當代最具討論度的AI？ ChatGPT爆紅的原因與三大爭議
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行政院新聞局登記局版台誌字第3034號
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自從去（ 2022 ）年 11 月 OpenAI 推出 ChatGPT 後，至今各領域、各層面對於 ChatGPT 的討論依然熱烈。在本文中，我們將著重三個針對 ChatGPT 的嚴 重批評，釐清主要問題所在。不過在此之前，必須要檢視一下 ChatGPT 之 所以爆紅的兩個主要原因：免費開放給普羅大眾使用的「常民」人工智慧 （artificial intelligence, AI），以及文字生成採取對話形式。
人人可近用的常民AI，對話形式易腦補移情
ChatGPT 為什麼會被稱為常民 AI ？首先，它一上線就開放全球普羅大眾
免費註冊使用，不像過往業界多先提供給技術或媒體等特定人員測試後 才逐漸擴大使用範圍。第二，雖然它的操作介面是英文，但可接受的對 話語言卻不限英文；根據科技網站的測試，它能使用的語言包含繁體中 文等至少 95 種。第三，它實現了人人都會用 AI 、且用得起 AI 的理想。
ChatGPT 有能力應對普羅大眾提出來的五花八門任務，像是猜謎、編故 事、寫短文、寫程式碼、提供語言學習甚至健身方案等。 OpenAI 目前已 開始提供收費方案，但只要不要求在尖峰時間使用及答案提供速度，那 麼還是可免費使用。
第四， ChatGPT 大大緩解了現代人長久以來面對浩瀚網路資訊的焦慮。
每次想認真找點什麼資料，便得在 Google 或 YouTube 搜尋欄位先打上關
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鍵 字，再從它們提供的一長串資訊 或一整排影片當中尋找、點選、觀 看、比較，最後統整在一起才能獲 得解答。但是，現在只需向 ChatGPT 問幾句甚至就只是寫幾個語詞，不 到幾秒鐘就能生出答案了。尤其它 的答案並不是毫無組織、零散的條 列資訊，而是以看得懂的語言、讀 得懂的句子、有組織的段落及架構 安排，有條不紊地統整出來。
2 科技報導
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錫昌 3 益弘.......................... 5 玉山生醫 10 昭地 18 牟博科技 23 大華高科 24 日龍......................... 35 國家衛生研究院 37 BD........................... 40
甘偵蓉／清華大學人社AI應用與發展研究中心博士後研究學者
正是這種將生成文本設定成對話或問答的陳述方式，
讓 ChatGPT 一夕爆紅！試想如果《柏拉圖對話錄》
（ Dialogues of Plato ）或《論語》以維基百科的文體 撰寫或以新聞媒體的敘事報導方式敘述，這兩本書所 蘊藏的智慧與洞見相信還在，但說服力一定大減。問 答、對話能夠成立，不但提問者要有回覆的期待，且 還要有不排斥與回覆者合作的意願。所以當 ChatGPT 以 對話口吻陳述回覆內容時，人們才可能願意主動理解 ChatGPT 究竟寫了什麼或誤解什麼，也比較有可能再次 提問。而在這一來一往之間，人們就很容易愈來愈同
理及擬人化 ChatGPT 。這也是為何繼 LaMDA 之後，近 期討論 AI 是否有意識的話題更加熱烈，連史丹佛大學 （ Stanford University ）的研究人員都煞有介事地以心
智理論來測量ChatGPT的能力。
廣受歡迎自然也引來諸多爭議， ChatGPT 常被批評的三 項缺點，包含了大型語言模型（ large language model, LLM ）易產生「幻覺」（ hallucination ）、因為訓練資
料使得生成的文本帶有主觀偏見，以及尚未與人類價
值對 齊（ human value alignment ）的隱憂。接下來我們
將進一步討論這些議題。
批評一：ChatGPT會產生「幻覺」
紐約大學（ New York University ）認知心理學家馬庫斯 （ Gary Marcus ）等人再三警告，大型語言模型的根本 缺陷就是時不時會產生幻覺。在 AI 的領域，「幻覺」
代表了一個 AI 所生成的文本內容有誤、不存在或無意 義，因此完全不可信賴！
ChatGPT 是一種大型語言模型，也就是使用大型數位 文本語料庫訓練後的深度學習神經網絡（ deep neural networks, DNN ），可處理並輸出各種自然語言的相
關任務。這類模型都是根據訓練資料來學習前後文的 關聯機率，依照提示詞（ prompt ）計算並生成有高度 機率出現的文字或語詞，簡單說就是超級複雜版的文 字接龍遊戲。它生成的文字／語句雖然對人而言具有 意義，但不能被當作一般人類認知的「理解」。尤其 這種模型的學習與建立，完全倚賴開發者提供的語料 庫內容，只要是沒學過的內容預測力就很差。因此 ChatGPT 可能提供與事實不符、現實中不存在、答非所 問、文字排序有問題等錯誤文本。另外，模型訓練資 料如果差異過大或缺乏資料，訓練時編解碼有誤或參 數設定偏誤等，諸如這些因素都可能導致幻覺產生。
目前所有以大型語言模型為基礎設計的生成式 AI ，不 論是文本生成的 GPT 系列還是圖像生成 AI ，其實全都 有幻覺問題。只是圖像通常比文字更抽象，有更多的 想像與詮釋空間，以致於人們無法明顯察覺 AI 所犯的 錯誤或對於犯錯容忍度較高，常以看不懂在畫什麼就 算了。而大型語言模型容易出現幻覺的缺點，讓馬庫 斯批評這類以自然語言與人對話的 AI 模型，學得再 像也只是隨機鸚鵡，並不能真的理解文字的意義、文 字與世界的對應關係，以及因果關聯的效果等。簡言 之，大型語言模型只是從訓練資料中模擬真實世界的 樣貌，並不是對於真實世界有所認識及掌握。
4 科技報導
焦點話題
（123RF）
語言學大師喬姆斯基 （Noam Chomsky）主張人腦內建 普遍語法結構，他的理論對於當代電腦自然語言處理技 術影響深遠。他就揶揄人們錯覺 ChatGPT 彷彿有能力思 考與學習，但它恰恰好就是沒有任何思考與學習的產 物。他更指出這種大型語言模型如果不能區分文字究竟 要如何排列才可構成語言或不是語言的差異，以這種模 型所設計的AI就永遠不可能像人一樣認知及思考。
不過，也有大型語言模型的支持者主張透過持續擴展訓 練模型的資料規模及增加參數，模型就會從量變達到質 變，湧現如GPT系列一代比一代厲害的生成能力。
話說回來， ChatGPT 的設計目的並不見得是透過模仿人 類對話來表達思考， OpenAI 的原始企圖很可能就只是 模仿人類對話。 ChatGPT 這種對話模型的研發目的，如 果是用在執行有標準答案的客服對話任務，或是協助 有語言障礙者更容易借助文字來與他人溝通，又或是 拿來訓練有人際溝通障礙者學習與他人進行基本的溝
通 與對話，那麼就算它有可能生成「幻覺」或是無法 像人一樣思考、只是模仿人類對話也無妨。
人類的對話類型本來就很多元，對話的層次也深淺有 別。有研究指出人類的思考和語言是分開的，不能或無 法使用語言者可能仍會算術或執行其他非語言任務。人 類對世界的掌握以及與他人有意義的對話，本來就不全 然透過語言來掌握。這或許也是為什麼即便大型語言模 型的文字接龍能力再厲害，終究無法完整建構對於世界 的知識，時不時會不穩定、生成錯誤文本的原因了。
批評二：ChatGPT存在偏見
許多人期待生成式AI不會出現有毒文本，但這得看「有 毒」是什麼意思。如果要指避免生成一般多認為有害 的血腥暴力與色情話語， ChatGPT 設置的內容護欄和過 濾器有些幫助，但如果是希望生成完全不帶偏見、歧
5 SciTech Reports 焦點話題
視的價 值中立文本則不可能。 OpenAI 由美國矽谷的科 技公司所開發，因此它的訓練模型帶有西方白人男性 中產階級的文化偏見並不令人意外；近日也有研究人 員測試出 ChatGPT 的政治傾向，是偏左派的自由放任主 義觀點。
除了物理定律、算術或邏輯推理等這類有正確答案的 資訊外，現實中有許多資訊描述是否帶有偏見，其實 涉及具體案例與脈絡。尤其是有關社會與歷史事件的 敘述，本身就帶有特定個人、所屬社群、地理位置、
時間年代等共同交織下的觀點。目前已有不少研究指 出，任何 AI 系統從設計目的、模型開發、測試與驗 證、實際部署，再到回頭修正的整個過程每一階段， 都有可能出現偏誤。
偏誤的來源可能出自建立與驗證模型的資料數量與品 質，也可能是由於演算法的使用與統計驗證方法，或
是系統開發團隊的背景與文化因素，以及開發團隊和 模型部署所在地區的制度與法令規範等。所以針對特 定專案，除了檢測有無達到預設目標外，持續監督 AI
在運作過程中有無額外產生未預期的負向作用，像是 造成特定群體或個人受到不合理的對待等更為重要。
放棄一味追求根本不存在的無偏誤結果，或許是看待
AI 偏見問題比較務實的作法。再者有偏誤不一定不 好，有時候反而更利於了解特定群體的態度與偏好。
批評三：ChatGPT尚未與人類價值對齊
為了降低 AI 快速發展可能帶來不可預期的風險， AI 治 理倡議者常提到AI要能夠與人類價值對齊才是安全的。
OpenAI去年6月與英國牛津大學（University of Oxford） 合作的論文中就提到，大型語言模型如能「誠實」面 對知識的不確定性，在可信度不高的情況下直接拒絕 回答、或是給出「不知道」的答案，這樣在模擬人類 對於自然語言的運用時，不但更逼真、也有助減緩人 工幻覺。
而為了克服大型語言模型容易輸出有毒內容的缺陷，
ChatGPT 還利用人類回饋強化學習（ reinforcement learning from human feedback, RLHF ）：對於 AI 預訓 練模型所生成的文本，以人工標註的方式將最好到最 差排序出來，再利用獎勵模型讓原先的模型學習朝向 人類偏好。臺灣大學電機系教授李宏毅將前述過程比 喻為 AI 社會化的過程。不過這個做法看似與人類價值 對齊，但最終我們還是需釐清它所對齊的價值是哪些 人、哪些價值？又由誰來判斷究竟對齊與否？ 針對具有特定預測或決策功能的 AI ，要求必須與相 關使用情境的人類價值對齊，例如求職履歷篩選 AI 不應該帶有性別或種族歧視，尚有可能且合理。但是 我們幾乎不可能要求通用人工智能（ artificial general intelligence, AGI ）能夠與所有人的所有價值都對齊。
AI 專業技術界，尤其是 OpenAI 在官網多處都不斷強調 將致力於解決對齊問題，以回應眾人對 GPT 系列等產 品的安全關切。但 AGI 的對齊問題究竟該如何理解？存 在AGI的對齊問題嗎？或許是首先得要釐清的。
在本文中，我們聚焦討論三個針對 ChatGPT 常見的批 評，可以發現都有一定的解套或應對空間。然而，如 ChatGPT 這類的生成式 AI 還有其他影響更深遠卻少被 提及的議題有待更深入的討論，這也將是下一篇文章 的主題。
本文感謝清華大學人文社會AI應用與發展研究中心主 任林文源教授、副主任王道維教授所執行的國科會 「公共化AI—II：朝向公共化的生態圈」計畫啟發
延伸閱讀
1. Hellström, T. et al. (2020). Bias in Machine Learning--What is it Good for?. arXiv preprint arXiv:2004.00686
2. Kosinski, M. (2023). Theory of mind may have spontaneously emerged in large language models. arXiv preprint arXiv:2302.02083
3. Lin, S. et al. (2022). Teaching models to express their uncertainty in words. arXiv preprint arXiv:2205.14334
6 科技報導 焦點話題
陳韻如／中央研究院基因體研究中心研究員
在臺灣大於 65 歲的年長族群除了關切自己的身體健康
之外，更害怕罹患失智症（ dementia ）。一旦得到失智 症，將使自己的人生經驗記憶全面崩壞，也會為照護 者帶來生活上的諸多困難與不便。目前全世界的失智
症患者已經高達 4700 萬人，但至今仍缺乏有效的治療 藥物。失智症並不是單指一種特定的疾病，而是一群 症狀的組合，其中阿茲海默症（ Alzheimer's disease ） 在失智症的占比約為六成左右，且病人高達九成以上 不屬於家族性遺傳，也就是說人人都有機會得到這個 可怕的疾病。目前對於阿茲海默症有用的藥物並不
多，但近期出現了一些變化。本文將介紹近期由美國 食品藥物管理局（ U.S. Food and Drug Administration, FDA ）批准的新藥「 Lecanemab 」主要的機轉以及可能 帶來的影響。
阿茲海默症的起點：Aβ蛋白胜肽聚集沉積
阿茲海默症的病理特徵為腦部出現錯誤摺疊的蛋白質堆 積。患者大腦中有兩種主要的蛋白質堆積，其中一種
為乙型類澱粉蛋白胜肽（ amyloid- β ，以下簡稱 A β 蛋白 胜肽）堆積形成老年斑塊（ senile plaques ），另一種為
tau 蛋白堆積造成神經糾結（ neurofibrillary tangles ）。
目前的學理為類澱粉蛋白假說（ amyloid cascade hypothesis ），認為 A β 蛋白胜肽早在患者發病的前 20 年 就已開始累積，並且可以被影像探針偵測到。而後續隨 著 tau 蛋白堆積、神經細胞逐漸死亡，特定腦區漸萎縮 才開始發病。直到病人感受到記憶困難之前，許多病癥 早已經在腦部形成。由於神經細胞無法再生，神經細胞 的大片死亡便成為不可逆的病況。
A β 蛋白胜肽是一種無結構的短鏈胜肽，主要由 40 ∼ 42 個胺基酸組成。在堆積的過程中會聚集形成有毒的多 倍體聚合物──寡聚體（ oligomer ），成為原型纖維 （ protofibrils ），進而形成長直鏈的不可水溶的成熟纖 維（ mature fibrils ），長期下來便沉積在腦中形成老年 斑塊（圖一）。
另外，許多家族性遺傳的阿茲海默症屬於早發型阿茲海 默症，正是在 A β 蛋白胜肽序列上或是鄰近序列位置發 現點突變，導致 A β 蛋白胜肽產出的量更多或是堆積的 速率更為快速。多年來的研究指出， A β 蛋白胜肽在阿
茲海默症中像是手槍的板機，而 tau 蛋白像是子彈，要
先有 A β 蛋白胜肽的刺激才會啟動下游 tau 蛋白的反應，
7 SciTech Reports 生醫先鋒
阿茲海默症不再無藥可治？ 新藥Lecanemab的機制與展望
國一｜A
進一步造成後續的腦部病變。所以 A β 蛋白胜肽長期被
視為阿茲海默症病因的元兇，也是各大藥廠必爭的藥品 標靶，本文的主角Lecanemab正是其中之一。
然而自 A β 蛋白胜肽發現以來，針對 A β 蛋白胜肽的藥物 發展可說是屢戰屢敗，當中有小分子藥物抑制酵素剪
出 A β 蛋白胜肽，也有 A β 蛋白胜肽疫苗。經過了 30 年的 奮鬥， 2021 年 FDA 首次通過百健（ Biogen ）藥廠抗體
藥物 Aducanumab （商品名： Aduhelm ）有條件地上市 使用。此一抗體藥物主要針對 A β 蛋白胜肽組成的寡聚 體，在臨床一期統計上出現顯著效用，後續便直接挺
進臨床三期，雖然在腦影像探針的輔助下顯示病人腦 部的老年斑塊清除效果十分顯著，但是對於他們的認 知功能並沒有顯著改善。然而因為廣大的阿茲海默症 病患皆面臨無藥可醫的情況， FDA 還是讓 Aducanumab 上市，但仍持續要求百健進行臨床四期以追蹤藥物效 果。由於病患的認知功能在藥物臨床三期的結果並未 出現顯著改善，因此 Aducanumab 的效果也飽受質疑。
這也使得類澱粉蛋白假說遭受質疑，而 A β 蛋白胜肽相
（資料來源：作者提供）
關的研究也進一步成為箭靶，有些學者甚至懷疑它是否 真的是造成阿茲海默症的原兇。
Lecanemab治療阿茲海默症的藥理機制
今（ 2023 ）年 1 月 6 日， FDA 核准了本文主角 Lecanemab （商品名： Leqembi ）上市。 Lecanemab 由百健與日本
衛采（ Eisai ）合作研發，是一種人源化的 IgG1 單株抗 體，可以結合 A β 蛋白胜肽可溶性原纖維。它的第三期 臨床試驗結果顯示，在使用 Lecanemab 治療阿茲海默症
患者18個月後，患者認知下降的程度相較於安慰劑組減 少了 27 ％。這個消息也讓大家將阿茲海默症治療的焦 點，重新放在錯誤折疊的Aβ蛋白胜肽上。
Lecanemab 治療阿茲海默症的藥理機制與 Aducanumab 雷同，都是針對 A β 蛋白胜肽堆積物的抗體。目前認為 這類抗體的藥理機制是以抗體辨識細胞外的 A β 蛋白 胜肽堆積物後，腦中的免疫細胞再加以吞噬和清除。 從藥廠提供的正子影像斷層掃描（ positron emission
8 科技報導 生醫先鋒
β 蛋白胜肽沉積在患者大腦中形成老年斑塊
tomography,
PET ）數據，也確實清楚地看到
肽纖維在患者腦中被清除〔註〕。
A β 蛋白胜
〔註〕抗體是一種來自生物體內的蛋白質，具有針對 其抗原的高親和力與專一性特性，因此占蛋白質藥物 市場的最大宗，年產值超過 1300 億美元。
Lecanemab 和 Aducanumab 都是針對 A β 蛋白胜肽堆積物 的抗體藥物，但是抗體藥物本身辨識目標的互補決定區
（ complementarity-determining regions, CDRs ）序列不
同，它們辨識的抗原序列（epitope）也可能不同，因此 即便基本原理相同，還是會辨認到不同的堆積物並產生 不同效果（圖二）。目前文獻指出兩種抗體都不會辨識
維；而 Aducanumab 除了辨識寡聚體外，也會結合成熟 纖維，可能因此造成兩者在藥效上的差異。
Lecanemab帶來的曙光與展望
對於日益惡化卻無藥可醫的阿茲海默症患者而言，找到 一個真正有療效的藥物無疑是一項非常令人興奮的消 息。 Lecanemab 的勝利也給了全球研究一劑強心針，不
但確認了類澱粉蛋白假說，且真正在臨床上看到改變類 澱粉蛋白對阿茲海默症的治療有效果。
然而，世界上藥物是沒有完美的，治療方法仍需要持續 改進。由於 A β 蛋白胜肽堆積發生在病人出現失智症狀 之前，如何找到潛在病人並提早開始用藥是一個問題。
而目前 Lecanemab 的臨床試驗只針對輕微失智的阿茲海
默症病患，尚未對於中重度阿茲海默症病患進行試驗， 因此如何以 Lecanemab 治療中重度的病人也是一項挑 戰。現階段 Lecanemab 改善失智程度的療效約為 27 ％， 對於改善失智程度上還有很大的進步空間。另外， Lecanemab 的臨床試驗中有兩例患者因中風給予抗凝血 劑或因心臟病而死亡。由於這些患者都患有腦澱粉樣血
（資料來源：作者提供）
9 SciTech Reports 生醫先鋒
國二｜Aβ 蛋白胜肽堆積造成腦損傷
Aβ蛋白胜肽單體，
Lecanemab具高親和力可辨識原型纖
管病（ cerebral amyloid angiopathy, CAA ） 〔註〕 ，可能
因為 Lecanemab 治療後除了清除腦中的類澱粉蛋白，也
移除了平時累積在血管壁上的類澱粉蛋白，反而引起血 管出血。
〔註〕一種澱粉樣蛋白積聚在腦血管周圍的病症。
總結來說，阿茲海默症的病人數目隨著全球人口老化逐 年增長，是不容忽視的問題。 Lecanemab 有機會在阿茲 海默症發病早期阻擋一些連發的子彈，但阿茲海默症病 程約為 8 ∼ 20 年， A β 蛋白胜肽在 Lecanemab 介入前已造
成的傷害，以及藥物未能阻擋的部分都是日後學術研究 及藥物研發的重點。目前學界、藥界都還在持續研究阿 茲海默症機制中的不同標的，例如 tau 蛋白的毒性與傳
播，如何降低不良的發炎反應、增加堆積物清除的機 制，或其他關鍵蛋白加成惡化影響，都是現今研究中如 火如荼進行的目標。另外不僅是藥物本身的研發，阿茲 海默症診斷工具的研發與診斷方法也是扶持藥物能找到 適當病人用藥的關鍵。日後若能發展出不同標的的藥 物，依病程及病人基因不同而依序或合併治療，將有機 會發展出對他們最有效的治療方法。
延伸閱讀
1. Van Dyck, C. H. et al. (2023). Lecanemab in early Alzheimer's disease. New England Journal of Medicine, 388(1), 9-21.
2. Sevigny, J. et al . (2016). The antibody aducanumab reduces A β plaques in Alzheime's disease. Nature, 537(7618), 50-56.
3. Couzin-Frankel, J., & Piller, C. (30 November 2022). As some hail new antibody treatment for Alzheimer’s, safety and benefit questions persist Science. https://reurl.cc/pL9YQx
10 科技報導
生醫先鋒
核融合發電有望實現？
從美國NIF最新研究看未來發展
張博宇／目前專研於高能高密度電漿、電漿推進、核融合等領域。
太陽透過核融合產生能量，提供我們日常所需的能源 更孕育了地球上的生命。然而，即使超過了半個世 紀、投入大量資源，物理學家仍常常笑說：「永遠
只剩下 30 年就可以實現核融合發電。」終於，在去
（ 2022 ）年 12 月，美國能源部（ Department of Energy, DOE ）、 DOE 所屬的國家核安全管理局（ National
Nuclear Security Administration, NNSA ）、勞倫斯利佛 摩國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL ），以及 LLNL 所屬的國家點火設施（ National Ignition Facility, NIF ）召開了一場記者會。在記者會 中，他們共同宣布該實驗室實現增益值（ gain ）大於 一的實驗結果，意即實現了第一次在可控的核融合
（ controlled nuclear fusion ）反應中，輸出的能量大於 輸入的能量，朝核融合產能邁進了一大步。然而，這 項結果是否代表著核融合發電即將被實現？
產生能量的核融合反應
原子核內部蘊藏了大量能量，當核反應發生時，可以 是一個較重的原子核分裂成幾個比較輕的原子核，稱
為核分裂；或由兩個較輕的原子核融合成一個較重 的原子核，稱為核融合。若核反應之後總質量減少 了，根據愛因斯坦（ Albert Einstein ）的質能互換公式
E = mc 2 ，減少的質量會轉換成能量。無論是透過核分 裂或核融合產能都屬於核能，但兩者卻有天壤之別。 目前已經在商轉的核反應爐便是使用核分裂的方式產 生能量。雖然人類還無法透過可控制的核融合反應產 生能量，但宇宙中的所有恆星都是透過核融合反應產 能，最好的例子就是離我們最近的太陽。因此，核融 合被視為取之不盡、用之不竭的終極能源。
現在大部分已經在商轉的核分裂反應爐，是透過一 個中子（ neutron, n ）撞擊鈾－ 235 （ 235 U ），產生鋇
（ 144Ba ）、氪（ 89Kr ）、三個中子，總質量減少並產生 了177百萬電子伏特（MeV）的能量：
n+ 235U→ 144Ba+ 90Kr+3n+177MeV 公式一
可以看到，每一次的核分裂反應都會產生三個中子， 此中子減速後可以再與其他的鈾－ 235 碰撞，發生更多
的核分裂反應來產生能量，這個過程稱為連鎖反應。
11 SciTech Reports 科技前沿
在核融合的部分，最容易產生的核融合反應是將氫
（ 1 H ）的兩個同位素氘（ 2 H ，或稱為 D ）及氚（ 3 H ，
或稱為 T ）的原子核融合，產生一個α粒子（即氦原子
核，4He）加一個中子，同時產生17.6 MeV能量：
D ++T +→α 2++n 公式二
與核分裂反應不同，核融合不會產生核融合反應所需
要的燃料，意即核融合反應並不會如核分裂反應一樣 產生連鎖反應。
表一比較了核分裂與核融合兩種核反應，雖然單一次 的核分裂反應可以產生比單一次的核融合反應更多的 能量，但核融合反應平均每一個核子（質子及中子都 稱為核子）能產生 3.5 MeV 的能量，遠高於核分裂反
應平均每一個核子所產生的 0.75 MeV ，也就是以相同 質量的燃料，核融合可以產生比核分裂反應更多的能 量。除此之外，核分裂的過程因為會出現連鎖反應， 若未恰當的控制則反應爐會有熱失控的風險。再加上 核分裂反應會產生高階核廢料，不斷放出輻射線產生 熱能，若未適當的冷卻及儲藏也會有熱失控的風險， 不但可能造成環境核汙染也可能影響動植物的健康。
雖然目前核電廠的工程技術非常成熟且安全，但在如
表一｜核分裂與核融合的比較
地震、海嘯等天然災害不確定什麼時候會發生的情況 下，不免讓社會大眾有安全上的疑慮。相反的，核融 合反應過程中沒有連鎖反應的現象，反應後也不會產 生高階核廢料，因此不管是反應的過程中或反應後的 產物都不會有熱失控的現象，對環境、動植物的健康 的衝擊也比較小。最後，核分裂發電廠的燃料及產物 會有被做為核子彈的疑慮；而核融合在維持反應的條 件上非常嚴苛，因此將核融合技術轉為武器的門檻非 常高，將它武器化的疑慮又比核分裂更低了。
既然核融合相對於核分裂有許多的好處，為什麼它至 今仍未能實現呢？我們先來看看公式一的核分裂反 應，鈾－ 235 的原子核帶有正電，而中子並不帶電， 兩者之間並沒有排斥力，中子很容易就可以靠近鈾－ 235 的原子核，發生鈾－ 235 的核分裂反應。因此，在 1944 年的諾貝爾化學獎得主哈恩（ Otto Hahn ）、麥特
鈉（ Lise Meitner ）、施特拉斯曼（ Friedrich Wilhelm Straßmann ）於 1938 年發現了核分裂現象後，美國曼哈 頓計畫（ Manhattan Project ）便在 1945 年發展出第一個
核子彈「三位一體」（ Trinity ），俄羅斯也在 1954 年發 展出了第一個商用的核分裂發電廠。
然而，在公式二的核融合反應中，兩個帶有正電的原 子核必須互相靠近才能融合在一起。但是兩個帶正電 的粒子互相有排斥力，而且愈靠近排斥力就愈大。因 此，除非這兩個粒子互相靠近的速度快到排斥力無法 阻止它們相撞，核融合才能發生。除此之外，還必須 考量到庫倫散射（ Coulomb's scattering ）的現象—— 若兩個帶正電的原子核沒有正面對撞，則兩者會因為 排斥力的原因轉向——更增加了兩者靠近的難度。因 此，只能把氘與氚氣體加熱到高溫，長時間侷限這些 高溫的燃料，讓極少數高速的原子核有機會互相靠近 並發生核融合反應、產生能量。即便是最容易發生 的氘加氚核融合反應，也需要將燃料加熱到 50 千電 子伏特（ keV ，約為 5.8 億℃）才能有最高的反應速率 （reaction rate）。
（資料來源：作者提供）
直接將燃料加熱到 5.8 億℃是非常困難的，那有什麼方
12 科技報導
科技前沿
核分裂 核融合 單位質量產生的能量 較低 較高 連鎖反應 是 否 核廢料 高階 低階／無 熱失控現象 可能 不可能 武器化 較易 非常困難
法可以將燃料加熱到所需要的溫度呢？回顧公式二，氘 與氚的核融合產物中具有能量為 14.1 MeV 的中子，及 3.5 MeV 的α粒子。我們可以讓高能的中子將能量攜出 後再轉換為電能，但讓帶有較少能量的α粒子保留在系 統中加熱燃料。因此，普遍實現核融合產能的系統，目 標都是將燃料加熱到溫度約 10 keV （約為 1 億℃），讓 核融合反應產生的α粒子能夠繼續加熱燃料。
兩種不同的核融合方式
當物質被加熱到 1 億℃時，原子內部帶負電的電子便會 脫離帶正電的原子核，形成一群帶負電的電子及帶正 電的原子核混合在一起的狀態，稱為電漿（plasma）。 我們可以利用帶電粒子的特性來侷限高溫的電漿，目 前國際間研究的核融合反應主要可分為以下兩種：
磁場控制核融合（magnetic-confinement fusion）是指當帶電粒子在磁場中移動時，因為受到勞倫茲力 （Lorentz force）的影響而繞著磁力線作螺旋運動（helical motion），猶如帶電粒子被侷限在磁力線上， 只能沿著磁力線移動。若有一個封閉的磁力線，那麼帶電粒子便能不斷地繞著磁力線跑而被侷限住。 其中一種方式便是藉由稱為「托卡馬克」（tokamak）的環形容器產生核融合。透過環磁場線圈及沿著環 形方向的電漿電流（plasma electric current），在環磁場線圈的內部形成一個扭曲但繞著環磁場線圈的
螺旋磁力線（ helical magnetic field ），
讓電漿不斷沿著螺旋
磁力線移動，被侷限 在環磁場線圈形狀的
真空腔中但不與真空
腔的腔壁接觸。最 後，再將電漿加熱到
10 keV 的溫度。此核
融合的方式能透過磁 場將低密度（接近真
空）的電漿侷限在真
空腔中上百秒或更久 的時間，讓高溫的氘 及氚的原子核有機會 互相靠近並發生核融 合反應。
13 SciTech Reports 科技前沿
（ 123RF ）
➊ 磁場控制核融合
➋ 慣性控制核融合
慣性控制核融合（inertial-confinement fusion, ICF）是利用電漿本身的「慣性」來侷限電漿。由於粒子
本身的質量不等於零，所以離開系統需要時間，只要燃料在離開系統前反應完畢，那是否被持續侷限就不 重要了。因此，慣性控制核融合必須將氘與氚的燃料加熱到近10 keV，並壓縮到高壓力（約千兆大氣壓， gigabar）及高密度，讓粒子間碰撞的頻率在極高的密度下大幅度提升，增加核融合發生的頻率。因此僅需 要將系統維持／侷限在奈秒（ns）內，同樣能將燃料燒完。
要實現慣性控制核融合，通常會將氘及氚灌入直徑約為幾毫米（mm）、溫度低於絕對溫度20克耳文（K）
的球殼靶材中，球殼主要由外層的塑膠或鑽石包覆內層固態的氘及氚所組成，兩層的厚度分別皆約為100微 米（μm）。開始進行實驗時，會將高功率雷射直接照射在球殼表面，稱為直接驅動（direct-drive ICF）； 或是先將球殼放置在一個環空器（hohlraum）中央，再將高功率雷射從環空器的兩側注入並照射在環空器
鍍金的內層表面，金因為被雷射快速加熱後放出軟x射線（soft x-ray，能量約300電子伏特）均勻地照射在
球殼表面，稱為間接驅動（indirect-drive ICF）。
無論是直接或間接驅動的慣性控制核融合，目的都是快速加熱球殼外層，被加熱的外層材料因為高溫而向 外噴發，噴發的反作用力便會將尚未消蝕的球殼向內壓縮，使得球殼及球殼內部的氘和氚在被壓縮的過程 中經過絕熱壓縮的過程而加熱。當中心的氘及氚溫度達到10 keV時，核融合反應會從中心開始發生，所產 生的能量便能夠加熱被壓縮的球殼，開始由內而外透過核融合反應燃燒球殼。最後，只要不斷更換球殼靶 材並重覆照射雷射，便能不斷地產生能量。
①球殼外層的材料被加熱；②球殼外層的材料因高溫而向外噴發，噴發的反作用力便會將尚未消蝕的球殼向內壓 縮；③球殼及球殼內部的氘和氚在絕熱壓縮的過程中被加熱；④當球殼中心溫度達到10 keV，核融合反應會從中
心開始發生並加熱被壓縮的球殼，開始由內而外透過核融合反應燃燒球殼；球殼內部因為壓縮產生高壓，外部的 雷射也會停止使得外部的壓力減少，因此球殼又會被向外推。然而，因為球殼本身的慣性，被向外推需要時間， 因此只要向外燃燒球殼的速度大於球殼被向外推的速度，便能將整個球殼再被外推前燃燒殆盡，產生能量。
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科技前沿
➋ ➊ ➌ ➍
慣性控制核融合作用流程
帶來重大進展的核融合研究
NIF 在去年進行的實驗便是使用間接驅動的慣性控制核 融合。在這次的實驗中，當 2.05 百萬焦耳（ mega joule, MJ ）的雷射能量注入環空器 〔註〕 並加熱中間的球殼 靶材後，經過核融合反應產生了 3.15 MJ 的能量，意即 靶材增益（ target gain ）約為 3.15/2.05=1.5 ，是人類首
次在可控的核融合反應中，輸出的能量大於輸入的能 量。然而，若將產生 2.05 MJ 的雷射能量考慮進去，需 要耗掉的能量約為 300 MJ ，換言之，這次實驗的真正
能量增益（ energy gain ）約為 3.15/300≈0.01 ，並沒有真
正的能量輸出。
〔註〕環空器是一種腔壁與腔內達到輻射熱平衡的空 腔，在慣性控制核融合實驗中燃料球會被放入環空 器，再於環空器兩端孔洞射入雷射提供能量。
不過， NIF 使用的是 90 年代的雷射技術，它的建造目
的也是為了國防研究所需，因此並不是最適合核融合 的研究的場域，在雷射技術上還有很大的進步空間。 再者，回顧 NIF 從 2011 年開始進行的核融合實驗，歷經
了超過十年終於第一次實現靶材產生的能量超過了雷 射的能量，對 NIF 而言可說是向前邁進了一大步。更重 要的是，在去年之後進行的實驗，靶材都進入了 α 粒子
能夠繼續加熱燃料的燃燒電漿（ burning plasma ）的範 圍，是過去核融合研究從未達到的條件，只要稍微優 化實驗條件便能讓輸出能量有顯著的提升。因此，這 次的重大突破顯示了核融合的可行性並非天方夜譚。
臺灣的核融合相關研究發展
核融合研究本身是一個複雜的系統，在科學上及工程 上都有許多的挑戰，許多名字上並沒有「核融合」的 研究，其實也都間接與核融合相關。以這次的慣性控 制核融合為例，相關的研究就包含了雷射技術、靶材 製作技術、粒子量測技術、高速攝影技術等。若以磁 場控制核融合來說，也包含了高溫超導、微波技術、 高壓脈衝技術、粒子加速器等技術。當然，最重要的 就是電漿科學、電漿加熱、電漿量測技術等研究，因 為任何材料在高溫的條件下，都會變成電漿態。
目前臺灣各個學校的物理系、核工系、電漿所分別都 有一至兩位老師在進行電漿相關的研究，尤其成功大 學的太空與電漿科學研究所，更有針對核融合投入理 論、模擬、實驗的研究。然而，相較於國外蓬勃發展 核融合的環境相比，臺灣投入核融合研究的人數仍然 明顯不足。期盼這次 NIF 的實驗成果，能夠吸引更多臺 灣的學生及研究人員投入核融合的相關研究，更刺激 政府、民間團體投入更多的資源在核融合研究上。
NIF 的鍍金環空器。（National Laboratory's National Ignition Facility, Lawrence Livermore National Laboratory, public domain, Wikimedia Commons）
15 SciTech Reports 科技前沿
博士生人數年年下降，改革該從何著手？
劉雨如／英國諾丁罕大學遺傳學博士
去（ 2022 ）年 8 月，美國總統拜登（ Joe Biden ）簽署 了《晶片與科學法案》（Chips and Science Act, CHIPS Act），挹注高達 132 億美元的資金，積極發展半導體研 究及生產力提升，維持國家科技發展的優先順位。去 年 10 月，中國第 20 次全國代表大會中，中國國家主席 習進平在開幕演說上，發表中國未來五年發展的方向， 內容增加了科技與教育，因為他認為科學的發展與創新 將推動國家的成長。印度總理莫迪（ Narendras Modi ） 也在今（ 2023 ）年初舉行的印度科學議會（ Indian Science Congress ）中，鼓勵國內的研究者們從事讓印 度能自給自足的科學研究。
這幾位重要的國家領導人不約而同的傳達了一個清楚明 瞭的訊息，也就是科學被視為國家繁榮、強健、具備競 爭力的指標。然而，如果把持學術職涯大門的博士訓練 再不徹底改革的話，科學恐怕要讓世界失望了。
因襲數百年的學術訓練制度， 面臨時代的考驗
我們現在熟知的博士訓練過程，其實是因襲了數百年 的制度，並非現代的產物。早在 12 世紀就有博士口試
（viva voce）的記載，受試者必須接受一連串問題的考
驗，而這些問題都出自於相當保守的智識框架之下， 目地在於訓練一個人的辯證技巧，以證明這個人有足 夠的能力成為大學教師。而現今博士的訓練制度則主 要源自於 19 世紀中葉的德國，年輕學者們追隨一位 教授學習，就如同師徒制一般共同發展學科理論並為 此辯護。然而現在的高等教育相當普及，早已不是只 有少數富人權貴才能享有的特權，也不只是為特殊領 域，如政治、宗教、教育培養人才的訓練。事實上， 當代的大學研究所等機構理應為每一個想深究學術理 論、了解最前沿的研究成果的人提供教育資源。
在電腦及網際網路為人們代勞許多記憶及搜尋工作的21 世紀，訊息及知識的產量極速遽增，學術研究經常不只 是在單一領域中鑽研，而是跨領域集結許多專家學者的 努力，群起群力攻克難解的謎題及困境。科學家們不但 需要對自己的研究有專業的了解，還要具備團隊合作、 專案管理的能力。從古至今制度上鮮有變動的博士學程 所培養的人才，恐怕已不符合現今社會所需。
研究生的滿意度逐年降低
16 科技報導 學術趨勢
《自然》期刊問卷調查顯示
《自然》（ Nature ）期刊自 2011 年開始對研究生們進
行學習滿意度的問卷調查，至去年是第六次調查，有
效問卷共有 3253 份， 35 ％來自歐洲、 28 ％來自北美、 24 ％ 來自亞洲，其餘則平均分布於南美、非洲及澳 洲。受訪者的性別比例為 56 ％女性與 42 ％男性。這次 調查首度將碩士生也納入受訪對象，大約占25％。
調查中僅有 62 ％的受訪者對於目前從事的研究感到滿 意，相較於 2019 年的 71 ％下降了不少。有半數的受訪 者認為他們對研究所學程的滿意度從入學開始就一路 下滑，最關鍵的幾個原因包括了經濟狀況、工作生活的 平衡、職涯發展，以及心理健康的支持。因此，自從去 年 10 月公布調查結果之後，《自然》期刊也發表了一 系列職涯相關的文章，呼籲各界重視研究生們面臨的 種種問題，重新改造博士學程及學習文化。
經濟狀況：在通膨下飽受壓力
首先，最重要的當然是溫飽問題。疫情過後，全球多
數地區通貨膨脹日趨嚴重壓力下，讓本來收入就已經
相當微薄的研究生，獎學金額度落在平均生活花費之 下，有些學生光是房租就已占收入的六成，生活幾乎 陷入危機。在調查中， 85 ％的受訪學生都對自己的經
濟狀況相當憂心，尤其在通膨率高達 8.2 ％的北美最為 明顯。
學校位於繁榮大城的學生，很多都只能居住在生活開
銷相對便宜的市郊。在這樣的狀況下，念研究所還能 享有舒適生活的恐怕只有接受家人金援或是另一半有 在工作的學生了，許多研究生都需要額外兼差或是兼 課來維持生計。在《自然》期刊這次的調查中，每四 位博士生就有一位，除了念研究所之外還有另一份工 作，而碩士生的比例又更高。可能是博士學程大多對 學生工作時數有所限制，碩士學程則較具彈性，而且 碩士生的獎學金比起博士生又更低了些。還有 1/5 的受 訪者表示他們需要借款來念書，尤其是需要照顧家庭 的那些學生（約占受訪人數的兩成）更容易在就學期 間舉債，為他們的研究所生涯帶來沉重的情緒及經濟
負擔。令人擔憂的是，有近半數的受訪者表示生活費 不斷飆升已經讓他們萌生放棄學業的念頭。
有些機構已經開始幫助學生們度過經濟上的難關，英 國醫學研究委員會（ Medical Research Council, MRC ） 承諾自去年 10 月 1 日起，調高學生獎學金的最低門檻至 每年 2000 英磅。澳洲對於提高學生獎助的法案已經進 入立法程序，但仍需要更多的支持才可能通過。
工作生活的平衡：超時又缺乏成就感
第二個讓學生們感到不堪負荷的，是必須在研究上不分 日夜的付出時間與心力。有七成的受訪學生一週花在研 究工作的時間超過40小時，超過一半的學生認為他們所
屬的系所有超時工作，甚至是通宵工作的文化。這樣的 狀況讓超過四成的學生開始擔憂，未來如果繼續從事研 究工作，將會一直無法平衡工作與生活。
研究生沉重的研究及教學工作已經為他們帶來壓力，而 實驗的失敗、指導老師的負評，以及孤立於社交活動之 外的生活形態，都持續雪上加霜。在工作中獲得成就 感，就是維持心理健康的要素之一。雖然學術生活大多 數時間都是在嘗試錯誤當中度過，可遇不可求的成功的 確是甜美而短暫的，但仍然可以從其他學術相關的活動 當中得到成就感，比如說參與面對大眾的科普寫作或活 動、帶領新進學生操作實驗。將自己熟悉的知識與技巧 傳達給他人，不但能帶來成就感、緩解研究生活中的壓 力，也是將所學融會貫通，有系統的重新組織排列，再 以適當的方式清楚表達出來的自我訓練，是日後不論在 任何職涯當中都能用得上的技巧。
心理健康：校園提供的輔導不符需求
心理健康在研究生活中仍然是一個相當值得關注的議 題。在這次的調查中，有超過 1/3 的受訪者都表示曾經
因為焦慮或憂鬱而接受心理方面的幫助；另外 1/5 的人 則有意願尋求輔導，但尚未行動。而且為數不少的受 訪學生都覺得學校提供的身心健康服務並不完全 符合
17 SciTech Reports 學術趨勢
他們的需求，校園裡對於尋求心理諮商協助依然有偏 見。因此校方若有意改善對研究生提供的心理輔導， 最重要的是讓學生們能在尋求協助的時候感到舒服且 安心，這包括了保護學生的隱私及宣導心理衛教的重 要性。再來則是增加心理輔導的管道，讓研究生們更 容易取得相關的幫助與資源，而且確保這些服務都在 學生能負擔的經濟範圍內。
職涯發展：缺乏學術研究以外的訓練，生涯發展
缺乏吸引力
1/3 的受訪者在問卷中表示對目前的研究所學程不太有 熱情，並不認為取得博士學位對於他們之後的職涯發 展會有太大的改變，不覺得博士訓練是為未來的工作 做準備，也沒有信心能在畢業之後一年內找到滿意的 穩定工作。這樣的結果表示研究生們對於未來的職涯
及高等教育的價值感到不確定，也顯示了研究所的學 程與真實世界有差距。
近半數的受訪者不滿意他們所得到的職涯支持輔導及建 議，目前研究生所受的訓練大多偏重在培養學術研究人 才、撰寫研究報告及學術發表、申請研究計畫，著重於 從事學術研究相關的訓練，對於其他可能的職業選擇則 鮮少提及。但其實只有不到一半（48％）的受訪者認為
自己畢業後會繼續從事研究工作，相對於2019年調查中 的56％下降了許多。事實上，在所有博士畢業生當中， 最終能夠成為終身職大學教授的人數占比相當低，大約 只有3∼5％。而且研究生們現在看到的大學教職，是一 份低薪、工作生活無法平衡、心理壓力極大的工作，實 在不是一幅吸引人的未來景象。
這份調查當中，有一半的受訪者認為指導老師的確花 時間真誠的和他們討論職涯規畫，但只有 1/3 的受訪
18 科技報導
學術趨勢
者認為指導老師在學術以外的職業上也給了有用 的建 言。對於未來職涯的可能性，學生們必須自己尋找指 引， 58 ％的學生從社群媒體如 Twitter 及 LinkedIn 取得 職業相關資訊， 43 ％的學生則從同儕及學長姐那裡打 聽。在對於未來發展的他種樣貌缺乏想像的狀況下， 研究生們只能在畢業後繼續花時間摸索嘗試。有位受 訪者分享自己的經驗，他當初選擇時程長達七年的產 學合作博士學程，打算畢業之後就可以快速進入公司 從事管理階層的工作，結果畢業後應徵工作時才發 現，公司現在對高階管理人才的要求，還需要具有博
士後研究的經驗，讓他覺得選擇產學合作學程似乎多 浪費了幾年的時間。
由於大多數的研究所訓練偏重學術研究，有超過七成 的受訪學生都認為自己具備各方面的學術研究能力， 如收集及分析數據、操作實驗及撰寫學術文章，但相
對沒有太多的學生受過人事管理、大型預算管控或發 展商業模型等職業技巧的訓練。
學術訓練該如何改革？從職涯發展著手
在STEM領域〔註〕的研究所如果能多關心學生們對未來
職業喜好及期許，其實就能讓研究所學程更實用。例如 許多研究生其實很想要有進入公司實習的經驗，只是極 少有學校能有這樣的機會。整合學生及校友的回饋意見
來提升大學提供的服務，將能夠推動博士訓練的改革。
或許大學可以慢慢的發展新的研究所文化，在研究所第 一年就可以開始思考未來的職業選擇，並提供學生各種 不同嘗試的機會。職業的意識開始得愈早，研究生們就 愈能夠得到未來真的用得上的訓練。
〔註〕即科學（Science）、 科技（Technology）、 工程（Engineering）及數學（Math）四大科目的英 文縮寫。
英國高等教育專家們編輯整理的一份報告書《 Towards a Global Care Value System in Doctoral Education 》， 呈現了許多國家在博士訓練體制在政策及實務上的現 狀，大多數國家仍然以單一作者的論文作為畢業評量 標準。另外還有許多國家，包括臺灣大多數的研究所 在內，都將在學術期刊上發表研究成果視為博士生的 畢業條件之一。這種些制度限制了研究生的跨領域研 究能力，某種程度上，也助長了掠奪性期刊的聲勢， 因此亟需改革。
某些高收入國家的博士生訓練已經有所改變或是正在轉 型中。舉例來說，有些博士學程的指導老師不只一位， 讓學生在學習的過程中有多位老師可以請教，不至於因 為唯一的一位指導老師太過忙錄，疏於關懷而感到被孤 立；抑或在與指導老師意見不合時，不會因為師生關係 而放棄博士訓練。有些學程也開始允許學生選修其他系 所的課程，或是自訂評量研究進度的頻率。
若研究生們能在學程中有機會廣泛的接觸到各種工作 的可能性、認知到自己的價值，許多對於職涯的悲觀 看法其實是可以避免的。研究所的訓練當中，最重要 的是培養具有批判思辨能力的人，也應該是知識經濟 世代裡，能為社會貢獻最多的人。
唸博士班的人愈來愈少？
根據前述報告書的統整，各國每年取得博士學位的人
19 SciTech Reports 學術趨勢 35000 32500 30000 27500 25000 22500 2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022 臺灣歷年博士新生人數
（資料來源：教育部）
學術趨勢
數，在疫情前都有穩定增加的趨勢。中國 2016 年獲得 博士學位的人數為 5.5 萬人，相較於 2004 年的 2.3 萬人， 已經是接近倍數的成長。到 2019 年，中國一年產生的 新科博士人數已經高達六萬人。同樣的區間，印度每 年得取博士學位的人數，從 1.7 萬增加到 2.5 萬，美國則 自 4.8 萬增加到 6.9 萬，都是相當急劇的成長，這也造成 了高等教育體系龐大的壓力。不過在 2020 年，疫情爆 發之後，都有停滯甚至下滑的狀況。
臺灣自 2004 年到 2010 年，博士班新生人數穩定成長，
與世界趨勢相同。然而自 2011 年開始至 2018 年則是逐 年下降，從 3686 人一路滑落到 2 萬 8167 人。自 2020 年 開始，連續三年各大專院校博士班招生狀況都不是太
好，每年都有多達 30 ∼ 40 個研究所未能募到任何學
生，在臺灣似乎提前出現了《自然》期刊所描述的情 況，人們開始對獲得博士學位失去了興趣。
雖然2019年時任科技部長的陳良基曾提出，由科技部及
教育部共同出資，每年擇優補助 600 位博士生一個月四
萬元，以培育臺灣高階人才的規畫。但教育部認為這項 提案並未慮及博士生未來就業的狀況，因此否決合作， 轉而提出「產學合作培育博士級研發人才計畫」。不過 國科會後來也推出了「鼓勵企業參與培育博士研究生」
方案，每年補助 300 位博一、博二學生每月三萬元、校
方自籌一萬元，博三以上則由國科會每月補助兩萬元、 校方自籌兩萬元，相較於前面的規劃，受補助人數減 半，補助期間及穩定度也都打了折扣。
在筆者撰稿的 3 月 14 日，立法院教育及文化委員會邀請 教育部、國科會、中研院及銓敘部等單位進行「解決高 教人才斷層危機，如何塑造合理高教人才退休機制」專 案報告。會議間中研院長廖俊智再次建議提高博士生的 獎助學金，同時也指出高教人才授薪過低，降低國人接 受博士訓練的意願，然而針對專家及立委們提出的建議 與問題，各部會首長皆未做出任何承諾。
改革博士訓練制度就像是滴水穿石一樣耗時費力，需 要周詳的計畫及龐大的資源。但博士學程的改革，就 如同中小學、甚至大學的教育改革一樣，都是培養符 合社會需求的人才所必需的。如果國家領導者們需要 科學家們為社會付出更大的努力，那麼國家社會也必 須投入更多資源與心力修正改革培養人才的方式，確 保博士訓練最終能走出19世紀，真正的邁入21世紀。
延伸閱讀
1. Editorial (2023 January 18). PhD training is no longer fit for purpose — it needs reform now. Nature. https://www.nature.com/articles/ d41586-023-00084-3
2. Nerad, M. et al. (2022). Towards a Global Core Value System in Doctoral Education (p. 290). UCL Press.
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（Photo by Cole Keister on Unsplash）
腦部植入物的過去與未來 《手術的發明》
十九世紀傑出的科學家對震顫、癲癇、偏頭痛和腦部感 染提不出任何解釋。拉蒙卡哈繪製了自己所能看到的神 經路徑圖。承繼於他之後的一波神經科學家，則使用電 極來確定神經細胞發射訊號的模式，但更需要罹患阿茲 海默氏症的哺乳動物模型，好讓科學家能進一步理解運 動障礙所涉及的複雜路徑，未來也許能奇蹟式地以手術 介入。一九八二年的時候，根本沒有人會想到大腦植入 物，那是科幻小說才會出現的東西。但德隆在偶然間發 現《科學》的一篇報導，詳述灣區的海洛因使用者於一 夜之間成了阿茲海默氏症患者的離奇故事後，便持續希 望能透過動物模型來檢驗自己的假設。
德隆醫師在結束神經科住院醫師訓練後，繼續留在約翰 霍普金斯大學建立自己的實驗室，持續探索基底核的解 剖學與功能。這些吸入 MPTP 的新型患者啟發了德隆，
也許他能用這個方式建立阿茲海默氏症的動物模型。他 猜想，阿茲海默氏症的損害，遠比理論派所預期的要複 雜得多。破解疾病的病因和治療需要極大的想像力，因 為德隆「非常善於從他人角度來進行思考」，因此是破 解大腦深處這個黑盒子的合適人選。
德隆最早著手使用實驗動物來人工製造阿茲海默氏症的 工作，顛覆了一整個研究大腦的世界。雖然我們大多數 人都知道阿茲海默氏症患者的手部會嚴重顫抖，其他的 主要症狀還包括四肢僵硬、運動緩慢、臉部喪失表情和 說話含糊不清。總之，大多數症狀意味著神經從運動皮 質到肌肉受到抑制，或所謂「降低反應水準」了。這讓
科學家得出結論，邏輯上來說，阿茲海默氏症可以概括 為控制和協調運動的神經元之間神經傳播速度減緩的疾 病。不過德隆不完全這麼想，他回憶說：「雖然有人持 懷疑態度，但在第一天，我們就看到神經細胞活化的模 式和發射神經訊號的方式發生了很大變化，來自基底核 的訊號是大量增加而非減少。」
德隆和他的同事們意識到，基底核中的戈耳狄俄斯之結 （ Gordian knot ）就是理解運動障礙的關鍵。隨著實驗 的進展，他們發現了一個有如戈德堡（見第十五章譯 注）畫筆下的複雜裝置，便開始關注大腦皮質和基底核 神經節之間的神經迴路。具突破性的觀察是，某些神經 迴路觸發了對其他細胞團的抑制訊號，因此「抑制」迴 路的訊號增加，而導致向下傳的訊號減少。
這是生理學和醫學中的一個關鍵概念：我們的 DNA 、 細胞、腺體、器官及神經路徑存在著某種功能，當訊號 分子或神經傳遞增加時，反而會抑制神經的效應。一個 典型例子是腫瘤抑制基因 p53 。當活躍時，「抗腫瘤基
因」 p53 有助於修復 DNA 缺陷和維持細胞完整性，進而 確定細胞的狀態以防止轉為癌化。人體內許多激素也以 類似的行為方式運作，某種蛋白質激素分泌的增加，會 導致另一種蛋白質或離子的存在減少。從另一個方面 看，抑制消失等同於刺激。德隆有辦法證明基底核是一 組複雜的「獨立平行電路」，有往返於基底核不同區域 的單獨路徑，可通往大腦皮質的特定區域，有些帶著興 奮性電位，有些帶著抑制性電位。同樣令人驚訝的是，
書適圈 21 SciTech Reports
這些電路也與人類情感和認知有關，而不僅僅只是和運 動有關。
基底核的最深處是視丘下核（subthalamic nucleus），德
隆在一九八○年代末得出結論，這團細胞在阿茲海默氏 症中扮演重要角色。雖然黑質的退化顯然觸發了整個系 統異常的生理反應，但德隆的 MTPT 動物模型卻發現，
視丘下核往基底核的其他部位傳送的興奮性脈衝是增 加的。於是他有個想法：如果我們故意破壞 （或「病 變」）視丘下核會怎麼樣？
他的實驗室前同事觀察說：「這是一個相當了不起的結 果，德隆建議破壞這個區域，以恢復帕金森氏症的活動 平衡，最終他得到了想要的結果。我得說這是一個意義
重大的飛躍式發展，人們在過去五十多年來知道的一個 定論是，如果你的視丘下核產生病變，你就會罹患運動 障礙，但現在德隆卻建議破壞這個區域來治療帕金森氏 症，事實上他的確得到了自己預測的結果。」這就像用 長時間的陽光照射去治療皮膚癌一樣。
德隆在一九九○年的《科學》上發表了他的發現。在實 驗室中，被誘導出帕金森氏症和視丘下核病變的猴子， 減少了所有「對側肢體主要的運動障礙，包括運動功能 減退、僵硬和震顫」。在醫學上，我們剛開始的直覺往 往是錯誤的。而德隆對於「在大腦的另一部分造成額外 的神經損傷，可以改善帕金森氏症」的猜測，是違反直 覺的頭號大獎。
隨著實驗性視丘下核病變的成功，顯然下一步就是在人 類的同一區域進行精確的放射治療。為了達到這目的， 就在他把實驗室轉移到埃默里大學時，德隆求助於神經 外科的同事。很快地，結果相當正面。
在一九九二年埃默里大學首次進行「蒼白球切開術」
（pallidotomy，破壞基底核的特定區域）之前，神經外 科醫師為癲癇患者進行「功能性手術介入」已有好一陣 子。過去曾試圖用熱破壞部分腦區，有時卻導致了災難 性後果，使患者流口水、感到憂鬱或是幾乎無法說話。
由於這些介入行為是故意為之的永久性破壞，因此沒有
回頭路可走。然而，一九九二年德隆有理由可以樂觀 些，因為當時腦部影像和腦部電生理圖譜的技術，都比 幾十年前更要精準上許多。
實驗性手術總是需要大膽而充滿遠見的醫療人員、絕望 的患者、勇敢的家屬，以及（必要的）時間來證明其療 效。剛開始幾年患者緩慢增加，後來會有越來越多不願 繼續忍受疾病之苦的患者湧入。具開創性的外科醫師會 要求對起初參與的患者進行好幾年的追蹤，然後再做比 較研究，之後為了起草文稿，又需要好幾年的時間籌辦 和招募足夠患者。在最終論文出版之前，還要熬過好幾 個月的論文審查時間。因此不意外地，十年就這麼過去 了，一個實驗性手術（對比於其他的治療方式）的隨機 研究終於發表在醫學期刊上，這就是蒼白球切開術發展 的過程。埃默里團隊在二○○三年發表了論文，認為手 術介入比藥物治療帕金森氏症的效果更好。
在一九八○年代，德隆和他的同事成了將微小電極放進 大腦最深處的專家。這些線路可用來監測電極尖端的神 經元放射訊號的模式。但如果外科醫師故意將電極留在 原位，然後大膽給予不同頻率的電流，那會如何？這不 太可能在美國發生，因為這個國家有全世界最會打傷害 訴訟官司的律師，但在另一個國家，某位勇敢的外科醫 師執行了這種突破性手術。
貝納比德（ Alim Louis Benabid ，一九四二∼）是法國 的神經外科醫師，住在靠近義大利邊境的阿爾卑斯山腳 處的格勒諾布爾小城。格勒諾布爾已成為歐洲最重要的 研究和科技中心，當中最重要的科學和工程學校是約瑟 夫．傅立大學（ UJF ）。貝納比德的資歷無比閃耀，他 擁有 UJF 的物理學博士學位和醫學文憑，正好讓他為生 物物理學的革命做好準備。
雖然左旋多巴（ Levodopa ）這種藥物顯著改善了數十 萬阿茲海默氏症患者的生活，但它往往在五年後就會 失去療效，而且會有明顯的副作用。整個一九八○年 代，貝納比德醫師都在進行破壞性手術，謹慎地破壞阿 茲海默重症患者的一小部分丘腦。常見手法包括將有
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意識的的患者小心安置手術檯上，而患者頭部被夾 子固定住，以保持頭骨完全不動。然後他會在患者 頭頂打一個小鑽孔，在即時 X 光的引導下，將一根 長針小心地插進大腦深處。考量到大腦複雜的解剖 結構，他們隨後會發出小電脈衝，傳遞到深處的針 狀電極。他們會瞄準丘腦中央，「只要往後一點， 就會進到丘腦處理感覺的區域，患者便會感到刺 痛：太靠外側則會碰到椎狀束，患者的手或臉就會 抽搐」。將電極放在錯誤的位置，可能會使患者癱 瘓，因此用低頻脈衝模擬神經發射相當重要。
一九八七年某日，貝納比德在他位於格勒諾布爾的 手術室裡，問了一個以物理學家來說並不意外的重 要問題：如果我改變探針的電頻率會發生什麼事？ 貝納比德在一位患有嚴重震顫的老年患者身上進行 了實驗。一旦探測器放在正確位置，他就開始改變 頻率。「我探索了非常低頻的效果，從一赫茲、五 赫茲、十赫茲，直到一百赫茲，我很幸運地找到了 正確的頻率。」突然間，在僅僅改變電頻率而沒有 失去其他神經功能的狀態下，這位帕金森氏症患者 完全停止震顫。「在一百赫茲時，我們抑制了震 顫.......我想，啊哈！這該不會就是解決辦法吧。」
毫無疑問，貝納比德的發現必然會被列入手術史上 最重大的時刻。即便這是一個偶然的發現，都依然 令人感到驚奇。在原有的脈絡下，這位外科醫師／
科學家先是敢於相信他可能會做出改變，然後目睹 震顫（這個帶有宗教意涵的古老疾病）被瞬間治 癒 ，貝納比德的突破絕對是個奇蹟，一個最高 等級「我知道了！」的時刻。
為了後續的研究，貝納比德把電線與四個金屬接點 留在患者的丘腦，然後將電線連接到體外的電池， 並用上面有好幾個按鈕和復古開關的小盒子控制該 裝置。這讓他得以進行客製化的設定，並持續進行 頻率測試。貝納比德立即報告了他將電極植入丘腦 後的奇蹟成果。儘管如今不大可能，但在一九八七 年，格勒諾布爾還未成立機構審查委員會（IRB），
也沒有相當於美國食藥局的法國政府單位（法國直到 一九九二才成立藥品安全管理局）。因此，在 UJF 神經外 科老闆的同意下，貝納比德繼續植入世界上第一個腦深層 刺激植入物。
於此同時，大西洋彼端的德隆正完成「功能性獨立平行迴 路」（functionally segregated parallel circuits）的繪製，並
進一步挑戰先前被忽視的視丘下核的重要性。一九九二 年，埃默里團隊成功逆轉帕金森氏症後，貝納比德開始改 變他用在帕金森患者身上的科技，將腦深層電刺激的導線 植入視丘下核。就在德隆於二○○三年發表比較破壞視丘 下核療法的報告之前不久，美國食藥局批准了用於帕金森 氏症的腦深層電刺激植入物。
我很幸運能進到手術室，觀看神經外科團隊為帕金森氏症 患者植入腦深層電刺激植入物的經過。觀看他們在手術室 中使用電腦斷層，將六英寸長的硬針插入大腦最深處，是
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個相當驚人的經驗。但與幾週後觀看患者術後回診的體 驗相比，根本是小巫見大巫，此時神經科醫師和相關技 術人員會為患者體內的電晶體植入程式。一會兒，原 本僵直坐在椅子上、雙手在每次試圖移動時都會頻頻顫 抖、連將一杯水舉到嘴邊的動作都難以做到的患者，隨 著脈衝裝置的電訊號瞬間啟動，瞬間停止震顫了。多年 來第一次可以好好喝一杯水，讓患者（和她的家屬）都 哭了起來。我賭你看了網路上那些腦深層電刺激裝置被 啟動的影片，一定也會跟著落淚。
腦深層電刺激在世界各地的使用次數已超過十五萬 次，美國每年在類似案例上使用約一萬次。最近一次 全美植入統計數據是二○一四年，當年估計放置了二
萬個脊髓電刺激裝置。同樣在二○一四年，進行了 七千起薦神經刺激器置放術和二千起迷走神經刺激器 置放術。合計光是二○一四年，全美就有約三萬五千
次的神經調控手術。
「最近的一項研究估計，二○一五年的全球神經調控 市場（包括腦深層電刺激、脊髓刺激和顱磁刺激等科 技）為三三．一億歐元（合三六．五億美元）。到了 二○二○年，市場複合年均增長率為一一．二％，達 到五六．二億歐元（六十二億美元）。」由於腦深層 電刺激對早期帕金森氏症來說，比起藥物更有效，而 且其有效性能持續多年，因此它成為對抗運動障礙的 有力武器。
令人驚訝的是，腦深層電刺激如今也被使用於慢性憂鬱 症、肌張力不全、癲癇、強迫症、妥瑞氏症，甚至阿茲 海默氏症上。在《新英格蘭醫學期刊》（ New England Journal of Medicine ）的一篇評論文中，奧昆（ Michael Okun ）總結說：「腦深層電刺激療法通常只在所有其 他治療都用盡後才被考慮，『賽柏格化』讓許多患者宛
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如新生。這很大程度上要歸功於兩位傑出的科學家（德 隆和貝納比德）的貢獻，讓我們進入了人類調控神經網 路的時代。」
在大腦深處放置低頻電流電極的做法，已在世界各地使 用了三十年。有趣的是，科學家並不完全確定這方法為 何有效，但話又說回來，我們仍然不能完全瞭解許多麻 醉藥物在手術期間為何有效，以及我們的許多藥物如何 改變疾病。我們只知道這些東西「有效就對了」。
未來的植入設備不僅能傳遞任意的電脈衝，還能充當 記錄和傳輸機器。我們把這些類型的植入物統稱為腦 機介面（ BMI ）。雖然美國食藥局迄今僅批准只能在 一個確定位置內產生電場的植入物，但腦機介面將能 記錄並刺激單一的神經元。當年埃瓦茨率先在實驗室 中進行「單一神經元測試」，如今科學家正在記錄人 類單一神經元的道路上開疆闢土，目標是將神經元的 訊號回傳到機器上。
書 名｜手術的發明（下）：從心臟支架、人工關節置換、腦部晶片， 到終極賽柏格式電子人，植入物革命下現代醫療的未來 作 者｜ 大衛．史耐德（David Schneider）
譯 者｜黃馨弘
出版社｜鷹出版
出版日期｜2022年12月
每年，全球有上千萬人接受醫療植入物， 心臟支架、人工關節、人造水晶體、腦晶片… 當現代人的身體裡塞滿各種人工植入物， 救命、隱私、安全、倫理……最全面深入的探討。
在下冊中，作者著重在植入物革命在各個面向所帶來的挑戰上。從人工關節置換、心臟繞道手術、器官 移植，一路寫到試管嬰兒，甚至將針對人工植入物、移植手術和生物植入物的過去發展、現在進展，以 及未來賽伯格有機體將迎來的電子人時代，做了詳盡的介紹。也因應「植入物時代」的來臨，就相關醫 療環境的建置，包括醫材技術的突破、醫療保險的配套、醫療挑戰倫理和人性面向等等做出全面深入的 探討。
史耐德指出，由於新技術仍不斷改變手術實作和永久植入物的性質，這最終將是一場挑戰演化並創造機 器人未來的革命。本書為普遍大眾和醫療專業人員必讀之作，也是具教育意義和娛樂性的一本讀物，透 過本書我們甚至將前瞻人類醫學和人類這物種的未來，思考人類醫療的「下一步是什麼」。
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臺灣傑出女科學家獎邁入第16屆
期許推動更多女性投入科學領域
李依庭／《科學月刊》副總編輯
為表彰臺灣女性科學家在學術上的成就，臺灣萊雅公司
於2008年起和吳健雄學術基金會共同主辦「臺灣傑出女
科學家獎」，藉以表揚臺灣女性科學家的卓越貢獻。此 頒獎典禮截至今（2023）年已邁入第16年，表揚傑出獎 及新秀獎共計49位優秀臺灣女性科學家。
頒獎典禮於上（ 3 ）月初於臺灣金融研訓院舉行，將 「臺灣傑出女科學家傑出獎」頒給中央研究院化學研 究所特聘研究員陳玉如；新秀獎則分別由任職中央研 究院天文及天文物理研究所的研究員林俐暉，以及臺 灣大學電機工程學系電子工程學研究所副教授胡璧合 獲得；鼓勵具科學潛力年輕學子的「孟粹珠獎學金」
則頒給目前任職於日本北海道大學低溫科學研究所的 博士後研究員謝妮恩。
領軍臺灣團隊
與美國共同合作「癌症登月計畫」
任職於中研院化學所的陳玉如專長為儀器設計、質譜 分析，大學時期就讀化學系，深受蛋白質體學吸引， 後來轉往生物分子領域鑽研並投入蛋白質體的探索。
她帶領團隊開發了以質譜儀全面性定量細胞膜蛋白體 的方法，幫助科學家了解膜蛋白質如何造成疾病的機 制。此外，她也發現癌症中血清蛋白多重結構變異能
作為癌症生物標記（ biomarker ），因此進一步建立癌 症病人的個人化分析，並首創全世界第一個「奈米探 針質譜檢測技術」，以單一蛋白質多重異構物結合演 算法進行早期癌症檢測，此技術也榮獲去（ 2022 ）年 的國家新創獎。
第 16 屆「臺灣傑出女科學家獎」得主與主辦單位合影。由左至右 分別為臺灣萊雅永續長陳家祥、新秀獎得主林俐暉、傑出獎得主 陳玉如、新秀獎得主胡璧合、孟粹珠獎學金得主謝妮恩、吳健雄 學術基金會執行長林明瑞。（臺灣萊雅與吳健雄學術基金會提供）
此外， 2017 年陳玉如主持與美國臨床蛋白基因體學 腫瘤分析聯盟（ Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium, CPTAC ）合作的「臺灣癌症登月計畫」， 嘗試找出亞洲不吸菸肺癌患者的致病機制。她整合了 學術、政府資源及與醫院臨床合作，建立東亞第一個 肺癌的蛋白基因體大數據。除了解析東方與西方不同 的基因突變特徵與外在環境致病機轉之外，她也發現 癌症早期出現的類晚期蛋白質分子特徵，並進一步開 發了新穎癌症精準醫療策略。此研究不僅發表於頂尖 的《細胞》（ Cell ）期刊中，更是全世界第一個完整剖 析東亞肺癌的研究。
陳玉如表示，癌症研究的跨國分享非常重要，因為即使 是同一種癌症也會因為地域、人種及生活型態而有所差 異，因此預防、檢測、治癌和預後方式可能不同。不僅
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如此，癌症研究更是一門整合型的分析，需要蛋白質體 和基因分析技術、資訊分析、臨床醫學等各領域的專家 跨領域合作，才能共同完成的研究。因此，她在頒獎典 禮上也感性地表示，「從一無所知走入神祕浩瀚的蛋白 質體網路，感謝一起打拼過的合作夥伴、助理及學生 們，在不斷學習中享受探索疾病的樂趣。也會繼續努力 技術的創新，讓我們走入精準醫療的新世界。」
首位入選臺灣女科學家新秀獎的天文學者
這次獲得新秀獎的林俐暉，任職於中研院天文及天文物 理研究所，也是第一位入選「臺灣女科學家新秀獎」 的天文學者。她的研究著重在大尺度環境對於星系演
化的影響，包括星系之間的交互作用以及星系團中星 系的性質。她利用多波段的天文觀測，有系統地探討 星系之間碰撞的頻率、星系交互作用期間對於恆星形成
的效應，以及星系碰撞與大尺度環境的相關性。近年 來，林俐暉更結合地面最大的電波望遠鏡——阿塔卡瑪 大型毫米及次毫米陣列（ atacama large millimeter array, ALMA）望遠鏡，以及光學史隆巡天計畫第四代的「艋 舺」（ MaNGA ）觀測計畫，領導了近 30 位國際天文學 家，進行 ALMaQUEST （ ALMA-MaNGA QUEnching and STar formation）的國際合作計畫。
而林俐暉在典禮上也分享了她很喜歡的一句話，「當你 覺得別人都很厲害的時候更應該欣喜，表示自己還有進 步的空間，這個世界可以更好。」對她而言，有學習典 範或同儕的相互切磋、共同努力，是科研路上一件很棒 且重要的事情。此外，目前擔任臺灣物理學會女性委員
會的林俐暉也鼓勵有志從事科學的女性學子，除了培養 足夠的熱情和興趣，更重要的是永遠保持正向的態度。
電影中看到未來高科技都是她的研究範疇
眾所皆知，半導體產業是臺灣的支柱與優勢產業，也是 國家經濟與安全的基石。另一位新秀獎得主、任職於臺 大電機工程學系電子工程學研究所的胡璧合，研究領域
為前瞻奈米電子元件及記憶體電路設計，透過元件及電 路的共同最佳化，使下世代的電子元件及記憶體電路表 現高密度、低功耗及高能效等特性。在產業發展部分， 胡璧合持續與臺灣半導體科技公司執行產學合作計畫， 透過加強學界與業界的接軌，在電子元件及記憶體領域 持續研發創新，共同培育未來半導體產業高階人才。
在典禮上，胡璧合也趣味的說，「你在英雄電影裡看見 的未來高科技，其實就是我們想做的事情！」不過，在 臺大任教的胡璧合也點出臺灣半導體研究與產業間的落 差，許多學生在碩士畢業後會選擇投入產業端工作，繼 續攻讀博士的人愈來愈少。她表示，臺灣的半導體產業 有良好的發展環境，但需要有人不斷做研究找出方向， 才能帶動整個市場持續蓬勃發展。另一方面，她也觀察 到女性在成績和研究的優異表現，並鼓勵女學生應保持 自信、加入實驗室，相信女性自身的特質可以帶動實驗 室的工作氛圍。
推動更多女性投入科學領域 促進科學多元發展
根據教育部的數據顯示，女性投考科學類組的比例持續 成長；然而，在男女受教權均等的臺灣，女性投入科研 領域成為科學家的比例與全球女性科學家相比只有不到 1/3 。顯示性別比例尚有很大的差距，因而仍需要持續 推動鼓勵女性參與科學。臺灣萊雅總裁師逸樺表示，希 望透過表彰臺灣傑出女科學家，鼓舞更多有志科學的女 性投入科研，並讓社會大眾看見女性科學家對科學研究 領域的傑出成就。
新聞來源
臺灣傑出女科學家獎（2023年3月4日）。【新聞稿】中央研究院化學研 究所陳玉如博士榮獲「2023年第16屆台灣傑出女科學家獎」。臺灣萊雅 與吳健雄學術基金會。
27 SciTech Reports 特別報導
編譯｜陳亭瑋
磁振造影（ magnetic resonance imaging, MRI ）是利用 氫離子在磁場的作用下產生的共振訊號，分析並判讀 資訊後獲取生物體的影像，目前已被廣泛用於許多
醫院的高級影像檢查，對於許多外科手術的術前檢查 十分重要。然而， MRI 掃描機本身價格昂貴，購買、
安裝、維護的開支以及對技術人員的需求對於許多
中低收入國家而言往往難以負荷。由於 MRI 在某些臨 床醫療的病例中不可或缺，因此荷蘭萊頓大學醫學
中心（ Leiden University Medical Center ）、烏干達姆
巴拉拉科技大學（ Mbarara University of Science and Technology ）與多國研究人員合作組成團隊，嘗試開發
小型、可攜帶式、更便宜的 MRI 系統，希望這項系統
能讓中低收入國家得以負擔並進一步推廣到臨床醫療 的場景中。
根據臨床需求
設計出小型可移動的MRI掃描機
MRI 的原理由美國化學家羅特博（ Paul Lauterbur ）首 次發表於 1973 年的《自然》（Nature ）期刊。在強大的 磁場中，原子核會根據磁場大小以相應的頻率旋轉， 共振吸收電磁波，當磁場消失後原子核會恢復平衡， 並放出特定的電磁波。 MRI 掃描機透過分析身體內氫 離子放出的電磁波訊號，可用於解析軟組織的狀況。
比較現有的幾種非侵入式檢查方法， X 光主要適用於評 估骨骼，而且有輻射的風險；超音波有深度的限制，
而且會被骨頭擋住。由於 MRI 不會被骨骼擋住也沒有
輻射的風險，因此成為臨床醫學中不可或缺的一環。
全球約有五萬臺 MRI 掃描儀，每年會進行超過一億次 的 MRI 掃描，然而這些儀器集中在高收入國家的城市 中，中低收入國家很難有機會獲得類似的檢查。舉例 來說， MRI 掃描儀的比例在日本為每百萬人 55 臺、美 國為 40 臺，而非洲則為 0.7 臺，完全不成比例；且非洲
的 MRI 掃描儀更有 39 ％使用過時的硬體與軟體。考量 到中低收入國家能投入的醫療資源，推廣傳統的 MRI 掃描儀掃描儀顯然不切實際，但若能根據特定的臨床 醫療檢查需求開發體型更小、攜帶式的 MRI 系統則較 為可行。
有鑑於此，荷蘭萊頓大學醫學中心著手開發專門用於 分析兒童水腦症（ hydrocephalus ）的 MRI 掃描儀。水 腦症是由於過多的腦脊髓液堆積在腦室內導致腦壓升 高，影響到兒童的神經發育與智力，也是兒童神經外 科手術最常見的原因，在撒哈拉以南的非洲每年有將 近 200 萬個病例。由於水腦症難以用除了 MRI 掃描儀之 外的其他檢測方式有效評估、診斷，荷蘭萊頓大學醫 學中心為此重新設計了 MRI 掃描儀，首先是使用小型 的強力磁鐵取代傳統的超導磁體；其次是採用更省電 的電子元件；最後，以圖像分析軟體來校正外部的雜 訊，因此也可以大幅簡化外部的磁場遮罩。此系統能 在兩分鐘內完成大腦成像解析，雖然解析度遜於傳統 的 MRI 掃描，屬於低場（ low-field ） MRI 掃描機，但已
經足以應對水腦症等疾病的診斷。
目前已經有幾款可移動式的低場 MRI 掃描機設計，第
一臺被美國 FDA 核准使用的儀器為 Swoop ，小到可以用
一臺推車推到患者床邊，被應用於美國的急診室與重 症加護病房，已經在腦出血、中風、多發性硬化與腦
28 科技報導 動態時報
以科技克服醫療貧富差距
如何讓MRI在中低收入國家更普及？
損傷患者身上進行過測試。蓋茲基金會也計畫將低場
的MRI設備部屬在中低收入國家的醫療場域中，以進一 步研究母嬰健康、營養不良與疾病對嬰兒發育的影響。 不只是重塑硬體，還需有使用者訓練與軟
體設計
雖然有機會成為診療利器，但荷蘭萊頓大學醫學中心 在研發推廣的過程中也發現，要在中低收入國家推廣
低場 MRI 掃描機，還有遠比前述縮小儀器的體積與成
本更多的問題需要克服。傳統的 MRI 掃描通常是由影 像科醫師進行判讀，而且解析度高達一公分以下。如 何讓臨床醫師對於解讀低場 MRI 掃描機有信心，除了
需要確保掃描的結果品質穩定、可重複，也需要透過 使用者介面設計與解讀的培訓計畫，讓臨床醫師能夠 善用相關的器材。
其次，要在中低收入國家推廣 MRI 的使用，可能需要 優先考慮開發開源的硬體與軟體，以取代傳統的商用 軟硬體需要依靠商用公司協助維護、在中低收入國家 難以達成的難題。開源設備讓各國的科學家、技術
人員有機會因應需求現場設計、維護低成本的 MRI 系 統。除此之外，考慮到影像診斷培訓的難度，可以考 慮為低場 MRI 開發人工智慧工具，以協助臨床現場基 礎的判讀。
最後，由於多數的研究經費主要投入研究更精密、昂 貴的系統開發，這種便攜型的低場 MRI 掃描機在許多
情況下難以獲得資金輔助，精簡版、使用於中低收入 國家的 MRI 系統優先順序較低、容易被忽視。同樣的 情況也發生在 MRI 相關的研究人才，中低收入國家受 限於經費，缺乏相關的人才與研究計畫。然而如果要 改善全球人類的健康狀況，這類低成本、易普及的器 材研發可說是不可或缺，需要受到更多的重視與資金 的挹注。
新聞來源
1. Cho, A. (23 February 2023) MRI for All: Portable low-field scanners could revolutionize medical imaging in nations rich and poor—if doctors embrace them. Science. https://reurl.cc/EGV6Ek
2. Webb, A. & Obungoloch, J. (14 March 2023) Five steps to make MRI scanners more affordable to the world. Nature. https://reurl.cc/2WKjXv
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。竭誠歡迎關心臺灣科技發展的您，就上述方向踴 躍投稿。寫作時請依照稿約：
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29 SciTech Reports 動態時報
《科技報導》稿約
科學家宣告完成果蠅幼蟲的「大腦地圖」 編譯｜陳亭瑋
大腦神經元（ neuron ）的互相連結與活動方式被稱為連
接組（ connectome ），了解連接組的連接方式有助於
科學家進一步理解大腦的功能與運作方式；就像要修 理或設計電路，必須要先認識電路零件的連結。
自1970年代起，科學家開始嘗試繪製各物種的「大腦地 圖」，從線蟲（ Caenorhabditis elegans ）、小鼠（ Mus musculus ）到人類，都曾陸續進行部分連接組的繪製，
但僅有神經元數量較少的物種如線蟲、海鞘（ Ciona intestinalis）幼蟲、杜氏闊沙蠶（Platynereis dumerilii） 完成全連接組的繪製。
今（ 2023 ）年 3 月 10 日，約翰霍普斯金大學（ Johns Hopkins University ）與劍橋大學（ University of Cambridge ）團隊發表於《科學》（ Science ）期刊的研 究，則正式宣告他們耗費了 12 年的時間，終於完成了 第一張果蠅（ Drosophila melanogaster ）幼蟲的大腦連 接組，涵蓋了 3016 個神經元，以及其中的 54 萬 8000 個 連結。
雖然果蠅的體型小如米粒，但繪製大腦連接組仍十分困
難且耗時。首先需要將腦部組織切片成上千個組織樣 本，再將每個樣本單獨以電子顯微鏡成像。影像的品質 必須精密到足以分辨單一的神經細胞，然後才能由影像
重建所有腦部神經細胞的相互連結。這部分的工作主要 由劍橋大學的研究人員完成，掃描創建了高解析度的影 像後，手動找到每個神經元以及連結。後面的資料則交 由約翰霍普金斯大學分析，以自製的軟體進行繪製了解 資訊在大腦傳播的模式，並且根據神經元的功能對它們 進行分類。研究團隊還發現，在整個果蠅幼蟲的大腦中
最繁忙的部位是進出學習中樞的神經。
約翰霍普金斯大學開發的分析方法不只限於繪製果蠅大
腦，預計也能用於分析更複雜的動物腦部結構，例如許 多科學家預測將於十年內誕生的小鼠腦部地圖。團隊預 計接下來將進一步比較果蠅幼蟲與成蟲的腦部差異，以 了解大腦在不同的時期如何變化運作。對於果蠅大腦的 研究，除了將有助於科學家了解其他物種的大腦結構， 預計也有助於開發更多不同的演算法架構，甚至有可能 協助催生出新的人工智慧系統。
1. Winding, M. et al. (2023). The connectome of an insect brain. Science, 379(6636), eadd9330.
2. Rosen, J. (10 March 2023). Scientists complete first map of an insect brain. John Hopkins University HUB. https://reurl.cc/RvYLbr
30 科技報導
動態時報 新聞來源
（123RF）
以離子液體為電解質
陽明交大團隊開發
出更安全、穩定的鋰電池
整理報導｜羅億庭
鋰電池具有高能量密度、高功率密度、低自放電率、 高充放電庫倫效率等優點，在各領域中都有重要應 用。但由於傳統鋰電池中所使用的電解質多為低熱穩 定性、高揮發性、高度可燃性的有機溶劑，可能使鋰 電池發生「熱失控」（thermal runaway），導致燃燒、 起火甚至爆炸。
為了解決傳統鋰電池中的電解質問題，陽明交通大學 材料科學與工程學系教授張仍奎團隊開發出高安全
性、不易燃、耐高溫的鋰電池離子液體（ ionic liquid ） 電解質。目前研究成果已具體落實於多項產學合作 中，正與國內相關廠商共同推動技術的產業應用化。
除了前述提及的熱失控問題外，過去在進行鋰電池研究
時為了追求電池的高能量密度常需要高操作電壓，而傳 統有機電解液容易在高電壓下變得不穩定與分解，不僅
會引發安全疑慮也造成電池性能的衰退。本次張仍奎團 隊開發的一系列離子液體為電池中的關鍵材料，於鋰電 池的正負電極間傳遞鋰離子，使電池的充放電反應得以 進行。由陰離子與陽離子所構成的離子液體電解質為熔
點低於室溫的熔融鹽類，因此具有本質離子導電性。此 外，離子液體還擁有寬廣的電位穩定窗口、高熱穩定 度、低揮發性、且不易燃等特性。
張仍奎在儲能材料領域研究超過 12 年，在鋰電池正 負極材料合成、離子液體電解質設計、固態電解質開 發，以及高充放電功率超級電容器、鈉電池、鋁電 池、鎂電池等研發領域都有豐碩且具體的成果，已是 國際間技術領先的團隊之一。團隊開發出的離子液體 電解質具有寬廣的電化學穩定窗（ >5 伏特），能提 高電池的工作電壓；此外，該電解質的熱分解溫度高 （ >400 ℃）、對於電極材料與電極基板的腐蝕溶解度 低，使得電池在熱失控時有較高的放熱起始溫度與較 低的放熱量。上述優點使得以離子液體為電解質的電 池在高電壓下具有熱穩定性，更大幅提升鋰電池的安 全性、耐用性、可靠度，使電池具有優良的充放電性 能與循環充放電壽命。
目前此技術已陸續與多間公司與研發機構進行產學合 作，並朝向產業化與實際應用邁進。張仍奎團隊未來也 持續與國際團隊，如美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）、日本九州大學、德國亥
姆霍茲－烏爾姆研究所（Helmholtz Institute Ulm）等大 專院校合作，期望能開發出更高性價比的高壓安全性電 解質。他也期望能將研發成果應用化，為臺灣的能源材 料研發以及相關產業繼續努力。
新聞來源
（123RF）
王宇豪（ 2023 年 3 月 1 日）。打造更安全、更高能量密度的下世代鋰電 池！臺灣團隊開發創新離子液體電解質材料。國家科學及技術委員會， bit.ly/3lBXwvu。
31 SciTech Reports 動態時報
腸道菌有望成為禿頭救星？
改變人體荷爾蒙的陶爾氏菌
整理報導｜羅億庭
目前學術界已有許多關於腸道菌的研究，我們也知道 個人的腸道菌組成會受到年齡、性別、用藥或疾病等 影響。雖然科學家長年來大多認為腸道菌僅會被動地 受到人體荷爾蒙影響，進而改變菌叢的組成，但或許 也有可能是它們反過來調控人體的荷爾蒙組成，影響 我們的生理、發育甚至是行為嗎？
近期由中研院生物多樣性研究中心的研究員江殷儒與 臺灣大學醫學院（簡稱臺大醫院）婦產科醫師陳美
州合作，藉由小鼠管飼試驗並分析人類腸道菌資料庫 後發現某些腸道菌具有代謝性固醇荷爾蒙的能力， 可以透過人體的肝腸循環來調控血液中的雄性激素 （ androgen ）濃度，未來可望治療或預防雄性素過多症 （hyperandrogenism）。此研究已於今（2023）年2月獲 得有關腸道菌的《腸道微生物》（ Gut Microbes ）期刊 接受並刊登。
江殷儒在報導中表示，目前已知僅有脊椎動物（包括 人類）具有生成性荷爾蒙的能力，然而人體卻無法完 全代謝這些物質。多餘的性荷爾蒙會透過血液集中運 輸到肝臟，再經由膽管釋放到腸道中。在人體內只有 約 5 ∼ 10 ％的性荷爾蒙會透過糞便排泄到體外，剩下的 性荷爾蒙則是於小腸末端重新被吸收利用，完成肝腸 循環以達成人體的荷爾蒙平衡。雄性激素過多症則是 由於血液中存在過量的雄性激素，而造成雄性禿、攝 護腺肥大、攝護腺癌等疾病，甚至也可能引發婦女的 多囊性卵巢症候群等諸多症狀。
本研究的第一作者，同時也是生物多樣性研究中心研究 人員的蕭尊先發現，常見於人體與動物腸道的陶爾氏菌 屬（
力，隨後他也找到相關的降解基因與生化反應機制。之 後再與臺大醫院婦產科博士周佳宏合作，在小鼠管飼試 驗中將陶爾氏菌殖入腸道並測定血清中的雄性素濃度， 進一步確認陶爾氏菌能有效降低血清中雄性素濃度（最 高達50％）且未對小鼠造成顯著的不良反應。因此團隊 也預期相關菌株可望作為新型功能益生菌，應用於雄性 激素過多症的預防及治療。
此外，團隊也發現陶爾氏菌在缺乏氧氣的腸道中可 利用雄性激素作為碳源及電子提供者，並以硝酸鹽 （ NO 3 - ）及亞硝酸鹽（ NO 2 - ）作為電子接受者完成無 氧呼吸。硝酸鹽普遍存在於蔬菜中，而亞硝酸鹽則是 作為防腐劑常被使用於香腸及火腿等肉類加工品，兩 者也是大腸癌已知的重要致癌因子。因此陶爾氏菌在 腸道中可以同時移除過多的雄性素及硝酸鹽／亞硝酸 鹽，進而降低人體罹患攝護腺癌及大腸癌的風險，可 謂一舉兩得。
本次合作開拓了將腸道菌應用於雄性激素過多症的新療 法。他們也期望能透過長期合作，開發更多能代謝或製 造各式性荷爾蒙的腸道菌，利用這些細菌作為功能益生 菌，改造與重組人體內的固醇荷爾蒙，進而促進荷爾蒙 平衡、解決人體性荷爾蒙失調帶來的諸多困擾。
新聞來源
中央研究院生物多樣性研究中心（2023年3月9日）。禿頭剋星！？腸道 菌能調控寄主雄性素濃度。中央研究院生物多樣性研究中心研究成果， http://bit.ly/3K0CKiD。
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），如菌株 GDN1 具有降解雄性激素的能
Thauera
成大團隊驗證「夸克解禁錮」現象
逐步拼出量子色動力學的拼圖
整理報導｜羅億庭
歐洲粒子物理研究中心（ European Organization for Nuclear Research, CERN ）在 2012 年宣布他們發現了俗 稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子（ Higgs Boson ）。
自此之後多數人都認為已完成了高能物理的最後一 片拼圖，未來可能不會再有其他新發現。但其實仍 有許多物理學家致力於研究比原子更小的次原子
（ subatomic ）世界，期望能更了解構成世界的基本粒 子以及交互作用力。
成功大學物理系教授楊毅自 2014 年起，帶領高能核
物理實驗室團隊參與美國布魯克海文國家實驗室
（Brookhaven National Laboratory, BNL）的 STAR實驗 （ Solenoidal Tracker at RHIC ）。 STAR 實驗由 13 個國 家、 63 個研究單位，以及超過 600 位科學家與工程師所 共同參與，是世界上最重要的「重離子對撞」實驗之 一，主要目的是以 STAR 探測器（ STAR detector ）研究 量子色動力學的基本性質，以及一種被認為以足夠高的 能量密度存在的物質：夸克－膠子電漿態（quark–gluon plasma, QGP ）的特性，希望能增加我們對宇宙大爆炸 初期的研究與理解。
由量子色動力學所描述的核物理世界中，夸克與膠子會 被「強作用力」束縛成特定的粒子無法自由的存在，這 種現象被稱為「色禁錮」（ color confinement ）。唯有 在極高溫與高能量密度的狀態下，夸克與膠子才會處於 短暫的自由狀態並形成夸克－膠子電漿態，此現象則稱
作「解禁錮」（deconfinement），但這種極端環境只有
在宇宙初期以及高能重離子對撞下才會發生。為了研 究這個特殊的現象與更了解核作用力，物理學家在重 離子物理中投入大量心血，期望能藉由對撞高能量的 重離子重建出宇宙初期的環境，而 STAR 實驗就是世界
上最重要的重離子物理實驗之一。
成大團隊主要參與了 STAR 實驗中的緲子探測器（ muon telescope detector, MTD ）的研究工作。今（ 2023 ）年 3
月，成大與 STAR 實驗組共同在《美國物理評論快報》 （ Physical Review Letters ）期刊上發表了團隊的最新 成果，研究由兩個底夸克組成的 Upsilon 粒子在金離
子對撞下的分解狀況。在本次研究中，團隊首次在相 對論性重離子對撞機（ Relativistic Heavy-Ion Collider, RHIC ）內觀察到底夸克（ bottom quark ）的分解，讓
我們更了解夸克在極端環境下如何與「夸克－膠子電 漿態」進行反應並進一步分解。由於底夸克的質量比 魅夸克（ charm quark ）重得多，因此在「夸克－膠
子電漿態」中很難產生出自由的底夸克，也就是說從 Upsilon 粒子中被分解出來的底夸克，很難在「夸克－ 膠子電漿態」再重組合成為新的 Upsilon 粒子。此外， 也由於 Upsilon 粒子總共有三個量子態，若可以分別研 究這三個量子態的分解狀況，更能讓我們了解夸克與 夸克間的波函數大小與被分解狀況的關係。
楊毅在報導中表示，團隊未來將繼續進行相關的研究 與分析，期望能逐步拼起量子色動力學的拼圖。
新聞來源
楊毅（2023年3月15日）。【成功專欄】成功大學長期耕耘高能核物理獲 得重要成果：重現宇宙初期極端環境，驗證夸克解禁錮現象。國立成功大 學新聞中心，https://bit.ly/40qXoxU。
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在顛覆傳統的期刊出版機制之後
《數位生命科學》遇到的挑戰？ 編譯｜羅億庭
知名非營利開放取用期刊 《數位生命科學》（ eLife ） 在去（2022）年10月宣布將推翻學術出版例行的先審查 後發表模式，自今（ 2023 ）年 1 月 31 日起改採用「先發
表再審查」，所有經期刊編輯接受的文章無論同儕審查 的結果是好是壞都將被刊登。而同儕審查的結果將連同 論文一起發表，同時也會附上期刊編輯針對該篇論文的 重要性與嚴謹性評估，讓讀者能快速理解這篇論文的意 義，作者則可以在收到審查意見後決定是否修改論文以
〔註〕詳細的變更內容可參考《科技報導》第 494 期 〈出版程序改為「先發表再審查」《數位生命科學》 推出爭議性變革〉一文。
擔任《數位生命科學》期刊的主編艾森（ Michael Eisen ）在報導中提及，這項改革使《數位生命科學》 放棄了傳統期刊擔任的「守門人」角色，期望能促使 科學家根據他們發表的研究內容進行評估，而不單只 是看該篇論文發表於什麼期刊。《數位生命科學》的 變革引來了一些讚揚與爭議，像是有些科學家認為這 是一項賦予作者權力的遲來作為，但也有些人——包 含《數位生命科學》的幾位學術編輯，擔心這將削弱 他們為《數位生命科學》努力打造出的期刊聲望。根 據《自然》（ Nature ）期刊的報導，有幾位編輯甚至私 下寫信向艾森表明，他們將在這項措施全面實施後辭 職。基於許多人對於「先發表再審查」這項新措施的 反彈聲浪，《數位生命科學》暫緩了完全將期刊發表 機制改為新流程的舉動。
即便這項新變革已被推遲，但爭議仍在延燒。在上 （ 3 ）月 9 日，包含《數位生命科學》前主編謝克曼 （ Randy Schekman ）在內的 29 位編輯寫信給該雜誌出 版社（ eLife Sciences Publications ）的執行董事帕丁森
（Damian Pattinson），說明他們對艾森的領導能力沒有 信心，要求他們更換艾森的職位。同時也提到《數位生 命科學》已有一位副總編辭去領導職務，更有大量審稿 人與高級編輯隨時準備辭職。艾森在接受《自然》採訪 時對於這些抨擊做出了回應，他認為這些反對《數位生 命科學》新模式的根本原因在於科學家不想改變這個他 們精心打造，且能使自己受益的期刊發表系統。
上述爭論也凸顯了研究人員之間對於期刊、同儕審核， 甚至是科學出版業未來的分歧。一些《數位生命科學》 的編輯認為期刊應該審查、過濾並拒絕不合適的論文刊 登，但新制度將使得每一篇論文都會被接受，可能有作 者會選擇性忽略審稿人的評論或只做點表面功夫以敷衍 審稿意見，這將使得審稿人無法針對論文提出更詳盡的 評論。此外，編輯也認為取消審查將為《數位生命科
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回應提問〔註〕。
（123RF）
學》期刊中保留的守門系統——編輯選擇是否將預印本 論文送審的分流點帶來更大壓力。由於此步驟不透明且 容易出現判斷錯誤，如果以後每一篇論文都在編輯選擇 後直接被期刊接受，編輯們在篩選論文時可能變得更加 保守，不再願意冒險接受知名度較低作者的手稿。
支持《數位生命科學》變革的人則認為這項措施能防止 研究者利用同儕審查機制收集自身聲望。艾森說明在新 系統中，將論文預印本發送給編輯、同儕審閱時不應該 夾帶任何關於論文品質或重要性的訊息。他也認為我們 在判斷一項研究時過於依賴它刊登的期刊名號，若將發 表論文的權力重新交回到作者手中，研究者就可以發表 他們目前所擁有的實驗數據，不必為了讓審稿人滿意而 做更多實驗。
《數位生命科學》僅存的四位副總編之一，同時也是 美國紐約西奈山伊坎醫學院（ Icahn School of Medicine
at Mount Sinai
）的內分泌學家賽迪（
Mone Zaidi）雖欽
佩艾森的遠見，但仍表明「任何新的、變革性的改變， 都必須以謹慎的方式進行。」此外，他也正努力調解新 審查機制遇到的問題，他與一些同事試圖說服艾森放慢 腳步並建立諮詢與風險評估計畫，避免大規模離職的 情況。曾任《數位生命科學》副主編、現為歐洲分子 生物學組織（ European Molecular Biology Organization, EMBO ）董事的幹細胞生物學家瓦特（ Fiona Watt ）在 《自然》期刊的報導中表示，《數位生命科學》正在做 一個大而有趣的實驗，無論最終結果如何，他仍感受到 出版領域正在再次發生變化。
新聞來源 Abbott A. (17 Mar 2023). Strife at eLife: inside a journal’s quest to upend science publishing. Nature. https://www.nature.com/articles/d41586023-00831-6
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編譯｜羅億庭
聯合國（United Nations, UN）於紐約時間上（3）月4日 晚間宣布通過《公海條約》（ The High Seas Treaty ）， 這份條約是繼40年前聯合國通過《聯合國海洋法公約》
（United Nations Convention on the Law of the Sea）後， 各國再次針對公海達成了共識。也是至今為止第一個針 對國界之外、涵蓋全球海域近70％面積的公海提供保護 的國際法。由於過往並沒有在公海設立保護區的法源依 據，因此本次的《公海條約》也將是達成去（2022）年
12月聯合國生物多樣性大會（COP15）中「30×30」目
標——承諾在2030年前保護30％陸地與海洋的關鍵。
全球約有 70 ％的海域被認定為公海，所有國家都有權
在公海進行捕魚、航運、研究等行為。但直到現在只
有約 1 ％的公海領域受到保護，使得絕大多數生活在公
海中的海洋生物面臨著氣候變遷、過度捕撈、航運、
深海採礦等威脅與風險。例如中國就因為北極的永久 冰蓋隨著全球暖化而逐漸消融，正在規劃一條穿越北 極海中部的航線，此航線可能在十年內成為亞洲與歐
洲之間的航運通道；而在太平洋地區，礦業公司為了 尋找提供綠色能源轉型所必須的電池動力來源，也正 積極探索深海可能蘊藏的金屬礦源。
國際自然保護聯盟（International Union for Conservation of Nature, IUCN ）對海洋物種的最新評估數據顯示， 近 10 ％的海洋生物面臨滅絕風險；此外，更有 41 ％的 受威脅物種也受到氣候變遷影響，因為海洋會吸收環 境中的二氧化碳使得海水變更酸。奈及利亞海洋研
究所（ Nigerian Institute for Oceanography and Marine Research, NIOMR）研究總監奧古瓦（Ngozi Oguguah） 表示，海洋生物滅絕的最大原因在於過度捕撈與汙染，
特別是鯊魚、鯨魚、鮑魚等物種作為海鮮與藥物具有高 經濟價值，因此受到的捕撈壓力更為嚴重。
本次《公海條約》的其中一項關鍵措施是將公海納 入海洋保護區（ marine protected areas, MPAs ）的範 圍，並要求採礦等深海活動必須進行環境影響評估 （ environmental impact assessments, EIA ）。這意味著 捕魚、航運、深海採礦等活動雖然仍可在公海區域內 進行，但將受到限制，並以不會傷害到海洋生物為目 標。其中，深海採礦行為可能擾亂深海沉積物、造成 噪音汙染、破壞繁殖地等問題，也因此特別受到環保 團體關注。《公海條約》的內容提及世界各國能公平 公正的分享他們在深海中取得的海洋遺傳資源，包含 可能用於食品或藥品的海洋動植物等生物材料，這對 於較貧窮、缺乏資源獨立展開深海研究工作的國家來 說相當重要。較富裕的國家也承諾會為《公海條約》 提供新的資金，如歐盟（ Europe Union, EU ）宣布將投 入8.2億歐元於國際海洋保護中。
在英國廣播公司（ British Broadcasting Corporation BBC）發布的新聞稿中寫道，《公海條約》仍需要等世 界各國再次開會，待60個國家簽署並於本國合法通過立 法後才得以正式「生效」。環保組織表示，即便《公海 條約》有助於扭轉生物多樣性的下降以確保永續發展， 但距離條約正式實施還有很長的一段路要走。
新聞來源
1. Stallard E. (8 Mar 2023). What is the UN High Seas Treaty and why is it needed? . BBC, https://www.bbc.com/news/scienceenvironment-64839763.
2. Editorial. (15 Mar 2023). UN high seas treaty is a landmark – but science needs to fill the gaps . Nature, https://www.nature.com/ articles/d41586-023-00757-z.
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聯合國《公海條約》能挽救逐漸下降的海 洋生物多樣性嗎？
