科技報導10月號 502期

科學月刊姊妹刊物 創刊於1982年

科技 報導

SciTech Reports

No.

2023 10月號

每月15號出刊 scimonth.com.tw

02 焦點話題 賦予碳價值能否加速全球淨零 發展？

08 科技智財 小兵立大功！淺談外泌體相關 技術發展及專利布局

今（2023）年8月，臺灣碳權交易所正式於高雄揭牌，並預計在明（2024）年 年初開始營運。自1997年《京都議定書》（Kyoto Protocol）推動碳權以來， 這20年間全球的碳市場規模達已到8500億美元，不過仍有許多人不清楚何謂碳 權、碳交易。究竟什麼是碳權、碳的價格如何決定？臺灣未來的碳交易趨勢又 會如何發展？（2版）

（GuillaumePelletier , CC BY-SA 4 0, WikimediaCommons）

12 資訊生活 難辨虛偽和真實，Deepfake 技 術造成的 AI 倫理與法規挑戰

16 共同刊載

人類終於實現室溫超導體之 夢？常溫常壓超導體 LK-99

20 科技人文

選擇大學科系的削去法

21 生醫先鋒

CRISPR-Cas9 基因編輯技術新警告

22 書適圈

一個健全的生態系統有哪些特性？ 《世界的模型》

26 動態時報

氣味也有機會數位化嗎？使用 AI 協 助描述嗅覺

27 動態時報

以 AI 分析視網膜將有機會協助診斷 心血管與腦部疾病？

科學月刊10月號【開發vs保育拉鋸戰】上市！ 當期介紹請見40版

全方位視野 科技人關懷

碳權交易所揭牌後，臺灣的 碳交易將如何發展？

李堅明／臺北大學自然資源與環境管理研究所教授

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

單　本：100元

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蔡英文總統於今（ 2023 ）年 4 月宣布，臺灣即將成立碳權交易所（ Taiwan Carbon Solution Exchange, TCX ），第一時間股市中的碳權概念股，例如 國內著名紙業公司的股價隨之飆升、引起國人關注。其實，碳權在國際上 已不是新聞，聯合國（ United Nations, UN ）從 1997 年的《京都議定書》 （ Kyoto Protocol ）便開始推動碳權交易，至今已超過 20 年。目前全球的 碳市場規模達到 8500 億美元，相當於臺灣去（ 2022 ）年的國內生產毛額 （Gross Domestic Product, GDP）水準。今年8月7日臺灣碳權交易所正式揭

牌，預計於明（ 2024 ）年初開始營運交易，更引起民眾高度關注與興趣。 然而，大多數國人仍不清楚碳權交易的意涵。本文接下來將解答：碳權是 什麼？碳權如何產生、碳權價格如何決定等問題，並展望臺灣碳交易的發 展趨勢。

碳交易：賦予碳權的市場價值促進產業減碳

全球碳排放是造成全球暖化與氣候

變遷的主要原因，聯合國也為此制 定了排碳目標與期程，例如為控制 全球升溫在 1.5 ℃，聯合國設定的目

標為 2030 年減排 43 ％（相較於 2019 年排放量，約 591 億噸二氧化碳當

量）〔註〕，並在 2050 年達成淨零排

放。為因應全球減少碳排的趨勢， 臺灣也設定在 2030 年減排 24 ％（相

較於 2019 年，約排放 2.6 億噸二氧化

碳當量）。然而減碳需要投入一定 的成本，以節電為例，若想減排 1 噸二氧化碳當量，則相當於要節電 2000 度，成本大約為新臺幣 6000 ∼ 7000元，相當昂貴。

氣候變遷是全球議題，需要世界各 國共同合作解決。然而，各國的減

〔註〕聯合國氣候變化綱要公約（United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC）界定的七 種溫室氣體：二氧化碳（CO2）、甲烷 （CH4）、氧化亞氮（N2O）、六氟化 硫（SF6）、氫氟碳化物（HFC）、全 氟碳化物（PFC）及三氟化氮（NF3）。

七種溫室氣體依據停留在大氣時間內產 生的暖化效應，可換算加總為二氧化碳 的當量（CO2e）。

賦予碳價值能否加速全球淨零發展？

碳能力與可負擔的成本不一，因此聯合國鼓勵減碳成 本高的國家（例如德國）協助減碳成本較低且沒有能 力的國家（例如巴基斯坦）減碳，只要再經過相關認 定程序，德國便可取得聯合國核發的碳權。由上述說 明可知，碳權就是一種需要經過相關認定程序的減碳 成果。此外，也由於碳權具有市場價值，可以藉此提 升企業的減碳誘因、孵育低碳科技發展、提供企業減 碳管道靈活性，以及促進實質的減碳合作。

碳權可以區分成兩大類型，分別以排放額度／配額

（ allowance ）及減量額度（ credit ）的形式做管理。前 者是政府以排放配額的方式限制產業排放上限，稱為

「 總量與交易制度 」（ cap and trade ），例如歐盟、

中國、韓國、紐西蘭及美國加州等區域實施的制度。

後者則是組織、機構或個人透過自願性的減碳投資

取得的減量額度，稱為 自願性碳權 （ voluntary carbon credit），或簡稱為減量額度（carbon credit）。

總量與交易制度

在「總量與交易制度」下，政府會先界定控管企業的 排放量，例如年排放量超過 2.5 噸 CO 2e ／年，再依據歷 史排放量（ grandfathering rule ）或節約能源的 效能標

準 （ benchmark ）核配排放額度，此一額度即可以碳權 的形式做交易。如圖一所示，廠商一與廠商二分別獲 得一定的排放額度，廠商一的實際排放量超過政府核 發的排放額度總量（例如業績增加或減排成本高）， 則必須至碳市場購買超出的排放額度（碳市場需求 者）；而廠商二實際排放量低於政府核發的排放額度 （業績衰退或減排成本低／效率高），可賣出多餘的

廠商一與廠商二分別獲得一定的排放 額度，廠商一的實際排放量超過政府 核發的排放額度總量，則必須至碳市 場購買超出的排放額度；而廠商二實 際排放量低於政府核發的排放額度， 可賣出多餘的碳排放配額。

（資料來源：作者提供）

碳排放配額（碳市場供給者）。

至於碳權對於財務的影響，可以歐美的車輛發展為 例。歐盟與美國均以強制性碳交易制度對車輛訂出 效能標準，例如限制車輛每公里的油耗或碳排放。

由於電動車或油電混合車具低碳排放或油耗低等優 勢，因此會剩餘很多排放額度（又稱綠色紅利， green bonus ），就像圖一的廠商二，可藉此促進低碳廠商 發展。全球著名電動車品牌特斯拉（ Tesla ），相較 於燃油車輛就具有較高效能標準或是較低油耗／較低 碳排放，因此享有剩餘的排放額度，又稱管制性碳權 （ regulatory credits ），使特斯拉每年可獲得超過 10 億 美元的管制碳權收入。彌補特斯拉高車價的綠色溢價 （ green premium ），大幅改善特斯拉的財務收入，也

奠立特斯拉的發展契機。

圖二｜自願性碳市場減量額度的產生程序

（資料來源：作者提供）

自願性碳權 自願性碳權主要透過 減排 （ reduce ）或 增匯 （ sink ）等 投資活動產生：

1.減排：迴避（avoid）與減少溫室氣體排放。

迴避意指避免自然界損失，也就是保育目前的自然生 態系統，例如森林和泥炭地，避免碳匯的流失或折 損。像是避免砍伐森林或預防泥炭地與沿海退化，維 持該森林或溼地的碳匯功能，進行「林業管理減排與 永續林業管理」，這是重要的碳權方法學。

減排則是運用技術減少溫室氣體排放，意指減少當前 溫室氣體排放量，例如發展再生能源。由於再生能源 發電成本高且供電不穩定，會降低企業的投資誘因， 因此透過碳權可激勵企業投資再生能源發電。這類型 的減碳方法學最多，例如節能及廢棄物管理等。

2. 增匯：移除（ removal ）或固定（ sequestration ）溫室 氣體。

基於自然碳匯移除溫室氣體，例如植樹造林與再造 林，以及泥炭與沿海（紅樹林）修復等方法提高自然 碳匯量的方法，一般被稱為「自然為本解方」（ nature-

based solution, NbS ），型態包括森林、土壤與海洋碳 匯，是目前最受歡迎的碳資產型態。基於技術／工程 固定溫室氣體的碳移除方法，也就是透過使用現代技 術移除、安全儲存或使用二氧化碳，被稱為「碳捕獲 與封存」（ carbon capture and storage, CCS ），例如直 接空氣捕獲技術（ direct air carbon capture and storage, DACCS），以及生物碳（bio-carbon）等。

自願性碳權需要經由申請與核發程序（圖二）才能被 認可，相關程序如下：

（ 1 ）完成減量額度申請計畫書：企業（碳權開發者） 透過減碳投資，並參照國際組織或各國政府發布 減碳計算方法（又稱減碳方法學），完成減量額 度申請計畫書。

（ 2 ）減量額度申請註冊：經過被國際認證的第三方機 構，例如BSI或SGS等確證（validation）後，即可 申請註冊。

（ 3 ）減量額度（或碳權）核發：減量額度申請通過 註冊後，即可開始執行減量計畫，再經由被國

際認證的第三方機構（例如 BSI 或 SGS 等）查證 （ verification ）相關數據與驗證符合相關標準或 程序，即可取得審查通過聲明書，並向減量額度 核發的權威機構，包括聯合國氣候變化綱要公 約、國家環保署，或民間的碳權認證機構 Verra 、 Gold Standard等申請減量額度。

根據截至 2023 年 4 月 30 日的統計數據，聯合國清潔發展

機構（ Clean Development Mechanism, CDM ）已依據 此程序核發共 23.28 億噸減量額度（ certified emissions reductions, CERs ）；截至今年 9 月 20 日溫室氣體自願減

量暨抵換資訊平臺的資訊，臺灣環境部（舊稱環境保護

署）已核發 2437 萬噸減量額度；至 2021 年 12 月 31 日為 止，全球自願性碳市場則已核發15.7億噸減量額度。

如何決定碳價？

碳價是引導減碳科技創新與低碳行為改變的重要市場

力量，強制性碳市場碳價依區域有一定的差異；自願

性碳市場碳價差異性較大，約介於 1 ∼ 30 美元／噸 CO 2e 間（表一）。影響國際碳價價格的因素包括：

1. 排放額度核配量：核配量愈少，碳權（排放額度或 減量額度）需求愈高，碳價愈高。

2. 經濟成長情況：經濟衰退如嚴重特殊傳染性肺炎 （ COVID-19 ）等影響導致排放減少，碳權需求降低 使碳價下降。

3. 減碳／負碳科技發展：減碳／負碳科技技術如再生 能源、氫能、碳捕獲與封存有所突破，成功降低成 本、提升減碳量，則碳權需求將減少或者供給將增 加，而造成碳價下降。

4. 能源價格：能源價格提高，將提高節約能源誘因同 時減少排放，因此將降低碳權需求使碳價下降。

5. 氣候條件：氣候變熱增加用電需求、提高碳排放，

此處碳價單位為每噸CO2e（／噸CO2e）

增加碳權需求提高碳價。

自願性碳價低於強制性碳價的原因：

1. 自願性碳權用於輔助強制性碳市場的履約，並非剛 性需求。

結語

透過碳權可賦予減碳投資價值，以激勵企業的減碳投

資；藉由碳價訊號，引導低碳科技研發與低碳行為改 變，加速全球淨零進展，這是碳交易的真正意涵。至 於企業可執行的減碳活動有三：公司內部減碳例如 節能、購買綠電（零碳電力）及購買碳權（抵銷碳排 放）。臺灣碳權交易所已揭牌，未來將啟動自願性碳權 交易，包括環境部核發的減量額度及國際自願性碳權， 一方面提供臺灣企業更靈活的減碳管道，另一方面激勵 低碳科技發展，將使得減碳不再只是道德呼籲，而是變 成一門可賺錢的生意。

2. 自願性減量承諾尚不普及，需求量低。

（資料來源：Carboncredit.com（2023））

小兵立大功！

淺談外泌體相關技術發展及專利布局

董詩凡／何美瑩專利師事務所專利師

在 1980 年代首次發現時，「外泌體」（ exosome ）曾被 認為是對細胞無用的廢棄物質。不過在隨後的研究卻 發現外泌體會在細胞間傳遞信息，並對多種生物過程

調節具有重要作用，因此日益受到重視及關注。

作為細胞外囊泡（extracellular vesicles） 〔註〕的一種， 外泌體可在局部範圍或是全身性的細胞之間調節細胞

與細胞間的溝通，影響許多細胞層次的生理和病理過

程，包括細胞分化、增殖、凋亡等，對於整個器官、 系統的調節至關重要。

〔註〕生物體細胞內部會產生許多微小囊泡，並以細 胞膜包覆釋放至細胞外中，這些釋放至細胞外的微小 囊泡統稱為細胞外囊泡。由不同細胞類型釋放的細胞 外囊泡包含各種生物分子，如蛋白質、核酸、脂質等， 可在細胞間傳遞信息，影響各種生物學機制。

依囊泡尺寸及形成方式的差異，細胞外囊泡還可細分成 多種，本文主角外泌體就是其中一種，為細胞在胞吞作

用（endocytosis）後產生的晚期胞內體（ endosome ）的 衍生物。外泌體的形成是由特定蛋白質併入內陷的細 胞膜後，與細胞質（ cytoplasm ）一起重新被包覆所形

成的微小囊泡體，直徑約為 30 ∼ 200 奈米（ nm ），會再 與細胞膜融合並被釋放到細胞外。

外泌體的功能及相關應用

外泌體在免疫系統中的角色尤為重要，細胞透過釋放 外泌體來傳遞訊號，並調節免疫細胞展現不同的免疫 反應。因此，隨著發現外泌體在免疫調節扮演的角色 愈趨重要，生醫產業便試圖利用外泌體調節病患的免 疫系統，進而達到治療效果。

再者，研究發現外泌體內的物質組成可以反映出特定細 胞的發展狀況（例如癌細胞的進程），進而推斷出患者 的疾病狀態。甚至在其他研究中還發現到外泌體與心血 管疾病、中樞神經系統疾病、傳染病等臨床疾病息息相 關。外泌體由脂雙層膜包覆，且膜上嵌有許多特異性蛋 白。這意味著，可以將外泌體視為一種新的生物標記 （ biomarker ），透過偵測外泌體的特異性蛋白來進行 疾病診斷、監測和治療反應的評估。

此外，由於外泌體為雙層膜奈米級囊泡，且具有可在 細胞間傳遞的特性，也可以做為裝載藥物的載體，藉 以實現更精準的治療。

外泌體應用需克服的技術門檻

不管是從生理基本特性或是可應用領域來看，外泌體 儼然是生技醫藥界的超新星。據報導，目前全球有超 過 50 間廠商正在進行外泌體技術研發，產值預估可超

過五億美元，顯示此技術正值高度成長期。然而，外 泌體技術也與所有生技醫藥領域相關研究有著相似的 課題——從實驗室的研究成果到躍上生產線落實產業 化之間，仍有部分技術問題有待克服。

目前各界對外泌體期待的諸多臨床應用，包含檢測診 斷、治療藥物等，都必須回溯至更上游的技術節點。外

泌體的應用首先面臨到的問題包括：如何取得外泌體？ 如何有效生產製造？製造後要如何針對特定需求來「設 計」或「建構」有用的外泌體？深入探討後會進一步發 現，產業界仍需先針對基本技術所面臨到的難處找出解 方，才能順利落實外泌體的後端醫療應用。

具體來說，現階段外泌體必定來自於細胞的生產。因 此，首先需解決的問題是如何降低外泌體從細胞分離 的成本，並提高收集、純化的效率。為了達到大批次 製造，外泌體分離技術通常著重於解決幾個難題：如

何將外泌體與其他的細胞外囊泡分開？如何降低萃取 過程中對外泌體本身結構的損害？以及如何在體外保 存外泌體？再者，取得分離後的外泌體後，還需基於

外泌體的應用面向，進一步探討如何提升外泌體裝載 藥物的效率，以及如何引導遞送外泌體至目標細胞等 技術突破。這些關鍵技術都是學研單位及產業界相繼

耗資投入的領域。

外泌體相關的專利技術分類

截至目前，相關核心技術涉及外泌體的全球公開專利

文獻約有 3500 件，其中 2017 年以後申請的專利約占 2/3

〔註〕 。申請人國別排名第一名為美國，申請案占將近

50 ％，第二為韓國（ 12 ％），第三至第五名則分別為 日本、中國、英國。顯示外泌體的研發能量在短短幾 年內爆炸成長，並集中在特定國家。

〔註〕此處是指從五大專利局：美、日、歐、韓、中國 專利檢索系統的統整結果，且不計公開與公告重複者。

以下筆者將外泌體專利技術類型區分為生產製造、建 構靶向系統及藥物裝載三類型，並分別舉例說明。

生產製造

此技術主要訴求在於提高細胞生產外泌體的產量、分離 效率及保存。目前各家廠商分別開發的技術有：

1. 透過在細胞培養基中添加特定物質（例如蛋白質或 營養物），或是施以額外的能量（例如特定能量區 間的震波），來增加細胞生產外泌體產量。

2. 為提高外泌體的純化或回收效率，在外泌體膜蛋白 的基礎上製造融合蛋白以利抗體結合，或是設計特 定的製程降低純化流程中的損耗率。

建構靶向系統

建構靶向系統的目的在於希望外泌體達成精準標的至 目標細胞的功效。目前技術著重於兩大層面：

1. 取決於目標細胞的特性，將具靶向性的特異性功能 分子（例如特定的胜肽片段或抗體）嵌至外泌體的 脂雙層膜上，使外泌體可以順利標記目標細胞（包 含癌細胞或是免疫細胞）。

2. 為了使前述特異性功能分子能更穩定地嵌在外泌體 上或是與外泌體結合，有針對外泌體的支架蛋白

（scaffold proteins）進行改良者，可提供非特定的訊 息分子做為組裝平臺，增加訊息分子在外泌體膜上 的定位，藉此進行有效的細胞間溝通。

藥物裝載

藥物裝載技術與前述建構靶向系統的技術密不可分。

在前述靶向系統的基礎上，將原先的訊息分子或是功 能性分子以具有療效的藥物取代，即為目前相關領域 嘗試的方向。在此階段，無論藥物為小分子、核酸藥 物、抗體，或是作為疫苗抗原，主要需克服的技術問 題皆在於如何依據不同藥物特性，將藥物穩定地結合

在外泌體膜上。

1. 設計可搭載特定藥物的支架蛋白，讓藥物可以定位 在外泌體膜上或是外泌體內部。

2. 設計可與特定藥物結合的功能性分子。例如將噬菌 體（ bacteriophage ） MS2 的外殼蛋白作為外泌體膜蛋 白，以辨識核酸環狀（ loop ）結構。再搭配設計為 環狀結構的核酸藥物，以利該外殼蛋白辨識並裝載 入外泌體。

3. 設計融合蛋白，結合核酸的多聚腺苷酸（ poly-A ） 與特定蛋白質，將此融合蛋白與外泌體的支架蛋白 連結，從而協助外泌體裝載核酸藥物。

主要廠商的外泌體專利布局

全球相繼投入外泌體研發的廠商眾多，目前專利申請 數量前三分別為生技公司「 OncoTherapy Science 」、

「CODIAK BIOSCIENCES」（以下簡稱

CODIAK）以及 學術單位的美國加州大學（ University of California ）。 另外備受矚目、時常聽聞的「 Evox Therapeutics 」（以 下簡稱Evox）公司的專利技術也值得討論。

其中， OncoTherapy Science 專利數量眾多，不過該公 司的技術著重在將已有的外泌體藥物平臺外接特定抗 原，作為特定疾病的疫苗，屬於下游的應用。美國加 州大學的外泌體研究能量則較為廣泛，包含以外泌體 作為疾病診斷的生物標記，以外泌體攜帶抗原進行疫 苗的開發等。

CODIAK 的專利技術則涵蓋生產製造、建構靶向系統 及藥物裝載，甚至是後端治療應用。除了以間質幹 細胞製造外泌體的技術進行布局之外， CODIAK 在靶 向系統與藥物裝載的領域則以特殊設計的支架蛋白 「 PTGFRN 」及「 BASP1 」插旗。接著再藉由專利技 術的支架蛋白作為廣用平臺，攜帶特殊藥物（例如與

治療胰臟癌細胞相關的STING蛋白）。

Evox 與 CODIAK 的布局層面相近，涵蓋了生產製造、 建構靶向系統、藥物裝載及後端應用。在生產製造方

外泌體的剖面圖，內部有 hsp70 ATPase 結構。

（Guillaume Pelletier, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons）

面， Evox 的技術著重於外泌體的儲存配方；在支架蛋 白的部分則分別建立與白蛋白結合域（ albumin binding domain ）或是搭載 poly-A 結合蛋白（ poly(A)-binding protein, PABP）的融合蛋白，作為靶向系統或是藥物遞 送的平臺；至於疾病治療的部分則針對罕見疾病，例 如溶小體儲積症（ lysosomal storage disease ）。可以看 到，主要外泌體大廠對各自專利布局的策略是盡可能 地涵蓋上游技術至下游應用。

總結

外泌體技術的蓬勃發展可從專利技術數量及技術類型 的分析來窺知一二，且目前仍有許多發展空間。相較 於治療、診斷檢測的臨床端應用面，如何在外泌體上 游端包括生產製造、平臺等技術前沿搶奪先機，是業 界現階段的重要挑戰。

難辨虛偽和真實，

Deepfake技術造成的AI倫理與法規挑戰

許志仲／成功大學統計學系助理教授

在近年來人工智慧（artificial intelligence, AI）技術發展 中最具爭議和吸引力的技術，恐怕莫過於Deepfake了。

近幾年， Deepfake 利用深度學習技術（ deep learning ） 模仿真人的語音和臉部表情，可以製作出相當擬真的 假影視訊和聲音。這項技術的崛起，不僅引發了科技 界的關注，也引起了公眾的廣泛討論。

Deepfake 源自於深度學習和偽造（ fake ）兩個詞的組

合。早期的技術還不夠成熟，生成的影像和聲音往往 有許多不自然的地方而容易被識別。但隨著研究者不 斷努力以及技術的進步，這些問題逐漸被克服，現今

的 Deepfake 已經能夠製作出非常逼真的偽造內容，即 使是專家也難以分辨影音中的真偽。

對於電影製作人和電影特效的公司來說， Deepfake 是

一個極具吸引力的技術，可以節省大量的成本和時 間。例如當一位演員因為某些原因無法出演某部分場 景時，可以使用 Deepfake 技術來替代真實的演員。然

而，凡事都是一體兩面，這項技術也帶來了很多潛在 的問題。任何人都可以輕易地製作偽造的影視訊和聲 音，這不僅威脅到個人的隱私和名聲，也可能影響到 社會和國家的安全。因此，如何正確使用和監管這項 技術，成為了現代社會的一項重要議題。

Deepfake的影響與危害

Deepfake 技術在社會上引起的震撼不僅來自於逼真的 生成能力。事實上， Deepfake 背後隱含的社會和道德 問題遠超過技術成就。偽造的影視訊和聲音可能會被

用於詐騙、誹謗、政治操作等不正當目的。當我們深 入探討各種可能危害時，會發現到潛在的威脅遠遠超 出一開始的想像。

1. 隱私與名譽的傷害： Deepfake 技術可以仿造任何人

臉，這意味著無辜的人——特別是公開影像眾多的 知名人士——可能會被置於不真實的場景中，進而 造成名譽上的傷害。例如公眾人物可能被偽造為參 與某些不道德或非法的行為，而普通人也可能成為 詐騙的目標。

2. 政治操作和偽造新聞：在政治領域， Deepfake 技術 有可能被用來製造假新聞或偽造政治人物的言論和 行為。這不僅可能誤導選民，還可能對選舉結果產 生重大影響。當真實的事實被扭曲或隱藏，民眾可 能會受到影響而誤判。

3. 經濟和商業風險：在商業領域，偽造的影視訊或聲 音可能被用於詐騙手法。例如一段偽造的 CEO 發言 或內部會議錄音可能導致公司的股價大幅波動。

4. 情緒心理影響層面：對於那些被 Deepfake 偽造的目 標，除了隱私和名譽受損外，當事人還可能遭受深 重的情感和心理傷害。知道自己的面貌和聲音被濫 用，可能會導致焦慮、恐懼和自卑感。

5. 社會間不信任感升高：隨著Deepfake技術的普及，人

們可能對所有影視訊和聲音內容產生懷疑，產生普 遍不信任和懷疑的氣氛。當真實和虛擬之間的界限 變得模糊時，社會的基本信任結構可能會遭破壞。

簡而言之，我們需要密切關注 Deepfake 技術的發展，

並採取適當的措施來防範此技術對社會的潛在威脅。

Deepfake如何影響AI的倫理與法規

面對 Deepfake 帶來的威脅，許多人開始研究相關的法 規和政策，以限制技術的不正當使用。 AI 倫理做為近 期熱門的討論話題， Deepfake 的威脅更在相關倫理規

範制定過程中占有重要的一席之地。首先， AI 倫理 的核心價值主要牽涉到技術如何影響個人和社會的權 利，以及透明度等問題。而 Deepfake 技術則為這些問

題帶來了新的挑戰，以下舉幾個例子來做說明：

1. 隱私權的重新定義：傳統上，我們認為隱私是一個

人的基本權利，但在Deepfake時代，此概念受到了挑

戰。當任何影片都可以輕易被模仿、偽造成另一個 人的面貌和聲音時，隱私的界限將變得更加模糊。 這也促使我們重新考慮隱私的定義和保護機制。大 家不禁開始思考，上傳照片到網路上時是否仍要放 真實照片？

2. 透明度和真實性的價值：在假新聞和偽造內容充斥

的時代，資訊的透明度和真實性變得愈來愈重要。 人們開始質疑他們所看到和聽到的一切，這促使技 術公司和政府機構尋找更好的方法來確保訊息的真 實性。特別是如何保持資訊流的透明公開，以獲得 公眾的信賴。

3. 公正與偏見：雖然Deepfake技術本身不會直接造成偏 見，但它顯示了 AI 系統可能如何遭濫用而加劇社會 本身的不平等和偏見。例如偽造的影視訊可能會被 用於誹謗特定的族群或社區，在社群媒體時代可能 影響甚鉅。

4. 技術社群的道德責任：隨著Deepfake技術的普及，開 發和布署這些系統的公司和個人將面臨著更大的道 德責任，必須確保這項技術不被用於有害或不道德 的目的。然而一體兩面的是，學術與技術發展若遭 遇過多規範，便有可能會限制了後續的技術發展。

5. 法規需迅速適應：傳統的法律和規定往往難以跟上 技術的迅速發展。面對Deepfake這樣的新技術，政府 和立法機構需要更加靈活和迅速地制定和修訂相應

一張展示 Deepfake 技術效果的圖片，左邊是真實的人物，右邊是由 Deepfake 生成的影像。（Adobe Stock）

資訊生活

的法律，以保護因為Deepfake而受到影響的人們。

6. 公眾教育和意識：除了法律和規定，相關的公眾教 育和意識也是避免 Deepfake 造成危害的關鍵。人們

需要了解 Deepfake 技術的潛在威脅，並學會如何識 別和應對偽造的內容。舉例來說，民眾應學著以先 思考再轉發的概念來看待資訊，並反覆審視自己所 看到的多媒體資訊。

Deepfake 技術不僅改變了我們對真實和虛擬世界的看 法，也促使我們重新考慮AI技術的倫理和法律問題。在

這個快速變化的時代，我們需要不斷地反思和調整我們 的觀念和策略，以確保技術的健康發展和社會的安全。

面對 Deepfake 這種具有高度逼真性的技術，社會各界 已經開始採取措施以減少它的潛在威脅。這些策略大 致可以分為技術、法律，以及社會教育三個方向。

1. 技術策略：被動偵測

• 學習可靠的偽造特徵來辨識：許多研究者已經發 現 Deepfake 影視訊中可能存在的微小異常。這些異 常可能是肉眼難以察覺的，但透過分析技術例如 微表情分析、眼球運動，甚至是嘴形變化，仍可 以識別出偽造的內容。

現行策略：被動偵測與法律防治 目前，對於 Deepfake 的應對策略主要分為兩大類：被 動偵測和法律防治。被動偵測主要是藉由技術手段， 例如以影像分析和語音辨識來識別和過濾偽造的內 容。而法律防治則是藉由立法，禁止或限制 Deepfake 技術的不正當使用。

• AI 對抗 AI ：考慮到 Deepfake 是由 AI 技術生成，另 一個可靠的手法是訓練專門的 AI 模型來識別偽造 的內容。這些技術的發展通常到最後會成為 AI 的 攻防戰， Deepfake 一方面發展更可靠的 AI 生成模 型，而另一方面則不斷加強這些針對 Deepfake 影 片的偵測能力。如何因應品質愈來愈擬真的生成 影視訊，仍是近年來許多研究者的目標。舉例來 說，我們兩年前也開發了一套 Deepfake 偵測的系統 並持續更新中，現階段它可辨識出四種不同 的深

Deepfake 的被動偵測技術示意，可直接上傳影片與照片並進行分析系統將會給出不同 Deepfake 偽造方法的可能性與評分。（作者提供）

度偽造。然而技術日新月異，因此我們的防禦技 術也必須持續進步，才能持續穩定偵測更先進的 Deepfake。

濾偽造的內容。雖然這些工具可能還不完美，但 它們至少提供了一個第一道防線。

• 新的法條：許多國家和地區已開始審查他們的現 行法規，以確定是否需要制定新的規範來禁止或

限制 Deepfake 的使用。這些新法規通常會針對製作 和散播偽造內容的行為，尤其是當目的是詐騙或 試圖影響選舉。

• 擴大現有法規的範疇：除了制定新法律，某些地 方也正在考慮如何將現有的隱私、名譽和詐欺法 擴大到涵蓋Deepfake相關的行為。

• 公眾教育：許多企業和非營利組織正在開展公眾 教育活動，以提高人們對 Deepfake 威脅的認識。藉 由教育和培訓，我們可以教育公眾如何識別和應 對偽造的內容。

未來的展望

儘管現在已有很多應對 Deepfake 威脅的策略和技術，

• 內容平臺的審查：許多社交媒體和影視訊分享平

臺近期或多或少開始採用 AI 工具來自動識別和過

但隨著技術的進一步發展，我們還需面對更多的挑 戰。未來，也需要更加完善的技術和策略，以及更嚴 謹的 AI 倫理和法規，以確保技術的健康發展和社會的 安全。總結來說，身為研究者的角色，筆者認為未來 雖然充滿了挑戰，但同時也有許多機會。只有仰賴於 產學研乃至於政府各方不斷的通力合作，才能確保技 術的益處可以遠大於潛在的風險。

2. 法律策略：法律防治

3. 社會教育的角色

共同刊載

＊本篇文章與《科學月刊》646期共同刊載＊

常溫常壓超導體LK-99

王立民／臺灣大學物理學系教授，主要研究領域包括超導物理、高溫超導電子元件等。

一直以來，實現「室溫超導體」就是人類的夢想。今 （ 2023 ）年 7 月 27 日，來自韓國的研究團隊宣稱發現一 種在常溫常壓下能產生超導體性質的材料「 LK-99 」， 隨即引起全世界的振奮與轟動。此外，在理論計算上 也顯示 LK-99 在適當的摻雜與晶格排列下，具有表現超 導性的可能。

幾天後，美國勞倫斯柏克萊國家實驗室（ Lawrence Berkeley National Laboratory, LBNL ）的研究員格里芬

（ Sinéad Griffin ）也指出，透過超級電腦的計算模擬顯 示，當銅原子（ copper, Cu ）滲透到晶格中的路徑處於 適當的條件和位置——特別是取代某一個鉛原子（ lead, Pb ）的特殊位置時——它們就能夠具有超導的共同特 徵。這是首篇證實 LK-99 理論上可行的論文，更帶動 了能源科技公司美國超導體（ American Superconductor Corporation, AMSC ）的股價在收盤前暴漲。緊接著其 他以密度泛函理論（ density functional theory, DFT ）計 算 LK-99 的能帶結構也被提出，作者們普遍認為銅的 摻雜引起了「從絕緣體到導體」的轉變，並大膽推斷 LK-99 可能具有超導特性。然而，各國間許多以實驗工 作為主的研究團隊試圖復現韓國研究團隊 LK-99 的結

果，卻未能證實 LK-99 是室溫超導體，國際團隊的實驗 均顯示它僅是具抗磁性的半導體材料。在各國紛紛設 法復刻韓國團隊的研究時，筆者實驗室也立刻緊鑼密 鼓加入，期望驗證這項被宣稱為「世紀大發現」的研 究真實性。

超導的「迷」與「謎」

為了解這次室溫超導的真相，我們不得不先從現今超 導的研究開始談起。超導迷人之處不僅在於學術上的 奇妙物理相變化，更在實際應用中展現出它獨特的 性質——零電阻與完全抗磁性。這幾項特質在電力傳 輸、交通、軍事、能源、量子科技等領域中，都具有 相當多的應用價值。然而自 1911 年荷蘭物理學家歐尼 斯（ Heike Onnes ）發現「汞」（ mercury, Hg ）在 4.2 K （ Kelvin ，克耳文）的溫度下會呈現超導特性，成為第 一個超導材料以來，歷經 75 年人們發現的最高超導溫 度僅有23 K的鈮鍺化合物（niobium–germanium）。

1986 年，瑞士物理學家米勒（ Karl Alexander Müller ） 及德國物理學家比得諾茲（Johannes Georg Bednor）發

現銅氧化合物超導體（又稱高溫超導體），並於1987年 獲得諾貝爾物理獎。同年，中央研究院院士吳茂昆與朱 經武也發現超導溫度約 90K 的釔鋇銅氧（ YBCO ）超導 體，它的超導溫度已突破應用液態氮77 K的溫度障壘。

而迄今為止，常壓下超導溫度最高的是在1993年發現的 汞鋇鈣銅氧（HBCCO）超導體，約為135 K。

在理論的發展上， 1957 年三位美國物理學家施里弗

（ John Schrieffer ）、巴丁（ John Bardeen ）、古柏

（ Leon Cooper ）提出 BCS 理論（ Bardeen–Cooper–

Schrieffer theory, BCS theory ），解釋了出現於 1986 年 以前的「低溫超導體」（或稱傳統超導體）的超導行 為，例如同位素效應。然而公認能解釋高溫超導性的 理論仍付之闕如，BCS理論預期的超導上限溫度僅40 K 左右。

多年來，人們也嘗試提高超導溫度，常用的手法是利 用高壓，如在百萬大氣壓下一些含氫化合物將呈現近 室溫的超導性，但這些方法其實對超導的理論或實驗 研究不具任何意義。因為根據基本理論，當外加壓力

無限大時，超導臨界溫度（ Tc ）當然可以無限提高。

所以具有重大意義的室溫超導，必須是在常壓下出現 超導特性的材料，這也是韓國團隊宣稱 LK-99 為常溫常 壓超導對科學界帶來震撼的原因。

如何檢驗材料的超導特性？

如前所述，超導具有零電阻與完全抗磁的特性，因此 一項材料超導特性的驗證基本上需經由電阻與磁性的 量測來確認（若加上比熱量測則會更完整）。以筆者

實驗室裡用磁控濺鍍技術所成長的高溫超導 YBCO 薄 膜為例，圖一（ a ）為量測此材料電阻率（ ρ ）比值隨 溫度（ ρ / ρ 100 K T ）變化的關係（以 100 K 為基準）， 可以看到當溫度降至大約 88 K 時， YBCO 薄膜的電阻 急速下降至近零電阻（儀表偵測極限）狀態。而在 磁性的量測，則利用超導量子干涉磁量儀（ SQUID magnetometer ）量測 YBCO 薄膜在零磁冷卻（ zero-field cooling, ZFC ）與磁冷卻（ field-cooling, FC ）下的磁

化強度（ magnetization, M ）隨溫度變化的關係。之所

以需量測 ZFC 與 FC 曲線，是為了確認超導的磁通釘扎 （ magnetic flux pinning ）效應，也就是磁力線在超導 體內部低位能區的束縛狀態（可由 FC 曲線觀察此現

象），而此效應也是所謂「第二類超導體」〔註〕 的特 徵之一。

〔註〕在超導狀態下，第一類超導體在超導臨界磁 場（Hc）以下時呈現完全抗磁狀態（邁斯納效應， Meissner effect）。第二類超導體則呈現兩個臨界磁

場：下臨界磁場（Hc1）與上臨界磁場（Hc2），磁場在 小於 Hc1 下為完全抗磁性的狀態；磁場介於 Hc1 與 Hc2 之間時，部分磁力線可以進入超導體內部，呈現非完 全抗磁性的混合態。

另外，若材料本身為完全無雜質存在的「百分之百超 導體」，則它的磁化率（ χ ，定義為 M/H ， H 為外加磁 場強度）在 ZFC 低溫下則是完美的 -1 值（為超導體的 邁斯納效應）。相對地若材料本身只含有部分超導材 料，混合了某些非超導材料，則 χ 雖仍為負值但卻會小 於 1 ，且對應材料中超導成分所占的體積比率。因此透

圖一：YBCO 薄膜電阻率的比值（a）與磁化率（b）隨溫度變化 的關係。當溫度降至大約 88 K 時，YBCO 薄膜的電阻急速下降至 近零電阻狀態。（作者提供）

過磁性ZFC、FC的量測可以精確地定性與定量一項材料 的超導特性。如圖一（ b ）所示，此為量測 YBCO 薄膜 在外加磁場5 Oe（oersted，奧斯特）下ZFC、FC磁化率 χ 隨溫度變化的關係。圖中可以看到 YBCO 薄膜在低溫 2

K下ZFC的 χ 值為-1，顯示它完美的抗磁性，且ZFC與 FC 曲線分離也顯示樣品中存在著磁通釘扎效應。

另一種大家熟知、直觀的超導現象即為磁浮實驗。圖

一（ a ）左上角的照片便是利用筆者實驗室自行成長的 大塊 YBCO 單晶（黑色），在液態氮冷卻下的磁浮實驗 照片。圖中可清楚看到磁鐵飄浮於 YBCO 晶體上方，但 此處需強調的是——一項材料並不是具磁浮現象就可 斷言為超導體，例如因具有高抗磁性而可產生磁浮現 象的熱解碳（ pyrolytic carbon ），就是一種具磁浮現 象但並非超導體的例子。因此，超導特性的檢驗仍須 以嚴謹的電性與磁性測量為檢驗標準。

們合成的 LK-99 樣品外觀與顏色與其他團隊結果無異 （圖二右上角），圖二為合成 LK-99 樣品的 X 光繞射 圖（ X-ray diffractometer, XRD ）。此結果同樣與韓國 等團隊所呈現的結果差異不大，均顯示其中的成分組 成並非單純化合物，尤其是其中出現銅－硫化合物的 「雜相」，意味著在對 LK-99 的特性量測與下定論時需 格外小心。

驗證LK-99是否為超導體 依據韓國團隊在論文中揭露的 LK-99 （化學成分為

Pb 9 Cu(PO 4 ) 6 O ）合成方法，此材料的技術門檻不高， 從原料到成品僅需數天即可完成。首先根據文獻，我

圖三（ a ）為筆者實驗室合成的 LK-99 樣品在外加磁場 200 Oe 下的磁化強度量測結果，顯示 LK-99 在室溫（約 300 K ）下具抗磁性，但換算磁化率則極低，約為 10 -4 左右。我們觀察到 LK-99 的 ZFC 、 FC 與韓國研究團隊 公開的數據類似，也觀察到類似第二類超導體 ZFC 與 FC 曲線的分離，但這可能是因樣品中存在著具有磁通 釘扎效應的雜質，才會造成它在低溫（ 10 K ）以下呈 現磁矩反轉成大於零的順磁性。圖三（ b ）則為筆者實 驗室製作的 LK-99 樣品電阻率隨溫度變化的關係圖， 樣品在常溫以下呈現半導體的導電行為，特別是在溫 度約 390 K 觀察到電阻急遽降低的情形，類似韓國團 隊宣稱的在約 378 K 出現超導零電阻現象。然而，已

圖二：筆者實驗室合成的 LK-99 樣品外觀（右上）。LK-99 樣品 的 X 光繞射圖與韓國等團隊所呈現的結果差異不大，均顯示其中 的成分組成並非單純化合物，尤其是在合成方法中出現副產物硫 化亞銅（Cu2S）的「雜相」。（作者提供）

圖三：樣品在常溫以下呈現半導體的導電行為，特別是在溫度約 390 K 附近觀察到電阻急遽降低的情形。但此超導現象可能是由 於合成方法產生的硫化亞銅所引起，與超導無關。（a）LK-99 樣 品在外加磁場 200 Oe 下的磁化強度量測結果，顯示 LK-99 在室 溫下具抗磁性，但換算磁化率則極低。（b）LK-99 樣品電阻率隨 溫度變化的關係圖。（作者提供）

有中國科學院研究團隊的實驗結果表明，此超導現象 可能是由於合成方法產生的副產物硫化亞銅所引起， 硫化亞銅已知會在 377 K 出現結構相轉變並伴隨電阻 急遽下降。而 LK-99 樣品在以能量色散光譜（ energydispersive-spectroscopy ）元素分析後也能觀察到硫元素 的存在，與 X 光繞射的結果吻合。因此，我們在實驗室

中觀察到 LK-99 樣品在溫度約 390 K 時電阻急遽降低的 現象，推論應為硫化亞銅所致，與超導無關。

並非室溫超導體的LK-99

根據韓國團隊所發表的合成方法，我們複製出室溫超 導 LK-99 樣品。在磁性測量部分，顯示 LK-99 在室溫為 抗磁性物質，但不具超導的完全抗磁特性。電性測量 則顯示 LK-99 具有半導體導電特性，在 390 K 也有電阻 急遽下降的變化，但應為樣品內含的硫化亞銅所致， 與超導零電阻行為無關。因此， LK-99 僅可被視為一種

抗磁性半導體材料，此結論與許多國際團隊的結果一 致。在今年 8 月中旬，知名期刊《自然》（ Nature ）甚 至刊出一篇文章直指「LK-99不是超導體」。

LK-99 的認證實驗仍有待各國（包含韓國國內）其他團 隊持續進行，尋找室溫超導之路仍然漫長。

感謝臺灣大學及國科會在研究資源的支持，以及中 興大學物理系教授吳秋賢、東海大學物理系教授王 昌仁及時找到元素磷，使復現實驗得以立刻進行。 也感謝實驗室團員的努力，使實驗室得以早日揭露 LK-99真相，相關結果將整理以期刊正式發表。

選擇大學科系的削去法

蔡孟利／宜蘭大學生物機電工程學系教授

科技人文 寓言一

客人愈來愈少， ◯◯ 牛肉麵店的老闆決定把招牌換成 ××牛排館以增加競爭力。為顧及員工生計而不裁員； 為樽節開支，因此不增加人手；為維持現金流量，所以 牛排館與牛肉麵店無縫接軌。

顧客：「老闆，我點的是七分熟的牛排啊！怎麼端牛肉 麵給我？」

老闆：「喔，這正是我們的創新之處！把濃湯、義大利 麵與牛肉調和在一起，以瓷碗取代鐵板，創造了牛排的 新吃法！」

一旁的大學校長聽到後深受啟發，隔天學校內的系所也 換了招牌。

寓言二

因為把「◯◯牛肉麵」的招牌直接換成「××牛排館」

備受抨擊，老闆決定做些變通：把座位區分成兩個隔 間，除了原有的門之外再多開一個門，讓兩個隔間的出 入口各自獨立，但共用原來的廚房和原來的員工。

然後一個門口仍然掛「◯◯牛肉麵」的招牌，新開的門 掛出的招牌為「◯◯水潤式Spaghetti佐牛肉專賣店」。

大學校長中午吃了 ◯◯ 牛肉麵，晚上改吃 ◯◯ 水潤式 Spaghetti 佐牛肉，發覺雖然碗裡裝的東西都一樣但感覺 就是不同，因而深受啟發。隔天學校內就多了好幾個學 位學程。

寓言三 天真的年輕人中午吃了◯◯牛肉麵，晚上再吃了◯◯水 潤式Spaghetti佐牛肉。

天真年輕人：「老闆，你開的這兩間根本是賣一樣的東 西嘛！

老闆：「才不一樣呢！『牛肉麵』的牛肉跟麵是不可

分割的相依成分，那是個整合性的概念；『水潤式 Spaghetti 佐牛肉』的 Spaghetti 跟牛肉是可分割的組合式 概念，所以在 Spaghetti 佐牛肉中的牛肉有著更自由的應 用變化，可以是整塊牛肉，也可以只有一片牛肉，甚或 是一團肉末。」

一旁的大學校長聽了深受啟發。隔天學校內的老師若有 退休，就遇缺不補；若未達教育部規定，就學程化。

真心建議

雖然前面三則寓言是虛構的，但接下來的建議是筆者內 心的真實想法。高中畢業生對於選擇大學科系這件事 情，只需要注意學校網頁中的幾個項目（其他自吹自擂 的東西都不用理）：

1. 該學系的專任師資：

兼任的、合聘的都不用看，就只看專任的；大學部若單 班的科系專任師資不足九人就算了（雖然教育部的低標 是七人）。然後到國科會的研究人才查詢網頁看一下這 些專任師資在近五年的學術表現，若該系有超過 1/3 的 專任師資近五年沒申請什麼計畫也沒什麼著作發表，那 個系就算了。

2. 該系的開課狀況：

到該校教務處（或教發中心）網頁中查詢近四年該系教 師所開設的專業課程，看看是否有把在該系修課學分一 覽表中，寫得天花亂墜的專業課程都開設出來？若實際 開設出的專業課程未超過該表的八成，那個系就算了。

3. 該系專任師資兼官職的狀況：

系所內的教師若有兼任學校一級或二級主管的（系主任 不算，那是必要配備）、借調在外當官的，基本上都要 扣掉。若該系有超過 1/3 的師資都兼有官職，那個系， 就算了。

以上建議，請高中生與高中生的家長卓參。

CRISPR-Cas9基因編輯技術新警告

陳文盛／陽明交通大學榮譽退休教授

CRISPR-Cas9 為 2012 年美國生物化學家道納（ Jennifer Doudna ）和法國微生物學家夏彭提耶（ Emmanuelle

Charpentier ）的合作成果，是目前最先進的基因編輯技 術。這項技術把細菌負責剪切噬菌體 DNA 的 CRISPRCas9免疫系統應用為基因編輯工具，在發表後被很多實

驗室成功地採納和改良，並用在許多不同的物種上，包 括人類的胚胎。其中最聳動的新聞就是，2018年中國南 方科技大學副教授賀建奎團隊使用這技術修改一對雙胞

胎的基因，期望他們能產生對愛滋病的抵抗力。這項未 經過醫學倫理討論、審查和監管的人體實驗引起社會上 排山倒海的譴責，賀建奎最後也被中國政府判刑入獄。

此事件除了醫學倫理的爭議之外，還有技術的問題。因

為 CRISPR-Cas9 雖然相當精準，但是並不完美，標靶位 置可能在施用過程中發生意外的改變，像是賀建奎修

改的雙胞胎基因，就不如預期般理想。此外， CRISPRCas9還可能意外地改變標靶之外的基因體序列，也就是 出現「脫靶」情況。到目前為止，已經有不少牽涉到人

類、小鼠、斑馬魚等生物細胞或胚胎發生失誤的報告。

雖然 CRISPR-Cas9 對標靶基因的編輯有相當的準確性， 但是基因體序列在標靶外可能發生改變卻很少被檢驗。

最近林口長庚醫院幹細胞與轉譯癌症研究所教授游正博

和中研院生醫所所長郭沛恩率領的研究團隊，在蔡秀

回博士等人的努力下，今（ 2023 ）年 8 月 25 日於《自然 通訊》（Nature Communications ）期刊中發表了一篇論 文，說明當 CRISPR-Cas9 技術使用在人類誘導性多功能 幹細胞（ induced pluripotent stem cell, iPSC ）時出現嚴 重脫靶現象。研究團隊利用 CRISPR-Cas9 技術成功地在

iPSC細胞株製造基因突變，然後使用10x Genomics公司 提供的鏈接讀取定序（10x linked-read sequencing）與光 學基因體定位（optical genome mapping）等全基因體檢 測技術，檢查 13 個編輯過的 iPSC 的基因體，並與個別

親代的基因體做比對。除了發現過去曾被報導過的標靶 位置結構變異外，研究團隊還在其中兩個編輯過的細胞 中，發現到與單鏈引導 RNA （ sgRNA ）之間不具序列 相似性、非預期的脫靶位置有大片段的染色體刪減（分 別有約 9 萬 2 千和 13 萬 6 千鹼基對）。這是先前未曾報導 過的新發現，也就是經 CRISPR-Cas9 編輯之後，有高達 15 ％的機率產生這些非預期、非典型、非同源性的大 型基因體變異脫靶現象（ off-target effect ），很有可能 導致不可預料的有害後果。因此在 CRISPR-Cas9 編輯之 後，進行全基因體完整性的檢測極為重要。

近年來許多研究團隊積極利用 CRISPR-Cas9 技術進行

基因編輯，開發同種異體細胞療法以降低異體細胞的 免疫性，使接受者在植入細胞後不需要再接受免疫抑 制治療。上述結果指出 CRISPR-Cas9 技術可能帶來嚴

重、無法預料的安全性問題。研究團隊也建議在施行 CRIPSR-Cas9 基因編輯時搭配全基因體的分析，檢視 編輯後的基因體的完整性，降低意外變異的風險和後 果。我相當贊同這樣的謹慎態度，因為沒有注意到的 編輯失誤除了在基礎研究上可能導致錯誤結論之外， 臨床上的錯失還可能引發嚴重的健康與遺傳後果，更 需要特別的謹慎。

新聞來源

Tsai, HH. et al. (2023). Whole genomic analysis reveals atypical nonhomologous off-target large structural variants induced by CRISPRCas9-mediated genome editing. Nature Communications, 14, 5183.

胚胎發育和細胞分化

胚胎發育成完整生物個體的過程可以從兩個層面來觀 察。純粹以形態來說，不同脊椎動物的胚胎剛開始非 常相似。所有物種都是從一堆細胞開始，漸漸形成器 官、四肢、頭、眼睛。在胚胎發育的初期階段，我們 很難分辨豬、羊、兔和人的胚胎，差異是慢慢才越來 越明顯的。即使是人類的胚胎，在發育的前幾個星期 跟許多哺乳類動物一樣有尾巴，這條尾巴後來才退化 成尾椎。第一批有系統比較不同物種胚胎在個別發育 階段情形的科學家們假設，胚胎的發育歷程也就是物 種進化階段的快速再現。

我們觀察原始的那一堆細胞，就說是32個細胞吧：在什

麼時候這些細胞知道要發展成為神經細胞、肝臟細胞、 皮膚細胞或是肌肉細胞？它們又如何避免產生混亂？這

是特別奇特的地方，因為這堆細胞裡的所有細胞都有同 樣的基因架構，相同的基因組。如果我們觀察細胞分裂 的時間久一些，可以確定某個時候細胞開始分化，並且

決定細胞將成為肌肉細胞還是腦細胞。原始的細胞是全 能的（totipotent），這表示，它們基本上可以發展成為 任何類型的細胞。科學家在實驗中證明了這一點，他們

把原始的那堆細胞簡單地一分為二，而兩個部分都能各 自發展成為一個完整的生物個體。

細胞在分化過程中會採取哪些步驟，取決於內部的發 展歷程和周圍環境，也可以說它們「觀察」周圍發生 了什麼事。當細胞分化的過程向前開展，細胞失去它 們的全能，變得多能（ pluripotent ），不能再發展成所

有的細胞類型，只能成為少數幾種細胞。細胞分化的 一連串反應具有關鍵性，使胚胎從毫無結構的一堆細 胞發展成為高度分化的生物個體。當這些細胞一旦往 細胞分化的過程邁出第一步，就幾乎是無法回頭了。

人們稱之為不可逆轉性。發育生物學家康拉德．哈

的圖畫來比喻細胞分化。

一顆彈珠從有山脊和山谷的地形上滾下來，往山谷去的 地形會越來越分歧，剛開始彈珠滾過寬闊的山谷，後來 這個山谷分成兩個山谷，這是兩種可能的滾動途徑。彈 珠滾進其中一條，兩座山谷沒有旁側通道，因為一座山 脊阻擋在中間。這樣的過程在彈珠往下滾動時不斷重 複，直到彈珠最後滾進一個最終狀態，這是眾多終態的 其中之一，而每個終態也都被區隔開來。這幅畫說明了 不可逆轉性，彈珠無法簡單地從一個軌跡滾到隔壁的軌 跡上去。這也適用於細胞分化，不僅在胚胎發育上很重 要，每天你的身體裡有幾百萬的細胞從幹細胞中新生， 例如位於脊髓的幹細胞，跟胚胎裡的幹細胞類似，是多 能的，能從一個細胞種類經由連續不可逆轉的細胞分化 過程發展為許多其他的細胞類型。

不可逆轉性是個關鍵，可以避免在發育期間及將來產生 混亂的情形。例如腦部的神經細胞不能輕易地像幹細胞 一樣的分裂，這將是一個有嚴重後果的錯誤。許多癌症 疾病就是這樣產生的：因為基因改變，完全正常的組織 細胞突然再次得到自行分裂的能力，進而不受控制地增 生，一個腫瘤應運而生。

一個健全的生態系統有哪些特性？ 《世界的模型》

沃丁頓的表徵遺傳地景。

當幹細胞發展成不同類型的特殊細胞時，幹細胞的內部 到底發生了什麼變化？細胞裡面應該有某一個開關可以 被打開或是關上，並在後續的細胞分裂過程中保持這個 狀態。另外，細胞也需要一個感應器，以便「知道」周 圍發生什麼事。情況正是如此。個別細胞類型內部會在 不同時期「表現」出不同的基因。簡單地說，每一個基 因可以建構一種對細胞內生化反應很重要的蛋白質。有

些基因不停製造蛋白質，其他基因只能在特定條件下才 會製造蛋白質。我們可以簡單地想像一下，當個別基因 製造蛋白質，它們被打開；當它們不製造蛋白質，就被 關上。而打開關上一個基因又會產生其他經由特定基因 製造的蛋白質。

基因調控網絡的複雜性

基因彼此互相調節影響，所以一個細胞的整體基因系統 叫做基因調控網絡，它的作用有點像電腦電路。一個單

獨的基因常常能控制其他許多的基因，而其他的基因又 會受到外在條件的調節。在細胞分化過程中，隨著外在 環境改變，不同基因逐漸關掉彼此，最後也保持關著的 狀態。不同的細胞類型簡單地說就是處於整個基因調控 網絡中的不同狀態。人類的基因組有大約 20000 個基因 （這跟我們如何計算和定義「基因」有點關係），而這 20000個基因以複雜的方式互聯。

麵包酵母是一個簡單的單細胞有機體，擁有 6500 個基 因，並不比人類遜色太多。尋常的家鼠、雞或是河豚擁 有的基因數跟人類差不多。白雲杉或是玉米的基因數超 過人類的兩倍，衣索比亞的肺魚基因組大約是人類的43 倍。複雜性的祕密以及有機體的差異，原因不只在於基 因，而是基因互聯的方式和對彼此的影響。

同是物理學家、生物學家和醫生的斯圖亞特．考夫曼 （ Stuart Kauffmann ）在 1969 年用數學研究基因調控 網絡的複雜性，屬於該項研究的第一人。他的抽象模 型是由一組基因加上簡單的開關組成，考夫曼模型的 一個簡單版本是這樣運作的：一個基因是一個具備兩 種可能情況的開關，打開或關上，數學上的 0 或 1 。包

含全部基因的整體系統情況可以用一連串的 0 和 1 來描 述，這個序列的任何地方是一個基因的編碼。在一個

細胞裡基因互相調節，打開或關上。

圖中的箭頭標示哪些基因影響其他哪 些基因。

由 3 個基因組成，序列是「 011 」的系統表示：基因 1 是

關，基因 2 和 3 是開。一組 3 個基因可以有 2 × 2 × 2 ＝ 8 個

不同的整體情況： 000 、 001 、 010 、 100 、 011 、 101 、 110 和 111 。可能的組合數目會隨著基因的數目快速增 長， 10 個基因可以產生 1024 個組合； 100 個基因就有

1267650600228229401496703205376 個組合（這是二乘 二一百次的結果）。

在考夫曼的模型中，每一個基因得到隨機選取的其他基 因當作輸入，這些輸入可能是正面的或者是負面的，當 負面的輸入居多，這個基因會被關掉；正面的影響居 多，基因打開並影響其他的基因。如果我們在模型中從 所有基因的任意一個起始狀態開始，它們會逐漸改變自 己的狀態，直到系統達到一個平衡的組合狀態為止。

考夫曼在研究中發現了一些讓人驚訝的東西。儘管開關 的可能組合很多，一個網絡從任意一個初始狀態開始， 會完全很自動地發展到少數幾個最終狀態裡面的一個， 這些最終狀態非常穩定。如果人們稍稍干擾這個系統， 例如經過外在的影響，這個系統會自動回歸到穩定的狀 態，就像一顆彈珠還是會滾回溝槽裡面一樣。只有當干 擾很強烈的時候，整個系統會轉換到另外一個穩定的狀 態。更有甚者：基因調控網絡很牢固，即使我們將零星 幾個基因之間的聯繫切斷，或是隨機建立新的連結，網 絡還是能繼續找到最終的組合狀態。模型網絡可以說是 多穩態（multistable）而且牢固的。

雖然結構簡單的考夫曼模型是為了了解基因調控網絡的 特性而發展出來的，但是多穩態和牢固的核心特性也適 用在其他領域，尤其是在網絡結構中動態的單一元素會 互相影響的領域。最好的例子是神經網絡，例如我們的

中央神經系統。雖然這裡有點複雜，但是我們能把單一 的神經細胞當成開關來理解，它可以調節其他神經細胞 的活動，經由感官刺激會引發並處理一連串的切換過 程。多穩態在這裡意味，例如神經網絡可以區分一隻狗 和一隻貓區別，因為在處理感官刺激的過程中，兩個感 官印象各自分屬一個穩定的內在網絡狀態，而這些網絡 也特別牢固；即使神經系統中的實質部分受損，系統還 是能運作。

生態網絡

生態裡具有多穩態和牢固特性的網絡具有特殊意 義。不管我們是觀察地球上哪一個生態系統，亞馬 遜河流域、西伯利亞、深海、大堡礁、沙漠、瓦登

海濕地（ Wattenmeer ），或是柏林附近的古納森林

（ Grunewald ），每一個系統裡有幾百萬個物種共存， 彼此互相影響，物種的多樣性大到難以統計。前不久才

有人估計，地球上大約有八萬種脊椎動物，大約七百萬

的無脊椎動物，包括五百萬的昆蟲種類，大約有四十萬 植物品種，一百五十萬的真菌種類。如果把微生物有機 一個食物網絡。

本所擬延攬獨立研究人員一名（含助研究員、副研究員、研究員各等級， 相當於各大學院校之助理教授、副教授、教授）。歡迎從事分子細胞生物所 有相關領域研究之學者，加入分生所的研究團隊。應徵者必須具有博士或相當之學 歷，並有適當博士後研究之經歷。獲本所延攬之新進人員將獲得多年期的研究補助和支援。

中央研究院分子生物研究所 （http://www.imb.sinica.edu.tw/ch/）是一個積極進取且具國際競爭 力的研究單位，擁有優良的研究風氣，一流的研究設備，充足且長期的研究經費。近年來研究 成果已刊登上國際頂尖雜誌。所內並有極高水準的核心設施支援各項實驗（如：imaging, Next Generation Sequencing, RNAi, electrophysiology, FACS, biophysics, bioinformatics, transgenic core, and animal facility等）。此外，本所目前有兩個與大學合作的博士班學程（國防醫學院生命科 學研究所、國際研究生「分子與細胞生物學」學程）。英語是在各種學術演講及所內教學學程 中所使用的主要語言。

有意願加入本所行列者，請於112年12月1日前，將您的履歷、歷年研究成果、未來研究興趣 以及三封推薦信以電子檔（PDF）寄至：程淮榮所長, c/o 蔣佳雯小姐（vivi@imb.sinica.edu.tw）.

如需任何其他相關訊息請洽蔣佳雯小姐（vivi@imb.sinica.edu.tw）。

中央研究院分子生物研究所誠徵 研究人員

體，也就是細菌和古菌也算進來，最新的研究估計地球

上有超過一兆個物種。我們每天在生活中觀察到的，例 如在森林散步時看到的植物、動物、真菌，是整個物種 多樣性中微不足道的一小部分，而微生物的多樣性又是 我們所見生物的十幾萬倍。

單單在你的消化系統中就生存了5700種細菌，皮膚上大 約有1000種，口腔和咽喉1500種左右。

在生態系統裡，所有物種以複雜的方式互相連結並彼 此影響。有些物種餵養其他物種，而牠們又把其他生 物當作食物；真菌類和植物以共生的形式合作；物種 也會爭奪有限的資源。不同物種之間的關係常常會用 食物鏈來圖示，不過英文字「食物網絡」（ foodweb ） 更能表達出生態系統關係的網絡特色。然而最普遍的 圖示一貫只標示出我們看得見的物種，而常常忽略了 微生物。生態網絡做為一個整體的系統形成動態平 衡，也被稱為穩態（ homeostasis ）：所有的東西都在 活動，但是保持平衡。

土地上長出新的森林。生態系統的牢固性要歸功於自我 調控的網絡結構，是它把大自然牢牢團結在一起。

對大多數的物種而言是這樣的：當只有一個物種在某個 地區消失了，不論是因為偶發的事件或是經由外在環境 的改變如嚴冬，整個系統並不會因此瓦解，它們之間的 關係只會有些改變。如果接下來一年的植物、昆蟲或是 細菌種類數目不再那麼多，系統可以經由不同物種的網 絡調控，重新找到平衡狀態。

一個健康的生態系統就像基因調控網絡一樣非常穩定， 外在影響難以撼動，例如氣候的變化或是偶發的干擾。

它能忍受四季的變化、惡劣的天氣，還能忍受我們人類 到幾乎難以想像的程度。觀察我們是如何對待大自然 的，我們會很訝異生態系統沒有像骨牌一樣接二連三崩 潰。舉個例子：當人類十萬年前從非洲遷徙到世界各地 並逐漸定居下來，所到之處的巨型動物在最短時間內被 消滅殆盡，一萬兩千年前北美洲的長毛象、劍齒貓、駱 駝、美洲獅就這樣消失了，南美洲的巨型樹懶和巨型穿 山甲也絕跡，但是這些生態系統並沒有瓦解。如果一片 森林被澈底砍伐，大自然很快就會重新開始在被開墾的

書　名｜世界的模型——從複雜系統觀看自 然與社會的運作，建構理解世界的 新邏輯 作　者｜迪克．柏克曼

（Dirk Brockmann） 譯　者｜彭意梅 出版社｜商周出版 出版日期｜2023年8月

但是，並不是一直是這樣。讓我們繼續看下去。 物種多樣性。

如何看出繁雜和混沌的秩序與結構？ 生物行為和人類行為之間隱藏著什麼共同模式？ 自然科學與社會科學如何攜手合作，解決關乎群 體的重大議題？

複雜學學者迪克．柏克曼關注這個時代的危機，在 書中探討它們之間的模式、規律性，以及它們與自 然界複雜進程的相似之處。例如森林大火與流行 傳染病、覓食的金頭鯛與民粹主義，看似是獨立現 象，彼此卻相依與相關。發現這些關聯具有高度啟 發意義，因為可藉由對一個系統的認知去破解另一 個系統的難題。作者舉出許多實例，幫我們建立起 觀看世界的新邏輯。

氣味也有機會數位化嗎？ 使用AI協助描述嗅覺

感官如何將不同的外部刺激轉化為感知，是神經科學 的重要課題，其中嗅覺又因為特別複雜而難以破解。

近期美國莫乃爾化學感官中心（Monell Chemical Senses

Center）和新創公司Osmo合作研發出一款機器學習模型

（machine-learning model），能模擬人類以言語描述化 學物質氣味。此研究將有助於解開嗅覺的神祕面紗，目

前成果已發表在《科學》（Science）期刊中。

過往的神經科學研究對於各種刺激產生的知覺，如光 照產生的視覺、接收聲音轉為聽覺，以及食物化學分 子帶來的味覺等感官機制已經有了一定程度的理解。

但是嗅覺遠比想像中更加複雜，人類大約擁有 400 個嗅 覺受體，此數量遠超過判斷顏色的四個視覺受體以及

約 40 個的味覺受體。此外，空氣中各式各樣的化學物 質如何與受器結合進而影響大腦中的嗅覺感知，一直 都是科學中的未解之謎。

為此，新創公司 Osmo 與莫乃爾化學感官中心合作研發 了一款人工智慧（artificial intelligence, AI），能夠以比 人類更穩定的精準度，用言語描述化學物質的氣味， 像是講出果香與花香。在訓練完成後，研究團隊還透 過盲測驗證以評估模型的效能。首先找來受過訓練的 參與者描述新的氣味分子，這些參與者接受過一套描 述氣味的字彙訓練，裡面包含了 55 個不同的形容詞， 以此建構出嗅覺地圖，爾後他們被要求描述 400 個之前 未曾接觸過的氣味。最後將參與者的答案與模型的描 述進行比較。結果證實，該模型不僅在已經訓練過的 嗅覺任務中表現出色，能夠辨識出結構不同但具有相 似氣味的分子，此外也可以用來描述氣味的強度等多 種特性，比人類參與者描述未知分子的穩定度高，更 能正確的描述第一次接觸的氣味分子。

這項研究開啟了一個理解嗅覺的全新可能性。研究人員 認為，人工智慧模型可能是基於與代謝（ metabolism ） 相關的資訊來組織氣味，這將是對科學家對氣味的看法 的重大轉變。換句話說，在嗅覺地圖上靠近彼此的氣味 可能與代謝相關。這項新觀點可能將改變我們對嗅覺的 認識，從以往的化學角度轉向了生物學的角度，以氣味 分子的營養代謝做為分類與研究。

這項研究提供了人們理解嗅覺感知的全新工具和觀 點。未來，此地圖可能有助於化學、嗅覺神經科學和 心理物理學的研究，並深化我們對嗅覺的認識。這也 可能引領著一場數位嗅覺的革命，為氣味數位化開啟 新的可能性。

新聞來源

Karen, K and Barakat, A. (2023 August 31). A Step Closer to Digitizing the Sense of Smell: Monell Center, Osmo Model Describes Odors Better than Human Panelists. Monell Center. https://reurl.cc/r6Q7Gb.

（Adobe Stock）

編譯｜陳亭瑋

在當今的醫學領域中，人工智慧（ artificial intelligence, AI ）技術正迅速崛起，為醫療診斷和健康監測帶來新 方法。最近，倫敦摩爾菲爾茲眼科醫院（ Moorfields

Eye Hospital ）的研究團隊開發出一個名為 RETFound 的 AI 工具，可以透過視網膜（ retina ）的影像診斷和預測 多種健康狀況，從眼部疾病到全身性疾病，例如心臟

衰竭和帕金森氏症（Parkinson's disease）皆可使用。

視網膜是人體中唯一可以直接觀察到微血管的部分， 提供了一個窺探健康狀況的窗口。如果一個人有全身 性心血管疾病（如高血壓），就可能會影響到身體的 血管，而這細微變化就可以在視網膜影像中被觀察。

此外，視網膜也是中樞神經系統的延伸，因此視網膜 影像還可以用來評估神經組織的健康。

然而，解讀這些影像需要專業知識與豐富的經驗，因 此研究團隊便開發了 RETFound 的 AI 工具。 RETFound 特別之處在於它使用一種稱為「自監督學習」（ selfsupervised learning ）的機器學習方法，研究人員不需

要一一分析視網膜影像為「正常」或「不正常」。一

般來說，這樣的程序在標準機器學習模型的開發中通 常是必要的，但會非常耗時費力。因此，研究團隊使

用了類似於訓練 ChatGPT 的方法，讓 RETFound 在眾多 的視網膜影像中學習預測缺失部分的圖像，從未標記 的圖像中學習視網膜的正常外觀，接著學習與疾病相

關的視網膜特徵。

研究結果顯示， RETFound 在檢測眼部疾病，例如糖 尿病視網膜病變方面表現出色，性能得分介於 0.822 ∼ 0.943 之間，具體得分取決於所使用的數據集。儘管預 測全身性疾病出現的風險時， RETFound 的預測能力不

如理想，但仍然優於其他 AI 模型。此外，研究人員已 經公開這一模型的原始碼，並希望全球各地的研究團 隊能夠依自身需求對模型做調整與訓練，以滿足自己 的所在的社群和醫療環境的需求，為全球健康監測和 疾病預防提供了新的可能性。

目前許多研究集中於開發類似 RETFound 的技術，並 應用於各類型的醫學影像，包括磁振造影（ magnetic resonance imaging, MRI ）或計算機斷層掃描等更複雜 的影像。因此，這一領域的研究有機會發展出更早期 發現的疾病檢測，以及更有效率又可靠的醫療診斷， 並有望提高全球健康照護的品質。然而，在進行醫學 影像分析的前提下，需要確保 AI 工具使用的道德性和 安全性，也包括了公開透明和分析界線，並確保研發 成果能讓全球醫學社群共享。

新聞來源

Lenharo, M. (2023 September 13). AI detects eye disease and risk of Parkinson's from retinal images. Nature. https://www.nature.com/ articles/d41586-023-02881-2

以AI分析視網膜將有機會協助診斷心血管 與腦部疾病？

（Adobe Stock）

酒精不耐症體質

可能讓腦神經遭受更嚴重的損傷

整理報導｜陳亭瑋

酒精不耐症（ alcohol intolerance ）體質在東南亞國家 十分常見，與先天的基因變異有關。近期，由臺北市 立聯合醫院松德院區、國家衛生研究院及美國史丹佛

大學（ Stanford University ）的合作研究發現，酒精不 耐症不僅與酒後臉紅有關，當中的重要基因位點 rs671 也與酒癮患者體內的分子神經絲輕鏈（ neurofilament

light chain, NFL ）濃度有關，顯示飲酒對大腦的影 響不容小覷，尤其是有酒精不耐症體質者更應該謹 慎。研究成果發表於《歐洲精神醫學與臨床神經科

學》（ European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience）期刊中。

過去常有些錯誤的迷思，認為酒後臉紅代表肝臟代謝

快或心臟能力強，但其實研究已經證實酒後臉紅主要 與乙醛（ acetaldehyde ）的代謝有關。酒精在進入人體 後會先代謝成乙醛，再由乙醛分解成乙酸（ ethanoic acid ），最終變成水和二氧化碳排出體外。當酒精在人

體中短時間內分解成了乙醛，卻沒能來得及分解為乙酸

時，乙醛就會快速累積造成臉紅的症狀，就是「酒精不 耐症」。此外，乙醛累積在體內也會造成頭痛、心悸、 噁心、嘔吐等症狀，因此目前乙醛已經被聯合國列為一 級致癌物，飲酒也被證實會增加癌症的風險。

此外，過往研究已發現酒精不耐症與 rs671 基因變異有 關。所以在此研究中，團隊監測了147名酒癮患者與114 名健康對照組體內的 rs671 基因變異，並且分析血液中 反應腦神經損傷的分子 NFL的濃度。 NFL 是神經細胞軸 突中特殊的細胞骨架蛋白，當神經軸突遭受損傷時NFL 就會被釋放到細胞外，因此可以用來反應中樞神經的損 傷狀況，作為成癮藥物與神經毒性的指標。研究發現， 酒癮患者體內的 NFL 濃度高於健康的受試者，且 rs671 變異者也會具有更高的NFL，較容易出現嚴重的肝功能 指數異常。所幸酒癮患者如果經兩週的戒斷治療，將可 見到體內的NFL濃度逐漸下降，不過需要多久才能完全 恢復正常，研究上尚無法確切回答。

由於 NFL 濃度反應了腦神經損傷的程度，此研究的結 果揭露酒精對大腦神經細胞所能造成的傷害可能遠比 過去所想像的更為嚴重。而患有酒精不耐症體質的人 在飲酒後更容易遭受神經損害，所以考慮到乙醛的致 癌性以及對大腦的潛在破壞風險，飲酒宜酌量謹慎， 尤其對於喝酒後易臉紅的人來說更宜戒之慎之。

新聞來源

1. 臺北市立聯合醫院。（2023年9月14日）。喝酒容易臉紅嗎？小心這個 酒精不耐症體質 讓您的腦神經損傷可能比較嚴重。聯醫新聞。https:// reurl.cc/y67gjq

2. Huang, M. C. et al. (2023). Changes of neurofilament light chain in patients with alcohol dependence following withdrawal and the genetic effect from ALDH2 Polymorphism. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 1-10.

（Adobe Stock）

淡大航太系發射探空火箭Jessie　 驗證學界小型科研火箭執行能力

整理報導｜陳亭瑋

今（ 2023 ）年 9 月 11 日，淡江大學航太工程學系（簡 稱淡江航太系）教授王怡仁帶領的團隊於屏東旭海的 「短期科研探空火箭發射場域」成功發射科研探空火 箭「 Jessie 」。這也是繼今年 6 月「淡江一型」發射之 後，成為該發射場啟用以來第一個兩度完成飛行試驗 的團隊。

「淡江一型」於今年 6 月 5 日發射成功，射高 4827 公 尺，驗證淡江大學航太工程學系的火箭研製與系統整 合能力，以及通訊與遙測系統運作狀況。而本次的發 射的「 Jessie 」火箭，原定安排於 9 月 3 日試射，但因海 葵颱風的影響而順延一週進行。

火箭「 Jessie 」總重 42 公斤，總長 2.87 公尺，最大直

徑 13 公分，飛行高度最高能達到 4.2 公里，平均推力

為 2164 牛頓、最大推力為 2898 牛頓，燃燒時間 7 秒，

總衝量則約每秒 1 萬 5000 牛頓。「 Jessie 」火箭以「淡 江一型」為基礎，同樣是使用硝酸鹽複合成分的新興 固體推進劑 RNX 的單節火箭，並進一步驗證火箭上的 科學酬載及複合材料的外部結構等硬體設備的性能。

「 Jessie 」火箭除了與「淡江一型」同樣採用輕量化 的複合材料製作箭身外，也裝設了「磁場量測計」、

「應變規」及「加速規」等任務酬載。「磁場量測 計」功能為量測飛行中箭身環境的地磁分量變化，而 「加速規」量測箭身振動頻率。此兩者將相互比較， 以驗證箭身振動頻率與地磁分量變化頻率的相對關 係。「應變規」則是量測箭身的振幅，以記錄箭身的 振動幅度，不過目前飛行過程中酬載儀器所記錄到的 數據仍在分析中。

及空氣動力計算模擬的能力，而複材製作的箭身與尾 翼膠合的情況與預期的結果相同，即使在發射過程中 遭遇強風，箭身結構跟尾翼也能正常運作。但火箭的 航電系統不幸因為連日大雨受潮而出現障礙，現場未 能順利完成降落傘開傘的任務。

至於火箭名稱「 Jessie 」的由來，則是由於團隊學生經 常戲稱自己為「火箭隊」。因此本次火箭的命名典故 出自於電玩與遊戲的「寶可夢」（ Pokémon ）系列，取 自其中火箭隊的領導者武藏的英文名字「Jessie」。

未來淡江航太系也將參與預計於 2025 年發射的 Lilium 立 方衛星星群計畫，負責軌道控制技術的開發。

新聞來源

淡江大小事。（ 2023 年 9 月 11 日）。3個月內兩度升空 航太系探空火 箭 Jessie科研任務圓滿。淡江校園焦點。 https://events.tku.edu.tw/ FocusDetail.cshtml?sn=2442

「 Jessie 」火箭的成功發射驗證了研究團隊在結構設計

陽明交大開發道路邊坡災害資訊整合暨研 判系統 期望減少邊坡災害對社會的衝擊

整理報導｜羅億庭

臺灣山區道路容易因連續性強降雨，造成土石坍塌、 道路路基沖刷、邊坡坍方等災情。再加上臺灣本身的 地質條件破碎、較脆弱，使得坡地災害的發生頻率愈

來愈高。陽明交通大學土木系團隊為了釐清這些災害 的影響，與臺灣大學、臺北科技大學、聯合大學、中 興工程顧問社跨領域研究團隊合作，開發出「道路邊 坡災害資訊整合暨研判系統」（ GeoPORT System ） 分析落石災害與相關防護措施，為臺灣的破碎地質及 極端氣候可能造成的災害損失提供解方。目前團隊 的研究成果已刊登於《工程地質學》（ Engineering Geology ）期刊，並提供給交通部公路總局第二區工程 處作為工程設計的參考。

落石因速度快、容易直接衝擊山區道路，導致人員傷 亡和道路中斷，而在各種土石坍塌災情中受到較大的 關注。在這類坡地災害發生後，如何快速掌握交通道

路的災情與傷亡，並將這些資訊提供給災害搶救策略 和整治工程設計作為參考，是一項迫切需要研究的課 題。團隊本次開發的道路邊坡災害資訊整合暨研判系

統，能夠快速整合如崩塌位置、面積、規模、雨量、 震度等災情資料，並進一步模擬災害產生的後續影 響。透過此系統分析、整合後的資料，可再提供給災 害防救單位快速評估救災及後續整治的參考，降低災 害對社會和經濟的衝擊。

去（ 2022 ）年 2 月，中橫公路大勇橋遭遇巨石重擊災 害，研究團隊也與公路主管單位合作並於災害現場進 行詳細調查。團隊以光學雷達、無人機等技術蒐集現 場的地質和落石資訊，並透過混合離散元素與有限元 素法（ hybrid DEM-FEM ）的高仿真模擬分析方法，完 整還原落石災害的成因、三維空間中的落石路徑以及

對橋梁的衝擊能量。在道路邊坡災害資訊整合暨研判 系統開發以來，已經成功分析了多個案例，包括 2019 年臺 7 線（北橫公路） 32.5K 崩塌事件； 2020 年中橫公

路臨 37 便道 22.5K 崩塌事件、苗 62 線落石崩塌事件、南

橫公路玉穗溪土石流引致明霸克露橋破壞事件；去年 中橫公路落石引致大勇橋破壞事件；今（ 2023 ）年蘇 花公路大清水隧道落石事件、北橫公路大曼溪路段崩 塌事件等。

目前此系統的分析成果皆已提供給道路主管單位，使 相關單位可以對此進行山區橋梁抵抗落石衝擊的設計 和防護規劃，並分析橋址的合理性作為後續整治和重 建的參考。透過道路邊坡災害資訊整合暨研判系統的 開發，也期望未來能防災工作朝向快速、全面、準確 的研判和決策方向發展，減少邊坡災害對社會和經濟 的衝擊，並為保護人民的生命和財產安全提供更有效 的措施。

新聞來源

陽明交通大學新聞網（2023年8月24日）。土木系開發「道路邊坡災害

資訊整合暨研判系統」 有助提升山區災害防護。陽明交通大學新聞網， https://www.nycu.edu.tw/news/5032/

解密「奇異金屬」量子臨界糾纏態

有助於找出高溫超導體形成機制謎團

整理報導｜羅億庭

陽明交通大學特聘教授仲崇厚帶領的理論物理研究團 隊與美國布魯克海文國家實驗室（ Brookhaven National Laboratory, BNL ）共同合作，成功解開了稀土族超導

體中「奇異金屬量子臨界糾纏態」的形成機制。此發 現將有助於解決困擾凝態物理界 35 年、有關「高溫 超導體形成機制」的謎團，目前該研究成果已刊登於

《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

過往的研究中，科學家們已知道普通金屬在極低溫情 況下、超導特性出現前，電阻率會隨著溫度的平方

下降而降低。不過在量子力學的微觀原子尺度下， 不同量子基態間的相互競爭將導致某些特殊物質或 材料在低溫中呈現新的物質狀態，這種電子之間高 度量子糾纏的新物質狀態稱為量子臨界態（ quantum criticality）。

隨著眾多新穎的超導體材料，如銅基高溫超導體、稀 土族重費米子超導體、有機超導體、二維雙層扭轉石 墨稀超導體等與普通金屬不同的「奇異金屬量子態」

在近 30 多年來紛紛出現，這些新穎超導體的奇異金屬 量子態，可被視為在低溫狀態下因量子臨界擾動現象 而產生的一種新型物質狀態，當中同樣涉及了大量電 子和原子狀態的量子糾纏。而它們的特殊性質，如電 阻率隨著溫度降低而呈線性下降、比熱係數則以對數方 式上升等，也逐漸引起科學家們的興趣，並且希望能找 出這些材料形成原因、特性及機制。

本次團隊研究的「普朗克金屬」，指的是當稀土族 超導體與銅基高溫超導體在展現出奇異金屬（ strange metal ）的特殊量子臨界狀態時，量子態會在不穩定的 「量子臨界點」附近出現，此時金屬的電子散射率與

溫度呈現線性關係，且比例常數與普朗克常數呈現倒 數關係。團隊在此研究中以結合理論與實驗的方式， 證實在稀土族超導體中，普朗克金屬態的確是處於量 子臨界點附近的量子臨界行為，也進一步提出建立於 量子臨界電荷擾動基礎上的微觀理論機制。奇異金屬 現象的產生、形成機制，以及與量子臨界現象之間的 關係，都與電子在量子臨界點附近高度出現量子糾纏 的狀態有關。

這項研究發想自 2018 年開始醞釀，並在 2019 年與布魯

克海文國家實驗室合作，歷經多年的努力後終於找出 解答。此研究成果有助於解開銅基高溫超導體中，源 自量子臨界電荷擾動的普朗克奇異金屬態形成機制， 以及困擾凝態物理界達 35 年的謎團——「高溫超導體 形成機制」。若未來能更加了解奇異金屬，將有望應 用於設計、預測並提升高溫超導體的超導臨界溫度， 以及高溫超導體在無能量損耗的電力傳輸、量子電 腦、量子計算等領域中。

新聞來源

國家科學及技術委員會（2023年8月16日）。臺灣團隊主導臺美科研合作 獲登自然通訊期刊　首度以理論及實驗揭開「奇異金屬」謎團之神秘面 紗 有助解開高溫超導體形成機制。國家科學及技術委員會，https://reurl. cc/1G22vW

整理報導｜羅億庭

即便時序已進入秋季，但臺灣南部的本土登革熱疫情 仍在持續延燒。高雄市衛生局根據歷史數據發現，高 雄登革熱疫情高峰期會發生在臺南地區病例數達高峰 的兩個月後，時間往往落在 10 、 11 月。為了防止登革 熱疫情擴散，國家衛生研究院國家蚊媒傳染病防治研 究中心專案助研究員劉韋良團隊於 2018 年間與高雄市 衛生局、經緯航太公司合作，使用改裝過的無人地面 車輛系統調查高雄市下水道斑蚊生態，並在調查後使

用殺蟲劑或高溫水槍沖洗有斑蚊出現蹤跡的溝渠，證 實此方式能有效降低病媒蚊孳生。此項研究成果已於 今（ 2023 ）年 6 月發表於國際期刊《 PLOS 被忽略的熱 帶疾病》（PLOS Neglected Tropical Diseases）中。

登革熱是一種由登革病毒（ Dengue virus ）引起的 急性傳染病，病毒的傳播則以「埃及斑蚊」（ Aedes aegypti）或「白線斑蚊」（Aedes albopictus）為媒介。

由於病媒蚊喜歡生活於高溫環境中，因此登革熱疫情 的流行區域主要分布在熱帶、亞熱帶氣候國家，全球

每年的平均感染人數超過 3 億 9000 萬人。登革熱是一種

「社區病」、「環境病」，原因在於病媒蚊並不會選 擇特定的叮咬對象，一旦有登革病毒進入社區，再加

上周遭具有適合病媒蚊孳生的積水、廢棄容器，就有 可能造成登革熱疫情在該地區流行。除了看得見的積 水廢棄容器外，城市中的地下管道也容易成為病媒蚊

的溫床。然而這些看不見之處的監測與病媒蚊防治工 作，不僅需要耗費大量的人力和時間外，也有許多人 力不易到達且危險的環境，就成了蚊媒傳染病的防治 死角。

為了控制登革熱疫情，減緩病媒蚊的孳生、消滅病媒

蚊是一項刻不容緩的工作。國衛院團隊使用的無人車系 統，包含一組可即時觀測的有線監控設備及一臺可裝載 高溫水槍或藥劑噴槍的機械車，可行進於崎嶇地形，並 藉由遙控進入地面下溝渠間等隱蔽或危險區域，準確追 蹤病媒蚊的行跡，補足空中無人機無法拍攝到的部分。

研究團隊在2018年5∼8月期間將無人車系統布署在高雄 市的五個行政區，同時也設置了蚊子誘殺桶以監測病媒 蚊密度。在團隊監測的下水道中，約有21％的下水道出 現斑蚊的蹤跡，針對這些溝渠噴灑殺蟲劑與高溫水槍沖 洗後，溝渠病媒蚊密度指標由 0.62 降至 0.19 。上述結果

顯示，直接針對溝渠進行病媒蚊防治能有效降低病媒蚊 的孳生，同時減少人工勞動成本，並降低灑藥人員接觸 到病媒蚊的風險。

未來，團隊會持續改善此無人車系統，例如遠端遙控 與人工智慧辨識影像判別蚊種等，藉此提升效率與人 力巡查上的限制。由於臺灣地狹人稠、都市林立，若 能將空中無人機與地下無人車系統搭配運用並同時在 空中、地面、地底進行觀測監控，將可更完整的掌握 城市中病媒蚊孳生情形，更精準地進行化學及生態防 治措施，有效降低登革病毒傳播的機會，在傳染病防 治上能發揮更重要的作用及貢獻。

新聞來源

國家衛生研究院（2023年9月18日）。城市防疫新科技 精準打擊隱性孳

生源 利用無人履帶車防治登革熱。國家衛生研究院， https://reurl.cc/ q0Oxeq

將無人車開進地下溝渠

精準消除登革熱病媒蚊孳生源

成大團隊開發「數位化病理AI分析模型」

獲國研院研發服務平台亮點成果獎特優

整理報導｜羅億庭

為鼓勵臺灣學者使用財團法人國家實驗研究院（簡稱 國研院）的研發服務平臺進行科學研究，國研院舉辦

「研發服務平台亮點成果獎」。獲獎名單於 8 月 31 日公 布，特優獎由成功大學電機工程學系特聘教授詹寶珠 團隊獲得。

詹寶珠團隊使用國家高速網路與計算中心（簡稱國 網中心）的「台灣杉二號 AI 超級電腦」，並與成大 醫院、高雄榮總、臺中榮總等多間醫院醫師合作，開

發出人工智慧（ artificial intelligence, AI ）病理分析平 臺。此平臺透過建立數位化病理 AI 分析模型，分析患 者的數位病理影像，並偵測人體組織與病變區域，計 算出疾病診斷相關的量化指標。最後將客觀分析結果 提供給醫師，使他們能用於疾病的輔助診斷。

團隊目前已將此平臺應用於發展肝臟腫瘤偵測模型、

肝臟纖維化 AI 分析技術、肝臟油滴 AI 分析模型。此 外，他們也整合了平臺上的 AI 分析成果，並於國網 中心雲端空間建構出「 ALOVAS 數位病理雲端分析平 臺」。 ALOVAS 平臺可整合收集到的數位病理影像， 且具有分析、標註、病理 AI 模型訓練與病理 AI 分析 的功能，可望提供醫師便利的數位病理影像分析整合 服務。在後續合作中，詹寶珠團隊也與成功大學前校 長蘇慧貞、成功大學校長沈孟儒共同拓展平臺的功 能，並成為第一個與美國國家衛生研究院（ National Institutes of Health, NIH ）病理影像分析系統合作的國 際伙伴。

優等獎則由陽明交通大學光電工程學系教授余沛慈團 隊，以及陽明交通大學電子研究所教授林鴻志團隊分 別獲得。余沛慈團隊以臺灣半導體研究中心的「半導

體製造服務平台微影蝕刻模組驗證服務」，開發「 IPC （ Intelligent Proximity Correction ）智能鄰近修正術實 現之大面積、高效率超穎透鏡」。此技術中提及的超 穎透鏡，是一種平坦、體積小，且由次波長奈米結構 組成的光學元件，能有助於縮小光學系統的體積，並 應用於醫療元件、光學檢測、擴增／虛擬（ AR/VR ） 眼鏡中。此外， IPC 光罩智能鄰近修正術則是透過深 度學習微影模型與平行計算資源，快速、準確修正製 作積體電路中不可或缺的模具——光罩（ reticle ），進 而提升解析度。目前團隊也已經與臺積電、奇景、友 達，以及日本 SUMCO 、 TDK 等公司進行多項國內外產 學合作與技術轉移。

最後，林鴻志團隊則利用臺灣半導體研究中心的「先 進半導體製造服務平台與高頻量測技術服務」，開發 出「 T 型閘電晶體技術」。此製程的 T 型閘多晶矽薄膜 電晶體能夠在不增加蝕刻的步驟下製作，有效增加元 件的轉導（ transconductance ）、截止頻率（ fT ）、最 大振盪頻率（ fmax ）。此外，也能用於製造邏輯電路 中的輕微摻雜汲極（ lightly doped drain, LDD ）元件， 在簡化電路的製作過程、改善關閉狀態漏電流、增進 導通電流上提供極大幫助。

新聞來源

國家實驗研究院（2023年8月31日）。國家實驗研究院研發服務平台亮點 成果獎 使用「台灣杉二號AI超級電腦」之成功大學團隊獲特優獎。國家 實驗研究院。https://reurl.cc/a4kDaQ

有望應用於新型抗生素合成和疫苗開發 整理報導｜羅億庭

以醣分子作為次單位疫苗可應用於諸多細菌感染的疾病 中，例如肺炎鏈球菌（ Streptococcus pneumoniae ）、嗜血 桿菌（ Haemophilus influenzae ）可對抗肺炎、敗血症等疾 病。然而，醣分子在合成上相當困難，看似相同的分子結 構在同樣的反應條件下，也不一定能得到同一種的產物， 因此產業界、學界至今仍然未建立起合成大量醣分子的通 則。近期，臺北醫學大學藥學系副教授謝尚逸研究團隊 耗時四年，開創「多醣合成生物平台」以鑑定新型多醣 合成酶、生產客製化的複雜醣分子結構，開啟多醣新藥 研發的潛能。該研究目前已刊登於《自然通訊》（ Nature

Communications）期刊。

過去多醣合成法的主流方式有兩種，其一是由中研 院院士翁啟惠研發的 「一鍋式酵素合成法」，將合 成醣分子所需的單醣放入反應器中，再使用酵素合 成出人體細胞表面醣蛋白上所需的寡醣，首次以生 物方法合成複雜的醣分子。第二種方法是由德國化 學家西貝格（ Peter Seeberger ）開創的「固相多醣 合成法」，他使用改良式胜肽合成儀，在固相環境 快速合成出寡糖。而謝尚逸團隊開創的「多醣合成 生物平台」，則是第三種新型多醣合成方法，以酵 母作為多醣合成的細胞工廠，可大幅縮短醣分子的 合成時間。團隊也在研究中成功合成了細菌獨有的 (1,3; 1,4)- β -D- 葡聚醣分子結構，對於新型抗生素合 成和疫苗開發具有重大意義。

謝尚逸在新聞稿中說明，過往的多醣合成酶大多屬 於膜蛋白，不容易鑑定它的功能。不過團隊在近日 使用此平臺時，又發現四種全新的多醣合成酶，顯 示科學家可以透過此平臺快速找到不同類型細菌的 多醣合成酶，有望為細菌感染而造成的疾病提供新 型治療策略。此外，發現新的多醣合成酶還可以作 為小分子化合物的標靶，阻斷細菌細胞壁多醣的合 成，並開發新型抗生素。此「多醣合成生物平台」 的建置，對於量產多醣次單位疫苗而言相當重要， 更為疫苗、多醣藥物的開發提供了高效、低成本的 解決方案。

新聞來源

臺北醫學大學（2023年9月1日）。重大突破！臺北醫學大學研究團

隊發現新型多醣合成脢 有望開發針對性的抗菌疫苗和藥物。臺北醫 學大學焦點新聞，https://reurl.cc/3eo47l。

北醫大團隊開創「多醣合成生物平台」

在上（ 9 ）月 17 日刊登於《暴露科學和環境流行病學期 刊》（ Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology ）的一篇文章中，研究人員發現罹患乳 房、卵巢、皮膚和子宮等癌症的患者體內全氟與多氟 烷基物質（ per-and polyfluoroalkyl substances, PFAS ） 等環境賀爾蒙（ endocrine-disrupting chemicals, EDCs ， 又稱內分泌干擾物質）的數值較高，顯示這些化學物 質可能與癌症發展相關。

PFAS 對環境、人體的危害在近年來被廣泛討論。 PFAS 主要存在於製造不沾鍋的鐵氟龍、防水與防汙衣物和 織品，以及食品包裝等產品中，由於 PFAS 具有不易分

解且可以在環境中保存數十年的特性，因此又被稱為 「永久化學品」。除了會長期累積在環境外， PFAS 也 會在人體系統中殘留數月至數年。

這項研究由舊金山加利福尼亞大學（ University of California, San Francisco ）、南加州大學 （ University of Southern California ）、密西根大學（ University of Michigan ）共同進行。團隊使用美國「國家健康營 養調查」（ National Health and Nutrition Examination Survey，一項用於評估美國成年人和兒童健康和營養狀 況變化的計畫）中一萬多人的血液、尿液樣本數據， 調查他們目前接觸的酚類與 PFAS 與過往癌症診斷之間 的關係，並分析上述結果與種族／民族差異。

團隊在分析各項數據後發現，暴露在較高濃度 PFDE （一種長鏈的PFAS化合物）環境下的女性，診斷出黑色 素瘤（melanoma）的機率增加一倍；暴露於較高濃度的 另外兩種長鏈PFAS化合物——PFNA（perfluorononanoic acid ）、 PFUA （ perfluoroundecanoic acid ）的女性，

診斷出黑色素瘤的機率則會增加近一倍。此外，接 觸較多酚類（ phenols ），如塑膠中會使用到的雙酚 A （ bisphenol A, BPA ）、用於染料且存在於汙水處理副 產物中的 2,5- 二氯苯酚（ 2,5-dichlorophenol ），也會使 女性被診斷出罹患卵巢癌的機率提高。不僅如此，該 研究也發現了環境賀爾蒙與罹患癌症之間的關聯性出 現種族差異，團隊僅在白人女性中觀察到各種 PFAS 與卵巢癌、子宮癌具有關聯；也只在非白人女性中， 觀察到一種名為 MPAH （ 2-(N-methyl-PFOSA)acetic acid ）的 PFAS 和 BPF （ bisphenol-F ）的酚類與乳腺癌之 間具有關聯性。

研究主要作者、密西根大學公共衛生學院的博士凱西 （ Amber Cathey ）在新聞稿中表示， PFAS 似乎會破壞 女性的激素功能，可能是增加女性罹患激素相關癌症 的一種潛在機制。藉由本次的研究，團隊推測這可能 暗示環境賀爾蒙在癌症的發展中扮演著某些角色。雖 然根據目前的研究結果沒辦法完全證明暴露於 PFAS 、

酚類等化學物質的導致了這些癌症發生，還需要再進 一步的研究以釐清事實，不過對於人們而言仍是一個 強烈的警訊。

新聞來源

Kurtzman L. (September 17, 2023). Study Finds Significant Chemical Exposures in Women With Cancer. University of California San Francisco. https://reurl.cc/Ryr2XD

女性容易罹患的癌症可能與暴露於高濃度 PFAS有關？ 編譯｜羅億庭

DeepMind發表全新AI模型AlphaMissense 可協助辨識DNA中的錯義突變 編譯｜羅億庭

Google旗下的人工智慧（artificial intelligence, AI）新創 公司DeepMind在近日發表了一款名為「AlphaMissense」

的 AI 模型，能用於分類人類基因體中近 7100 萬個錯義

（ missense ）突變，並辨識出其中 89 ％可能致病的錯義 突變與未知的致病基因；相較之下，目前為止僅有0.1％ 的錯義突變經人類專家確認過它可能導致的疾病。該研 究目前已刊登於《科學》（Science）期刊中，DeepMind 也表示會將所有的預測結果免費提供給學研界，並開源 了AlphaMissense模型的程式碼，期望AlphaMissense在未 來能對罕見疾病的研究有所幫助。

DNA 突變包含許多不同類型，若 DNA 序列上的某一 個核苷酸（ nucleotide ）被替換成另一個核苷酸，就稱 為「點突變」。此點突變如果造成 DNA 序列後續轉錄 （ transcription ）、轉譯（ translation ）成蛋白質的序 列改變，則會被稱為錯義突變。根據統計，每個人的 DNA 中平均有超過 9000 個錯義突變，這些錯義突變大 多屬於良性的、幾乎不會對人體造成影響，但某些致 病性錯義突變卻有可能嚴重影響蛋白質的功能。而在 目前人類已發現的超過 400 萬種錯義突變中，只有 2 ％ 被專家標註為致病性或良性，約占所有 7100 萬種可能 錯義突變的 0.1 ％。由於某些罕見疾病，如鐮刀型貧

血、肌萎縮側索硬化症（ amyotrophic lateral sclerosis, ALS ）的成因與錯義突變有關，其中也有少數甚至單 一個錯異突變會直接導致疾病發生，因此找出基因體

中的錯異突變可用於相關研究中；此外，了解基因體 中的錯異突變，對於研究由許多不同類型基因變化組 合引起的複雜疾病，如第二型糖尿病也相當重要。

AlphaMissense 的建構是基於 DeepMind 過往以胺基酸

序列預測蛋白質結構的分析模型 AlphaFold ，團隊調

整了 AlphaFold 模型使它能預測若蛋白質中單一胺基 酸發生錯義突變，可能造成哪些疾病。根據開發人員 的測試，現階段 AlphaMissense 模型針對已知的錯義突

變資料，能辨識出此突變造成何種疾病的精確度高達 90 ％。藉由 AlphaMissense 的幫助，我們可以對 89 ％的 突變進行分類，進一步獲得迄今為止最清晰錯義突變資

訊。由於人類與靈長類動物的基因體相似，為了訓練 AlphaMissense ，開發人員也對 AlphaFold 做了微調，使 它能區分人類和靈長類動物的變異；其中，基因體常見 的變異被視為良性，從未見過的變異則被視為致病。

儘管 AlphaMissense 無法預測變異突變後的蛋白質結構 會如何變化，或變異突變會對蛋白質穩定性造成哪些 影響，但它能利用相關的蛋白質序列和突變後結構的 背景資料生成一個介於 0 ∼ 1 之間的分數，大致評估該 錯義突變可能具有的致病性。用戶也可以根據自身需 求調整分數的閾值，影響 AlphaMissense 將該突變分為 致病性或良性的標準。

目前團隊已經將 AlphaMissense 的預測免費提供給科學 界使用，更分享他們對超過 1.9 萬種人類蛋白質的 2160 萬種單個胺基酸序列發生點突變的擴展預測。未來他 們也希望 AlphaMissense 的開發能加速科學界對遺傳疾 病的研究，協助探討、預測罕見疾病的遺傳學，並開 發挽救生命的新型治療方法。

新聞來源

Avsec Z. and Cheng J. (September 19, 2023). A catalogue of genetic mutations to help pinpoint the cause of diseases. Google DeepMind. https://reurl.cc/ed3n7W.

IPBES發布《外來入侵物種評估報告》

外來入侵物種對全球構成的嚴重威脅經常被低估或 忽略，直到人們發現牠們對社會、經濟、環境造成 影響，此時往往為時已晚。今（ 2023 ）年 9 月，聯合 國轄下的生物多樣性和生態系統服務政府間科學政 策平臺（ Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES）發布了《外

來入侵物種評估報告》（ Assessment Report on Invasive Alien Species and their Control）。這份報告由來自49個 國家的 86 名專家，參考超過 1 萬 3000 篇文獻並耗時約四

年半完成，詳細說明外來入侵物種對於全球自然、經 濟、糧食、健康構成的威脅，可說是迄今為止對於全 球外來入侵物種最全面的評估。

根據報告中的統計，藉由人類活動引入而傳播到世界各 地的外來物種超過 3 萬 7000 種，且數量仍在持續上升， 其中更有超過3500種是有害的外來入侵物種。除了嚴重 破壞自然界的生態平衡之外，全球動植物滅絕事件有約 60％生物完全或部分由外來入侵物種導致；更有至少有

1215 個原生物種因 218 種外來入侵物種影響而滅絕。在 經濟影響方面，該報告指出自1970年以來，外來入侵物 種造成的全球經濟損失每十年至少會增加四倍，在2019 年的經濟損失甚至已超過4230億美元。

儘管並非所有外來物種都會變成對當地環境具有威脅 的外來入侵物種，也有許多外來物種在過去是出於對 人類的利益而特意引入，但在 IPBES 發布的報告中，那 些成為外來入侵物種的生物對於生態系、人類的影響 相當巨大，約有 85 ％外來物種會對原生物種造成負面 影響，如北美河狸（ Castor canadensis ）與太平洋牡蠣

（Magallana gigas ）改變了棲地與生態系統。其中也有 約 80 ％的外來入侵物種影響了糧食供應鏈，像是歐洲

濱蟹（ Carcinus maenas ）影響當地的牡蠣養殖、似殼 菜蛤（ Mytilopsis sallei ）對印度的漁業資源造成嚴重損 害；布袋蓮（ Pontederia crassipes ，世界上分布最廣的 外來入侵物種）的蔓延則使得非洲維多利亞湖的漁業 資源減少。

除了糧食之外，約 85 ％的已紀錄外來入侵物種對人

們的健康也造成威脅，包含引發瘧疾、茲卡病毒感染 症（ Zika virus infection ）、登革熱的外來入侵物種，

如白線斑蚊（ Aedes albopictus ）、埃及斑蚊（ Aedes aegyptii）等。

隨著全球經濟的快速發展、土地和海洋使用變化的擴 大、人口變化等，都可能導致全球外來入侵物種數量 增加。即使人類不引入新的外來物種，已經建立領地 的外來物種也有可能會繼續擴大牠的生活範圍，並將 領地擴散到新的國家和地區。此外，氣候變遷也將使 情況更加惡化，例如一些外來入侵植物可能與氣候互 動而導致火災更頻繁發生，而野火就會進一步使二氧 化碳釋放到大氣中。

目前人們針對外來入侵物種的應對措施仍不足，儘管 有 80 ％的國家在該國生物多樣性計劃中設定了與管理 外來入侵物種有關的目標，但只有 17 ％的國家制定出 專門解決外來入侵物種的法律或法規；甚至有 45 ％的 國家並未將資源投入於外來入侵物種的管理，這可能 增加鄰國物種入侵到該國的風險。那麼要如何有效防 範外來物種入侵呢？該報告強調，可以藉著更有效的 管理和全面的方法預防外來物種在未來入侵，以及牠 們可能造成的影響。一些目前已被採取的行動，包含 嚴格執行邊境生物安全管制和進口管制等預防措施在

全球至少60％生物因外來入侵物種而滅絕 編譯｜羅億庭

許 多情況下都相當有效，像是過去澳洲政府在貨船上

發現褐翅椿象（ Halyomorpha halys ）時，就當即拒絕 該貨船入境，成功阻止了褐翅椿象傳播到澳洲本土後 可能對當地農作物和園藝業造成的威脅。這也證明了 做足準備、早期發現、快速反應可有效降低外來物種 定居的速度。

而針對一些族群較小、擴散慢，或是生活在如島嶼等 孤立生態系統中的外來入侵物種，「根除」是具有 成本效益且較為成功的一種方式，例如在法屬玻里

尼西亞（ French Polynesia ）就使用此方法成功根除了 玄鼠（ Rattus rattus ，又稱大鼠）、穴兔（ Oryctolagus

cuniculus ）。此外，在陸地、封閉水域或水產養殖 系統中也可以依當地情況採用生物防治，像是在加 拿大的藍淡菜（ blue mussels ）養殖場中就成功遏制 了亞洲外來種柄海鞘（ Styela clava ）擴散。至於植

物生物防治方面，在亞太地區引入會使小花蔓澤蘭 （ Mikania micrantha ）產生銹病的真菌天敵（ Puccinia spegazzinii）的防治成效良好，成功率大於60％。

IPBES 表示，此份報告希望能傳遞的最重要訊息之一是 目前在應對外來入侵物種方面取得的顯著進展，暗示 著當前採取的防治行動是可行的。防治重點在於國與 國之間、國家內部，以及和生物安全相關的各個部門 （包括貿易和運輸），都需要對外來入侵物種有所行 動。此外，跨部門的一致性政策和法規、政府單位承 諾和資源投入、公眾意識和參與，如宣傳「檢查、清 潔、乾燥」、開放且可互通的資訊系統，以及填補關 於外來入侵物種的知識空白同樣也相當重要。

新聞來源

1. IPBES Secretariat. (04 September, 2023). Media Release: IPBES Invasive Alien Species Assessment IPBES. https://www.ipbes.net/ IASmediarelease.

2. 台灣科技媒體中心（2023年9月5日）。IPBES外來入侵種報告與台灣外 來入侵種現況線上記者會 新聞稿。台灣科技媒體中心，https://smctw. tw/16451/。

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布袋蓮為世界上分布最廣的外來入侵物種。（Adobe Stock）

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