不至於有滅
類養殖空間。（郭家銘攝影）
科學文摘
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我把望遠鏡放在格陵蘭了！ 臺灣天文學家的極地冒險
科技報導
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（「臺灣也看得見星光」系列連載）
趙軒翎 本刊副總編輯。因碩士班論文開啟了中研院天文所研究計畫追蹤之旅，嘗試以「臺灣也看得見星光」系列連 載與讀者分享臺灣的天文學發展。 2018年12月初，臺北的夜晚氣溫大約
上的「次毫米波望遠鏡（Submillimeter
因較不受天候狀況和日夜變換影響，成為
攝氏17度，雖然不算太冷，但算是有些陰
Array, SMA）」、毛納羅亞山上的「宇宙
天文學家觀測宇宙的重要工具。然而，無
雨的天氣。臺灣大學校園中，來來往往的
微波背景輻射陣列（Array for Microwave
線電波波段中，波長較短的「毫米波」與
人大多穿著長袖、外套，卻有一人身穿薄
Background Anisotropy, AMiBA）」皆在
「次毫米波」卻容易被水氣吸收，以致觀
薄的短袖襯衫健步走來，在人群中特別突
3、4000公尺左右的山上，也是會面臨攝
測結果受影響，因此在選擇無線電波望遠
出。對經歷過北極隨時處於攝氏0度以下
氏0度以下的下雪天氣，但與極區相比，
鏡的設置地點時，大多設置在乾燥且海拔
天氣的他來說，臺北的冬天就是夏天。
仍舊是小巫見大巫。
高於雲層的地方。例如上面提到的夏威夷
他是中央研究院天文與天文物理研究
陳明堂笑說，自己第一次去格陵蘭「連
毛納基峰上的SMA望遠鏡，以及另一個臺
所副所長陳明堂，也是目前天文所近年
衣服都不知道該怎麼穿」，不能只是穿一
灣天文團隊也有參與的「阿塔卡瑪大型毫
來大型計畫「格陵蘭望遠鏡（Greenland
件很厚的羽絨外套，而是得一層一層穿，
米及次毫米波陣列（ALMA）」，都是因
Telescope）」的計畫執行負責人。他正帶
「帽子要戴一兩層、衣服要穿五六層、褲
此設置高山或高原上，才能維持好的觀測
領國際合作團隊在北極建立一座無線電波
子要穿兩三層、手套戴兩層、襪子要穿三
品質。
望遠鏡，用於觀測不管是天文學家、物理學
層，這樣才能保暖。」
家，甚至是一般大眾都想知道的「黑洞」。
那麼，為什麼要這麼艱困地到格陵蘭去 蓋這座望遠鏡？
許多功課。陳明堂說，團隊在選址之初參 考了全球衛星資料，特別查找水氣少的地 方，再去評估是否可能設置望遠鏡，這個
陳明堂： 我在熱帶長大，要到北極去工作
而格陵蘭望遠鏡在選址上，其實也做了
把望遠鏡從新墨西哥州搬到格陵蘭
選址工作就花了團隊半年的時間。在搜尋 的時候，意外找到格陵蘭的一個美軍基地
「我是一個熱帶長大的孩子，」在臺
地球上有這麼多地方，要尋找一個適合
「圖勒基地（Thule Air Base）」，與他們
灣土生土長的陳明堂和多數臺灣人一樣習
蓋可收到「毫米波」和「次毫米波」波段
的要求大致相符，但從沒有其他望遠鏡設
慣了臺灣亞熱帶及熱帶的氣候，在天文所
的無線電波望遠鏡的地點，卻不是一件容
置在這裡的情況下，對方會答應嗎？陳明
工作後，雖然長年被派駐海外基地，卻也
易的事。
堂回憶這段過程，他說團隊當時以試試看
是太平洋的熱帶島嶼夏威夷。即便臺灣
可見光和無線電波是少數可以穿過大氣
的心態，嘗試聯繫了對方，沒想到意外收
放在夏威夷大島毛納基山（Mauna Kea）
層，到達地表的電磁波段，而無線電波又
到對方友善的回應。團隊立刻準備了量測
科學文摘
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大氣透明度的儀器到這個基地去作前置作
ALMA原型機後，他們將原型機拆解，部
2016、2017年，在格陵蘭天候最好的
業，再經過2年到2年半的時間研究，才真
分留在臺灣、部分送到德國等地，找尋合
夏季，整個格陵蘭望遠鏡的團隊如火如荼
正確定圖勒基地以及另外一個峰頂基地，
適的單位協助改造望遠鏡的不同零組件，
在圖勒基地組裝望遠鏡。工程團隊無時無
確實適合放置望遠鏡，因而開啟了格陵蘭
以達成在格陵蘭能正常觀測的目的。
刻在與時間賽跑，夏季的格陵蘭時不時會
為了能夠儲存格陵蘭望遠鏡觀測的數
有沙塵暴來襲，隨時都得停止作業，撤回
據，團隊在望遠鏡的兩側新建造了2個機
宿舍避難。就在這樣的天候條件下，工程
房，這也是與其他無線電望遠鏡大不相同
團隊要有效率、細心、耐心完成粗重又精
的地方。這個架構是由國家中山科學研究
密的組裝工作。終於在2017年12月，團隊
然而，格陵蘭望遠鏡其實並非一座「全
院設計的，陳明堂說，團隊第一次看到這
完成了望遠鏡的組裝、內部儀器的架設工
新」的望遠鏡，而是一部經過千辛萬苦搬
個架構也很「傻眼」，驚呼「怎麼這麼粗
作，並且開始進行調校、觀測工作。
遷、翻新的望遠鏡。
壯！」除了儲存觀測數據外，因為團隊又
望遠鏡的第一步。
「新的」望遠鏡
時間回到2011年，參與建設ALMA計畫
有新增需要的儀器，導致原本設計放在望
的臺灣團隊向美國國家科學基金會提出
遠鏡下方的機房不敷使用，導致需要另外
了一個申請，他們希望取得位於新墨西
增加機房。又由於北極的冰原並非一個穩
州ALMA望遠鏡原型機。這個原型機是在
定、堅硬的結構，望遠鏡等於是架構在一
ALMA望遠鏡正式製作之前的測試版本，
座「軟土」之上，為了要讓望遠鏡能保持
後來實際放在智利北部阿卡塔瑪沙漠的
穩定、避免影響到觀測數據，整個結構也
ALMA望遠鏡經歷過了多次的修改與調
得保持平衡，新機房勢必得擺在望遠鏡碟
整，原型機已沒有用途。
面的兩側。
預計放置在智利高原沙漠的ALMA原型 機，因應日夜溫差，原來設計可以承受攝 氏-20度的低溫。但現在團隊要將它轉移到 北極，要能承受到-70度，且在-55度時還 要能夠運作，這是個大挑戰。 「我們幾乎是重新建了一座望遠鏡，」
我們的「瘋狂」 格陵蘭望遠鏡不只是一台單獨的望遠 鏡，更是一個大計劃的其中一部份。該 望遠鏡在2018年4月加入事件視界望遠鏡 （EHT）計畫，與夏威夷的SMA、馬克士 威望遠鏡（James Clerk Maxwell Telescope, JCMT）、智利的ALMA、南極望遠鏡 （SPT）相連，利用特長基線干涉技術 （VLBI）形成全球大型虛擬望遠鏡。這個
望遠鏡終於重新組合
大型計畫會成為未來天文學家觀測黑洞的
終於在2016年6月，這些分散在各地的
利器，希望能透過這個大型虛擬望遠鏡，
格陵蘭望遠鏡零組件重新在美國諾福克港
來幫助他們看到宇宙更多的細節，解開長
（USORF, Norfolk）集結，做第一次的嘗
久未解的謎題。
試組裝。「最初的想法只是把原型機拆一
「很多以前覺得我們瘋狂的人，現在都
陳明堂說，「只有望遠鏡那薄薄的碟面是
拆，搬到哪裡去就好，」陳明堂說，但這
跟我恭喜，」陳明堂說，這段路非常的辛
舊的，其他幾乎都是新的。」要能對抗極
個過程他們走了5年，才好不容易重新把
苦，但他們證明臺灣也做得到。「未來的1
區的寒冷氣候，望遠鏡的製作材料相當重
它組裝起來。在諾福克港試組裝成功後，
年我們會持續做觀測，那我們的工作也是
要，原先使用的鋼架全部拆除，改採用
望遠鏡又重新拆解，統一由美軍補給船送
為未來做準備。」圖勒基地只是格陵蘭望
「低溫鋼」在極區溫度下才不會變脆，進
到圖勒基地，所有參與格陵蘭望遠鏡計畫
遠鏡的中繼站，團隊希望未來還能搬遷到
而斷裂。
的團隊，也派出了工程師、技術人員到基
格陵蘭3200公尺的峰頂基地，在更好的大
地會合，開始正式組裝。
氣觀測條件下，取得更好解析度的觀測。
因此在中研院天文所團隊好不容易取得
科學文摘
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從海恩法則談臺鐵普悠瑪失事的結構性問題 馬士元
銘傳大學都市規劃與防災學系副教授。
（與《科學月刊》589期共同刊載）
去（2018）年10月21日，發生在宜蘭線 新馬站的普悠瑪列車出軌翻覆事件，除造 成重大人命傷亡外，在釐清事故原因過程 中，也讓臺鐵營運與安全管理的種種問題 浮現。令人震驚的是，事故前的所有安全 防線全數失守，從列車採購驗收與維修、 駕駛員調度、設備可靠性和運轉安全紀 律，每一環節都發生嚴重失誤，更從此事 件中發現臺鐵竟沒有專責的營運安全管理 體系（safety management system, SMS）。 這個已有百年歷史的組織到底出了什麼問
圖一：每一次重大事故的背後，都意味著組織內部已發生 29 次輕微事故、300 次幾乎造成事故的失誤
題？是否還有其它沒有浮現的風險？未來
及 3000 件不安全的狀況或者行動。而解決重大事故發生的危機，就必須從最基本的面對「危險事件
要如何建構一套可行的安全管理體系？
以及不規則狀況（dangerous events and irregular looks, DEVIL）」開始。這就是所謂的安全文化的建立。
所謂海恩法則 在安全管理的領域裡，常常被提及的海 恩法則（Heinrich's Law），是美國工業安 全先驅者海恩（Herbert William Heinrich） 在1931年所寫的著作《以科學方法探討 工業意外的預防》（Industrial Accident Prevention: A Scientific Approach）中提 出。理論基於以下幾個論點： 一、類似事故的數量，與其嚴重程度之間 存在數學關係。 二、工傷事故最常見的原因是員工的不安 全行為。 三、減少工作場所受傷的總體頻率，可以 讓嚴重傷害的數量相對減少。 而海恩法則最讓人熟知的，就是所謂事 故三角錐（accident triangle）的概念（圖
臺鐵事故的背後結構 回到臺鐵的問題，軌道運輸系統是非常 複雜的機制，涵蓋軌道與車站基礎建設、 電力（能源）設備、通訊與號誌系統、人 員與列車調度運轉及車輛養護維修等。而 傳統鐵路又有著古典與現代並存的特質， 各車種複雜、客貨運交互運行、平面與道 路交會及站體配置多樣化等特性，使得營 運管理與安全維護的難度非常高。鐵路事
在人機界面無法有效溝通、列車自動保護 系統（automatic train protection, ATP）也 無法保險狀況下，是造成普悠瑪事故最主 要的原因。所以，臺鐵當務之急為降低事 故三角錐底部的異常狀況數字，以避免下 次的災難性事件。 但臺鐵除車輛設備與運轉保安裝置故障 外，近年來多次發生電力線斷落、軌道路 基不實導致出軌，則為更嚴重的問題。在 近年，臺鐵引進太魯閣與普悠瑪兩系列傾
故的歷史跟鐵路一樣悠久，從煤炭燃油的
斜式列車，車輛行駛過彎不減速的設計，
類比時代到今日電力資訊的數位時代，許
對位於彎道路線的軌道施加非常大的應
多事故發生的原因，大多在於人機界面沒
力，因此需大幅提高的軌道品質。以臺鐵
有得到妥善的管理，必須從組織運作如何
宜蘭線雙軌化區間的路線數據為例，曲率
建構失效安全（fail safe）的防禦中尋找對
半徑小於600的彎道路線達到25公里，佔
策，也就是所謂機械物理失效安全、電子
全國86.7公里的28％，而曲率半徑大於600
電機失效安全及程序失效安全三大方向來
的彎道路線134公里，佔全國514公里的
找出解決方案。
26％，且沿線軌道品質不佳，導致列車晃 動嚴重，更可能因此勾斷電車線。但負責
一），此法則的提出，帶動工業國家對於
以臺鐵2014~2018行車異常事件為例，
事故預防的科學化分析方法，日本國鐵還
在2397件中車輛故障佔1117件，運轉保安
曾據此推動「330運動」，以此降低事故
裝置佔500件。車輛故障的經常性發生，
風險。雖然海恩法則的數據與不同產業環
表示維修與品管能力發生問題，而臺鐵在
境所歸納的實證調查有所出入，但這種重
欠缺備援車輛調度狀況下，為紓解營運壓
大災害並非單純的「個別事件」，而是牽
力，不得不放寬安全標準讓列車上線運
涉到背後的組織安全紀律管理、安全維護
轉，造成駕駛員必須同時在行車時處理故
資源配置等問題，且必須透過有系統的分
障問題，導致資訊紛雜超過負荷而釀災，
析，挖掘所有組織內部導致不安全因素的
這也是行政院調查報告指出的重點。而運
風險管理體系。在日後開枝散葉到航空、
轉保安裝置故障，在鐵路系統中更屬於不
由於普悠瑪失事的衝擊，社會各界對臺
高鐵、高科技製造業等新興工業領域，甚
可忍受之風險。再者，資訊時代訓練出來
鐵產生非常嚴重的信心危機，因此從安全
至應用在各類災害的防災工作上。
的駕駛員，極端仰賴自動安全設備，因此
管理的角度重整營運，再延伸解決經營獲
養護的宜蘭工務段，編制431名卻僅有338 名，缺員高達22％。而臺鐵據以大幅降低 人力需求的「軌道結構安全提升計畫」， 包括軌道更新、採購養護車輛等項目，卻 要到2025年才能完成，在此條件下，要能夠 控管行車風險，就成為非常困難的工作。
解決方案有哪些
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利的難題，才是根本解決事故背後結構性
資源需求，包括車輛檢修、軌道、電
與設備能夠隨服役年限增加，具備自
問題的有效途徑。以下提供幾個可能方向：
力和號誌維修等需求應該整合評估。
主升級且持續服務的能力。
一、建立安全管理體系，由外部專業團
六、應重新檢討臺鐵組織型態，以區域劃
隊協助，以合理風險抑低（as low as
分為基礎，各區域建立責任經理制，
reasonably practicable, ALARP）原
將運務、工務、機務和電務號誌等功
則，定期檢討異常原因，並建構改善
能重新整合。
對策，甚至開放民眾對服務品質的調 查，進行問題溯源。
七、以提升員工薪資至少10％為目標，來 規劃國營公司化方案。可參考臺北捷
結語 臺鐵用煤炭時代的組織，來運轉資訊 時代的高速系統，已到迫切需要再造的時 刻。實際上以安全管理為核心的營運制度 建立，並不一定是大幅增加人力或大買設
二、臺鐵各安全訊號與行車管制應建立整
運公司模式，結算臺鐵之虧損與負
合系統，重新以人機界面原理訂定行
備才能達成，而是要徹底改變組織對於安
債，將資產與營運分離，以營運公司
車安全準則，避免駕駛員接收過多資
全的認知，且合理計算為確保安全應有的
型態向政府承租資產運作，並推動多
訊，無法在安全的環境下駕駛列車。
成本，將其納入企業服務定價的核心。再
元化的經營，保存鐵路文化資產、結
者，必須建立「再小的異常都應該記錄並
合永續觀光和動態運作及各種提升獲
且問為什麼」的職人精神，貫徹海恩法
利的創新。
則、失效安全管制和合理風險抑低等要
三、安全備援的成本應該合理計算，並且 納入票價定價機制中。 四、建立專門車種的駕駛員證照制度。 五、應計算各路線區間合理的維修人力與
八、建立本土化維修能力，並鼓勵基層維 修單位進行設備改良之研發，讓列車
求，才能真正對症下藥，預防下一次悲劇 的發生。
終極解決方案—離心分配分離管柱搭配製備層析儀令工作如虎添翼
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作曲家腦中的達爾文 材料與形式 尚－皮耶．熊哲（以下稱熊哲）：現在 讓我們再往前一步，近距離看看創作的過 程中，作曲家的腦中發生了什麼事。美國
書 名∣《終點往往在他方》 （Les neurones enchantés—le cerveau et la musique） 作 者∣皮耶．布列茲（Pierre Boulez），尚－皮耶．熊哲（Jean-Pierre Changeux）， 菲利普．馬努利（Philippe Manoury）。
哲學家杜威（John Dewey）在其知名著作
出版社∣臉譜
《藝術即經驗》（Art as Experience）中
出版日∣ 2019 年 3 月 7 日
寫道，關於藝術，人們常常「以敬畏心與 非現實感為『靈性』與『理想』鑄造光 環，相對的，『材料』這個詞彙卻愈來愈 負面，好像必須為它道歉、為它開脫。」 當然，我們在這裡對談，不打算抱著敬畏 心…… 皮耶．布列茲（以下稱布列茲）：在您
2016年1月，堪稱20世紀最重要的藝術創作者之一──皮耶•布列茲在德國逝 世。布列茲的音樂人生從作曲到指揮，始終堅持實驗與創新，如同一道指引愛 樂人的光芒。在本書中，布列茲首度與神經生物學家對談，兩人分別從藝術家 與科學家的角度，思考美、音樂、音樂生理學與音樂創作，成為探索藝術神經 科學的重要一步。
進一步闡述之前，我想在材料的問題上停
我們始終不了解作曲家、也就是一位創作者的大腦是如何運作的。這就是本書
留片刻。對任何一種藝術而言，材料都是
所要解開的「謎」。
至關緊要的。繪畫和建築一樣需要素材。
藝術創作是不是一種特殊的生理運作與思考過程？如果能徹底了解這些運作機
理念永遠需要藉由材料才能化為真實。同
制，是否就能說明作曲家、音樂家、指揮家為何會將某一個音符和另一個音符
樣的，文學與數學研究都是以物質為基礎
組合在一起，或決定某一種節奏後面應該接上另一種節奏？為何音樂家總能推
的知識。音樂也不例外，物質不是無情的
陳出新、帶來美麗的曲調並且感動人心？史特拉汶斯基在創作《春之祭》的時
木石，而會引領人的思想。
候，布列茲在寫《無主之錘》的時候，他們的大腦是怎麼運作的？大腦內的分
菲利普．馬努利（以下稱馬努利）：討
子、神經元與突觸，和美的感知與藝術創作這類細膩的心理活動之間，又有什
論音樂而忽略物質是很荒謬的，即便從某
麼關聯？
個角度來看，音樂是一種「無形」的藝
與傳奇音樂家布列茲及神經生物學家尚─皮耶•熊哲、作曲家菲利普•馬努
術。不過我們想知道的是，有沒有任何音
利，一同解開這些謎團，通往藝術與科學的交會處。
樂的靈感可以和具體的事物完全無關？布 列茲，您是否遇過腦中已有音樂的構想， 對聲音素材卻沒有任何想法的經驗？您是
哪一個樂器發出的聲音。但是另一方面，
們的眼前是兩種相互矛盾的選擇。重複樂
否嘗試過只考慮形式，甚至以數學的方式
由於共鳴會持續很久，聽眾不費吹灰之力
曲形式的一小部分也沒有意義，因為曲子
思考，連聲音素材的問題都不去考慮？
就能分辨共鳴的存在，例如豎琴聲出現
每一個部分都無法重複，連一個八度音都
布列茲：我在創作《碎裂》的時候，覺
了，或是鋼琴聲消失了之類。總之這是一
不能。如果我們取用曲中的八度音並單純
得無論如何都要實驗一個點子—是這樣
個好方向，可惜—是的，沒有音符。當時
的重複，就會毀了曲子的風格。所以我在
的，在那之前我聽了摩頓．費爾曼（Morton
我還沒有想出該如何組織聲音，我只是單
尋找一種方法，想寫出一種不會重複的形
Feldman, 1926-1987）的機遇音樂，那首
純地思考該讓共鳴長一點或短一點，要容
式，其中的元素可以重新組合，例如可以
曲子完全沒有結構，可是聽起來卻很有秩
易理解一點還是難一點。
改變音區或聲音的密度，形式便會隨之改 變。
序。我想，應該可以換一種方式，利用統
我再舉一個例子。有一段時間，我思索
計原理找出最恰當的位置來擺放這些無形
著如何創造形式和研究形式的問題。這番
馬努利：《碎裂》的樂譜刻意寫得精
的對話框。如果要這麼做，我能想到最適
思索帶我走向史托克豪森的《鋼琴小品第
簡，只有音符和少數幾個符號。這首曲子
合的聲音類型（corpus sonore）就是共鳴
十一號》（Klavierstück n˚ 11）。在那之前
的實質，其實是您透過指揮賦予的。
聲，因為共鳴聲持續的時間相當長，而且
史托克豪森已經讓我聽過這首作品，當時
布列茲：《碎裂》的實質，其實是由
大家都能聽出聲音的長短。於是我想到可
我思考了一下，覺得一定有什麼地方完全
我在最後一刻決定的。我的《第三號奏鳴
以安排每種樂器每隔一陣子就敲幾聲，而
弄錯了，因為當我們了解這首曲子之後，
曲》（Toisième Sonate）也是一樣。
且敲得很短促，如此一來聽眾就分不出是
便不可能再從中任意挑選段落來演奏。我
馬努利：由於資訊科技的發展，我們現
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在有了聲音處理器，可以在電腦上依照作 曲者設定的規則隨機地衍生素材。
科學文摘 我看雲可是非常投入的！ 熊 哲：您剛才描述自己在醞釀作品
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請問兩位，你們是否曾在自己身上察覺這 種自發性活動呢？
布列茲：我自己不太用處理器，因為這
時，會在腦中構築理想的形式，這過程和
布列茲：我知道自己有兩種狀態：活動
項技術在開頭（seuil）的效果上還不夠成
我的假說不謀而合。我的假設是人的大腦
狀態（包括無意識的）和放鬆狀態。一個
熟。但是我曾經利用電腦製造一些隨機織
內部會不斷自發地產生關於世界的「心智
像漫無目的地觀看，另一個像專注聚焦地
體，直接用擴音器播出，其中許多過門就
表徵」，並且嘗試與外在的現實世界相印
觀看。當人進入創作狀態，不論手邊在做
是透過處理器產生的。聲音觸發處理器的
證，而外在世界本身不具有內在意義。這
條件類似這樣：當樂器獨奏的聲音超過某
種投射心智圖像、生成心智形式的腦部活
個門檻，處理器才會開始運作，如果樂器
動，是人腦能夠創作的重要條件。我希望
聲變弱，電腦就不會發出聲音，但是處理 器上的結構還是繼續跑。當樂器聲再度達 到一定強度，我們會再次聽見電腦作曲的 聲音，因為處理器開始製造新的一波隨機 變化。我很喜歡樂手的邏輯和隨機音樂的
能從頭一步一步說明上述假說是如何形成 的，也許還能試著將各位的作曲經驗與這 套假說相對照，只要記得將它放在音樂特 殊的推進方式下思考就行了。 布列茲：我們就來試試吧！
斷演奏，甚至只要再過十五分鐘，就會發
緒或活動中。 熊 哲：最早證明大腦即使在休息或 睡眠時也會保持活動的是德國神經學家漢 斯．伯格（Hans Berger），他在1929年發 表腦波圖（EEG）的技術，也就是將頭皮 表面產生的各種電位變化記錄下來，做成 連續性的電波圖。依據受試者的狀態—睜
邏輯交織而成的遊戲空間，前者由意志驅 使，後者則完全不帶意志。如果讓他們不
什麼，隨時隨地都可能突然墜入創作的思
眼、閉眼或睡眠—電波起伏的形態和頻率
自發性腦部活動
也會有所不同。平直的腦波圖則代表腦死
熊 哲：數十年來，腦生物學幾乎只用
狀態。經過訓練後，有些神經細胞會單獨
被麻醉的動物來做實驗！現在科學家已經
出現極為活躍的自發性活動。製造這種基
知道，人腦一直都有頻繁的自發性活動，
礎電波活動的是神經元細胞膜內的分子振
並且消耗大量的體能。人腦只占人體百分
盪器。自發性神經活動是人類中樞神經系
之二的重量，卻使用了高達百分之二十的
統的重要特徵，可以追溯至胚胎時期。不
布列茲：而且只有那一刻才是如此。不
能量，其中與外界互動造成的額外能量耗
過我很難想像人在夢中也能作曲……觀察
過，這一刻的形狀會影響下一刻的形狀。
損不過幾個百分點，打破了我們的想像。
功能性磁振造影的影像，可以發現大腦主
現同樣的東西聽起來竟然完全不同。就像 雲一樣。 馬努利：就像偶然看見雲浮現出某種形 狀……
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要神經網絡活動的最高峰，是在陷入沉思
也引起一些批評。我在《神經元人類》
態因果模型，結果發現枕、顳葉區會同時
的人剛剛脫離沉思狀態、發現自己陷入沉
（L’Homme neuronal）一書中則稱之為
因下行的感知活動和上行的感知活動而活
思的那一刻。此時，另一組重要網絡也啟
「心智物件」，一方面是為了從神經生物
化。不過，下行的感知活動還會活化前額
動了，那就是負責執行功能的神經網絡。
學的角度凸顯它的物質性，另一方面亦可
葉和上部頂葉皮質。換句話說，如果是來
換言之，自發性神經活動會從抽離的、思
點出它的獨立性。您作曲的過程中，會透
自「外在世界」、由視覺神經由下而上傳
緒漫遊的狀態轉換到精神集中的狀態—人
過內在聽覺聽到什麼樣的聲音形式，感受
入大腦的刺激，便會由枕、顳葉的神經元
會一邊意識到剛才在作白日夢時想了什
到什麼類型的心智物件呢？
負責產生一組對應的複合性資訊（本例中
麼，一邊意識到接下來該做什麼、要執行
布列茲：在實際工作的過程中，我的
即房屋、臉孔、椅子），也就是心智物
什麼行動。布列茲，您在作曲時會不會時
心思可能繞著非常具體、明確的問題打轉
件。不過，如果心智物件對應的對象來自
而作白日夢、時而恢復專心呢？
（如過門的形式、音色、和弦的配置），
「內在世界」，則與前額葉的神經元有
也可能針對比較一般性、抽象的問題（如
關。由此可以合理推論，與音樂相關的
未來可以發展的形式、對比、織體等）。
心智物件也會經歷類似的「概念標籤作
布列茲：疲倦的時候特別容易出現這類 情況，除了疲倦以外，精神不能集中的時 候更容易如此。
熊 哲：為了更深入探討此一課題，讓 我以一個簡單的例子為起點，這個例子和
創作者的心智工作
視覺有關。藉助功能性磁振造影，科學家 已經知道人看見例如房子、臉孔、椅子等
用」。布列茲，當您指揮自己的作品時， 會將樂團演奏出來的音樂和您創作時「在 心中聽到」的音樂相比較嗎？兩者聽起來 是否相同？
熊 哲：何謂創作者的「心智工作」？
影像時，哪一些大腦區塊會產生反應。這
布列茲：我們總是一再地將「想像的
達文西（Léonard de Vinci）曾寫下一段文
三種影像代表複雜的刺激源，會活化枕、
真實」拿來和「現實的真實」比較，不過
字：「經驗告訴我，夜裡躺在床上時，讓
顳葉區的特定區塊，產生一套特殊的、整
是為了找出錯誤和差池之處。當一首曲子
腦海盤旋著早先研究過的、不同形體的主
體性的連結方式，而且沒有明顯的個體差
第一次排練，也就是指揮者第一次聽到樂
要輪廓，或是其他值得注意的事物，必有
異。這些區塊之所以會產生相應的特殊反
譜化為聲音的時候，我們對兩種真實之間
利而無一害。」達文西這段話凸顯了兩個
應，是直接受到視覺傳導路徑由下而上
的差異會加倍敏感，但是幫助反而不大。
值得探討的面向。首先，他提到人在半夢
（bottom up，或稱上行）的神經活化作用
多指揮幾次之後，我們會掌握一些基準，
半醒之間，或者即將入睡時特有的心智狀
所致。不過，若是換成在腦中想像，也就
想像和真實的關係就不再那麼「陌生」。
態，一種有利於發揮想像力的狀態。其
是我們稱之為由上而下（top down，或稱
……【節錄自 臉譜出版《終點往往在他
次，他指出「不同形體的主要輪廓」推動
下行）、主動的心智活動，又會如何呢？
方》】
著創作者的思緒，而您剛才也提到創作者
如果沒有外在刺激，一個人「憑空」在腦
的心智工作投注在各種「形式」上。還
中想像一棟房子、一張臉或一把椅子，也
有瓦瑞茲，他則提到自己會透過「內在
會產生相同的大腦反應嗎？
聽覺」聽到一些聲音。神經生物學的文 獻經常使用「心智表徵」這個詞，雖然
英國神經科學家米其里（Andrea Mechelli） 及其研究團隊結合了功能性磁振造影和動
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從仿生學解碼大自然色彩之謎 李依庭
《科學月刊》主編。
仿生學（Bionics），是一種透過觀察大 自然中物種的生理或特殊現象，進一步來 模擬或仿造生物的各項功能的科學。最早， 仿生學一詞源自於希臘文中的「Bio」，意 思為「生命」。而仿生一詞的概念早在1960 年代被斯蒂爾（J.E.Steele）首次提出，並 在1997年藉班亞斯（Janine Benyus）藉之 手，將仿生學推向更高的境界，其所撰寫 《人類的出路──探尋生物模擬的奧妙》 （Biomimicry : Innovation Inspired by Nature） 的一書，也使得仿生概念更廣為人所知。 壁虎腳下的凡得瓦力（Van der Waals force）、堅韌且富彈性的蜘蛛絲和渦蟲、 斑馬魚等物種驚人的再生能力，都是仿生 學學習的範疇，而能像壁虎一般吸牆的黏 貼、具蜘蛛絲纖維的新穎材料甚至是再生 醫學的應用等，則是向大自然學習後的成 果。現今，仿生學不再只侷限在生命科學 領域，更多的是物質科學理學、資訊科學、
圖一：中興大學生命科學系許秋容教授與會分享植
圖二：美愛造型學苑朱馥瑜造型師與會分享色彩語
腦與認識科學、工程學、數學系力學、造型
物的光學魔術。（李依庭攝影）
言。（李依庭攝影）
藝術及系統科學等領域的交叉整合。 近年來，仿生學已被科學界所關注，更 被商業界譽為突破性科技，並預估仿生科
迪大學（University of Dundee）等，也都 設有相關課程與仿生設計學程。
業或設計帶來更多的靈感與創意。 透過大會中的演講，也讓與會者對於大
技相關產業將為全球創下不小的商機，其
為了不讓世界專美於前，臺灣也在2014
自然中的色彩仿生有更多的認識與了解，
商機源自減少二氧化碳汙染和保存自然資
年成立了臺灣仿生科技發展協會，期望能
更驚嘆於大自然如此巧妙的安排、設計與
源。歸因於仿生的特性，科學家將仿效生
藉由協會，促進臺灣仿生科技應用與相關
巧思。臺灣仿生協會理事長孫智麗表示，
物模式的仿生科技所歸納出3項優點：不
產業的進步。臺灣仿生協會目前已邁入第
藉由此會議持續在臺灣推廣仿生學的概念
過度浪費或消耗多餘的能源或能量；具有
五個年頭，在這4年多以來，除了年年舉
與應用，希望未來能有更多的發想或發展
高效率的產能；減少或不產生對自然有害
行的仿生科技論壇外，協會也積極地與臺
的可能性。
的廢棄物或毒素。在降低相關成本之下，
灣各大學教授並研究仿生的學者合作，開
最後，2019年全球仿生設計競賽臺灣區
將為人類開創環境永續的理想與目標。
設仿生學相關課程，且範圍涵蓋機械工
的海選徵稿也已如火如荼多進行，今年的
在仿生學的日益發展下，2006年，班亞斯
程、材料、建築和生物醫學等領域。除此
競賽主題為「氣候變遷：翻轉、適應與減
創立仿生協會（The Biomimicry Institute）。
之外，也藉由年度的仿生會員大會，分享
緩之方」。在面對全球暖化氣候變遷等議
目前，在全球已有36個仿生協會，分布在
臺灣仿生研究的相關成果。
題時，如何透過仿生設計，減緩或改變人
21個國家之中。除了美國在各大專院校
仿生會員大會於今（2019）年1月26日
類帶給自然環境的衝擊？如何以環境永續
設相關博士班、碩士學程或仿生研究等
在大同大學志生紀念館舉行，以大自然的
的角度切入，進一步思考出合適的仿生策
一系列專業課程外，哈佛大學（Harvard
顏色為主題，邀請中興大學生命科學系許
略？歡迎有興趣的同好一同共襄盛舉2019
University）更是投注大量資金打造仿生
秋容教授與美愛造型學苑朱馥瑜造型師探
全球仿生設計競賽！
機械工程中心。另外，在喬治亞理工學院
索大自然中化學色與結構色的科學和衣服
（Georgia Institute of Technology）也創立
穿搭中的顏色美學。會中也分享許多大自
仿生設計中心，不僅如此，在英國的里茲
然生物中不同顏色的變化，而這些例子如
大學（University of Leeds）、蘇格蘭的鄧
何從中使科學家得到相對應的靈感，為產
延伸閱讀
1.2019 年 全 球 仿 生 設 計 競 賽 〜 臺 灣 海 選 ， http://bit. ly/2EIEyen。 2.臺灣仿生協會，http://bit.ly/2TdiVvJ。
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福衛七號衛星計畫 將有助於提升氣象準確度 李依庭
《科學月刊》主編。
福爾摩沙衛星七號，（FORMOSAT-7/ COSMIC-2），又稱福衛七號，為臺灣 與美國共同合作的衛星計畫、所打造的 的氣象衛星衛星群。此衛星計畫由國家 實驗研究院太空中心（National Space Organization, NSPO）與美國國家海洋暨大 氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）共同執行，目標為 氣象觀測並延續福衛三號任務。 為增加臺灣在太空市場與科技發展上 的競爭力，自1991年起，行政院核定「國 家太空科技發展長程計畫」，也就是為期 15年的第一期太空計畫。在第一期計畫期 間，透過整合並建立組織國家太空中心 後，執行此項計畫且發展出臺灣第一顆衛 星──福爾摩沙衛星一號進行科學任務。
圖一：國家太空中心接受福衛五號抵達臺灣上空訊號。（李依庭攝影）
而同樣為期15年的「第二期國家太空科技 發展長程計畫」則於2002年經國科會通 過，延續第一期成果，陸續開發出福爾摩 沙衛星二號、福爾摩沙衛星三號與福爾摩 沙衛星二號，負責氣象遙測與科學任務。 而目前已完成並於今（2019）年預計發 射福衛七號，則期望接替福衛三號的遙測 任務，提供更多氣候資訊。福衛七號主體 包含6枚衛星搭載全球衛星導航系統無線 電訊號接收器（Tri-Band GNSS Receiver System, TGRS）與離子速度儀（Ion Velocity Meter, IVM）、無線電射頻信標儀（Radio Frequency Beacon, RFB）等科學酬載。在 臺美合作下，臺灣方面負責衛星操控系統 的設計與資料應用平台的建立等，美國方
圖二：福衛七號酬載的 6 顆衛星。（李依庭攝影）
面則負責相關籌載與發射載具的部分。 福衛七號的主要任務為大氣氣象與太空
間每日約4000筆資料，其資料量約是福衛
分鐘縮短至30分鐘，而太空氣象資料則從
氣象的觀測，衛星上所搭載的全球衛星導
三號的3~4倍，大幅增加包含臺灣在內的
180分鐘縮短至45分鐘，大符降低資料延
航系統無線電訊號接收器，可接收美國的
低緯度地區氣象資料。不僅如此，所觀測
遲量。這也代表著未來在颱風、超大豪雨
GPS及俄國的GLONASS全球衛星導航系統
到的資料將提供中央氣象局納入數值預報
等劇變氣候到來時，能有較多的時間進行
（GNSS）訊號。進一步藉由量測無線電
系統，將有助於提升國內氣象預報準確度
因應與緩衝，大幅增加防災事前準備的時
掩星訊號，可推導出大氣層壓力、溫度和
及劇烈天氣，像是梅雨、颱風路徑或豪大
間，以便降低災害帶來的影響與危害。
濕度等大氣參數與電離層的電子濃度。
降雨等預測值準確度。
國家太空中心方振洲研究員表示，福衛
未來在發射並完成部署後，高度將至
此外，不僅是提高精準度，在收集資訊
七號每天平均可提供約4000筆大氣資料，
550公里，傾角24度，繞行地球一圈約97
方面，福衛七號也比福衛三號來得更快。
除了在天氣預報、氣候觀測與太空天氣監
分鐘，且可提供中低緯度、約南北緯50度
在大氣氣象的資料收集方面，從原先的180
控方面將會有很大的幫助外，更能延續福
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科技產業
衛三號當年「太空中最精準的溫度計」
衛七號送上太空，並在
美名，準確度提升10％。此外，不只是提
經由衛星軌道部署與校
供更加精確的氣象資料，更提供高密度的
準偵測等作業後，再經
即時影像，降低人民的生命風險與財產損
過19個月的時間資料便
失，而這些所搜集的資料能也進一步協助
能供氣象局與科學家使
學者研究氣候變遷等現象。
用。此外，陳良基也表
目前，第一期及第二期「國家太空科
示，第三期國家太空科
技發展長程計畫」已結束，兩計畫中所發
技發展長程計畫的目標
展的福衛一、二、三和五衛星計畫也已如
與規劃為10枚衛星的發
期執行，並奠定臺灣自主發展衛星科技的
射，包含6顆先導型高
基礎，更培育出許多優秀的太空工程師與
解析度光學遙測衛星、
團隊。因此，第三期「國家太空科技發展
2枚超高解析度智能遙
長程計畫」也在今年年初由行政院核定執
測衛星與2枚合成孔徑雷達衛星。不僅期
行，未來將進一步精進臺灣的太空自主研
望能年年發射1顆衛星，更希望透過福衛
發技術、挑戰尖端太空任務、擴散太空技
七號與第三期計畫的執行，讓臺灣成為國
術產業效益、培育新一代太空科技人才。
際重要遙測衛星研製國家，並提升其在世
科技部長陳良基表示，期望今年能將福
SciTech Reports
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圖三：福衛七號的模型。（李依庭攝影）
界太空科技領域的競爭力。
延伸閱讀
1. Liu, L., Water in terrestrial planets and the Moon, Icarus, Vol. 74: 98-107, 1988. 2. Liu, L., Critical masses for terrestrial planet atmospheric gas species and water in/on Mars ,Terr. Atmos. Ocean Sci., Vol.25: 703-707, 2014.
中華民國一○八年三月十五日
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科技報導
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產官學研
中華民國一○八年三月十五日
SciTech Reports
近期研討會資訊 【專利情報分析助您掌握科技前沿動向】 時間：2019 年 3 月 22 日 ■ 地點：臺北市／臺灣科技大學 ■
籍由此次會議將由國外大學∕研究單位作案例分享，探討如何利用專利 情報來強化研發策略與佈局戰略，以識別新興技術、技術空白、競爭動 態等。另外，技術移轉與授權談判的準備，可望提高授權價值，透過專 利分析，將能協助工作者精準把握科技前沿動向；而工具的善用以及市 場情報的精準獲取，將成為快速掌握技術與競爭趨勢的關鍵。此次活動 即日起開放報名，詳情請參閱活動網站（https://bit.ly/2XEUcPt）。
【交大暨理律學堂科技與法律跨領域論壇】 時間：2019 年 3 月 29 日 ■ 地點：臺北市／工業技術研究院 ■
去（2018）年 11 月，中國科學家賀建奎宣稱成功在基因編輯下培育出 全球首對雙胞胎女嬰的消息，引發各界譁然；除了在技術面創下歷史性 的突破，也引發排山倒海的倫理抨擊聲浪。基因編輯技術在短短數年內 改變了實驗室內的基礎生物研究，人類即將正面迎擊技術精準操控生命 巨浪的來襲。從此次風波可看出，該技術的發展讓人們沒有時間再遵循 古老理論、體察其發展趨勢，本論壇特以《基因編輯 : 倫理不敵急功近 利？！》為題，邀請各領域專家分享其精闢的觀點與想法，盼能夠藉此 豐富拓展國內對此議題的掌握與瞭解。
【2019 學術研討會：AI 在教育科技的應用與實踐】
【SQL Server 2019 EOS 研討會】 時間：2019 年 3 月 25 日 ■ 地點：臺北市／孫運璿科技．人文紀念館 ■
中華民國開放系統協會（COSA）為中華民國資訊聯盟的夥伴成員，為 配合政府政策及產業趨勢、推動政府數位化治理與智慧轉型，特此舉 辦研討會。該研討會將針對廠商終止對結構化查詢語言（SQL）產品 支援服務（end of servic）後，使用者可能會面臨應用程式開發維護、 系統效能、重大資安風險等各種可能挑戰，盼藉此研討會了解因應方 式以期建立更安全的資料庫。活動報名請洽官方報名系統（https://bit. ly/2EAgZ6u），歡迎大家踴躍參與！
【第二屆乙型轉化生長因子國際學術研討會】 時間：2019 年 4 月 1 日 ■ 地點：臺北市／國家生技研究園區 ■
欣逢科懋生技 33 週年慶和子公司科進製藥獲准進駐國家生技研究園區， 特此舉行簽約儀式和慶祝酒會，會後將舉辦學術研討會，特邀歐美學者 專家針對「TGF-β 在癌症的形成及惡化扮演重要的角色」作專題演講。 癌症初期，TGF-β 能抑制癌細胞的形成；然而其在後期時，反能促進癌 細胞從上皮細胞變成間質細胞的轉化（EMT），造成癌細胞更具活性及 組織侵犯性。目前該領域正熱烈的研究中，期待將有相關的新發現，開 發為癌症預防及治療的標的物。
【第二十九屆全國資訊安全會議】 時間：2019 年 5 月 23~24 日 地點：臺中市／靜宜大學
時間：2019 年 5 月 17 日 ■ 地點：新北市／淡江大學
■
本次活動，淡江大學將邀請國內外相關領域學者、專家與實務工作者，
此次會議將廣邀學術界、工商業界相關人士、公私立研究機構研究人員
對人工智慧（AI）在教育、科技的應用與實踐等相關議題上進行研究
及資訊安全與電腦密碼學相關專家學者，提供研究論文的發表。此外，
成果發表、研討與座談，以期對此議題達到更深入之分析與探討，盼
也將邀請國內知名學者以及產業專家與會，發表專題演講，促進學術交
能透過此次活動，讓參與者能思考 AI 對當前中小學∕高等∕成人與繼
流並提昇我國資安領域研究能量。透過此會議召開，除達到學術、實務
續教育帶來的影響、提升國內教育教育對談的機會並增進理論與實務
間的經驗交流外，亦能使國內資訊安全領域之專家學者更加清楚得知目
的互動。此外，活動也安排知名學者專家專題演講，以促進教學及學
前資訊安全最新的趨勢與動向，並從中吸取更多的經驗與技術，使國內
習成效，更透過實務工作者之經驗分享，針對各級教育的 AI 應用與實
資訊安全研究能有更加長足的發展，同時使國內碩博士生透過此交流平
踐，提出具體可行的建議。
台獲得於會議發表論文的經驗，培養未來發足於學術研究的潛力。
■
【2019 土木與生態工程研究進展國際學術會議】 時間：2019 年 7 月 1~4 日 ■ 地點：高雄市／義守大學 ■
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【2019 國際心理健康倡議高峰會】 ■ ■
時間：2019 年 10 月 5~6 日 地點：臺北市／臺灣大學
心理健康是人人應擁有的權利，維護心理健康不單是個人責任，促進並 土木與生態工程研究進展國際會議（ACEER），致力為研究員與工程師
提昇心理健康的社會和物理環境更是國家、社會的責任。如何建構身心
提供一個可展示及討論土木與生態工程進展、全新技術與應用的高水準
健康的全民，在支持的環境、校區的參與與相關政策的制定上都是非常
國際論壇；此次會議囊括主題演講、特邀演講、口頭報告以及海報展
重要的。臺灣在心理健康促進的努力有在地實踐的經驗，可以與國際進
示。會議舉辦地－－高雄不僅是臺灣最大的城市之一，亦以其港口聞名
行交流，並比較幾個國家在兒童與青少年心理健康、老人心理健康促
世界。有臺灣「海港之都」之稱的高雄，受 ACEER 看重的是生態旅遊、
進、災難與心理健康以及康復者心理健康的議題上，民間組織、各專業、
製造業和造船業的蓬勃發展，期待能與各方志士相見於此！更多詳情請
以及政府如何協力推動心理健康，在觀摩中學習成長，更進一步將東方
見官網（http://www.aceerconf.org）說明。
心理健康促進的模式與觀念向國際推展，以期對世界有所助益。
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機器學習用於預測及分析地震活動 【本刊訊】機器學習（machine learning）
校（University of Texas at Austin）的研究
分類的圖像對相關地震數據進行分析，並
為人工智慧領域的分支，近1、20年來被
人員利用深度神經網路為美國奧克拉荷馬
以較低的成本獲取數據；其他研究人員則
廣泛地應用於各項領域之中，如統計學與
州及德州等地的地震活動進行分析。由於
指出，當前機器學習技術也能透過全球智
機率相關理論等。機器學習是能讓電腦自
該地區的石油開採及廢水處理問題所引起
慧型手機與地震相關應用程式，分析各地
我學習的一種演算法，其允許電腦從大數 據當中識別、預測及讀取相關資料的訊 息，並從中取得資訊的規律性。而機器學 習的方式通常藉由解讀數據本身，而非參
的地震日益增加，造成許多不尋常的地震 活動。而利用深度神經網路未來可以預測 相關的地震活動，並能找出解決方案。
考現實世界中資料背後的物理機制。目前
機器學習未來也能保存歷年來的地震記
這些運算方法已成成功應用於數位圖像及
錄。根據史丹佛大學（Stanford University）
語音辨識系統等其它領域。而在近年，隨
的研究人員表示，機器學習利用可辨識及
著地震數據分析與運算能力不 斷地提升，越來越多的地震專 家將目光投注於機器學習上， 以深入瞭解地震的形式及預測 地震活動為目標。 就在近日，美國地震學 會（Seismological Society of America）研究人員在《地震 研究快報》（Seismological Research Letters）發布研究， 當中提到團隊利用機器學習 方法訓練電腦對地震活動進 行預測，找出地震震央，並 識別出不同類型的地震波， 將這些地震活動與其他類型 的地面運動模式進行區別。 來自美國哈佛大學（Harvard University）、洛斯阿拉莫 斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）及加州理 工學院（California Institute of Technology）的共同研究團隊 表示，目前已有越來越多的地 震專家將目標投入於機器學習 之中，藉由擴增地震相關的數 據資料、提升電腦運算能力及 利用全新演算法，試圖開發機 器學習的潛在運用價值。 目前有部分研究人員正在 進行一種稱為深度神經網路 （deep neural networks）的機 器學習方式，輸入大量的數據 於電腦資料庫中，並預測及分 析相關數據之間的關係。舉例 而言，來自德州大學奧斯汀分
的地震數據。藉由擴充地震的大數據資 訊，後續將可在更快的時間內識別並提供 更加準確的地震訊息。 新聞來源
Karianne J. Bergen, Ting Chen, and Zefeng Li, Preface to the Focus Section on Machine Learning in Seismology, Seismological Research Letters, 2019.
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新創3D模型將可預防社區犯罪 【本刊訊】近日由美國華盛頓州立大學
示，自然監控在竊案發生時，竊賊挑選特
會提升。其中由於鄰近建築物造成的遮蔽
（Washington State University）的研究團隊
定門窗的過程扮演相當重要的角色，但麻
效果，房子的大門、後門及房屋背後的窗
發布於《應用地理》（Applied Geography）
煩的是，要量化這個概念著實不易，然這
戶都是可能的侵入目標。研究人員表示，
的研究表示，團隊開發出一種新的3D模型
項研究可望達成量化自然監控的目標。
在增加自然監控的情況下，將可能減少社
技術，可以幫助警政司法等單位事先預測
研究人員表示，要觀察及分析社區內
可能發生竊盜事件的地點。團隊透過華盛
各個可能發生竊盜事件的地點多如毛牛，
頓州斯波坎（Spokane）地區建構出部分城
且需同時考量可能會阻礙觀測者視線的周
內的社區3D模型，其可顯示出社區內竊賊
圍建築和景觀特徵，及觀測該區域的便利
可能潛入房屋內部的門窗等出入口。
性。而新開發的模型將可克服重重難關，
研究團隊在數年的時間內，利用高解
舉例而言，研究人員可以選定任意地點，
析度的航空照片及現場觀察建構社區模
以擬真的3D模型顯示並建構出該位置與周
型。這個社區模型不僅可顯示出斯波坎
遭環境的可見程度。目前研究團隊在近5年
地區中住戶的每扇門窗，還能顯示社區
來，已在斯波坎地區應用這項模型分析發
內的圍欄、停車場、倉庫及景觀植被的
生過竊盜案件的地點，並試圖找出遭竊地
位置、類型與高度等資訊。研究團隊表
點入口的可見程度與被闖入可能性之間是
示，開發這項模型的目標在於提供一項
否存在關聯性。
客觀的工具，用於量化自然監控（natural
在利用模型分析後，研究團隊認為，社
surveillance），並顯示出社區周遭建築出
區內由於相鄰之間房屋的能見程度下降，
入口在環境內的可見程度。過去的研究顯
該點的門窗成為竊賊下手目標的可能性將
區內的竊盜事件。要加強自然監控的能 力，則可藉由社區內的居民參與觀察周遭 所發生的事情，另外也可將建築設計為朝 外面向街道，以減少視線死角，確保建築 物的出入口不會成為竊賊下手的目標。並 可以幫助警政司法等單位向屋主提供需要 的加強監控及安全相關資訊。研究團隊表 示，這項3D模型未來也可應用於研究竊盜 及其他犯罪，如車輛竊盜或槍擊案等犯罪 事件，並衡量該犯罪地點自然監控程度之 間的關係。
新聞來源
Solmaz Amiri et al. Natural surveillance characteristics of building openings and relationship to residential burglary., Applied Geography, 2019.
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奈米科技加持 老鼠也能看見紅外光 【本刊訊】在生物的視覺中，人類與其他
順利完成相關的測試。
科技報導
廣告索引 錫昌. ........................................3
哺乳動物僅只能觀看約390~700奈米（nm）
這項技術未來將進行人體試驗，並應用
的可見光波長。而光譜上其它的電磁波，
於人眼當中，讓人類擁有更強大的視覺能
如紅外光、紫外光等，也同樣存在於生活
力，甚至可以用於治療紅色視力缺陷的情
勝博. ..................................... 8,27
周遭。人類與動物的身體在發熱時會散發
況。另外，研究團隊表示該技術也能應用
牟博科技. ....................................9
出紅外光，而一般的物體也同樣可以反射
於加密、保全及軍事行動等領域。
立行科技. ................................ 10,14
科光. .......................................15
無法透過肉眼察覺紅外光的存在。近日，
大學醫學院（University of Massachusetts Medical School）的共同研究團 隊於《細胞》（Cell）發表的研 究顯示，利用奈米技術增強視 力的小鼠能夠同時觀看到可見 光與紅外光。研究團隊在小鼠 的雙眼注射奈米顆粒，使小鼠 擁有紅外光視覺長達10週，即 使在白天也能夠看見紅外光， 並且副作用極小。 在電磁波譜中可見光只佔一 小部分的波長，而其它不論比 可見光更長或更短波長的電磁 波皆可夾帶大量的資訊，應用 價值極高。但人類等哺乳動物 無法直接看見紅外光，為了克 服這項問題，研究團隊製造出 的奈米粒子可以緊密地固定在 眼睛的感光細胞上，並成為雙 眼中紅外光的轉換裝置。當紅 外光進入視網膜時，這些奈米 顆粒將可捕獲紅外光，並將其 轉換後釋放出可見光波長範圍 的光線。最後感光細胞可以吸 收較短的波長並向大腦發送信 號，於是雙眼便能「看見」紅 外光。研究團隊表示，奈米顆 粒能吸收波長約980奈米的紅 外光，並將其轉換為535奈米 的可見光，在一般人眼裡紅外 光看起來如同綠色的光線。研 究過程中為了測試小鼠是否能 夠真的看見紅外光，團隊設置 一系列的迷宮，並在白天的條 件下進行紅外光測試。小鼠也
........................................7 日龍.
............................... 13,19,26,28 尚偉.
哺乳動物眼睛內的受光體無法吸收，導致
and Technology of China）及美國麻薩諸塞
勵眾生活. ....................................6
....................................... 11 均泰.
紅外光。由於紅外光的波長太長，人類及
由中國科學技術大學（University of Science
雙鷹. ........................................5
益弘. .......................................17
新聞來源
Yuqian Ma et al., Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae, Cell, 2019.
科羅耐. .....................................20 倍晶. .......................................23
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