病媒蚊蟲調查的研究,若能大量快速地鑑別誘集到的蚊子種類,當可加速病媒監控及研擬防疫措施。國立中興大學昆蟲學系杜武俊教授及葉文斌教授共同開發出一個常見病媒蚊 DNA 鑑定晶片,可同時鑑定出九個重要病媒蚊種,與目前由專業人員一隻隻鑑定的方式相較,可大幅縮短鑑別時間及人力。此一研究受到美國昆蟲學會的重視,刊登在最近一期的醫學昆蟲學期刊(Journal of Medical Entomology)。
國立中興大學昆蟲學系杜武俊教授及葉文斌教授共同開發出一個常見病媒蚊 DNA 鑑定晶片,可同時鑑定出九個重要病媒蚊種。圖/國立中興大學
幾種重要病媒的常見蚊種,如埃及斑蚊、白線斑蚊、家蚊的成蟲鑑定雖不難,但這些小小的病媒蚊,在捕捉過程常有鱗片脫落導致鑑定不易的情形產生,若採到的是孑孓幼蟲,則更難明確鑑定物種。分類學領域的鑑定工作上,多仰賴專家學者或訓練有素的專業人員,一隻隻的鑑定;此一開發的 DNA 晶片鑑定系統,完全打破此一傳統鑑定模式,可同時篩檢大量鑑定多個蚊種。
三斑家蚊雌。圖/By 周明勳
葉文斌表示,近十年來已有各種 DNA 分子鑑定方法受到肯定,並應用在各類生物的調查或檢驗上,但這些方法多僅應用在單一物種或幾個物種的鑑定。生物晶片檢測,已廣泛應用在科學研究上,但可同時鑑定多種昆蟲的晶片則罕有人提出。此研究進行 9 個重要病媒蚊種的生物晶片開發,設計各物種專一性探針點佈在晶片上,除實驗室飼養樣品可有效測試外,自全省各地採得的樣本也可明確辨識;此外,DNA 鑑定晶片不僅可進行成蟲的測試,也適用於幼蟲及卵。
還記得美劇《The Big Bang Theory》嗎?劇中常常出現的物理名詞「弦論」,是描述物理世界基本結構的理論。中央研究院「研之有物」專訪院內數學研究所程之寧研究員,她正是研究弦論的科學家,也是熱愛音樂的搖滾樂團鼓手,這種跨領域身份並不衝突,兩邊都需要創造力與紀律。由於天生斜槓的性格,讓程之寧在數學和物理領域大展身手,透過數學的深入探討,她試圖將弦論更往前推進。最近程之寧更跨足到人工智慧領域,為學界提供理論物理上的貢獻。
我有兩個動機。一個就是我真的想深入了解人工智慧。我也可以像普羅大眾,看看 AI 下圍棋,讚嘆「哇!好厲害!」這樣就好,可是我覺得我一定可以真的去理解它,這可能就是數學家的自大吧!
另一方面,我知道對科學研究來說,未來 AI 將會是一個非常重要的工具。這是「在職訓練」的概念,我可能會用到這個新工具,或以後我可能會需要教這樣的課,因為學生是下一代的科學家。因為這些原因,我覺得我需要去訓練自己使用新的工具。在我的領域裡,也有一些有趣的、還沒被解答的科學問題,是 AI 有可能幫得上忙的,我看到了一些潛力。
弦論和 AI 感覺差距很大,AI 也可以應用到弦論的研究嗎?
乍看之下,弦論的確比較抽象,也不像其他許多實驗會產生大量數據。但其實弦論有大量的可能性,我認為使用 AI 來在這些巨量的可能性當中搜尋特別有趣的理論,是一個有潛力能夠加深我們對弦論理解的新的研究方法。
而且 AI 的應用絕不僅限於巨量資料。如果是面對一些比較新的挑戰,在沒有現成的演算法可以用的情形之下,可以自己做出需要的功能嗎?這過程我覺得也非常很有趣,而且應該是會有成果的一條路。這種不是那麼顯而易見的事情,我覺得很有挑戰性,也蠻好玩的。
除了用 AI 來幫助物理跟數學的研究之外,我也試著物理研究當做靈感來源,找出新的 AI 的可能性,我覺得這也是一個很有趣的研究方向。我現在有和 AI 的學者合作,嘗試做出一些創新的演算法,真的還蠻有趣的。