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為什麼會打哈欠?——哈欠的千年之謎(上)

淨妍
・2018/08/29 ・2498字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

約瑟夫·迪克勒 (Joseph, Baron Ducreux) 創作於1783年的自畫像,畫中的他正在打哈欠、伸懶腰。圖/wikipedia

大家都應該有過這種感受:當你覺得想睡覺的時候,就會很想打哈欠。這樣的衝動很難抑止,而且還似乎會傳染,以18世紀末的一幅油畫為例,畫家約瑟夫·迪克勒非常生動地描繪出自己打哈欠、伸懶腰的模樣(網路上還有用此油畫創作的梗圖),不知道大家看了這幅畫之後,是不是也很想打哈欠?

為什麼會打哈欠? 人類好奇千年的問題

首先,讓我們拆解打哈欠這個動作。所謂打哈欠就是先把嘴巴伸展開來,吸了很長的一口氣之後,再用較短的時間把氣吐出,而在吸氣與吐氣的過程中,會伴隨一連串複雜的身體協調運動,包含脖子的伸展、喉嚨的擴張、橫膈膜及抗重力肌 [註] 的移動。到底這一連串的行為有什麼意義?背後有什麼運作原理?

打哈欠會伴隨身體一連串的協調運動。圖/giphy

事實上,人類已經好奇這個問題很長一段時間。公元前400年,古希臘醫師希波克拉底認為,在發燒前打哈欠可以清除肺部的壞氣;17、18世紀的醫生則認為打哈欠能夠增加血液的氧氣濃度,進而增加血液流動速度、血壓及心率;而近代關於打哈欠的諸多研究則大致可以分為兩類:打哈欠的生理功能與社交功能。

其中,生理功能的相關假說認為,打哈欠有助於調節身體狀態,如降低大腦溫度;而社交功能的相關假說則認為,動物可以透過打哈欠向同伴傳達某種負面的心理、生理訊息,藉此同步群體行為。

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不要再說打哈欠是因為缺氧了!

關於打哈欠的生理功能,大部分的人會以為打哈欠的目的在於吸入氧氣,平衡血液中氧氣與二氧化碳的濃度,但其實這種說法是錯誤的。1987年,美國馬里蘭大學的研究者想知道打哈欠是因為血液中的二氧化碳濃度過高還是氧氣濃度太低,結果卻發現,不論空氣中的氧氣或是二氧化碳濃度過高,都會提高呼吸頻率,但卻都不會讓打哈欠的頻率與時長產生任何變化,由此可知:打哈欠與呼吸是由不同的生理狀態觸發,並由不同的機制所控制。打哈欠與缺不缺氧沒有關係。

圖為人類的呼吸系統,打哈欠和呼吸是兩種完全不同的機制。圖/wikipedia

近年來,科學家傾向於支持「降低大腦溫度」的假說,他們認為打哈欠是一種生物的適應行為,目的在於促進大腦溫度的調節。以2010年的一份研究為例,科學家用大鼠 (Rattus norvegicus) 做實驗,測量它們的大腦溫度,發現當老鼠們的大腦溫度上升時,它們便會打哈欠,而打哈欠後,大腦的溫度就會降低,恢復到正常值。

若從體溫調節的角度來看,可以更能理解打哈欠、大腦溫度與嗜睡之間的關係。簡單來說,晚上睡覺之前,我們的大腦溫度會達到最高值,這時候就會一直想打哈欠,代表我們該睡覺了,而當我們的大腦溫度降到最低,便會從睡眠中清醒過來。由此看來,想睡覺的時候會打哈欠十分合理。

為什麼變溫動物會打哈欠?這個就問倒研究者了……

然而,科學家又碰到了難題:目前打哈欠與大腦溫度關聯的實驗只有在恆溫動物,如鳥類、大鼠、人類及其他靈長類動物的身上進行過;但事實上,打哈欠這個古老的生物行為可以在脊椎動物上發現,像是魚類、兩棲類和爬行類等變溫脊椎動物也會打哈欠。雖然打哈欠也有可能幫助變溫動物調節體溫,但它們打哈欠的根本原因有很大的可能和恆溫動物不一樣;舉一點來說,它們就連打哈欠的方式都跟恆溫動物相異,恆溫動物的打哈欠包含了吸氣與吐氣兩個步驟,但變溫動物打哈欠卻只有吐氣,而沒有吸氣的動作,光是這項差異的存在,要說恆溫動物和變溫動物的打哈欠原理是一樣的就讓人十分懷疑了。

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因此,「打哈欠的生物原理為降低大腦溫度」只是一種假說,目前科學家尚未證實生物打哈欠的生物原理與意義,若綜合目前的打哈欠與體溫調節研究,只能推斷過度打哈欠的人可能有體溫調節方面的問題。

鑒於打哈欠的生理功能一直找不到答案,部分研究者轉而思考,外部環境的影響是否也是打哈欠的其中一個成因?打哈欠不單是疲勞的反應,從某些動物打哈欠的情況觀察,打哈欠也具有社交功能:動物可能會藉由打哈欠,向同類傳遞一些非語言的訊息,如自己的身體狀態,或是情緒受到干擾等。

當黑猩猩受到威脅時,打哈欠就代表它有可能會發動攻擊行為。圖/pixibay

以靈長類動物為例,曾經有研究指出,當黑猩猩受到威脅時,打哈欠就代表它有可能會發動攻擊行為。但這類的研究其實非常受爭議提出反對意見的研究者認為,這些有訊息意義的打哈欠只會發生在特定的社會環境中,屬於非典型的案例,與一般疲倦的打哈欠不可相提並論,再加上目前未有人研究出,當一隻猩猩發出「攻擊的打哈欠」,另一隻猩猩是如何辨別、接收這個訊息的,若要證實打哈欠的社交意義,需要更深入的研究。

  • [註]抗重力肌:對抗重力保持身體直立姿勢的作用肌。

本文為系列文章,下一篇請見:為什麼打哈欠會傳染?—哈欠的千年之謎(下)

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參考資料:

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淨妍
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泛科的新人實習生,希望能在這個資訊過量的時代裡,留下有價值文字。 另一個身分是「喀報」記者https://castnet.nctu.edu.tw/search/%E6%88%B4%E6%B7%A8%E5%A6%8D

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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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惱怒飛機上的哭聲和幫助脆弱的嬰兒,都是人類演化後的行為?——《利他衝動》
知田出版_96
・2024/12/09 ・3771字 ・閱讀時間約 7 分鐘

苦難與同理心:能激發出援助還是自我關注?

縱貫全文,我們持續主張,苦難演化得十分凸顯、讓我們不能不關注,而且它還得以在子代照護背景脈絡中激發行動。利他反應模型的這項原則,似乎與巴特森(Daniel Batson)和讓.德塞蒂(Jean Decety)以及其他人的普遍觀點互相衝突,後者主張苦難會阻礙援助。

根據同理心──利他行為假設,人們在感到溫暖、柔情、冷靜、關切和慈悲時,會專注關心他人的需求,並提供無私的援助;相反,當發愁、憂心、痛苦、不安和沮喪時,他們就會專注關切自己的需求,並只有在自己的苦難減輕時,才會提供幫助。舉個例子,當實驗室中的學生目睹某人受到痛苦的電擊時,表示感受同理心的觀察者,即便可以離開,也都會伸援,至於感到個人苦難的人,則較少提供幫助,除非他們被迫留下並繼續觀看痛苦的電擊。因此,人們有能力出於無私的原因提供幫助,但可以出於自私的動機行事,以緩解自己的苦難。

我們自己的研究有時確實會披露很棘手的苦難。例如,我們往往會複製出巴特森的發現,遭逢苦難的受害者有可能觸動觀察者的同理心以及負面反應。當人們觀看我們最悲苦醫院患者的錄影時,一部分參與者甚至還表示他們感到驚恐(亦即忐忑、憤怒、驚恐)。這種高度負面的反應還更加引人注目,因為參與者知道,這些是真正的重症病人或末期患者。

因此,當他人表達的苦難會引發多餘的、會感染的負面感受之時,嫌惡反應也就可能因此發生──特別當他們的問題看來很沒有道理或者難以解決。(舉例來說,一位護理師表示,「嗯,對這個問題她打算怎麼辦?」)不過還不算滿盤皆輸,因為比起對快樂的患者,一般人對苦難的患者會看出更多需求、感受更多同理心,並提供更多幫助。不過這種慷慨精神是有侷限的。

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例如,倘若參與者必須坐下來陪伴患者,而不是只給他們幾塊錢並不做社交接觸,那麼他們就會提高協助快樂患者的相對偏好度。所以,即便苦難肯定帶來嫌惡的知覺和感受,它仍能成功傳達需求並激發反應,而這也正符合它的設計功能。

倘若我們思忖,在任意給定的情境中,利他反應模型的種種屬性如何權衡取捨,也就能預測這類複雜的關係。舉例來說,飛機上有小寶寶啼哭時,人們就會抱怨。這似乎自相矛盾,因為,我們理當演化來幫助那些身處苦難的寶寶。

利他反應受情境權衡影響,飛機上寶寶啼哭引抱怨反映其限制。圖/unsplash

啼哭的力量:無助者需求與觀察者情緒的博弈

然而,這種惱怒和模型相符,因為那些寶寶並不是其他乘客熟悉的或有感情紐帶的對象,他們多數人都相隔太遠,不會陶醉於寶寶的可愛模樣,也不知道是哪裡出了問題,所以幫不上忙。因此「飛機上有小寶寶啼哭」經典案例自然會惹人苦惱──這就證明了聲音很凸顯,激使我們去讓它平息──然而我們沒辦法產生同理心,也幫不上忙,因為欠缺界定親代照護的感情紐帶、熟悉度、專門知識和掌控權,況且社會規範告訴我們,不要去碰陌生人的寶寶,進一步約束自身的舉止。

碰到兒童虐待一類狀況時,這種衝突就變得更嚴重了,這時照護者會抽身或甚至攻擊、傷害他們應該保護的兒童。根據研究,由於苦難是如此明顯、有激勵性,而且不容忽視,於是當苦難或啼哭接連持續了好幾個小時或好幾天時,人們也就會變得非常煩躁,特別當沒有明確的解決方案之時(好比,由於寶寶罹患腹絞痛)。

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人們必須接受培訓,並在這種情況下獲得支持而非遭受懲罰;他們應該能夠讓自己置身激烈情境之外,好讓自己冷靜下來,而且我們需要提供幫助,好讓照護者能夠休息片刻。釀成這種情況的起因,是由於人類演化出的本性是在相互支持的社會性團體生活中養育兒童,然而如今我們多數人所體驗的西方式工業化獨自育兒方式,卻已經與此脫節所致。

與苦難不能激發援助的情況相反,只要觀察者理解狀況,能介入並對他們的反應抱持信心,那麼即便強烈的和嫌惡的苦難,也依然能夠促成援助。哺乳類動物的神經激素壓力反應之所以演化出現,並不是為了讓我們在工作壓力下能吃餅乾,這種反應的演化,是藉由調動交感和新陳代謝歷程,犧牲了消化和成長等較慢、長期的生理歷程所促成的即時行動。

人們在理解並有信心介入時,即便是巨大的苦難仍能激發援助行動。圖/unsplash

我們的壓力系統經過演化,能在脅迫下最有效地快速反應,好比當觀察者受了壓力驅使,必須迅速採取行動來幫助某人──假定他們知道該怎麼做,也知道分寸。所以,即便苦難線索啟動你的壓力和自主神經系統,當我們無法行動時──強烈激情和不安找不到明確的出口之時──它們就會產生冷漠、紛擾或攻擊行為,因為這些狀態本身就是演化來激發行動。

人們面臨苦難時,若認為自己有可能遭人操控,也會感到矛盾。由於苦難會激發援助行為,人們有時會偽裝陷入苦難來誘發支持,這有可能讓開始懷疑受害者的觀察者感到困窘、惱怒、生氣或反感。舉例來說,赫迪便曾描述,像狨猿和檉柳猴這類合作養育後代的新世界猴,通常會與無助的寶寶分享食物,特別是當牠們乞求食物之時。

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然而,當年輕個體年齡增長獨立生活,成年個體就比較不會與牠們分享食物,而這就會導致年輕個體以愈強烈並引人嫌惡的方式懇求乞討食物,有時訴諸偷竊。這種現象已經在著名的吸血蝠動物模型的利他行為研究中重複驗證,研究發現,成年蝙蝠較少與已經發育超越青少年階段,理當自給自足的蝙蝠分享血餐。

小寶寶確實很無助,起碼在嬰兒早期階段是如此,實在不能認為他們是藉由啼哭來「操控」照護者,起碼不像是幼童、較大兒童和成人那般以刻意的、邪惡的手法來操控。嬰兒有可能「使用」哭聲來激使照護者為他們提供食物、溫暖、撫慰或移除有害刺激物。這是他們溝通需求的僅有方式之一。這些需求有的並不是真的很緊急,不過即便是需求被動照護,好比身體撫慰,也可能影響嬰兒的長期健康和幸福。

例如,寶寶獨自被留在嬰兒床或汽車座椅時,通常就會放聲啼哭,因為他們喜歡照護者充滿愛心的溫暖擁抱。不過這些並不是必須立刻解決的急迫需求(而且就汽車座椅的情況,這說不定正是拯救他們的要素)。

嬰兒以啼哭表達需求,這也是他們唯一與外界的溝通方式。圖/unsplash

即便寶寶使用哭泣來激使我們幫助他們,我想我們都同意,他們並不是刻意密謀對付任何人,而且他們的要求也相當合理──特別是在面對相當惱人的現代裝置之時。因此,寶寶哭聲的真情實意、毫不誇張,未加操控的性質,提供了一種促成行動的誘發刺激,而且就算出自成年人,我們也依然遵從。

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苦難的演化功能:從激發行動到引發嫌惡

人們對於苦難哭聲的音質非常敏感,能區分反映出不同需求的哭聲,好比需要接觸、肚子餓了和疼痛。因此在醫院接受腿部注射的新生兒,所引發的同情比較多,超過在圖書館因無法帶回家的玩具,半哀鳴半啼哭的十八個月大的兒童。後面這樣的哀鳴和啼哭,會讓觀察者感到非常煩躁,他們甚至還可能覺得小孩是在操控而惱火,特別當目標是要取得玩具火車或更多金魚餅乾等獎賞時。然而,聽到新生兒為真正的需求而啼哭時,人們確實會心生同情,這樣的哭聲比較溫和、有規律,並暗示了脆弱的、幼態的、受苦受難和有援助需求的理想組合。

苦難不是單一事物。苦難有多樣化形式和背景脈絡,其中有些有激勵作用,另有些沒有。不過倘若我們從照護無助新生兒的背景脈絡來理解苦難,模式便自然浮現。真正的苦難,肇因於嚴重的急迫狀況,而需要觀察者提供力所能及之幫助的困境是有激勵作用的,而當觀察者不熟悉或沒有形成感情紐帶、不知道該怎麼辦、力有未逮,幫不上忙,或者感覺受了操控,這時苦難就可能引人嫌惡,也不太可能激發援助。

科學文獻有必要更明確地釐清,苦難何時會促使人們走向困難處境,何時則會讓他們遠離,並拿包含利他反應模型屬性的情境(好比受害者與觀察者存有感情紐帶、呈幼態模樣、明顯受苦受難,並需要觀察者力所能及的即時幫助)來與不包含這些屬性的情境進行比對。這些研究將能讓我們就現實世界對苦難之反應範圍方面達成更完整的認識,這類反應並不總是充滿同情,但確實會產生比自我關注更多的可能結果。

——本文摘自《利他衝動:驅策我們幫助他人的力量》,2024 年 11 月,知田出版,未經同意請勿轉載。

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知田出版_96
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成為世界幸福、希望的緣起──知田出版「環境永續」、「心靈提升」、「自我成長」等類型圖書,探討由個體的轉變進而影響整個群體命運等議題,希望藉由閱讀,以更多元化的角度,讓每一位讀者的心跟著轉動,認識到我們生活在同一顆星球。 已出版:《回到地球》、《人類是五分之四的灰熊》、《利他衝動:驅策我們幫助他人的力量》等書。

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AI 可以幫你聽懂老婆的情緒了?AI 情緒理解原理解密!
泛科學院_96
・2024/07/01 ・510字 ・閱讀時間約 1 分鐘

讓電腦理解人類情感,一直是許多科學家關注的議題。那你知道現在 AI 已經學會人類情緒的辨識了嗎?

所以我們這集就來講講:

  1. AI 如何理解人類情緒
  2. AI 如何生成情緒語音
  3. 世界上第一款具有同理心的 AI 對話工具 Hume

那麼我們就開始吧!

最後,你覺得 AI 情緒辨識能拿來做什麼呢?

  1. 就陪我練英文而已吧
  2. 挖賽這樣我就有女友翻譯器啦
  3. 開始想跟 AI 談戀愛
  4. 其他也歡迎留言分享喔

如果有其他想看的 AI 工具測試或相關問題,也可以留言發問~

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泛科學院_96
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我是泛科學院的AJ,有15年的軟體測試與電腦教育經驗,善於協助偏鄉NPO提升資訊能力,以Maker角度用發明解決身邊大小問題。與你分享人工智慧相關應用,每週更新兩集,讓我們帶你進入科技與創新的奇妙世界,為未來開啟無限可能!