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音樂中的喜怒哀愁— 淺談「音樂情緒辨識」

科學月刊_96
・2012/03/21 ・4527字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 506 ・六年級

音樂擁有不可捉摸、觸人心弦的魔力,無法用任何公式、語言來描述。

若我們能讓電腦學會欣賞她的美,她的美將更深入我們的日常生活中。

文 / 楊奕軒

音樂具有感染人心的魔力,而此魔力也正是人們喜歡聆聽及創作音樂的主因。音樂可以拉近人與人之間的距離、創造共同的回憶、增加活動或戲劇的氣氛、更能輕易地引起我們的喜怒哀愁。熱情的歌曲讓我們慷慨激昂、悲傷的歌曲說出人們的心傷、悠揚的歌曲則讓我們心情平靜。對許多人來說,生活中少了音樂,便覺得索然無味。

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人們在聆聽音樂時感受到的情緒其實受到許多因素影響,除了樂曲本身之外,聽者本身的個性、性別、年齡、對於該音樂或歌手的熟悉度、喜好度、聆聽時所帶有的心情、聆聽時周遭的時地物,乃至於聽者對於該音樂所持有的回憶等等,都會產生一定程度的影響。也因此,聽者所感受到的情緒和作曲家或是歌手想傳達的情緒,並不盡然相同。

圖一:電影《真善美》(The Sound of Music)中的美 妙歌曲是許多人共同的回憶。

但在許多時候,我們可以說人們對於音樂中所要傳達的情緒是有共識的。或許在聽一首輕快的歌曲時,心情並不因此特別覺得愉悅,但卻能夠感覺到這首歌一般人聽起來應該是會覺得滿輕快的。人們對於音樂的情緒具有這樣的欣賞力與鑑別力,但電腦卻還沒有。

本文所要介紹的「音樂情緒辨識」(Music Emotion Recognition),即是在談如何讓電腦像人腦一般,具有辨別音樂情緒的能力。理想中,一個音樂情緒辨識系統能夠藉由分析一首歌曲的聲波,找出諸如旋律、節奏、音色、歌詞等等的特性,從而自動地辨識出這首樂曲所要傳達的情緒。就像一台配備「人臉偵測」(Face Detection)的數位相機,能夠藉由分析場景內的畫面,自動地判斷哪些區域具有人臉一樣。在資訊科學領域,這樣的研究常被稱為樣式辨認或是圖形辨認(Pattern Recognition)。

圖形辨認的發展與人們想讓電腦能夠更有智慧地理解圖像、聲音有密不可分的關係。傳統上認為,電腦與人腦相比較,電腦強於記憶和計算,不僅能夠儲存大量的資料,更具有強大的運算能力,但是,電腦卻沒辦法像人腦一樣理解這些資料的內容與意涵。電腦能夠知道一張圖片中那個區域的顏色最藍,但卻沒辦法判斷究竟是藍天或是大海;電腦能夠知道一段聲音檔中哪個片段的音量最大聲,但卻沒辦法判斷這個片段究竟是人聲、樂器聲、還是爆炸聲。然而,隨著近來圖形辨認與相關科技的發展,電腦在理解多媒體資料內涵的能力上已有許多進步,電腦與人腦之間的差距也逐漸在縮小,自動化地辨識音樂情緒即是一例。

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為什麼要做音樂情緒辨識?

音樂與情緒有密不可分的關係,自古以來便有許多不同學門的學者在探究音樂與情緒的關係,包含哲學家、社會學家、音樂學家、人類學家、神經科學家、音樂治療學家等,但資訊領域真正大量投入人力研究自動化音樂情緒辨識系統,卻要遲至21 世紀初期。因此,音樂情緒辨識仍是個還非常新的概念與研究領域。

音樂情緒辨識的興起,主要是源於數位化時代的來臨,MP3 壓縮技術以及硬碟儲存能力長足的發展,儲存媒體不僅空間越來越大、價格也越壓越低,人們能輕而易舉地在個人電腦或是行動裝置上儲存成千上萬首的歌曲,可是如何在那麼龐大的音樂庫中找到想聽的歌曲,就成了個很棘手且重要的問題。

傳統上,一般使用者還是習慣將歌曲以歌手名稱、專輯名稱等分資料夾存放,就如同一片片的光碟一樣。使用者想要聽歌的時候,必須在資料夾間瀏覽,選取自己想要聆聽的專輯,或是從許多不同專輯中挑出部分歌曲。較為進階的使用者會將不同專輯的歌曲組合、儲存成播放清單,作為一種簡單的捷徑,在不同的時機挑選不同的播放清單來聽。

然而,手動地挑歌是非常耗費時間的行為,播放清單的使用也造成只有少數部分的歌曲被反覆地聆聽,大多數的歌曲其實很少會被使用者給選到,降低了音樂庫實質上的豐富性。況且,在許多時候使用者並不清楚或不願意選擇要聽哪些歌曲,而只想跟著當下的情緒或是情境,聆聽符合那種感覺的歌曲。比如說,無聊的時候想要聽點比較會讓人亢奮的音樂、專心念書或是工作的時候想要聽點優雅安靜的音樂。這樣的需求必須透過音樂情緒辨識的幫助,深入分析音樂的內容及情緒,方才能夠被滿足。

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有了音樂情緒辨識系統,使用者可以以情緒為索引來找尋歌曲。比如說,使用者可以指定特定的情緒,要求系統回傳帶有這一類情緒的歌曲;使用者也可以指定一系列的情緒,例如說從平靜到亢奮再回歸平靜,從而產生一個音樂播放清單,其中歌曲情緒的變化便隨著使用者的設定。這樣的檢索方式不但便利、有趣,也更加的人性化。

圖二:那麼多歌曲,到底那些適合現在的心情播放呢?

除了讓使用者選擇音樂的情緒之外,結合現有的科技也可以讓電腦根據使用者的心情、狀態「主動地」推薦。例如一個智慧型的空間,比如說客廳或是汽車內,可以透過攝影機或是麥克風捕捉使用者的表情、動作、音量等的資訊,從這些資訊中判斷使用者當前的心情,再主動地推薦符合該心情的歌曲。

一個智慧型手機或是音樂播放器也可結合當時的時間、地點或是一些感測器蒐集到的資料,判斷當時使用者可能在從事怎樣的活動, 比如說起床、運動、工作或通勤等,藉此來推薦適當的歌曲。有了音樂情緒辨識,音樂將能更深入日常生活中,豐富我們的生活。

情緒標定

音樂情緒辨識本身是個跨領域的研究,同時會需要心理學、音樂學及資訊科學的知識。由於音樂情緒辨識關切的是人對於音樂的感受,因此也可以說是一個藝術與科學的交會點。

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就像我們教小孩子認字一樣,我們會使用許許多多的範例,教導小孩子說這個字是1 、那個字是2 。小孩子會透過這些範例慢慢學習到,一條線直直下來的圖形是1 、兩個圓圈疊在一起的圖形是8⋯⋯。同樣地,要教電腦辨識音樂中的情緒,也需要先準備一個標定好的資料庫,在這個資料庫裡面,我們很明確的知道哪些歌是屬於快樂的情緒、哪些歌是屬於悲傷的情緒,如此一來,電腦方能利用這些資料來找出各種音樂的特徵與情緒的關係,分析出具有怎樣特性的音樂會引起怎樣的情緒。就像是有個老師在旁邊給小孩子許多範例,教導她學習,這樣的過程也被稱之為監督式學習(Supervised Learning),而不是盲人摸象,沒有提供任何訓練資料就要電腦做判斷。

音樂情緒資料庫的建立關係到心理學「實驗設計」的理論。由於情緒的感受沒有客觀的答案,因此通常還需要邀請一些受測者來替歌曲作情緒的標定。這些標定會被當成是歌曲情緒的「標準答案」。電腦會被要求能夠像人類受測者一樣準確地判斷出這些歌曲的情緒。

由於情緒受到聽者個性、性別與年齡等等的影響,因此必須讓不只一位的受測者聽我們所選定的音樂,並記錄這些受測者聆聽之後所感受到的歌曲情緒。如果一首歌曲的情緒無法取得多數人的共識,那代表所要傳達的情緒是比較模糊的,或許就不適宜納入資料庫內。使用者的選定必須均衡,例如一半是男生、一半是女生,背景皆固定為大學院校中的學生等;歌曲的選定則必須多元,我們希望資料庫裡包含的音樂盡量越豐富越好,能涵蓋各種不同類別、不同情緒的音樂,如此資料庫才能具有代表性。另外,也需要注意實驗設計不能給受測者太多的負擔,且標定情緒的過程要明確且統一,例如,究竟是要以音樂旋律所傳達的情緒為準,還是以歌詞為準,或是兩者皆考慮?這些因素皆必須仔細考慮並設計,否則可能會影響標準答案的品質,進而限制了情緒辨識的可學習性。

情緒運算

有了標準答案之後,我們還必須用到數位信號處理的技術,結合音樂學的知識和圖形辨認的技術,分析音樂信號的特徵,方能將音樂的特徵與音樂的情緒做連結。

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圖三:美國楊百翰大學研究,幼兒能夠分辨音樂為快樂或悲傷。

那些音樂的特徵會跟情緒有關呢?我們不難猜到,情緒的亢奮與否和歌曲的音量大小、節奏快慢、音調高低與音色是否明亮有關;情緒是快樂或悲傷則可以從樂曲是大調或是小調、音色是否和諧順暢有關。雖然這些資訊都可以在樂譜中得到,但在實際的情況中,許多時候我們只有音樂信號,並沒有相對應的樂譜。再加上以現代的科技而言,電腦還沒辦法像受過音樂訓練的人腦一樣,精準地將歌曲的樂譜從聲波中還原出來,電腦能夠做到的,是透過數位信號處理的技術,盡量去估測出這些音樂特徵的值,例如估測一首歌一分鐘大約會有幾個拍子、或是估測一首歌音高的分布情形等。由於電腦尚無法精確地以音樂的語言來描述音樂,只能透過一些統計值及的準確率也因而受到影響。

圖四:在電影《K歌情人》中,男主角以真摯懇切的詞曲挽回女主角的心。

音樂特徵的分析本身亦是一門很大的學問,世界上還有許多科學家正努力研究更好的演算法來提升分析的效能。這類型的研究被統稱為「音樂資料檢索」(Music Information Retrieval)。自從2000 年開始,每年都會舉辦一個國際性的音樂資料檢索學術研討會(International Society Conference on Music Information Retrieval, http://www.ismir.net/),讓世界各地的音樂資料檢索學家一同分享與討論研究,並有各式各樣的比賽比較各種音樂分析演算法的優劣。音樂資料檢索學家關注的題目很多,包含弦律辨識、和弦偵測、音色分類、自動轉譜、人聲與樂器聲分離、音樂指紋、音樂序列比較、音樂推薦、音樂資料庫管理等。國內許多大專院校與中研院,也都有設立專門研究音樂的實驗室。這些研究除了能增進我們對音樂的認識,也能夠幫助使用者更有效率地管理並檢索音樂。

另一個分析音樂情緒的方法是透過歌詞語意的分析。許多人認為,相較於歌詞,音樂信號對於情緒的感染力還是比較強,主要是因為人們依然可以從外國歌曲或是純音樂中辨認出適當的情緒。但是許多研究指出,引進歌詞資訊仍然有助於提升音樂情緒辨識的準確率。主要的原因是因為歌詞中有許多強烈與情緒相關的關鍵字,比如說「分手」、「謊言」、「安慰」、「幸福」等,這些關鍵字可以很容易地被辨認出來並用來估量歌曲的情緒。

歌詞分析的困難點在於現今的語音科技仍然無法準確地從聲音信號中辨識出歌詞,因此必須假設歌曲的歌詞是可以在網路上下載下來進行分析,但對於許多歌曲,尤其是比較冷門或是早期的歌曲,這樣的假設並不成立。

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無論是透過音樂信號分析或是歌詞分析,甚至是兩者的結合,我們都能運用圖形辨認的技術,找出若干音樂與情緒之間的對應關係。如此一來,對於沒有經過受測者標定過的歌曲,依然可以應用這些學到的對應關係,來猜測歌曲中內涵的情緒,進而將每一首歌曲的情緒辨識出來,供使用者端的應用程式使用。

除了上述的流程之外,我們也可以在情緒辨識系統裡加入一些個人化的功能,讓情緒辨識系統可以根據使用者的喜好有不同的反應。畢竟情緒的感知是很主觀的,能做好個人化的部分可以讓音樂情緒辨識更加地實用。

結 語

有人說,音樂之所以那麼迷人,是因為她那不可捉摸、觸人心弦的魔力,這魔力沒辦法用任何公式或是語言來描述。或許,我們永遠沒辦法、也沒有必要,去破解為何音樂能夠如此輕易地引起我們的喜、怒、哀、愁,但或許我們能夠讓電腦學會去欣賞音樂的美,進而讓音樂的美更加充斥在我們的日常生活中。

楊奕軒︰任職中央研究院資訊科技創新研究中心

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原發表於科學月刊第四十三卷第二期

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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腦中那首歌停不下來?可能是「耳蟲」找上你!
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2025/08/20 ・3373字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 文 / 雅文基金會聽語科學研究中心 林旻萱 助理研究員

在你的日常生活中,是否也有過這樣的經驗呢?四周一片寂靜,你坐在書桌前,試圖專心準備即將到來的考試,卻發現怎麼樣都無法靜下心來,因為腦袋裡正不受控制地播放同一首歌,甚至有時候還會不自覺的哼唱起旋律。那也許是你在商店裡無意間聽到的廣告歌曲,也或許是喜歡的歌手發的新歌,無論你有沒有刻意去回想,它都會佔據你的腦海,像是腦中的背景音樂,不斷重播。

像這樣被一首歌「洗腦」的狀況,到底為什麼會發生呢?

為什麼我們會被歌曲洗腦?原來是耳蟲搞的鬼

事實上,上述的這種現象稱為不自主音樂意象(Involuntary Musical Imagery, INMI),也稱為卡歌症候群(Stuck Song Syndrome, SSS),在口語上常被稱為耳蟲(earworm),是指一段旋律在大腦中自發浮現,並不斷重播的現象 [1][2]。耳蟲這個詞是從德文的詞彙 “ohrwurm” 而來 [3],”ohr” 是指耳朵,而 “wurm” 則是小蟲子的意思,用以形容像小蟲子爬進耳朵一般,在腦中揮之不去的音樂。根據研究,耳蟲最早的文學來源,或許可以追溯到 19 世紀 [3]。在 1845 年美國出版的一部短篇小說《悖理的惡魔》中,故事的角色就遭遇了「腦中自發響起旋律而無法擺脫」的困擾,這與現代常被提起的耳蟲現象極為相似。這顯示出,即使當時尚未明確定義耳蟲現象,人們也早已在日常生活中有過這種音樂入侵大腦的經驗,甚至為此感到困擾。

心理學教授 Philip Beaman 指出,2008 年就曾有研究針對芬蘭約 12000 名網路使用者進行大規模的問卷調查,結果顯示,有 33% 的受試者表示耳蟲會每天出現,且有超過 90% 的受試者表示至少每週會發生一次耳蟲現象 [2][4],由此可見,耳蟲現象其實相當普遍。那麼,究竟是什麼原因導致耳蟲現象呢?

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旋律在腦袋裡重播,讓人也忍不住地哼唱起來。 圖 / AI創建

常見的耳蟲現象,與大腦構造息息相關

為了探討大腦結構與耳蟲現象之間的關聯,Farrugia 等人於 2015 年進行了一項研究 [1],他們調查了 44 名受試者接觸音樂的經驗,並透過問卷了解受試者對耳蟲現象的看法,包括耳蟲的出現頻率及其對生活的影響等等。結果顯示,曾學習音樂或經常接觸音樂的人,更容易出現耳蟲現象,而且這些音樂片段可能對他們產生更強烈的情緒與心理影響。

另一方面,研究也透過磁振造影(Magnetic Resonance Imaging, MRI)對受試者進行腦部掃描,分析大腦的灰質體積與皮質厚度。結果發現,耳蟲現象的頻率可能與某些特定腦區的結構有關。大腦右側的額下回(Inferior Frontal Gyrus, IFG)不僅與音高記憶有關 [1][5-7],也負責抑制機制,當右側 IFG 的皮質厚度降低,抑制能力便會減弱 [1]。研究者發現,耳蟲現象發生時,IFG 的活動或許能夠抑制耳蟲出現 [1][8-9]。此外,耳蟲出現的頻率與大腦的前扣帶迴皮質(Anterior Cingulate Cortex, ACC) 厚度也有顯著的關聯,當耳蟲出現得越頻繁,ACC 的皮質厚度越薄 [1]。ACC 位置所在的大腦網絡區域,即使是大腦處於「非任務狀態」時,仍在進行各種思維活動 [1][10]。也就是說,在人們處於放空、發呆,甚至沉浸在白日夢中的時候,ACC 並不會休息停滯,反而呈現高度活躍的狀態。一項研究顯示,ACC 的皮質厚度與非任務狀態的思維活動比例有關 [11]。若將耳蟲視為一種非刻意但可感受到的意識活動,則 ACC 在耳蟲現象的神經機制中,可能扮演重要的角色。

有些人會對耳蟲感到困擾,而有些人則會擁有正向的情緒。 圖 / AI創建

對某些人而言,耳蟲能喚起愉快回憶,帶來正面影響;但對另一些人來說,強烈情緒反而可能使耳蟲成為困擾。先前已有研究指出,聆聽音樂時較容易產生正向情緒的人,其海馬旁迴(Parahippocampal Cortex, PHC)體積通常較大 [1][12], Farrugia 等人也進一步發現,認為耳蟲對自己有幫助的人,其 PHC 的灰質體積也相對較大。他們推測,PHC 灰質體積較大可能喚起與耳蟲相關的記憶,激發情緒,讓耳蟲產生較正向的作用。此外,右側顳極(Temporal Pole, TP)則被認為與情感處理相關 [1][13],若 TP 灰質體積較大,個體對情緒的刺激反應可能更為敏感,而這一類的人也較難抑制耳蟲經驗所連結到的負向情緒反應。這些結果顯示,大腦結構與功能互相影響,使每個人對於耳蟲的感受都有所不同。

那些「洗腦神曲」是怎麼來的?這些特徵是關鍵!

除了大腦結構與自身情感機制會使得耳蟲現象發生之外,歌曲本身的特徵也扮演了重要角色。根據研究,歌曲若具備某些特徵,會更容易引發耳蟲現象 [14],如下所示:

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  1. 節奏較快:INMI 歌曲的節奏通常比非 INMI 歌曲快,輕快的節奏更容易吸引注意力並留下記憶。
  2. 旋律輪廓常見:若旋律的起伏模式符合人們熟悉的音樂結構,更容易在腦中重播。
  3. 特殊旋律轉折:即使旋律不常見,只要具有獨特且引人注意的起伏變化,也可能成為耳蟲。
  4. 近期曝光與流行程度:最近聽過或正在流行的歌曲,更容易成為耳蟲。
經常聽的流行音樂,更容易引起耳蟲現象。圖 / freepik 

重複的旋律,能夠促進兒童語言發展嗎?

根據研究,使用兒歌作為教學素材,能有效提升 4 至 5 歲兒童的詞彙量,且兒童在理解與運用新詞彙方面皆有明顯進步 [15]。兒歌是兒童日常生活中最常接觸的音樂形式之一,而且具備了引來耳蟲的特性:旋律輕快、有節奏感,常見且具記憶點。若兒歌能透過耳蟲現象在兒童腦中自發性地重現,利用這種「非刻意但頻繁回想」的特性,或許能在自然語境中提供兒童額外的語言練習機會,使語言學習不僅僅是限於教學情境中,甚至能夠延伸至日常生活的潛意識層面。

研究也指出,透過兒歌進行學習,不僅能提升幼兒的詞彙量,亦能增強其語言學習的自信心,自我表達也會更為積極 [15]。因此,若能善用兒歌作為語言學習的媒介,並考量耳蟲現象可能帶來的記憶強化效果,也許有助於促進兒童在語言學習上的發展。

耳蟲現象,其實有跡可循

總而言之,當你腦中突然浮現一段旋律,反覆播放、揮之不去時,其實不必感到意外。這正是大腦運作與音樂特性交互作用的結果,是一種相當普遍且自然的現象。即使你沒有刻意記住某首歌,它仍可能在潛意識中悄悄留下痕跡。

所以下次當某首歌又悄悄佔據你的思緒時,不妨放鬆心情,靜靜欣賞它的旋律與節奏。你之所以忍不住想哼唱,並不是因為分心,而是因為這段旋律剛好觸發了大腦中的某個開關,也許還會勾起某些情緒或回憶呢!

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耳蟲,是音樂在我們腦海中留下的溫柔印記,時刻提醒著我們:大腦與音樂之間,總有著令人著迷的互動。

參考資料:

  1. Farrugia, N., Jakubowski, K., Cusack, R., & Stewart, L. (2015). Tunes stuck in your brain: The frequency and affective evaluation of involuntary musical imagery correlate with cortical structure. Consciousness and cognition35, 66-77.
  2. Liikkanen, L. A. (2008). Music in everymind: commonality of involuntary musical imagery. In 10th International Conference of Music Perception and Cognition. Sapporo, Japan, August 2008 (pp. 1-5).
  3. Beaman, C. P. (2018). The literary and recent scientific history of the earworm: A review and theoretical framework. Auditory Perception & Cognition1(1-2), 42-65.
  4. Beaman, C. P., & Williams, T. I. (2010). Earworms (stuck song syndrome): Towards a natural history of intrusive thoughts. British Journal of Psychology101(4), 637-653.
  5. Albouy, P., Mattout, J., Bouet, R., Maby, E., Sanchez, G., Aguera, P. E., … & Tillmann, B. (2013). Impaired pitch perception and memory in congenital amusia: the deficit starts in the auditory cortex. Brain136(5), 1639-1661.
  6. Hyde, K. L., & Peretz, I. (2004). Brains that are out of tune but in time. Psychological science15(5), 356-360.
  7. Hyde, K. L., Lerch, J. P., Zatorre, R. J., Griffiths, T. D., Evans, A. C., & Peretz, I. (2007). Cortical thickness in congenital amusia: when less is better than more. Journal of Neuroscience27(47), 13028-13032.
  8. Aron, A. R., Robbins, T. W., & Poldrack, R. A. (2004). Inhibition and the right inferior frontal cortex. Trends in cognitive sciences8(4), 170-177.
  9. Aron, A. R., Robbins, T. W., & Poldrack, R. A. (2014). Inhibition and the right inferior frontal cortex: one decade on. Trends in cognitive sciences18(4), 177-185.
  10. 廖泊喬。(2024/3/13)。DMN腦神經科學研究:好好躺平有助潛能發展。觀點同不同。取自:https://issues.ptsplus.tv/articles/7927/
  11. Bernhardt, B. C., Smallwood, J., Tusche, A., Ruby, F. J., Engen, H. G., Steinbeis, N., & Singer, T. (2014). Medial prefrontal and anterior cingulate cortical thickness predicts shared individual differences in self-generated thought and temporal discounting. Neuroimage, 90, 290-297.
  12. Koelsch, S., Skouras, S., & Jentschke, S. (2013). Neural correlates of emotional personality: A structural and functional magnetic resonance imaging study. PLoS One8(11), e77196.
  13. Royet, J. P., Zald, D., Versace, R., Costes, N., Lavenne, F., Koenig, O., & Gervais, R. (2000). Emotional responses to pleasant and unpleasant olfactory, visual, and auditory stimuli: a positron emission tomography study. Journal of Neuroscience20(20), 7752-7759.
  14. Jakubowski, K., Finkel, S., Stewart, L., & Müllensiefen, D. (2017). Dissecting an earworm: Melodic features and song popularity predict involuntary musical imagery. Psychology of Aesthetics, Creativity, and the Arts11(2), 122.
  15. Christina, Y., & Pujiarto, P. (2023). The Effectiveness of Nursery Rhymes Media to Improve English Vocabulary and Confidence of Children (4-5 Years) in Tutor Time Kindergarten. Journal of Education Research, 4(3), 1326-1333.
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雅文兒童聽語文教基金會_96
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