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微生物的奇幻旅程:食物為何變得好壞壞? ──「PanSci TALK:生鮮食品該如何保存」

衛生福利部食品藥物管理署_96
・2017/07/19 ・4438字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,泛科學企劃執行

文字記錄/陳亭瑋

食物是怎樣開始變質腐敗的?把生鮮食品「冰起來」,就能對付食品上的微生物讓食物不會「壞掉」嗎?而我們使用冰箱的方式,又真的正確嗎?

今年度食安系列講座第二彈「PanSci TALK:生鮮食品該如何保存?」的首位講者,輔仁大學食品科學系的陳邦元助理教授,這次帶領大家話說從頭,由食品微生物學的角度探討食物保存的基本原理。

輔仁大學食品科學所陳邦元助理教授。圖/By PanSci

生鮮食品是活的還死的?

「首先,日常生活中的新鮮食品可以被區分為『動物性』跟『植物性』兩類。」動物性食品如肉品、水產等,最大的特色就是生物體本身已經死亡,體內的酵素會在動物死後自動開始分解自身組織,因此,即使能夠透過加工、真空等方式排除外界微生物的影響,動物性食品仍然會產生劣變。而新鮮的植物性食品如蔬果,組織仍然存活,體內的呼吸作用一般都還持續進行,但已經失去種植環境下持續供給的養分跟水分,隨著保存時間拉長,植物性食品的狀況也會逐漸損失水分、養分而劣化。

生鮮食品。圖/Anelka @ Pixabay CC0 Public Domain

既然食品本來就會變化,大家該如何判斷食物已經到了不堪食用的地步?「一般來說,當食品能從外觀發現有了腐敗、酸化、發黴、變色、產生黏液等較劇烈的變化,我們就會認為完全不適合食用了,而這類變化多是由『微生物』所引起的,包含食品科學上著重討論的幾類細菌、黴菌和酵母菌。」陳邦元老師表示,想完善保存食品,我們需要針對環境中微生物所需的幾個生長條件加以限制,盡可能減少微生物的生長以延長食品保存的時間。

看不見的微生物大軍,食品微生物學的基礎

「細菌存在於生活中各處,如果提供適當條件,可以生長得非常快速,例如金黃葡萄球菌每 12~15 分鐘就能分裂一次,8 個小時可以長到 100 萬個;一般的肉片或魚類,每一公克約有 10~10000 個細菌。而無論是哪種食物,細菌量只要到 500 萬個,大概都可以判定腐壞了。」陳邦元老師解釋道,「如果食物一開始就遭到污染,也就是沾染了比較多的細菌,腐壞的速度自然也會比未受污染的快上很多。」

一般的情況下肉眼看不見細菌,要經由電子顯微鏡才能一窺其真面目。圖/By 陳邦元老師簡報

「食品微生物學的主要內容便是著眼於微生物生長所需的因子,從而控制環境條件、研發出適合食品保存的方式。」影響食品中微生物生長的因子,可以分成內在因子、外在因子、微生物因子等。

內在因子:自身條件的影響

食品原本就有的、天生會影響微生物生長的因子,我們稱之為內在因子,主要包括:

  • 水活性 Water activity

微生物要在食品上存活繁衍,需要環境中有夠高的水活性,也就是「微生物能利用的水分」之比例。以蜂蜜為例,蜂蜜是液體,但它的水分幾乎都被糖類包裹住了,微生物無法獲得水分,自然非常難存活;但仍有少數微生物可以在裡面休眠,如肉毒桿菌的孢子,這也是一歲以下的幼兒不能吃蜂蜜的緣故 ── 幼兒腸道被認為酸性不足、益生菌叢少,肉毒桿菌孢子若入侵便可能致命。

「一般生鮮食品的水活性都非常高,因此在保存上會應用醃製、乾燥等方法降低食品的水活性,避免微生物增生。」陳邦元老師說。

  • 酸鹼值 pH value

環境中的酸鹼值會影響生物體酵素的運作,也會影響微生物生長,大多數微生物生長的最適當的酸鹼值範圍在 pH 值 6.5~8.5 之間。 除了少數產酸細菌(乳酸菌、醋酸菌等)外,一般細菌生長酸鹼值範圍範圍在 pH 值 4.0~9.0,偏鹼性環境;相對來說,酵母菌(適合範圍 pH 值 1.5~8.5)、黴菌(適合範圍 pH 值 1.5~11.0)則較偏愛酸性環境。陳邦元老師提到,一般蔬菜偏鹼性,較容易因細菌造成腐敗;水果則主要偏酸性,常由黴菌或酵母菌造成腐敗。

  • 食品中的營養成分 Nutrient contents

很簡單,微生物需要獲得能量延續生存,營養源越多的食物他們越愛。

  • 抗菌物質存在與否 Antimicrobial agents

部分天然食品含有「抗菌成分」,因此能抑制某些微生物生長,最常見的就是大蒜,其精油有抗菌效果。

大蒜本身擁有抗菌成份,能幫助食品不受微生物影響。圖/MALIZ ONG @ PublicDomainPictures, CC License
  • 食品之生物性結構屏障 Biological barrier

如果食品的取用過程中能盡量維持完整結構,對抵抗細菌也有幫助。一顆完整的水果不會露出養分與水分,外部微生物無法取用,也就無法增生。另一個例子,絞肉相較於整體的肉塊,其結構已經被破壞、內部更容易受細菌污染,因此腐敗速度會比完整肉塊快很多。

  • 氧化還原電位 Oxidation/Reduction potential

食品所含成分各有其氧化還原電位,各種微生物也有自己對氧的偏好程度。氧化還原電位數值正值越大,代表越趨向「氧化狀態」,有利假單胞菌、嗜鹽菌等好氧菌生長; 氧化還原電位數值負值越大,則代表越趨向「還原狀態」,有利如李斯特菌、酵母菌等厭氧菌生長。

外在因子:四面八方的推波助瀾

食品所處的環境也會影響微生物的生長狀況,稱為外在因子,而這也是食品微生物學主要操控的內容。主要的外在因素包括:

  • 食品所處環境之溫度 Temperature

食品保存的相關法規,對於各食品所處環境之溫度皆有限制,值得注意的是,保存食品不只限於低溫,常溫、甚至高溫,也都有一些條件可以保存食品。微生物最適合的生長溫度為 4~40 度,超商冬天有些飲品會放置於 60 度左右的保溫箱中,便是以高溫保存食品,提供大家更符合需求的選擇。不過,由於部分種類的細菌能在罐頭裡形成孢子,這類孢子會被高溫喚醒,因此這種高溫飲品通常不會放隔夜。

  • 相對濕度 Relative humidity

前面有提過食品的水活性會影響微生物生長,而食品外部的濕度當然也會有影響。絕大多數的微生物都喜歡潮濕的環境,細菌與酵母菌喜歡食品外部泡在水裡,而黴菌則不偏好過多的水分。

  • 氣體環境 Gas composition

一般空氣組成為 20% 的氧與 80% 的氮,其中氮氣為無色無味的惰性氣體,不容易與一般化合物或微生物作用,因此食品保存上常會使用真空或真空充氮(抽除空氣後填入氮氣)的方式。

真的不要再說買洋芋片送空氣啦,那是食品保存技術啊。圖/41330@pixabay, CC License

微生物因子:互助與競爭

接著,陳邦元助理教授提到微生物間的互動關係。

「食品中含有多種不同微生物,彼此會互相幫助或競爭。舉例來說,跟鮮乳相較起來,優酪乳比較不容易嚴重變質,是因為優酪乳本身含有很多的乳酸菌,其他的菌種不容易在其中繁殖;但放置太久的優酪乳乳酸菌繁衍較多,可能讓優酪乳變得太酸不好喝。」

欄柵技術:控制各種因子以保存食品

欄柵技術 (Hurdle Technology) 會綜合以上提到的各種因子,藉由控制水活性、酸鹼值、微生物互動等,來延長保存期限。例如市面上販售的鮮魚,常會用三去法、真空加冷凍的方式加以保存 ── 除去頭、鱗與內臟三種最容易腐敗的部位,再擦乾後使外包裝真空並進行冷凍,結合幾個「外部因子」的概念,盡可能延長食品的保存期限。

冰箱的食品保存秘訣

對一般人來說,比起水活性、酸鹼值和微生物,「溫度」會是比較容易控制的條件。那麼,將食品丟進冰箱裡就不會壞了嗎?陳邦元老師以一張各溫度區間的細菌分類(如下圖)解釋冰箱的應用方式。

不同溫度範圍下,微生物生長曲線。圖/By 陳邦元老師簡報

大家可以看到,15~50℃ 是微生物繁殖快速的危險區,法規規定冷凍食品的品溫應保持在 -18℃ 以下;冷藏食品則是 7℃ 以下、凍結點以上,並且要避免劇烈之溫度變動。

一般家用冰箱的冷藏層大多設定在 4~5℃,這個溫度下大部分的細菌都無法生長,或者生長得非常緩慢,只剩下低溫菌、酵母菌以及黴菌,也所以這些微生物會是冷藏食物腐敗的主要原因。「也因此,烹煮完成的食物如果沒有要馬上食用,應該要盡量快速降溫到 15℃ 以下,避免食物處在危險的 15~50℃ 下太久。」陳邦元老師說。

以米飯為例,加熱後若沒有即刻食用,應盡快離開微生物(仙人掌桿菌)容易生長的溫度區間(圖中深橘色底處)。圖/By 陳邦元老師簡報

若想讓所有的微生物不生長,則得將外部溫度設定至 -10℃ 左右 ── 當然,還是很難保證百分之百。

來到冰箱的冷凍庫,熔點以下的低溫會使食品內部的水分凍結(即前面說的水活性下降),阻止微生物生長、降低酵素的活性,達到冷凍中食品的保存。「但是,即使將冷凍溫度控制在微生物完全無法生長的 -10℃ ,並確保食品解凍後沒有腐敗,也不代表食品完全不會變質。食品本身的酵素(內部因子)在 -10℃ 仍可能繼續運作,長時間下來,依然會影響食品的風味。」這也是為什麼冷凍食品還是有保存期限的限制。

而陳邦元老師也提到冷凍儲存食品的缺點之一:一般家用冰箱的降溫速度較慢,容易在食品中形成冰晶,造成植物組織、動物組織破裂,因此許多冷凍過的食品會流失水分、口感改變。「另外,冷凍保存的食品水分容易昇華,肉品甚至會變色,因此如果要冷凍食物,尤其是肉品類,建議盡可能採取真空包裝。」

食品的凍結曲線,降溫速度越慢,越容易形成較大的冰晶。圖/By 陳邦元老師簡報

食品冷藏的注意事項

最後,陳邦元老師談到食品冷藏保存的注意事項。「應用生鮮水果天生的植物特性,冷藏保存應該盡量維持原本的生物結構、減少組織的破壞,例如葡萄先不清理蒂頭,則可以維持得比較良好;另外部分水果的型態如熱帶水果、沒有硬外皮如香蕉、枇杷等容易凍傷,不能冷藏。」

而生鮮水產與肉品的保存期限通常是 3 天,他提醒大家若選擇放在「冷藏」,要注意盡量維持食品表面的乾燥。「肉品、魚類尤其容易有組織液滲出,因此超級市場的肉品底層會有吸水墊,減少肉品表面的水分可以防止細菌聚集生長;但若是從傳統市場購入,通常不會有吸水墊,保存時要注意盡可能維持乾燥。」

更多關於生鮮食品的居家保存,歡迎閱讀下半場講座紀實《生鮮食品買回家了,該如何保存?

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既是科學家,也是樂團鼓手!──專訪數學物理學家程之寧

研之有物│中央研究院_96
・2022/03/11 ・5978字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文|郭雅欣、簡克志
  • 美術設計|林洵安、蔡宛潔

在學術與搖滾的多重維度上行走

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。

中研院數學所程之寧研究員,主要研究 K3 曲面(特殊的四維空間)的弦論,她發現模函數和有限對稱群之間有 23 個新的數學關聯,稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。圖/研之有物

萬有理論和難以捉摸的「月光」

世界從那裡來呢?物理世界的本質是什麼呢?回答這樣的大哉問,一直是理論物理學家所追求的目標。從牛頓力學(日常應用)、廣義相對論(探討很重的物質)到量子力學(探討很小的物質),隨著物理學不斷發展,我們似乎一步步接近答案,但至今卻還未走到終點。

舉例來說,如果有個東西很重又很小,就像「黑洞」,或是大爆炸時的宇宙,我們要怎麼用數學描述?於是科學家試圖整合廣義相對論和量子力學,找出所謂的「萬有理論」(Theory of Everything)──能完全解釋物理世界基本結構的核心理論。

程之寧研究的「弦論」就企圖發展成這樣一個萬有理論。弦論一如其名的「玄妙」,它設定宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。

「人類一直以來的夢想之一就是,如果能用一句話解釋所有事情,那該有多麼美好。」中研院數學所研究員程之寧說道。

程之寧的研究牽涉到數學上的「月光猜想」(Moonshine)與弦論中 K3 曲面的連結。月光猜想是存在於模函數係數與特殊群之間的數學關聯,程之寧與其研究夥伴共發現了 23 個新的關連,並稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。

基於弦論的假設,我們的世界是十維的,除了人們在日常生活中可以感知到的 3+1 維(空間+時間),還有六維是因為尺寸太小而無法用肉眼觀察的,這些看不到的維度影響著物理世界,最終也產生了我們這個物理世界所需的各種條件與特性。

綜觀程之寧的研究,橫跨了物理與數學兩個領域,她笑稱自己「天生斜槓」。在學術上,程之寧原先喜歡文學,之後卻走上數理研究的道路;在音樂上,程之寧喜愛搖滾樂,至今仍在自己的樂團裡擔任鼓手。

她如何看待自己一路走來的各種轉折?游徜在數學與物理之間,她又對這兩個領域的連結有怎樣的體會?在與「研之有物」的訪談中,程之寧侃侃而談她的經歷、想法,以及對學術研究的熱忱所在。

在弦論的設定中,宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。圖/iStock
  • 請問您是如何對數學及物理產生興趣?從何時開始?

一開始考大學時,其實我想去念中文系(笑)。不過,因為我高中是選理組,而且只念了一兩年,對文科考試比較沒把握,加上對工程科系沒興趣,最後就選擇臺大物理系就讀。

後來發生兩個轉折,第一個是我很認真的去修了大學中文系的課,結果發現真的沒有想像中容易。第二個就是我發現物理系的課還蠻有趣的,像量子力學和相對論,讓我覺得還想再多學一點、多知道一點。

我開始覺得如果念完臺大物理系就停下來,好像有一種小說沒讀完的感覺,所以就想繼續讀碩士班。那時還沒有覺得自己會走上學術研究的路,單純抱著想把故事看完的想法。

  • 後來是如何接觸到弦論?弦論是如何引起您的興趣?

後來我去荷蘭念碩士,指導教授是諾貝爾物理獎得主 Gerard ’t Hooft。他其實蠻不認同弦論,但他對於如何處理量子力學與相對論很有興趣。

當時 ’t Hooft 教授在建議我碩士題目時就說:「你也知道我不太認為弦論是一條正確的道路,不過聽說弦論最近真的在量子重力這一塊有一些成果。不如妳去讀一讀,看看是不是真的有一些東西在那裡,也可以比較一下其他量子重力理論。」

在我很認真的比較各個量子重力理論之後,就變成弦論派了(笑)。’t Hooft 教授對此也保持開放態度,他有幾個不錯的博士生後來也變成弦論學家,之後我在 Erik Verlinde 的指導下念博士時,就完全以弦論為研究主題了。

  • 研究理論物理會影響您對現實世界的理解嗎?

蠻多人會問我說,妳學了量子力學,是不是就會比較了解這個世界不是非黑即白?或問我量子力學跟宗教是不是有關?可是我覺得我分得很開,我不會去做這樣的連結,我還是活在現實裡,走路時大部分都在專注於自己不要跌倒之類的。

如果真的要講,我蠻感激我們的存在,因為我所學的東西讓我知道這是沒有必然性的。我們能這樣以一種人形的很奇怪的生物的形式存在,然後在這樣一個環境過一輩子,是機率很低的事情,而且我還蠻開心我是當人,而不是奇怪的阿米巴蟲或外星生物!有些人會從這裡連結到宗教或轉世,但我不會,我就停在這裡。

  • 來談談您的研究,伴影月光猜想與 K3 曲面弦論之間是什麼關係?

弦論中有很多的可能性,我們可以挑選特定的四維,然後假設這四維空間是個 K3 曲面。例如說,我們可以把兩個甜甜圈乘起來,在上面做特殊的奇異點,來製造出一個 K3 曲面。這個曲面有一些很有趣的對稱性。從弦論的角度來講,我們可以透過這個過程,找出一個解釋為何有伴影月光猜想的框架。

「把維度乘起來」這個概念很難想像,但這在數學上是成立的。我舉例一個我們能想像的「乘起來」:如果有一個空間是一條線,另一個空間是一個圓,乘起來就變成一個圓柱形,從一個方向剖面可以切出圓,另一個方向則切出線。而在數學上,不管幾維,能不能在紙上畫的出來,都可以這樣操作。

程之寧向「研之有物」採訪團隊解釋「把維度乘起來」的概念。圖/研之有物
  • 如何透過計算,發現捉摸不定的「月光」?

有時候這看似湊巧,一個數學上的函數正好就是弦論某個問題的答案。但其實並不是真的那麼巧,弦論看起來很有彈性,好像什麼都可以解釋,但它其實有非常多結構及限制。

當我在計算一個弦論理論時,它的內部結構可能原本就具有某些特定的性質,然後我再去觀察數學中,有這樣性質的函數可能就只有一兩個,只要再初步算一下,就能知道哪一個是答案。弦論學家日常的計算常常是這樣的,所以這是巧合嗎?是也不是。

  • 您曾經發現 23 個新的伴影月光猜想,您對這類題目特別有興趣嗎?

我覺得數學有兩種,有些數學家喜歡系統性的事情,就像蓋房子一樣,在數學裡建造一個很美麗、非常有系統性的結構,可以把很多事情都放入這個結構來理解。

另一種比較少數的,就是喜歡獵奇,去收集分類奇奇怪怪的特殊東西,例如有這些性質的函數在哪裡?可能你算出來就是 5 個,你也不知道為什麼。月光猜想很明顯就屬於這一類。

兩種的樂趣感覺是不一樣的,我覺得應該都很棒,但我可能是屬於偏好獵奇的這種。

  • 您的研究連結了物理上的弦論與數學上的月光猜想,您怎麼看待這兩個知識體系的互動?

弦論是一個需要很多數學理論配合的物理理論,它是一個有點繁複的框架,我們什麼都要會一些,才能看懂這個理論。當你把許多不一樣的學門的知識加起來,有時候就會在某一個學門──例如幾何──有意想不到的收穫。

弦論在數學上也扮演探索與找尋新方向的角色,讓數學家有新的發現。雖然最後數學定理的證明還是得仰賴傳統數學方法,但在這二三十年間,我們一直從弦論身上找尋數學研究的新方向或有趣的猜想,看到了弦論與數學之間的互動。

數學家有兩種,一種人喜歡建立美麗又有系統性的結構,另一種人喜歡尋找和收集奇怪特殊的數學物件(比如函數),程之寧表示自己屬於後者。圖/研之有物
  • 剛才一開始提到,您高中只念了一兩年,是因為對學校沒有興趣嗎?

其實我一直都覺得上學很無聊。我小時候臺灣教育和現在很不一樣,一班 50 幾個人,老師必須盡量軍事化管理,大家最好都一模一樣,比較好管理。我和學校一直處於互相磨合的狀況,我自認已經努力配合學校,但學校一直覺得我在反抗,這可能是一個認知上的差別。

舉例來說,我小學的時候不想睡午覺,可是老師說大家都一定要睡午覺,不睡午覺的人要罰抄課文,所以我早上到學校時就會把已經抄好的課文交給老師。我覺得我這樣做是在配合老師的規定,可是以老師的立場會覺得我在反抗,學校教育中我遇到了很多類似的情況。

還有就是不喜歡高中的升學氛圍,同學和老師好像都只有一個活著的目標,就是「考大學」。我當時無法習慣升學氛圍,感覺好像活在平行宇宙一樣。

  • 高中休學後,您去唱片行工作,可否談談當時的想法?

我國中開始聽音樂,這是我除了看書之外的重要興趣,我也很快就喜歡上了搖滾樂。高中休學的時候,我唯一的謀生技能可能就是我對音樂的各類知識吧!所以我就去了唱片行,這是唯一一個我會做又有興趣的工作,還好那時候還有很多唱片行(笑)。

  • 對音樂的熱忱,讓您與朋友共組了樂團,並擔任鼓手。您是否比較過樂團生活和學術研究之間的異同之處?

有些人覺得我這樣很跳 tone,但我自己覺得還好。音樂和學術都是我發自內心覺得好玩的東西,兩者也有相同之處,例如它們都需要創造性,也都有需要了解的框架。數學需要嚴謹的證明,音樂演奏也需要遵循結構,例如不能掉拍。

音樂領域還有一點和數學類似──玩樂團的圈子也是以男性為主。我們樂團則是只有一個男生,其他都是女生,可能我真的天生對框架有點遲鈍,玩團之後才發現:「怎麼大家都是男生?」

程之寧表示,學術界仍有許多性別不平等問題未受重視。圖/研之有物
  • 也就是說,目前數學學術圈仍是男性主導,在研究路上,您有因為性別而感受到一些衝擊或眼光嗎?您怎麼面對?

有。那感覺很明顯,日復一日地要去面對,尤其是年紀還比較輕、還必須每一天去證明自己的能力的時候,特別有感。

我遇到時的反應就是,在心裡暗罵一句髒話,然後繼續做我要做的事。我不會想改變別人的想法,感覺那是浪費時間,就算環境給我的阻礙是這樣,我還是繼續去做該做的事。

可是有些事情沒那麼簡單,現在我也當過老師,有時候會看到年輕女生在學術界因為性別而被欺負,或遭到不公平待遇、甚至騷擾。

對此我感到心痛,覺得為何我們學術領域還是這樣的狀況?甚至為什麼性騷擾至今還是一個議題?可以確定的是,學術界許多性別不平等問題未受到重視。

  • 您現在已經有傑出的研究成果,還會因為性別而遭受質疑嗎?

我現在比較會遇到一個狀況反而是來自學生的質疑。我在荷蘭阿姆斯特丹大學教書時,有時候學生會因為我是女教授,而且我的外表在許多歐洲人眼中看起來就像小妹妹,所以比較容易去挑我的毛病。

在課堂上,下面坐的可能都是男學生,只有一兩個女學生,那個氣氛就會變得很奇怪。例如說偶爾會聽到學生評論我的身材或樣貌。

我有和其他一些在歐洲或美國的女性教授聊過這樣的問題,似乎不少人都有類似的不太愉快的經驗。感覺不是很好。

  • 看到您最近的研究和人工智慧(AI)有關,為何會想往這個方向發展?

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。

  • AI 對您而言是全新的領域,您如何面對跨領域遇到的門檻?

一開始會覺得真的要去碰這個新的領域嗎?其實現在也還是偶爾會有這樣的懷疑。我在弦論領域可能已經是專家,但去了一個新的領域,我學得不會比二十歲的人快,要怎麼去跟人家競爭?是不是在浪費時間?

但也會想,與其想這麼多,不如先做再說。到目前為止我做了兩年多,感覺還蠻好的,我有學到東西,也有做出小小的貢獻。

其實我還蠻感激有這樣的學習機會。對我來說當科學家最大的好處就是,去搞懂一個新的東西就是工作的一部分。當科學家雖然蠻辛苦,但就結果論來說,我還蠻開心能當一位科學家!

延伸閱讀

  1. Moonshine Master Toys With String Theory | Quanta Magazine
  2. Mathematicians Chase Moonshine’s Shadow | Quanta Magazine
  3. 林正洪教授演講 一 怪物與月光(Monster and Moonshine),《數學傳播》

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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook