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網際網路的誕生!|科學史上的今天:10/29

張瑞棋_96
・2015/10/29 ・978字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

在現代社會,網路已經跟電力、自來水一樣成為不可或缺的生活必需品。不過,連上網路雖然也跟打開電燈開關與水龍頭一樣方便,但網路的資料傳送方式可不像電流或水流那樣;它之所以能無遠弗屆,全賴當初就讀麻省理工學院計算機科學博士班的克連洛克(Leonard Kleinrock, 1934- )所提出的革命性概念。

ARPANET操作畫面。圖片來源:Jackpukk@wikipedia

事實上,網路遠比個人電腦還早出現。早在1950年代末期,大型電腦主機就開始透過電話線彼此傳送資料,但這種方式每次只能跟一台電腦相連,而且就占掉骨幹中的一條線路,影響整體的使用效率;這就像高速公路的車道都畫了雙黃線,而且一旦有台車開進來,這個車道就不准再有別人使用。

克連洛克於1962年的博士論文中提出封包(packet)的網路架構與數學理論。基本上就是將資料切割成一個個小小的封包,每個封包上都有目的地地址;然後用分封交換機取代傳統的電話交換機,並且將高速公路的雙黃線取消。分封交換機會根據封包上的地址與車流量,將封包打散到各個車道,封包可以中途變換車道,甚至改走另一條公路;同屬一個檔案的眾多封包就這麼殊途而同歸,抵達目的地。

分封交換機除了讓網路效率更高、可以多台電腦連線,網路還更堅固安全。因為傳統電話交換機只要作為樞紐那幾台壞掉,所有電腦就可能無法彼此連線,而分封交換機卻是分散式的,封包可以到處四竄,幾個節點損毀也無礙。因此,當國防部「先進研究計畫署」(ARPA)希望打造一個不會因為蘇聯攻擊就癱瘓的網路時,自然採用克連洛克的倡議。

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也因此,這個名為ARPANET的網路最先連結的兩個點就是克連洛克任教的加州大學洛杉磯分校,與「滑鼠之父」英格巴特(Douglas C. Engelbart)所在的史丹佛研究中心。1969年10月29日晚上10點30分,在克連洛克的注視下,他的學生克萊恩(Charley Kline)慎重地按下要送出的訊息:”login”,不料只按了頭兩個字母就當機,一個小時後才又修好。因此”lo”就成為ARPANET傳送的第一個訊息。

ARPANET連結美國國內越來越多單位的電腦;1975年,經由史丹佛連結英國的網路,名符其實地成為internet;而今internet已經盤根錯節,無所不在了。ARPANET於1990功成身退,但若溯流求源,1969年的今天,應該算是internet誕生之日吧。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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極權國家網軍來襲!「資訊獨裁」的雙重手法:網路審查 x 散播假消息
研之有物│中央研究院_96
・2021/10/18 ・5288字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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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|龔雋幃
  • 美術設計|林洵安

網路是對抗極權的利器,還是政府監控之眼?

上個世紀末,網際網路甫萌芽,彼時正是自由無垠的代名詞。但不過十數年,獨裁政體已導入新技術,建置網路審查系統與防火牆,奪回資訊掌控權,甚至發動跨國資訊戰。當台灣成為境外假訊息的投放目標,我們又該怎麼面對資訊攻擊?「研之有物」專訪中研院社會學研究所林宗弘研究員,他與廈門大學政治學系張鈞智副教授合作,運用 153 國資料,分析國家網路審查與公民社會能量的交互關係。

自由的網路世界,讓我們集結革命!

跨入千禧年之時,傳言中國將著手建置防火長城,全面管制網路資訊流通,時任美國總統的柯林頓(Bill Cliton)嘴角淺淺上揚地微笑說,「祝他們好運。那就像是要把果凍釘在牆上。」

大約 10 年過後,透過社群平台的迅速串連,從網路點燃的燎原怒火,果真在 2010 年底掀起北非、中東地區的「阿拉伯之春」(Arab Spring)革命浪潮!一時之間,網路儼然成為組織動員的新興反抗支點,藉由虛擬世界的合縱連橫,便得以撐起更好未來的想像,動手打造屬於人民的明天。

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「從阿拉伯之春、佔領華爾街到太陽花運動,那時候主流的觀點是,網際網路有助於年輕人集結抗爭,或是獲得社會資本。」中研院社會所研究員林宗弘說。

2010 年底突尼西亞爆發茉莉花革命,甫崛起的行動網路與社群媒體成為助力,民眾透過手機迅速串連,分享圖片、資訊,掀起北非與中東地區一連串的民主抗爭運動,多國獨裁政權垮台,被稱為「阿拉伯之春」。圖為 2011 年埃及街頭抗議民眾。圖/iStock

「數位烏托邦」的夢起夢醒:技術決定論 vs 獨裁進化論

阿拉伯之春的浪潮下,「數位烏托邦主義」(Cyber-Utopianism)蔚為風行,人們相信隨著數位科技愈成熟、使用人口愈多,公民社會就能擁有愈大力量。

烏托邦論者立基於技術決定論,樂觀地相信網際網路的崛起,得以打破威權政體的資訊高牆,鬆動原先被政府一手掌控的單向訊息來源。人民不再只能被動接受資訊餵養,得以透過網路自由地共享資訊、迅速串連,召喚出集體行動。對於公民社會,網路無疑是成本更低、效率更高的賦權工具。

然而,當革命時刻的激昂褪去後,那些威權國家卻沒有被掃出歷史舞台,原先瑰麗的網路烏托邦想像反倒轉眼成空。

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短短幾年,威權國家管控、壓制、操弄資訊的技術全面進化來說,乃至於發展出一整套資訊政治經濟學戰略。換言之,如今果凍不只牢牢地被釘在牆上,甚至連呈現在牆上的大小、形狀和樣態,也幾乎被資訊獨裁國家玩弄於股掌之間!

由此,另一套對立論述應運而生:面對新科技的突破,獨裁國家已重新再進化,運用新工具反制網際網路帶來的自由衝擊,透過高度的網路審查監控,再次壓制公民社會的力量。

網路再翻轉,成為威權政體的鞏固工具

原先普遍樂觀的烏托邦期待,究竟是如何走向宛如老大哥夢魘般的非預期結果?

林宗弘指出,2010 年前後為關鍵分水嶺。在此之前,網路的崛起確實帶來強烈衝擊,因此多數威權國家的網路覆蓋率遠低於民主國家,即是因政體感受到數位科技的威脅,從源頭限制人民使用。

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但是阿拉伯之春爆發後幾年,威權國家的網路覆蓋率卻迅速攀升,不僅超過全球平均值,最後更越過了民主國家。

林宗弘研究發現,這項飛躍性成長並非偶然,而是當權者有意為之的反制性操作。

過去,政府的反制是限制人民上網、抑制網路擴散,但大約 2012 年以後,威權度較高的國家,包括中國、伊朗、埃及、土耳其、俄羅斯,以及近年的泰國和馬來西亞,已陸續建置了網路審查系統(internet censorship),形塑出強大的維穩防火牆,得以遮蔽並扭曲訊息。換言之,國家已重新奪回資訊掌控權。因此即便網路更普及,但實則被套上重重枷鎖,甚至轉而成為國家打壓監控的有力工具。

例如,埃及在 2011 年示威運動期間,曾採取全國斷網手段,用來防止示威者串聯。但之後,政府大量投注科技資源以監控網路,限網、斷網就不再是政府採取的手段。

圖為全球 153 個國家的網路、手機覆蓋率趨勢。2010 年前,威權政體的網路、手機比例還遠低於民主國家,其後迅速增加,分別在 2013、2010 年超過民主國家。圖/研之有物(資料來源/林宗弘)

林宗弘指出,國家如何介入且建構出一整套資訊政治體制,過往研究始終較為貧瘠。雖然有宣傳學、傳播理論可援引,但缺少系統性的資訊政治經濟學理論。 2019 年,Sergei Guriev 和 Daniel Treisman 兩位政治經濟學者才提出「資訊獨裁論」。他們研究發現,威權國家在資訊審查、政治宣傳上的投資愈大,政權的存活率愈高,愈不容易被推翻,也會減少流血暴力鎮壓的機率。這便構成了一個簡潔的理論架構,明確解釋威權國家加強資訊審查操弄的動機。

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國家網路審查:壓制公民社會的黑手

不過林宗弘認為,現有研究多半集中在資訊審查如何影響政治轉型,聚焦於宏觀的變遷過程,卻忽略了中介影響機制,例如對公民社會的活躍性打壓。因此林宗弘與廈門大學政治學系副教授張鈞智合作,援引瑞典哥德堡大學 V-Dem 資料庫(Varieties of Democracy)的大型跨國調查,取得全球 153 個國家的資料(1995-2018 年),探究網路審查對於公民社會的影響。

研究進一步以互動固定效應模型(interactive fixed-effects model),檢視 2011 至 2018 年網路審查成長超過 10 %的 34 個國家。以 2017 年為例,網路審查的效力削弱了核心公民社會指數約 8%,清楚呈現出兩者的相關性。研究發現國家的網路審查,確實是降低公民參與的關鍵因素。

「我們的研究發現,網路覆蓋率已經跟公民社會的活力脫鉤,也跟政治體制脫鉤。」林宗弘分析,在威權國家底下,網路科技是推進新興經濟、科技產業的工具,但同時也是澆熄公民社會的武器。

2011-2018 年全球網路審查提高了 5.6 %,中國、伊朗、土耳其、埃及為審查成長最快的四個國家,轉折關鍵大約在 2010-2011 年阿拉伯之春以後,諸如茉莉花革命等關鍵字會遭到屏蔽。圖/研之有物(資料來源/林宗弘)
網路審查與公民社會指數的關係呈 U 型,網路審查迅速增高的國家,公民社會指數也明顯下滑(如土耳其的公民能量大幅衰退,與政府建置了審查技術密切相關)。此外,研究也透過模型運算,顯示網路審查確實能削弱公民社會,特別在專制政體。圖/研之有物(資料來源/林宗弘)

林宗弘直言,過往的比較研究,大多聚焦於網路對政治轉型的影響,普遍忽略了威權國家運用科技針對公民社會展開操弄與反動員(demobiliztion)的策略。

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網路的快速發展最初雖為威權國家帶來了空前挑戰,然而這些政體很快展現其韌性,已學會靈活地運用科技手段,有效壓制公民社會持續壯大,化解潛在的政治風險。

以中國為例,習近平上任後成立「中央網絡安全和信息化領導小組」,大力強化網路審查技術與訊息防火牆。一般人可以透過網路表達個人意見、商業交易、聯繫親友等等,甚至可以批評政策,但絕不能用於發動社會抗爭。背後嚴密的審查機制,包含特定關鍵字,緊盯著使用者的一舉一動,防範集體集結行動的火苗於未然。

哈佛大學政治學者 Gary King 等人曾提出經典解釋:中國進行網路審查的重點不在於阻止一般人批評政府,而是要防堵、阻絕動員的可能,也就是禁止那些會集結群眾發動連署、陳情、抗爭或更激烈政治行動的內容。

資訊操弄的兩手策略:減少訊息、增加訊息

林宗弘進一步分析,威權國家進行網路審查的兩種策略。

首要是減法。簡單來說,如同前述的刪文、斷網與關鍵字屏蔽等,皆是威權國家常見的審查手段,關鍵在於「減少訊息」,隔絕封鎖踩到政體紅線的新聞與討論。但這只是資訊操弄的其中一個面向。

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另一個手段則是加法,即「增加訊息」。包括散播假訊息,選擇性釋出足以歪曲、遮蔽原先焦點的訊息,又或是刻意放送溫暖正面的心靈雞湯,目的皆在於奪取民眾的注意力。根據 Gary King 等人的另一篇研究指出,中國網軍的操作並非直接反擊不利於政府的訊息,而是帶風向、貼歪樓,使用反諷、嘲弄、抹黑對方的手法轉移焦點,讓原先的議題力道被削弱。

威權國家正是同時運用減少訊息、增加訊息兩套手法,導引操弄社會可獲得的資訊,達到統治目的。

讓假訊息飛!資訊戰可能群體免疫嗎?

不過林宗弘提醒,類似的操作不只侷限國內。威權國家也會對外投射,特別是針對潛在敵對或競爭關係的民主國家,包括病毒攻擊、癱瘓伺服器造成斷網,同時也投放大量的假訊息,以此讓目標國內部分化,製造情緒爭端,使社會陷入認知癱瘓。

林宗弘解釋,這種干擾模式有其特殊性。「我們另一個研究已系統性發現,只要周邊存在一個領土爭議的威權政體,民主政體被攻擊的頻率就會大幅上升;但是相對地,威權政體並沒有同樣被大幅攻擊。」換句話說,

這個攻擊是單向、非對稱的,來自於威權政體。資訊戰已被當作攻擊武器,使用在國際關係中。

一旦國家與鄰國沒有領土爭議,或四周都是民主政體,國內被投放假訊息的比例就大為降低。

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被攻擊國的另一特色是選舉時期。2017 年法國總統大選,選前最後一刻出現重傷馬克宏的假新聞,由大量境外假帳號散布。同樣情形,也出現在 2017 年川普與希拉蕊的總統大選,來自馬其頓的境外網軍製造大量假新聞發動攻擊。圖/Wikipedia

但民主國家內訊息原本即多元殊異,資訊戰攻擊是否真的會造成實質威脅?或者,社會其實終將形成「群體免疫」,無需過度擔憂?

林宗弘不同意這類觀點,他正在進行的研究發現,根據 2020 年資料,一國的假訊息量愈大,該國的疫情愈嚴重。近期英國研究也顯示,假訊息會降低接種疫苗的意願。「如果資訊戰確實會產生效果,造成社會傷害,又怎麼達到群體免疫呢?」

迄今,林宗弘已大致拼湊出理論圖像,希望更完整理解資訊操弄背後的整體面貌,但仍有許多亟待突破的環節。包括在民主、威權不同政體下,哪些更容易被操弄?運作結構與結果有何殊異?以及,它對哪個社會階層更有利?都是未來待持續梳理的部分。

台灣為境外網攻密集目標!跨國假訊息攻防戰

根據 V-Dem 跨國研究,在 2018 年全球 179 個國家「遭受境外假資訊攻擊」的調查中,台灣高居世界第一!面對威權國家的步步進逼,林宗弘雖不再如過去的數位烏托邦論者樂觀,但也不致絕望。

「我們看到的是一個循環結束:公民社會因為網路而崛起;接著國家掌控愈來愈多資源,投資審查技術,把公民社會壓制下去。這表示原先樂天看法是錯的,但未來的科技突破還會有進展,下一個循環還是可能出現。」

但他強調,我們不應該僅單憑烏托邦或反烏托邦的想像來面對。「人一定要介入科技發展,它是權力鬥爭的一部分,民主的一部分。不投入,當作搭便車,最後就是被宰制。」

2018 年瑞典 V-Dem 遭受外國假資訊攻擊的跨國調查, 0-4(淺至深)為嚴重程度,0(淺色)代表散布最為頻繁,台灣在 179 個國家中名列第一。圖/digital society of project

具體而言可以怎麼做?林宗弘提出三點建議。

根據 2019 年台灣民主基金會的調查,65.7% 民眾認為假訊息對台灣民主危害很大,這顯示資訊戰的威脅感已深入大眾。政府應該在基礎研究與資料情報蒐集上,提供更多挹注,才能依據實證研究成果建立防護體系。

其次,主動揭露調查結果。除了專業的事實查核機構,公民社會內部也可以自我動員組織,譬如醫師公會若發現錯誤的醫療流言,即主動澄清、提供正確資訊。

第三,假訊息攻擊的受害者具共同特徵,包括和外在社會接觸較少、資訊獲取管道不足。因此政府應該找出方法彌平數位落差,協助更多弱勢者培養資訊識讀的能力。

身處在資訊紛雜的年代,真假難辨已成日常。林宗弘總結,當假訊息的類型、來源愈趨五花八門,國家、公民社會、研究者都需要持續尋找各種政策工具,完成這幅複雜的拼圖,而不應寄望可能存在一個快速解決的萬靈丹。

延伸閱讀

  • Chang, Chun-Chih and Thung-Hong Lin, 2020, “Autocracy login: internet censorship and civil society in the digital age”, DEMOCRATIZATION, 27(5):874-895
  • 林宗弘,2019,〈數位貧窮與天災風險資訊來源:來自台灣傳播調查的證據〉,《新聞學研究》,第 138  期,頁 131-162
  • Sergei Guriev,Daniel Treisman,2020, “A Theory of Informational Autocracy”,Journal of Public Economics, vol. 186, issue C
  • 林宗弘個人網頁
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研之有物│中央研究院_96
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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

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電腦病毒首度公開亮相|科學史上的今天:11/10
張瑞棋_96
・2015/11/10 ・1025字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

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1983年的今天,賓州理海大學(Lehigh University)的電腦安全研討會上,剛從南加大拿到博士學位的柯恩(Fred Cohen, 1956- )向台下聽眾展示手上的磁碟片。他向大家解釋裏頭有自己所寫的一段小程式,它隱藏在一支合法的Unix程式之中。接著他將磁碟片插入台上的迪吉多電腦主機VAX-11/750,五分鐘之內即取得系統的控制權。

若不考慮危害性,湯瑪斯所設計的程式「偷窺者」可能為第一支可自我複製並散佈的電腦病毒。圖片來源:tumblr

柯恩告訴大家這種小程式叫「電腦病毒」,因為它可以感染電腦,複製自己,並且散佈到其它電腦。柯恩又做了四次試驗,證明電腦病毒可以繞過當時的各種安全機制,平均不到半小時就成功取得控制權。

這是人們第一次目睹電腦病毒的強大威力與潛在威脅,電腦病毒這個名詞也自此成為此類程式的統稱。事實上,柯恩在幾個月前的博士論文就描述了這一切,正是他的指導教授阿德曼(Leonard M. Adleman, RSA加密法的三位發明人之一)建議他使用病毒這個詞。

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不過若不考慮危害性,更早之前就有自我複製並散佈到其它電腦的實例了。1971年,參與建置ARPANET(internet的前身)的BBN技術公司為了測試,由程式設計師湯瑪斯(Bob Thomas)寫了支程式,感染網路上的迪吉多PDP-10電腦,在螢幕上顯示「我是偷窺者,有本事來抓我!」(I’m the creeper, catch me if you can!)。

之後再由另一位程式設計師湯姆林森(Raymond Tomlinson)放了另一隻叫「收割者」(Reaper)的類似病毒,但它的作用是找到「偷窺者」病毒,將它刪除;因此「收割者」算是第一個解毒程式。順帶一提,正是湯姆林森制定電子郵件在網路上的傳送方式,「個人帳號@電腦主機」就是由他制定的。

以個人電腦而言,最早的病毒出現在1982年,一位15歲的高中生Rich Skrenta寫了個名叫「麋鹿複製者」(Elk Cloner)的程式,隱身在遊戲程式中,只要曾用這張磁碟片開機,病毒就會常駐在電腦的記憶體中,繼續感染之後插到這台電腦的磁碟片,因此散佈到周遭朋友的Apple II個人電腦。與「偷窺者」一樣,「麋鹿複製者」只會跑出一段打油詩,沒有其他危害。

隨著電腦數量不斷成長,電腦病毒也越來越猖獗,危險性也越來越高。而且正如柯恩當年預言的,並沒有方法可以完全阻擋病毒;在現今網路盛行的時代,更是防不勝防,或許你我的電腦中早已潛伏著電腦病毒,只是我們一直沒有察覺哪!

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