提早三十年預見電腦功能的人──英格巴特誕辰｜科學史上的今天：1/30

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作，泛科學企劃執行

我們知道癌症是台灣人健康的頭號公敵。 為此，我們花了很多時間介紹最新、最有效的抗癌方法之一：免疫療法。

免疫療法中最重要的技術就是抗體藥物。科學家會人工製造一批抗體去標記癌細胞。它們就像戰場上的偵察無人機，能精準鎖定你體內的敵人——癌細胞，為它們打上標記，然後引導你的免疫系統展開攻擊。

這跟化療、放射線治療那種閉著眼睛拿機槍亂掃不同。免疫療法是重新叫醒你的免疫系統，為身體「上buff (增益) 」來抗癌，副作用較低，因此備受好評。

但尷尬的是，經過幾年的臨床考驗，科學家發現：光靠抗體對抗癌症，竟然已經不夠用了。

事情是這樣的，臨床上醫生與科學家逐漸發現：這個抗體標記，不是容易損壞，就是癌細胞同時設有多個陷阱關卡，只靠叫醒免疫細胞，還是難以發揮戰力。

但好消息是，我們的生技工程也大幅進步了。科學家開始思考：如果這台偵察無人機只有「標記」這一招不夠用，為什麼不幫它升級，讓它多學幾招呢？

這個能讓免疫藥物（偵察無人機）大進化的訓練器，就是今天的主角—融合蛋白（fusion protein）。

融合蛋白是什麼？

免疫療法遇到的問題，我們可以這樣理解：想像你的身體是一座國家，病毒、細菌、腫瘤就是入侵者；而抗體，就是我們派出的「偵察無人機」。

當我們透過注射放出這支無人機群進到體內，它能迅速辨識敵人、緊抓不放，並呼叫其他免疫單位（友軍）一同解決威脅。過去 20 年，最強的偵查機型叫做「單株抗體」。1998年，生技公司基因泰克（Genentech）推出的藥物赫賽汀（Herceptin），就是一款針對 HER2 蛋白的單株抗體，目標是治療乳癌。

這支無人機群為什麼能對抗癌症？這要歸功於它「Y」字形的小小抗體分子，構造看似簡單，卻蘊藏巧思：

• 「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器，能找到敵人身上的抗原特徵，並黏上去，稱為抗體結合區「Fab 區域」。
  
• 「Y」 字形的「尾巴」就是我們說的「標籤」，它能通知免疫系統啟動攻擊，稱為結晶區域片段「Fc 區域」。具體來說，當免疫細胞在體內巡邏，免疫細胞上的 Fc 受體 (FcR) 會和 Fc區域結合，進而認出病原體或感染細胞，接著展開清除。

更厲害的是，這個 Fc 區域標籤還能加裝不同功能。一般來說，人體內多餘的分子，會被定期清除。例如，細胞內會有溶酶體不斷分解多餘的物質，或是血液經過肝臟時會被代謝、分解。那麼，人造抗體對身體來說，屬於外來的東西，自然也會被清除。

而 Fc區域會與細胞內體上的Fc受體結合，告訴細胞「別分解我」的訊號，阻止溶酶體的作用。又或是單純把標籤做的超大，例如接上一段長長的蛋白質，或是聚乙二醇鏈，讓整個抗體分子的大小，大於腎臟過濾孔的大小，難以被腎臟過濾，進而延長抗體在體內的存活時間。

偵測器（Fab）加上標籤（Fc）的結構，使抗體成為最早、也最成功的「天然設計藥物」。然而，當抗體在臨床上逐漸普及，一個又一個的問題開始浮現。抗體的強項在於「精準鎖定」，但這同時也是它的限制。

第一個問題：抗體只能打「魔王」，無法毀掉「魔窟」。 

抗體一定要有一個明確的「標的物」才能發揮作用。這讓它在針對「腫瘤」或「癌細胞本身」時非常有效，因為敵人身上有明顯標記。但癌細胞的形成與惡化，是細胞在「生長、分裂、死亡、免疫逃脫」這些訊號通路上被長期誤導的結果。抗體雖然勇猛，卻只能針對已經帶有特定分子的癌細胞魔王，無法摧毀那個孕育魔王的系統魔窟。這時，我們真正欠缺的是能「調整」、「模擬」或「干擾」這些錯誤訊號的藥物。

第二個問題：開發產線的限制。

抗體的開發，得經過複雜的細胞培養與純化程序。每次改變結構或目標，幾乎都要重新開發整個系統。這就像你無法要求一台偵測紅外線的無人機，明天立刻改去偵測核輻射。高昂的成本與漫長的開發時間，讓新產線難以靈活創新。

為了讓免疫藥物能走向多功能與容易快速製造、測試的道路，科學家急需一個更工業化的藥物設計方式。雖然我們追求的是工業化的設計，巧合的是，真正的突破靈感，仍然來自大自然。

在自然界中，基因有時會彼此「融合」成全新的組合，讓生物獲得額外功能。例如細菌，它們常仰賴一連串的酶來完成代謝，中間產物要在細胞裡來回傳遞。但後來，其中幾個酶的基因彼此融合，而且不只是基因層級的合併，產出的酶本身也變成同一條長長的蛋白質。

結果，反應效率大幅提升。因為中間產物不必再「跑出去找下一個酶」，而是直接在同一條生產線上完成。對細菌來說，能更快處理養分、用更少能量維持生存，自然形成適應上的優勢，這樣的融合基因也就被演化保留下來。

科學家從中得到關鍵啟發：如果我們也能把兩種有用的蛋白質，「人工融合」在一起，是否就能創造出更強大的新分子？於是，融合蛋白（fusion protein）就出現了。

以假亂真：融合蛋白的HIV反制戰

融合蛋白的概念其實很直覺：把兩種以上、功能不同的蛋白質，用基因工程的方式「接起來」，讓它們成為同一個分子。 

1990 年，融合蛋白 CD4 免疫黏附素（CD4 immunoadhesin）誕生。這項設計，是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。

我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中，大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作，幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段，等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球，就稱為 CD4 淋巴球。

麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍，竟然把 T 細胞的 CD4 探測器，當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯，對 HIV 病毒來說，免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白，會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。

一旦成功結合，就會啟動一連串反應，讓病毒外殼與細胞膜融合。HIV 進入細胞內後會不斷複製並破壞免疫細胞，導致免疫系統逐漸崩潰。

為了逆轉這場悲劇，融合蛋白 CD4 免疫黏附素登場了。它的結構跟抗體類似，由由兩個不同段落所組成：一端是 CD4 假受體，另一端則是剛才提到、抗體上常見的 Fc 區域。當 CD4 免疫黏附素進入體內，它表面的 CD4 假受體會主動和 HIV 的 gp120 結合。

厲害了吧。 病毒以為自己抓到了目標細胞，其實只是被騙去抓了一個假的 CD4。這樣 gp120 抓不到 CD4 淋巴球上的真 CD4，自然就無法傷害身體。

而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用：一是延長融合蛋白在體內的存活時間；二是理論上能掛上「這裡有敵人！」的標籤，這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺（ADCC）或免疫吞噬作用（ADCP）。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合，就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。

不過，這裡有個關鍵細節。

在實際設計中，CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是：HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身，許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍，反而可能引發強烈的發炎反應，甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊，這樣副作用太大。因此，CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變，讓它只保留延長藥物壽命的功能，而不會與淋巴球的 Fc 受體結合，以避免誘發免疫反應。

從 DNA 藍圖到生物積木：融合蛋白的設計巧思

融合蛋白雖然潛力強大，但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事，得從最根本的設計圖，也就是 DNA 序列就開始規劃。

我們體內的大部分蛋白質，都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以，如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起，就得先把這兩段基因找出來，然後再「拼」成一段新的 DNA。

不過，如果你只是單純把兩段基因硬接起來，那失敗就是必然的。因為兩個蛋白會互相「打架」，導致摺疊錯亂、功能全毀。

這時就需要一個小幫手：連接子（linker）。它的作用就像中間的彈性膠帶，讓兩邊的蛋白質能自由轉動、互不干擾。最常見的設計，是用多個甘胺酸（G）和絲胺酸（S）組成的柔性小蛋白鏈。

設計好這段 DNA 之後，就能把它放進細胞裡，讓細胞幫忙「代工」製造出這個融合蛋白。接著，科學家會用層析、電泳等方法把它純化出來，再一一檢查它有沒有摺疊正確、功能是否完整。

如果一切順利，這個人工設計的融合分子，就能像自然界的蛋白一樣穩定運作，一個全新的「人造分子兵器」就此誕生。

CD4免疫黏附素問世之後，融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一。而且現在的融合蛋白，早就不只是「假受體＋Fc 區域」這麼單純。它已經跳脫模仿抗體，成為真正能自由組裝、自由設計的生物積木。

融合蛋白的強項，就在於它能「自由組裝」。

以抗體為骨架，科學家可以接上任何想要的功能模組，創造出全新的藥物型態。一般的抗體只能「抓」（標記特定靶點）；但融合蛋白不只會抓，還能「阻斷」、「傳遞」、甚至「調控」訊號。在功能模組的加持下，它在藥物設計上，幾乎像是一個分子級的鋼鐵蜘蛛人裝甲。

一般來說，當我們選擇使用融合蛋白時，通常會期待它能發揮幾種關鍵效果：

1. 療效協同： 一款藥上面就能同時針對多個靶點作用，有機會提升治療反應率與持續時間，達到「一藥多效」的臨床價值。
2. 減少用藥： 原本需要兩到三種單株抗體聯合使用的療法，也許只要一種融合蛋白就能搞定。這不僅能減少給藥次數，對病人來說，也有機會因為用藥減少而降低治療成本。
3. 降低毒性風險： 經過良好設計的融合蛋白，可以做到更精準的「局部活化」，讓藥物只在目標區域發揮作用，減少副作用。

到目前為止，我們了解了融合蛋白是如何製造的，也知道它的潛力有多大。

那麼，目前實際成效到底如何呢？

一箭雙鵰：拆解癌細胞的「偽裝」與「內奸」

2016 年，德國默克（Merck KGaA）展開了一項全新的臨床試驗。 主角是一款突破性的雙功能融合蛋白──Bintrafusp Alfa。這款藥物的厲害之處在於，它能同時封鎖 PD-L1 和 TGF-β 兩條免疫抑制路徑。等於一邊拆掉癌細胞的偽裝，一邊解除它的防護罩。

PD-L1，我們或許不陌生，它就像是癌細胞身上的「偽裝良民證」。當 PD-L1 和免疫細胞上的 PD-1 受體結合時，就會讓免疫系統誤以為「這細胞是自己人」，於是放過它。我們的策略，就是用一個抗體或抗體樣蛋白黏上去，把這張「偽裝良民證」封住，讓免疫系統能重新啟動。

但光拆掉偽裝還不夠，因為癌細胞還有另一位強大的盟友—一個起初是我軍，後來卻被癌細胞收買、滲透的「內奸」。它就是，轉化生長因子-β，縮寫 TGF-β。

先說清楚，TGF-β 原本是體內的秩序管理者，掌管著細胞的生長、分化、凋亡，還負責調節免疫反應。在正常細胞或癌症早期，它會和細胞表面的 TGFBR2 受體結合，啟動一連串訊號，抑制細胞分裂、減緩腫瘤生長。

但當癌症發展到後期，TGF-β 跟 TGFBR2 受體之間的合作開始出問題。癌細胞表面的 TGFBR2 受體可能突變或消失，導致 TGF-β 不但失去了原本的抑制作用，反而轉向幫癌細胞做事。

它會讓細胞骨架（actin cytoskeleton）重新排列，讓細胞變長、變軟、更有彈性，還能長出像觸手的「偽足」（lamellipodia、filopodia），一步步往外移動、鑽進組織，甚至進入血管、展開全身轉移。

更糟的是，這時「黑化」的 TGF-β 還會壓抑免疫系統，讓 T 細胞和自然殺手細胞變得不再有攻擊力，同時刺激新血管生成，幫腫瘤打通營養補給線。

為了對抗這個內奸，默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡，加上了一個「TGF-β 陷阱（trap）」。就像 1989 年的 CD4 免疫黏附素用「假受體」去騙 HIV 一樣，這個融合蛋白在體內循環時，會用它身上的「陷阱」去捕捉並中和游離的 TGF-β。這讓 TGF-β 無法再跟腫瘤細胞或免疫細胞表面的天然受體結合，從而鬆開了那副壓抑免疫系統的腳鐐。

告別單一解方：融合蛋白的「全方位圍剿」戰

但，故事還沒完。我們之前提過，癌細胞之所以難纏，在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

而近年我們發現，癌細胞的「偽良民證」至少就有兩張：一張是 PD-L1；另一張是 CD-47。CD47 是癌細胞向巨噬細胞展示的「別吃我」訊號，當它與免疫細胞上的 SIRPα 結合時，就會抑制吞噬反應。

為此，總部位於台北的漢康生技，決定打造能同時對付 PD-L1、CD-47，乃至 TGF-β 的三功能生物藥 HCB301。

雖然三功能融合蛋白聽起來只是「再接一段蛋白」而已，但實際上極不簡單。截至目前，全球都還沒有任何三功能抗體或融合蛋白批准上市，在臨床階段的生物候選藥，也只佔了整個生物藥市場的 1.6%。

漢康生技透過自己開發的 FBDB 平台技術，製作出了三功能的生物藥 HCB301，目前第一期臨床試驗已經在美國、中國批准執行。

免疫療法絕對是幫我們突破癌症的關鍵。但我們也知道癌症非常頑強，還有好幾道關卡我們無法攻克。既然單株抗體在戰場上顯得單薄，我們就透過融合蛋白，創造出擁有多種功能模組的「升級版無人機」。

融合蛋白強的不是個別的偵查或阻敵能力，而是一組可以「客製化組裝」的平台，用以應付癌細胞所有的逃脫策略。

Catch Me If You Can？融合蛋白的回答是：「We Can.」

未來癌症的治療戰場，也將從尋找「唯一解」，轉變成如何「全方位圍剿」癌細胞，避免任何的逃脫。

本文與 Perplexity 合作，泛科學企劃執行

「Hello. I am… a robot.」

在我們的記憶裡，機器人的聲音就該是冰冷、單調，不帶一絲情感 。它們的動作僵硬，肢體不協調，像一個沒有靈魂的傀儡，甚至啟發我們創造了機械舞來模仿那獨特的笨拙可愛。但是，現今的機器人發展不再只會跳舞或模仿人聲，而是已經能獨立完成一場膽囊切除手術。

就在2025年，美國一間實驗室發表了一項成果：一台名為「SRT-H」的機器人（階層式手術機器人Transformer），在沒有人類醫師介入的情況下，成功自主完成了一場完整的豬膽囊切除手術。SRT-H 正是靠著從錯誤中學習的能力，最終在八個不同的離體膽囊上，達成了 100% 的自主手術成功率。

這項成就的意義重大，因為過去機器人手術的自動化，大多集中在像是縫合這樣的單一「任務」上。然而，這一場完整的手術，是一個包含數十個步驟、需要連貫策略與動態調整的複雜「程序」。這是機器人首次在包含 17 個步驟的完整膽囊切除術中，實現了「步驟層次的自主性」。

這就引出了一個讓我們既興奮又不安的核心問題：我們究竟錯過了什麼？機器人是如何在我們看不見的角落，悄悄完成了從「機械傀儡」到「外科醫生」的驚人演化？

這趟思想探險，將為你解密 SRT-H 以及其他五款同樣具備革命性突破的機器人。你將看到，它們正以前所未有的方式，發展出生物般的觸覺、理解複雜指令、學會團隊合作，甚至開始自我修復與演化，成為一種真正的「準生命體」 。

所以，你準備好迎接這個機器人的新紀元了嗎？

只靠模仿還不夠？手術機器人還需要學會「犯錯」與「糾正」

那麼，SRT-H 這位機器人的外科大腦，究竟藏著什麼秘密？答案就在它創新的「階層式框架」設計裡 。

你可以想像，SRT-H 的腦中，住著一個分工明確的兩人團隊，就像是漫畫界的傳奇師徒—黑傑克與皮諾可 。

• 第一位，是動口不動手的總指揮「黑傑克」： 它不下達具體的動作指令，而是在更高維度的「語言空間」中進行策略規劃 。它發出的命令，是像「抓住膽管」或「放置止血夾」這樣的高層次任務指令 。
• 第二位，是靈巧的助手「皮諾可」： 它負責接收黑傑克的語言指令，並將這些抽象的命令，轉化為機器手臂毫釐不差的精準運動軌跡 。

但最厲害的還不是這個分工，而是它們的學習方式。SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。但這還只是開始，研究人員在訓練過程中，會刻意讓它犯錯，並向它示範如何從抓取失敗、角度不佳等糟糕的狀態中恢復過來 。這種獨特的訓練方法，被稱為「糾正性示範」 。

這項訓練，讓 SRT-H 學會了一項外科手術中最關鍵的技能：當它發現執行搞砸了，它能即時識別偏差，並發出如「重試抓取」或「向左調整」等「糾正性指令」 。這套內建的錯誤恢復機制至關重要。當研究人員拿掉這個糾正能力後，機器人在遇到困難時，要不是完全失敗，就是陷入無效的重複行為中 。

正是靠著這種從錯誤中學習、自我修正的能力，SRT-H 最終在八次不同的手術中，達成了 100% 的自主手術成功率 。

SRT-H 證明了機器人開始學會「思考」與「糾錯」。但一個聰明的大腦，足以應付更混亂、更無法預測的真實世界嗎？例如在亞馬遜的倉庫裡，機器人不只需要思考，更需要實際「會做事」。

要能精準地與環境互動，光靠視覺或聽覺是不夠的。為了讓機器人能直接接觸並處理日常生活中各式各樣的物體，它就必須擁有生物般的「觸覺」能力。

解密 Vulcan 如何學會「觸摸」

讓我們把場景切換到亞馬遜的物流中心。過去，這裡的倉儲機器人（如 Kiva 系統）就像放大版的掃地機器人，核心行動邏輯是極力「避免」與周遭環境發生任何物理接觸，只負責搬運整個貨架，再由人類員工挑出包裹。

但 2025 年5月，亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan。在亞馬遜的物流中心裡，商品被存放在由彈性帶固定的織物儲物格中，而 Vulcan 的任務是必須主動接觸、甚至「撥開」彈性織網，再從堆放雜亂的儲物格中，精準取出單一包裹，且不能造成任何損壞。

Vulcan 的核心突破，就在於它在「拿取」這個動作上，學會了生物般的「觸覺」。它靈活的機械手臂末端工具（EOAT, End-Of-Arm Tool），不僅配備了攝影機，還搭載了能測量六個自由度的力與力矩感測器。六個自由度包含上下、左右、前後的推力，和三個維度的旋轉力矩。這就像你的手指，裡頭分布著非常多的受器，不只能感測壓力、還能感受物體橫向拉扯、運動等感觸。

EOAT 也擁有相同精確的「觸覺」，能夠在用力過大之前即時調整力道。這讓 Vulcan 能感知推動一個枕頭和一個硬紙盒所需的力量不同，從而動態調整行為，避免損壞貨物。

其實，這更接近我們人類與世界互動的真實方式。當你想拿起桌上的一枚硬幣時，你的大腦並不會先計算出精準的空間座標。實際上，你會先把手伸到大概的位置，讓指尖輕觸桌面，再沿著桌面滑動，直到「感覺」到硬幣的邊緣，最後才根據觸覺決定何時彎曲手指、要用多大的力量抓起這枚硬幣。Vulcan 正是在學習這種「視覺＋觸覺」的混合策略，先用攝影機判斷大致的空間，再用觸覺回饋完成最後精細的操作。

靠著這項能力，Vulcan 已經能處理亞馬遜倉庫中約 75% 的品項，並被優先部署來處理最高和最低層的貨架——這些位置是最容易導致人類員工職業傷害的位置。這也讓自動化的意義，從單純的「替代人力」，轉向了更具建設性的「增強人力」。

SRT-H 在手術室中展現了「專家級的腦」，Vulcan 在倉庫中演化出「專家級的手」。但你發現了嗎？它們都還是「專家」，一個只會開刀，一個只會揀貨。雖然這種「專家型」設計能有效規模化、解決痛點並降低成本，但機器人的終極目標，是像人類一樣成為「通才」，讓單一機器人，能在人類環境中執行多種不同任務。

如何教一台機器人「舉一反三」？

你問，機器人能成為像我們一樣的「通才」嗎？過去不行，但現在，這個目標可能很快就會實現了。這正是 NVIDIA 的 GR00T 和 Google DeepMind 的 RT-X 等專案的核心目標。

過去，我們教機器人只會一個指令、一個動作。但現在，科學家們換了一種全新的教學思路：停止教機器人完整的「任務」，而是開始教它們基礎的「技能基元」（skill primitives），這就像是動作的模組。

例如，有負責走路的「移動」(Locomotion) 基元，和負責抓取的「操作」(Manipulation) 基元。AI 模型會透過強化學習 (Reinforcement Learning) 等方法，學習如何組合這些「技能基元」來達成新目標。

舉個例子，當 AI 接收到「從冰箱拿一罐汽水給我」這個新任務時，它會自動將其拆解為一系列已知技能的組合：首先「移動」到冰箱前、接著「操作」抓住把手、拉開門、掃描罐子、抓住罐子、取出罐子。AI T 正在學會如何將這些單一的技能「融合」在一起。有了這樣的基礎後，就可以開始來大量訓練。

當多重宇宙的機器人合體練功：通用 AI 的誕生

好，既然要學，那就要練習。但這些機器人要去哪裡獲得足夠的練習機會？總不能直接去你家廚房實習吧。答案是：它們在數位世界裡練習。

NVIDIA 的 Isaac Sim 等平台，能創造出照片級真實感、物理上精確的模擬環境，讓 AI 可以在一天之內，進行相當於數千小時的練習，獨自刷副本升級。這種從「模擬到現實」（sim-to-real）的訓練管線，正是讓訓練這些複雜的通用模型變得可行的關鍵。

DeepMind 的 RT-X 計畫還發現了一個驚人的現象：用來自多種「不同類型」機器人的數據，去訓練一個單一的 AI 模型，會讓這個模型在「所有」機器人上表現得更好。這被稱為「正向轉移」(positive transfer)。當 RT-1-X 模型用混合數據訓練後，它在任何單一機器人上的成功率，比只用該機器人自身數據訓練的模型平均提高了 50%。

這就像是多重宇宙的自己各自練功後，經驗值合併，讓本體瞬間變強了。這意味著 AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念，這些概念獨立於它所控制的特定身體。

不再是工程師，而是「父母」： AI 的新學習模式

這也導向了一個科幻的未來：或許未來可能存在一個中央「機器人大腦」，它可以下載到各種不同的身體裡，並即時適應新硬體。

這種學習方式，也從根本上改變了我們與機器人的互動模式。我們不再是逐行編寫程式碼的工程師，而是更像透過「示範」與「糾正」來教導孩子的父母。

NVIDIA 的 GR00T 模型，正是透過一個「數據金字塔」來進行訓練的：

• 金字塔底層： 是大量的人類影片。
• 金字塔中層： 是海量的模擬數據（即我們提過的「數位世界」練習）。
• 金字塔頂層： 才是最珍貴、真實的機器人操作數據。

這種模式，大大降低了「教導」機器人新技能的門檻，讓機器人技術變得更容易規模化與客製化。

當機器人不再是「一個」物體，而是「任何」物體？

我們一路看到了機器人如何學會思考、觸摸，甚至舉一反三。但這一切，都建立在一個前提上：它們的物理形態是固定的。

但，如果連這個前提都可以被打破呢？這代表機器人的定義不再是固定的形態，而是可變的功能：它能改變身體來適應任何挑戰，不再是一台單一的機器，而是一個能根據任務隨選變化的物理有機體。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯，其中瑞士洛桑聯邦理工學院特別具有代表性，該學院的仿生機器人實驗室（Bioinspired Robotics Group, BIRG）2007 年就打造模組化自重構機器人 Roombots。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯，其中瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）特別具有代表性。該學院的仿生機器人實驗室（BIRG）在 2007 年就已打造出模組化自重構機器人 Roombots。而 2023 年，來自 EPFL 的另一個實驗室——可重組機器人工程實驗室（RRL），更進一步推出了 Mori3，這是一套把摺紙藝術和電腦圖學巧妙融合的模組化機器人系統。

Mori3 的核心，是一個個小小的三角形模組。別看它簡單，每個模組都是一個獨立的機器人，有自己的電源、馬達、感測器和處理器，能獨立行動，也能和其他模組合作。最厲害的是，它的三條邊可以自由伸縮，讓這個小模組本身就具備「變形」能力。

當許多 Mori3 模組連接在一起時，就能像一群活的拼圖一樣，從平面展開，組合成各種三維結構。研究團隊將這種設計稱為「物理多邊形網格化」。在電腦圖學裡，我們熟悉的 3D 模型，其實就是由許多多邊形（通常是三角形）拼湊成的網格。Mori3 的創新之處，就是把這種純粹的數位抽象，真正搬到了現實世界，讓模組們化身成能活動的「實體網格」。

這代表什麼？團隊已經展示了三種能力：

• 移動：他們用十個模組能組合成一個四足結構，它能從平坦的二維狀態站立起來，並開始行走。這不只是結構變形，而是真正的協調運動。
• 操縱： 五個模組組合成一條機械臂，撿起物體，甚至透過末端模組的伸縮來擴大工作範圍。
• 互動： 模組們能形成一個可隨時變形的三維曲面，即時追蹤使用者的手勢，把手的動作轉換成實體表面的起伏，等於做出了一個會「活」的觸控介面。

這些展示，不只是實驗室裡的炫技，而是真實證明了「物理多邊形網格化」的潛力：它不僅能構建靜態的結構，還能創造具備複雜動作的動態系統。而且，同一批模組就能在不同情境下切換角色。

想像一個地震後的救援場景：救援隊帶來的不是一台笨重的挖土機，而是一群這樣的模組。它們首先組合成一條長長的「蛇」形機器人，鑽入瓦礫縫隙；一旦進入開闊地後，再重組成一隻多足的「蜘蛛」，以便在不平的地面上穩定行走；發現受困者時，一部分模組分離出來形成「支架」撐住搖搖欲墜的橫樑，另一部分則組合成「夾爪」遞送飲水。這就是以任務為導向的自我演化。

這項技術的終極願景，正是科幻中的概念：可程式化物質（Programmable Matter），或稱「黏土電子學」（Claytronics）。想像一桶「東西」，你可以命令它變成任何你需要的工具：一支扳手、一張椅子，或是一座臨時的橋樑。

未來，我們只需設計一個通用的、可重構的「系統」，它就能即時創造出任務所需的特定機器人。這將複雜性從實體硬體轉移到了規劃重構的軟體上，是一個從硬體定義的世界，走向軟體定義的物理世界的轉變。

更重要的是，因為模組可以隨意分開與聚集，損壞時也只要替換掉部分零件就好。足以展現出未來機器人的適應性、自我修復與集體行為。當一群模組協作時，它就像一個超個體，如同蟻群築橋。至此，「機器」與「有機體」的定義，也將開始動搖。

從「實體探索」到「數位代理」

我們一路見證了機器人如何從單一的傀儡，演化為學會思考的外科醫生 (SRT-H)、學會觸摸的倉儲專家 (Vulcan)、學會舉一反三的通才 (GR00T)，甚至是能自我重構成任何形態的「可程式化物質」(Mori3)。

但隨著機器人技術的飛速發展，一個全新的挑戰也隨之而來：在一個 AI 也能生成影像的時代，我們如何分辨「真實的突破」與「虛假的奇觀」？

舉一個近期的案例：2025 年 2 月，一則影片在網路上流傳，顯示一台人形機器人與兩名人類選手進行羽毛球比賽，並且輕鬆擊敗了人類。我的第一反應是懷疑：這太誇張了，一定是 AI 合成的影片吧？但，該怎麼驗證呢？答案是：用魔法打敗魔法。

在眾多 AI 工具中，Perplexity 特別擅長資料驗證。例如這則羽球影片的內容貼給 Perplexity，它馬上就告訴我：該影片已被查證為數位合成或剪輯。但它並未就此打住，而是進一步提供了「真正」在羽球場上有所突破的機器人—來自瑞士 ETH Zurich 團隊的 ANYmal-D。

接著，選擇「研究模式」，就能深入了解 ANYmal-D 的詳細原理。原來，真正的羽球機器人根本不是「人形」，而是一台具備三自由度關節的「四足」機器人。

如果你想更深入了解，Perplexity 的「實驗室」功能，還能直接生成一份包含圖表、照片與引用來源的完整圖文報告。它不只介紹了 ANYmal-D 在羽球上的應用，更詳細介紹了瑞士聯邦理工學院發展四足機器人的完整歷史：為何選擇四足？如何精進硬體與感測器結構？以及除了運動領域外，四足機器人如何在關鍵的工業領域中真正創造價值。

AI 代理人：數位世界的新物種

從開刀、揀貨、打球，到虛擬練功，這些都是機器人正在學習「幫我們做」的事。但接下來，機器人將獲得更強的「探索」能力，幫我們做那些我們自己做不到的事。

這就像是，傳統網路瀏覽器與 Perplexity 的 Comet 瀏覽器之間的差別。Comet 瀏覽器擁有自主探索跟決策能力，它就像是數位世界裡的機器人，能成為我們的「代理人」（Agent）。

它的核心功能，就是拆解過去需要我們手動完成的多步驟工作流，提供「專業代工」，並直接交付成果。

例如，你可以直接對它說：「閱讀這封會議郵件，檢查我的行事曆跟代辦事項，然後草擬一封回信。」或是直接下達一個複雜的指令：「幫我訂 Blue Origin 的太空旅遊座位，記得要來回票。」

接著，你只要兩手一攤，Perplexity 就會接管你的瀏覽器，分析需求、執行步驟、最後給你結果。你再也不用自己一步步手動搜尋，或是在不同網站上重複操作。

AI 代理人正在幫我們探索險惡的數位網路，而實體機器人，則在幫我們前往真實的物理絕境。

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◆Perplexity 使用實驗室功能對 ANYmal-D 與團隊的全面分析 https://drive.google.com/file/d/1NM97…

• 作者／賴昭正｜前清大化學系教授、系主任、所長；合創科學月刊

技術的進步是基於讓它適應你，因此你可能根本不會真正注意到它，所以它是日常生活的一部分。
——比爾．蓋茨（微軟公司創辦人之一）

幾天前與內人米天寶到一家常去的餐館，沒想到已經換了主人；找到一張桌子坐下後，好久都不見服務員上來打招呼；正覺得奇怪時，唯一的服務員終於出現了。內人迫不及待的馬上要菜單，「對不起，我們這裡沒有菜單，請掃描點菜。」內人哦了一聲，不知所措……還好有不落伍的老公在旁，因此總算沒有餓著肚子回家吃泡麵。

又半年前，與三位高中同學聚餐，餐後有位同學問怎麼從這裡到他弟弟的地方……，我回答說路就在你的口袋裡：「嘿，谷歌（Google），導航到……」。再又大約 1 年前，與一對老夫妻同事不知道怎麼談到了 228 事變，先生突然問那是哪一年發生的，沒有人能回答；我突然想到答案就在我口袋裡，拿出手機：「嘿，谷歌，228 事變是哪一年發生的？」

1970 年，林孝信等人在芝加哥大學創辦《科學月刊》時，日常所用的的工具是：紙張、鉛筆、橡皮、透過郵寄傳送的書信、及非必要不用的長途電話或傳真。在下圖中可以看到當時筆者用手寫的第 1 期文章「什麼是半導體」、審稿意見表、審稿人的修改、科學月刊專用稿紙、以及筆者在加州做論文時給總部林孝信的信封。這些工具現在都可以算是古董，早不是《科學月刊》運作模式，也已全部在筆者日常生活中退役了！

是什麼重大科技的發展造成了這些改變呢？年輕的讀者或許不知道，但是筆者回想起來都覺得有點可怕，真不敢相信將不少筆者這一代人甩停在「石器時代」的巨大變化就在筆者後半生中發生！

讓我們在這裡一起來回顧這 40 年來的科技大里程碑吧。

個人電腦

筆者 1975 年回到清華，隔年的暑假為高中化學教師進修班開了一門相當受歡迎的（台灣非法組裝的）蘋果個人電腦程序課。那時個人電腦才剛問世不久，但已經慢慢地引起廣大群眾的注意與興趣。

因此到了 1981 年，曾經是全世界最賺錢、最受歡迎品牌的大型電腦計算機公司 IBM（International Business Machines）終於被迫進入個人電腦市場。IBM 的聲名很快地使個人電腦在消費群眾裡達到臨界量，但那時使用者必須記得電腦語言及程式名字才能執行。

1984 年，蘋果電腦公司（Apple Computers）推出了 Macintosh 後，個人電腦市場才真正開始起飛。Macintosh 導入電腦鼠標，其「所見即所得」（WYSIWYG, what you see is what you get）界面更讓使用電腦變得非常簡單^[1]：只要會按鼠標就好，不必再記那些電腦語言及程式名字。隔年，微軟（Microsoft Corporation^[2]）也推出了具鼠標及「所見即所得」界面的 Windows 操作系統後，儘管個人電腦成為主流還需要幾年時間，但毫無疑問地個人電腦時代已經來臨了！

在個人電腦出現之前，每到月底筆者就為了與銀行對帳搞得頭暈腦脹（時常對不起來）；1993 年後，筆者便開始使用「個人賬戶管理軟體」Quicken，現在不但帳目了然，核對更大部分只是一分鐘的事情而已：它早已經是筆者日常生活中不可或缺的一部分！另一個則是微軟的「文件處理軟體」Word。但後者因間接地涉及到人工智能的應用，所以留在後面再做詳細討論。

互聯網與萬維網

互聯網（internet）始於 1960 年代，為美國政府研究人員共享信息的一種方式。它的發展有兩個原因：

1. 60 年代的計算機體積龐大且固定不動，為了利用存儲在其它地方的計算機信息，人們必須通過傳統郵政系統發送計算機磁帶；
2. 另一個催化劑是蘇聯於 1957 年 10 月 4 日發射人造衛星 Sputnik，促使國防部考慮即使在核攻擊後仍能傳播信息的方式，因此發展了阿帕網（ARPANET，Advanced Research Projects Agency Network，高級研究計劃署網絡）。

阿帕網雖然非常成功，但其成員僅限於某些與國防部有合同的學術和研究組織，因此創建其它網絡來提供信息共享是無可避免的……。

開始時各計算機網絡並沒有一種標準的方式來相互通信。科技學家終於在 1983 年 1 月 1 日建立了「傳輸控制協議／互聯網協議」（TCP／IP）的一新通信協議，使不同網絡上的不同類型計算機終於可以相互「交談」，現在的互聯網於焉誕生，因此當天被認為是互聯網的官方生日。阿帕網和國防數據網（Defense Data Network）後來也正式改用 TCP／IP標準，因此所有網絡現在都可以通過一種通用語言連接起來。

1989 年 11 月，第一個提供商業互聯網服務（ISP, internet service provider）公司 The World 在美國出現。儘管當時電話撥號連接只能以每秒 5 萬 6 千位元的慢得令人痛苦的速度下載^[3]，與現在的所謂寬帶（broadband）之至少 2500 萬位元的速度相比，真是小巫見大巫，但在兩年就產生了廣泛的消費者基礎。1991 年，美國國家科學基金會（NSF）看到該公司打開了這似乎再也關閉不了的閘門，終於解除了對商業 ISP 的禁令。

1989 年，為了滿足世界各地大學和研究所的科學家對自動化信息共享的需求，英國計算機學家伯納斯－李（Tim Berners-Lee）爵士在瑞士歐洲核子研究中心（CERN）提出了萬維網（WWW, World Wide Web）的構想：在互聯網上建立一種可以透過「超文本鏈接」（hyperlink）將文檔連接到其它文檔的信息系統，使用戶能夠從一個文檔移到另一個文檔來搜索信息。

伯納斯－李 1990 年底成功地展示了包括 WWW 瀏覽器和 HTTP 服務器的系統，於 1991 年 1 月開始提供給其它研究機構。1991 年 8 月 23 日向公眾發布後，兩年內出現了 50 個網站。現在全世界的網站已經高達 20 億個！

1994 年 10 月 13 日第一款「商業化」網絡瀏覽器 Netscape 問世，四個月內即佔據了四分之三的瀏覽器市場上；配合了個人電腦「所見即所得」的快速發展，上網已漸成為全民運動。2000 年代初期所發展出在一條電話線中可以同時負載電話和互聯網之技術^[4]，更為互聯網注入了新的活力，使用戶可以同時上網和打電話，提供了可以「永遠在線」的互聯網服務。

離開學校或研究機構後，互聯網、萬維網、網絡瀏覽器、谷歌搜索引擎便成了是筆者寫作時尋求資料的必要工具。例如筆者在 2005 年寫《量子的故事》第二版時，如果不是它們的幫助，根本是不可能的工作！而現在寫這篇文章也是因為它們在陪伴著筆者才能快速完成的。

還有，筆者的所有經濟活動都已經是「無紙」（paperless）化了：水、電公司以及銀行等用電子郵件（見後）寄賬單後，自動提款；退休金、社會福利金每月自動入賬；銀行間可以隨時互相轉賬；……；因此可以整年不上銀行，也可以在遙遠的區域銀行開利息比較高的戶頭。股票的交易更是不可同日而語：以前根本看不到股票的瞬間動盪，買賣股票必須打電話給券商下單；現在都是瞬間個人操作！

電子郵件

早期的電腦使用者只能在同一台電腦裡留言。1971 年，麻省理工學院畢業生湯姆林森（Ray Tomlinson）在阿帕網工作時想出了創建一個使用 @ 符號的程序，使用戶能夠在阿帕網系統中的電腦間互發送消息。

沒過多久就有人找到了使用電子郵件賺錢的方法。1978 年，圖雷克（Gary Thurek）為當時 IBM 大型電腦勁敵 DEC（Digital Equipment Corporation）向數百名阿帕網用戶發送電子郵件推銷一款新產品，聲稱為該公司帶來了 1300 萬美元的銷售額，並為自己贏得了「垃圾郵件之父」的美名。 

1982 年，「簡單郵件傳輸協議」（SMTP）標準化了郵件服務器發送和接收消息的方式。其它協議如互聯網「消息訪問協議」（IMAP）和「郵局協議」（POP），相繼在 80 年代中期出現。1993 年，美國兩家大商業互聯網服務商（AOL 和 Delphi）將他們的電子郵件系統連接到互聯網，使用戶能夠利用這種簡單快捷的通信方式。1996 年，微軟 Hotmail 成為第一個完全基於互聯網的免費電子郵件服務；一年後，微軟發布了預裝在 Windows 中的電子郵件程序。

現在的電子郵件當然已經不再只是當初之文字的傳送而已：圖片、網站連接、語音等等都可以透過電子郵件瞬間傳送到地球的另一方；真不敢想像當初一篇文章寄到台灣後、至少兩個禮拜才能收到回音的日子是怎麼過的？！

2012 年，湯姆林森在專門討論技術如何改變廣大群眾未來生活的「The Verge」網站裡謂：「我看到電子郵件的使用方式大體上與我預想的完全一致」。

智能手機

手機（cell phone）和車載電話（car phone）早就存在，但當時只能用來打電話（因為少見及昂貴，擁有它們事實上是一種身份的代表）。80 年代初手機網絡開始出現後，手機便慢慢取代家用電話成為無線便攜式電話。1999 年，加拿大「動態研究」（Research In Motion）公司推出可以傳接電子郵件的黑莓（BlackBerry）手機；2002 年進一步推出了一款「允許用戶管理他們所有的業務通信和信息、永遠在線、永遠連接的時尚……無線手持設備」的智能手機後，黑莓手機迅速成為商務人士必備的生活工具。

2005 年 7 月，谷歌收購移動操作系統「安卓」（Android）。蘋果電腦公司於 2007 年元月推出具有應用程序功能和突破性互聯網通信工具的結合體手機 iPhone；緊接著， 台灣宏達國際電子股份有限公司於 2008 年 9 月推出第一款商用安卓操作系統的智能手機。

2010，谷歌當時的企業發展副總裁勞維（David Lawee）回憶說這是谷歌「有史以來最好的交易」。誠然也！現今，安卓及蘋果手機操作系統（iOS）幾乎已經控制了整個智能手機市場。

現在的手機已經不再只是打電話的工具，而是將巨大的計算能力置於我們的掌中，帶領廣大的群眾進入了掌上個人電腦領域，徹底地完全改變了我們的日常生活方式！

人工智能

前面提到「文件處理軟體」是筆者日常生活中不可或缺的一部分！但真正讓筆者丟掉紙張、鉛筆、和橡皮擦的並不是它，而是谷歌的「語音轉文字軟體」。說來慚愧，筆者以前國文沒學好，不會注音符號；因此雖然有「文件處理軟體」，筆者還是沒有辦法輸入中文。

因此曾有一段時間「威脅」《科學月刊》，謂如果不找人幫打字，那就不寫了。筆者當然心知肚明，隨著科普文章的作者越來越多，這「威脅」遲早會不管用的，因此很早就想用「語音轉文字軟體」。但早期的「語音轉文字軟體」似乎聽不太懂筆者的台灣國語，錯誤百出，因此只能心有餘而力不足的感嘆而已。

「語音轉文字軟體」所使用的思考方式不是寫傳統軟體的邏輯，而是「人工智能」（artificial intelligence）的運用。但中文「童因志泰掇」，因此人工智能必須比較「聰明」，相對地發展也比較慢。但今日的中文「語音轉文字軟體」已非昔比；如果沒有它，筆者在中文文章寫作以及通訊上，不是丟不了紙筆，便還是一位只能用英文的「假外國人」！

今天的「人工智能」不但是能支持語音轉文字的智能設備、還會與你下棋、幫你開車！事實上當然不止如此：如前面所說的，還可以隨時回答你的歷史與地理之無知！你想知道現在的高中生如何做數學作業嗎？只要將問題用智能手機照相下來，就可以立即得到答案！不懂中文的外孫女有一天突然用中文發簡訊給筆者問：「為什麼需要學第 2 種外國語呢？」

去年 11 月 30 日美國舊金山 OpenAI 公司提供了一款免費的人工智能軟體 ChatGPT，它不但可以回答你任何問題、跟你聊天，還可以快速（以秒計）幫你寫散文、詩歌、文章。這不但立即引起整個教育界的震撼，也成為報章雜誌熱門討論的話題！過年後，不少公立高中學校便迫不及待地宣布禁止裝置及使用。

斯坦福大學教育學助理教授萊文（Sarah Levin）說：「如果你要它（對一些流行小說）進行文學分析，它會做得很好，幫你寫一篇會讓許多老師很高興、希望自己的學生都能夠寫出來的 B+ 文章！」寫一篇散文是美國大學「入學考試」中非常重要的一個評估標準，不知道他們以後將如何如何處理這一問題？

斯坦福大學「科技工數」（STEM）教學與學習實驗室的負責人李（Victor Lee）也說：「從技術層面來看，就像谷歌超越所有的網路搜索引擎，或 Netflix 改變了人們對流媒體內容的期望一樣，它（ChatGPT）將沖擊（整個）教育系統。……我們正處於一個新時代。」

這到底是好是壞？ ChatGPT 回答說：「在校使用我或其他語言模型可以成為加強教育的寶貴工具；但重要的是要謹慎對待這項技術，並確保以有利於學生學習的方式使用我」。

結論

因為筆者覺得很有道理，在這裡我們就用被誤傳是愛因斯坦所說的話來結束吧：「我害怕技術與我們的人性重疊的那一天，世界上只會有一代白痴」^[5]。看來那一天已經離我們不遠了！？

在此先警告讀者：或許筆者下篇文章已經不是自己寫的了^[6]！

註釋

1. 這兩項技術（鼠標和「所見即所得」）都不是蘋果電腦公司的創見，市場上均早已有之。SRI International 的 Douglas Engelbart 於 1960 年代初開始開發鼠標；鼠標控制計算機系統的第一次公開演示是 1968 年。因其對後來使用個人電腦的重要性發展，該次演示被稱為「所有演示之母」（the mother of all demos）。到 1972 年，從 Engelbert 得來的靈感，隔鄰 Xerox 公司的研究單位 PARC 之圖形用戶界面技術已經發展到可以支持第一個 WYSIWYG 編輯器的程度；1974 年，Butler Lampson、Charles Simonyi、及其團隊推出了世界上第一個所見即所得的文檔處理程序 Bravo。
2. IBM 一直不看好個人電腦，也害怕個人電腦侵蝕了大型電腦的利潤，因此對個人電腦的發展一直採取消極的態度，所以將操作系統的發展工作交給了微軟。
3. 可以看到一個接一個的英文字母在螢幕上出現。
4. 在這之前，人們無法同時打電話和瀏覽互聯網，為了避免家庭爭執，許多家庭（包括筆者）均被強迫裝上兩條電話線。
5. 愛因斯坦：「我們的技術已經超越了我們的人性，這一點已經變得非常明顯。」
6. 事實上現在人工智慧的最大問題是：還沒辦法個性化！所以是寫不出這句話來了。

延伸閱讀：
「網路安全技術與比特幣」（科學月刊 2018 年 6 月號），轉載於「財團法人善科教育基金會」的網站。