科學月刊試閱版 2022-1月號 625期-當AI走入社會後…

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×新聞

E K A F

625

2022 1 月號

AI

倫理

2:32

我來自越南。

wǒ lái zì yuè nán.

當AI 走入社會後… AI之於人類社會,

究竟是福還是禍?

我來自越南。

很高興認識你!

hěngāo xìngrèn shinǐ !

很高興認識你!

特別報導

Omicron變異珠將成疫情大魔王?

經典專欄

紫外線如何殺死新冠病毒?

NT$249

焦點話題

誰來補救AI造成的傷害?

ISSN:0250-331X

9

770250

331001

01


《科學月刊》×恆毅中學科學活動 《科學月刊》去(2021)年起與天主教恆毅中學合作,為該校國一數理精修班學生規畫一整學 期的科學活動。首先登場的是FUNSKY天球儀DIY探究與實作,透過動手製作天球儀與實際觀星

讓學生們更加認識浩瀚的宇宙;接著,淡江大學科學教育中心的化學遊樂趣團隊,帶學生體驗 原本在大學才會操作到的「色層分析實驗」,藉由不同於書本授課的模式,激發學生對科學的 興趣與求知慾。

在紮實的科學活動中,會穿插不 同主題的演講,提供豐富的知識 饗宴。這次是由EASY天文地科 小站團隊帶來黑洞科普知識。

化學遊樂趣團隊執行長高憲章與助 敎帶著學生操作大學化學實驗課程 中的色層分析實驗。

由FUNSKY林彥光老師自創的天球儀,讓學生能夠體會觀星的樂趣。

歡迎公私立學校、機構洽談科學活動合作。


Contents

2022 JANUARY

625

封面故事引言

p08

當 AI 遇見人類社會 封

p10

訊息轉發前先想一想 面對假新聞停看聽

採訪撰稿| YouTube Li

p16

p28

大規模失業、機器人的人權、 不受控的武器? 從 AI 科技的倫理議題和規範, 探求一個值得信賴的 AI 社會 採訪撰稿|陳儀珈

用 AI 幫助語言學習、法律諮詢? 臺灣新住民學中文的新選擇 採訪撰稿|羅億庭

p22

AI 會搶走人類的飯碗嗎? AI 與人類是相互競爭還是相輔相成? 採訪撰稿及資料統整|陳禹衡

封面說說話 〈AI 精靈,請實現我的願望吧!〉

隨著科技的日趨發達與快速變化,AI 能滿足人類越來越多的需求, 但一些難解的問題也逐漸浮上檯面……。

SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 1

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Contents-2

填問卷.拿新書

News Focus

只要於 2022 年 1 月 31 日前,完

4 為什麼候鳥的羽毛顏色比較淺?

整填寫讀者問卷調查,就有機

5 短暫的淺眠將激發大腦創造力?

會獲得聚光文創的新書《奇怪 的生物知識增加了》。

特別報導

6 Omicron 變異株會成為疫情的新魔王嗎? 我們目前對 Omicron 有哪些了解/蔣維倫 思辨之評

34 當人工智慧的傷害已經出現,誰來補救?/廖英凱

問卷內容請至 bit.ly/32mnQ31 或 掃描 QR code,並詳實填寫,否 則將喪失抽獎資格。 獲 獎 名 單 將 於 2022 年 2 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站 (www.scimonth.com.tw)。

顯影 1

38 臺灣來了一隻港海豹!/游崇瑋 專 欄

40 格物致知:「核」去「核」從? 當前必備的核能核電認識與科學思考/王冠智 46 生生不息:真實世界的雷射光波槍! 為什麼紫外線可以殺死新冠病毒?/羅傑文 50 潛移默化:為什麼地下室總有一股悶悶臭臭的「黴味」? 該怎麼除臭呢?/ C 球 54 物換星移:地震報告怎麼慢了? 揭開製作地震報告的神祕面紗/陳達毅、宋冠毅 顯影 2

58 椒草屬/植業病 精選文章

60 如何對抗劣幣驅逐良幣?資訊不對稱底下的市場革新/黃志典 64 你吃的玉米有幾排?是基改玉米嗎?破解玉米的都市傳說/林秀玉 68 達爾文不是小獵犬號上的隨船專任博物學家/許家偉 74 臺灣的「數學女鬥士」,首位臺灣女數學教授徐道寧/許世壁 書 摘

78 《奇怪的生物知識增加了》

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科學月刊 2022.1

bit.ly/32mnQ31


臺北市科學出版事業基金會

走進編輯室

董事長:劉源俊 董 事:于宏燦 朱慶琪 邱韻如 林翰佐 胡維平 高甫仁 曾耀寰 蔡孟利 顧 問:王文竹 周成功 林基興 郝玲妮 高涌泉 羅時成 秘 書:李金穗

睽違 18 年,《駭客任務》(The Matrix )系列電影推出了最新續集:《駭客任 務:復活》(The Matrix Resurrections )。這次主角將帶我們回到「母體」(The Matrix),展開新一輪的冒險故事。

出版者:科學月刊社

長年以來,人類對於人工智慧(artificial intelligence, AI)的想像總是建立在「反

理事會 理事長:蔡孟利 理 事:曲建仲 于宏燦 朱慶琪 林翰佐 邱韻如 紀延平 曾耀寰 蔡政修 執行總監:趙軒翎

烏托邦」(dystopia)上。事實上,人類不斷探討當 AI 發展極致時,將會為人類 社會帶來什麼樣的改變,這些想像通常都帶有末日與絕望的色彩,因此類似《駭 客任務》、《魔鬼終結者》(The Terminator )等機器人顛覆、消滅、奴役人類等 題材,可說是流行文化對於 AI 最常見的表徵。

編輯部 總編輯:林翰佐 副總編輯:趙軒翎 編輯委員:王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李志昌 李精益 阮明淑 周鑑恆 林秀玉 林宮玄 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東 單維彰 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 黃正球 黃相輔 楊正澤 葉李華 廖英凱 管永恕 劉宗平 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 鄭宇君

回到現實生活,雖然 AI 目前尚未集結全世界的電腦對人類發起革命,有時我們甚 至會覺得 AI 似乎不太聰明(像是分辨不出吉娃娃與巧克力豆餅乾,以及紅貴賓與 炸雞腿等圖片的差別)。但 AI 的發展可謂一日千里,例如前幾年擊敗人類圍棋棋 士的 AlphaGo,社群媒體用來檢視用戶貼文是否合宜的演算法,以及亞馬遜公司 (Amazon.com, Inc.)利用 AI 來評估員工的績效等,都足以證明 AI 正在(或已經) 滲透你我的日常生活。而對於 AI 帶來的衝擊與改變,正是本次《科學月刊》想探 討的主題。

鄭運鴻 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平 編輯顧問:王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 孫維新 張 復 張勝祺 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 楊玉齡 劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 主 編:謝育哲 編 輯:羅億庭 美術編輯:黃琳琇 業務部 經 理:李金穗

針對了幾項 AI 與社會之間的連結,例如我們該如何藉由 AI 輔助對抗假新聞;利用 AI 協助新住民學習語言及社會適應;AI 如何衝擊人力資本及因應之道;以及 AI 可 能造成的倫理問題,我們又該如何規範等在本期都有詳盡的探討。相較於過去常 提的 AI 科技技術與相關應用的遙遠想像,我們更想著重於現階段 AI 影響社會的實 際面。畢竟每項新科技被發明後,社會都將經歷一段適應期和陣痛階段,民眾需 要從中反思當 AI 為我們帶來便利的同時,是否又會引發更多的問題。 這次,《科學月刊》將與你一同討論「當 AI 走入社會後」的種種議題。

業務專員:廖本翔 整合行銷專員:林承勳

主編 謝育哲

創刊於 1970 年

科學月刊社

製版印刷:赫偉有限公司

本期為第五十三卷第一期 第 625 期 發行於 2022 年 1 月

地址:106013 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓

總經銷 : 聯華書報社

中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄

電話:(02)2363-4910 傳真:(02)2363-5999

行政院新聞局版台誌第 0934 號

網址:www.scimonth.com.tw 電郵:scimonth@gmail.com

圖文版權有任何疑慮請洽編輯部,廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有,非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。

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NEWS FOCUS

為什麼候鳥的羽毛顏色比較淺?

(123RF)

鳥類的羽毛具有保暖、保護色等功能,有些鳥的鮮豔羽毛也能幫助求偶,而對於需要長時間 飛行的候鳥來說,羽毛還有個重要的用處——散熱。 來自德國馬克斯.普朗克鳥類學研究所(Max Planck Institute for Ornithology)的研究團 隊,發現了一項候鳥不同於其他鳥類的地方:牠們的羽毛毛色大多比非遷徙型鳥類淺!為了 找出候鳥淺色羽毛的祕密,研究團隊分析《世界鳥類手冊》(Handbook of the Birds of the

World )裡超過 2 萬張鳥類圖像,約 1 萬多種不同的鳥類,以 0(黑色)∼ 100(白色)定量 這些鳥類羽毛的明亮度,並比較牠們的飛行距離。經過分析後發現,留鳥的毛色比短距離遷 徙的候鳥深;而短距離遷徙的候鳥羽毛毛色,又比需要長途遷徙的候鳥毛色更深,且不論鳥

Kaspar Delhey et al., Migratory birds are lighter coloured, Current Biology, Vol.31(23):PR1511-R1512, 2021.

類的體型大小、水棲型或陸棲型鳥類皆是如此。

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科學月刊 2022.1

毛色淺的羽毛有什麼好處?其實這就像我們在夏天時,會避免穿吸熱的深色衣服一樣,對於 只能穿同一套衣服,且天空中沒有任何陰涼遮蔽物的候鳥來說,淺色羽毛也能幫助牠們在烈 日下保持涼爽。研究團隊表示,這些發現顯示溫度、氣候對地球上許多物種顏色外觀的演化, 扮演著重要的角色,也可以讓我們能理解全球暖化的影響,以及物種面對氣候變化的適應性 反應。淺色羽毛只是候鳥避免飛行時過熱的眾多方法之一,而團隊未來也將繼續探索鳥類遷 徙、氣候,和其他影響其羽毛顏色的演化因素之間有哪些關聯,或研究這些遷徙物種如何應 對體溫調節等挑戰。


短暫的淺眠將激發大腦創造力? 過去有傳言指出,身為工作狂的愛迪生(Thomas Edison)認為睡眠是種浪費時間的行為, 對此他設計了一項裝置,能在工作打嗑睡時,使他立即從半夢半醒間醒來,並激發創造力。 為了找出睡眠與創造力的關聯,法國巴黎醫學研究院(ICM Institute for Brain and Spinal

Cord)的研究人員,近日於《科學進展》(Science Advances )發布一項研究,指出短暫淺眠 有助於我們的大腦解決問題。 研究團隊找來 103 名受試者,並要求他們解開特定的數學問題。受試者需要依照指示,將一 長串的數列轉換成更短的數列,並找出答案。但受試者們不知道的是,其實隱藏在數列中的 第二個數字就是該問題的最終解答。 經過 60 分鐘的測驗後,研究人員會安排受試者於昏暗、安靜的房間內休息 20 分鐘,並在休 人則進入深層睡眠中。結果發現,休息結束後,比起保持清醒及進入深層睡眠的受試者,約 有 83%的淺眠受試者迅速地找到了隱藏於數列當中的答案,保持清醒組則有 30.6%的人找到 答案,而深層睡眠受試者能找到答案的人數最少,僅 14.3%。 研究人員表示,根據這次的實驗,入睡的時間及睡眠的深淺,似乎與激發大腦創造力有關, 不過後續仍需進行更多研究才能釐清並找出關係。如果你下次遇到工作卡關或需要靈感時, 不妨試試小睡片刻,或許真能激發出意想不到的想法喔!

C. Lacaux et al., Sleep onset is a creative sweet spot, Science Advances, Vol. 8, 2021.

息後繼續作答。休息時,約一半的受試者保持清醒,有 24 人進入淺眠的狀態,另外則有 14

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NEWS FOCUS

(123RF)

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(Hand drawn vector created by freepik)

新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)近期的新變異株有名字

了,它被稱作「Omicron」!而世界衛生組織(World

Health Organization, WHO)更直接將其警示等級升 到最高。

強者,就應該擁有名字! 在 去(2021) 年 11 月 26 日, 世 界 衛 生 組 織 賦 予 新

型 冠 狀 病 毒 變 異 株「B.1.1.529」 一 個 正 式 名 字 —— 特別報導

Omicron 變異株

會成為疫情的 新魔王嗎?

我們目前對Omicron 有哪些了解

Omicron。它符合下述條件至少一項: • 傳染力增加,明顯變成當地優勢株 • 致死性增加或臨床病徵改變

• 原始診斷、治療、預防/疫苗的效力降低

WHO 將 Omicron 列為最高警戒等級「值得關注的變 異株」(variants of concern, VOC),成為繼 Alpha、 Beta、Gamma、Delta 後,第 5 個被列入此等級的突 變株。

風雲變色的南非 由於世界各國皆已大規模接種疫苗,多數人體內有一 定的抗體保護,因此除非放鬆公衛政策、開放集會, 否則不容易再次爆發大規模流行,但在去年 11 月,南 非政府卻發現豪登省(Gauteng)的新病例數異常暴 增。同時,實驗室發現部分病例的即時聚合酶連鎖反

應(real time polymerase chain reaction, RT-PCR)檢測中,其病毒棘蛋白(spike protein)的 S 基因呈陰性,亦即病毒棘蛋白的突變量過多,以至於無法檢出該基因。不過整套 RT-PCR 至少 會試驗 3 種基因,因此仍可透過剩下 2 種基因判定是否確診。 蔣維倫 泛 科 學 PanSci 專 欄作家、故事專欄 作 家、udn 鳴 人 堂專欄作家、前國 衛院衛生福利政策

研究學者。喜歡虎 斑、橘子、白底虎 斑和三花貓。

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科學月刊 2022.1

圖一是南非的 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19)的新確診病例,其基因定序後的各變異株所佔百 分比。圖中可發現,Delta 變異株從 3 月傳入南非,憑藉其強大的傳染力,驅逐了其它變異病毒、

成為優勢株,且稱霸多時;但到了 11 月初,Omicron 變異株開始崛起(最早已知樣本為 11 月 9 日),不到半個月的時間,居然取代 Delta 成為該國盛行的優勢株。昔日令人聞之膽寒的 Delta 變 異株,在 Omicron 變異株手下,竟然不堪一擊。從流行病學上得出的曲線讓人感到害怕。

而在疫苗覆蓋率更高的國家——英國,現行有限的數據也顯示,Omicron 變異株似乎比 Delta 變 異株更具優勢。依據目前數據計算,Omicron 變異株的 Rt 值〔註〕 大約是 Delta 變異株的 1.4 ~


特 別 報 導

3.1 倍;而歐洲疾病預防與管制中心(European Centre

力、提升疾病傳染力。

Omicron 變異株將在今(2022)年 3 月正式取代 Delta

變,例如非結構性蛋白 6(nonstructural protein 6)

for Disease Prevention and Control)以 1.5 倍評估, 變異株,變為疫情主要流行的病毒株。而新增病例的高

速增加,是因為 Omicron 更強大的傳染力呢?或是它 突破疫苗免疫的逃脫能力?目前我們仍沒有頭緒。那麼

人類對 Omicron 變異株知道什麼,未來還要調查什麼? 註

Rt 值 為 有 效 傳 染 數(Effective reproductive

number),表示一名感染者在一定時間內,可以將病

毒傳染給多少人。

關於 Omicron 變異株的已知與未知 -過多且危險的突變 事實上,某個中小型國家的病例趨勢並不會讓科學家震

驚,但現在我們面臨的問題在於 Omicron 變異株的突 變,太過危險了。目前各大藥廠所研發出的疫苗都是以 棘蛋白為抗原,因此若變種病毒的棘蛋白突變過多,就 有可能讓疫苗誘導出的抗體認不出病毒。

而 Omicron 變異株的棘蛋白,和最初的病毒株已至少

有 30 個胺基酸的差異,過多的突變可能導致疫苗失去

保護力。此外,Omicron 變異株當中的數個突變,如 H655Y、N679K、P681H,已知會提高病毒傳播力,並 影響棘蛋白的分解、形變,進而增強病毒侵入細胞的能

不只棘蛋白,具有其他功能的病毒蛋白質也發生了突 的 Δ105-107 突變,讓病毒能躲開免疫系統的查緝;而

N 蛋白(nucleocapsid protein)的 R203K、G204R 突

變,將使病毒感染力增加。綜上所述,Omicron 變異株 的突變不僅多,還很危險。

接下來應該釐清的事情? Omicron 變異株的強大傳染力,已在南非、英美等國, 逐漸成為新增病例的主要傳染源,但它造成重症的比例

卻沒有明顯提高。最早出現 Omicron 變異株的南非, 儘管新增確診數激增,但重症住院人數卻僅略微增加,

暗示 Omicron 變異株似乎正將 COVID-19 帶向「輕症、

流感化」的趨勢。香港科學家將 Omicron 變異株感染 肺癌手術中切除的人類肺臟組織,發現和其他變異株相

比,Omicron 變異株在支氣管細胞的繁殖更快速,但在 深層肺臟細胞的複製速度卻較慢,這也許稍稍佐證了南 非流行病學的趨勢現象。

雖然 WHO 以高規格看待 Omicron 變異株,但事實上 目前該變異株的患者數太少,幾乎無法做出有意義的判

斷。即使 Omicron 變異株在南非稱霸,並不代表該病 毒一定有更強的傳染力,也可能是偶發的超級傳播事件

所致。而定序後的突變量,亦無法直接換算成真實世界

的傳染力,換言之,人類對 Omicron 變異株的傳染力、 致死率、逃脫疫苗的能力,尚不清楚。那麼究竟是人類

「超前部署」,還是「大驚小怪」呢?這些問題的答案, 仍須科學和時間來釐清。而我們該做些什麼,來面對

Omicron 變異株呢?其實答案很簡單,該做的事從來沒

有變過:洗手、口罩、打疫苗,就是最根本的防疫之道。 延伸閱讀

圖一:Omicron 變異株(圖中藍色部分)已取代 Delta 成為 當地主流病毒株。(NGS-SA SARS-CoV-2 Sequencing Update 26 November 2021)

1. Classification of Omicron (B.1.1.529): SARS-CoV-2 Variant of Concern. World Health Organization. 2021/11/26

2. Ewen Callaway, Heavily mutated Omicron variant puts scientists on alert, Nature , Vol.600 (21), 2021. 3. Kai Kupferschmidt, 'Patience is crucial': Why we won't know for weeks how dangerous Omicron is, Science , Vol.374 (6572), 2021.

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當 AI 遇見人類社會 COVER STORY

AI 全面進入人類社會後,

各種相關議題的討論與實際應用也隨之湧現。 AI 改變了媒體訊息傳遞的方式, 也能協助人們學習語言及文化, 但也衝擊就業環境及人力資本。

我們該如何規範 AI 的倫理議題?

究竟人類社會與 AI 的下一步在哪裡?

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01 封 面 故 事

訊息轉發前先想一想 面對假新聞停看聽

(Social media vector created by pikisuperstar)

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Take Home Message

YouTube Li 只因言語傷人而熱 愛文字,最近沉迷 於「一切攏是命」 的 Ga-Olé。

隊收集內容農場文章與傳統四大報新聞,作為訓練 AI 的資料庫,也陸續收集到百萬筆 資訊。 • 系統的開發與機器學習首先需要收集資料,加入深度神經網絡、人工神經網路技術, 以及基於語意的 BERT 技術,再加上繁體中文分詞、詞性標註、實體辨識等技術,用 以分辨出內容農場文章或一般新聞。

S T O R Y

採訪撰稿

01

• 由於現階段經人工查核過的假新聞的樣本數太少,不足以用來訓練人工智慧。因此團

• 只要在系統中將網頁上看到的文章複製並貼上,按下確認後就可以作為真假新聞的判 讀依據。此系統的建立比較傾向於告訴使用者「這樣的語意可能是假新聞」,而不是

C O V E R

直接透過事實查核判斷它是真/假新聞。

現今數位媒體科技日新月異,為人類創造許 多無比便利的溝通工具,卻也因此讓我們身 處在假新聞與假訊息的環境中。在科技化、 資訊得以快速取得的時代,各種資訊陷阱也 悄悄進入我們的生活中。網路上的錯誤傳 言,通訊軟體裡的內容農場文章,社群平台 上的假影片等,都可能讓我們一不留神就落 入假新聞的圈套中。面對生活中充斥的各種 資訊陷阱,我們應該如何自處、提升自己對 假新聞的辨別?

臺灣師範大學大眾傳播研究所教授王維菁與 蔣旭政團隊,多年來為了因應假新聞的氾 濫並提升民眾對「假新聞」的認知與辨識, 嘗 試 利 用 人 工 智 慧(artificial intelligence, AI)與自然語言處理技術(natural language processing, NLP),研究出能偵測文章語意 以辨認假新聞的「新聞可信度評估系統模 型」,期望能透過此模型,幫助人們識別新 聞的真實性,以減少社會上假新聞的傳播。

蔣旭政研究團隊中的博士後研究員廖執善(左)與助理蔡柏宏(右) 。(麥靜

芸攝影)

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02 封 面 故 事

(123RF)

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用 AI 幫助語言學習、法律諮詢?

臺灣新住民學中文的 新選擇


採訪 撰稿

羅億庭 本刊編輯。

• 由於師資有限及時間、家庭等因素,臺灣新住民若要找到相對應語言的中文教學課程 難度較高。而線上課程將有機會解決此問題。 • 結合人工智慧的龎帝智慧中文教學平台,新住民可以配合自己的時間彈性調整學習內

02

Take Home Message

容,教學內容也能翻譯為東南亞各語言版本。 • 為了讓新住民了解商業、法律等知識,研究團隊在教學平台中,建置生活中可能遇到

自臺中車站站前廣場向臺灣大道走,只需要短短幾

新住民中文的師資人力不足,種種因素使得新住民

分鐘,你便會抵達一個很「不臺灣」的異世界──

普遍來說位居弱勢,在一般日常生活中需要花費更

東協廣場(舊稱第一廣場)。這裡不僅是許多東南

多心力,才得以適應在臺生活。若是遇到法律問題、

亞移工的購物、飲食、聚會場所,更是許多新住民

勞僱糾紛時,又會面臨更巨大的考驗。

C O V E R

S T O R Y

的法律問題,以及跨境電商等商業服務教學教材。

在異鄉裡,抓住那一絲家鄉味的地方。 在線下課程方面,臺灣各縣市政府提供的傳統中文 根據內政部移民署統計,截至去(2021)年 10 月

學習課程,內容除了語言學習外,還包含了一些實

為止,持有效居留證的在臺外僑居留人數約有 76

用性技能培訓課程,例如烘焙、指甲彩繪、園藝教

萬人,其中外籍移工約佔 60.7 萬人,國籍方面又以

學等。但受到 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19)疫

印尼、越南、菲律賓為多數。新住民

外籍人士來

情影響及新住民本身的時間、家庭因素,像是需照

到異鄉環境,除了當地風俗民情、飲食、生活習慣

顧子女、缺乏交通工具等原因,使得他們不一定有

與家鄉有諸多差異外,最為困擾且有諸多影響的想

辦法參與實體課程。此外,東南亞地區的語言多元,

必就是「語言」了。

新住民若要在臺灣找到相對應語言的中文教學課

學習中文不受時間、空間拘束

程,相對來說難度也較高。

學習一種新語言對許多人來說並不是一件容易的

由於全球疫情影響,線下課程逐漸轉為線上教學,

事,隨著臺灣的新住民

外籍人口數越來越多,他

線上學習平台成為了新住民學習中文的新選擇。臺

們對於學習的需求也日漸增加。由於大部分臺灣人

灣師範大學華語文教學系教授曾金金、蕭惠貞,便

對於東南亞語系,例如印尼語、菲律賓語、越南語

應用結合人工智慧(artificial intelligence, AI)的龎

較不熟悉,英語不見得能作為一個有效的教學媒介;

帝智慧中文教學平台(Ponddy Reader),期望能透

此外,新住民學習中文主要原因是為了適應臺灣當

過靈活的中文教學,搭配可以即時更新資料的教材

地生活,需要更深、更廣的學習內容;再加上教授

庫,協助新住民破除語言的隔閡,更加快速的融入

SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 1

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思辨之評

當人工智慧的傷害已經出現, 誰來補救?

Take Home Message

「你今天被祖了嗎?」 眾所皆知目前社群網路最大的平台臉書(Facebook),為遏阻 違法或侵權的言論,會判定某些言論違反其「社群守則」而隱藏。 不可否認,違法與侵權言論在社群網路上造成了嚴重的傷害,不 過有時候這些隱文的原則,似乎與政治或特定議題有關。時不時 也有朋友提到,一則再平凡不過的貼文或照片,卻莫名其妙地被 宣告違反社群守則。於是乎在去(2021)年時,網友們開始把臉 書創辦人祖克柏(Mark Zuckerber)的姓氏,變成了諷刺臉書 封鎖文章標準混亂的話梗:你被「祖」了嗎?

想當然爾如臉書等社群媒體,是仰賴著演算法自動判斷一則貼文 是否違規。除了針對文字與圖片的內容分析以外,其他例如被檢 舉的數量、帳號的活躍程度、帳號的發文模式、商業價值等,都 成為演算法評估一則貼文是否違規的依據,彷彿法官在定罪犯人 時不只依據犯罪行為,也會權衡犯人及其社會狀態一樣。然而, 我們看得到法官的決策過程與理由,但卻從來沒有機會搞清楚, 到底演算法發生了什麼事情,才會宣告一則平凡的貼文違規。

雖 然 大 家 平 常 遇 到 這 種 貼 文 被 刪 的 情 況, 通 常 也 就 是 重 新 打 篇 文 章 貼 個 圖 發 發 牢 騷, 就 這 麼 過 去 了。 但 這 個 時 不 時 可 見 的神祕隱文事件,其實就是我們生活中,人工智慧(artificial

intelligence, AI)已經持續帶來隱性傷害的頻繁案例。 廖英凱

非典型的不務正業者、興致使

然地從事科普工作、科學教育與科技政

AI 的傷害跟以往想像的不一樣

策研究。對資訊與真相有詭異的渴望與

自 工 業 革 命 以 降, 人 類 其 實 蠻 迅 速 地 就 提 出 對 科 技 發 展 副 作

執著,夢想能做出鋼鐵人或心理史學。

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科學月刊 2022.1

用 的 深 層 反 思。 例 如 人 類 史 上 第 一 部 科 幻 作 品,1818 年 由 英


思辨之評

國 作 家 雪 萊(Mary Shelley) 所 著 作 的《 科 學 怪 人 》

只有尚在發展中,尚未充分掌握的技術才會被視為 AI。

(Frankenstein),即是以一個具有擬人思維的人造生

與科技領域相對,在人文社會領域中則較常出現對 AI 發

命為主角的科幻驚悚作品。伴隨著機器的發展,1956 年

展的反思,例如研究 AI 對人類勞力取代後所創造的弱勢

達特矛斯會議(Dartmouth Summer Research Project

衝擊;或更甚者認為強 AI 的不受控發展,將會導致人類

on Artificial Intelligence)上,與會專家提出「artificial

文明的毀滅。這些不同立場的觀點,均揭示了人類看待

intelligence」一詞,認為機器的發展將可像人一般具有

AI 對社會影響的多元與矛盾預測。

學習、理解、適應的能力。 儘管當代影視作品和學術研究,都對 AI 會造成什麼樣的 隨著 AI 技術上的演進,人們對 AI 的樂觀與悲觀態度,

傷害有興趣,但 AI 帶來的傷害早已出現多年而默默影響

也愈發分歧。對於 AI 發展所帶來社會的影響,依其態度

著人類社會。2018 年在《自然》(Nature)期刊上的一

可以分為:對科技抱持樂觀者,相信「強 AI」的問世可

則評論,介紹了一張身披白紗的歐美傳統新娘和印度傳統

以使電腦與人有相同甚至超越人類的思考能力,並為人

新娘的組圖,而演算法在看待兩張新娘照片時,會將前者

類解決大部分問題,帶來更理想的明天,在電影動畫等

判斷為「新娘」、「洋裝」、「女人」、「婚禮」等,但

作品中不乏這類理想的人工智慧角色;重視科技實用者,

將後者判斷為「表演」和「戲服」。在這個案例中,AI

傾向認為 AI 是以輔助人類的角色,解放人類的勞力工作

或演算法設計本身其實並沒有獨鍾哪一種文化,但因為

而能開創更多科技應用的可能;重視科技發展脈絡者,

演算法的訓練來自於既有圖庫,而圖庫中的圖片來源和

則認為 AI 只是科技發展中的一個流行詞(buzzword),

圖片的詮釋註記,與真實世界的樣貌出現落差,使人工

(Business vector created by vectorpouch)

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智慧就如真人一般,憑藉著片面不完整的學習資料,產

算法或許可以避免人為決策時,因涉及個人喜惡偏好而作

生了對族群與文化的偏見(偏誤),而演算法可能更無

出不公允的判斷,但卻也造成了另一種不公允也無從理解

法自覺與反思自我產生的偏見(圖一)。

緣由的傷害。

除了資料庫的誤差而導致演算法對文化或族群的偏見以

誰來規範 AI ?

外,「深度學習」(deep learning)的演算法因處理龐

既然 AI 的傷害已然出現,自然也應有對 AI 的監管與規

大的訓練資料、分析資料,也常使研究者或使用 AI 服務

範 機 制。 例 如 歐 盟 執 委 會(European Commission)

的機構,無法理解與回溯 AI 決策的具體原因。例如亞馬

在 2019 年 4 月公布「值得信賴的人工智慧倫理指引」

遜公司(Amazon.com, Inc.)仰賴演算法全自動判斷大

(Ethics Guidelines For Trustworthy AI),強調人工

量受僱員工的工作狀態,並以此決定他們的績效與裁員

智慧應為輔助角色,尊重人類自主、避免傷害、維護公

與否。儘管這種做法能大幅縮減決策時間,並減少人資

平、具有可解釋性,且能受到監管並回溯決策過程,以

成本,但也因此發生數起亞馬遜員工因系統過失而被降低

避免演算法的黑箱決策,作為歐盟成員國在訂定 AI 相

績效,或是員工績效良好卻被無故裁員,更申訴無門的矛

關規範的上位依據。2019 年 5 月,經濟合作暨發展組

盾事件。這與將 AI 應用於人資的初衷似乎有點相悖,演

織( Organisation for Economic Cooperation and

圖一:由於 AI 只憑藉片面且不完整的資料進行學習,以婚紗為例,AI 只能辨識出傳統歐美的婚紗裝扮(左),卻難以辨識出不同文化的 婚紗樣貌,例如印度傳統服飾(右)。(123RF)

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思辨之評

圖二| AI 規範制定權則偏好

Development, OECD),提出 AI 發展的原則應有永續 精神以造福人類與地球,能尊重民主與法治、人權與多 元性,兼顧透明度、課責機制等原則。美國白宮科技辦 公室在 2020 年 1 月發布的「人工智慧應用的管制指引」 (Guidance for Regulation of Artificial Intelligence

Application),也強調衡量風險避免傷害、公平無歧視、 透明度、重視科學實證、立法過程應兼顧公共參與等, 作為美國政府各機關在訂定與人工智慧相關規範的指導 原則。聯合國教科文組織(United Nations Educational

Scientific and Cultural Organization, UNESCO)則 在去年 11 月,發布《人工智慧倫理建議書》草案(Draft

李思賢教授等人,調查國人對 AI 規範制定的偏好。發

text of the recommendation on the ethics of artificial

現國人無論對 AI 發展持保守態度或開放態度,均傾向

intelligence),作為會員國訂定 AI 相關法律與政策時,

以公民審議和立法機構來制定規範。

可依循的通用價值觀、原則和行動框架。

國際上重要的原則指引,也同等地體現在民意對 AI 治理

長莫及。儘管 2018 年 11 月立法院曾通過初具 AI 倫理

的期待,臺灣師範大學教授李思賢、劉湘瑤、張瓅勻等

精神的《無人載具創新實驗條例》;2019 年 5 月,時任

人針對臺灣 1200 位民眾的調查發現,臺灣民眾對 AI 的

立法委員許毓仁等人也提出《人工智慧發展基本法》修

應用最在意的是避免傷害,其次則是透明度與公平性,

法草案,作為政府兼顧人工智慧產業發展和倫理規範的

相對最不在意的是隱私。調查亦發現民眾明確偏好以公

法律基礎,但該草案的相關修法討論並未被積極延續,

民審議和立法機關來制定嚴格傾向的規範,這反映了民

作為國家更上位看待 AI 發展的治理框架,於立法體制和

眾對新興科技的擔憂與對透明治理的期待,也呼應了國

公民審議機制中均尚未開展高強度的討論。

際組織的指引方向(圖二)。

AI 對今日生活的便利已無遠弗屆,而 AI 所帶來的傷害, 然而,國際上的重要指引與民調結果,卻也讓我國在相

雖微小、難以察覺,但也已經出現,對應的倫理指引與規

關規範的設計上略顯矛盾。例如調查研究顯示,雖然民

範在國際也蔚成趨勢,但臺灣仍在牛步,或許國家在看待

眾最期待以「公民審議」和「立法機構」來訂定 AI 相關

AI 發展時,必須開始將這些規範視為迫切的基礎建設。

規範,但現今國內外相關規範的研擬與討論,仍是以由 產官學組成的研究與應用社群為主,例如科技部自 2017

如同歷史上所有科技進展一般,科技帶來的進步與災變

年起,開展多場 AI 倫理議題的研究計畫與論壇工作坊

往往是隱性與持續的,直到人們已慣於新興科技的進步,

等,並於 2019 年 9 月提出《人工智慧科研發展指引》,

發現科技的受害者已經出現,才驚覺世界已經完全改觀。

明訂 AI 科研的核心價值與指引,使科研人員在學術自由 與創新發展的同時,也能兼顧 AI 發展的方向。

延伸閱讀

但科技部並非產業的主責機關,所訂定的指引僅能提供

2. 人 工 智 慧 之 相 關 法 規 國 際 發 展 趨 勢 與 因 應,https://www.ndc.gov.tw/ nc_1871_31998。

科研人員更好的方向,對已產生傷害的業界應用仍然鞭

1. James Zou and Londa Schiebinger, AI can be sexist and racist — it’s time to make it fair, Nature , Vol.559, 324-326, 2018. 3. 《人工智慧發展基本法》草案,https://pse.is/3w9rrf。

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顯 影

Phoca vitulina

臺灣來了一 一隻港海豹 港海豹! ! 圖.文/游崇瑋

去(2021)年 10 月 24 日,在北海岸的鼻頭漁港, 當地漁民發現了一頭海豹在港內游泳!在當天消 息傳開後的傍晚,漁民放下了一個浮墊,讓這隻 海豹可以爬到上面。原來是因為港內沒有離水的 立足點,使得海豹無法上岸,還好細心的漁民想 到這一點,讓這隻遠道而來的嬌客可以充分休息。 經過觀察比對,這隻海豹應該是港海豹。港海豹 主要分布於北半球的溫帶和寒帶地區,但為什麼 這隻港海豹會出現在臺灣呢?牠算是外來種嗎? 從外觀和體型推測,這隻港海豹是離開母親獨立 生活幾個月的年幼海豹。一般來說,海豹在這個 階段,有可能因為食物或其他資源競爭,又或 是對於海流環境等不熟悉的因素,遠離原本 的棲息地;此外,牠也可能遇上了強大的洋 流,就這樣被帶往了不熟悉的亞熱帶地區。

剛剛抵達現場時,天色還十分昏暗, 也可能是相當疲勞了,這隻港 海豹還睡得很熟。

後續天微微亮,開始有光後,周圍民眾的數量也開始多了起來,港海 豹就開始有所警覺。

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海豹沒有外耳,算是鰭腳類海獸裡面相當容易辨識的類群。


顯 影

熱心的漁民在前一晚放下的浮墊,是這 隻海豹唯一可以落腳休息的地點;但也 很遺憾港內垃圾真的相當多……。

事實上,若一隻動物依靠自身能力抵達新地點, 就不算是外來種。不論是以飛翔、游泳,或是藉 由空飄、海漂等方式,只要沒有人為力量介入, 都不屬於外來種的討論範圍。因此,這隻港海豹 可能是歷史上第 3 次,在臺灣本島附近發現海豹 的紀錄。這樣極低的頻率,基本上就可以將牠視 為迷鳥,讓牠們自己來,也自己離去。身為旁觀 者的我們不必要做出過多的人為干預,只要在旁 純欣賞就是正確的應對方式。 另外有點可惜的是,港內垃圾相當多。其實這些 港內垃圾不一定是當地民眾製造的,由於四通八 達的大海和洋流,這些垃圾可能是從非常遙遠的 地方漂流過來。這是個複雜難解的議題,但我們 海豹在岸上休息時會將尾部微微上舉,也和海獅等其他類群有所差異。

也只能要求從自身做起,希望可以垃圾減量,並 且不要亂丟垃圾形成海廢啊!

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專欄文章

「核」去「核」從? 當前必備的 核能核電認識與科學思考 Take Home Message • 愛因斯坦提出的質能互換方程式,說明質量與 能量可互換。核反應中虧損的質量會以能量形 式釋放,並遵守能量守恆定律。

王冠智 永春高中物理科教師, 致力追求有感的物理科 學教育工作者。

隨著工業 4.0 的推進,人類生活邁入智慧科技的世代,得 以享受便利且舒適的生活。然而,在智慧科技的齒輪轉 動下,伴隨而來的卻是我們對能源使用的依賴加深,舉 凡現今人手一台智慧手機、路上的智慧路燈等,生活中 使用到電力的地方比比皆是,而這些電能的使用皆來自

• 核電廠反應堆包含 4 項重要部件,分別是核燃

各式能源。現今各國的能源使用與社會討論的能源議題,

料、中子減速劑、控制棒、冷卻劑。反應爐常

通常都離不開「核能」,那麼對於核能與核電我們到底

見的類型分為「沸水式」和「壓水式」。

了解多少?又該如何運用科學客觀理解社會對執行核能

• 核電廠通常有 5 道防護設計,目的為阻止核輻 射外洩。當天災來襲,核電廠的設計皆有針對

的疑慮?我們「何得核能」同時面對未來智慧世代與進 步生活的美好追求,又能夠建構下一代的能源願景?

強震作預防,而堅硬的外牆也能避免內部損毀。 • 核電屬於社會性科學議題,除了學理的考量外,

核能的產生─核分裂與核融合

應採取多元包容面對,應當通盤客觀思考其科

在被稱為物理奇蹟年的 1905 年,愛因斯坦提出質能互換

學內涵。

方程 E=mc2,說明質量與能量可互換。核反應中虧損的 質量會以能量方式釋放出來,雖然不合乎質量守恆律,但 仍遵守能量守恆定律。核反應可分為來自太陽內部進行的 「核融合」(nuclear fusion),以及核能發電與原子彈 的「核分裂」(nuclear fission)。

1919 年,德國科學家漢恩(Otto Hahn)發現,以中子 撞擊鈾 - 235(uranium-235, U),會使原子核分裂成 鋇(barium, Ba)和氪(krypton, Kr)與 3 個中子,此 核反應所減少的微小質量根據愛因斯坦的質能互換,將會 轉變成巨大能量釋放出來(圖一)。

當原子核受到外來粒子撞擊,或自發性的分裂成若干個較 小的原子核就稱為核分裂,通常發生在原子序較大的原子 (Infographic vector created by vectorjuice)

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核,例如鈾 - 235 或鈽 - 239(plutonium-239, Pu)。


格物致知

況下,其臨界質量可縮小為 15 公斤。 因此,倘若核燃料濃度高達 90 %以上,則核反應將迅速 且不可控地產生毀滅性巨大能量。在二次世界大戰美軍對 日本投下兩枚原子彈中,即是使用核分裂的武器;另一方 面,若將鈾- 235 的濃度限制在 3%左右,再加上控制中 子的速度,促成的連鎖反應為人類可控制且能穩定運行的 狀態,例如核能電廠的發電,就是使用核分裂反應的民生 和平運用。

至於炙熱的太陽源源不絕的產生熱能,其原因在於內部持 續由 2 個質子融合成氦原子核的核反應,由 2 個較輕的 核,結合成一個較重的核並放出巨大能量,稱為核融合。 目前科學家對於核融合的巨大能量發電使用正在戮力研 究,藉由氫的同位素氘(deuterium, D)和氚(tritium,

T)融合成氦原子核的反應產生能量。 核能發電與核電廠 核能發電是運用濃度為 3%的鈾- 235 進行核分裂反應產

Physics

生能量發電,若要達成人為可控且商業運轉,則必須控制 中子的增殖及中子撞擊鈾的速度,以確保連鎖反應在可控

的情況下發生,將能量用來加熱水使其變成蒸汽,再推動 圖一:鈾- 235 核分裂反應的其中一種,產生的中子進行連鎖 反應。鈾- 235 被中子撞擊後,吸收了一個中子,後續再分裂

為氪- 92(krypton-92)、鋇- 141(barium-141)、3 個中子,

汽輪機與發電機來發電。為此,核反應器內部具有 4 項關 鍵部件,例如核燃料(鈾- 235)、中子減速劑(提高精 準撞擊鈾的機率與連鎖反應效率)、控制棒(吸收中子控

以及能量。

制反應快慢)、冷卻劑(降低反應爐溫度),組成可控核

事實上,天然鈾礦中的鈾- 235 含量約為 0.7%,因此需

核反應堆的 4 項基本部件,會隨不同的反應爐設計而內

要經過提煉純化到濃度 3 %以上,才能持續有效進行核

容物有些許差異。而核反應產生的巨大能量,經過核反應

分裂,或是運用天然含量 99 %的鈾 - 238 獲得一個中子

器和發電系統的作用後就可以得到電能,其核反應器常見

後,再經過兩次 β 衰變獲得鈽- 239。當鈾- 235 濃度夠

的有「沸水式」(boiling water reactor)和「壓水式」

高時,核分裂反應伴隨產生的中子,又會再撞擊其他的

(pressurized water reactor)兩種,皆屬於以水作為減

鈾- 235,進而產生更多中子來進行下一次反應,這種自

速劑和冷卻劑的輕水反應爐。臺灣的核一廠、核二廠採用

我持續不斷的反應稱為連鎖反應(chain reaction),而

沸水式反應器,核三廠則是用壓水式反應器。

能產生連鎖反應所需要的最小燃料質量,稱為臨界質量

分裂反應的反應堆。

(critical mass),臨界質量的大小與濃度及形狀有關,

沸水式反應器是直接在反應爐中產生高壓蒸汽,運用蒸汽

若為球形並外加中子反射層,且內含高濃度鈾- 235 的情

推動汽輪機使發電機運轉;而壓水式反應器則是產生高溫

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專欄文章

真實世界的雷射光波槍!

為什麼紫外線 可以殺死新冠病毒?

羅傑文 東京大學農學博士, 從事病毒感染症控制 科學研究。

Take Home Message • 紫外線依波長不同可分為 UVA、UVB、UVC,其中波長為 254 奈米的 UVC 廣泛用於消毒。 • 由於紫外線的波長,接近生物體遺傳物質 DNA 與 RNA 的光吸收波長 260 奈米,因此可以有效地殺死各種 微生物,包含 SARS-CoV-2。 • 若以 UVC 照射 SARS-CoV-2,可發現 UVC 並無造成病毒蛋白的顯著損傷,但病毒 RNA 有多處被破壞。 • 紫外線能造成 SARS-CoV-2 的 RNA 受損、阻斷病毒的複製。可望用來對抗 SARS-CoV-2 與其突變株,甚至 是未知的新興傳染病毒。

在電玩中,主角拿著雷射光波槍消滅壞人的場景,想必

環境消毒很重要,讓紫外線出馬吧!

大 家 應 該 都 不 陌 生。 而 在 現 實 世 界 中, 新 型 冠 狀 病 毒

近 兩 年 來, 由 SARS-CoV-2 引 起 的 2019 冠 狀 病 毒 疾

(SARS-CoV-2)是全世界共通的敵人,是不是也存在

病(COVID-19), 在 短 時 間 內 蔓 延 至 全 球, 截 至 去

著類似光波槍的武器,能夠殲滅這個敵人呢?答案是有

(2021)年 12 月中為止,已導致約 2.7 億人染病、531

的,那就是紫外線(ultraviolet, UV)!

萬人死亡,致死率約 2%。而在疫情之下,全球經濟與生 活型態也大受影響。

1878 年,英國科學家唐斯(Arthur Downes)與布朗特

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(Thomas P. Blunt)發現紫外線可用來殺菌,自此之後

隨著病毒種類的不同,其大小也有所差異,可小到直徑

紫外線便被廣泛應用在醫院、工廠,或是飲用水等消毒

20 奈米(nm),大至 400 奈米與小型細菌相當。而在構

殺菌上。丹麥醫師芬森(Niels Ryberg Finsen)利用紫

造上,有些病毒具有來源自宿主細胞膜的外套膜,能幫

外線治療結核菌引起的尋常狼瘡(lupus vulgaris),更

助病毒躲避宿主免疫系統辨識的功能;病毒的遺傳物質,

獲得了 1903 年諾貝爾生理醫學獎。此外,近期科學家也

則 是 單 股 或 雙 股 的 DNA 或 RNA。SARS-CoV-2 的 顆

證實紫外線能夠有效的殺死 SARS-CoV-2。不過紫外線

粒大小約 120 奈米,內含有一條病毒遺傳物質 RNA,4

究竟是怎麼殺敵的呢?

種組成病毒顆粒的蛋白質,以及多個幫助病毒 RNA 複製

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生生不息

的功能性蛋白質。雖然目前已有多種疫苗核准使用,但

(波長 280 ~ 320 奈米)、UVC(波長 200 ~ 280 奈米),

對於預防 SARS-CoV-2 感染的效果仍然有限。值得期待

而紫外線的消毒、滅菌能力大致與其波長成反比。太陽

的是,近期有關 SARS-CoV-2 的藥物開發成果樂觀,上

光中能量最強的 UVC,會被臭氧層吸收不會到達地球表

市後有望能降低病毒引起的死亡人數。

面,僅有部分 UVA、UVB 能穿越臭氧層,也就是我們 每天會接觸到的紫外線(圖二)。由於 UVC 有著優越的

SARS-CoV-2 可藉由飛沫、接觸受感染的物品,或是空 氣傳播,更有研究指出其半衰期(half-life)〔註〕 在空 氣中、不鏽鋼、塑膠上分別是 1.1 小時、5.6 小時、6.8

圖二|臭氧層會阻擋 UVC 進入地球

小時。這說明了,要對抗 SARS-CoV-2,除了疫苗及藥 物的開發,環境消毒也相當重要。而目前我們常用的消 毒方式有酒精、漂白水(次氯酸鈉)等,除了使用這些 化學藥劑外,紫外線也是廣泛被利用的消毒工具。

病毒的半衰期為病毒量減少一半所需的時間,若時

間越短代表可以越快消滅病毒。

紫外線是波長介於 200 ~ 400 奈米的光波統稱(圖一), 可以被分為 3 類:UVA(波長 320 ~ 400 奈米)、UVB

太陽光中能量最大的 UVC 會被臭氧層吸收, 部分 UVB 及 UVA 能到達地球表面。

圖一|紫外線波長 紫外線可以被分為:UVA(波長 320 ~ 400 奈米)、UVB(波長 280 ~ 320 奈米)、UVC(波長 200 ~ 280 奈米),而紫外線的 消毒、滅菌能力大致與其波長成反比。

Biology

也是強力的消毒、滅菌工具。依據波長的不同,紫外線還

(123RF)

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顯 影

Peperomia

圖.文

椒草屬

植業病 @ plantsholic

(Facebook 粉絲專頁)

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胡椒科(Piperaceae)植物和我們在《科學月刊》第 624 期介紹的三白草科(Saururaceae)一樣,都屬於胡椒 目(Piperales),其共同特徵為穗狀花序且無花被。胡椒科廣泛分布於熱帶至亞熱帶,全世界共有約 2400 ~

3600 個物種,分布中心為中美洲至南美洲北部,以及馬來西亞。本科共包含 5 個屬,其中最大的兩個屬——胡 椒屬(Piper)及椒草屬(又稱草胡椒屬,Peperomia),兩者皆有約 1500 個物種,且廣泛分布於熱帶及亞熱帶, 在臺灣也皆有分布。接下來我們將依序介紹這兩個大屬,本次就先從椒草屬開始吧! 椒草屬植物皆為多年生草本,常生長於潮濕的樹幹基部或岩壁,具有肥厚的莖和葉,葉通常是對生或輪生, 穗狀花序直立向上,花小且無花被,每朵花具有一個苞片,果實為漿果。美國園藝學家貝利(Liberty Hyde

Bailey)將椒草屬植物稱作「radiator plants」,意思是「散熱的植物」,代表它們喜歡較陰暗涼爽的環境。本 屬許多物種的葉子具有裝飾性,低矮的植株易於管理且不占空間,需光量不高,不需要費心照料就能在室內 生長良好,因此成為室內小盆栽的常客。像是圓葉椒草(Peperomia obtusifolia)、西瓜皮椒草(Peperomia

argyreia)、皺葉椒草(Peperomia caperata)。 臺灣共有 6 種椒草屬植物,其中僅有草胡椒(Peperomia pellucida)為歸化種,其餘皆為原生種,現在就一起來 認識它們吧!

紅莖椒草

椒草

Peperomia dindygulensis

Peperomia japonica

紅莖椒草的莖多為紅色,葉為長菱

椒草的莖為綠色,葉為橢圓形至倒

三出脈,主要分布在中南部的岩石

於全臺的潮濕山壁。

形、橢圓形、倒卵形,具有明顯的 上,在乾燥環境也可生存良好。

紅莖椒草的花序。

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卵形,具有不明顯的三出脈,常見

椒草的果序。


顯 影

山椒草

小椒草

Peperomia nakaharai

Peperomia tetraphylla

山椒草的植株是本屬中最矮小者,通

小椒草的植株矮小,葉為 4 枚葉子

常矮於 10 公分,葉呈現長倒卵形且

輪生,先端圓鈍,在中南部中海拔

先端凹陷,葉形非常好辨認,所以不

的潮濕樹幹或岩壁上較為常見。

會與其他物種搞混,多半分布在中南 部中海拔山區,喜生於潮濕的樹幹基 山椒草的果序。

部,但數量非常稀少不容易發現,是

小椒草的果序。

本屬在臺灣唯一的特有種。

蘭嶼椒草 Peperomia rubrivenosa 蘭嶼椒草葉片明顯被毛,主要分布在蘭嶼 較潮濕的環境。

最後是臺灣 6 種中唯一的外來種— 草胡椒,它原產於熱帶美洲,葉互 生排列呈現心形,因此也能輕易與 臺灣其他椒草屬物種區分,分布於 全島低海拔地區,也常在自家的盆 栽中出現。是不是不知道原來臺 灣有這麼多種可愛的小多肉植物 呢?下回我們要來介紹與椒草屬 同科,但生長習性卻截然不同的胡 椒屬,敬請期待!

草胡椒的花序。

草胡椒

Peperomia pellucida

草胡椒的葉為互生,葉心形。

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精 選 文 章 (Nature vector created by rattanachomphoo)

你吃的玉米有幾排? 是基改玉米嗎? 破解玉米的都市傳說

Take Home Message

國內常見的玉米品種繁多,有黃色、白色、紫黑色,也有白色

• 網路上流傳計算玉米的排數就可判斷是

夾雜紫黑色或各色夾雜等玉米。坊間有偏甜味的玉米,口感像

排數與玉米的品種特性、栽培環境有關。

加玉米果糖的飲料,加玉米提鮮的火鍋湯頭,有玉米筍的菜

同。雖然玉米粒排數差異有大有小,但都

可見,玉米是國內常見農產品、常用食材,以及風味添加物。

不是基改玉米的傳聞為不實訊息。玉米粒

糯米的玉米,帶有水果風味的玉米,有用玉米粒的玉米濃湯,

• 玉米粒排數會遺傳,各品種的排數也不

餚,也有人偏好吃一穗水煮玉米,有人愛吃碳烤玉米等。由此

會落在一定的排數內,且排數都是偶數。

不只如此,玉米還是全世界重要的經濟作物之一,也是科學上

• 玉米擁有比較大的染色體,容易人工授 粉,除了是重要的經濟作物,也是重要的

重要的模式生物(model organisms)之一。

模式生物。

「基改玉米有幾排」的謠傳

故需要仰賴詳實的標示。

工製品。在國人普遍傾向基因改造食品會危害身體健康的擔心

• 一般人無法以肉眼分辨是否為基改玉米,

目前臺灣市場的基因改造食品,有黃豆、玉米,以及它們的加

下,近來出現一則「數數玉米有幾排就能辨識基改玉米」的網 路訊息,頓時造成瘋傳,同時引起這個訊息正確性與否的軒然 大波。

網路流傳內容宣稱,用看的、用數一數的,就能識別這一穗玉米是不是基因 改 造 玉 米, 招 數 是「12 排 的 玉 米 是 非 基 因 改 造, 多 於 12 排、14 排、16 排 都是基因改造」。對此,國內幾家新興的謠言澄清網站都跳出來闢謠,例如 「MyGoPen」(麥擱騙)、「新興科技媒體中心」(Science Media Center,

SMC)、「臺灣事實查核中心」(Taiwan Fact Check Center, TFC)等機構, 林秀玉

真理大學通識教育中心教授。

均指出這個傳聞是誤導大眾的謠言,一致做出「無法根據幾排玉米來判斷是不 是基改玉米」的回應。

不同的生物體「書寫」一部部 美妙的「生命哲學」,共同愛

根據臺灣事實查核中心諮詢農委會臺南區農業改良場及農業試驗所學者,以及

用「愛」起飛、遨翔。

美國遺傳學家林奇(Michael Lynch)和沃爾許(Bruce Walsh)對〈玉米遺傳

護生物、保護自然、守護地球,

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和量化特徵分析的研究〉(Genetics and Analysis of Quantitative Trait),


精 選

們,「一穗玉米有幾排玉米粒」不能做為判斷該穗玉

卻與「是不是為基因改造」無關;換言之,玉米的排

米是否為基因改造玉米的依據。

都提到玉米粒排數與玉米的品種特性、栽培環境有關,

數並不能用來判別基因改造玉米。

玉米粒排數與馴化 玉米粒排數與玉米品種特性

雖然玉米有幾排的演化和基因改造玉米無關,卻跟玉

我們可能都吃過一穗玉米,但是卻可能很少細細觀察

米的自然馴化或人工馴化有密切關係。馴化玉米的自

或實際數過,一穗玉米會有幾排的玉米粒這檔事!不

然歷史,可追溯自 9000 年前墨西哥農民栽種野生玉蜀

過,就有科學家曾解答「玉米有幾排」這個形態學上

黍開始,接著向周邊擴及到南美和北美發生雜交,再

量化特徵(quantitative trait)問題的學術研究。例如

透過哥倫布發現新大陸,向歐洲傳播,爾後傳向世界

一個經典研究是 1911 年《自然》(Nature)期刊,

各地,出現自然馴化及人工馴化的傳統育種。如今,

發表一篇有關〈玉米排數的遺傳〉(Inheritance of

玉米已經是 16 種當代作物中,地域廣度(geographical

Row Number in Maize Ears)的文章,提到一穗玉米

breadth)最大的作物,也是全球重要的經濟作物之

的排數會遺傳,進一步指出不同品種的排數會有不同,

一,改變了人類文明、經濟、生活等許多面向。

從 8 ~ 24 排都有可能,甚至可能更多排。根據品種的 不同排數出現差異,有些品種的排數是 8、10、12 排;

當我們比較今日栽種的玉米與當年墨西哥農民栽種的

有些是 12、14、16、18 排;有些則是出現 18、20、

野生玉蜀黍時,明顯可見兩者相當不一樣,特別在整

22、24 排等。

穗玉米的體積、玉米粒的飽實度,以及玉米粒的數量 等差異更是明顯(圖一)。玉米性狀改變是生物統計

1948 年,《密蘇里植物園年鑒》(Annals of the Missouri

學關注的主題之一,如今,

Botanical Garden)期刊中,有一篇探討〈玉米排數

其性狀演化日漸受人擇壓力,

的形態學分析〉(A Morphological Analysis of Row

朝向提高玉米品質與產量、

Number in Maize),從玉米形態與玉米排數關係圖

提高品種延續性、讓玉米能

中,宣稱一般而言玉米從 8 ~ 30 排都有,還可能有更

適應各地不同的環境,以及

多排,甚至在某些自然授粉的情況下,可能出現 4 排

氣候條件等目標發展。

的情況。不過當出現超過 30 排時,玉米粒不容易分 辨,很難用肉眼數出有幾排。文中還提到玉米有幾排

玉米擁有比較大的染色體,

是有趣的生物史,其發展過程相當複雜。

可以透過顯微鏡進行科學觀 察;容易人工授粉可以讓雌 圖一:墨西哥農民栽種野生

從這兩篇文章中可以知道,玉米排數有些差異大,有

雄同株進行自我交配維持同

些差異小,不過都會落在一定的排數之內,這在科學

品系,或是讓雌雄異株進行

上稱為「門檻性狀」(threshold trait),與品種遺傳

雜交看品系改變,加上玉米

有關。玉米的排數差異雖然有大、有小,但無論如何

是民生經濟的重要作物,因

排數都是「偶數」,不會出現「奇數」排數。這一個

此也成為科學研究上的重要

有趣的現象背後,正是因為玉米粒是由「成對」的小

模式生物之一。在次世代定序科技(next generation

花穗長大而成。如果撇開玉米品質和總重等問題,育

sequencing, NGS)興起的 21 世紀,科學界更嘗試應

種越多排數的玉米,相對可以生產越多的玉米粒,有

用這個新興科技探討不同玉米品種的遺傳圖譜,以解

助於提高「玉米粒」的產量。這些科學研究也告訴我

開玉米親源關係的複雜謎團。

玉蜀黍(左、中)與現代玉 米(右)的比較。

(John Doebley, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons)

SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 1

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精 選 文

臺灣的「數學女鬥士」, 首位臺灣女數學教授徐道寧

由左至右為德州農工大學教授陳鞏、徐道寧、筆者,手中為徐道寧在芎林保順療養院的作品。(作者提供)

Take Home Message • 徐道寧是清華大學數學所的創辦人之一,更是臺灣首位女性數學 博士。

• 徐道寧在清大授課時嚴格的邏輯訓練,對於學生之後以「反證法」

許世壁

清華大學 1970 級大學畢業, 美國愛荷華大學數學博士, 專攻微分方程與生物數學,

現為清華大學榮譽退休教援。

證明數學定理而言非常重要。若在數學領域中無法使用反證法, 將使數學論證寸步難行。

• 在清大教學期間,徐道寧也積極參與國內的數學教育改革,更與 清大數學所教授李新民、師大數學系教授羅芳樺、東海大學應用

清華大學首位女數學教授,同時也是

• 2013 年,淡江大學大眾傳播學系教授王慰慈,以及文化大學戲劇

已 於 去 年(2021)8 月 3 日 過 世, 享

數學系教授康洪元等人,共同編輯美國 SMSG 高中數學教科書。

清華數學所創辦人之一的徐道寧教授,

系教授井兆迎,一同為徐道寧拍攝了一部有關科技與性別的紀錄

耆壽 98 歲。徐道寧除了是臺灣首位女

作,於 2015 年完成。

學教育、培育出許多數學專業人才,

片《科技與性別-數學女鬥士:徐道寧》,歷經兩年的訪問與製

性數學博士,更終其一生都在推動數

對臺灣數學界有著深遠的影響。

74

科學月刊 2022.1


精 選

進行數學教育的初始

Göttingen)攻讀博士。 文

徐道寧祖藉浙江紹興,1923 年出生於南京市,成長於 哥廷根大學在數學方面由高斯(Carl Friedrich Gauss)

公費的北平師範學院數學系,獨自一人留在北方繼續

一脈相傳,由於徐道寧在申請獎學金時,附有一篇法

就學;大學結業後因成績全班第一,得以留校任助教

國數學家伽羅瓦(Evariste Galois)群論的實例,因

代替實習,並於 1947 年畢業。

此基金會推薦她做模函數(modular function)權威

中國抗日時期。學生時期因為家中經濟斷絕,考進半

多伊林(Max Deuring)的學生。1962 年,徐道寧 由於光復後得知當時臺灣的師資缺乏,基於「犧牲奉

以優等成績獲得博士資格,其博士論文發表在知名期

獻」的理念,她決定來到臺灣,訓練下一代人才。來

刊《純數學與應用數學》(Journal für die reine und

臺後首先任教於蘭陽女中,並在宜蘭中學兼課,先後

angewandte Mathematik)。值得一提的是,徐道寧

任教於師大附中、北一女,以及臺灣師範學院(現為

剛到哥廷根時,還不太敢講德文,而後她一口氣同時

臺灣師範大學)助教。徐道寧於 1956 年,考取西德

選修初級、中級、高級德文課程,且德文講得相當流

國際文化交流協會(現為德國學術交流資訊中心)

利,也於 1962 年 2 月底通過德文師資課程考試,取

的 DAAD 獎學金,本欲出國留學,但卻在白色恐怖

得德文教師資格。

期間遭人檢舉其思想有問題,只好留校任講師一年。 而後經臺師大校長宗亮東及數學系主任管公度做保,

亦師亦友的徐道寧

於 1957 年 得 到 德 國 宏 博 基 金 會( Alexander Von

在 1962 年初取得理學博士,次年 3 月返國後,徐道

Humboldt Foundation)的獎學金,赴德至數學界

寧去了臺師大數學系擔任副教授,並在清華大學預計

首 席 的 哥 廷 根 大 學( Georg August University of

開辦數學研究所時,應當時的清大校長陳可忠及數學

徐道寧(右一) 早年的生活照。 (王慰慈、井兆迎 提供)

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《科學月刊》626 期 精采預告

認識憂鬱症 隨著社會不斷變遷, 越來越多人罹患了憂鬱症。 到底憂鬱症的成因是什麼? 該如何與憂鬱症患者相處? 而憂鬱症藥物又會帶來哪些幫助與隱憂?


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