科學寶可夢 #111 鐵甲犀牛：不如叫石墨烯牛

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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減重手術副作用不用怕，醫親授減重手術照料方法

一名運動員退役後，因無比賽大量運動練習，體重持續上升，加上年紀增長，有感新陳代謝變慢，體重也逐漸飆升破百，並伴隨膽固醇超標，血壓些微偏高以及脂肪肝。因體健報告紅字逐漸增加，讓其意識到嚴重性，經醫師評估後施作 ESG 無痕胃拉提（內視鏡袖狀胃成形術）；術後 4 個月成功減去原體重 17%，原先病症也得以改善。馬偕紀念醫院消化科系賴建翰醫師說明目前減重術式種類多，術前應充分與主治醫師討論，擇定最適合自己的方式。

減重手術哪種方法好？ 3種手術一次比較

患者應在手術前進行綜合評估，包括 BMI 計算、健康檢查和心理評估，以確保手術的適宜性。目前國際上三種常見的減重手術包括：胃繞道手術、縮胃手術、ESG 無痕胃拉提（內視鏡袖狀胃成形術）。以下提供完整的手術差異比較：

• 胃繞道手術：將胃和小腸改道，減少小腸吸收熱量。
• 縮胃手術：切除部分胃部組織，使胃縮小。
• ESG無痕胃拉提：利用胃鏡在胃部縫合4至6條線，將胃部容積縮小。

減重手術後遺症有哪些？ 3 種手術優缺點大公開

而每種手術各有不同的優缺點，賴建翰醫師建議每個人在選擇前，應先了解各手術方式的效果是否符合自己的預期目標，這樣才能做出最合適的選擇。接下來，我們就一起來了解各種手術的差異吧 ！

外科手術：

• 胃繞道手術

–      優點：減重效果較快，可改善糖尿病、高血壓、高血脂和睡眠呼吸中止等肥胖合併症

–      缺點：不可逆、手術較複雜，易影響吸收，造成營養不良

• 縮胃手術

–      優點：減重效果較好，不影響吸收，平均在第一年內可減去20-30%的體重

–      缺點：不可逆、易引發胃食道逆流，約有3成的患者會有此問題

內科手術：

• ESG 無痕胃拉提

–      優點：無需開刀，因未切除人體組織，手術侵入性低，復原時間短、安全性高；根據長期臨床研究證實 10 年後體重平均持續減少 15.8 %

–      缺點：減重效果相較外科手術慢

減重手術的期望效果如何？ 了解減重手術長期效益

因減重手術的效果因人而異，賴建翰醫師呼籲，術前應與主治醫師溝通，了解自己對手術的期望，如安全性、恢復速度、減重幅度等，而依據每個人的身體狀況不同，減重效果也相對會有所差異。

• 胃繞道手術/縮胃手術：

適用對象：

–      BMI>35 以上

–      BMI>30 以上，合併患有糖尿病、高血壓等代謝疾病

預期成效：可減少原體重的 30-40%

• ESG 無痕胃拉提：

適用對象：

–      BMI>30 以上

–      BMI>27 以上，合併代謝疾病

預期成效：根據臨床實證，可減少原體重的 15%

減重手術後遺症有解嗎？醫師教你減重手術照料方法！

• 減重手術照料方法一：飲食調整

術後改變飲食習慣，少量多餐，均衡飲食及注意營養攝取，才能讓胃慢慢適應；若仍然進食過量，很可能讓胃鏡手術的減重效果不佳。少數患者如果還是食慾旺盛，可考慮搭配減重藥物使用，有機會達到更好的效果。

• 減重手術照料方法二：增加運動量

每週至少完成 150 分鐘中等費力運動，像快走、游泳、騎腳踏車等，來幫助維持減重效果。運動可以幫助你消耗熱量，加速減重，也能讓身體更健康。

• 減重手術照料方法三：醫病溝通

減重手術後的照護不僅需要嚴格的飲食控制和運動習慣，也需要良好的醫病溝通，以確保患者能夠順暢地適應新的生活方式。

(一) 定期諮詢減重中心個管師

*隨時反饋狀況：減重手術後，患者應定期與減重中心的個管師聯繫，隨時反饋自己的身體狀況、飲食習慣、運動情況等，以便個管師能夠及時提供適當的建議和調整。

(二) 建立長期監測機制

*定期回診：患者應定期回診，以便醫師能夠監測減重進展、共病症狀，並適時調整藥物或治療方案。

*健康紀錄：保持詳細的健康紀錄，包括體重變化、血液檢查結果等，以便醫療團隊能夠根據實際情況進行調整。

減重手術新知識？養成健康飲食與運動好習慣！

最後，賴建翰醫師提醒，減重手術並非快速捷徑，而是一種幫助患者改變生活習慣的工具。關鍵在於持之以恆，將減重視為終身的健康管理。馬偕醫療團隊採取內外科整合的方式，為有減重需求的患者提供完整且多元的選擇，以滿足不同需求。此外，若術後遇到問題或併發症，馬偕擁有完善的內外科醫療團隊，能夠及時提供專業協助與處理，確保患者的健康與安全。

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你曾有過持續背痛，休息越久反而越不舒服，甚至因此駝背的狀況嗎？小心，可能是僵直性脊椎炎（Ankylosing Spondylitis, AS）！童綜合醫院過敏免疫風濕科主任邱瑩明醫師解釋，僵直性脊椎炎是一種自體免疫疾病，最常見症狀為持續的背部疼痛，但因容易被誤認為一般肌肉疼痛而忽略。疾病好發於青少年至年輕成人，從十幾歲便可能開始發病，且男性患者的比例顯著高於女性，約為4:1，患者發病時可能正值青年，而因疾病影響了原本的生活、工作計劃。

「年輕男性出現駝背，為僵直性脊椎炎明顯特徵，若未持續治療，恐對外觀造成影響。」邱瑩明醫師分享，在診間曾遇過一名高中生因背痛、駝背就診，進而診斷為僵直性脊椎炎。然而，該患者卻在症狀改善後，就自行中斷療程，數年後因疼痛加劇來到門診就醫，不只病情惡化、駝背加深，更造成脊椎不可逆的損傷，顯示持續治療的重要性。

延誤診斷恐失能！五大症狀符合一項，應至風濕免疫科就診

除了持續治療外，延誤就診的風險也不可輕忽！研究顯示，僵直性脊椎炎的延誤就醫平均時間長達 5 至 10 年。邱瑩明醫師補充說明，臨床上常見患者因症狀輕微或誤認為肌肉痠痛，而不知道自身患有僵直性脊椎炎。若不及時治療，可能引發脊椎反覆發炎沾黏，患者背部逐漸彎曲變形、無法站直，最終恐致失能。除脊椎病變外，患者也可能出現周邊關節炎、虹彩炎、跟腱炎、發炎性腸道疾病、乾癬等。因此早期發現並積極治療至關重要，避免疾病發展至不可逆的階段。

下背痛是僵直性脊椎炎最常見的症狀，與一般肌肉疼痛不同，患者在下背部或臀部會感到持續疼痛，尤其是在清晨或長時間靜止後，疼痛更加明顯。邱瑩明醫師分享，診間常見患者因腰痠背痛在半夜痛醒，或睡眠五到六個小時後就被痛醒。而一般人早上起床時可能覺得動作有些僵硬，但不會維持太久。若僵硬持續超過一小時，則需要注意，可能是僵直性脊椎炎的徵兆。

包邱瑩明醫師也提醒，一般的腰痠背痛，會在活動時加劇，但僵直性脊椎炎的腰痠背痛，活動便得以改善，長時間不動反而更痛。若出現以下症狀就需注意：背部疼痛或夜間疼痛持續三個月以上、早晨僵硬感超過一個小時以上、越不動會越痛、活動後反而較不痛，請務必提高警覺，盡快至風濕免疫科檢查。

治療不可等！醫：生物製劑助精準控制發炎

「若錯過治療時機，症狀會越來越嚴重，影響生活品質之外，更損害工作能力。」邱瑩明醫師提到，曾遇一位患者的職業是司機，長期輕忽下背痛的問題，隨著僵直性脊椎炎惡化，連頸椎都受到影響，讓他的頭無法左右轉動，最後便無法繼續擔任司機。

邱瑩明醫師指出，僵直性脊椎炎的治療，一般會先使用口服的非類固醇抗發炎藥物緩解症狀。不過，從治療面向來看，僵直性脊椎炎是自身免疫過度反應引起，使用傳統免疫調節劑及生物製劑，經由免疫調控方式，更能控制發炎的狀況。

根據標準治療（國際治療指引），當患者病情為重度或傳統免疫調節劑皆無效時，優先建議使用生物製劑治療。邱瑩明醫師進一步補充，生物製劑的治療機轉較精準，能夠達到較佳的治療成效。在接受治療一週後，患者的症狀就會顯著改善。持續治療一年可有效降低 50% 以上的發炎反應，且追蹤兩年後七成患者無惡化。除此之外，生物製劑的治療區隔更長，現已有藥物可每四週使用一次，對患者而言更加彈性，對生活影響度低。

生物製劑已納入健保給付，只是使用的時機會比標準治療（國際治療指引）較為嚴格些。但只要患者的狀況符合健保給付條件，醫師都會協助申請使用。在接受藥物治療的同時，患者也要戒菸、維持正常作息、養成規律運動的習慣，幫助減輕症狀，改善生活品質。僵直性脊椎炎的治療持續進步，患者及家屬可以主動和醫師討論，共同擬定合適的治療計畫。

筆記重點整理

● 僵直性脊椎炎是一種自體免疫疾病，主要好發於青少年至年輕成人，通常從十幾歲（高中年齡）開始發病。男性患者的比例顯著高於女性，男女比例約為 4:1。

● 下背痛是僵直性脊椎炎常見的症狀，患者在下背部或臀部會感到持續疼痛，特別是在清晨或長時間靜止後症狀會更明顯。一般的腰痠背痛，會在活動時加劇；但僵直性脊椎炎的腰痠背痛，活動後會改善，休息越久反而越不舒服。如果有晨間僵硬、夜間疼痛、背痛持續三個月以上等狀況，請務必提高警覺，盡快至風濕免疫科檢查。

● 僵直性脊椎炎的治療，會先使用口服的非類固醇抗發炎藥物，幫助緩解症狀。僵直性脊椎炎是自身免疫過度反應引起，使用傳統免疫調節劑及生物製劑，更能控制發炎的狀況。

● 根據標準治療（國際治療指引），當患者病情為重度或對傳統免疫調節劑無效時，建議使用生物製劑治療。生物製劑的治療機轉較精準，能夠達到較佳的治療成效。在接受治療一週後，患者的症狀就會顯著改善。持續治療一年可有效降低 50% 以上的發炎反應，且追蹤兩年後七成患者無惡化。

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