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回〈美國牛肉的迷思—謠言與事實 Q&A〉

Gene Ng_96
・2012/02/14 ・2478字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

我其實真的很不想再寫任何跟美國病牛肉相關的文章了,只是這篇〈美國牛肉的迷思—謠言與事實 Q&A〉有太多科學上的疑慮,所以不得不為之。

文章的Q1沒算完全對帳。

致命的大腸桿菌O157,其實就有可能是因為美國牛的飼養方式造成的。大腸桿菌O157可通過酸性胃液而存活。牛原本的胃液是中性的,因為飼料中添加了不是自然食物的玉米而變成酸性。牛的胃原本是要代謝以纖維素為主的草料,可是當代謝玉米中大量的澱粉,就會讓胃液呈酸性。在牛中性的胃液中,大腸桿菌O157會面對其他細菌的競爭。可是,因為牛吃了含玉米的飼料,讓中性胃液變酸了,其他細菌被淘汰掉了,大腸桿菌O157才能坐大。

學術論文請參考這三篇由美國農業部專家和大學教授撰寫的:

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就因為大腸桿菌O157這個問題,美國的屠宰場,其實應該得好好訓練員工,要他們小心在屠宰過程中不要弄破牛的腸胃道,讓裡頭可能存在的大腸桿菌O157污染牛肉。可是美國屠宰場基本上是血汗工廠,員工要快速處理大量屠體,所以才會有漏網之魚。這問題的嚴重性,可參考《紐約時報》(The New York Times)的這篇專文 The Burger That Shattered Her Life

這是一個飼養和屠宰兩層面的問題,這篇文章把問題簡化過頭了。

大腸桿菌O157
大腸桿菌O157

Q2中的這句「牛吃的玉米是飼料玉米跟青割玉米,品種跟人吃的甜玉米不同,這些飼料用品種算是非常粗糙的食物, 也只有牛羊這類反芻動物才會開開心心地吃下去。」,是嚴重誤導。美國牛吃了添加玉米的飼料後,因為玉米中的大量澱粉的分解代謝異常,而會較容易懼患代謝疾病和感染性疾病。這讓飼養場需要使用大量的抗生素,如獸醫用藥物Rumensin和Tylosin等等。為了解決這個問題,飼料中就會添加更多化學藥劑,不過卻會讓胃中的微生物相產生更糟的變化。牛都成了藥罐子還吃玉米吃得開開心心?

美國牛

Q3之中,拿兩種牛肉和深海魚比,用意是要我們放棄吃都不健康的牛肉,改吃更健康的深海魚嗎?健不健康是比較來的,這是顧左右而言他,來模糊問題的焦點。

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Q4之中,也是避重就輕地顧左右而言他。已經有不少科學證據說明吃食紅肉(美國人最主要吃的紅肉就是集約式的畜牧業餵養出來的牛肉),和許多疾病如大腸癌、心血管疾病、糖尿病、肥胖等文明病息息相關,相關學術論文及資料可在此文章中引用文獻中找到:http://en.wikipedia.org/wiki/Red_meat#Health_risks

Q5之中舉例不當,用只有牛中招來解釋跨物種傳染的範圍。朊毒體(Prion)的跨物種傳染機制和範圍還不明,這篇今年一月發表在頂尖學術期刊Science的論文就發現,朊毒體的跨體物感染的程度和不同組織有關,而且比原先知道的還高:Beringue V, et al. Facilitated cross-species transmission of prions in extraneural tissue. Science. 2012 Jan 27;335(6067):472-5.

Q6談到的既然是事實,那麼在更嚴格的管控施行之前,拒吃是不是對廠商施壓的合理且有效的手段呢?

其實,我很多在美國留過學,或者居住在美國的朋友,對美國牛肉都比較放心,因為除非吃素,否則很難不吃到美國牛肉。就因為吃過不少美國牛肉,就心理上認為那些牛肉就應該沒事,是一種自我安慰的心態吧。我當初留學美國時,當然也在不知道的情況下吃了不少,可是後來知道真相後,就儘量不吃了。

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很多人可能沒到過集約式養牛場,我到過南加州的一個集約式養牛場幾次。那裡非常恐怖,臭氣衝天,看過保證沒有任何食慾。

美國牛

對於這些美國牛肉不健康的各種因子,基本上都有風險和劑量的問題,所以不管過去吃了多少,只要未來少吃或不吃,就能理性地減少風險和劑量。所以沒必要因為過去吃多了,就心理上認定沒問題才能安心!

原文出處:

延伸閱讀:

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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大腸桿菌是好菌還是壞菌?只分布於人體大腸嗎?——《生物學學理解碼》
PanSci_96
・2019/04/16 ・1757字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

課本介紹人體大腸中的大腸桿菌 (Escherichia coli) 有助於維生素吸收,但新聞報導時有感染大腸桿菌而死亡的案例,究竟它是有助於人體健康的益菌還是讓人生病的病原菌?此外,大腸桿菌顧名思義應分布於大腸,其他腸道區域也有大腸桿菌嗎?

大腸桿菌。圖/pixnio

大腸桿菌小檔案

大腸桿菌屬於兼性厭氧的革蘭氏陰性桿菌,由德國細菌學家西奧多 · 埃希 (Theodor Escherich) 於 1885 年嘗試找出霍亂病原時,於結腸中分離鑑定,因此大腸桿菌的屬名為埃希氏菌屬 (Escherichia) ,而 coli 是指  「colon」 (大腸中的結腸)。 埃希最早將之命名為 Bacterium coli commune(大腸中普通的桿菌),阿爾多 · 卡斯特拉尼 (Aldo Castellani) 與阿爾伯特 · 約翰 · 查爾默斯 (Albert John Chalmers) 於 1919 年更名為 Escherichia coli,以紀念埃希的貢獻,但直到 1958 才被官方認定 (Emerg. Infect. Dis., 2015) 。

是好菌?

人體大腸中的大腸桿菌與我們的關係常為互利共生,大腸桿菌可合成並釋放人體所需的營養素,包含維生素K 、 B12 等;人體製造凝血因子時需要維生素K 的參與。

大腸桿菌可由腸道中獲得營養與有利的生長環境,亦能抑制其他病菌生長,幫助維持腸道菌落。

還是壞菌?

大腸桿菌通常不致病,因此大部分的菌株並非致病菌,但有些菌株會引起食品中毒,通稱為病原性大腸桿菌  (EEC) ,依據其致病機制,主要可分為六種亞群(施等人, 1997 )。最常見的致病性大腸桿菌是因細菌的內毒素,引起腹瀉、脫水等症狀,稱為「旅行者的腹瀉」 (Traveler’s diarrhea) 。

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致病性大腸桿菌常引起「旅行者的腹瀉」(Traveler’s diarrhea)使人精神不濟。圖/pixabay

另一種致病性大腸桿菌,是 1982 年於美國爆發出血性結腸炎的大腸桿菌 O157 : H7 ,該種菌株透過內毒素破壞腸道與腎臟,可能造成腸道出血與溶血性尿毒症 (HUS) 。大腸桿菌 O157 : H7 產生的內毒素稱為類志賀氏毒素 (Shiga-like toxins 或 verotoxin) ,與痢疾志賀氏桿菌 (Shigella dysenteriae,為桿菌性痢疾的病原菌之一)產生的志賀氏毒素相似。科學家認為痢疾志賀氏桿菌的內毒素基因經噬菌體傳遞,被帶入大腸桿菌中,形成大腸桿菌 O157 : H7  菌株。

大腸桿菌依血清型區分不同菌株。圖/《生物學學理解碼》。

大腸桿菌的數量與分布

人類胃腸道內居住著許多微生物,形成一個複雜的生態系統。一個人的糞便中可鑑定出 400 多種細菌,主要為厭氧菌。腸道是氧氣濃度受限的環境,分布了兼性厭氧菌 (facultative anaerobes) ,包含大腸桿菌與葡萄球菌 (Staphylococcus) ,佔腸道微生物數量的 0.1%。人體的上消化道(胃、十二指腸、空腸和迴腸前段)細菌菌落較為稀疏,細菌濃度小於 104 個生物體 / 毫升腸液。

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比較各段消化道內厭氧菌與大腸桿菌的數量(修改自  Gorbach, 1996 )。圖/《生物學學理解碼》

下消化道中以大腸分布的菌落最多濃度約為 1011 個細菌 / 克糞便,其中主要是厭氧菌,其數量可達兼性厭氧菌的 1000 倍 (Gorbach, 1996) 。換句話說,大腸桿菌在小腸中分布的數量極少,在迴腸中數量較多,但主要分布於大腸。

人體各消化器官的分段。圖/《生物學學理解碼》。

破除大腸桿菌的刻板印象

◎一般腸道內的大腸桿菌與人體互利共生,大腸桿菌通常不致病。
◎部分種類的大腸桿菌菌株會引起食品中毒,稱為病原性大腸桿菌。致病性大腸桿菌常是透過細菌的內毒素,引起腹瀉、脫水等症狀,或是如大腸桿菌 O157 : H7 透過內毒素,破壞腸道與腎臟。
◎人體的上消化道細菌菌落較為稀疏,下消化道中以大腸分布的菌落最多,其中主要是厭氧菌,其數量可達兼性厭氧菌的 1000 倍。
◎大腸桿菌在小腸中分布的數量極少,在小腸的迴腸段中數量較多,但主要仍是分布於大腸。

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情資來源:

 

 

 

本文摘自《生物學學理解碼:從研究史、生態、生理到分子生物,完整剖析39個高中生物學疑難案例》,紅樹林,2019  年 3 月出版。

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不管是美牛還是核災食品,為何科學無法克服民眾的食安疑慮?
林澤民_96
・2017/01/13 ・6488字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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行政院長林全宣布暫緩開放日本核災地區食品進口,這是繼 2009 年美國牛肉進口爭議之後,政府的食安科學在民眾的疑慮之中敗下陣來。

2008年韓國民眾大規模示威抗議美國牛肉進口。圖/By Blogger 샛길(Set-gil) - 너무나 뜨거운 광우병 쇠고기 수입 반대 촛불집회 열기 (Korean), CC BY-SA 2.0 kr, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4007375
2008 年韓國民眾大規模示威抗議美國牛肉進口。圖/By Blogger 샛길(Set-gil), CC BY-SA 2.0 kr, wikimedia commons.

2008 年韓國民眾才為美牛問題進行大規模示威抗議不久,馬英九政府在美方壓力之下也簽署了「美國牛肉輸台議定書」,引起民眾一片譁然。政府希望能說服民眾的理由,是吃美國牛肉得狂牛病因而致命的機會極小。當時美國在臺協會台北辦事處處長司徒文說沒有人吃美國牛肉致死,而台灣在 2008 年有一千多人騎機車死亡,「沒有人說騎機車不安全」。衛生署長葉金川也附和說吃美牛得狂牛病的機會跟被雷打到兩次一樣,「是非常低的風險」。

機會、命運,請選擇

2010 年,我隨台灣旅美政治學者訪問團回台,有機會面見當時的行政院吳敦義院長及馬英九總統,談到美牛進口爭議。我建言說用「機率」來為食安政策辯護是無法說服民眾的。我說:政府發行公益彩券,其中獎機率幾乎為零,難道政府要勸民眾放棄中獎的希望?而即使中獎機率極小是科學的客觀事實,這對民眾也沒有說服力,因為民眾買彩劵,相信的是「命運」而不是「機會」。

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以大樂透為例:大樂透每注中頭獎的機率只有 1/13,980,000,而每期有高達數百萬注的銷售量。如果下注的買家都如政府在食安議題上所希望的、從客觀頻率的觀點來詮釋機率並以之作為行為的依據,他們就不會下注了,而公益彩券恐怕也早就破產了!事實是:下注的民眾在開獎前都還是抱著會中獎的希望,而如果這還不夠,很多人會燒香拜佛禱告,希望神明保佑他們中獎。

拜託拜託讓我今年發大財(設計對白)。圖/By Gunkarta - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15758236
拜託拜託讓我今年發大財(設計對白)。圖/By Gunkarta – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

政府在食安問題上用低風險來遊說民眾之所以沒有效果,是因為官員們不知道民眾對機率的認知是跟他們完全不一樣的。從風險管理上來看,不論是公益彩劵或食安管控,政府完全可以用客觀頻率的概念來計算機率、期望值。以大樂透而言,如果每期賣出 5 百萬注,則可以算出最少有一注中頭獎的機率是 0.30;政府可以和賭場一樣很精確地預期盈虧。同樣的道理,在食安的問題上,政府也可以估計大約會有幾人得病或死亡。如果這個數目甚低,政府覺得可以容忍,便據以制定食品進口政策。這個決策過程可以是科學的,但它的客觀性恰恰造成與民眾認知的差距。

對於民眾而言,他們買彩劵在乎的不是全部共有幾人得獎,而是自己有沒有得獎。在食安問題上,他們擔心的不是一共有幾人致病,而是他們自己或家人、親友會不會致病。

即使客觀上致病的機率不大,但主觀上相信下注大樂透有中獎可能的民眾,自然不會排除不幸命運降臨的可能性。對民眾而言,食安問題正是所謂「黑天鵝」事件:它的機率雖小,危害卻極大。

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「如果不覺得騎機車不安全,便沒有理由說吃美牛不安全」,這是錯誤的命題。首先,民眾對交通安全並不是完全放心。他們即使出門不見得會燒香禱告,也可能在身上、車上放平安符。而一般人在親友出遠門時,總會致上旅途平安的祝福,正是反映了對交通安全的顧慮。他們了解,意外事故是有可能降臨自身的,只是現代生活不能沒有交通,不能因咽廢食罷了。說不怕車禍便沒有理由怕美牛或核災食品,難道要民眾在上餐廳時攜帶平安符或在餐桌上互相祝禱 “Have a safe meal”?而且,在交通問題上,民眾期待的是政府能夠從基本建設上減少車禍的機率,而開放有食安顧慮的食品進口卻是增加致病的機率,這當然不符合民眾對政府的期待。

主觀機率、客觀機率,大大不同

即使撇開命運不談,民眾對於美牛或核災地區食品風險的估計,也會與政府的科學估計有所不同。政府官員從風險管理的立場出發,自然要收集科學證據與統計資料,盡量客觀地估計食安問題對民眾健康造成危害的機率。但是一般人對於機率的認知,卻通常帶有主觀的成分。

這種傾向,在 1970 年代即為心理學家、2002 年諾貝爾經濟學獎得主康尼曼(Daniel Kahneman)與其早逝的合作者特沃斯基(Amos Tversky)所發現。康尼曼與特沃斯基的理論主張一般人在作風險決策時,沒有能力用科學、客觀的方法估計機率,而是用一些簡單、有效率的捷徑來作為主觀估計的依據。這些捷徑,他們稱之為 heuristics,意思是具啟發性的簡便法則。

康尼曼與特沃斯基的研究歸納出三種主要法則:

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記憶所及簡法(availability heuristic):以記憶所及的相關事件來估計機率

代表性簡法(representativeness heuristic):根據事件的代表性來估計機率

定點調整簡法(anchoring and adjustment heuristic):以一個數目為基底,然後往上或往下調整估計

根據這些簡法估計出來的機率通常會偏離客觀機率,造成估計誤差。記憶所及的事件常受媒體或個人經驗影響;具代表性特質的事件當然不見得發生次數就高;而作為基底的數目即使是隨機決定的,也常會影響到調整後的估計。

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舉例而言,六個兒女的家庭,其性別出生序一共有 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 64 種可能的排列法。因為每一胎生男生女的機率各為 0.5,而且各胎是男是女都是互相獨立的事件,這 64 種出生序都是同樣可能的。可是當康尼曼與特沃斯基在實驗中問受測者「女男女男男女」和「男女男男男男」哪一種出生序可能性較高時,超過 80% 的受測者認為第一種出生序較為可能。即使是比較各有三男三女的「女男男女男女」和「男男男女女女」,大多數人仍然認為第一種排序的可能較高。康尼曼與特沃斯基舉此實驗為「代表性簡法」造成估計偏差的例證,因為一般人都認為上述兩組的第二種排序較無代表性。

另一個例子:下列兩個陳述中,你認為哪個的可能性較高?

林教授自 2010 年以來,諸事不順。

林教授自 2010 年與馬英九總統握手以來,諸事不順。

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2010年6月筆者參與台灣旅美政治學者訪問團與馬總統座談,提及食安問題。圖/作者提供
2010 年 6 月筆者參與台灣旅美政治學者訪問團與馬總統座談,提及食安問題。圖/作者提供

如果你認為第二個陳述的可能性較高,可能你是受到「記憶所及簡法」的影響了,因為記憶中有某某人與馬總統握手過就倒楣的媒體報導;你如果相信它,記憶所及,就容易想像,感覺上可能性就高。但是在邏輯上,第一個陳述包含第二個,因此其可能性較高。

以食安問題而言,當人們記憶所及是媒體對狂牛病或核災感染食品危害健康的報導時,他們對食安風險的估計會使用「記憶所及簡法」,因而造成高估的偏差。(筆者長期住在美國,吃牛肉毫無顧忌。記憶中,從未看到美國媒體對這議題有所報導。)

其實,康尼曼與特沃斯基後來發展成型的「前景理論」(prospect theory)就直接主張一般人會高估客觀上較低的機率而低估客觀上較高的機率。像大樂透中頭獎或吃美牛得狂牛病這種客觀上接近於 0 的機率,在小數點之後有那麼多 0,一般人是沒法想像的。多幾個 0 或少幾個 0 對民眾而言其實是無感,可是當他們看到報導有人中頭獎或得狂牛病,他們對這些機率的主觀估計就不會是 0,而會比 0 顯著地高。

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當人們主觀上認為吃美牛或核災地區食品有得病致死的可能時,他們對進口有安全疑慮食品的期望值就會比現狀糟糕了,當然無法接受政府開放進口的政策。這一點,應用康尼曼與特沃斯基的前景理論,我們還可以從民眾的立場做更進一步的風險決策分析。

前景理論的風險決策分析

前景理論的風險決策分析與傳統理論不同之處,在於後者在計算預期效益時用客觀機率來加權價值,而前者則用主觀機率。除了對主觀機率的假設外,前景理論對價值(或效益)函數也做了一些特殊的假設。如果用 π(.) 代表主觀機率作為客觀機率的函數、v(.) 代表價值作為「得」、「失」結果的函數,前景理論的主要假設可以簡單敘述如下:

機率函數

  • 客觀機率為 0 的結果其主觀機率亦為 0:π(0)=0。
  • 客觀機率為 1 的結果其主觀機率亦為 1:π(1)=1。
  • 客觀機率甚小的結果,其主觀機率大於客觀機率:若 p 甚小,則 π(p) > p。
  • 客觀機率較大的結果,其主觀機率小於客觀機率:若 p 甚小,則 π(1-p) < 1-p。
  • 較大客觀機率在主觀上被低估的幅度,可能大於甚小客觀機率在主觀上被高估的程度:若 p 甚小,則 (1-p) – π(1-p) ≥ π(p)-p,也就是 π(p) + π(1-p) ≤ 1。
  • 其它與本文無直接關係的假設。

下圖是康尼曼與特沃斯基所假設的加權函數,也就是主觀機率函數。

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圖/A. Tversky and D. Kahneman, “The Framing of Decisions and the Psychology of Choice.”Science, Vol. 211, 30 January 1981.
圖/A. Tversky and D. Kahneman, “The Framing of Decisions and the Psychology of Choice.”Science, Vol. 211, 30 January 1981.

價值函數

  • 無「得」無「失」的結果其價值為 0:v(0)=0。
  • 有所「得」的正面的結果,其價值函數往正向呈現邊際效益遞減的趨勢。
  • 有所「失」的負面的結果,其價值函數往負向呈現邊際效益遞減的趨勢。
  • 相對於同樣數量的「得」,「失」所造成的傷害程度大於「得」所帶來的滿足程度:若 x<0,則 |v(x)|>|v(-x)|。
  • 風險決策的預期價值為「得」、「失」結果價值用主觀機率加權後的總和:若風險決策得到 x 結果的客觀機率為 p,得到 y 結果的客觀機率為 q,則風險決策的預期價值為 V(x,p;y,q) = π(p)v(x) + π(q)v(y),此預期價值也稱作「前景」(prospect)。

下圖中的藍色曲線是康尼曼與特沃斯基價值函數的一個例子。曲線上的紅點代表兩個結果 x 與 y,其價值分別為 v(x)=-900 與 v(y)=150。紅色虛線代表兩個價值以所有可能之主觀機率加權後之總和,也就是預期價值。π(p) 越大則預期價值越靠近 x 點 ;π(q) 越大則預期價值越靠近 y 點。

prospect

我們現在可以用前景理論來分析一般民眾在決定要不要支持政府開放進口有安全疑慮食品的政策了。這個決定包含兩個選項:支持開放進口或維持不進口的現狀。因為支持開放會有兩個可能結果:(x)因食用不安全的食品而致病、(y)得到更多的安全食品,而民眾做決定時並不能確定哪一種結果會發生,只能主觀估計這些結果的機率,所以他們的決定是一種風險決策。我們可以把選項的各種可能結果更清楚地表示如下:

A. 不支持開放進口,其結果為 s。這個結果是確定的也就是客觀機率為 1。若不支持開放進口並不會改變現狀,則我們可以假設現狀的價值為 v(s)=0 。因為此結果的客觀機率為 1 ,其主觀機率 π(1)=1。選項 A 的前景為 0。

B. 支持開放進口,其結果為 x 的客觀機率為 p、為 y 的客觀機率為 q。選項 B 的前景為兩種結果用主觀機率加權後的預期價值 V(x,p;y,q) = π(p)v(x) + π(q)v(y)。

前景理論雖然認為民眾在估計機率時會有主觀、甚至不理性的情形,然而在主觀機率形成之後,他們做決定的邏輯卻仍然與理性選擇一樣,也就是用預期價值(前景)的相對大小來決定選項。在這裡,只有當

V(x,p;y,q) = π(p)v(x) + π(q)v(y) > 0

成立的時候,民眾才會選擇 B,也就是支持政府開放進口的政策。以上圖為例,這代表 x 與 y 的預期價值必須要在紅色虛線在橫軸之上的那一部分,民眾才會願意承擔風險。

上式中,如果 v(x) 與 v(y) 均為正值,不等式是一定成立的,民眾會支持開放;如果 v(x) 與 v(y) 均為負值,不等式則一定不成立,民眾不支持開放。但這裡 v(x)<0 而 v(y)>0,所以不等式是否成立要進一步分析。政府官員決策的依據,是用科學研究的結論認定食安有問題的機率極小,也就是 π(p) = p→0,如此則 V(x,p;y,q) = π(q)v(y) > 0,不等式亦成立,民眾應該可以放心政府的開放政策,甚至還可以享受食品多樣性的正面價值。

這種一廂情願的想法,卻不能讓民眾接受,那是因為民眾做決定時用的不是傳統經濟學的理性選擇邏輯,而是認知心理學前景理論的邏輯。上面說過,前景理論不因為 p 甚小就認為 π(p) = p→0 而是認為 π(p) >p,也就是民眾不認為食安問題的負面結果可以完全忽略:風險選項的預期價值必須要把 π(p)v(x) 納入考量。

上面作為民眾買單的不等式可以轉換為

-v(x)  < [π(q)/π(p)] v(y)

注意,這裡 -v(x) 是因食用不安全進口食品所造成的傷害(負值)的負值;因為負負得正,我們可以用  |v(x)|  來代替它。將它代入上式得

|v(x)| < [π(q)/π(p)] v(y)

這個不等式是否成立?為了方便討論,我們且根據前景理論的假設做一些數值估計。因為 p 甚小,民眾主觀上會高估它,我們假設 π(p) = 0.01(百分之一)是個合理的估計。再者,因為 p+q=1,所以 q = 1-p = 0.99 是個甚大的機率,它會被低估,而且它被低估的程度會大於 p 被高估的程度。我們假設 π(q)=0.90。將 π(p)=0.01 與 π(q)=0.90 代入上式得

|v(x)|  < 90v(y) 或 |v(x)|/v(y) < 90

也就是說,只有那些主觀上認為健康的代價小於美國牛肉或核災地區食品所能帶來的滿足感的 90 倍的民眾,才會願意甘冒風險支持政府的進口政策!只要健康的代價相對於食品滿足感足夠大,儘管致病的客觀機率甚小,因為主觀上其可能性不可忽略,民眾不會支持政府。注意:這裡因為致病是「失」而滿足感是「得」,根據前景理論,即使失與得同額,民眾在價值估計上對失去健康的反應也會更強烈的。

也許您認為上面的數值假設太不合理,那讓我們修改一下。現在假設要開放的食品會致病的主觀機率是π(p)=0.001(千分之一),而 π(q)=0.990,則

|v(x)| < 990v(y)

讀者們可以自問您健康的代價會小於美國牛肉或核災地區食品所能帶給您的滿足感的 990 倍嗎?如果您的答案是肯定的,您就可以放心支持政府開放進口的政策了。

政府要如何才能說服民眾支持開放進口?

前景理論最為人所熟知的結果,恐怕是它能用來預測人們對待風險的態度。一般來說,因為價值函數的邊際效益遞減,一般人在面對「得」的情況比較會想要避免風險(risk-averse),而在面對「失」的情況比較願意承擔風險(risk-acceptant)。這其實不是鐵律,真正的風險態度還是要從比較選項的預期價值來決定。

政府進口美牛和核災地區食品的動機是什麼?圖/By Alpha from Melbourne, Australia - Eye fillet marbling - Little Creek Cattle Co Grass-Fed Beef, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9818464
政府進口美牛和核災地區食品的動機是什麼?圖/By Alpha from Melbourne, Australia – Eye fillet marbling – Little Creek Cattle Co Grass-Fed Beef, CC BY-SA 2.0, wikimedia commons.

從馬政府到蔡政府,不論是進口美牛或核災地區食品,最令民眾困惑的是為何在有食安疑慮的情況下,政府仍然那麼亟於開放進口這些食品。雖然媒體猜測政府背後有來自美、日、或世貿組織的壓力,但政府從未曾把不開放進口的後果明確讓民眾知道,因此民眾在做風險決策時,並未嚴肅考慮不支持開放進口的後果。

如果民眾清楚知道不開放的的負面後果,那他們是不是就會比較願意承擔風險而支持開放進口?要回答這個問題,我們必須將上面的分析略作修正。此時選項 A 的結果 s 的價值不再為 0,而是 v(s)<0,其主觀機率仍然是 π(1)=1。選項 A 的前景為 v(s)<0。因此,民眾願意支持開放進口、承擔風險的條件是:

V(x,p;y,q) = π(p)v(x) + π(q)v(y) > v(s)

因為 v(s)<0,很顯然這個條件會比較容易達到,但我們還可以進一步把它轉換成:

|v(x)| < [π(q)/π(p)] v(y) + [1/π(p)] |v(s)|

這裡不等式右邊第一項根以前一樣,第二項的 |v(s)|=-v(s) 是不開放進口的後果的絕對值,這可以包括受到美、日、甚至 WTO 反制的代價。若我們如前假設 π(p)=0.01 與 π(q)=0.90,則

|v(x)| < 90v(y) + 100 |v(s)|

相信有不少民眾會同意:台灣受到重要國際友邦和組織反制的代價,比起美國牛肉或核災地區食品所能帶給個人的滿足感要高出太多了,何況有安全疑慮的食品即使進口,個人也可以不吃。在這種考量下,應該會有更多民眾願意承擔風險、支持政府的政策。

政府官員必須了解:當你們以巨額獎金引誘民眾下注公益彩券的時候,你們不能夠同時要求他們不要擔心有安全疑慮的進口食品;當你們用科學方法從事食安風險管理的時候,你們不能夠簡單地認為幾個人死亡和幾個人中獎一樣,是在政府治理可以容許的範圍之內,而冀求民眾支持。

本文嘗試說明:民眾不但相信命運甚於相信機會、系統性高估微小機率,對負面結果的反應也較正面結果更強烈。在進口有安全疑慮食品這個議題上,日、韓政府、馬政府都已嚐過苦頭,蔡政府不應該不汲取教訓。真的有國際關係上不得不然的苦衷,應該實話實說,民眾自然會加以考慮。科學是冷酷的,政府不能不尊重科學,但更不能不尊重民眾的思考方式和安全考量。

本文〈為何科學無法克服民眾的食安疑慮?〉轉載自 Tse-min Lin 的部落格

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林澤民_96
37 篇文章 ・ 245 位粉絲
台大電機系畢業,美國明尼蘇達大學政治學博士, 現任教於美國德州大學奧斯汀校區政府系。 林教授每年均參與中央研究院政治學研究所及政大選研中心 「政治學計量方法研習營」(Institute for Political Methodology)的教學工作, 並每兩年5-6月在台大政治系開授「理性行為分析專論」密集課程。 林教授的中文部落格多為文學、藝術、政治、社會、及文化評論。

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回〈美國牛肉的迷思—謠言與事實 Q&A〉
Gene Ng_96
・2012/02/14 ・2478字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

我其實真的很不想再寫任何跟美國病牛肉相關的文章了,只是這篇〈美國牛肉的迷思—謠言與事實 Q&A〉有太多科學上的疑慮,所以不得不為之。

文章的Q1沒算完全對帳。

致命的大腸桿菌O157,其實就有可能是因為美國牛的飼養方式造成的。大腸桿菌O157可通過酸性胃液而存活。牛原本的胃液是中性的,因為飼料中添加了不是自然食物的玉米而變成酸性。牛的胃原本是要代謝以纖維素為主的草料,可是當代謝玉米中大量的澱粉,就會讓胃液呈酸性。在牛中性的胃液中,大腸桿菌O157會面對其他細菌的競爭。可是,因為牛吃了含玉米的飼料,讓中性胃液變酸了,其他細菌被淘汰掉了,大腸桿菌O157才能坐大。

學術論文請參考這三篇由美國農業部專家和大學教授撰寫的:

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就因為大腸桿菌O157這個問題,美國的屠宰場,其實應該得好好訓練員工,要他們小心在屠宰過程中不要弄破牛的腸胃道,讓裡頭可能存在的大腸桿菌O157污染牛肉。可是美國屠宰場基本上是血汗工廠,員工要快速處理大量屠體,所以才會有漏網之魚。這問題的嚴重性,可參考《紐約時報》(The New York Times)的這篇專文 The Burger That Shattered Her Life

這是一個飼養和屠宰兩層面的問題,這篇文章把問題簡化過頭了。

大腸桿菌O157
大腸桿菌O157

Q2中的這句「牛吃的玉米是飼料玉米跟青割玉米,品種跟人吃的甜玉米不同,這些飼料用品種算是非常粗糙的食物, 也只有牛羊這類反芻動物才會開開心心地吃下去。」,是嚴重誤導。美國牛吃了添加玉米的飼料後,因為玉米中的大量澱粉的分解代謝異常,而會較容易懼患代謝疾病和感染性疾病。這讓飼養場需要使用大量的抗生素,如獸醫用藥物Rumensin和Tylosin等等。為了解決這個問題,飼料中就會添加更多化學藥劑,不過卻會讓胃中的微生物相產生更糟的變化。牛都成了藥罐子還吃玉米吃得開開心心?

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美國牛

Q3之中,拿兩種牛肉和深海魚比,用意是要我們放棄吃都不健康的牛肉,改吃更健康的深海魚嗎?健不健康是比較來的,這是顧左右而言他,來模糊問題的焦點。

Q4之中,也是避重就輕地顧左右而言他。已經有不少科學證據說明吃食紅肉(美國人最主要吃的紅肉就是集約式的畜牧業餵養出來的牛肉),和許多疾病如大腸癌、心血管疾病、糖尿病、肥胖等文明病息息相關,相關學術論文及資料可在此文章中引用文獻中找到:http://en.wikipedia.org/wiki/Red_meat#Health_risks

Q5之中舉例不當,用只有牛中招來解釋跨物種傳染的範圍。朊毒體(Prion)的跨物種傳染機制和範圍還不明,這篇今年一月發表在頂尖學術期刊Science的論文就發現,朊毒體的跨體物感染的程度和不同組織有關,而且比原先知道的還高:Beringue V, et al. Facilitated cross-species transmission of prions in extraneural tissue. Science. 2012 Jan 27;335(6067):472-5.

Q6談到的既然是事實,那麼在更嚴格的管控施行之前,拒吃是不是對廠商施壓的合理且有效的手段呢?

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其實,我很多在美國留過學,或者居住在美國的朋友,對美國牛肉都比較放心,因為除非吃素,否則很難不吃到美國牛肉。就因為吃過不少美國牛肉,就心理上認為那些牛肉就應該沒事,是一種自我安慰的心態吧。我當初留學美國時,當然也在不知道的情況下吃了不少,可是後來知道真相後,就儘量不吃了。

很多人可能沒到過集約式養牛場,我到過南加州的一個集約式養牛場幾次。那裡非常恐怖,臭氣衝天,看過保證沒有任何食慾。

美國牛

對於這些美國牛肉不健康的各種因子,基本上都有風險和劑量的問題,所以不管過去吃了多少,只要未來少吃或不吃,就能理性地減少風險和劑量。所以沒必要因為過去吃多了,就心理上認定沒問題才能安心!

原文出處:

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延伸閱讀:

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋