帝王企鵝表示：我不用碼錶

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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於平均水溫 7°C 的 12 月底，一名 56 歲的男子，潛入瑞士日內瓦湖。肥胖的軀體（BMI = 33 kg/m²），緊繃著潛水衣，背上扛負沉重的開放式水肺。有 6 個月潛水經驗的他，在水中悠游無阻。10 分鐘後，來到水面下 19.5 公尺。^[1]

突然，他咳嗽且呼吸困難，但嘴裡仍含著潛水用的呼吸調節器。同行的人陪他，一起遵循減壓程序：^[1]每向上一段距離，就稍作停留，再繼續移動。^[2]3 分鐘後，他們回到水面，男子立刻吐血。緊接著在船上，他心臟病發，失去意識，被及時施予包含心肺復甦術（cardiopulmonary resuscitation，簡稱 CPR）在內的基本救命術（basic life support），長達 5 分鐘。直到船隻靠岸，改由急救團隊接手，執行高級心臟救命術（advanced cardiac life support）：除了 CPR，還做氣管插管（intubation）。期間血沫從他的口咽滲出。^[1]

在持續不斷的心肺復甦術下，男子被直升機送抵附近唯一設有高壓氧氣艙（hyperbaric oxygen chamber）的日內瓦大學醫院。進入急診室時，離急救開始，已經過了 84 分鐘。他呼吸著低流量的氧氣，情況依然不見好轉。時而心臟暫停跳動；時而心室頻繁顫抖。血液中乳酸含量飆高，pH 值下降。入院 20 分鐘，也就是展開 CPR 後的第 104 分鐘，男子被宣告死亡。^[1]

死因與責任歸屬

他的死因與相關責任的歸屬，得從 3 個面向的線索來分析：

1. 醫療紀錄：咳嗽、咳血、血沫，還有愈往水面愈惡化的病況等。之前的事件描述，大致涵蓋了重要資訊。^[1]
2. 警方調查：水溫、證人筆錄、潛水紀錄，以及潛水用具的運作狀況。警方排除潛水用具異常致死的可能。^[1]
3. 驗屍報告：屍體解剖、電腦斷層掃描、病理現象分析、尋找溺水跡象，以及組織學和毒物學檢驗等。驗屍在男子死後的隔天進行。他肺泡與肺泡之間的肺間質（pulmonary interstitium），病變增厚；^[1]肺泡破裂出血，形成肺氣腫（pulmonary emphysema），且淤積液體；^{[1, 3]}部份肺臟被填滿，呈現肺實變（pulmonary consolidations）。另外，呼吸道有少量泡沫和血液；心臟肥大；而且因為肥胖的緣故，肺動脈及冠狀動脈有脂肪斑紋（fatty streaks）。不過整體而言，沒有任何溺水的跡象。^[1]

浸入性肺水腫

最後男子的死因，被判定為浸入性肺水腫（immersion pulmonary oedema）。《國際法醫期刊》（International Journal of Legal Medicine）的論文，分析此症詳細的形成機制，有下列幾種可能：^[1]

1. 人在水中的時候，水壓會促進心肺氣體交換的血液循環，也就是肺循環，以及提升心臟的血液輸出量，即心輸出量。因此而集中的血液，帶來過大的壓力，令肺部的微血管不堪負荷，血液便滲入肺泡。此時，其他因素也可能惡化病況，例如：緊繃的潛水衣、冰水收縮血管、高血壓、心臟肥大、體內水份過多、心理壓力和劇烈運動等。^[1]
2. 水壓集中血液，增加了右心室的工作量，使得左右兩個心室的輸出失衡，也造成肺部微血管壓力衰竭，終致水腫。如果病患原本還有左心室或心臟瓣膜異常，問題會更嚴重。^[1]
3. 水壓升高肺部的血壓，以及從潛水氣瓶費勁吸氣，都可能危及肺泡與肺部微血管；而呼吸不順的心理壓力、運動大量換氣，還有不當使用呼吸調節器的氣流阻力等，則加重對肺部微血管的傷害。^[1]

急救和治療

一般潛水者察覺身體不適，當下會想回到水面上。然而，在水中上升的過程裡，逐步減壓的身體，會產生下列變化：無法繼續溶於血液的氣體被釋出，氣泡於是傷害肺部微血管；胸腔裡的氣體膨脹，水腫重新分佈；肺泡內壓力下降，拉大肺泡與肺部微血管的壓力梯度。這些都會使浸入性肺水腫的症狀惡化。^[1]

儘管如此，急救的第一個動作，還是得把病患盡快送至水面。^[1]情況許可的話，才在不同的水深處暫時停留，使氣體能安全地從身體組織釋出，免於氣泡的產生。^[2]遠離水壓，脫去潛水衣，並溫暖身體，以減少血液過度向心肺集中。如果沒有生命危險，就讓病患坐下，經由面罩吸入高濃度的氧氣，然後送去有加護病房和高壓氧氣艙的醫院。^[1]

在醫院裡，無論是用侵入性或非侵入性的呼吸器，都要以正壓維持呼吸道通暢。除非併發減壓疾病，系統性的高壓氧氣治療，其實沒有必要。^[1]同時，醫師可能也會開 β2-交感神經促進劑（beta-2 agonists），這種常見的氣管擴張藥物，加速肺泡清除液體。^{[1, 4]}至於心臟的部份，硝化甘油（nitroglycerin）點滴則能放鬆血管，調節左右心室的血液流量。^{[1, 5]}

多數浸入性肺水腫的案例，不像此男子這麼嚴重，大約 2 至 3 天即可出院。不過，1 個月內，絕對不得再潛水或游泳。最好由醫師診斷，是否罹患高血壓、糖尿病、高血脂等心血管疾病，並檢查呼吸功能有無異常。未來下水時，務必選擇水溫暖和的地點，穿著合身的潛水衣，限制活動的水深與時間長度，還要避免水份過量，或吸入太多氧氣。^[1]

1. Evain F, Louge P, Pignel R, et al. (2022) ‘Fatal diving: could it be an immersion pulmonary edema? Case report’. International Journal of Legal Medicine, 136, 713–717.
2. ‘CHAPTER 3 — Underwater Physiology and Diving Disorders’. (2016) In: U.S. Navy Diving Manual — Volume 1. U.S. (pp. 50) Naval Sea Systems Command.
3. ‘Emphysema’. (28 APR 2017) Mayo Clinic.
4. Hsu E, Bajaj T. (23 JUN 2022) ‘Beta 2 Agonists’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
5. Kim KH, Kerndt CC, Adnan G, et al. (27 SEP 2022) ‘Nitroglycerin’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.

• 盧衍良｜成功大學航太博士，朝陽科技大學飛航系主任，曾任職飛安會工程師、考選部典試委員與交通部、民航局、陸委會等委員。

不會飛的我們，總想著要飛上天際，但人體本身可不適合長時間處在高空中。第一個要面對的就是高空缺氧問題，隨著高度上升，大氣壓力也越來越低，人體的肺氧分壓也隨之降低，使我們血液中的血氧飽和度也降低，一旦降到 90％ 以下時就有缺氧風險！而在高空中遠不止缺氧這項危險，會讓你耳鳴的飛機下降過程，以及較少聽過的高空減壓病，也都有可能發生在 3 萬 5 千英呎的高空上哦。

人類的身體與生俱來就不適合飛行，但我們卻利用智慧創造科技，改變了生活中的一切，至今已經飛行了 100 多年！今天就讓我們認識一下這些始終存在，卻也容易被忽略掉的航空生理症狀。

在此之前，讀者們也必須先有個基本認知：一般生活醫學討論的，都是在「正常環境下，人體產生不正常症狀」的治療問題；然而航空醫學所要探討的，卻都是「正常人體在不正常的環境下，產生生理問題」的預防與抑制。那麼，那些因為航空而導致的「高空缺氧問題」、「氣體膨脹效應」，以及「高空減壓病」等生理問題，究竟是怎麼一回事呢？

高處的空氣比較新鮮？真相卻是氧氣很稀薄

人類飛行首先要面對的就是「壓力變化」的問題。大氣壓力 (atmospheric pressure) 會隨著飛行的海拔高度越高而越來越低，人類能夠自主呼吸的能力也就跟著越來越低，如圖一所示。現代民航客機動輒會飛到 3 萬 5 千英呎 (feet, ft) 以上的高空，為了讓旅客們感到舒適，機艙加壓早已是法規的必備要求。

但考慮到機身內外壓力差過大將會影響飛機結構安全，多數飛機在飛行中最大內外壓差約為 0.585 個大氣壓力，讓機艙內的壓力相當於海拔 8000 英呎以下，這樣的環境便可以讓旅客處於正常自主呼吸的狀態。近年新出廠的飛機，雖然可以讓機艙壓力高度 (cabin pressure altitude) 更接近能讓人體感到舒適的環境，但仍然無法達到相當於地表的壓力。

而高空飛行環境除了低壓以外，機外的零下溫度環境與較少的高空水分，即使機艙內部經過調溫控制，其溫度通常也會偏低，且空氣會變得十分乾燥，這些都是飛機爬升到高空所伴隨而來的環境條件。

如下表所示，隨著海拔高度越高，大氣壓力越低，人體的肺氧分壓也會跟著降低，連帶的也讓血液中的血氧飽和度降低。血氧飽和度是反映呼吸循環功能的重要生理參數，是一種衡量人體血液攜帶氧氣能力的指標，當血氧飽和度低於 90％ 以下時，人體就會有缺氧 (hypoxia) 的風險。

高空缺氧危害並沒有一定的症狀或過程，每位個案都會有所不同，不過在臨床上，高空缺氧的初期症狀會讓人產生如微醺般的欣慰感，由於心智反應變慢，因此會失去警覺功能，手腳動作也會不協調。在行為表現上，則會變得無精打采、對周遭警覺減弱、行動遲緩，甚至昏沉欲睡，沉浸在一種具有莫名安全感的狀態中。

如果在發現缺氧症狀產生的初期無法及時挽救，隨著缺氧時間持續，人體會逐漸出現更加嚴重的症狀，包括暈眩、頭痛、心跳加速、口唇或皮膚發紫等，此時患者視野會逐漸縮小，並且有一股興奮溫暖的感覺，心理上也會產生主觀自信感。若在此時缺氧狀況仍未改善，那麼接踵而來的就會是動作不協調、心智行為改變、判斷力變差，最後導致意識喪失，進而死亡。

缺氧危害的速度和發生高度有直接關係，醫學上用「有效意識時間」(time of useful consciousness, TUC) 來衡量。

如下表所示，一般噴射客機的巡航高度都在 3 萬多英呎的高空，從下表數據可知，當客艙顯著失壓使得機艙內的壓力高度相當於在 3 萬多英呎後，人體能夠應變的有效意識時間已經所剩不多。2005 年 8 月 14 日，太陽神航空 (Helios Airways) 的 522 號航班便是因為操作疏失，機艙未加壓而持續爬升高度，進而導致旅客與機組員，產生缺氧症狀而全數罹難的典型缺氧案例。

搭飛機時最討厭耳鳴了——氣體膨脹效應

飛機飛得越高，所處的外在環境除了大氣壓力降低外，其實空氣密度也會變小，使得空氣體積變大。存在於人體內的氣體膨脹後，對於人體耳朵、頭顱腔室與內臟器官都會產生影響，造成不適。如果你在搭機過程中脫了鞋子，在你下機時也會發現自己的雙腳都膨脹變大了！

人體耳朵可以說是最直接敏銳，能感應到外在環境壓力改變與氣體膨脹的器官。

當飛機離地爬升時，由於外在壓力逐漸降低，在耳朵內部壓力不變的情況下，耳膜便會因為內外壓力不同而向外鼓起。此時，連接咽喉和中耳的耳咽管（eustachian tube）也會開啟以釋放內部壓力，讓耳膜內外重新達到壓力平衡。通常在飛機爬升過程的壓力變化較不會產生持續性的耳朵不適，大多數的不適都是在下降階段發生。

由於耳咽管在醫學上有一個綽號叫「one way tube」，顧名思義就是一條單行通道的意思，為了避免中耳發生細菌感染，耳咽管只允許中耳壓力釋放，不會主動開啟讓外在空氣進入中耳。當飛機開始下降時，外在環境壓力漸漸上升，但耳朵內的壓力維持不變，這時耳膜便會開始向內鼓起，產生耳鳴等不適症狀。

由於耳咽管不會主動開啟，因此我們必須藉由某些強制手段讓它運動，例如嚼口香糖、吞嚥口水、喝水或打哈欠等動作，這些動作的共通點就是會讓耳咽管周邊的肌肉運動，讓耳咽管開啟以平衡壓力。

比較有意思的是，嬰兒在下降階段因為不知道怎麼減緩耳朵的不適感，因此在疼痛感作用下，哭泣是最好的改善之道！當嬰兒放聲大哭時，嘴巴打開剛好可以讓耳咽管附近的肌肉運動，達到平衡壓力的效果，還不懂事的嬰兒因為不適感降低，本能地就會哭得更大聲，好讓後續的不適感消除。他們並不知道大哭會影響其他旅客安寧，只知道大哭可以讓耳朵舒服一點。

有時候，我們因為感冒產生的輕微發炎，使得耳鳴的感覺無法消除，此時，也可以藉由閉嘴捏鼻吐氣的強制手段，改善耳朵的不適感，這種方式在醫學上稱為持續閉氣用力動作（valsalva maneuver，又稱伐氏操作），如果做了這個強制動作還無法改善耳鳴問題，那麼便有可能是發炎問題嚴重，一定要借助醫生的診斷處方做必要治療了。

除了耳朵不適感外，由於飲食中難免會吃進許多氣體，再加上食物的消化過程也會產生氣體，這些氣體在腸道中存在，在爬升階段也會讓搭機旅客感到不適，最常見的就是有股想放屁的強烈感覺，當然也有些人會產生便意，甚至是急需到洗手間解便的不適感。為了避免在飛行爬升階段產生這些不適症狀，建議平時能有良好的排便習慣，以免腸道內有過多宿便存在。此外，搭機前盡量不要食用大量餐點，也最好減少食用容易產生氣體的食物，例如豆類或汽水與可樂類蘇打飲料，而嚼食口香糖除了吞嚥口水外，也會吞進不少空氣，此行為也建議避免。

潛水完先別急著搭飛機——高空減壓病

高空減壓病也稱為氣栓症，通常沒有一定症狀，較容易被忽略病因。

在正式介紹這個疾病之前，讓我們先回想一下開汽水的過程：當環境壓力越大，氣體溶解在液體中的數量就越多，溶解度越高，而當瓶蓋被旋開的那一刻，因為瓶內壓力急速降低，你會發現原本溶解在汽水中的氣體大量釋出形成氣泡，而高空減壓病的根源，就像是這些冒出來的氣泡一樣，這些氣泡將對人體造成危害！

人類呼吸過程，除了吸取氧氣並排出二氧化碳外，佔空氣比例 4／5 的氮氣也會隨著呼吸過程在人體內循環。當飛機離地爬升，隨著環境氣壓急速降低，原本已溶解於體內的氮氣，因溶解度遽降而生成大量的氣態氮氣在人體內。當溢出的氮氣量遠超過肺臟的排出量時，氮氣就會形成氣泡在血液中循環，產生各種不同類型的臨床症狀，在醫學上稱為減壓症，由於這類症狀易發生於高空環境，因此被稱為「高空減壓病」。

高空減壓病的臨床症狀非常多元，因壓力遽降而釋出的氣泡，將隨著血液流竄到體內四周，如果在關節附近或是深部肌肉組織聚集停滯，就會產生屈痛或是鈍痛。此外，也可能產生氣哽，導致胸口灼熱、刺痛、乾咳和呼吸困難；神經上的症狀則有視覺障礙、頭痛與肢體癱瘓等；而在皮膚上則有可能產生紅疹塊、刺痛、癢及水腫等。

當你出國旅遊從事水肺潛水 (scuba diving) 運動後再搭機時，由於潛水活動是在高壓環境下呼吸空氣，故大量氮氣會溶解於身體內各組織，也是常見高空減壓病的形成原因。若是潛水潛得越深越久，氮氣的溶解量就會越多速率也越快；而潛水完後，細微氣泡就會形成在體內組織，如果你潛水完後立刻搭機飛行，被保存在體內的氣泡便會膨脹進而阻塞血管、壓迫神經或引發血液病變，發生高空減壓病。臨床上，潛水後的建議飛行最低高度約為 5000 英呎，以避免出現高空減壓病的症狀；然而一般民航客機的加壓系統，通常會讓機艙內壓力相當於海拔 8000 英呎，因此無法抑制此類症狀發生，因此建議潛水後，至少 24 小時內應避免搭機飛行。

身體卯足全力對抗環境！達成你想飛上天的夢想

一般民眾較常知道的是搭機過程會讓味覺與嗅覺變差，所以飛機餐會變得不那麼美味。相較起來，高空缺氧、氣體膨脹效應，以及高空減壓病就較容易被忽略，期望讀者們閱讀完本文後，可以對自己的身體有更多認識，讓搭機旅遊變得更加美好。

• 〈本文選自《科學月刊》2021 年 2 月號〉
• 科學月刊／在一個資訊不值錢的時代中，試圖緊握那知識餘溫外，也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。