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剛搬家就有蟲蟲危機?不速之蟲原來是玉米象──《害蟲偵探事件簿》

PanSci_96
・2017/05/30 ・2860字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

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  • 【科科愛看書】你以為只有骯髒的地方才會有害蟲?這種想法實在太天真了,翻開《害蟲偵探事件簿》就會發現,原來蟲蟲危機無處不在,就連新建成的潔淨建築也不例外。那我們到底該怎麼辦?不用擔心,跟著害蟲偵探一起辦案,就像有了金鐘罩鐵布衫,把害蟲通通擋在你家之外!

救命啊!新家被蟲蟲入侵了

大概是某一年的四月底吧,總之有一天早晨,住在神奈川日吉的朋友打電話到我橫濱的辦公室。他語氣沉痛地表示,剛蓋好的住家裡到處都是小黑蟲,妻子、孩子跟他自己都快崩潰了。

「拜託你幫幫我。」朋友說完這句話便掛掉了電話。

我頂著剛睡醒的一頭亂髮,立刻衝出辦公室前往他家。到了現場一看,他與家人正在院子裡嚇得直打哆嗦。

我馬上巡視新蓋好的建築物,只見地板、牆壁、天花板、廁所、浴室都看得到爬來爬去的玉米象。這棟新居蓋在由農地填土而成的人工建地上,誰也想不到怎麼會有這麼多玉米象?但答案就在腳下。檢查地板下方時,發現施工過後的木屑散落一地,裡面有些木片還有玉米象咬出的細小溝痕及孔洞……。

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玉米象一如其名,以啃噬穀物而聞名,其分布範圍遍及世界各地。這類昆蟲是米、麥、玉米等穀物的重要害蟲,主要有玉米象、米象(Sitophilus oryzae)、穀象(Sitophilus granarius)等。還沒發現穀象正式落腳於日本的確切證據。

玉米象是眾多穀類的敵人!圖/draculina_ak @ Flickr

飛啊飛啊~到處是玉米象

大量出現在新居的是玉米象(Sitophilus zeamais (Motschulsky))成蟲,體長約 2.3 到 3.5 公釐,具有象鼻狀的口吻。體色呈黑褐色、有光澤。前胸背板前方的幅圍狹窄,前翅有四個黃褐色的不明顯斑紋(照片 1)。幼蟲體長約 3 公釐,體色呈乳白色,各節有許多橫皺,體態肥滿,化蛹的體型則會稍微瘦一點。

照片1:啃食小麥的玉米象(Sitophilus zeamais (Motschulsky))。圖/《害蟲偵探事件簿》

可能發育的溫度範圍在 20~30 ℃,在氣溫 25 ℃、濕度 70%的環境下,從卵發育為成蟲的所需期間平均 32 天。據報告指出,在自然狀態下,夏季的發育所需期間約 35 天。

成蟲的食性除了義大利麵以外,也習慣在固體上穿孔及產卵,並以麵粉及米食粉類等食材為餌食。幼蟲是典型的「種子害蟲」,會在穀物種子裡發育,也會在義大利麵條裡、乾麵或蕃薯乾切片等食材裡繁殖。

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玉米象雌蟲會用象鼻狀的口吻(照片 2)在穀粒開一個小孔,在裡面各產一顆卵,再用分泌物將洞口封起來(egg plug)。

照片2:玉米象雌蟲的口吻(頭部)。圖/《害蟲偵探事件簿》

孵化的幼蟲會啃食穀類及其加工產品、義大利麵等食材的內部,成長到四齡幼蟲後即在原處化蛹。羽化的成蟲會在穀粒內部待數天,等到覆蓋身體表面的角質層(cuticle)硬化後,便咬破穀粒鑽出來(照片3)。成蟲具有飛行能力。

照片3:從義大利麵條裡羽化,正要鑽出來的玉米象。圖/《害蟲偵探事件簿》

至於一年長成次數,室內可達到四世代,野外的自然條件下約二到三世代。玉米象會以成蟲形態越冬,來到野外後,會棲息在倉庫的屋簷下或附近的石頭、木片下方。此物種分布範圍遍及全世界,是儲存穀物的重大害蟲。

米象對上玉米象:來啊,來單挑飛行能力

在日本的玉米象中有一近似種稱為米象(Sitophilus oryzae (Linnaeus))。成蟲的體長約 2.1 到 2.3 公釐,比玉米象略小,同樣具有象鼻狀的口吻,體色呈紅褐色到黑褐色,前胸背板的兩側邊緣大致呈平行。前翅的黃褐色斑紋比玉米象清晰。必須直接觀察生殖器才能判定其蟲正確的性別。

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在氣溫 25℃、濕度 75% 的環境下,發育所需期間平均 35 天。在自然條件下的發育期間比玉米象稍微長一些,氣溫 25℃ 的環境下,平均壽命可達到四個月,而食性與玉米象極為相似。

玉米象與米象的最大差異在於成蟲對寒冷的忍受程度。米象的成蟲在冬季的自然條件下會滅絕,僅有幼蟲能在穀粒裡越冬。生長適溫比玉米象高,約 30℃ 到 33℃,國內分布範圍最北達到宮城、秋田附近。抗寒力佳的玉米象甚至能在北海道旭川附近越冬。

玉米象與米象還有一項最大差異,有的米象沒有飛行能力,尤其是日本種的米象,生來不具飛行能力。分布範圍與玉米象類一樣遍及全世界,日本國內以玉米象居多,但是從整個世界來看,以米象略佔優勢。

真相只有一個,兇手就來自──

某間食品倉庫公司與我聯繫,說倉庫裡保存的伊朗人專用玉米食材裡有「玉米象」。我立刻前往現場調查,確實在玉米袋包裝裡發現了許多看似玉米象的蟲子。承辦人問我:「這些蟲子是從哪來的?」為了進一步確認,我便將相關證物帶回去詳細檢驗。

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經過鑑定後,確認這些侵入的蟲子不是玉米象,而是米象。但是找不到證據顯示它們究竟從何而來。困難之際幸得神助,當我向本書的監修者林晃史博士請教,他竟說道:「你仔細觀察看看,這米象會不會飛?」

我再次調查了帶回來的米象樣本,確定它具有飛行能力,倉庫的承辦人也證實:「它們的確在倉庫裡飛來飛去。」換句話說,由於日本國內的米象種類不具飛行能力,會飛的米象極有可能是從出口國或者流通據點等場所侵入。

木屑掰掰,蟲蟲不再來

話說回來在朋友的新居爬來爬去的玉米象,主要是把放置在地板下的木屑當成越冬場所,才會大量孳生。後來把所有木屑回收、室內各個角落全部清洗得乾乾淨淨,從此再也沒有發生蟲害,朋友一家人總算能安心居住。這次案件算是不幸中的大幸,地板下的木屑同樣是白蟻的棲息場所,但幸好這次白蟻並未入住。我建議朋友一定要向建設公司強調這一點。

木屑提供了玉米象越冬的環境。圖/steve lodefink @ Flickr

儘管如此,又得話當年了。在我們小時候,常常會在米粒裡看見玉米象,牠不會咬人,跟米一起煮來吃也不會中毒,更不是傳播疾病的媒介。但是對現代人來說,只覺得看起來很噁心、並因此產生恐懼。我趕到朋友家時,也不禁莫名其妙,為什麼人們對蟲子如此畏懼?

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不過,小時候一旦發現儲藏的米裡有玉米象,就會被大人叫去幫忙,要把米擺在戶外曝曬,並且看守一整天,防止麻雀來偷吃。小孩子玩遊戲的計畫也因此泡湯。只有那個時候,我們才恨透這些討厭的小蟲子,還替它取了名字,叫作「吃米蟲」。

順帶一提,朋友住家一案對我而言十分難忘。當時我剛投身除蟲工作,正猶豫著是否以此為終身志業,就在摸索未來的過程中遇到這件案子,總算讓我大致確定這一行「行得通」。一般人眼中的「害蟲」,對我可是「財蟲」。


 

 

本文摘自《害蟲偵探事件簿:50 年防蟲專家如何偵破食品中的蟲蟲危機》臉譜出版

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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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米缸裡的小飛象
何翰蓁
・2013/07/01 ・1523字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 416 ・四年級

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米象只有 0.2-0.3 公分長,比米粒還小。

米蟲正式的名字應該是米象,有個像象鼻長長的喙(rostrum)向前伸出,而且還會飛。米象在分類上被歸為米象屬(Sitophilus),米象屬的三個種:穀象(S. granarius L.),米象(S. oryzae L.)和玉米象(S. zeamais Mots.),都是惡名昭彰的害蟲,每年吃掉不少人類辛苦生產出來的糧食。

這場對決早已在米蟲與人之間進行了超過一萬年,這群迄今還站在擂台上的對手,實在讓人不得不敬佩。打從人類出現後,人蟲大戰應該從沒斷過,但是在眾多前前後後加入戰場的敵手中,如果要憑證據來說誰是最早出現在人類生活裡的搗蛋鬼,米象可是第一個有留下”入侵人類生活”證據的蟲兒。日本研究團隊在九州的種子島(Tanegashima Island)縄文時代(Jōmon period)後期遺址找到米象存在的證據[1]。不過被找到的不是它們的遺體,而是它們留在陶器碎片裡的壓痕。大概它們當年的數量不少,經過陶胚時被黏住,或是在陶土裡躲藏,不小心變成陶器的一部份。經過時間的長河,屍首早已分解殆盡,只留下印入陶器的身影。過去認為米蟲是跟著新石器時代的農業耕作到處傳播的,不過東亞估計是在 7000 年前才趕上這波農耕風潮[2],這群研究人員找到的這個一萬年前的證據,就證實了米蟲的出現不是跟著農耕行為來的,而可能是附近森林的住戶,只是後來發現人類家裡的食物好豐富才搬進米缸或倉庫裡的。

陶片上印下的米蟲倩影。照片出自 PLoS One 原研究( doi:10.1371/journal.pone.0014785)。

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這場戰爭繼續持續到現在,家裡的米缸有時會出現這些小小的米蟲。它們一胎生下大約四隻小蟲,好像不多,但是配合每天一胎的能力就很可怕了。媽媽在米粒上打好了洞產卵,小蟲出生後把米粒啃空,我們就失去了一個香噴噴的飯粒。忙碌的現代人看到米象繁生大概會是一句咒罵接著手工除蟲,而泛科學的讀者們大概會有強大的好奇心,想仔細看看這米象到底長得怎麼樣。希望下面這些照片希望能滿足你的好奇心,這些照片是用掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope)拍的,應該比你拿放大鏡仔細端詳半天還清楚一些。我不是昆蟲專家,希望貼出這些照片可以引起專家的興趣,告訴我這些有趣的構造是什麼。

米象的側面。可以看到單邊的三隻腳,一個長長的喙(rostrum),和兩根觸角。放大 40 倍。

翅鞘上毛狀突起的放大圖。放大 1010 倍。

米象頭部兩根觸角,上面還有毛狀突起。放大 495 倍。

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米象的頭部放大,中間是複眼,下面是觸角的基部。放大 200 倍。

米象的複眼。放大 1100 倍。

米象頭側波浪狀突起。放大 1800 倍。

米象的腹面。放大 40 倍。

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米象的吻端。放大 500 倍。

  1. Obata H, Manabe A, Nakamura N, Onishi T, Senba Y (2011) A New Light on the Evolution and Propagation of Prehistoric Grain Pests: The World’s Oldest Maize Weevils Found in Jomon Potteries, Japan. PLoS ONE 6(3): e14785. doi:10.1371/journal.pone.0014785
  2. Neolithic. Wikipedia.
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