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《海底總動員2》的多莉感情豐富,但魚類真的會有情緒嗎?

peggysha
・2016/07/28 ・2848字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

《海底總動員2》終於在萬眾期待下登場了!在電影中,多莉帶著她的失憶症從大海游到水族館,牽動著萬千觀眾的情緒。但是,魚類的生活真的會像電影演得那樣多采多姿嗎?

看著時而活潑、時而沉默的多莉,很多人心中一定有個疑問:魚類有感情嗎?牠們對外面的世界有沒有感覺?一說到感知情緒的能力,很多人會先想到海豚、猩猩、小狗等哺乳類動物,那多莉是不是也一樣呢?

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多莉也有情緒嗎? source:動畫片《海底總動員2多莉去那兒》

「只要游泳,只要游泳~~」魚兒只會游泳嗎?

我們都認為人類具有意識、可以體會想法與情緒,但是,「其他生物是否也具有意識」[1] 則是個至今未解的玄妙問題,許多科學家多年以來為此爭執不休。而這樣的疑問引發了另一個關鍵問題:我們要如何知道動植物的感受?一群科學家為了要解答這個問題,進行了一項研究 [2],以魚類作為對象,希望可以提供一部分的回答。

在此研究之前,關於「動物是否具有意識」這個問題,科學界主要分為兩派立場。就拿魚來說,一些科學家認為 [3] 牠們的大腦容量較小、構造較簡單,而且缺乏大腦皮層(如下圖),可能無法像哺乳類一樣處理高層次訊息。他們表示,魚類表現出很少的學習和記憶能力,行為模式極為簡單。因此,魚類面對不利環境的反應雖可能不只是反射,但仍然十分簡單,也沒有參雜任何情緒因素。

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魚的腦容量小、缺乏大腦皮層 source:Encyclopædia Britannica Online

另有一派覺得魚可能具有意識和情緒的人,則舉出許多佐證的例子:雖然魚類的大腦構造與哺乳類不同,但其中仍有些部分與哺乳類有著相同的進化起源,這些部分包含產生情緒的杏仁核、支持學習的海馬迴等等。而如果這些區域受損,哺乳類和魚類的行為會受到相似的影響,顯示出這些部位可能有著類似的功能 [4]。

內建Google Map,小博士多莉樣樣通

此外,也有研究顯示出[5]:魚類擁有優秀的學習能力,且能利用這些能力去支持一整套複雜的動作。許多種類的魚都可藉由記憶心智圖 [6](Mental Map)來完成複雜的導航。

  • 註:心智圖(Mental Map)亦作認知地圖(Cognitive Map),是指人類對於他們的互動區域所產生的觀點。當人類從感官接收環境訊息,並經大腦處理、組織,再融合既有的知識價值體系,乃建立空間認知。
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自建心智圖的魚兒其實很厲害! source:Pixabay

還有一些魚類可以經由觀察 [7] 和記憶潛在對手之前的打鬥行為,去計算自身的獲勝機率。有些魚類甚至可以製造、使用工具 [8],比如用砧來撬開雙殼貝類。我們現今也知道,對於醋酸等化學物的傷害性刺激,魚類可以感知並做出反應。這些反應光靠簡單反射是不夠的,尚需要心理狀態的轉變方能完成。

一刺激就臉紅紅,動物也會發燒?

所以,我們到底該如何知道多莉有沒有意識呢?跟她說鯨魚語嗎?事實上,在科學界有種特別的方法可以用來判斷動物是否具有意識,那就是「情緒性發燒」。情緒性發燒又稱為「應激性體溫升高」,顧名思義,它的特徵雖跟一般發燒十分類似,但卻不是起因於感染,而是經由刺激、造成情緒反應所導致的。這種實驗方式是將動物放在充滿壓力的環境之中,而如果牠們具有意識,便會因為「感受」到壓力,出現情緒性發燒的症狀。

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由於以前曾有研究顯示:蟾蜍 [9] 和金魚 [10] 都沒有出現情緒性發燒。所以,科學家一直認為只有哺乳類、鳥類、爬蟲類才會出現情緒發燒、具有意識。不過,最近一項以斑馬魚為對象的實驗卻得出了與從前完全不同的結論,改變了科學家原先的想法。

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動物也會發燒? Photo credit:Lisa Brewster

此項研究將斑馬魚限制在魚缸中央的小網子裡,讓牠們暴露在壓力環境之中;而由於魚類是外溫動物(冷血動物),牠們需要移動到一個對應內部生理狀態的溫度環境。所以,在經歷壓力環境後,牠們應該移動到更溫暖的水域。

在網中停留15分鐘後,魚便被釋放、可以自由地游到魚箱裡不同的隔間,而每個隔間的溫度都不同。相較於一般的魚,經過壓力刺激的魚明顯會在較高溫的水域停留更久,顯示出牠們的體溫至少上升了攝氏2°C ~ 4°C,而這正是由情緒性發燒所造成的。

某些魚類會出現情緒性發燒,並不代表所有魚類都具有意識。但這確實表示,那些認為魚類沒有感覺的人,再也不能用「魚類不會情緒性發燒」來當作論證。同時,魚類的形象也變得更為複雜,牠們或許也是有情緒和意識的動物——至少在一定程度上是如此。

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雖然我們已經知道,魚類「可能」擁有意識和情緒,但我們現在仍無法確定牠們是否如同多莉一樣感情豐沛。不過,如果些許的想像可以讓人類更加注重這些美麗生物的生存與福利,那我們不妨浪漫一些吧。

原文出處:

參考資料:

  1. Allen, Colin and Trestman, Michael, “Animal Consciousness“, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2015 Edition), Edward N. Zalta (ed.)
  2. Sonia Rey, Felicity A. Huntingford, Sebastian Boltaña, Reynaldo Vargas, Toby G. Knowles, Simon Mackenzie(2015) Fish can show emotional fever: stress-induced hyperthermia in zebrafish Proc. R. Soc. B 2015 282 20152266; DOI: 10.1098/rspb.2015.2266. 
  3. James D. Rose,”The Neurobehavioral Nature of Fishes and the Question of Awareness and Pain “, Reviews in Fisheries Science, 10(1): 1–38 (2002) 
  4. Manuel Portavella, Blas Torres, and Cosme Salas, “Avoidance Response in Goldfish: Emotional and Temporal Involvement of Medial and Lateral Telencephalic Pallium“, The Journal of Neuroscience, 3 March 2004, 24(9): 2335-2342; doi: 10.1523/JNEUROSCI.4930-03.2004
  5. Keven N Laland, Culum Brown, and Jens Krause, “Learning in fishes: from three-second memory to culture“,  Fish and Fisheries, 2003, 4, 199-202
  6. T. B. de Perera, “Fish can encode order in their spatial map“, Proc. R. Soc. Lond. B 2004 271 2131-2134; DOI: 10.1098/rspb.2004.2867.
  7. Logan Grosenick, Tricia S. Clement & Russell D. Fernald Fish can infer social rank by observation alone Nature 446, 102 (1 March 2007) | doi:10.1038/nature05646
  8. Brown, C. (2012), Tool use in fishes. Fish and Fisheries, 13: 105–115. doi: 10.1111/j.1467-2979.2011.00451.x
  9. Arnaud Jean Cabanac, Michel Cabanac, “No emotional fever in toads“,  Journal of Thermal Biology 29(7-8):669-673 · October 2004 DOI: 10.1016/j.jtherbio.2004.08.039
  10. Michel Cabanac, Frédéric Laberge, “Fever in Goldfish Is Induced by Pyrogens But Not by Handling” Physiology & Behavior 63(3):377-9 · March 1998 DOI: 10.1016/S0031-9384(97)00444-7 
  11. Gregory, Derek; Johnston, Rom Pratt, Geraldine (2009). Dictionary of Human Geography: Mental maps/Cognitive Maps (5th ed.). Hoboken: Wiley-Blackwell. p. 455.
  12. Mental Maps—How We See The World abouteducation
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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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當情緒像過山車?從亢奮到低落,解碼躁鬱症的真實面貌
PanSci_96
・2024/10/12 ・2253字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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躁鬱症(Bipolar Disorder),正式名稱為「雙向情緒疾患」或「雙極性情感障礙」,是一種讓患者的情緒不受控制地在極度亢奮和極度低落之間擺盪的精神疾病。這樣的情緒變化不僅僅是短暫的起伏,而是持續多天、甚至數週的狀態,對於患者的生活、關係和工作會造成重大影響。

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什麼是躁鬱症?

躁鬱症患者的情緒通常經歷兩個極端階段:躁期和鬱期。

在躁期,患者可能會感到無比的精力充沛、自信心爆棚,甚至會有過度樂觀和衝動的行為。然而,躁鬱症不僅僅是「情緒高漲」的表現,在躁期過後,患者往往會經歷嚴重的情緒低谷,進入所謂的鬱期。此時,他們會感到情緒低落、無力感、甚至有自我傷害的傾向。

近幾年大眾逐漸正視精神疾病的影響,許多名人也曾經公開分享他們的躁鬱症經歷,如歌手瑪麗亞.凱莉、演員小勞勃道尼。這些公眾人物的經歷讓我們看到了這種精神疾病的廣泛影響,以及如何對他們的創作、生活和心理造成衝擊。

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躁鬱症的分類與盛行率

根據跨國研究,不論種族、性別或地區,躁鬱症的盛行率約為 1%,這意味著每 100 人中就有一人可能經歷過躁鬱症的發作。如果將所有的亞型計算在內,終生盛行率甚至可能高達 2.4%。躁鬱症的發病年齡通常集中在 20 至 30 歲之間,超過 70% 的患者在 25 歲前就會出現早期症狀。

躁鬱症依照症狀的不同,還可以分為不同的亞型。最常見的分類是第一型和第二型。第一型躁鬱症的特徵是患者會經歷完整的躁期,通常會影響患者的日常功能,甚至需要住院治療。而第二型躁鬱症的躁期則相對較輕,稱為「輕躁期」,但鬱期仍然會對患者的生活造成嚴重影響。

躁鬱症根據症狀可分為不同亞型,最常見的是第一型和第二型。圖/envato

什麼是「躁期」和「鬱期」?

「躁期」和「鬱期」是躁鬱症的兩個主要特徵階段。

躁期: 許多人對「躁」字的理解常常會聯想到「暴躁」或「焦躁」,實際上躁鬱症的躁期,更多的是情緒高昂、亢奮的狀態。在輕躁期(Hypomania),患者會持續數天感到極度精力充沛,無論在工作還是生活中,表現得比平時更有自信和創造力。但問題是,這種情緒亢奮狀態不一定持續太久,躁期可能會逐漸惡化為狂躁期(Mania)。這時,患者的行為可能會變得極端,容易做出無法預測的決定,例如過度消費、縱情娛樂或進行不安全的行為。

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鬱期: 在鬱期,患者的情緒和行為完全反轉。他們會感到無精打采、情緒低落,對任何事物都提不起勁。這時候,患者的日常活動變得困難,注意力和記憶力也會大幅下降,甚至有自我傷害或自殺的傾向。

從外界看來,躁期似乎是一個非常「高能」的狀態,但實際上,躁鬱症的危險之處正在於它的不穩定性。躁鬱症患者在躁期中無法控制自己的情緒與行為,即使感覺自己處於高峰狀態,這樣的「興奮」很可能會導致衝動行為,如不理智的財務決策或人際衝突。

如何應對躁鬱症?

躁鬱症不僅僅是情緒的擺盪,同時也會對患者的生活產生影響:

  1. 無法控制的躁期時間:躁期的長度和強度不是患者能控制的,患者可能從精力充沛的狀態,轉變為難以收拾的混亂局面。
  2. 鬱期的危險性:在躁期過後,進入鬱期的患者常常因為自責或對前期行為的後悔,而陷入更深的低谷,這增加了自我傷害的風險。
  3. 生活質量下降:反覆發作的情緒擺盪讓患者難以享受生活,甚至對快樂的感受也會變得懷疑和恐懼。
  4. 人際關係受損:情緒極端的變化會讓患者難以建立穩定的人際關係,這對於長期支持系統的建立是巨大的挑戰。
  5. 大腦損傷:每次發作對大腦的損害都是不可逆的,長期下來,注意力、記憶力、甚至思考能力都會受到影響。

治療與日常應對方法

對於躁鬱症的治療,藥物和心理治療是兩個不可或缺的部分。穩定情緒的藥物,如鋰鹽,是控制躁鬱症的重要工具。鋰鹽自 20 世紀開始就被廣泛用於躁鬱症的治療,能有效減少躁鬱症的復發風險。如果患者正處於躁期,醫生還可能會使用抗精神病藥物來幫助控制症狀。

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除了藥物治療,心理治療同樣重要,特別是在症狀穩定後,透過心理治療,患者可以學習如何識別躁鬱症復發的早期徵兆,以及如何調適壓力和情緒。

心理治療可以幫助患者學習識別躁鬱症復發的早期徵兆,並有效調適壓力和情緒。圖/envato

如何支持身邊的躁鬱症患者?

身為躁鬱症患者的家人或朋友,了解如何在不同的情緒階段支持患者是關鍵。在躁期時,避免硬碰硬,而是試著將患者的注意力引導到安全的活動上;在鬱期時,提供非批評的陪伴,讓患者感受到被理解與支持。

躁鬱症是一種需要長期管理的疾病,但這並不意味著生活的希望就此消失。許多躁鬱症患者在接受治療後,依然能過著豐富充實的生活,並在自己的專業領域中發揮才華,擁有幸福的人生。

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AI 可以幫你聽懂老婆的情緒了?AI 情緒理解原理解密!
泛科學院_96
・2024/07/01 ・510字 ・閱讀時間約 1 分鐘

讓電腦理解人類情感,一直是許多科學家關注的議題。那你知道現在 AI 已經學會人類情緒的辨識了嗎?

所以我們這集就來講講:

  1. AI 如何理解人類情緒
  2. AI 如何生成情緒語音
  3. 世界上第一款具有同理心的 AI 對話工具 Hume

那麼我們就開始吧!

最後,你覺得 AI 情緒辨識能拿來做什麼呢?

  1. 就陪我練英文而已吧
  2. 挖賽這樣我就有女友翻譯器啦
  3. 開始想跟 AI 談戀愛
  4. 其他也歡迎留言分享喔

如果有其他想看的 AI 工具測試或相關問題,也可以留言發問~

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泛科學院_96
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我是泛科學院的AJ,有15年的軟體測試與電腦教育經驗,善於協助偏鄉NPO提升資訊能力,以Maker角度用發明解決身邊大小問題。與你分享人工智慧相關應用,每週更新兩集,讓我們帶你進入科技與創新的奇妙世界,為未來開啟無限可能!