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能用三分鐘讓我懂才代表你也懂!專訪生科懶人包推手陳示國

PanSci_96
・2017/04/12 ・3595字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

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三分鐘可以幹嘛?其實可以做的事情很多,像是上個廁所刷牙洗臉、或是做個 50 下伏地挺身(然後躺在地上喘)、或是刷個臉書……(哎呀!已經過了一小時!)

但就是有人腦洞大開,要逼人用三分鐘完整的邏輯、清楚的口條、生動的描繪來介紹一篇生科論文,還要用天下第一武道大會的方式來選出最強者!這看似不科學的設定,意圖用時間的壓力榨出知識的精華(也讓參加者叫苦連天),到底是誰那麼沒有人性只有理性呢?

陳示國老師的廬山真面目。

我們專訪了「生科懶人包:全國三分鐘生科論文演講口說競賽」的幕後推動人之一,台大生命科學系助理教授陳示國老師,先來展示用三分鐘回答完 18 個問題的絕技,請上場!計時開始!

動物生理時鐘研究

老師的研究主要以「動物生理時鐘」為主,請問這個領域近期有哪些比較特別或重大的研究進展?

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1. 我們的基因表現有 20~40% 被生理時鐘調控,其中調控的點超過 2 萬多個。凡是你想得到的都被生理時鐘調控。
2. 調控生理時鐘最主要的來源是視網膜內一群主要感受藍光的神經細胞。白天照藍光讚,晚上照藍光劣。

環境中影響生理時鐘最主要的因子是日光週期,請問如果將動物關在完全見不到日光的環境下,牠們的生理時鐘會有怎樣的變化?是會依個體紊亂呢還是因為種類不同受到別的因素影響呢?

生理時鐘厲害的就是不照光他依舊自動會跑,而且很準呢!人類的生理時鐘大約是 24 小時 11 分鐘,也就是沒有人叫你(也沒有光照),你每天會晚 11 分鐘起床,難怪我們每天早上都起不來。

每天都賴床原來是生理時鐘搞的鬼啊~圖/Lily Monster @Flickr

動物的生理時鐘是基因決定還是可以後天改變的呢?

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時鐘由基因決定,時鐘告訴動物現在幾點,至於幾點要做什麼,我們還是可以自己決定。

「內生性感光視神經細胞」對大眾來說是個比較陌生的名詞,想請問它和一般視網膜上的感光細胞有什麼不同?又有那些特殊的功能?

一般感光細胞偵測光的改變量(對比),無法偵測現在有多亮,因此拿來形成視覺很好用。但是內生性感光視神經細胞可以偵測亮度,因此跟亮度有關的生理現象比如瞳孔大小,負趨光性,生理時鐘調控就由它們來負責。

老師實驗室近期的研究發表,使用的單一神經細胞標定方式,解析出眼球與大腦之間的神經細胞迴路,能否介紹一下這個方法的特殊之處,以及它在科學上幫助我們了解了什麼以前無法解答的問題?

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最近大家都想知道腦裡面上億個神經細胞如何連結成神經網路,神經系統就像是樂高,一個神經細胞可以想像成一塊樂高積木,藉由不同的組合就能拼出不同功能。但是我們之前只能看到一群上百個或是上千個細胞的連結,就好像給你一盒 1000 個元件的樂高,但是沒有組裝說明書,標定單一神經細胞等於告訴我們這一顆積木在整組樂高中的位置。等我們標定出全部的神經細胞,我們會更加了解神經系統到底是如何運作。

某些動物擁有強大的夜視能力,是因為其自主感光視神經細胞的感光能力強大嗎?

大部分的動物感光細胞的感光能力差別不大,我們的眼睛內感光細胞可是能對單一光子產生反應,單一光子是多微弱呢?我們手機發出的亮度大概是 1012 的光子亮度,所以理論上 1 千億分之 1 的手機亮度照到感光細胞我們就可以看到,這樣手機螢幕可以開超暗,說不定可以好幾個月不用充電!可惜我們的眼球結構無法有效率的讓這樣低亮度的光聚集到感光細胞上,這也是我們夜視能力不好的主要原因。

手機發出的亮度大概是 1012 的光子亮度,所以理論上 1 千億分之 1 的手機亮度照到感光細胞我們就可以看到。圖/GIPHY

三分鐘生科懶人包

生科懶人包需要在三分鐘之內講完一個研究結果,在資料闡述準備上有那些需要注意的地方?

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簡單扼要,雖然數大便是美,但是懶人包比賽「要點太多便是不懂」。

生科懶人包活動希望藉由訓練生科研究人才的溝通能力,也能增進大眾對生命科學研究的題材的了解。我們日常生活中會接觸到生命科學的題材嗎?了解這些對一般大眾能有什麼幫助?對研究生來說,參加生科懶人包活動對他們有什麼幫助?

我們日常遇到的生科題材實在是太多了,例如濾藍光眼鏡到底好不好?晚上 11 點睡覺是不是保護肝?例子實在是太多。我們在實驗室的研究或許很專精,但是參加懶人包比賽可以讓學生站在更宏觀的角度去看自己的實驗,每個實驗都由一個為什麼來的,而每一個生科的為什麼都跟我們的生活息息相關,但是這一個為什麼可能需要有好多層級之後才會關聯到日常生活的事物,同學參加比賽可以藉此挑戰自己的邏輯以及聯想力

科普傳播中最困難的是要把研究內容簡化,如何能夠把研究講的簡單卻又不失嚴謹?這個減法是否有訣竅?

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科學中的定律並不是由一件單一實驗可以證明的,通常是累積很多實驗室,研究人員,多年努力才能下一個好的結論,我想科普困難的在於需要有強大的背景知識當做一個後盾,才能將內容簡化。嚴謹,就藏在參考文獻是否包含足夠的觀點。

嚴謹,就藏在參考文獻是否包含足夠的觀點。圖/pedro veneroso @Flickr

還有哪些科研領域也適合舉辦像生科懶人包這樣的活動?

我想大部份基礎研究領域都可以,畢竟所有的基礎研究都在問「為什麼」,而人類是充滿好奇心的動物,我們最喜歡聽別人說為什麼,然後因為得到答案而有恍然大悟的喜悅感。

生科懶人包是生科系限定的活動,如果有其他科系的學生,但研究領與屬於生科範圍是否也考慮納入?

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今年擴大為生命科學相關研究領域都可以加入,歡迎各界好漢一同來挑戰!

各種成為生科人的領悟

老師怎麼看待「一日生科,終生科科」這句話?生科系的出路真的很差嗎?

一個人追求的目標,無法達到就科科了。我想有些人的目標是安安穩穩的過一輩子,那麼這個人進到每天都在挑戰未知的生科領域,就會終生科科。如果追求的是數鈔票數到手抽筋,那麼當個商人最有機會。如果想要安安穩穩的數鈔票,找個富爸媽才不會科科。生命科學是探討生物界的未知,探討人體的未知,探討疾病的未知,為人類未來的健康打基礎,很可惜現在社會對於著眼未來並不是很友善,不過還是歡迎心臟強大的有志青年加入生科領域。

研究生物科學後,會不會影響自己的宗教信仰?

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宗教的主旨是希望人能向善,科學是追求真理,本質上沒有衝突。

生物科學跟生物科技之間是競爭關係還是合作關係?學生要怎麼選擇研究方向比較合適?

我自己認為,生物科學跟生物科技是時間前後關係,當我們藉由生物科學的研究了解一個生理現象後,就可以利用生物科技來解決這個生理現象出問題所造成的疾病,實際實驗操作上可能不會差太多,所以學生如果比較想問「為什麼」之類的問題可能比較適合生物科學,如果比較想問「怎麼辦」之類的問題可能比較適合生物科技。

您怎麼看同性婚姻?從生物學的角度出發,怎麼理解同性戀呢?

以下言論完全是自我感覺,不涉及「科學」立場。

我自己是做神經系統的研究,對我而言,性取向就好像日夜行動物的取向一樣,應該是由腦中某些神經迴路所決定,而腦中迴路很多是天生的,就好像日行性動物天生就在白天活動,夜行性動物天生就在夜間活動。然而雖然人類是日行性動物,有些人天生就是夜貓子,可能是他 / 她生理時鐘的腦部核區連結比較接近夜行性動物,當然這樣的言論完全沒有實際實驗證據。因為不了解,所以我們才會需要對於腦有更多的基礎研究,也因為對於生理機制的不了解,我們更應該以開放的心態來面對同性婚姻。

未來人類會否放棄葷食,演變成全素食的物種?

圖/David Stanley @Flickr

吃素食的動物擁有較複雜的消化系統,例如相對下較大的盲腸,人類的盲腸幾乎退化,因此我們並不是適合完全吃葉菜類食物。但是如果今天地球被我們破壞到只剩下葉菜可以吃,那麼演化或許會讓人類改變。至於植物性蛋白這方面,就需要下次另外三分鐘來介紹了。


 

2017 生科懶人包:全國三分鐘生科論文演講口說競賽

詳情請見:3MTLS 三分鐘生科論文口說競賽

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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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【成語科學】聞雞起舞:勤奮背後的生理時鐘
張之傑_96
・2025/07/05 ・1494字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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晉朝分為西晉和東晉兩個階段。西晉末期,二十來歲的祖逖和劉琨,在京城洛陽當個小官,兩人是很要好的朋友。當時內憂外患不斷,兩人都有大志,一心報效國家。

祖逖和劉琨經常住在一起,天將亮時,一聽到雞叫聲,就起來舞劍,希望能文能武。這就是成語「聞雞起舞」的由來。因此聞雞起舞,比喻勤奮向上、努力不懈。

晉朝祖逖劉琨聞雞鳴,共舞劍,立志勤奮。後世也以聞雞起舞,形容一個人勤奮、努力不懈。圖 / unsplash

西元 311 年,匈奴人攻入洛陽,北方大亂。317 年,琅琊王司馬睿(晉元帝)在建康(今南京)即位,史稱東晉。在這之前,史稱西晉。當北方陷入混亂時,祖逖率領一批人南下,輔佐晉元帝,封為鎮西將軍。劉琨留在北方抗擊異族,做到都督。兩人都發揮了各自的文韜武略。

談到這裡,該造兩個句了:

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我們要有光明的前程,就要學習聞雞起舞的精神,勤奮學習。

他天一亮,就起來鍛鍊身體,這種聞雞起舞的精神令人欽佩。

接下去要談談這個成語的科學意涵了。公雞之所以在破曉時啼叫,主要是「生物鐘」的關係。生物的生長和作息,都有一定的規律,這就是生物鐘。譬如牽牛花都是早上開花,蟋蟀傍晚後才會鳴叫,類似的例子不勝枚舉。

公雞呢?脊椎動物的大腦與小腦間,有個內分泌器官,叫做松果腺。晝行性動物,到了晚上松果腺會分泌褪黑激素,讓動物安然入睡。天亮時受到光線的刺激,褪黑激素分泌減少,動物就會醒來。公雞對光線的變化特別敏感,破曉時的微弱光線變化,也會讓牠醒過來,昂首啼叫。人們聽到公雞叫聲,就知道天要亮了。

公雞的大腦裡有松果腺,能感受破曉的微光變化,天一亮就減少褪黑激素分泌,牠便會醒過來,昂首啼叫。圖 / unsplash

公雞一般在天剛亮時啼叫,夏天在四、五點鐘,冬天在五、六點鐘。在沒有鐘錶的時代,公雞報曉是人們的重要時間指標。章老師小時候家裡沒有鐘錶,主要靠公雞啼叫,和固定時間前來叫賣的小販吆喝聲,知道大概是什麼時候了。

那麼,公雞醒來為什麼啼叫?雞是一種群居性動物,每個群體由一隻強壯威武的公雞當領袖。啼叫主要是宣示領域,也就是告訴其他雞群,這個地盤是我的,你們不要進來。

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因此,破曉時一隻公雞啼叫,附近的公雞就會跟著啼叫,都是宣示領域的意思。既然公雞啼叫是一種領域行為,所以公雞白天也會啼叫。小朋友,你到動物園的兒童動物區遊玩,聽過大白天公雞啼叫嗎?

寫到這裡,還有點空間,順便介紹另一個成語——擊楫中流。祖逖率軍北伐,渡過長江,船到中流時,他慷慨激昂的擊打著船槳,立誓恢復中原。這個成語用來比喻:成就一件事的決心和激情。

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圖片生成 AI 這麼多,哪個好用?AI 生圖工具大評比!
泛科學院_96
・2024/04/09 ・669字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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上一集聊 ChatGPT、Claude、Gemini 的使用心得。這次,輪到 AI 生圖工具的分享了!

由於 AI 生圖工具實在太多,所以 AJ 跟我決定,天下第一 AI 生圖大會,正式開始!

這次獎項分為三個:

  1. AI 老公 AI 勞工楷模獎:是我們日常工作的主力工具,綜合能力最強,推薦各位優先使用。
  2. 尖端科技獎:入圍的工具通常有一個特殊技能,非他不行,建議各位可以依照興趣與需求選用。
  3. 西都膠囊公司特別獎:特別推薦包含琳琅滿目 AI 模型的工具,可以滿足你的好奇心跟想像力,推薦各位 AI 阿宅務必全部跑起來。

廢話不多說,讓我們開始今天的頒獎儀式~

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最後,我把上面提到的 AI 生圖工具,放在這裡讓大家參考:

好詩好詩,如果這燃起了你心中對穿腸的熱情,請在下面留言對死我,你有寫我就會回!

有其他想要看的 AI 測試或相關問題,也可以留言給我們!

更多、更完整的內容,歡迎上科學院的 youtube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

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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!