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十大寵物營養補給品–真的有益健康嗎?

活躍星系核_96
・2011/06/09 ・7952字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 635 ・十年級

文 / claudenamour

還是,賞了有錢人一記耳光?

先前多次行文提及營養補給品這個產業,這是個與政治強烈掛勾且日賺斗金的產業,由於法規漏洞百出而疏於管制缺乏科學證據的營養品,也因此放任市場恣意擴張。

比起人類的營養品的市場,寵物營養品的市場相較之下顯得微不足道,話雖如此,這仍然是個迅速成長的市場大餅。只是,寵物健康照護的研究中品質好的研究仍微乎其微,這也是由於在無法負擔可治癒疾病的金額時,寵物只好受病痛折磨或安樂死。倘若這些營養品無法防治疾病或達到治癒的療效,一年花費十億美元的營養補給品市場並非如此划算。

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市售寵物營養品 截圖自PChome
市售寵物營養品
截圖自PChome

市面上補給品種類多如繁星,許多含有維他命、礦物質、藥草及其他成分的專利調製品標榜維持健康增強免疫力延緩老化或是治療特定疾病,全面調查種類繁雜且快速浮動的產品幾近不可能。寵物營養品的市場大餅可粗略分為幾種化合物,因此我接下來將討論這幾種綜合保健食品,其中多數成分在人類營養品中也很熱門,接下來的討論將會觸及先前提過的某幾種成分的可信度和證據。

1. 葡萄糖胺 (Glucosamine)

葡萄糖胺產品在寵物營養補給品中拔得頭籌,不僅可以單獨販售,也可以與其他數以萬計的成分合售,其中常見的組合有軟骨素(Chondroitin)、有機硫(MSM)、青口貽貝萃取。販售方式包括開架式販售、經由獸醫師販售、或做為市面上寵物食品的添加劑。葡萄糖胺可以說隨處可見,且大多數的飼主與獸醫相信葡萄糖胺能有效治療退化性關節炎。

葡萄糖胺之於人類的關節炎先前已大篇幅討論過。在這理論之下當然有一定程度的可信度,但數十年來的臨床試驗仍未能驗證理論上的益處,總的來說,葡萄糖胺在治療人類的關節炎上與安慰劑無異。關節炎帶來的不適因人而異,包含主觀認知的疼痛感和僵直程度的不同,或許安慰劑能在人類身上發揮些微效用,且這安慰劑能讓飼主感到欣慰,但在狗和貓身上卻發揮不了同等的心理作用。

在狗跟貓的關節炎上,目前仍少有臨床實驗研究證實葡萄糖胺的療效。為了準備最近的文獻探討,我只找到兩項與狗有關的臨床試驗。其中一篇指出葡萄糖胺完全無效另一篇雖然表示葡萄糖胺有些許功效,該篇的研究設計稍嫌不夠好。這兩篇研究都發現,葡萄糖胺比非類固醇消炎藥更為有效且具有可預期的功效,這一點與臨床研究是挺一致的。

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由於貓無法接受非類固醇消炎藥物,人們將興趣轉向葡萄糖胺和其他食療來治療患有退化性關節炎的貓。只是,我卻找不到關於貓和葡萄糖胺的臨床研究,較為相近的一篇研究宣稱,含有葡萄糖胺、軟骨素及其他數種成分的飲食能有效控制關節炎。我已於他處介紹此項研究,不過在這裡還是簡單說明一下,不管在主觀衡量的舒適性及客觀衡量的活動性來說,控制組與對照組都沒有表現出明顯的不同。另外,值得一提的一點是,即便葡萄糖胺有些功效,在這項含有多種成分的飲食研究中也無法將葡萄糖胺的功效獨立出來。

葡萄糖胺亦被販售為貓科間質性膀胱炎的治療物品,間質性膀胱炎引起不適且有可能惡化為慢性膀胱炎,但是,唯一相關的一項臨床試驗沒有發現葡萄糖胺對這項疾病的任何功效。

2. 魚油

寵物營養品中,魚油受歡迎程度僅次於葡萄糖胺。魚油常用來降低人體中的血脂濃度及預防人類心血管疾病,這也不是全然沒有爭議,像是魚油中的哪些成分對特定狀況能發揮多少功效?抑或,吃魚會不會比吃魚油營養品好呢?儘管如此,魚油在防治心血管疾病的功效是有證據的。

狗和貓跟人不一樣,不會有動脈硬化跟心血管疾病,因此,魚油不做此用處,魚油大多用來治療寵物的皮膚過敏。2010年一篇描述型回顧文章中探討數種治療犬科皮膚過敏的方法,證據指出含有魚油的營養品能改善皮膚狀態,且能減少止癢用的類固醇劑量,不過,魚油的效用仍太小,無法取代其他的治療方式。同時,沒有足夠的證據支持使用特定的魚油來源、劑量或是配方。

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另一項常見的魚油功效為治療寵物的關節炎。人體實驗有微弱的證據顯示魚油營養品能作為風濕性關節炎患者的附加療法,普遍來說,沒有足夠的證據證實魚油具有阻止人類退化性關節炎惡化的功效。我已於之前的文章詳加敘述魚油對狗的退化性關節炎的療效,這些是由同一批檢驗員精心設計的研究,和大多數的營養補給品研究一樣,他們的報告中多為負面的成果,但他們卻只著眼於幾項顯著的數據,在主觀的衡量標準下,他們的研究證實了魚油的功效。無庸置疑,魚油營養品在狗和貓的關節炎上有些許療效,但目前為止的證據並沒有鼓舞人心的療效出現。

3. 益生菌 (Probiotics)

關於益生菌與人類的關係, Mark Crislip 提出強而有力的理論跟學說,與寵物相關的概要大致相同。我們對於胃腸道生態的重要性和複雜性還一知半解,舉例來說,胃腸道究竟有哪些細菌,而這些細菌對人體有什麼影響。雖然這個微生物菌叢對恢復健康或維持健康有些道理,在這龐大的微生物菌叢生態裡放入少量的乳酸菌 (Lactobacillus) 並期望它們能造成巨大的影響,無異於在亞馬遜森林撒下些許種子且期望能長出一個高爾夫球場(感謝Mark的比喻!)。

人體臨床研究證實益生菌在某些情況下有益,尤其是用於抗生素相關性腹瀉,但是,研究未證實益生菌產品能維持健康或增強免疫系統的說法。益生菌之於狗和貓的研究較少,不過,部分鼓舞人心的研究顯示部分產品對狗的急性自發性腹瀉有功效。但是,大量未經品管的寵物益生菌產品也是個嚴重的問題。一項最近的調查發現多數受試的產品都有標示不清的問題,其中有許多產品菌叢的含量或菌種不如產品標示,另外已許多產品宣傳使用荒謬且完全未經證實的說法

大致上說來,益生菌對胃腸道疾病的療效挺有前景,初步的研究結果指出部分產品對某些狀況有幫助。但這些樂觀的結果需要稍微降低,因為我們對腸道生態的了解非常淺而有限,在有限的可靠臨床試驗證據支持下,要如何控制益生菌的使用也是個問題,另外,誇大不實的益生菌產品及其劣質品管亦值得深思。

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4. 綜合維他命

針對飲食習慣導致的營養不足,綜合維他命被奉為預防健康失衡或「保證」健康狀態的聖品。Harris Hall 曾討論過,與其說攝取綜合維他命是預防保健措施,不如稱之為自我控制的心理療法。不僅是 2006 年的文獻回顧,近年越來越多的研究都顯示,維他命補給品不如他們所宣稱能夠治療人類缺乏維他命的症狀,更有甚者,某些情況下,維他命營養品對人體有害(舉例來說,維他命營養品會提高致癌風險干擾癌症的治療;或是增加致命的風險)。

一如其他營養品,綜合維他命之於狗和貓的研究微乎其微。市售的寵物食品營養成分十分均衡,只有極少數的人類能有如此均衡的膳食習慣,也因此,狗和貓更沒有道理攝取綜合維他命。事實上,這些營養補給品有可能導致寵物攝取過量或致死量的脂溶性維他命或其他礦物質,相較之下,攝取家庭料理或生食的寵物較適合攝取綜合維他命。目前仍沒有優質的流行病學研究或實驗報告顯示,寵物的飲食失衡是常見的情況,或者,非特定的維他命補給品對飲食習慣正常的寵物有任何幫助。部分證據指出,某些情況下營養補給品有害無益(例如,鈣用於人工飼養的大型犬)。

在證據不足的情況下,我們沒辦法斷定這些營養補給品絕對無效或絕對有害,同樣的,這表示充滿自信的營養補給品業者宣稱的功效有待核證

5. 賴氨酸 (Lysine)

賴氨酸是氨基酸的一種,理論假設它能預防和治療貓科的皰疹病毒 (FHV-1) 傳染,此種病毒普遍存在貓科動物,許多成貓於幼貓時期就染上這種病毒,臨床表現有打噴嚏、鼻塞、結膜炎,這些症狀也許會很輕微,但也可能表現出嚴重的症狀。多數的貓隻在第一次感染後就能痊癒,不過,還是有許多貓出現慢性感染的情況。倘若貓的免疫系統受到壓力、藥物或疾病影響,病毒的再度出現會導致上述的症狀出現,部分受感染的貓會併發慢性長期的症狀,注射疫苗只能減輕症狀卻無法防止感染。

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被提議用來干擾FHV-1病毒複製過程的賴氨酸能阻斷精氨酸的吸收,理論上來說,賴氨酸補給品可能使貓產生缺乏精氨酸的情況,但實驗結果顯示,臨床上不太可能出現這樣的情況。看來似乎沒有問題的賴氨酸真的有效嗎?

答案是,也許有效吧!這倒是第一次有人做了不少相關研究,卻沒有明顯的一致性結果。有些研究證實口服的補給品無效,還使得感染的情況惡化 (Drazenovich, 2009; Rees, 2008; Maggs, 2007),部分研究則指出一些益處 (Maggs, 2003; Stiles, 2002)。賴氨酸補給品看來安全無虞,而且有可信的理論基礎為其背書,但目前還不能對它的效用妄下定論。

6. 奶薊草 (Milk Thistle)

奶薊草是經常被推薦和使用的產品,和葡萄糖胺一樣,奶薊草補給品跨越傳統藥物和替代療法的鴻溝。這種營養品的主要成份由水飛薊素 (Silymarin) 化合物組成,有許多關於水飛薊素的生物體外實驗,而且它也有潛在的益處十分廣泛。水飛薊素不只能干擾致炎化學劑、作為抗氧化劑,也能介入化學劑於肝臟新陳代謝過程中產生的毒物。然而,水飛薊素也有潛在的害處,像是水飛薊素會影響許多藥物的新陳代謝過程,也會刺激雌激素等賀爾蒙的影響。

奶薊草主要用於保護人體肝臟,使其免受有毒物質傷害;用於感染性的疾病,像是改善糖尿病的感染情況;用於保護腎臟,使其免受有毒物質的影響。在狗和貓身上,奶薊草的主要用途為保護肝臟。

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人體臨床試驗的證據混雜不清,有幾項研究顯示,奶薊草能減低糖尿病症對胰島素的排斥性,也能降低血脂含量。一項 Cochrane 回顧評價十三項研究,當中包括九百一十五名受試者,這項回顧表示,奶薊草無法有效延長酒精肝患者、B型肝炎患者、C型肝炎患者的壽命或因肝臟疾病引起的併發症。優質的臨床研究結果較為負面,劣質的臨床研究則出現較正面的成果。

狗和貓的研究非常少,一項小型研究將為人所知的肝臟毒素對乙酰氨基酚 (Acetaminophen) 給予二十隻貓,結果顯示,和未服用水飛薊素的貓隻相比,服用一劑水飛薊素的貓隻並未出現肝酶升高的狀況。與上述實驗相似,一項實現測試狗的腎臟指數,其中一組服用水飛薊素的狗和另一組未暴露在腎臟毒素的狗比較之下,腎臟指數的上升有些差距,不過這項研究並沒有一個完全一致的數值出現。

一項1978年的研究讓受試的狗口服有毒的蕈類化合物,和對照組的狗相比,體內注射水飛薊素的狗不會出現肝酶上升的情況。1984年另一項實驗顯示,同時注射水飛薊素與蕈類毒素的狗群沒有死亡的現象,相對來說,對照組有百分之三十的狗死亡,實驗組的狗肝臟沒有出現被毒物損壞的現象。但是這些體內注射的實驗與口服補給品的相關性仍不清楚。

目前為止,奶薊草的風險仍不高,人體和動物有時會出現噁心、腹瀉或其他胃腸道問題,過敏反應也會出現在人體身上。

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總結以上言論,動物體外實驗和實驗室的動物實驗都有可信的證據顯示奶薊草的萃取物有正面效益,不過,在某些情況下也有可能出現有害的影響。人體臨床實驗則出現微弱的證據顯示在特定情況下的益處,在其他的情況下則完全沒有證據指出其益處。與狗貓相關的實驗研究非常稀少,而且沒有品質優良或經過嚴格控管的臨床研究出現。回到上頭的結論,奶薊草沒有明顯的害處,而在某些情況下,特定的劑量和特定型態的水飛薊素可能有益,但我們仍缺乏健全的資訊來使用這些化合物,也無從得知奶薊草是否在多數狀況下都有實際的益處。

7. S-腺苷甲硫氨酸 (S-adenosyl methionine; SAM-e)

S-腺苷甲硫氨酸是一種出現在人體全身的化學分子,不論在生物實驗或生物體外研究都有顯著的影響。作為人體補給品,S-腺苷甲硫氨酸的商業用途為控制憂鬱症、關節炎及其他不同的病症。臨床實驗證據參差不齊且少有優質研究(例如,Cochrane關於關節炎酒精肝的回顧探討、Mayo Clinic針對其他不同狀況的概述)。

作為寵物補給品,S-腺苷甲硫氨酸經常與奶薊草一起使用,主要用於保護肝臟使其免受毒素損害,有時也用於關節炎和其他疾病。上述的用途,尤其是肝臟疾病上的用處,在學理的推論上都有可信的證據,但幾乎沒有臨床實驗顯示口服補給品對病患有實質幫助。一項研究顯示,S-腺苷甲硫氨酸無法明顯改善因使用類固醇造成的肝臟變化;一件狗的個案報告宣稱S-腺苷甲硫氨酸能幫助對乙酰氨基分中毒的狗;一項臨床實驗研究則表示S-腺苷甲硫氨酸也許能治療狗的退化性認知障礙。不論這項營養品如何被廣泛使用,也不管他宣稱的功效如何強大,事實就如上述,僅此而已。

8. 消化酶 (Digestive Enzymes)

消化酶的補給品時常宣稱有強大而戲劇化的效果,甚至會讓你開始想,如果沒有這些產品該怎麼消化食物呢?最常出現的爭辯就是消化酶存在生食裡,而市售的寵物食品在製造過程中已將消化酶破壞殆盡。因此,如果你真的笨到餵食營養均衡的市售寵物食品,你最好也餵食這些補給品,不然的話…之前已經針對人類的生食,討論過這些誇大不實,甚至是謎樣的說法。這些說法來自對消化生理學和營養學的錯誤見解,重點是,這些說法沒有真憑實據。

健康的人類和狗體內擁有消化食物所需的消化酶,產生消化酶的器官也不會因為重複他們的日常工作而疲乏。市售寵物食品和他們的組成成分是否容易消化都經過重重測試,同時,沒有證據證明食物中缺發消化酶會導致營養不均或任何疾病。

消化酶除了用在健康的人體之外,常見的推薦用途有治療癌症、消炎、及其他疾病。偶爾會有研究發表支持這些推薦的用途,不過,大多數的研究都發表在綜合醫學的期刊裡,除了用於胰酶缺乏的治療上,目前仍沒有持續性且優質的臨床證據證明消化酶於人體有實際的療效。有些證據顯示這種療法不僅無效,甚至有害。

出人意料之外的是,目前沒有狗和貓的臨床研究,除了能有效治療胰酶不足的情況之外,消化酶補給品的療效宣稱來自於傳聞、理論或生物體外研究衍伸出的推論。

9. 輔酶Q10 (Coenzyme Q10)

輔酶Q1(也被稱為泛醌氧化還原酶)跟大部分的營養補給品一樣,常被用於廣泛卻不相干的情況。人體的推薦用途為心血管疾病、阿茲海默症、偏頭痛、糖尿病、及許多其他疾病,也被用作滋補品和增強免疫系統。狗和貓的主要用途則為治療或預防心臟疾病和退化性認知障礙。

上述的許多用途在人體仍存有爭議,大部分的推薦用途來自混雜和劣質的臨床試驗證據。和你想的一樣,基本上,輔酶Q10沒有可靠的實驗證明在寵物身上的用途。一項小型的實驗研究發現患有充血性心臟衰竭的狗沒有輔酶Q10降低的情況。目前也沒有臨床試驗證實上述任何一樣功效,同樣的,這項營養補給品的功效又來自理論、傳聞、和人類的臨床前實驗研究或臨床研究。

10. 腎衰竭輔助益生菌 (Azodyl)

腎衰竭輔助益生菌是一項專利註冊的化合物,主要由益生菌和益菌生組成,這兩項成分用來促使對胃腸道有益的細菌滋長,市售的用途為治療狗和貓的腎衰竭。這項產品學理上的依據為「腸透析」這個概念,藉由增生胃腸道中能狗分解氮廢物的細菌,原先由腎臟代謝的氮廢物就能降低,從而進一步減輕腎衰竭的臨床症狀。雖然這個概念不是全然沒有道理,但這概念和其他益生菌的療法一樣有個缺點,這些療法都期望在胃腸道菌叢中加入微量的菌叢,從而期盼這微量的添加物能產生巨大而有系統的物理變化,實質上的可能性仍未知。不管在哪一種情況下,這個概念的可行性都未經證實。

由製造商贊助的人體的臨床初步研究顯示,在三項實驗室數據中出現一項顯著的數據改變,而主觀測試的臨床症狀也有顯著的改變。一項研究選擇了七隻貓,在沒有對照組且參加者知情的情況下,有六支貓的實驗數值出現些許改變。另外還有幾項小型的生物體外研究、老鼠的研究迷你豬的研究等等在某種程度上的腎臟疾病都有正面的反應,當然,這些研究也是由製造商所贊助。

總的來說,這個理論雖然行得通,但在實際層面的可信度仍未知,臨床證據非常有限,而且,不管在研究方法或是研究資金來源上都有明顯的偏差。

基本原則

綜合以上論述,我們回到最原始的問題上,這些暢銷的營養補給品有效嗎?很顯然的,葡萄糖胺幾乎沒有效用,綜合維他命和消化酶的功效非常微弱。魚油非常有可能對過敏有些許功效,但其對關節炎的療效仍屬未知數,而初步的動物試驗沒有出現樂觀的成果。益生菌則是個值得研究的領域,而且也有些可靠的證據顯示它對急性自發性腹瀉有功效,不過,整體來說,益生菌的研究還未臻成熟。賴氨酸、S-腺苷甲硫氨酸、奶薊草和輔酶Q10皆具有臨床前實驗的理論基礎,但它們都沒有足夠的臨床證據來推導出確切的結論。

那麼,獸醫和飼主是否該用這些產品呢?決定使用一項特定的醫療介入主要的考量是,緊急使用的風險和療程的益處之間如何取得平衡,同時,這決定也受限於手邊可得的資訊。像是在葡萄糖胺這些療程不太有功效的情況下,即使無害也沒有理論基礎支持它們的使用,浪費在這些治療方法上的資源還不如拿去研究較可信的療程,或尋找更好的療程。

某些產品雖有可信的理論基礎但仍缺乏可靠的臨床證據,我個人不太建議使用這些補給品,在許多未知因素的情況下,這些產品帶來的害處也許和益處一樣多。以個人經驗為例,奶薊草產品和S-腺苷甲硫氨酸、奶薊草的複合產品經常降低狗和貓的食慾,這些產品也經常用在十分虛弱且已經服用許多藥物的患者身上。在缺乏有力證據證明產品益處的情況下,定期使用這些產品似乎有些莽撞。不過,在某些緊急狀態下,像是需要緊急的醫療救助卻缺乏可靠的療法時,我不會怪那些抓住稻草的人,當然,我自己也做過相同的事情。

當然,擁有強而有力的理論基礎和合理的臨床證據的情況下,像魚油對過敏的治療和益生菌對急性腹瀉的療效,使用這些補給品顯得非常合理。我們必須小心,不要讓這些合理的使用破壞其益處,而面對寵物醫療的研究質量都未臻完美的狀況時,只要臨床狀態允許,我們會嘗試合理但未經證實的療法。

這些補給品的行銷宣傳手法沒有真實的科學證據,且廣泛的不被信任。不管來自病患、飼主、獸醫或諾貝爾得主,這些產品效果的測試和傳聞,比較像是未經證實的故事。大部分對這些藥物的正面概念最後都無法成為實際有效的臨床療法,就算是有較高可信度的產品,他們也有可能無效或有潛藏的風險。我們無法確定使用這些產品是否對患者有益無害,畢竟這些產品缺乏足夠的證據支持,也沒有有效的品管控制、法規規範、和上市後的管理。

不過,如果這些科學試驗能控管這些產品,這些產品也有可能通過實際的科學試驗,且能將這些產品變成真正有效的療法。於此同時,如果有足夠的現存證據和臨床需要,我們可以合理的使用他們。

原文作者:Brennen McKenzie
資料來源:Science-Based Medicine

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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「融合蛋白」如何全方位圍剿狡猾癌細胞
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/11/07 ・5944字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

我們知道癌症是台灣人健康的頭號公敵。 為此,我們花了很多時間介紹最新、最有效的抗癌方法之一:免疫療法

免疫療法中最重要的技術就是抗體藥物。科學家會人工製造一批抗體去標記癌細胞。它們就像戰場上的偵察無人機,能精準鎖定你體內的敵人——癌細胞,為它們打上標記,然後引導你的免疫系統展開攻擊。

這跟化療、放射線治療那種閉著眼睛拿機槍亂掃不同。免疫療法是重新叫醒你的免疫系統,為身體「上buff (增益) 」來抗癌,副作用較低,因此備受好評。

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但尷尬的是,經過幾年的臨床考驗,科學家發現:光靠抗體對抗癌症,竟然已經不夠用了。

事情是這樣的,臨床上醫生與科學家逐漸發現:這個抗體標記,不是容易損壞,就是癌細胞同時設有多個陷阱關卡,只靠叫醒免疫細胞,還是難以發揮戰力。

但好消息是,我們的生技工程也大幅進步了。科學家開始思考:如果這台偵察無人機只有「標記」這一招不夠用,為什麼不幫它升級,讓它多學幾招呢?

這個能讓免疫藥物(偵察無人機)大進化的訓練器,就是今天的主角—融合蛋白(fusion protein)

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融合蛋白(fusion protein)/ 圖片來源:wikipedia

融合蛋白是什麼?

免疫療法遇到的問題,我們可以這樣理解:想像你的身體是一座國家,病毒、細菌、腫瘤就是入侵者;而抗體,就是我們派出的「偵察無人機」。

當我們透過注射放出這支無人機群進到體內,它能迅速辨識敵人、緊抓不放,並呼叫其他免疫單位(友軍)一同解決威脅。過去 20 年,最強的偵查機型叫做「單株抗體」。1998年,生技公司基因泰克(Genentech)推出的藥物赫賽汀(Herceptin),就是一款針對 HER2 蛋白的單株抗體,目標是治療乳癌。

這支無人機群為什麼能對抗癌症?這要歸功於它「Y」字形的小小抗體分子,構造看似簡單,卻蘊藏巧思:

  • 「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」。
  • 「Y」 字形的「尾巴」就是我們說的「標籤」,它能通知免疫系統啟動攻擊,稱為結晶區域片段「Fc 區域」。具體來說,當免疫細胞在體內巡邏,免疫細胞上的 Fc 受體 (FcR) 會和 Fc區域結合,進而認出病原體或感染細胞,接著展開清除。

更厲害的是,這個 Fc 區域標籤還能加裝不同功能。一般來說,人體內多餘的分子,會被定期清除。例如,細胞內會有溶酶體不斷分解多餘的物質,或是血液經過肝臟時會被代謝、分解。那麼,人造抗體對身體來說,屬於外來的東西,自然也會被清除。

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而 Fc區域會與細胞內體上的Fc受體結合,告訴細胞「別分解我」的訊號,阻止溶酶體的作用。又或是單純把標籤做的超大,例如接上一段長長的蛋白質,或是聚乙二醇鏈,讓整個抗體分子的大小,大於腎臟過濾孔的大小,難以被腎臟過濾,進而延長抗體在體內的存活時間。

偵測器(Fab)加上標籤(Fc)的結構,使抗體成為最早、也最成功的「天然設計藥物」。然而,當抗體在臨床上逐漸普及,一個又一個的問題開始浮現。抗體的強項在於「精準鎖定」,但這同時也是它的限制。

「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」/ 圖片來源:shutterstock

第一個問題:抗體只能打「魔王」,無法毀掉「魔窟」。 

抗體一定要有一個明確的「標的物」才能發揮作用。這讓它在針對「腫瘤」或「癌細胞本身」時非常有效,因為敵人身上有明顯標記。但癌細胞的形成與惡化,是細胞在「生長、分裂、死亡、免疫逃脫」這些訊號通路上被長期誤導的結果。抗體雖然勇猛,卻只能針對已經帶有特定分子的癌細胞魔王,無法摧毀那個孕育魔王的系統魔窟。這時,我們真正欠缺的是能「調整」、「模擬」或「干擾」這些錯誤訊號的藥物。

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第二個問題:開發產線的限制。

抗體的開發,得經過複雜的細胞培養與純化程序。每次改變結構或目標,幾乎都要重新開發整個系統。這就像你無法要求一台偵測紅外線的無人機,明天立刻改去偵測核輻射。高昂的成本與漫長的開發時間,讓新產線難以靈活創新。

為了讓免疫藥物能走向多功能與容易快速製造、測試的道路,科學家急需一個更工業化的藥物設計方式。雖然我們追求的是工業化的設計,巧合的是,真正的突破靈感,仍然來自大自然。

在自然界中,基因有時會彼此「融合」成全新的組合,讓生物獲得額外功能。例如細菌,它們常仰賴一連串的酶來完成代謝,中間產物要在細胞裡來回傳遞。但後來,其中幾個酶的基因彼此融合,而且不只是基因層級的合併,產出的酶本身也變成同一條長長的蛋白質。

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結果,反應效率大幅提升。因為中間產物不必再「跑出去找下一個酶」,而是直接在同一條生產線上完成。對細菌來說,能更快處理養分、用更少能量維持生存,自然形成適應上的優勢,這樣的融合基因也就被演化保留下來。

科學家從中得到關鍵啟發:如果我們也能把兩種有用的蛋白質,「人工融合」在一起,是否就能創造出更強大的新分子?於是,融合蛋白(fusion protein)就出現了。

以假亂真:融合蛋白的HIV反制戰

融合蛋白的概念其實很直覺:把兩種以上、功能不同的蛋白質,用基因工程的方式「接起來」,讓它們成為同一個分子。 

1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。

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我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。

麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。

一旦成功結合,就會啟動一連串反應,讓病毒外殼與細胞膜融合。HIV 進入細胞內後會不斷複製並破壞免疫細胞,導致免疫系統逐漸崩潰。

為了逆轉這場悲劇,融合蛋白 CD4 免疫黏附素登場了。它的結構跟抗體類似,由由兩個不同段落所組成:一端是 CD4 假受體,另一端則是剛才提到、抗體上常見的 Fc 區域。當 CD4 免疫黏附素進入體內,它表面的 CD4 假受體會主動和 HIV 的 gp120 結合。

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厲害了吧。 病毒以為自己抓到了目標細胞,其實只是被騙去抓了一個假的 CD4。這樣 gp120 抓不到 CD4 淋巴球上的真 CD4,自然就無法傷害身體。

而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。

不過,這裡有個關鍵細節。

在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。

從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思

融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。

我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。

不過,如果你只是單純把兩段基因硬接起來,那失敗就是必然的。因為兩個蛋白會互相「打架」,導致摺疊錯亂、功能全毀。

這時就需要一個小幫手:連接子(linker)。它的作用就像中間的彈性膠帶,讓兩邊的蛋白質能自由轉動、互不干擾。最常見的設計,是用多個甘胺酸(G)和絲胺酸(S)組成的柔性小蛋白鏈。

設計好這段 DNA 之後,就能把它放進細胞裡,讓細胞幫忙「代工」製造出這個融合蛋白。接著,科學家會用層析、電泳等方法把它純化出來,再一一檢查它有沒有摺疊正確、功能是否完整。

如果一切順利,這個人工設計的融合分子,就能像自然界的蛋白一樣穩定運作,一個全新的「人造分子兵器」就此誕生。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一。而且現在的融合蛋白,早就不只是「假受體+Fc 區域」這麼單純。它已經跳脫模仿抗體,成為真正能自由組裝、自由設計的生物積木。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一 / 圖片來源:wikipedia

融合蛋白的強項,就在於它能「自由組裝」。

以抗體為骨架,科學家可以接上任何想要的功能模組,創造出全新的藥物型態。一般的抗體只能「抓」(標記特定靶點);但融合蛋白不只會抓,還能「阻斷」、「傳遞」、甚至「調控」訊號。在功能模組的加持下,它在藥物設計上,幾乎像是一個分子級的鋼鐵蜘蛛人裝甲。

一般來說,當我們選擇使用融合蛋白時,通常會期待它能發揮幾種關鍵效果:

  1. 療效協同: 一款藥上面就能同時針對多個靶點作用,有機會提升治療反應率與持續時間,達到「一藥多效」的臨床價值。
  2. 減少用藥: 原本需要兩到三種單株抗體聯合使用的療法,也許只要一種融合蛋白就能搞定。這不僅能減少給藥次數,對病人來說,也有機會因為用藥減少而降低治療成本。
  3. 降低毒性風險: 經過良好設計的融合蛋白,可以做到更精準的「局部活化」,讓藥物只在目標區域發揮作用,減少副作用。

到目前為止,我們了解了融合蛋白是如何製造的,也知道它的潛力有多大。

那麼,目前實際成效到底如何呢?

一箭雙鵰:拆解癌細胞的「偽裝」與「內奸」

2016 年,德國默克(Merck KGaA)展開了一項全新的臨床試驗。 主角是一款突破性的雙功能融合蛋白──Bintrafusp Alfa。這款藥物的厲害之處在於,它能同時封鎖 PD-L1 和 TGF-β 兩條免疫抑制路徑。等於一邊拆掉癌細胞的偽裝,一邊解除它的防護罩。

PD-L1,我們或許不陌生,它就像是癌細胞身上的「偽裝良民證」。當 PD-L1 和免疫細胞上的 PD-1 受體結合時,就會讓免疫系統誤以為「這細胞是自己人」,於是放過它。我們的策略,就是用一個抗體或抗體樣蛋白黏上去,把這張「偽裝良民證」封住,讓免疫系統能重新啟動。

但光拆掉偽裝還不夠,因為癌細胞還有另一位強大的盟友—一個起初是我軍,後來卻被癌細胞收買、滲透的「內奸」。它就是,轉化生長因子-β,縮寫 TGF-β。

先說清楚,TGF-β 原本是體內的秩序管理者,掌管著細胞的生長、分化、凋亡,還負責調節免疫反應。在正常細胞或癌症早期,它會和細胞表面的 TGFBR2 受體結合,啟動一連串訊號,抑制細胞分裂、減緩腫瘤生長。

但當癌症發展到後期,TGF-β 跟 TGFBR2 受體之間的合作開始出問題。癌細胞表面的 TGFBR2 受體可能突變或消失,導致 TGF-β 不但失去了原本的抑制作用,反而轉向幫癌細胞做事

它會讓細胞骨架(actin cytoskeleton)重新排列,讓細胞變長、變軟、更有彈性,還能長出像觸手的「偽足」(lamellipodia、filopodia),一步步往外移動、鑽進組織,甚至進入血管、展開全身轉移。

更糟的是,這時「黑化」的 TGF-β 還會壓抑免疫系統,讓 T 細胞和自然殺手細胞變得不再有攻擊力,同時刺激新血管生成,幫腫瘤打通營養補給線。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」。就像 1989 年的 CD4 免疫黏附素用「假受體」去騙 HIV 一樣,這個融合蛋白在體內循環時,會用它身上的「陷阱」去捕捉並中和游離的 TGF-β。這讓 TGF-β 無法再跟腫瘤細胞或免疫細胞表面的天然受體結合,從而鬆開了那副壓抑免疫系統的腳鐐。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」/ 情境圖來源:shutterstock

告別單一解方:融合蛋白的「全方位圍剿」戰

但,故事還沒完。我們之前提過,癌細胞之所以難纏,在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

而近年我們發現,癌細胞的「偽良民證」至少就有兩張:一張是 PD-L1;另一張是 CD-47。CD47 是癌細胞向巨噬細胞展示的「別吃我」訊號,當它與免疫細胞上的 SIRPα 結合時,就會抑制吞噬反應。

為此,總部位於台北的漢康生技,決定打造能同時對付 PD-L1、CD-47,乃至 TGF-β 的三功能生物藥 HCB301。

雖然三功能融合蛋白聽起來只是「再接一段蛋白」而已,但實際上極不簡單。截至目前,全球都還沒有任何三功能抗體或融合蛋白批准上市,在臨床階段的生物候選藥,也只佔了整個生物藥市場的 1.6%。

漢康生技透過自己開發的 FBDB 平台技術,製作出了三功能的生物藥 HCB301,目前第一期臨床試驗已經在美國、中國批准執行。

免疫療法絕對是幫我們突破癌症的關鍵。但我們也知道癌症非常頑強,還有好幾道關卡我們無法攻克。既然單株抗體在戰場上顯得單薄,我們就透過融合蛋白,創造出擁有多種功能模組的「升級版無人機」。

融合蛋白強的不是個別的偵查或阻敵能力,而是一組可以「客製化組裝」的平台,用以應付癌細胞所有的逃脫策略。

Catch Me If You Can?融合蛋白的回答是:「We Can.」

未來癌症的治療戰場,也將從尋找「唯一解」,轉變成如何「全方位圍剿」癌細胞,避免任何的逃脫。

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解密機器人如何學會思考、觸摸與變形
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/09/09 ・6820字 ・閱讀時間約 14 分鐘

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本文與 Perplexity 合作,泛科學企劃執行

「Hello. I am… a robot.」

在我們的記憶裡,機器人的聲音就該是冰冷、單調,不帶一絲情感 。它們的動作僵硬,肢體不協調,像一個沒有靈魂的傀儡,甚至啟發我們創造了機械舞來模仿那獨特的笨拙可愛。但是,現今的機器人發展不再只會跳舞或模仿人聲,而是已經能獨立完成一場膽囊切除手術。

就在2025年,美國一間實驗室發表了一項成果:一台名為「SRT-H」的機器人(階層式手術機器人Transformer),在沒有人類醫師介入的情況下,成功自主完成了一場完整的豬膽囊切除手術。SRT-H 正是靠著從錯誤中學習的能力,最終在八個不同的離體膽囊上,達成了 100% 的自主手術成功率。

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這項成就的意義重大,因為過去機器人手術的自動化,大多集中在像是縫合這樣的單一「任務」上。然而,這一場完整的手術,是一個包含數十個步驟、需要連貫策略與動態調整的複雜「程序」。這是機器人首次在包含 17 個步驟的完整膽囊切除術中,實現了「步驟層次的自主性」。

這就引出了一個讓我們既興奮又不安的核心問題:我們究竟錯過了什麼?機器人是如何在我們看不見的角落,悄悄完成了從「機械傀儡」到「外科醫生」的驚人演化?

這趟思想探險,將為你解密 SRT-H 以及其他五款同樣具備革命性突破的機器人。你將看到,它們正以前所未有的方式,發展出生物般的觸覺、理解複雜指令、學會團隊合作,甚至開始自我修復與演化,成為一種真正的「準生命體」 。

所以,你準備好迎接這個機器人的新紀元了嗎?

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只靠模仿還不夠?手術機器人還需要學會「犯錯」與「糾正」

那麼,SRT-H 這位機器人的外科大腦,究竟藏著什麼秘密?答案就在它創新的「階層式框架」設計裡 。

你可以想像,SRT-H 的腦中,住著一個分工明確的兩人團隊,就像是漫畫界的傳奇師徒—黑傑克與皮諾可 。

  • 第一位,是動口不動手的總指揮「黑傑克」: 它不下達具體的動作指令,而是在更高維度的「語言空間」中進行策略規劃 。它發出的命令,是像「抓住膽管」或「放置止血夾」這樣的高層次任務指令 。
  • 第二位,是靈巧的助手「皮諾可」: 它負責接收黑傑克的語言指令,並將這些抽象的命令,轉化為機器手臂毫釐不差的精準運動軌跡 。

但最厲害的還不是這個分工,而是它們的學習方式。SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。但這還只是開始,研究人員在訓練過程中,會刻意讓它犯錯,並向它示範如何從抓取失敗、角度不佳等糟糕的狀態中恢復過來 。這種獨特的訓練方法,被稱為「糾正性示範」 。

SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。 / 圖片來源:shutterstock

這項訓練,讓 SRT-H 學會了一項外科手術中最關鍵的技能:當它發現執行搞砸了,它能即時識別偏差,並發出如「重試抓取」或「向左調整」等「糾正性指令」 。這套內建的錯誤恢復機制至關重要。當研究人員拿掉這個糾正能力後,機器人在遇到困難時,要不是完全失敗,就是陷入無效的重複行為中 。

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正是靠著這種從錯誤中學習、自我修正的能力,SRT-H 最終在八次不同的手術中,達成了 100% 的自主手術成功率 。

SRT-H 證明了機器人開始學會「思考」與「糾錯」。但一個聰明的大腦,足以應付更混亂、更無法預測的真實世界嗎?例如在亞馬遜的倉庫裡,機器人不只需要思考,更需要實際「會做事」。

要能精準地與環境互動,光靠視覺或聽覺是不夠的。為了讓機器人能直接接觸並處理日常生活中各式各樣的物體,它就必須擁有生物般的「觸覺」能力。

解密 Vulcan 如何學會「觸摸」

讓我們把場景切換到亞馬遜的物流中心。過去,這裡的倉儲機器人(如 Kiva 系統)就像放大版的掃地機器人,核心行動邏輯是極力「避免」與周遭環境發生任何物理接觸,只負責搬運整個貨架,再由人類員工挑出包裹。

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但 2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan。在亞馬遜的物流中心裡,商品被存放在由彈性帶固定的織物儲物格中,而 Vulcan 的任務是必須主動接觸、甚至「撥開」彈性織網,再從堆放雜亂的儲物格中,精準取出單一包裹,且不能造成任何損壞。

2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan / 圖片引用:https://www.aboutamazon.com/news

Vulcan 的核心突破,就在於它在「拿取」這個動作上,學會了生物般的「觸覺」。它靈活的機械手臂末端工具(EOAT, End-Of-Arm Tool),不僅配備了攝影機,還搭載了能測量六個自由度的力與力矩感測器。六個自由度包含上下、左右、前後的推力,和三個維度的旋轉力矩。這就像你的手指,裡頭分布著非常多的受器,不只能感測壓力、還能感受物體橫向拉扯、運動等感觸。

EOAT 也擁有相同精確的「觸覺」,能夠在用力過大之前即時調整力道。這讓 Vulcan 能感知推動一個枕頭和一個硬紙盒所需的力量不同,從而動態調整行為,避免損壞貨物。

其實,這更接近我們人類與世界互動的真實方式。當你想拿起桌上的一枚硬幣時,你的大腦並不會先計算出精準的空間座標。實際上,你會先把手伸到大概的位置,讓指尖輕觸桌面,再沿著桌面滑動,直到「感覺」到硬幣的邊緣,最後才根據觸覺決定何時彎曲手指、要用多大的力量抓起這枚硬幣。Vulcan 正是在學習這種「視覺+觸覺」的混合策略,先用攝影機判斷大致的空間,再用觸覺回饋完成最後精細的操作。

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靠著這項能力,Vulcan 已經能處理亞馬遜倉庫中約 75% 的品項,並被優先部署來處理最高和最低層的貨架——這些位置是最容易導致人類員工職業傷害的位置。這也讓自動化的意義,從單純的「替代人力」,轉向了更具建設性的「增強人力」。

SRT-H 在手術室中展現了「專家級的腦」,Vulcan 在倉庫中演化出「專家級的手」。但你發現了嗎?它們都還是「專家」,一個只會開刀,一個只會揀貨。雖然這種「專家型」設計能有效規模化、解決痛點並降低成本,但機器人的終極目標,是像人類一樣成為「通才」,讓單一機器人,能在人類環境中執行多種不同任務。

如何教一台機器人「舉一反三」?

你問,機器人能成為像我們一樣的「通才」嗎?過去不行,但現在,這個目標可能很快就會實現了。這正是 NVIDIA 的 GR00T 和 Google DeepMind 的 RT-X 等專案的核心目標。

過去,我們教機器人只會一個指令、一個動作。但現在,科學家們換了一種全新的教學思路:停止教機器人完整的「任務」,而是開始教它們基礎的「技能基元」(skill primitives),這就像是動作的模組。

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例如,有負責走路的「移動」(Locomotion) 基元,和負責抓取的「操作」(Manipulation) 基元。AI 模型會透過強化學習 (Reinforcement Learning) 等方法,學習如何組合這些「技能基元」來達成新目標。

舉個例子,當 AI 接收到「從冰箱拿一罐汽水給我」這個新任務時,它會自動將其拆解為一系列已知技能的組合:首先「移動」到冰箱前、接著「操作」抓住把手、拉開門、掃描罐子、抓住罐子、取出罐子。AI T 正在學會如何將這些單一的技能「融合」在一起。有了這樣的基礎後,就可以開始來大量訓練。

當多重宇宙的機器人合體練功:通用 AI 的誕生

好,既然要學,那就要練習。但這些機器人要去哪裡獲得足夠的練習機會?總不能直接去你家廚房實習吧。答案是:它們在數位世界裡練習

NVIDIA 的 Isaac Sim 等平台,能創造出照片級真實感、物理上精確的模擬環境,讓 AI 可以在一天之內,進行相當於數千小時的練習,獨自刷副本升級。這種從「模擬到現實」(sim-to-real)的訓練管線,正是讓訓練這些複雜的通用模型變得可行的關鍵。

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DeepMind 的 RT-X 計畫還發現了一個驚人的現象:用來自多種「不同類型」機器人的數據,去訓練一個單一的 AI 模型,會讓這個模型在「所有」機器人上表現得更好。這被稱為「正向轉移」(positive transfer)。當 RT-1-X 模型用混合數據訓練後,它在任何單一機器人上的成功率,比只用該機器人自身數據訓練的模型平均提高了 50%。

這就像是多重宇宙的自己各自練功後,經驗值合併,讓本體瞬間變強了。這意味著 AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。

AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。/ 圖片來源:shutterstock

不再是工程師,而是「父母」: AI 的新學習模式

這也導向了一個科幻的未來:或許未來可能存在一個中央「機器人大腦」,它可以下載到各種不同的身體裡,並即時適應新硬體。

這種學習方式,也從根本上改變了我們與機器人的互動模式。我們不再是逐行編寫程式碼的工程師,而是更像透過「示範」與「糾正」來教導孩子的父母。

NVIDIA 的 GR00T 模型,正是透過一個「數據金字塔」來進行訓練的:

  • 金字塔底層: 是大量的人類影片。
  • 金字塔中層: 是海量的模擬數據(即我們提過的「數位世界」練習)。
  • 金字塔頂層: 才是最珍貴、真實的機器人操作數據。

這種模式,大大降低了「教導」機器人新技能的門檻,讓機器人技術變得更容易規模化與客製化。

當機器人不再是「一個」物體,而是「任何」物體?

我們一路看到了機器人如何學會思考、觸摸,甚至舉一反三。但這一切,都建立在一個前提上:它們的物理形態是固定的。

但,如果連這個前提都可以被打破呢?這代表機器人的定義不再是固定的形態,而是可變的功能:它能改變身體來適應任何挑戰,不再是一台單一的機器,而是一個能根據任務隨選變化的物理有機體。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院特別具有代表性,該學院的仿生機器人實驗室(Bioinspired Robotics Group, BIRG)2007 年就打造模組化自重構機器人 Roombots。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)特別具有代表性。該學院的仿生機器人實驗室(BIRG)在 2007 年就已打造出模組化自重構機器人 Roombots。而 2023 年,來自 EPFL 的另一個實驗室——可重組機器人工程實驗室(RRL),更進一步推出了 Mori3,這是一套把摺紙藝術和電腦圖學巧妙融合的模組化機器人系統。

2023 年來自 EPFL 的另一個實驗室—可重組機器人工程實驗室(RRL)推出了 Mori3 © 2023 Christoph Belke, EPFL RRL

Mori3 的核心,是一個個小小的三角形模組。別看它簡單,每個模組都是一個獨立的機器人,有自己的電源、馬達、感測器和處理器,能獨立行動,也能和其他模組合作。最厲害的是,它的三條邊可以自由伸縮,讓這個小模組本身就具備「變形」能力。

當許多 Mori3 模組連接在一起時,就能像一群活的拼圖一樣,從平面展開,組合成各種三維結構。研究團隊將這種設計稱為「物理多邊形網格化」。在電腦圖學裡,我們熟悉的 3D 模型,其實就是由許多多邊形(通常是三角形)拼湊成的網格。Mori3 的創新之處,就是把這種純粹的數位抽象,真正搬到了現實世界,讓模組們化身成能活動的「實體網格」。

這代表什麼?團隊已經展示了三種能力:

  • 移動:他們用十個模組能組合成一個四足結構,它能從平坦的二維狀態站立起來,並開始行走。這不只是結構變形,而是真正的協調運動。
  • 操縱: 五個模組組合成一條機械臂,撿起物體,甚至透過末端模組的伸縮來擴大工作範圍。
  • 互動: 模組們能形成一個可隨時變形的三維曲面,即時追蹤使用者的手勢,把手的動作轉換成實體表面的起伏,等於做出了一個會「活」的觸控介面。

這些展示,不只是實驗室裡的炫技,而是真實證明了「物理多邊形網格化」的潛力:它不僅能構建靜態的結構,還能創造具備複雜動作的動態系統。而且,同一批模組就能在不同情境下切換角色。

想像一個地震後的救援場景:救援隊帶來的不是一台笨重的挖土機,而是一群這樣的模組。它們首先組合成一條長長的「蛇」形機器人,鑽入瓦礫縫隙;一旦進入開闊地後,再重組成一隻多足的「蜘蛛」,以便在不平的地面上穩定行走;發現受困者時,一部分模組分離出來形成「支架」撐住搖搖欲墜的橫樑,另一部分則組合成「夾爪」遞送飲水。這就是以任務為導向的自我演化。

這項技術的終極願景,正是科幻中的概念:可程式化物質(Programmable Matter),或稱「黏土電子學」(Claytronics)。想像一桶「東西」,你可以命令它變成任何你需要的工具:一支扳手、一張椅子,或是一座臨時的橋樑。

未來,我們只需設計一個通用的、可重構的「系統」,它就能即時創造出任務所需的特定機器人。這將複雜性從實體硬體轉移到了規劃重構的軟體上,是一個從硬體定義的世界,走向軟體定義的物理世界的轉變。

更重要的是,因為模組可以隨意分開與聚集,損壞時也只要替換掉部分零件就好。足以展現出未來機器人的適應性、自我修復與集體行為。當一群模組協作時,它就像一個超個體,如同蟻群築橋。至此,「機器」與「有機體」的定義,也將開始動搖。

從「實體探索」到「數位代理」

我們一路見證了機器人如何從單一的傀儡,演化為學會思考的外科醫生 (SRT-H)、學會觸摸的倉儲專家 (Vulcan)、學會舉一反三的通才 (GR00T),甚至是能自我重構成任何形態的「可程式化物質」(Mori3)。

但隨著機器人技術的飛速發展,一個全新的挑戰也隨之而來:在一個 AI 也能生成影像的時代,我們如何分辨「真實的突破」與「虛假的奇觀」?

舉一個近期的案例:2025 年 2 月,一則影片在網路上流傳,顯示一台人形機器人與兩名人類選手進行羽毛球比賽,並且輕鬆擊敗了人類。我的第一反應是懷疑:這太誇張了,一定是 AI 合成的影片吧?但,該怎麼驗證呢?答案是:用魔法打敗魔法。

在眾多 AI 工具中,Perplexity 特別擅長資料驗證。例如這則羽球影片的內容貼給 Perplexity,它馬上就告訴我:該影片已被查證為數位合成或剪輯。但它並未就此打住,而是進一步提供了「真正」在羽球場上有所突破的機器人—來自瑞士 ETH Zurich 團隊的 ANYmal-D

接著,選擇「研究模式」,就能深入了解 ANYmal-D 的詳細原理。原來,真正的羽球機器人根本不是「人形」,而是一台具備三自由度關節的「四足」機器人。

如果你想更深入了解,Perplexity 的「實驗室」功能,還能直接生成一份包含圖表、照片與引用來源的完整圖文報告。它不只介紹了 ANYmal-D 在羽球上的應用,更詳細介紹了瑞士聯邦理工學院發展四足機器人的完整歷史:為何選擇四足?如何精進硬體與感測器結構?以及除了運動領域外,四足機器人如何在關鍵的工業領域中真正創造價值。

AI 代理人:數位世界的新物種

從開刀、揀貨、打球,到虛擬練功,這些都是機器人正在學習「幫我們做」的事。但接下來,機器人將獲得更強的「探索」能力,幫我們做那些我們自己做不到的事。

這就像是,傳統網路瀏覽器與 Perplexity 的 Comet 瀏覽器之間的差別。Comet 瀏覽器擁有自主探索跟決策能力,它就像是數位世界裡的機器人,能成為我們的「代理人」(Agent)

它的核心功能,就是拆解過去需要我們手動完成的多步驟工作流,提供「專業代工」,並直接交付成果。

例如,你可以直接對它說:「閱讀這封會議郵件,檢查我的行事曆跟代辦事項,然後草擬一封回信。」或是直接下達一個複雜的指令:「幫我訂 Blue Origin 的太空旅遊座位,記得要來回票。」

接著,你只要兩手一攤,Perplexity 就會接管你的瀏覽器,分析需求、執行步驟、最後給你結果。你再也不用自己一步步手動搜尋,或是在不同網站上重複操作。

AI 代理人正在幫我們探索險惡的數位網路,而實體機器人,則在幫我們前往真實的物理絕境。

立即點擊專屬連結 https://perplexity.sng.link/A6awk/k74… 試用 Perplexity吧! 現在申辦台灣大哥大月付 599(以上) 方案,還可以獲得 1 年免費 Perplexity Pro plan 喔!(價值 新台幣6,750)

◆Perplexity 使用實驗室功能對 ANYmal-D 與團隊的全面分析 https://drive.google.com/file/d/1NM97…

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貓咪真的不愛你嗎?讀懂高冷主子的傲嬌告白
F 編_96
・2024/12/28 ・2729字 ・閱讀時間約 5 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live Science

身為貓奴應該都思考過這個問題:「我家貓到底愛不愛我?」(尤其是你怎麼叫牠都不理你的時候)

比起狗狗總是搖尾示好、恨不得時時刻刻陪伴主人,貓咪反而顯得疏離。這些獨立、冷淡的態度,是否代表牠們根本「不愛人類」?還是只是與我們表達情感的方式不同?現有的研究並未能給出單一「是」或「否」的答案,但科學界逐漸認為:貓的性格並非冷漠,而是有著自己獨特又多變的互動模式。

為何貓比狗看起來更不「熱情」?

談到「人與動物的愛」,第一個被拿來對照的對象往往就是狗。狗傾向於把人視為社群領袖或保護者,牠們會展現出明顯的依附行為,例如跟隨、舔舐、撒嬌等。這背後牽涉到狗的馴化史,科學家普遍認為,狗至少在 2.3 萬年前(亦有其他研究推至 3 萬年以上)就已開始與人類共同生活。人類在漫長世代裡,選擇性繁殖更順從、更依賴的犬隻,讓牠們不斷強化對主人的服從與感情表達。

相較之下,貓的馴化歷史要晚得多。大約在 1 萬年前,農耕社會出現,儲藏穀物吸引老鼠,貓因捕鼠能力而漸與人共生。牠們「半自願」式的走近人類聚落,並未經過大規模的繁殖選擇,以致貓咪的野性特質與獨立性一直保存到今天。

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由此可見,狗對人的依附,是經過長時間精心培育的結果,而貓雖然與人類同住,也享受人類提供的食物與安全環境,但牠們在某種程度上仍維持了更高的自主意識與獨立特質。

貓咪與狗狗的馴化過程不同,這也導致兩者在與人類互動上的不同。圖/envato

如何判斷貓咪是愛或不愛?

每個人對於「愛」的表現,判斷上還是很主觀的。因此有些研究嘗試用「科學指標」來測試貓對人的情感,如觀察荷爾蒙水平、或偵測貓在不同情境下的行為模式。

催產素俗稱「愛的荷爾蒙」,常在親密互動或撫摸時分泌。根據 2015 年的一項實驗(收錄於 BBC節目「Cats v Dogs」):在貓與狗都受到撫摸後,狗的催產素水平平均提升約 57.2%,但貓僅提升12%。這被部分人解讀為「貓對我們沒有那麼有愛」,但也要注意,這只是「平均值」,樣本量也僅 10 隻狗與貓,並不代表所有貓都只有「12%」的情感。此外,催產素本身也容易受其他因素干擾,例如環境壓力、個體差異等。

另外在 2021 年,英國林肯大學的研究團隊針對 3,994 位貓主做問卷調查,藉由「開放式關係、疏離關係、一般交情、相依關係、友誼」等五大類型,歸納出貓與主人的情感連結。結果顯示,約有一半的貓跟主人間呈現較緊密的情感投射,另一半則較疏離。由此可知,貓與人之間的情感並非「一面倒」的冷漠,也不見得如狗那樣強烈依附;而是要看飼主的參與度、貓的個性以及如何尊重牠們的獨立空間。

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有一項早期(2008年)的一項研究則觀察到,當貓遇到自己熟悉的人類時,血壓和心率會出現上升,顯示牠們對人產生情緒波動,可能是期待食物或獎勵,也可能是情緒上的激動。這說明貓對特定人確實有「在意」的表徵,只是表達方式或目的不一定和狗相同。

你越近,貓越逃?貓咪喜歡怎麼樣的互動?

要怎麼做才能獲得貓咪的抱抱?圖/envato

貓咪多半不喜歡被強迫互動,若人類持續不斷地撫摸、抱起貓而不顧牠們的意願,往往得到的反應是掙扎、攻擊或逃走。對貓來說,「選擇權」至關重要。若牠們能自在地決定互動距離、持續時間,以及撫摸的部位,牠們更可能接受、甚至主動親近主人。

2021 年的研究指出,若飼主能理解貓在肢體語言上的細微表達,例如耳朵朝後、尾巴抖動、身體僵硬或發出低鳴,代表牠們已有不適或抗拒;這時「收手」是上策。相反地,那些忽視貓表示不要的信號,堅持要撫摸或抱住貓的人,更容易被貓認定為「壓迫者」,長期下來貓會選擇逃避或變得易怒。

與狗一樣,每隻貓的個性也不盡相同。有些貓喜歡頻繁親密互動,也有貓更向往安靜獨處;基因、社交化過程、早期經驗都可能影響牠們長大後對人的友善度。此外,若飼主從貓幼齡期就常常輕柔地接觸牠們,並在牠們想脫離時尊重牠們,長大後通常會更願意與人類培養信任感。

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如何與貓建立更深的情感連結?

既然科學研究顯示貓的「情感投放」需要更精細的方式,那麼身為飼主或愛貓人士,該如何做才能拉近與主子的距離呢?

  1. 給予空間與選擇
    • 不要隨意抱起或撫摸正在休息、清潔毛髮、或顯露抗拒姿勢的貓。讓貓可以自由進出房間、躲進安全的角落,也能確保牠們在緊張或害怕時有地方可退。
  2. 正向回饋與獎勵
    • 若貓主動靠近、蹭你或發出呼嚕聲,這是牠願意互動的信號,可在牠舒服的情況下溫柔撫摸。可以搭配口頭稱讚或小零食,使貓把你聯想到「好事」。
    • 但記住,貓咪不喜歡被「過度餵食」,適度才是關鍵,否則容易讓牠們失去對零食的興趣或導致肥胖。
  3. 學習貓的身體語言
    • 觀察耳朵、尾巴與瞳孔的變化,若耳朵緊貼腦後、尾巴劇烈擺動或瞳孔放大並伴隨低鳴,表示貓正處於緊張或警戒狀態。此時停止撫摸、後退,給牠時間冷靜。
    • 如果貓慢慢走近你,尾巴微翹、耳朵稍微前傾,代表牠感到放鬆,可能願意互動。
  4. 尊重貓的作息特質
    • 貓是夜行性動物,白天或許大部分時間都在睡覺或懶洋洋地活動;若你在白天想和貓「猛玩」,牠可能沒有興趣。選在牠清醒或精神較好的時段進行互動或遊戲,更能提升彼此感受。

貓與人的緣分,在於理解與尊重

貓咪歷經數千年從田間捕鼠者,逐漸成為受全球喜愛的寵物,卻依然保留高度獨立、選擇權至上的「個人主義」風範。許多科學研究指出,貓雖沒有狗般明顯的熱情與依賴,但仍能與人產生深厚羈絆──關鍵就在於飼主是否願意花時間、心力,並遵循「了解貓貓、尊重貓貓」的原則與牠們相處。從理解貓的生活形態、情緒信號,到給予牠們適度的獨處與自由,若能做到這些,或許某天牠就會主動跳到你的腿上呼嚕,用專屬的方式告訴你:「莎朗嘿(사랑해)~

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃