科學月刊姊妹刊物
全
方
SciTech Reports
創刊於1982年
位
視
野
．
科
技
人
關
懷
1
每月15號出刊
科技報導 448 S c i Te c h
Reports
2019.4月號
scitechreports.blogspot.tw
從農田重金屬污染整治到土壤煉金術－農業採礦的發想- 4 基因改造生物體的應用及對食品、環境安全的影響- 7 從「意外」中實現初衷－周慧泉專訪- 10 從神經網路走進人類心靈－洪裕宏專訪- 13 人工智慧與機器人能有意識嗎？- 17 展現科學女力―第12屆臺灣傑出女科學家獎- 20
睡前還在滑手機？當心生理時鐘大亂 【本刊訊】近日，國家衛生研究院（以
算法，將使用者每日使用手機較不活躍的
下稱國衛院）研究團隊於《精神醫學研究
時間點過濾出來，以推估睡眠時間，並更
期刊》（Journal of Psychiatric Research）
精確地計算睡前使用手機對睡眠時間的影
發表一款可全自動化記錄手機使用者睡
響。利用該App連續記錄受試者14日全天
眠時間的應用程式（App），也利用這項
候的手機使用行為，搭配問卷調查，研究
工具證明睡前使用手機可能對生理時鐘
團隊針對所收集到的巨量資料作進一步的
（circadian rhythm，即晝夜節律）可能產
分析。
生危害。
結果發現，受試者每增加1小時的使用
遺傳學家霍爾（Jeffrey C. Hall）等人曾
時間，便會延後入睡時間4.9分鐘，同時也
發現控制生理時鐘的分子機制，並指出不
減少5.5分鐘的睡眠時間。雖說睡前使用
規律的睡眠作息可能會增加罹患生理、心
手機的時間僅佔全天使用時間的14.3％，
理疾病的風險，此一研究成果於2017年獲
然而對睡眠週期延後的影響力，卻佔整天
科學月刊4月號【建築‧映像】上市！
手機光源曝露的44％！國際上許多研究文
當期介紹請見24版
諾貝爾生理暨醫學獎殊榮。然而，要在自 然狀態下長期（數月或數年）且客觀地記 錄每個人每日的睡眠時間，並不是一件容 易的事。 由國衛院群體健康科學研究所林煜軒 醫師等人所開發的應用程式──「作息足 跡（Rhythm）」，成功突破此項研究難 題。林煜軒表示，類似的睡眠記錄APP多 半需頻繁手動設定、配戴於身上或擺放於 床邊，以透過動作偵測進行記錄；若忘記 配戴或未放置在適當位置，睡眠記錄就會 被中斷。相反地，作息足跡App可在安裝 後，自動從手機背景作業系統收集手機使
獻已指出，光照是生理時鐘的重要影響因 子，這也意味著睡前使用手機的行為，對 睡眠產生的影響不容小覷。 該款App全自動化的特點，不僅有助於 做長時間、客觀的手機使用記錄，也能在 真實環境下，用以觀察、探討長期睡眠問
該應用程式以手機螢幕的開與關記錄使 用者的作息及睡眠時間，除此之外研究團 隊也首度提出「主動使用（如打開手機、 滑手機、撥打電話等）」及「被動使用 （如接聽電話、收到簡訊等）」的分類演
本刊為科技新聞刊物，除了提供當月重要的 學界、政策、產 業訊息外，並有學者專家針 對科技（含醫療）政策、教育、產業相關的時 事發表評論或提供專業意見。竭誠歡迎關心
題對健康的影響。此外，經團隊比對測
臺灣科技發展的您，就上述方向踴躍投稿。
試，應用程式記錄與個人自填問卷上的睡
寫作時請依照稿約：
眠時間，其一致性高達84％，甚至比個人 主觀陳述或填寫量表有更客觀的記錄準確
一、 避免學術專業論文寫作格式。
性，是行為量測方法的重大突破，在睡眠
二、 字數盡量在 2000至 5000 字內，可附相
醫學、精神醫學等領域的臨床醫學診斷
三、 請遵守著作權法，如有著作權爭議（包
上，也相當具有應用潛力。
用者的活動記錄，並從資料中推算出睡眠 時間，且耗電量極低。
《科技報導》稿約
新聞來源 〈睡前滑手機影響睡眠? 國衛院發現使用手機會延遲睡眠周 期、減少睡眠時間〉，國家衛生研究院，2019年4月1日，
https://bit.ly/2uFYzww。 Yu-HsuanLin et al., Development of a mobile application (App) to delineate “digital chronotype” and the effects of delayed chronotype by bedtime smartphone use, Journal of Psychiatric Research, 2019.
關圖或表至多5張。
括圖片），由作者自行負責。一經投稿， 即視同授權刊載。 四、 稿件刊出後將致贈當期刊物一本及薄酬 （稿酬將於刊出當月月底寄發，由第一 作者代表簽收）。 稿件請寄至 scimonth@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○八年四月十五日
科技報導
2
細胞凝膠化技術 將有助病毒檢測與免疫治療研發 【本刊訊】臺科學家最新研究發現，在
性、脂質的排列順序與蛋白質的移動性進
固定法（cell fixation approach），未來可
細胞中注入水凝膠（poly ethylene glycol，
行驗證，發現處理過的抗原呈現細胞，能
望應用於各種細胞膜交互作用下所引發的
即聚乙二醇），可在細胞死亡時保存細
有效促進T淋巴細胞的增生。
生物功能調控。
胞膜上蛋白質、醣類等生物活性。這項 成果將有助於幹細胞研究、免疫治療以 及病毒檢測技術研發，並於今（2019） 年3月5日刊登於《自然通訊》（Nature
中研院生醫所研究員胡哲銘表示，該 技術保留了細胞膜脂類與蛋白質的上述特 性，也可維持細胞表面受體與病毒抗原的 交互作用，不僅突破細胞骨架網絡被分解
Communications）期刊 細胞膜的界面複雜且脆弱，需靠基質
新聞來源
與破壞的限制，更有助免疫治療和病毒檢
〈凍結細胞的青春 「果凍細胞」助病毒檢測、免疫治療〉，
（substrate）的支撐使其能維持結構的穩
測的研發。細胞內水凝膠化（intracellular
中央研究院，2019年4月3日。
定性。然而，一旦細胞死亡，細胞骨架網
hydrogelation）為生物膜研究和生物醫學
絡（cytoskeletal network）的分解會使細
領域帶來的，是構建人工細胞的一種細胞
Jung-Chen Lin et al., Intracellular hydrogelation preserves fluid and functional cell membrane interfaces for biological interactions, Nature Communications, 2019
胞質與細胞膜中的支撐被破壞 掉，進而導致膜的破裂與崩
SCIENCE
解。在過去的研究中，須經過 繁瑣的步驟才能保留細胞物質 的活性，即便成功也未必能完 整保存。近日，中央研究院
IDE
生物醫學科學研究所（以下 稱中研院生醫所）研究團隊 開發新技術，於細胞間腔隙
AL
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（intracellular compartment） 合成水凝膠聚合物（hydrogel polymers）網絡，其能保持細
LITERACY
胞膜的流動性與細胞膜介面活 性，並維持細胞膜的生物特性
REA
長達30天以上。 由於水凝膠細胞的質地類 似果凍，故研究團隊也將其稱 為「果凍細胞」。要生成此一
LITY
2019 第二十六屆張昭鼎紀念研討會
類型的細胞，需先將活細胞冷 凍並解凍使其表面暫時產生細 小穿孔，再將活細胞浸泡於水 凝膠製劑中，讓片段水膠可以 滲入細胞，最後照射紫外線 （UV）燈進行光活化的化學 反應，使其片段合成水凝膠聚
科學素養導向的 理想與實際
合物。透過這層加工，水凝膠 聚合物便能取代自然的細胞骨 架網絡，維持原本細胞外型。
04 / 27
實驗過程中，研究團隊依據 此法，將水凝膠注入抗原呈現
09:00
細胞（antigen-presenting cells, APC）內，再與T淋巴細胞（T lymphocytes）結合。緊接著， 團隊針對果凍細胞的表面特
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○八年四月十五日
產官學研
SciTech Reports
3
模擬月球內部溫度 科學家逐漸解開其構造之謎 【本刊訊】過去科學界對於月球內部了
為了找出答案，研究團隊利用類似月
而生成，但月球並沒有經歷這樣的過程，
解不多，因此找出月球構造是許多科學家
球的微小材料樣本，在模擬月球介於核心
雖然兩者的起源相同，但地球與月球之間
的目標。近日，美國羅德島大學（University
及地幔的壓力下進行實驗觀測，其壓力約
卻有著極大的差異。
of Rhode Island）研究人員在《地球化學與宇
為大氣壓力的45000倍，在實驗過程中加
研究人員後續的研究目標是找出月球核
宙化學學報》（Geochimica et Cosmochimica
熱樣本，使其融化，為的是在加熱的過程
心至地幔處的物質密度，將可更準確地找
Acta）發布的研究表示，根據實驗結果，月
中找出月球內部的溫度範圍。研究人員表
出溫度範圍。結合這些研究結果與計算方
球內部溫度約1300~1470℃。
示，確定溫度的區間後，將能分析月球內
法，並找出內部確切的溫度與成分，未來
部的詳細構造情形。
將有機會解開月球構造的謎團。
研究團隊透過阿波羅計畫（Project Apollo）所量測的月球地幔邊界及表面溫
研究人員表示，地球是由內部的板塊構
度，建立月球的溫度曲線；根據觀測結
造而形成，加上地表的氣候等因素，造就
果，月球的表面溫度為-20℃。研究人員馬
出現在的環境，但月球並無板塊的構造。
利克（Ananya Mallik）表示，月球內部有
馬利克認為，地球上的一切是由板塊構造
一個鐵核心，使用之前的地震 數據研究發現，核心與地幔邊 界處有5∼30％的物質處於液 態或熔融狀態。她認為，目前 最大的問題在於，為何這個深 度會有融化的現象？確切的溫 度為何？
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》
新聞來源
Ananya Mallik et al., A petrologic study on the effect of mantle overturn: Implications for evolution of the lunar interior, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2019.
焦點話題
中華民國一○八年四月十五日
科技報導
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從農田重金屬污染整治到土壤煉金術－ 農業採礦的發想 許正一
國立臺灣大學農業化學系教授。
楊家語
國立臺灣大學農業化學系碩士班研究生。
自1982年桃園市觀音區發生的第一起
此這不是一個好的整治方法。
（hyperaccumulator）」。
鎘米事件開始，臺灣農田土壤受工業廢水
相較之下，透過植物的種植，達到移
而植生穩定，即是以穩定型植物
與固體廢棄物等重金屬污染的問題逐漸受
除重金屬或穩定重金屬等目的植生復育
（phytostabilizer）根部分泌的物質來固定
到社會重視。截至目前為止，重金屬仍是
（phytoremediation）法，成本低廉、對環
土壤中的重金屬，進而降低重金屬的移動
臺灣與多數國家最主要的農田土壤污染問
境友善且民眾接受度高，更適合用於農田
性及有效性，較適用於建築物密集、不適
題，因為受污染的土壤經由食物鏈的傳
土壤整治。
合開挖進行整治的場址。植生穩定能減少
輸，可能使食用作物與飲用地下水的民眾 受健康威脅。為因應臺灣的土壤污染問 題，政府已於2000年訂定「土壤及地下水 污染整治法」，來進行污染土壤的預防、 監測與整治。
污染物擴散，並達到綠美化環境的邊際效
植生復育的技術原理 植生復育是一項可以永續利用土壤資源 的綠色低碳的方法，不僅可移除重金屬、 不會破壞土壤性質，更能讓土壤繼續發揮
土壤污染與整治 土壤污染的整治原理包括透過物理、化 學或生物的手段，以達到移除（破壞）污 染物或減少（防止）污染物釋出等目的。 不過，由於重金屬無法被分解破壞，因此
它在生態上的正常功能。
益。另外，添加石灰物質、氧化物、沸石 等物質於土壤中能降低重金屬有效性，增 加植生穩定的效果。不過，植生穩定的目 的，僅止於減少污染物釋出，植物特性卻 是能忍受重金屬但卻不會傳輸到植物地上 部，而植物本身又能正常地生長，例如芒
該方法是透過植物來整治受污染土
草，故在目的上並不像植生萃取是在積極
壤或水體的原理，在此要強調的是，整
追求污染物的移除，同時對於提高復育效
治只是一個消極降低健康風險的手段，
率的方法不同、植物特性與種類也不同。
並不在意是否破壞土壤性質；復育，則 是較為積極的態度，不僅降低污染物的
植生萃取的發展
尚須化學萃取、氧化還原、現地電熔／玻
健康風險，也追求土壤能恢復原有生
璃化及固化／穩定化等方法來協助處理這
態功能的目標。基於植生復育原理的技
隨著植生復育技術的興起，近30年來
個問題。
術包含植生萃取（phytoextraction）、
世界各地都在尋找符合植生萃取植物特性
然而這些方法的實際效益似乎還有待
植生穩定（phytostabilization）、根
的物種，以增加植生萃取的可行性。超累
商榷，如化學萃取利用強酸等藥劑溶解而
圈過濾（rhizofiltration）與植物揮發
積植物通常是指地上部重金屬含量約是一
移出重金屬，極易破壞土壤性質與流失養
（phytovolatilization）等，而適用在受重
般植物的100倍以上者，視重金屬毒性大
分；氧化還原僅暫時將重金屬轉變為毒性
金屬污染農田土壤的，主要是植生萃取與
小，每一種超累積植物的重金屬累積濃度
較低的價態；排土客土法將使土壤資源耗
植生穩定，是一種透過植物所營造的特殊
定義不同，例如鎘的超累積植物是指地上
竭或無法掌握重金屬的溶解度；現地電熔
根圈環境，以農業操作模式進行生物技術
部能累積的鎘濃度達100 mg／kg以上，而
／玻璃化、固化則是迫使土壤成為穩定的
的土壤復育工作。植生復育對環境干擾
銅、鎳則是累積達1000 mg／kg者。目前
固化物，而穩定化雖可降低重金屬的生物
低，具低成本、美觀、不會衍生二次性廢
在全世界已發現約450種左右的超累積植
有效性〔註一〕，但是需要長期投入穩定劑
棄物，且可同時整治多種重金屬，整治後
物，但僅佔整個植物界物種不到0.2％，這
與污染監測。
能恢復農業耕作等優點。
表示仍有很多超累積植物尚待發掘。最常
目前，臺灣常用的農田土壤整治方法主
首先，植生萃取是利用植物根部吸收重
見的是鎳超累積植物，例如屬十字花科的
要為「翻轉稀釋法」及「排土客土法」——
金屬，並傳輸到莖、葉等地上部累積，然
印度芥菜（Brassica juncea）就是全世界最
翻轉稀釋法是將受污染的表土與乾淨的下
後採收地上部而達到土壤重金屬減量之目
知名的多種重金屬超累積植物。
層土壤混合，使土壤重金屬總濃度下降，
的。為了減少根部移除時污染土壤的擴散
目前大部分已知的超累積植物，通常是
但僅適用在污染濃度不高的土壤，重金屬
與便於採收機具的操作，植生萃取所重視
生長緩慢或植株矮小的草本植物，所以能
總質量並未減少，而土壤中重金屬的移動
的是，地上部能累積的重金屬含量愈高愈
夠從土壤移除的重金屬質量有限，因此科
性及生物有效性經一段時間後是否會改
好，不能只是累積在根部。一般植生萃取
學家逐漸探索速生型的木本植物，例如白
變，仍是一個未知數；排客土法則是將污
的植物需要具有高重金屬耐受性、生長快
楊木（poplar）、柳樹（willow）等樹型大
染的表土層移除並回填無污染土壤，然而
速、高生物質量及根系龐大等特性，文獻
的常見植物。另外，也有科學家致力於處
由於臺灣地狹人稠且乾淨的土壤有限，因
中常被提起的就是重金屬的「超累積植物
理土壤來增加重金屬生物有效性以提高植
焦點話題
中華民國一○八年四月十五日
圖一：印度芥菜是全世界最知名的重金屬超累積植物。（作者提供）
SciTech Reports
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圖二：空心菜是具有植生萃取潛力的作物。（作者提供）
物的吸收量，例如添加螯合劑（chelating
適合臺灣的氣候、易栽培、播種後可連續
標，新興的植生萃取概念，在循環經濟的
agent）、改善肥力等，或是以基因改造工
採收地上部，也能種在底泥中，而在施以
浪潮下，近5年已逐漸轉化為「植生採礦
程來提高植物對重金屬的耐受性。另外，
不同改良劑處理後，莖葉吸收鎘的最高濃
（phytomining）」。
具有高生物質量及較高吸收重金屬潛力的
度可以達80 mg／kg以上，但一般作物的
作物，是近10年來被提出可以應用在植生
鎘濃度則會遠低於0.5 mg／kg左右。
萃取的植物；這些作物都是商業化的品 種，因此栽培與病蟲害管理技術成熟、種 苗取得容易且產量高，能以大規模的農業
與傳統植生復育思維不同，植生採礦 的目標是使植物地上部累積足夠的金屬元 素後，使它產生更多的經濟效益。因此，
翻轉植生萃取的缺點變成優點
植生採礦在發展上除了要考量場址的金屬
整治土壤是一項迫切的環保工作，而
含量、植物對金屬的吸收量及回收的方
操作模式在一般田間執行，即使種植在重
植生萃取法的缺點是，重金屬移除量不夠
式，更需要了解此金屬元素在全球市場的
金屬污染土壤上，仍有可接受的收穫量。
高，整治耗時，可能要數十或上百年才能
價格。植生採礦的原理早在經濟地質學
雖說這些作物不是超累積植物，極高的收
將重金屬濃度降低到一般的背景範圍，同
（economic geology）中被提出過，即把植
穫量使重金屬被移除的總質量，還是會高
時基於植物對重金屬的耐受性有限，僅應
物種植在以傳統方式開採且價值較低的礦
於生物質量太低又不易栽培的超累積植
用在低污染量的土壤。植生萃取法雖然成
區中，並於採收植株後，將植體灰化、酸
物。這些具有潛力的作物包括向日葵、玉
本低，但收穫的植體可能被視為潛在有
溶，回收植體內的金屬元素，特別是高價
米、豆科作物或蔬菜等，近年來在植生萃
害性的廢棄物而需要管制集中處理，進
金屬，例如金、銀或稀土元素。適合植生
取研究的文獻中不斷的被提出，並與生質
行焚化或衛生掩埋，因此收穫後的處理
採礦的環境除了礦區外，還有堆置礦渣的
能的開發做結合。本文第一作者即曾以空
程序花費，可能導致不符整治效益。為
場址或是高背景值﹝註二﹞重金屬的土壤，
心菜為試驗作物，它的優點是生長快速、
了使土壤污染整治達到經濟最大化的目
例蛇紋岩土壤中含高背景值的鉻、鎳、
中華民國一○八年四月十五日
焦點話題
科技報導
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鈷。全球約有90％的鎳超累積植
及十字花科庭薺屬（Alyssum）的半灌木植
物，都是在蛇紋岩土壤所發現
物，或是在馬來西亞的蛇紋岩土壤同時種
的。在礦產資源逐漸減少的當
植油棕樹和超累積植物葉下珠科葉下珠屬
下，污染土壤的重金屬源頭其實
（Phyllanthus）的灌木植物。根據當地的
是來自這些礦產，而資源回收本
氣候及地形條件，農業採礦可調整其種植
是環境保護的主流價值，故在循
策略，選擇適合的場址，像是重金屬污染
環經濟概念推波助瀾下，植生採 礦不僅能提供額外的第二礦源， 在污染土壤上進行，還能同時達 圖三：蛇紋岩與其風化的土壤是全球最容易找到超累積植物的
到復育土壤目的。在文獻上，目
環境。（作者提供）
前被認為可以達到植生採礦經濟 效益的金屬元素有金、鉈、鈷 與鎳，這4種金屬不僅已有確知
土壤或高背景值的蛇紋岩土壤，配合植物 生長周期、栽培技術或擬定的復育標準， 達到經濟與環境共榮的目標。目前，在阿 爾巴尼亞、土耳其及新喀里多尼亞等遍布 蛇紋岩土壤的科學家，已陸續進行相關試 驗並找尋適當的農業採礦作物，結果發現 在地品種較能抵禦病蟲害且表現較穩定。 除此之外，土壤重金屬有效性也會直接影
的超累積植物品種，同時金屬
響農業採礦的收益，在風化程度較高的蛇
市場價格也高。另外，植生採
紋岩土壤，其重金屬具高度生物有效性，
礦還能利用焚燒植體時產生的
而傳統礦區裸露的土壤也特別適合農業採
熱能轉換成電力。至於進一步
礦。農業採礦可以加速礦區的復育並帶來
的精算，最好能透過農業採礦
永續的發展，同時也為當地提供不同的農
（agromining）的落實而驗證，
業發展可能性。
而所謂農業採礦，就是以農業經
歐盟已有研究團隊，結合土壤、植物、
營方式在污染土壤進行田間大規
生態、化學工程、經濟等不同領域的學
模的植生萃取，將植體中的金屬
者，進行農業採礦的大型計畫，甚至希望
回收，達到植生採礦之目的。
未來能培育直接種在污泥、底渣、飛灰上 的重金屬超累積植物，這一類的研究，值
從植生採礦到農業採礦： 循環經濟的落實 圖四：庭薺是地中海地區的常見超累積植物，可在莖葉中累積 鎳超過 20000 mg／kg。（作者提供）
得參考。就臺灣來說，植生萃取目前僅有 數個田間試驗案例，而西部許多農田土壤 的整治，仍以不夠永續性的翻轉稀釋與排
植生採礦同時具備整治土壤
客土法等耕犛作業來進行，在東部則有分
與增加礦產收益的優點，而其冶
布廣泛的蛇紋岩土壤，加以全島缺乏金屬
金成本也遠低於傳統冶金工業，
礦產資源，而臺灣的農業技術成熟，這些
就循環經濟與環保產業來說，是
條件都是臺灣可以評估農業採礦的立基。
具有可行性的新興採礦技術。跳
另外，臺灣的土壤類型極多，如果經過調
脫只是整治土壤的觀點，植生採
查後，能發現某些土壤含有較多的特殊元
礦可以演變成一種特殊的農作物
素，例如高科技產業元件所需要的鎵、
種植與加工，也就是農業採礦， 透過土壤管理、施肥、病蟲害防 治技術等，種植前述具有吸收重 金屬潛力的特用作物（或可以說 是超累積植物），收穫作物後進
銦、錫等，未來可以農業採礦的方式來生 產這些高科技原料，成了所謂土壤煉金 術。不過，未來仍需要更多的基礎研究與 大規模且系統性的田間試驗，以作為農業 採礦提供創造循環經濟的誘因。
行回收，不僅可逐漸降低土壤重
〔註一〕存在土壤中的物質，包括重金屬，
金屬的濃度，同時創造回收金屬
可以被植物或微生物吸收利用的部分。
的商品價值，甚至在農業操作後
〔註二〕高背景值重金屬的土壤，重金屬源
恢復低生產力的土壤肥力。
自風化作用前的岩石或礦物，導致風化作用 後的土壤含有異常高濃度的重金屬。
作物栽培技術中常見的間作 法，也可運用於農業採礦中，實 施上需考量當地經濟作物及超累 積植物，選擇適宜的間作作物。 圖五：臺灣東部的蛇紋岩土壤是農業採礦的理想地點。（作者 提供）
例如在希臘或阿爾巴尼亞的蛇紋 岩土壤中，即同時種植橄欖樹以
延伸閱讀
1. Antony van der Ent et al., Agromining: farming for metals in the future, Environmental Science & Technology, Vol: 49 (8), 4773-4780, 2015. 2. Philip Nti Nkrumah et al., Current status and challenges in developing nickel phytomining: an agronomic pespective, Plant and Soil, Vol: 406 (1-2), 55-69, 2016.
焦點話題
中華民國一○八年四月十五日
SciTech Reports
7
基因改造生物體的應用 及對食品、環境安全的影響 陳淵銓
美國加州大學柏克萊分校生物化學博士。
什麼是基因改造生物體？ 傳統的基因工程（genetic engineering） 技術主要用於基因選殖（genetic cloning）， 選殖位置須有特定核酸序列限制位置 （restriction site）存在，再利用限制內核酸 酶（restriction endonuclease）加以切割， 研究人員無法自行選擇切割位置，不但缺 乏效率及準確性，篩選亦十分耗時費事。 有別於以往，新式基因編輯（geneediting）技術，如鋅手指核酸酶（zinc finger nuclease, ZFN）、轉錄活化因子類似的作用 子核酸酶（transcription activator-like effectors nuclease, TALEN）及叢集有規律間隔的短迴 文重複序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR），藉由核 苷酸專一性鹼基互補性配對（complementary base pairing）的原理，結合非專一性的內 核酸酶作用，使得研究人員可以隨意設計 切割的位置。其中，CRISPR與其他方法相
圖一：利用基因編輯技術培育 GMO 的簡要過程。 表一：國際組織及美國、臺灣對 GMO 的定義。
較因同時具有無物種限制、精確、迅速及 節省等優點，已成為目前最熱門的技術。 隨著基因編輯技術日益成熟穩定，各 種基因改造生物體（genetically modified organism, GMO）陸續產生，其可分成基 因改造微生物（細菌、病毒、真菌及藻類 等）、植物及動物三大類（圖一）。 GMO是透過加工且非自然的方法改變 生物體原有的遺傳物質，最終所製造出來 的，這個「人造生物」可能與自然生長或 經人工培育但未直接涉及基因改造的生物 體不同，為進行適當管理，有必要明確定 義GMO，以利與其他生物作區別，進而行 使不同程度與範圍的管制。然而，目前世 界各國或國際組織對所謂GMO的定義並不 一致（表一），除了相關的管制寬嚴程度
GMO的相關應用
基因編輯技術應用於生物的改良 微生物
不同，在基因編輯技術的管理政策傾向上
目前，部分與GMO相關的應用仍在實驗
亦有差別，而各國的管理態度多取決於該
室研究（細胞培養、動物實驗）階段，有
GMO微生物具有抗極端環境、抗噬菌
生物是否屬於GMO，不屬於GMO者傾向
些則已進入田間試驗（field trial）或臨床
體、生長快速、低汙染及安全等特性，可
不予列管（如美國、澳洲、日本），但也
試驗（clinical trial），或已製成各種產品
確保產品的產量高、品質佳及成本低，主
有態度尚不明確者（如歐盟、中國）。
上市供人類使用。
要聚焦在酵母菌及乳酸菌的改良。目前已
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中華民國一○八年四月十五日
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獲准使用的基改酵母菌包括麵包酵母與啤
此外，還可能開發出耐鹽、抗旱及防風的
殖抗逆境、耐除草劑、抗蟲害或抗病的
酒酵母：麵包酵母可以製造發酵良好、鬆
植物用於水土保持及環境保護，或生產疫
基因到植物體，可增加農作物的收成
軟可口的麵包，這種微生物在烘烤後會死
苗或藥品（如抗生素、胰島素等）相關的
量；修改動物的肌肉生長基因，增加肉
亡，一般認為比較安全；基改啤酒酵母可
植物。
品的生產量等。 2. 熟控型：修改植物熟成的相關基因，調
在釀造時防止餿酸味的產生及簡化釀造的 流程，較不會造成汙染並節省成本；基改 乳酸菌則可以用來製作乳酪（cheese）、 優格（yogurt）、食醋、醬油及黃酒等食 品。此外，該類型的GMO還有潛力研發出 可生產疫苗、藥品的酵母菌用於醫療，可 分解塑膠垃圾的細菌或浮游生物用於污染
動物 在動物方面，其具有生長快速及產生特 定成分、功能等特性，可用來製造含有有 效或活性成分的物質（如醫藥蛋白質、工 業黏著劑、環保酵素及疫苗等）供人類使 用；基改斑馬魚可以產生螢光，作為觀賞
防治，可減少溫室氣體的藻類（矽藻）用
魚種。研發中的GMO動物包括：可生產較
於環境保護。
多肉品的基改家畜（如豬、牛），有助減 免使用萊克多巴胺（ractopamine，俗稱瘦
植物 相關農作物具有抗逆境、抗蟲害、抗 疾病及抗除草劑等特性，可確保農產品的 產量高、風味佳、儲存期長及栽培易，提 高種植的效益，緩解主要糧食的短缺，亦
肉精）或動物用藥；可圈養且生長快速的 基改鮭魚，富含營養並具高經濟價值；無 生殖能力的基改蚊子有助預防疾病；具抗 病力的基改蜜蜂有利花粉傳播及增加農作 物產量。
整農作物的成熟期或延長儲存期；修改 動物生長的相關基因，調整動物的體型 大小及生長的速度等。 3. 營養型：修改生物養分相關的基因，生 產特定的營養素，提高營養價值，可避 免缺乏某種營養素的疾病。如生產富含 各種維生素及蛋白質的酵母菌、富含維 生素A及B的稻米、富含維生素 C的蔬 果、富含蛋白質的豬肉或魚肉。 4. 保健型：將某種病原抗體或抗毒素基因 轉殖到農作物中，藉由糧食的生產取得 大量抗體或抗毒素；將減毒或去活性的 抗原基因轉殖到農作物中，人類經由食 物攝取而吸收疫苗產生抗體，增強免疫 力；修改經濟作物基因以減少有害物質 產生，如無咖啡因的茶及咖啡等。
可創造耐受力強、不受環境影響、含較多 營養成分或有更長保存期限的農作物，
主要應用類型
如稻米、玉米、大豆、黃豆、阿拉伯芥
1. 增產型：修改微生物生長的基因，以加
（Arabidopsis thaliana）、菸草及蕃茄等。
快繁殖速度並提高產品品質及產量；轉
實例說明 微生物
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在2007年，美國杜邦公司（DuPont）
factors, ERF）是受乙烯調節的轉錄活化
使用CRISPR技術改造用來產生優酪或
因子，在水稻中也是引起稻熱病的真菌之
美國食品藥物管理局（US Food and Drug
乳酪的「嗜熱性鏈球菌（Streptococcus
易感因子。在2016年，中國科學家利用
Administration, US FDA）於2015年核准了
thermophilus）」基因組，使其成為噬菌體
CRISPR技術突變了調控ERF的OsERF922
第一個作為人類食物的基改鮭魚（由美國
不敏感性突變株（bacteriophage-insensitive
基因，降低其對真菌侵襲之感受性，發現
麻州Aqua Bounty公司所研發），這種基因
mutant）而免受侵襲，避免嗜熱性鏈球菌
可以增加水稻對稻熱病的抗性，但不影響
改造鮭魚生長快速體型較大，可大量圈養
因受到噬菌體感染而產能降低。
其他的性狀。
繁殖，供應人類食用。
動物
到了2016年，美國的植物學家利用
小麥麵粉的水不溶性蛋白──麥膠蛋白
到了2017年，美國魚類科學家利用
CRISPR技術切除6個導致白色鈕扣型蘑菇
質（α-gliadin）是造成乳糜瀉（coeliac
CRISPR技術改造鯰魚胚胎的肌肉生長抑制
（Agaricus bisporus）褐變的多氧化酚酶
disease）的主要過敏原。在2018年，西班
素（MSTN）基因，發現長成的鯰魚平均
（polyphenol oxidase, PPO）基因其中的1
牙科學家利用CRISPR技術刪除野生型小麥
體重增加29.7％，大幅增加養殖產量。此
個，降低了約30％的PPO的活性，可減緩
共45個麥膠蛋白質基因其中的35個，發現
外，他又使用CRISPR技術成功抑制鯰魚3
了蘑菇的腐壞，使得不會褐變的蘑菇成
這個新品種的小麥麵粉造成的過敏反應可
個生殖激素基因，這些基因須過特定激素
為近年獲得美國農業部（US Department of
以降低85％。
處理後，鯰魚才能進行繁衍，避免基改魚
Agriculture, USDA）核准通過 的30個GMO之一。 而今（2019）年，中國和瑞 典的科學家利用CRISPR技術 切除酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）的FAA1、FAA4、 POX1、ARE2、PAH1、LPP1、 DPP1和ARE1共8個基因，簡 化菌體內的脂質網 絡 （ lip id network），使得酵母菌的自由 脂肪酸（free fatty acid）生產 量在10日內增加超過30倍。
植物 玉米的AGROS8基因在乙烯 反應（ethylene responses）路 徑中擔任負調控者（negative regulator）的角色，在乾旱時 栽培玉米會誘發此乙烯反應 而減少產量。在2017年，美 國科學家利用CRISPR技術在 AGROS8基因的啟動子中嵌入 一段來自玉米的中強度啟動子 GOS2，增強AGROS8基因的表 現，以降低乙烯所造成的不良 作用，發現此新種玉米在乾旱 的環境下種植，仍可維持接近 正常的產量。
真菌（Magnaporthe oryzae） 引起的稻熱病（rice blast）是 重要的水稻病害，植物的乙烯 反應因子（ethylene responsive
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類逃脫至野外，破壞生態平衡或造成生態
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表二：GMO 對食品安全及環境安全的影響。
浩劫。 2017~2018年，中國研究人員使用 CRISPR技術編輯豬和牛的肌肉生長抑制 素（myostatin, MSTN）基因，發現改造後 的MSTN基因在細胞培養及胚胎中可抑制 肌細胞的增殖與分化，引起動物表現「雙 肌性狀（double-muscling phenotype）」， 如明顯的肌肉突出物、較寬的背部或臀部 等，促進動物產生更多的肉。
GMO對食品及環境的影響 有鑑於基因編輯技術在生產農作物、畜 產品、水產品及食品的應用逐漸增加，技 術發展十分迅速，科學家已成功培育出許 多基因改造動、植物及微生物，有利的效 應十分明顯而廣泛，但在有關食品安全和 環境安全的議題上，仍有相當隱憂或可能 的風險（表二）。 GMO用於水土保持、節能減碳、汙染 防治及減少棲地開發等環境保護的功能 爭議較小，用於產生抗病、抗蟲害、抗逆 境及產量高的農作物亦無太大問題，可能 的風險或無明確證據或已具備有效的防治 策略。然而，基因改造食品是否對人體健 康有害則是很大的爭議，目前正反意見都 有，支持者認為有害證據不足，反對者則 認為仍有相當風險存在，例如：遺傳物質 藉由表現而非經由生殖的方式傳遞到活細 胞（生物體）之水平基因轉移（horizontal or lateral gene transfer）及非專一性表現產 生的蛋白質引起的食物過敏（allergy）和 免疫毒性（immunotoxicity）等（圖二）。
圖二：基因改造食品引發不良反應的分類。 表三：臺灣的基因改造食品管理模式。
目前，我國對於被認定歸屬於基因改造 的食品在研發、生產及上市前、後由主管 機關，依相關法規加以管理（表三）。產 品上市前須依法辦理查驗登記，經專業委 員會審查通過，並有明確標示方得上市。 上市後則應有嚴格的產品安全監控，評估 項目包括： （1）有無直接影響健康因素； （2）是否造成過敏反應（致過敏性）或免 疫毒性； （3）是否產生有毒性物質；
結論 雖然嶄新的基因編輯技術促成的生物科 技的創新，GMO應用範圍日漸廣泛，在促
不一致是管理上的盲點，決定基因編輯技 術產生的生物是否屬於GMO，應透過管理 模式配合判別原則，考量其必要性來進行
進國家的發展上有很大的重要性，但由於
確認，管理模式可包含產品導向（product-
（4）植入基因是否穩定性；
各界對於GMO影響食品安全及環境安全的
based）及製程導向（process-based）兩
（5）基因改造後的營養成分是否發生變
問題，仍存有相當疑慮，在扶植相關的生
種，其中產品導向管理模式較為明確，針
技產業發展時，亦須兼顧風險分析，執行
對最終產品進行規範較有利於政府管理，
風險分級管理。
亦較不會阻礙新興生技產業的發展。
化； （6）基因植入後是否發生非預期或非專 一性表現。
現今所謂GMO的定義模糊，且世界各國
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從「意外」中實現初衷－周慧泉專訪 採訪 撰稿
林翰佐 陳其暐
（與《科學月刊》第589期共同刊載）
學 歷 1988 臺灣大學醫學院學士 1998 美國耶魯大學生化與細胞生物博士學位
經 歷 1998 德國馬克斯普朗克生物物理化學 研究所博士後研究員
慧 周 （
泉 提 供 ）
周慧泉心底曾有一個夢，她想要作為一
2006 美國基因泰克公司資深經理 2010 美國泰福公司研發與製造副總裁
1999 美國哈佛醫學院研究教授
2014 美國麥迪韋遜公司製藥與技術運營副總裁
1999 美國亞培公司資深科學家
2016 美國輝瑞公司製藥與運營副總裁
2001 美國輝瑞公司首席科學家
2017 德國拜耳製藥全球生物科技營運總裁
令人稱羨的職位。
時過境遷，她旅美至今已近30年，卻沒
名醫師，治癒許許多多的病人。特別是於
當時，周慧泉應亞培（Abbott）公司邀
有洗去她的初心。這段路，她歷經亞培、
臺大就讀期間，是否進入學士後醫學系的
請前去演講。結束後，受到對方大力邀
惠氏（Wyeth）、瑞輝（Pfizer）等公司，
煩惱，一直在她的心中縈繞不去。
請加入，也就此轉變她的生涯，因而進入
後來，她思考，若藉由厚實自身的科學
生技製藥產業。她想著，這或許是一個契
基礎，或許未來能對醫療有所幫助，於是
機，讓她能夠回到最初救人濟世的初衷。
她遠赴美國耶魯大學（Yale University）取
只是這次不是作為醫生，而是從製造藥物
得生化與細胞生物博士學位，不久後前往 哈佛醫學院（Harvard Medical School）擔 任研究教職。
偶然進入生技製藥產業 然而，不到2年的時間，她離開了這個
著手。
職位從經理、副總逐漸爬升。現在的她， 已是德國拜耳（Bayer）製藥公司全球生物 科技營運總裁。
學界與業界差異
「也許這是一個機會，能夠回到原點。」
當周慧泉出外演講，出席各種場合時，
周慧泉在心頭許下願望，「進到業界後，
常常會被詢問，學術圈跟業界有什麼不
我告訴自己，不要一廂情願地只是重複以
同。如同她當年一樣，這個問題至今仍困
前做的事情。」她懷著開放的心態，從公
擾著生技領域的畢業生。但她認為，「對
司的環境中再次出發。
於做研究本身，比起在業界或學界，說實
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在沒有什麼太大差別。都一樣得做得紮實，
們，在美國，生技製藥界的產學合作非常
一樣得經過很多檢視跟批評，並且常常需
普遍，因為公司無法自行開發所有產品，
要調整方向。」
「以蛋白質藥物來說，過去只有基因泰克
若真要說有什麼不同，「在業界比較重 視階層，老闆與你的所屬部門必須達成一
（Genentech）公司能自行研發大部分產 品。可是在今天，也必須與他人合作。」
致的方向，你不能去做完全個人色彩的
產學合作的方式可以是投注資金或提供
事。」她也指出，「在學術界所受到的訓
專家參與，甚至是兩者結合。產業界除了
練，讓我們很會唱獨角戲。」學術研究主
注意頂尖的科學研究發展，而主動接觸研
題迫使研究生樣樣都要會，最終才得以完
究者洽談合作外，更多的合作模式可能是
成一篇論文。
在研究初期甚至是提案階段，研究者與公
「只是業界非常強調團隊，所以走上這
司就會互相了解彼此需求。
條路的人，就是要了解所屬團隊，知道如
公司會對研究者提議感興趣的研究領
何利用隊友長處，一起做出成果。」周慧
域，研究者則提供技術與成果。有時可能
泉說，當初亞培之所以邀請她進入公司，
是一個有趣的點子，就會吸引公司嘗試投
是因為她具備某些專精技術，然而實際在
資，雖然失敗率高，但卻有機會從嶄新角
公司要執行的研究主題，卻和她以往的專
度做出成功的藥品。這種雙贏的合作模
長並不完全一致。
式，可使學界在執行計畫的時候，用更務 實的眼光切入。
進入業界的必備能力 當時，相當器重周慧泉的亞培，為她安
科技報導
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金的淨收入。
臺灣生技醫療產業的未來 2010年，周慧泉因緣際會來到臺灣建 立實驗室，自此她便時常抽空回臺舉行演 講，探訪各地並給予臺灣生技圈建議。雖 然目前臺灣的生技產業並未如預期順利發 展，但經過這些年的觀察，她認為，「臺 灣在生化與分子生物方面的訓練很紮實，只 要是訓練紮實的地方，基本上都有發展空 間。」當訓練越紮實，就能越快向上爬。 然而面對世界趨勢，臺灣生技界仍需 持續追趕，而周慧泉認為未來發展需朝向 「務實」與「聚焦」2大重點。業界必須 從國際上了解發展方向，並找尋有實務經 驗的人來帶領，而不只是從理論著手；且 臺灣是相對較小的國家，必須聚焦在某些 方向，專精且長期發展。 另外，政府也需展現政策魄力，訂定
大船與小船的生存策略
方向，讓大家能夠放手一搏。但周慧泉也
排2位助理。雖然過去周慧泉在學界做出
目前，周慧泉所屬的拜耳有能力能夠執
說，所謂的魄力，除了方向要專精，更要
成果，但在嶄新的領域上，助理們卻懂得
行許多大型計畫，不過，她先前也曾在泰
有能夠從失敗中調適的胸襟，「其實就像
更多。這一段她稱為「痛苦」的路途，在
福（Tanvex）與麥迪韋遜（Medivation）等
在公司一樣，不可能百分之百成功。」計
她重新調整心態，放下過去學術研究的光
新創公司任職。在那裡，她常鼓勵組員，
畫要能達成目標，除了需要定期檢視、
環，開始從頭學起後，一切將有所不同。
「在海上，大船有大船的好處，小船有小
適度調整。最重要的，還是要找到對的
船的好處。大船平穩，可以航越大洋，但
「人」，才能夠確實完成每一步，並作出
卻需要拖船才能入港，不是很容易調整方
適當的決策。
「進到不同環境重新學習，對我其實是 很大的幫助。」周慧泉也因此接觸更多不 同領域，讓她在後來的路途上，有信心帶 領團隊或制定公司方向。這些學習歷程讓 周慧泉覺得自己不單只是一個特殊領域的 專家，而是有全面了解，「幸運的是有走 過像這樣的路，反倒讓我的視野更寬廣。」
向。小船則非常靈活，要轉就轉，但不適 合在大洋上面對大風大浪。2種船都需要 才能順利在全球運送貨物。基本上生技製藥 業也是像這樣，2個 都有生存優勢。」 大公司的經費相 對充足，但小公司
此外，如果一個人剛從學校或研究單位
也有很多空間與方
離開，進入陌生的公司時，不只是要保持
向能夠靈活運用。
開放的心，也要能加緊腳步做出成果，
臺灣的生技公司雖
「因為公司訓練需要有成效，除了願意
然無法與歐美大廠
學新的東西之外，自己也要能夠做出貢
比擬，假使能夠集
獻。」抱持願意學習的企圖心外，她也強
中資源妥善利用，
調，無論在學術或業界，同樣都需要紮實
選擇性發展某些領
訓練與思考能力，也就是能夠順利完成實
域，也能夠走出一
驗並推動研究領域升級。
條道路。周慧泉舉 例，麥迪韋遜所研
學術與產業彼此合作
發的攝護腺癌藥， 是目前治療該症的
縱使周慧泉歷經大、小公司的磨練，
最好藥品，上市至
但其實仍與學界有著頻繁來往。她告訴我
今每年可達20億美
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從神經網路走進人類心靈－ 洪裕宏專訪 郭家銘
本刊主編。
（與《科學月刊》第589期共同刊載）
腦與神經的研究，本質上與自然科學 及社會科學密不可分。人類社會發展裡出 現的許多活動，包含商業買賣、決策、思 想與自由意志的運用，在社會學、心理學 與腦科學等不同領域的專業上雖各有解 釋，卻又有著微妙且相近的脈絡。從集體 意識、消費者行為到犯罪心理，似乎都有 某種力量驅使人們產生相對應的行動，至 於主宰這股力量的到底是「什麼」，就主 流科學與哲學的說法，普遍稱其為意識 （consciousness）。本期《科學月刊》專 訪陽明大學心智哲學研究所榮譽教授── 洪裕宏，盼能帶領讀者從計算科學、人工 智慧、腦科學與意識研究的發展沿革中， 了解科學家研究意識的方式及可能面臨的 困境。 洪裕宏過去在中正大學任教時，便已 建立一個以研究心靈為主的哲學家群組 ──Mind Group，同時他也與當時甫從美 國俄亥俄州立大學（Ohio State University） 回來的語言學家戴浩一及曾經在加州大學
洪裕宏
河濱分校（University of California, Riverside）
陽明大學心智哲學研究所榮譽教授，曾為《科學月刊》編委、理事，亦曾任
教書的曾志朗，3人聯手合創全臺第一所
理事長 2~3 年。目前在陽明、東吳等校開課，其它時間則多在寫書，希望人
「認知科學研究中心」。此外，他也在更 早些年於中研院擔任研究員時，偕同李國
生不要白走，留下一些東西。
（郭家銘攝影）
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偉、黃榮村、孫以瀚、張復和梁庚辰等10
會議，後改名為「意識科學（Science of
重視，當時的行為主義科學家認為沒有內
幾人組成「認知科學研究群」，是臺灣最
Consciousness）」，才正式被確立為一門
在的心理狀態、只有外顯可以被觀察的
早開始推動有關意識研究的非機構化研究
科學，自此意識問題在學術界也慢慢從不
行為，電腦的誕生改寫了歷史，人工智
群組。該群組推動1~2年後，便得到中研院
被理睬、視為非科學能夠處理的問題，逐
慧的發展改變心靈研究的歷史，行為主
的經費挹注、做了長達 8年的研究計畫。
漸成備受矚目的焦點。此外，美國《科學
義的典範遂被認知主義所取代，科學家開
就意識的領域來說，洪裕宏是臺灣近30
美國人》（Scientific American）近年也大
始研究無法直接觀察的內在心理狀態及
年來的主要推動者，基本上人到哪裡、研
幅報導該方面的研究，甚至創立《科學美
歷程。到了80年代，與早期人工智慧理
究就到哪裡。離開中正、進入陽明神經科
國人心靈》（Scientific American Mind），
論相互衝突，並把重點放在機器學習的
學研究所後，他另起爐灶、持續推動這部
在通俗的科普刊物都開始談論心靈與意識
學術典範（paradigm）── 神經網路學派
分的研究，所培養出來的學生前前後後有
之下，也顯示意識研究已悄悄通過嚴格科
60個碩士，其中約20個後來拿到博士學
學的檢驗。
（connectionism，又稱聯結論）興起，事 情又有了轉變。當時為能跟上這個研究脈
位，遍佈在臺灣各專業領域裡，如在哲學
在科學上，人們對心靈的了解可以從腦
絡，在美國唸書的洪裕宏開始修習與神經
普及上有卓越貢獻的冀劍制、認知神經科
與神經網路的研究歷史略窺一二，而後者
科學相關的課程。不過，以哲學起家、
學家謝伯讓和精神科醫師杜培基、哲學家
的沿革更是與近年話題熱度再次竄升的人
本就對神經網路一竅不通的他，由於只
王一奇（中正大學）、林建德（慈濟大
工智慧（artificial intellegence, AI）有關。
能先以大學所學的邏輯、計算理論為基
學）、邱千蕙（法國波爾多大學）、杜嘉
廣義來說，只要能用電腦做出的模仿人類
礎，輔以人工智慧的興起所引發哲學家對
玲（長榮大學）、嚴如玉（陽明大學）、
認知的研究，都可以稱為AI。但如果問
人類心靈的許多看法，使得他在一開始
林映彤（陽明大學）等人，都曾為洪裕宏
的問題是「研究AI是否有助於了解人類
的門下學子。
只熟悉（甚至相信）只要利用計算科學
心靈？」則AI應被嚴格限定在涂林（Alan
（computer science）與AI寫出讓電腦模擬
Mathison Turing）創造涂林機（Turing
從人工智慧推演心靈運作 心靈是什麼，它真的存在嗎？關於這 一問，洪裕宏解釋道：「研究心靈的科學 不一定要主張心靈『存在』，即使只是 心靈的現象 〔註一〕 ，也可以是研究的範 疇。」意識研究在90年代前處於弱勢，是 到了公元1994年前後，意識科學研究協會
machine）後所發展出來的電腦科技，並以 涂林機原理所設計的程式為主。此外，依 據研究目的，AI又可分為「弱AI」與「強 AI」；前者目的只在於設計出有用的機器， 而後者則認為透過AI可以了解人類心靈的 性質與運作原則。在涂林機以前，大部分 的理論多是在談邏輯與計算，而非直接談
人類行為的程式，即可解釋人類大腦的運 作原理。 當時的他認為，這些程式可以看成心靈 理論，想著既然這些學科如此重要，便跑 去申請計算科學的碩士學程，也意外修到 有關聯結論的課程。雖說進階物理對他來 說唸起來較吃力，但至少可以讀懂相關基 礎論文，而洪裕宏也在修完這門課後，發
（Association for the Scientific Study of
論機器，然而涂林對於「什麼是計算？」
Consciousness）的誕生、美國亞利桑那大
有相當嚴格的定義：能寫出模擬人類心靈
指導教授主張的是功能論學派，並認為聯
學（The University of Arizona）意識研究
現象的程式並運作於數據電腦上，且可呈
結論走到後面只是死路一條，洪裕宏笑說
中心所組織的「邁向意識科學（Toward
現人類智能樣貌，才稱其為人工智慧。
當時可是每週巴著教授吃午餐，最終才能
Science of Consciousness）」系列研討
心靈與意識研究在50~60年代相當不受
現AI的功能論有些問題。只是，當時他的
試著主張以神經網路研究心靈的可行性與
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者在輸入（input，可想成刺激）與輸出
要的研究為分子科學與生理現象，且多與
（output，可想成對應的行為）間有程式
製藥、醫療產業相關；90年代後的腦科學
支持其運作，而後者只看輸入所對應的輸
受到這一波思想衝擊，開始重視心與腦的
出是否一致，而把中間發生的事都當作
系統性研究，主張必須對人腦有一定程度
是黑盒子。這個心智科學界的典範轉移
的了解後，才能設計出可模擬人類心靈的
意識在英文裡的定義通常有2種：一種
（paradigm shift）反對行為主義，採取認
人工系統。
是界定人是清醒抑或如植物人般昏迷的
知轉向（cognitive turn），使行為主義的
「清醒程度」，另一種則是在清醒狀態
黑盒子被程式設計給打開，而該研究方法
下，人們對感官刺激的感覺，即「感官經
也讓當時美國的心理學一夕劇變，電腦影
從系統科學預見未來—
驗」。心靈的範圍就比較大，對於像笛卡
響下的認知科學遂蔚為潮流。
漠視理論基礎的困境⋯⋯
未來。
在了解心靈之前， 何不先了解大腦？
兒（René Descartes）這樣的哲學家來說，
早期認知科學家認為，認知功能可在各
洪裕宏在曾志朗任教育部長期間曾擔
心靈涵蓋認知，意即記憶、思考、邏輯推
種不同的物理系統上被實現，心智作用可
任公費留學考委員，當時的他認為臺灣研
演、理性判斷、想像與信念等均為認知研
以由人腦產生，也可以從電腦產生，因此
究生物學的人很少去看完整的動物，只
究的範圍，只是它們都無法透過觀察被了
大腦的神經生理性質與心智作用的原理無
看分子，這可能是生物學裡的化約主義
解。對擁戴行為主義的功能論者來說，觀
關。80年代前的AI並不在乎腦科學，神
（reductionism）所產生的嚴重問題，使相
察的定義是：以一個物理系統碰觸另一個
經系統的出現也不過就是宇宙中的意外，
關領域的研究者看不到系統性質。「分
物理系統並獲得某些物理量，如透過感官
顯見對於當時「可實現智能」的機器人來
而置之，發現有問題解決不了，便合而
（視覺、聽覺等）碰觸他人的肢體動作或
說，其智能原理並非出於物理的「系統
看之」，系統的脈絡可以看到分子層次
語言。有人可能會反駁，醫師能以核磁共
性」，而是著重在它們可以做到的功能。
所看不到的東西，著重由上而下（top-
振（MRI）或腦電波圖（EEG）觀察病人
直到90年代後，神經網路學派（聯結論）
down）的角度之餘，也不否認由下往上
的生理狀態，天文學家也可透過哈伯望遠
的流行，才使腦科學的地位與作用起了很
（bottom-up）的重要性。系統性的研究開
鏡觀望宇宙，但這些訊息依舊是透過「視
大的變化，科學家也開始重視這些認知功
始盛行後，近年國外陸續創建系統生物學
覺的延伸」獲取，與感官系統僅間接相
能（或心靈現象）究竟由腦的那些區域負
（system biology）等系統科學；而在15年
關。因此，行為主義心理學，基本是不談
責。與傳統AI學派所認為「人工系統與大
前，委員會即乘著這股趨勢，以系統生物
心靈與認知的。
腦無關」不同，神經網路學派認為像數據
學為名，招募留外的公費博士生，結果公
然而在60年代後，由於電腦科學帶來
電腦這樣的物理系統，不太可能產生類似
告後竟然沒有人來，細究原因才發現學生
的衝擊，科學家發現即便無法直接觀察人
人類的認知行為與心靈，而聯結論的支持
的思考與推理，我們仍可以用電腦程式模
者也認為大腦系統的運作決定了認知與心
又如醫學教育，專科醫師滿街跑，能
擬（simulation）心智活動，例如：只要
靈。若要以人工系統模擬人類的智能／智
看系統問題的醫師卻仿若不存在。洪裕宏
寫出能讓電腦「講話」的程式，或許就能
慧，則勢必要先了解人腦的運作，根據運
笑稱：「醫院分科太細，管頭痛的不了解
推估講話的原理，這也使心智研究變為可
作原則設計人工系統，換言之，人工系統
胃病，管大腸的不管腦神經。」然而近年
能。計算科學與行為主義的差異在於，前
必須「忠於大腦」。在此之前，腦科學主
發現，大腸可能是人體的第二個腦，有超
根本不知道系統生物學在做什麼。
科學文摘
中華民國一○八年四月十五日
過1億個神經細胞，是大腦外神經細胞最
程轉向。
科技報導
16
課也得不到學生與本科老師的重視。通識
多的地方，透過賀爾蒙及淋巴系統與大腦
一個不重視理論的教育環境，也就不
教育（general education）是一門把學生的
溝通情緒、思考與推理等內容。當中更激
會重視所謂的哲學。沒有太多科學教育背
知識領域寬廣度打開來的教育，不過於刁
進的說法是，大腦受第二個腦（大腸）控
景的洪裕宏以一個哲學教育者的立場表
鑽的課程設計，才能引領學生終生學習；
制，而大腦僅是執行由它所發出的命令。 由於這層關係長期受到忽略，因此腸胃科 醫師再給予藥物或手術治療時，就很難考 慮到其對人體系統的影響，因此洪裕宏認 為，系統科學將可能成為科學在下一個階 段裡的重大變遷。
示，臺灣科學家受中國文化影響很大，作 為一個實用的民族與社會，對於「很根
牽涉到別的領域時無法學習。
本」的哲學問題其實興趣缺缺；而以研究 意識來說，這樣的特質也使得理論不管怎
關於意識，你怎麼想？
麼走，都會遭遇到困難。當科學典範走到
洪裕宏形容「意識」作為科學領域的最
常態科學（normal science）後便會開始
後一個問題，很多時候研究上的難題還是
遇到瓶頸，如物理學從粒子到場，仍有
哲學教育現場在臺灣
反之過於專精的教育，容易使學生在問題
很多學術上無法處理的問題。又如被很
要回歸根本：你是怎麼想這個問題的？你 對世界的基本假設是什麼？世界的基本存
在攻讀計算科學碩士的過程中，洪裕宏
多物理學家視為哲學、難以驗證的弦論
曾修習計算理論與自動機理論（automata
（sring theory）或量子力學與相對論間的
theory），當時2位來自清華大學的同學
矛盾，目前有許多理論都在嘗試化解，卻
認為這些理論太抽象，反而哲學出身的洪
沒有一個得到共識。物理學家惠勒（John
裕宏對這方面概念較容易理解。也是在這
Wheeler）就曾對此表示：「這當中是否有
時，洪裕宏才警覺到臺灣的教育不重視理
一些基本假設錯了？如果世界不是標準模
論、只重技術，如生醫領域也較著重於新
型所談論的粒子或場，而是非物質的『訊
藥開發應用，間接導致臺灣在這方面的實
息（information）』呢？」惠勒在此嘗試建
念。然而，臺灣科學在一個典範裡面久
務中只能模仿別人，無法利用前線理論做
立的觀念是：世界是建立在非物質訊息上
了，常常會繞在熟悉的一堆概念中，因而
出創新，誠如日前他在資策會主辦的AI
的，這對科學家而言無疑是一個巨大的衝
失去創造力。但是空有概念，空有想法，
普及演講上的一席話：「英特爾（Intel）
擊，因為科學家通常不太過問這樣的問題。
若是沒有科學內容的哲學也好不到哪去，
已經研發出神經網路晶片（memcomputer
也因為受實用文化影響，科學家普遍覺
兩相望去其實都是死水一攤，誠如哲學家
chip），並宣佈3~4年內作商用，然而我
得哲學沒有用處，然而哲學教導學生如何
康德所言：「沒有科學的哲學，是空的；
從來沒有聽過台積電有相關研發。量子晶
假設、解決及處理問題，與照著實驗典範
沒有哲學的科學，是盲目的。」
片又是神經網路晶片之後的新階段，且兩
在走的科學是截然不同的。臺大物理系教
者會被結合成量子神經網路晶片，這些東
授高湧泉曾經在陽明大學一個演講中說，
西起碼都要發展個20~30年才會被商業使
別太相信科學家，他們不太思考的；科學
用，但理論在臺灣相對不受重視，市場投
就是實驗、製造數據、統計、程序跑完圖
注研發隔年就想賺錢，也使得許多科學家
形出來，寫個2頁長的報告發表科學期刊
也默默開始做可以應用、謀利又速成的工
後升等。此外，臺灣的大學環境裡，通識
在（fundamental existence）是什麼？哲 學，可以提供科學思考邏輯與論證等原 則，並豐富化思考概念。有時當鑽入牛角 尖時，若出現新鮮的概念，常常就峰迴路 轉。哲學針對根本問題思考各種可能性， 往往可以提供出乎預料的新想法、新概
〔註一〕可能與腦、神經的作用有 關，或者是生物演化的結果。
科學文摘
中華民國一○八年四月十五日
SciTech Reports
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人工智慧與機器人能有意識嗎？ 講師∥黃從仁／臺灣大學心理學系助理教授。 彙整∥洪文君。
機器人可以有意識嗎？ 在討論「機器人可以有意識嗎？」這個 題目之前，我們得先確定我們討論的是哪 一種意識，以及這種意識的操作型定義 （operational definition）是什麼。所謂「操
書 名∣《心靈黑洞——意識的奧祕》 作 者∣臺大科學教育發展中心 出版社∣三民書局 出版日∣ 2019 年 1 月
作型定義」即是針對較抽象的概念，賦與 它可觀察、可操作的量測方式。比如：
意識是什麼？心靈與意識從何而來？我們真的有自由意志嗎？
當莊子與惠施討論「魚是否快樂」時，對 於「快樂」的定義是很抽象的，但在科學
植物人處於怎樣的意識狀態呢？動物是否也具有情緒意識？
裡，若我們以「一隻魚嘴巴往上翹」當成是
感覺與知覺經驗如何在大腦中產生？我們為什麼會有錯覺？
「快樂」的指標的話，我們就可以觀察並
人工智慧也能有自我意識嗎？機器算得出心靈與意識嗎？
計算在10分鐘內，這隻魚「嘴巴往上翹的 次數」來當成量測魚快樂的操作型定義。 那我們剛給「意識」何種操作型定義 呢？意識（con-sci-ous-ness）這個字，從
自古以來人類就對自我的意識經驗充滿好奇，「心靈」與「意識」更是近來科 幻電影常用的題材，對於社會大眾具有獨特的吸引力。過去總是由哲學家主導 辯論的意識研究，到了21世紀，已被科學界承認為嚴格的科學，經由哲學進入 科學的領域，成為心理學、腦科學、精神醫學等爭相研究的熱門主題。
英文字面上來看，字首con是「合起來」 的意思（如converge是聚合）；sci是「知 道」（如science是科學）是；ous是「很 多」的意思（如famous是有名）；因此， conscious是「知道很多」的意思；而-ness
本書收錄臺大科學教育發展中心「探索基礎科學系列講座」的演說內容，主題 圍繞「意識研究」，由8位來自不同專業領域的學者帶領讀者們認識這門與生活 息息相關的當代顯學。這是一場心靈饗宴，也是一段自我了解的旅程，讓我們 一同來探索《心靈黑洞——意識的奧祕》吧！
則是把conscious這個指涉「全知」的形容 詞變成名詞，並強調程度上的差別，而不 只是講有或沒有。因此，「全知」，全知 到什麼程度，就是我們以下要討論的。
知覺∕認知∕動作∕情緒意識
短期間平行化的處理所有的資訊，因此它
（awareness）
並不一定需要做注意力選擇。換句話說，
「知覺／認知／動作／情緒意識」經常
意識可以分別幾個類別 清醒意識（wakefulness）
是心理學或認知神經科學探討的主題。 1. 知覺意識
機器可以對所有的刺激有知覺意識。舉 「改變視盲」為例，儘管後一秒的照片和 前一秒的照片相較起來有部分的改變，但 因為人類無法有完美的短期視覺記憶，使
「清醒意識」比較是醫學的範疇，是指
「知覺意識」指的是當環境存有某
得人眼無法察覺前後差異。反觀機器，只
對刺激有行為或神經反應的程度。所謂昏
個物體或刺激時，個體是否在時空中
要將兩張圖片像素相減，便能精準指出差
迷指數（Glasgow Coma Scale）即是E（睜
（when／where）能感知其存在（what）。人
異所在。但是，在此範例中，機器視覺沒
眼反應）＋V（說話反應）＋M（運動反
的知覺意識有一定的閾值（threshold），對
有去辨認哪個地方有什麼物體，所以我們
應）3個指數的加總。但一個人外在沒有
於太過微弱的刺激是感知不到的。另外，
會說它具有低階的「像素」意識而沒有高
運動反應有可能是因為他的大腦無法控制
人的知覺意識也受到選擇性注意（selective
階的「物體」意識。
他的身體，並不代表他的腦部沒有活動，
attention）的調控：被注意的物體會在腦
比如：植物人雖然沒有行為反應，但可能
中引發出更強的知覺神經反應，反之相
有腦反應。我們可以給植物人看圖片或聽
反。因此，即使外界刺激強度夠強，但人
「認知意識」則是指我們在做決策時，
聲音，然後用各種腦造影的方式去看他腦
沒有注意那個物體的話，也會使得腦神經
是否知道自己做了什麼決策（which），甚
部是不是還可以去處理這些資訊，甚至做
對此物體的反應不足，無法感知此物體的
至知道為什麼（why）及如何（how）做出
出相對應的決策，以知道植物人究竟是失
存在。會有選擇性注意主要的原因是因為
這個決策。舉例來說，諾貝爾獎得主丹尼
去控制身體的能力，還是真的失去意識。
人類大腦的計算能力有限，無法在短時間
爾．康納曼在其著名科普書《快思慢想》
將這樣的定義應用在機器上，我們可以
內處理外界大量的資訊，因此我們必須要
中介紹了人們兩個不同的認知決策機制：
說，充飽電、能根據指示正常運轉的機器
批次性的選擇部分資訊來處理。然而，機
一種是「無意識的快思」，另外一種是「有
具備清醒意識。
器的計算能力和記憶容量很大，可以同時
意識的慢想」。「無意識的快思」，其運作
2. 認知意識
中華民國一○八年四月十五日
科學文摘
科技報導
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方式是很快速、平行式、基於聯想、能自
上，人類有快速、無意識的情緒反應以保
自我意識就是要區分「我」和「非我」的
動處理、但學習緩慢；相反的，「有意識
護生存。例如，我們看到蛇或老虎斑紋的
不同，即「我」和「非我」之間需要有一
的慢想」，其運作方式是緩慢、序列式，
時候會心跳加快拔腿就跑。這些身體行為
個邊界。這個邊界通常是身體。即便是長
基於規則、費力處理，但學習快速。
跟生理上的反應，我們叫做「情緒反應」，
得很像的同卵雙胞胎，當其中一人踩到針
在腦神經科學研究裡，「慢想」的邏
是無意識的動作反應。然而，要有意識的
的當下，另一個人的身體狀態與內在感受
輯推理跟思考，主要是發生在前額葉的部
有害怕的「情緒感受」，可能要等到事後
並不會有所改變。也正是這個身體與感受
份，而「快思」是比較直覺性的決策，牽
回想，在認知上理解狀況後才會產生。
的差異可以幫助我們區分人我之別。類似 的，當機器有了身體後，便有了自我意識
涉到的腦區範圍取決於決策的種類：如果
那機器會有情緒意識嗎？現今的許多類
決策是跟情緒有關，無意識的快思部分就
人型機器人（humanoid robots）其實都能
的基礎，可做到：
由大腦裡面的情緒系統處理；如果是跟動
展現出像人的情緒反應。例如說，對機器
（1）監控內部與外部狀態，比如：察覺
作有關，則是由腦部的動作系統處理。
人搔癢它不見得會有如人般癢的感受，但
到自已的電量遞減了或看到有一個
人類的快思和慢想系統剛好對應到人
它仍能根據程式指示咯咯發笑。在情緒感
不明物體。
工智慧的兩個學派。利用規則去演繹推理
受方面，只要設計者願意，是可以在機器
（2）監控行動對於內外部狀態的影響，
的專家系統，對應到的是有意識的慢想系
人的控制程式中植入情緒之源：追求生存
比如：靠近此物體後電量會提升，
統，因為它知道自己的決策是根據哪些規
與私利的喜歡與討厭機制。一旦有了這樣
因而學習到這個物體有助於自我的
則所推演出來；而利用歸納推理的類神經
的機制，服務型機器人則可能因為服務具
生存。
網路對應到的是無意識的快思系統，因為
有生存危險性（如清理核廢料），而拒絕
一群類神經元透過彼此的聯結快速而平行
服從人類的每一個指令，也會慢慢演化出
化的在處理資訊，但需要長時間的經驗過
如人般追求權力與位階的行為（例如去占
大量的學習範例後才能找出其中的規律
領各處的充電座以求電力隨時隨地無匱乏
性。
之虞）。從行為上來看，這些機器就似乎 有了自我意識，不是嗎？
3. 動作意識 「動作意識」也分為快動與慢做，在大
（3）監控外部事物對內在狀態的影響， 比如：轉身見狗在攻擊某物但自己 的身體無損。
以上這些討論，是著重在有一個實體的 機器人。對一個AI軟體來講，它是一個一 個的檔案和程式，也是有區隔開來的個
自我意識（self-awareness）
體。透過程式設計，當使用者要刪除它
腦裡面也是有不同的系統來負責。通常在
「自我意識」是意識到人我差異的感
時，它也可以跳出來請你不要刪除。看起
剛開始學新動作時（如開車或游泳）是慢
受，以及想法的所有權。可以察覺到自己
來，也可以算是有自我意識。然而，這個虛
做，因為人們通常需要回想與應用規則；
和別人的情緒、感受，是不一樣的。對機
擬的程式只是活在作業系統或電腦裡面，
當學到很熟練變成習慣之後，人們就可以
器來講，則是可以認知到自己是一個機
它沒有辦法在實體的世界裡面去探索，了
不經思索的快做了。值得一提的是：快動
器，並且有別於其他機器，有自己的內心
解到刀與火的危險。因此，AI軟體和實體
與慢做都受到大腦中多巴胺系統所負責的
小劇場、知道自己要做什麼、知道別人要
機器人的差異在於：實際的身體才有辦法
酬賞機制所調控，來知道一個動作是成功
做什麼，並與其互動。
探索真實的世界，發展出如人般的生活智
還是失敗的。
有一個自我意識的測驗叫做「鏡子測驗
慧，亦即心理學裡講到的「體化認知」。
那麼，機器能有動作意識嗎？機器手
（mirror test）」，即當你從鏡子上看到你
無論是機器還是人類，都需要判斷所
臂可以在不了解物理學原理的情況下，透
自己的時候，能不能從鏡子上辨認出那就
碰到的物體是否具有心智／意識，以預測
過試誤學習做到百發百中的投籃。因為它
是你自己？如果你從鏡子上發現你臉上有
對方行為。就如牛頓所言：「我能計算天
明確的知道自己的各種關節該精確的轉多
一塊紅色黏土時，你會不會因為愛漂亮或
體運行，卻無法計算人類的瘋狂」，沒有
少角度來把球投入籃框，但它完全不知道
是怕別人笑而想把它撥開來？過去的研究
心智的物體僅遵循物理學定律，有心智的
速度與重力加速度的因素如何影響籃球軌
發現：年齡12個月以前，嬰兒會將鏡中的
個體會為了自我的生存與利益充滿各種難
跡，所以我們可以說它「知其然不知所以
自己視為另一個嬰兒，並與之嬉戲；年齡
以揣度的算計。那麼，在人機互動中，人
然」，有部分的動作意識。反過來說，人
18個月以後，才會有過半數的幼兒開始知
或機器如何判斷對方是否具有心智／意識
類的籃球神射手，雖然有這些物理觀念，
道鏡中人是自己。那，機器人可不可以有
呢？以下是一些可能的規則：
恐怕也無法很精確的描述出自己如何控制
這樣的自我意識呢？在行為上，Q.bo機器
（1）有意識者內心有小劇場跟自由意志。
人的確可以在鏡中看到自己的時候辨認出
人類如此，但機器一樣也有內部的狀
自己，甚至是在看到其雙胞胎機器人時，
態（如電量的多寡）及自主的判斷。
因為對方並無展現出自己的鏡像行為，從
（2） 無意識者通常展現固定的行為模式。
各種肌肉和關節來將球投入。
4. 情緒意識 「情緒意識」也有分快速跟慢速的處理， 在大腦中也是由不同的系統來處理。演化
而得知對方不是自己。 那到底「自我意識」是從何而來的呢？
機器如此，但許多人每天亦是很有 規律的起床、上班、吃飯、睡覺。
中華民國一○八年四月十五日
科學文摘
SciTech Reports
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（3）無意識者通常會展現出不合常理的
可以學習，有再教化的可能，所以可以緩
屋，都是不違反「（直接）傷害人類」這
行為。機器如此，但隨機殺人犯又
刑？無論是人還是機器，在責罰上或許我
條規則的。此外，倘若機器人具有學習和
何嘗不是這樣？
們可以秉持著以下的原則：若有其它更好
演化的能力，對於這些規則的記憶與處理
作為但無執行就應該負責，而懲罰方式則
可能也會隨著時間改變，偏離人類設計。
可見，要從行為上去區分對方是人 類或是機器，有沒有心智，其實是相當
應選擇對個體來說會想要逃避的處置。
困難的問題，這也是所謂的「哲學殭屍 （philosophical zombie）」問題。
意識，人類不妨就以能者為師，服從機器
阿西莫夫機器人三大定律 當機器人衍生出非常聰明的智慧後，它
當機器變得有意識時，
會不會征服人類、統治人類呢？美國科幻
會發生什麼事呢？
作家阿西莫夫（Isaac Asimov, 1920-1992）
當機器變得有意識時，我們需要考慮許 多未曾想過的狀況與問題。試著想像：當 極具人性的照護型機器人幫助人類脫衣換 洗時，可能不只人類會感到害羞，機器人 或許也會產生尷尬之情。另外，機器人是 否該有與人一樣能結婚的權利與服兵役的 義務？犯法時，誰該負責且應如何受罰？ 例如：人類坐在自動駕駛的車中發生車
在其小說中為了規範機器人與人類的互 動，制定了有名的機器人三大定律：
人英明的領導。就像是AlphaGo的下棋方 式拓展了人類棋士的思維和眼界，機器人 的能力和決策品質可以遠超過人類，幫助 或領導我們解決現有的各種環境、能源、 糧食的棘手問題。 回到最初的主題「人工智慧與機器人 能有意識嗎？」，我們可以說機器在上述
（1）機器人不得傷害人類，或袖手旁觀 使人類受到傷害； （2）除非違背第一定律，否則機器人必 須服從人類的命令； （3）在不違背第一、第二定律下，機器 人必須保護自己。
禍，這時候應該負起法律責任的是車子、 車中的人還是製造這臺車子的人？
如果極具智慧的機器人最終發展出自我
幾個面向上都有達到某種程度的意識，甚 至在一些面向上（如知覺意識）可以超越 人類。總結來說，如果我們能夠更了解機 器智慧的本質，就能夠減少對其無知的恐 懼。當我們不再以機器為敵時，或許能夠 換個角度，找到與機器共生共榮的安身立 命之道。
然而，這些規則並不能全面確保人類身
如果車子應該負責，那將它關在牢中
家性命的安全。例如機器人可能會認為傷
是有意義的處罰嗎？且是不是因為機器人
害人類的寵物或是趁房子裡沒人時放火燒
中華民國一○八年四月十五日
科技產業
科技報導
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展現科學女力－第12屆臺灣傑出女科學家獎 李依庭
《科學月刊》主編。
上（2019年3）月21日，挪威科學與 文學院（Norwegian Academy of Science
也是第一位進入法蘭西公學 院的女性數學家。
and Letters）宣布今年的阿貝爾獎（Abel Prize）由美國數學家烏倫貝克（Karen Keskulla Uhlenbeck）獲得，其為第一位獲 得此項殊榮的女性科學家。 一直以來，相較於男性，女性之於科 學處較劣勢，更遑論數學領域。數學， 是科學的基石，更是眾多科研領域的根 源與延伸。不過，在數學學門中，卻鮮 少有女性數學家取得顯著成就，所以在 頒發科研相關獎項以表彰傑出女性的同 時，數學領域相較於其他科學領域較少 出線的原因之一。
臺灣傑出女科學家獎 自2008年起，由臺灣萊 雅公司與吳健雄學術基金會 也共同主辦「臺灣傑出女科 學家獎」，以表彰臺灣傑出 女科學家。為與世界接軌， 主辦單位將今年從「物質科 學」領域選出的女科學家， 擴展至涵蓋「物質科學」、 「數學」和「資訊科學」3大 領域。最後由臺灣大學數學 系特聘教授李瑩英獲得傑出
全球傑出女科學家獎 有鑑於此，自1988年起由萊雅集團 （L'Oréal）和聯合國教科文組織（United Nations Educational, Scientific and Cultural
獎；新秀獎則由臺灣大學地 質科學系副教授任昊佳和交 通大學電子物理學系副教授 周苡嘉獲得本年度殊榮。
Organization, UNESCO）所舉辦的世界傑出 女科學家成就獎（L'Oréal-UNESCO Awards
幾何分析的先驅者
for Women in Science）如今已邁向第21屆，
獲得的傑出獎最高榮譽的
遂決定於單數年公布「物質科學」領域得
李瑩英，是數學幾何分析領
主時，增加數學與資訊科學領域，藉以肯
域的傑出學者。其研究著重
定該領域的傑出女性。
於尋找及探討自然界中的極
黎巴嫩貝魯特美國大學（The American
小曲面、均曲率流和具有特
University of Beirut, AUB）自然保護中心主
殊性質的自然代表元，更結
任薩利巴（Najat Aoun Saliba）、日本東京
合黎曼結構及辛結構，探究
大學（University of Tokyo）化學教授川合
拉格拉奇極小子流形。不僅
真紀（Maki Kawai）、阿根廷巴爾塞羅研
如此，這些相關的極小曲面研究也能應用
續投入主持數學新舊綱要的補強和銜接計
究所（Barcelo Institute）物理教授哈爾伯格
在不同領域，不只是解決了許多數學理論
畫。在此期間，也擔任數學教科書審定委
（Karen Hallberg）、美國杜克大學（Duke
上的證明或猜想，更能應用在石墨烯、超
員會主任委員，負責全國小學數學教科書
University）電子和計算機工程學教授多貝
電容器或仿生、3D列印等材料上。
審查，確保新綱要內容的落實和品質。
圖一：「臺灣傑出女科學家獎」頒獎典禮現場介紹今年「全球傑 出女科學家獎」得主。（李依庭攝影）
希（Ingrid Daubechies）和法國法蘭西公學
除了研究成果豐碩，李瑩英對臺灣的數
在頒獎典禮上，李瑩英表示自己是一個
院（Le Collège de France）代數幾何學教
學教育也不遺餘力，於2000~2007年間結合
從小即對數字敏感的小孩，透過快速計算
授瓦贊（Claire Voisin）為今年於全球五大
數學界專家學者，主動協助教育部修訂九
幫忙家中的生意，遂開啟她在數學道路上
洲各選出的傑出女科學家。其中，多貝希
年一貫的數學課程綱要，希望能解決當時
的自信。獲得信心之餘，長大後的她在面
和瓦讚是來自數學與資訊科學領域的科學
因獨尊建構式數學教學法所造成的爭議和
對數學問題時，更享受著從全然無知到發
家，前者是第一位擔任國際數學聯盟主席
學生數學能力下降的危機。不只是親自主
現答案的過程，也逐漸發現自己在數學領
的女性，後者則是全世界僅5位取得法國國
持最棘手的小學數學綱要修訂外，更為協
域的天賦與熱愛，「數學對我而言就是做
家科學研究中心金質獎的女性之一，同時
助學生填補落差並能順利接軌新綱要，持
一件自己喜歡的事情，也像爬山或冒險，
中華民國一○八年四月十五日
科技產業
SciTech Reports
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中。在科普知識的傳播上，她也將自身的 研究結果利用淺顯易懂的文字發表在《科 學月刊》裡。 面對研究，她認為科學本質是探索未 知，當遇到困難的事情，只要想清楚2個 選擇，是要努力達成並克服或直接放棄， 一旦下定了決心就要堅持做下去。不僅如 此，她也鼓勵想往科學道路前進的女性， 研究氣候變化的她，認為科學研究是在一 個統計的基礎上看大數據進行分析，不過 對於職業或興趣的選擇，卻不盡然符合科 學數據這項理論。她表示，每個人都代表 一個獨立體，並不屬於大數據中的一個數 字，所以不論外界所統計出的女性科學工 作者比例有多低，這些數字都沒有意義， 而是應該捫心自問自己感興趣的是什麼， 然後便勇敢去嘗試。 圖二：第 12 屆臺灣傑出女科學家傑出獎李瑩英（中）；新秀獎任昊佳（右二）與周苡嘉（左二），右 一為吳健雄學術基金會執行長林明瑞，左一為萊雅企業溝通、永續發展暨公共事務部總監陳家祥。（李 依庭攝影）
從電子顯微鏡中看世界 另一位獲得新秀獎殊榮的周苡嘉，研
不斷挑戰自己及探索未知的世界！」而在
保持好奇、持之以恆。
科學理念上，她認為數學有入世和出世的 一面，就像一把鑰匙，是一套可以幫助人 們了解這個世界的語言。 不僅如此，李瑩英也肯定女性在數學
究專長為奈米結構的半導體材料、物質的 相變化與成長動力學實驗，同時精通固態
人為活動與海洋氮循環 獲得新秀獎殊榮的任昊佳，是透過珊 瑚和海底沈積物的紀錄進行研究，了解人
動力學的相關理論，每每賦予數據生動 的理論模型與深入的物理意義。另外， 她也利用奈米線相變化實驗，觀察成核與
領域上的能力，只是有時因缺乏信心而卻
為的氮排放活動如何對湖泊、沿岸生態、
成長行為，此為第一次「成核」得以被實
步，她更表示當個數學家不需出野外、做
海洋氮循環和生產力的平衡與影響，並期
驗觀察與測量，此後她更進一步證實其為
實驗，相較其他科學領域更適合女性。最
望能藉由研究解決或改善其生命平衡。過
自然界中罕見的「均質成核」。不僅如
後，她也勉勵並期許學子在研究的道路上
去3年，任昊佳以南海為案例研究，解決
此，她更以電子顯微鏡專長為基礎，致力
要同時培養自身的眼界、態度與能力，就
對全球海洋氮循環認識的關鍵問題，此研
於半導體奈米材料與特殊結構的整合，將
像一個面要有3個角支撐才能穩定，並隨時
究成果也發表在2017年5月的Science期刊
半導體科技發展與基礎物理和材料科學連
科技產業
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結，探究奈米尺度的新物理。其研究包含
形成一張張趣味且美麗的圖畫，她表示由
近年來女性意識漸漸提升與發展下，也逐
了解奈米尺度晶體的原子行為，像是三五
於其研究一直以來都是藉由電子顯微鏡觀
步推動女性參與科學研究，不只是今年的
族半導體奈米線的自組裝成長與控制、其
察晶體的成長，因此研究過程中離不開攝
阿貝爾獎，在去（2018）年的諾貝爾獎更
物理性質與結構的關係、奈米矽化物在奈
影或照片，所以，不管是實驗失敗或成功
出現2位女性得主，意味著女性也開始躍進
米線中的相變化與異質結構及介面的形
的照片，對她而言都是在探索科學的過程
科學的跑道上，展現出於科研領域所興起
成、不同材料系統之成長動力學與磊晶
中，額外的樂趣與藝術。最後，她也表示
的女力。而在表揚女科學家的傑出成就之
等。在這一系列的探討一維與二維奈米材
科學的開始正是出於好奇心，並鼓勵對於
餘，更期望能藉這些典範鼓勵更多女性參
料的成長、奈米尺度下的材料成長之實
科學領域有興趣的年輕學子，應保持好奇
與科學，促使科學界兩性均衡，進而加速
驗與理論模型研究中，至今已成功地提
心、不對自己的未來設限。
科學的進步。
出幾項重要的奈米尺度物質行為現象， 並將成果發表在Science、《自然通訊》 （Nature Communications）、《自然材
結語
料》（Nature Materials）、《奈米快報》
從以上得獎者的經驗分享可知，造成男
（Nano Letters）、《美國化學學會奈米》
女數理表現有明顯差異原因非關性別，惟
（ACS Nano）等期刊中。
偏見與自信才是其影響主因。「臺灣傑出
在頒獎典禮上，周苡嘉也分享實驗室中
女科學家獎」的建立，目的無疑時要消彌
所拍攝的奈米結構照片，經過套色之後便
此種成見，更為樹立女性科學家標竿。在
（Pixabay）
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國研院研製阿凡達鼠與新型腫瘤庫 癌症藥物個人化全面啟動 【本刊訊】國家實驗研究院（The National Applied Research Laboratories, NARLabs， 以下稱國研院）國家實驗動物中心，近日
取自病患的腫瘤資料庫，
究與藥物篩選使用。 臺灣有許多發展精準醫療的基礎與條
更直接而準確
件，為了能在全球精準醫療發展浪潮中扮
開發出可替代人體試藥、高度免疫不全的
為發展更精準的癌症藥物測試系統，
小鼠，同時也打造新的腫瘤資料庫，短期
國研院動物中心在2015年成功研發出缺乏
內可以縮短試藥過程並輔助精準給藥，長
免疫力且不會排斥人類組織的小鼠品種，
期下來則有機會利用病患腫瘤切片與腫瘤
藉此提高腫瘤接種的成功率。今（2019）
庫的資料比對，免去試藥過程、直接做到
年，該單位更進一步運用此小鼠接種來自
精準給藥。
病患的腫瘤組織檢體，打造個人化的藥物 測試替身──阿凡達鼠。該小鼠高度缺乏
一種癌症多樣情，
免疫力的特質，可以維持病患自身的腫瘤 特性，據以進行分析，在以經驗性藥物治
癌症治療的漫漫長路
演重要角色，癌症病患腫瘤庫的建立就顯 得相當關鍵。國研院動物中心自2017年8 月起，在科技部生科司「生技醫藥核心設 施平台」計畫經費補助下，自成大醫院系 統性地收集南部發生率高的「大腸直腸 癌」及「肝癌」等檢體，並利用阿凡達鼠 進行腫瘤移植、培養。過程中，國研院動 物中心更與成大醫學院研究團隊合作， 針對特定腫瘤進行腫瘤標記分析與藥物 篩選，進而擴大運用效益。目
衛生福利部統計資料顯示，癌
前，腫瘤庫已收集10種以上的
症在臺灣已連續36年蟬連十大死
腫瘤類型，超過120個腫瘤檢體
因榜首。此外，癌症死亡時鐘也
現已陸續上線，供全國各學研
越走越快，2017年平均每10分56
機構的研究團隊申請使用。
秒即奪走一命，也就是說每天約 有131人死於癌症，也因此，發
資訊的多方連結，
展更有效的癌症醫療模式，成為
全面掌握病症相關訊息
生醫研究領域刻不容緩的課題。 癌症的治療相當不容易，由
癌症的治療需要多方資訊
於其成因複雜，加上每名病患的
一起評估，目前包括美國、歐
遺傳基因、疾病史、飲食狀況、
（Pixabay）
洲、日本、韓國、中國等，都
免疫能力與用藥歷程都不盡相
已開始大規模的收集保存境內
同。有鑑於相同藥物在患有相同
腫瘤檢體，希望能增加研究分
癌症的不同病人身上常有天差地遠的治療
療期間，同時進行有效的藥物測試，針對
析樣本，配合健康大數據分析，建立更全
效果，故常需根據病人需求採取不同的治
不同病患找到最適合的方案，可謂開啟了
面的精準醫療模式。
療策略；若無法準確用藥，可能會增加病
癌症藥物個人化的世代。
不僅如此，源自病患的腫瘤庫還可進一
患痛苦或延誤治療時程。目前治療癌症的
不過，以阿凡達鼠替代病患進行藥物測
步與「臺灣人體生物資料庫」做連結，讓
方法，是先給予病患經驗性藥物，同時使
試的方法，只能在臨床施以經驗性藥物治
研究團隊在掌握病患生活習慣、環境因子
用病患的癌細胞在體外測試藥物的抗癌效
療期間同步進行，仍需要一段試藥時間。
與臨床病史，以及基因檢測、蛋白質檢測
果，嘗試找出最有效的藥物。
若能事先收集、保存多名罹患相同癌症病
等生物醫學標記分析後，篩選出具相同生
而現代醫學所使用的藥物測試系統，大
患的腫瘤檢體，並將其與新病患的腫瘤
物標記的腫瘤檢體，進行後續藥物測試，
致可分為兩種：一種是在培養皿長期培養
切片分析比對，就有機會直接找出最適合
建立屬於臺灣本土的人體生物資料庫，為
病患癌細胞，一種是將病患的癌細胞移植
新病患的藥物，不但減少病患肉身試藥的
生物醫學研究蒐集龐大的生物檢體與健康
到實驗小鼠身上。前者癌細胞於體外長期
痛苦，亦可避免延誤治療時程。因此，國
資訊，促進癌症醫學進步之餘，也是癌症
培養時會發生大量遺傳變異，而後者實驗
研院動物中心與成功大學攜手合作建立我
患者的一大福音。
小鼠的免疫系統會排斥人類癌細胞，這些
國第一個「源自病患的腫瘤庫（Patient-
難以排解的狀況，使得試驗系統無法呈現
Derived Xenograft bank）」，將成功移植
病患腫瘤的真實狀況，不易測試出最有效
到阿凡達鼠的人類病患腫瘤，大量培育後
的藥物。
進行冷凍保存，並建立資料庫，供後續研
新聞來源 〈癌症病患的阿凡達鼠與腫瘤庫 加速癌症精準醫療 進入 「個人客製化」世代〉，國家實驗研究院，2019年4月2日，
https://bit.ly/2WECKJF。
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近期研討會資訊 【2019 臺灣固態光電國際研討會】
【2019 兩岸濕地聯合研討會】 時間：2019 年 5 月 2~5 日 ■ 地點：高雄市／中山大學
■
時間：2019 年 5 月 8 日 ■ 地點：臺北市／南港展覽館一館
■
今年邀請國內外固態光電領域相關專家做演講，也將深度剖析全球目前
社團法人台灣濕地學會自 98 年成立起，積極推動國內外濕地教育、研
關於「LED」及「OLED」照明技術發展，以及未來創新應用與產業趨勢
究、設計及評估等工作。今（2019）年在學會持續努力下，將以「台灣
等重要議題。期待藉由本次研討會，協助各界瞭解並掌握全球最新技術
濕地十年回顧——濕地的跨域溝通與明智利用」為主軸，整合濕地研究
與產業消息，提昇國內的研發水平，以及促進產業鏈結及交流的機會。
者、管理者、社區工作者、志工與非政府組織人士的共識，彰顯自然濕
另外，為了讓更多優秀學子在學期間即有參加國際級研討會的機會，該
地和人工濕地的環境與社會價值，達成濕地保育、復育、教育工作全方
活動提供優惠方案，盼能鼓勵同學們參與研討會，善用此機會進行學術
位的發展。台灣濕地學會邁入第 10 年，本屆台灣濕地生態系研討會整
交流。報名相關規定及最新議程，請上大會網站（https://expo.itri.org.
合為海峽兩岸濕地相關研討會，將擴大兩岸產、官、學、研的交流範圍、
tw/tSSL2019）查詢。
層次與規模，也盼能為兩岸在濕地領域的合作交流開啟新契機。
【第二十九屆資訊安全會議】 ■ ■
時間：2019 年 5 月 23~24 日 地點：臺中市／靜宜大學
資訊安全會議定期於每年 5 月或 6 月舉行，迄今已舉辦二十八屆。此學 術會議為我國資訊安全界最重要的學術活動之一，由資訊安全領域產、 官、學界的科學家、工程師、應用界研發人才以及研究者，共同分享電 腦密碼學與資訊安全方面最新的經驗、心得、技術以及成果，並藉會議 提供各專家學者相互討論的機會。除達到學術、實務間的經驗交流外， 此會議亦能使國內資訊安全領域專家、學者更加清楚得知目前資訊安全 最新的趨勢與動向，進而從中吸取更多的經驗與技術。此外，國內碩博 士生亦可透過此交流平台獲得於會議發表論文的經驗，裨益其學識見 長，培養未來發足於學術研究的潛力。
【2019 年國際智慧感測器研討會】 時間：2019 年 6 月 3~4 日 ■ 地點：新竹市／喜來登飯店 ■
【2019 創新數位設計國際研討會】 ■ ■
時間：2019 年 5 月 31 日 地點：臺南市／南臺科技大學
「數位前瞻與設計趨勢」聚焦數位科技及設計趨勢的研究與應用，以各 種設計思維與創新設計，厚植設計力，協助臺灣擺脫新興國家的紅海攻 略、提升產業價值，並在全球化的過程中可結合科技、文化、設計與行 銷，找出傳統產業的新價值與科技創新的方向與未來。本次研討會將與 世界各地相關領域的專家學者，共同深入討論交換意見，盼跨界跨領域 的碰撞能夠讓參與之設計產、官、學之專家有更多的收穫外，對數位設 計、科技產業的未來給予具體貢獻。會中將提供專家學者一個寶貴的學 術研討平台，並讓對產業人士及投資者能掌握最新數位科技前瞻設計趨 勢及未來展望。
【2019 第三屆臺灣碳材料學術研討會】 時間：2019 年 8 月 2~3 日 ■ 地點：臺中市／逢甲大學 ■
國際智慧感測器研討會（ICSS）是臺灣首屈一指的會議，重點是促進先 進研究和產業合作，探討主題包括化學感測器、生物感測器、微機電系
碳材料在目前學界與業界中，具有驚人的研究發展能量及巨大的產業
統（microelectromechanical systems, MEMS）和奈米機電系統（NEMS）
規模。為使國內外產官學研間能緊密連結，此次會議除邀請國內學術
製造、微流道以及 MEMS 和微流體的應用。2019 ICSS 預計將有來自韓
界及產業界中幾位重量級的學者與業者發表演講外，亦特地邀請國外
國、日本、越南及中國大陸約 500 多名與會者，並預期發表超過百篇
夫朗和斐協會（Fraunhofer）表面工程與薄膜研究所一部門主任班道夫
論文及 40 個工業展位，為學術界和工業企業提供了一個良好的媒合平
（Ralf Bandorf）博士，針對類鑽碳薄膜進行產業經驗分享。另外，近
台。此外，該會議亦提供《微型機械》（Micromachine）與《奈米材料》
年來環境淨化議題為全球所矚目的焦點，因此也夥同臺中市政府環境
（Nanomaterials）2 個期刊論文的專刊，歡迎踴躍參與投稿，報名詳見
保護局，舉行「碳材料於環境淨化之應用」論壇，針對碳材料於環境
官網（http://www.icsstw.org/）。
淨化解決的可行性進行探討。
【2019 年國際醫療照護品質與安全論壇】 ■ ■
時間：2019 年 9 月 18~20 日 地點：臺北市／萬豪酒店
【2019 年亞洲高分子學會聯盟高分子研討會】 ■ ■
時間：2019 年 10 月 27~30 日 地點：臺北市／福華國際文教會館
國際醫療照護品質與安全論壇為英國醫學期刊（British Medical Journal,
亞洲高分子學會聯盟（FAPS）於 2008 年成立，每 2 年舉辦一次 FAPS 高
BMJ）與美國健康照護促進協會（Institute for Healthcare lmprovement,
分子會議。截至目前為止，該會議已於日本名古屋、中國北京、印度班
IHI）共同舉辦的國際重量級會議，於歐洲已有 20 年歷史。有鑑於論 壇參與人數逐年增加，2015 年起每年於亞洲增加開辦一場論壇，而今 （2019）年臺灣也首次成功爭取辦理本次秋季論壇。此次會議展現臺灣 醫療品質照護等方面相關亮點，並利用此平台進一步與各國代表進行學 術及相關醫療產業方面的交流，更邀集各國醫療衛生領域重量級人物蒞 臨演講，誠摯邀請各校相關領域人士共襄盛舉。
加羅爾、馬來西亞吉隆坡以及韓國濟州島等 5 地舉行。FAPS 為亞洲最 重要的高分子學術會議，此次授權中華民國高分子學會授權於臺北舉 行，是臺灣繼 2013 年主辦太平洋高分子會議後再次獲主辦許可的大型 高分子學術會議，並有近 60 位全球知名之高分子學者應允擔任大會演 講以及邀請演講，預期將可吸引來自約 15 個國家 / 地區之高分子學者 專家 600 人左右與會。詳情投稿及與會辦法，請參見大會網頁（https:// faps2019.org/）。
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利用手機App預測飲食習慣 能否有效控制體重？ 【本刊訊】全球各地的肥胖問題日趨
用這類型的應用程式，仍然只有極少數的
後續在3方面取得成功：首先是使用者
嚴重，飲食不正常及生活不規律等都是造
使用者能成功減肥及降低體重。畢竟生活
對於這項程式感到高度的滿意；第二，
成肥胖問題的主要原由。有鑑於此，越來
中存在各種誘因及難以預測的行為模式，且
O n Tr a c k 能 夠 成 功 地 預 測 計 畫 的 失 敗 與
越多民眾意識到自身的體重逐漸失控，減
減肥的過程中時常伴隨各種失誤與意外，
否；最後，在使用的過程中，使用者平
肥似乎勢在必行。根據美國疾病控制與
要保持長期的減肥計畫可謂困難重重。
均減少3.13％的體重，並且失敗的案例極
預防中心（Centers for Disease Control and
OnTrack這套應用程式利用全新的統計
Prevention）的統計數據，在美國有超過
方式：機器學習，隨時掌握及更新使用
2／3的成年人有超重的問題，其中又有一
者的個人飲食模式與習慣。具體而言，
半左右的民眾試圖減重。但減肥談何容
OnTrack可以預測使用者的減肥計畫是否
易，哪怕是擬定了嚴密的減肥計畫，仍舊
可行。當其中的演算法評估該計畫的失敗
可能因某一環節的出錯導致計畫功虧一
風險極高時，該App會發送特定的訊息，
簣。而近期來自美國卓克索大學（Drexel
以提醒使用者目前的計畫可能面臨失敗的
University）的團隊研究指出，一款名為
局面。舉例來說，OnTrack可以預測使用
OnTrack的手機App能夠讓用戶持續有效地
者因深夜感到無聊，便有可能爬下床偷吃
減肥，且能夠提前預測使用者的各種行為
可口的點心。隨著應用程式不斷學習與了
與習慣，保持減肥計畫順利進行。
解使用者的行為模式，後續的預測將會變
卓克索大學的心理學教授福曼（E v a n
得更為準確。
Forman）表示，減肥相關的手機應用程式
研 究 團 隊 找 來 受 試 者 利 用 O n Tr a c k 進
在各地都相當受到歡迎，然而，即便是使
行減肥過程的實驗。福曼表示，OnTrack
少。研究人員表示，由於研究的成功，下 一步將會進行隨機的臨床實驗，以驗證這 款程式能作為有效的減肥工具。
（Pixabay） 新聞來源
Evan M Forman et al., OnTrack: development and feasibility of a smartphone app designed to predict and prevent dietary lapses, Translational Behavioral Medicine, 2019.
追尋暗物質的真相 原始黑洞理論出局 【本刊訊】宇宙之中總是充斥著各種人
暗物質是由這些黑洞所組成。而近日由凱
始黑洞所構成，其質量將會比月球更輕，
們難以想像的物質與特性，其中最令人印
維里理論物理研究所（Kavli Institute for
且預計會發現約1000個案例。但實際的狀
象深刻且難以捉摸的，便是暗物質（dark
Theoretical Physics）組成的國際共同研究
況是，研究團隊只發現1個案例。根據研
matter）。根據宇宙學家推測，暗物質占
團隊經過完整的推敲與驗證，發布於《自
究團隊的計算分析，原始黑洞對於暗物質
全宇宙中所有物質的比例約85％。而宇宙
然天文學》（Nature Astronomy）的研究指
的質量貢獻不到0.1％，因此這項理論終究
之所以能夠維持穩定的狀態，也得歸功於
出，原始黑洞也不是組成暗物質的關鍵。
無法找出暗物質的真相。
暗物質本身強大的重力牽引，舉例而言，
研究團隊利用重力透鏡效應尋找地球與
研究團隊後續計畫將進一步對仙女座星
如果沒有暗物質，各星系之間將有可能相
仙女座星系之間的原始黑洞。重力透鏡的
系進行分析，研究一項全新理論，先前由雷
互遠離或靠近碰撞。
原理來自於黑洞之類的巨大質量星體所產
射干涉重力波天文台（Laser Interferometer
但暗物質的本質到底是什麼？這項疑
生的重力作用，因強大的重力效應會導致
Gravitational-Wave Observatory, LIGO）發
問在經過數年的研究與努力，包括利用粒
恆星所發出的光線出現偏折彎曲現象，其
現的雙黑洞（binary black hole）是否為原
子加速器等實驗設備，如歐洲核子研究組
效果如同透鏡，使照射的光線路徑改變。
始黑洞。
織（CERN）設置位於法國及瑞士邊境的
而重力透鏡會讓觀測者所觀測的恆星亮度
大型強子對撞機（Large Hadron Collider,
變得更高。但重力透鏡效應的發生非常罕
LHC），始終無法找出答案。於是有物理學
見，因此為了捕捉此效應，研究團隊於夏
家將目光轉向已故物理巨擘霍金（Stephen
威夷地區利用高解析的望遠鏡拍攝仙女座
Hawking）於1974年所提出的理論。這
星系的完整圖像，並從中尋找是否有此效
新聞來源
是一項關於原始黑洞（primordial black
應的產生。
Hiroko Niikura et al., Microlensing constraints on primordial black holes with Subaru/HSC Andromeda observations, Nature Astronomy, 2019.
holes）的理論，霍金當時的猜測是，或許
研究人員表示，如果暗物質真的是由原
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掌握搶救黃金時間 AI協助更換心律儀器 【本刊訊】全球各地目前每年有超過
別流程的準確率僅72％。研究團隊建議各
100萬名病患接受植入心律調整裝置，如
大醫療院所使用這項AI系統，以加速搶救
心律調節器及去顫器等，這些裝置能維持
的過程及時間。
心臟的正常運作及測量心律等資訊。然
研究人員後續的目標為更進一步的測
而，在某些極端的情況下，這些裝置可能
試，以驗證該系統對於更大群體的識別能
會失去控制心跳的功能造成故障。當故障
力，並研究如何將裝置體積減少至可攜帶
發生時，患者可能面臨心悸、失去意識等
的大小，以便用於各醫療院所。
危及生命的狀況，臨床醫師需在第一時間
新聞來源
查出裝置失效的原因，並盡速位患者更換 裝置。但目前在處理這種問題時，醫師及 工作人員必須依靠效率不佳的 流程為患者進行作更換。這樣 的作業方式不僅耗時，更可能 在面對危急情形時錯失搶救的 黃金時間。 近日，英國倫敦帝國 學院（Imperial College London）的研究團隊在《臨 床生理學》（JACC: Clinical Electrophysiology）發表的研 究表示，研究人員設計出一款 新型的AI系統，能在最快的 時間內識別心律裝置，並且 更加準確。該團隊的霍華德 （James Howard）博士表示， 面對急需為患者更換心律裝置 的問題，目前所使用的識別流 程效率極低，且該方式相當過 時，目前需要改進辨識的速 度，設計出效率更好的方式， 讓醫療人員在最短的時間內找 出最佳的解決方案，而這項AI 系統可符合當前的需求。 這套AI系統號稱能在短短幾 秒內識別出不同的心律裝置與 型號。研究人員表示，團隊為 此系統進行訓練，以辨認多達 1600種不同的心律裝置。後續 研究團隊利用AI系統對倫敦哈 默史密斯醫院（Hammersmith Hospital）1998~2018年間1500 張X光片識別這些患者所使用 的裝置。後續再與現階段所使 用的流程進行對比，研究結果 發現，全新的AI系統的識別能 力優於現階段的辨識流程。其 中AI的準確度高達99％，而識
James P. Howard et al., Cardiac Rhythm Device Identification Using Neural Networks., JACC: Clinical Electrophysiology, 2019.
（Pixabay）
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藉由電腦模擬訓練 自駕車更加安全 【本刊訊】自動駕駛汽車的發展極具
擬駕駛環境。而AADS的圖像處理技術也
潛力，目前許多各大車廠也紛紛加入研發
能夠用於找出車輛行徑的軌跡，進而模擬
自駕車的行列中。自動駕駛最大的優點在
其他路上車輛駕駛的行為。
科技報導
廣告索引 錫昌. ........................................3 雙鷹. ........................................5 ..................................... 8,19 尚上. ..................................... 9,28 尚偉.
於，其比起一般人類駕駛更為安全，畢竟
研究人員表示，因為AADS是利用真實
科羅耐. ..................................... 11
電腦系統不同於人類有疲勞駕駛、分心、
世界的影像及動作，這樣的模擬系統能提
牟博科技. ...................................12
情緒變化等安全問題。不過為了確保安全 性，自動駕駛車輛必須精準地評估可能會 影響駕駛環境的所有因素。近日來自美國 馬里蘭大學（University of Maryland）與 香港大學（University of Hong Kong）的共 同研究團隊，於《科學機器人》（Science Robotics）發表的研究指出，團隊開發出一 款電腦模擬系統，能用於訓練 及驗證自駕車的駕駛系統，並 確保其安全性。 研究團隊表示，這款稱為增 強自主駕駛模擬（Augmented Autonomous Driving Simulation, AADS）的系統，在實驗階段 可以準確地評估自動駕駛系 統，並且在正式的道路測試前 確保其安全性。在過去，有鑑 於汽車在道路上可能會遭遇各 式各樣的情境與意外，自駕車 需經過長時間的試駕證明其可 靠性，通常可能需耗費多年的 時間才能完成測試。但透過電 腦系統的輔助，安全性的評估 時間將可大幅縮短，增加模擬 的效率。不過研究顯示，當前 的系統在道路上的車輛行進與 駕駛員行為反應等方面的模擬 並不夠完善。 在現實世界中，自動駕駛 系統通常透過攝影機與雷達感 應器測量與周遭環境物件的距 離。而目前的模擬系統技術， 是利用電腦生成的圖像建構 駕駛環境。研究人員表示， AADS則有辦法克服目前其他 模擬系統所遭遇的困境，並能 更準確地模擬自駕車於道路上 所會遭遇各種問題。AADS系 統則能將照片、影片、行人及 車輛軌跡等真實數據進行整 合。研究人員表示，這樣的系 統能提供自駕車更為逼真的模
供更為準確的道路資訊。團隊表示，期望
勵眾生活. ...................................13 .......................................14 日龍.
未來開發自動駕駛的車商能夠採取這樣的
科光. .......................................15
模擬系統，進行測試及評估，以改進自駕
立行科技. ...................................16
車輛的系統。
洛科儀器. ...................................21 益弘. .......................................22
新聞來源
W. Li et al., AADS: Augmented autonomous driving simulation using data-driven algorithms., Science Robotics, 2019.
...................................27 人事廣告.
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