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用死者的精子生育後代:「遺腹生殖」是延續希望,還是製造孤兒?

活躍星系核_96
・2019/07/14 ・4198字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

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本文授權轉載自領研公眾號
撰文  Shira Rubin
翻译 谷玉玺
编辑 魏潇

By Kiki Smith

在以色列,越來越多的母親開始為死者生下孩子;而對於逝者的父母,他們是否有權在兒子去世後用他的遺傳材料延續家族血脈?

四年多前,利亞特.瑪律卡(Liat Malka)進入了焦急的等待:一名素未謀面、已經離世的男子的精子將在培養皿中同她孤零零的卵子結合。這名以色列的幼稚園老師希望通過體外受精的方式孕育一個生命。一個月之後,她成功了。一個胚胎被轉移到了瑪律卡的子宮中,九個月後,希拉(Shira)誕生了,這個精心挑選出的名字在希伯來語中意味著「歌頌」與「祈禱」。

現在,希拉會時不時地注視她父親的照片。她和媽媽還有外祖母住在一起。在希拉的成長過程中,一直能看到這個戴著眼鏡的男人,咧開嘴巴對著她親暱地微笑。在她小的時候,還經常叫他的名字「巴魯克(Baruch)」。最近,瑪律卡一直在試圖讓她改口叫爸爸。「他笑得多好看啊,這是爸爸。」二人站在照片前,瑪律卡溫柔地對希拉說。

遺腹生殖:用死者的精子生育後代

過去二十年間,全世界遺腹生殖(posthumous reproduction)案例的數量雖少卻在穩步上升。在這種輔助生殖技術支援之下,男性們可以通過在世時捐獻,或去世後提取等方式留下遺傳物質,延續自己的血脈。專家們預測隨著相關生殖技術的流行,以及與傳統異性戀家庭(雙親模式家庭)相悖的「另類家庭」逐漸被接受,這種情況會變得越來越普遍。以色列這一鼓勵提高人口出生率的國家擁有全世界最高的體外受精技術(in vitro fertilization, IVF)平均使用率,它為這種新型的家庭創造模式提供了實驗室般蓬勃的發展環境。

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以色列政府掌管著 IVF 相關的政策和資金,政府也有權決定誰有機會參與到相關專案之中。現如今,所有未滿 45 周歲的女性都能獲得無上限的資助用以在家撫養至多兩名嬰兒,並且她們可以使用已故配偶的精子完成受孕。但是,當逝者的父母為了延續後代而要求實施遺腹生殖時,事情就變得模糊不清了。在這種情況下,法院會根據具體情況進行裁決。在過去的十年間,複雜案件不斷出現,其中牽扯著不同類型的遺願和利益糾葛。法學專家和拉比(rabbi,指受過正規宗教教育,在猶太教會中擔任精神領袖和宗教導師的人)擔心遺腹生殖會侵害未出世孩子的權益。與此同時,其他國家的專家們擔心隨著這種技術在全世界的流行,政府監管和醫療管理的不足將難以面對其所帶來的諸多問題。

瑪律卡與希拉的故事

瑪律卡在 35 歲時從醫生那裡得知自己的卵子「供應」嚴重不足,正是那時她發現了這種技術。她在精子庫中搜尋著匿名捐獻者,但遲遲未定,她內心十分困擾,孩子將來可能要面對只知其母,不知其父的問題。她還擔心在這麼小的一個國家,她的孩子可能在將來會有與某個同父異母的兄弟姐妹相識甚至相愛的風險。

最終,瑪律卡在 YouTube 上看到了茱莉亞和弗拉德.波茲南斯基(Julia and Vlad Pozniansky)發佈的影片。這對夫婦正在爭取法律許可,希望捐贈出 25 歲兒子巴魯克的精子(在他因癌症去世前的幾天被凍存)。因為他在一份「生物學遺囑」(未經正式法律程式認證的生前遺留資訊)上詳細地描述了他的遺願保存自己的精子,用它來孕育一個新的生命。

瑪律卡在法律援助組織的説明下和波茲南斯基夫婦見了面。三個人開始準備簽署協定,讓瑪律卡可以用巴魯克的精子受孕。為了防止未來可能產生的糾紛,瑪律卡將金錢排除在協議之外,允許希拉的爺爺奶奶至少三周進行一次探望。經歷了為期一年的冗長手續,以及對巴魯克生物學遺囑有效性的持續爭論後,法院最終批准了他們的請求。2015 年,希拉誕生了。

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瑪律卡回憶道,在懷孕期間她才感受到了真正的現實——她感受到了法律協議條款的嚴酷性。「我意識到波茲南斯基夫婦對我來說完全是陌生人,」她說,「我告訴他們,請給我些時間。」直到希拉出生後,瑪律卡才開始將他們接納為家人。

希拉的祖母——茱莉亞.波茲南斯基則認為,與體制和法律的抗爭是完全值得的。她認為他們的案子受到了媒體廣泛的關注,證明了遺腹生殖不該被看作是科幻小說中虛構的內容,而應該被當成是一項需要廣泛支援的技術。她說:「如果我們不向前邁進,如果我們說:『不,這不被允許』,那麼奇跡永遠不會向我們敞開懷抱。」

利亞特.瑪律卡向她的女兒希拉展示她已經去世的「生物學父親」——巴魯克.波茲南斯基的照片。他因癌症去世前,並不認識利亞特。圖片來源:Shira Rubin

在以色列遺腹生殖的案例是如何出現的

在以色列,試管嬰兒技術(或稱體外受精,IVF)是一個罕見的幾乎所有階層都會全力支援的話題,無關信仰或性別。「這個國家的人們強烈希望新生命的誕生。」 茱莉亞.波茲南斯基說,她和丈夫還有兩個兒子在幾十年前從俄羅斯搬到了以色列。失去巴魯克後,她在 55 歲的時候通過IVF技術利用捐獻的卵子誕下了另一個兒子。和很多以色列猶太人一樣,在經歷大屠殺和千年磨難後,波茲南斯基把繁育下一代看成是一種彌補人口損失的方式。

上世紀 90 年代中期,遺腹生殖案例就已經出現。2002 年 8 月 20 日,上士基萬.科恩(Keivan Cohen)在加沙地帶(Gaza Strip)執行軍事任務時被一名巴勒斯坦狙擊手射殺。他的母親瑞秋(Rachel)聯繫了幫助過瑪律卡的律師,她用盡十年時光只為爭取一次機會,希望用兒子的精子讓一名家族選中的女子受孕。

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2007 年,法院做出了判斷:基萬.科恩確實曾想要個孩子,雖然他並沒有留下書面遺囑,而且並不知道父母會為他安排誰作為孩子的母親。2013 年 11 月,一位單親媽媽誕下了一名父親在 11 年前就已去世的女嬰,這個孩子正是科恩的合法後代。這一判決為後來者鋪平了道路。2009 年,另一名已去世的 22 歲癌症患者的口頭生物學遺囑被法院承認。2011 年,該法院認可了巴魯克.波茲南斯基寫下的生物學遺囑,現在他的女兒希拉已經三歲了。

***

精子來源不是問題,情感、社會、倫理和法律才是

和冗長的法律程序相比,取得逝者的精子顯得極其簡單。在死後的 24 36 小時內,死者的精子都能保持活性。醫生說,在某些罕見情況下,它們的活力可以保持 72 小時之久。對於用人工方法維持生命的病人,醫生們可以利用電擊刺激病人射精。在其他情況下,醫生還可以將針頭刺入睾丸中,通過活體組織切片的方式取得精子。他們也可以移除整個睾丸,提取其中的精子,或將這些材料冷凍起來以備後續的提取工作。

在所有環節中,「精子的來源是最不成問題的,但情感、社會、倫理和法律等問題才是關鍵。」時任特哈休莫醫院(Tel Hashomer Hospital)精子庫男性生殖中心主任的伊高爾.馬賈爾(Igal Madjar)表示。

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由醫生、哲學家、律師和拉比組成的委員會在官方指導意見中對遺腹生殖做出了具體建議,隨後這份檔由以色列的司法部門批准發行。生物倫理學家拉維茨基(Ravitsky)也參與了指導意見的制定。她回憶道,幾乎所有人都達成了共識,該項技術應當被允許繼續進行。

司法部委員會創立了一個兩步走的程式,「死後取精」的操作一般能夠被「放行」,但這些遺傳材料的使用問題需要留給未來的法院定奪。此後,官方再沒有為將來可能出現的複雜情況提供確切的行動方針。

***

「人為創造出的孤兒」會造成另樣的認同困惑?

從那以後,針對遺腹生殖的立法沿革變得不再順利。直到今日,以色列法院也沒能清晰地回答來自倫理學家的問題:「為了滿足成人的願望,不計方式和代價創造一個孩子是符合倫理的麼?」因為實施遺腹生殖的權利並不掌握在死者父母手裡,他們的某些特殊需求會製造出一些難題,讓法庭在維護未出世孩子的權利和執行遺腹生殖法令中左右為難。

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2017 年,一名法官推翻了另一名法官的判決,拒絕一對父母利用他們去世兒子的精子創造一個新的孩子、並將他作為自己的子女撫養成人的請求。儘管法庭認同逝者的遺囑以及這對父母想要完成兒子遺願的渴望,卻依舊堅持「父母不具有處置亡者精子的權利」,並且宣稱批准這樣的案件將會對孩子造成潛在的傷害。國際人類生殖學會(International Academy of Human Reproduction)的主席約瑟夫.申克爾(Joseph Schenker)贊成該判決。他認為「人為創造出的孤兒」有可能會在將來給孩子帶來身份認同危機。他說,問題就是社會並不知道這種情況下誕生的小孩「一旦知道自己不是一個獨立的個體,而只是某人的複製品,將作何感受」——以色列的法官在過去管這叫「為死者設立的活體紀念碑」。

律師艾利特.羅斯布魯姆曾和美軍上層進行溝通,其提倡為凍存精子和卵子創造一個補貼體系,該系統於2016年通過審核。圖片來源:Shira Rubin

儘管個別案件偶爾會被法庭駁回或延遲審理,但專家們表示,總體趨勢依然向著允許遺腹生殖的方向發展。雖然目前法國、德國、瑞典都選擇了禁止這項技術;而其他國家,比如愛爾蘭正在制定法令允許它的實施。在這樣的法律框架下,有許多相關問題需要仔細思考,比如繼承權以及孩子的撫養需求等。

專家們同時也發出了警告:不完善的立法把這個問題遺留在了一個十分危險的狀態。在美國,由於聯邦或州缺乏足夠的監督,已經將每年數十億美元的生育產業推向了一個激進的商業軌道,違法犯罪一觸即發。美國生殖醫學學會(The American Society for Reproductive Medicine)倫理委員會借鏡了以色列的指導意見,比如伴侶權利優先於逝者父母,並且在實施人工受精前需要有一段等待時間。但由於該領域內的法律存在不一致的現象,因此實施起來也很困難,已經出現了幾起父母利用去世孩子的遺傳物質創造孩子的案例。

健康和安全因素同樣需要考慮。在美國,臨床上對於如何獲取死者的精子和卵子並沒有統一的操作規程。而且,紐約大學朗格尼健康中心(New York University Langone Health)醫學倫理學部的亞瑟.卡普蘭(Arthur Caplan)說,他認為現在進行的臨床研究還不足以證明遺腹體外受精對病人是無風險的。「我們沒有關於精子活力的長期記錄,我們不知道等待 5 小時和 15 小時相比,它們是否更加健康。」卡普蘭說,死後取精是件「令人困擾的事。」

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回到以色列,利亞特.瑪律卡說儘管面臨那麼多的風險,她和希拉現在已經過著幸福的生活。希拉從幼稚園放學後,她們倆經常會去海灘散步或是在客廳裡隨著希拉最喜歡的音樂起舞。「只有我和她,做我們喜歡的事」。她感到十分欣慰,瑪律卡知道自己和巴魯克.波茲南斯基做了一件美好的事,「創造了一個快樂的人。」她這樣說。有一天希拉將會明白,巴魯克曾一直盼望她的到來,瑪律卡說:「我會告訴她,爸爸就在某個地方,注視著她。」

本文轉載自領研公眾號,原文標題〈用死者的精子生育后代:“遗腹生殖”是延续希望,还是制造孤儿?

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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拆解邊緣AI熱潮:伺服器如何提供穩固的運算基石?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/05/21 ・5071字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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。

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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。

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。/ 圖片來源:MotionArray

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)」!

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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。

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。

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。/ 圖片提供:研華科技

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。

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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。

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。/ 圖片來源:MotionArray

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)。

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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。

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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。

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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。/ 圖片提供:研華科技

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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明明都是人工生殖,「人工授精」跟「試管嬰兒」到底差在哪?
威廉氏後人-李毅評醫師_96
・2021/01/09 ・3379字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 460 ・五年級

  • 文/鍵盤婦產科——威廉氏後人

新朋友中有許多備孕新手,對於人工生殖的這幾個作法常常傻傻分不清楚。其實也不只是患者們搞不清楚,常常其他科的醫師會診時,也搞不清楚。

今天,就讓我一次完整說明這幾個類似的名詞吧!

你說的「人工」不等於他說的「人工」——人工生殖技術 (ART)

所有現代西醫科技介入的方法,都可以列入人工生殖的範圍,這是一個統稱。

主要就分兩大類:1. 人工授精 (IUI) 2. 試管嬰兒 (IVF)

不過呢,大部分的人常常說:我做過幾次「人工」,或者說:我這胎是「植入」懷孕的。往往患者自己也搞不清楚自己是做了什麼。這時候其實醫生們在意的是,到底是做過幾次「人工授精」、幾次「試管嬰兒」、「植入」的究竟是什麼?

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這兩種做法、效果、成功率、都完全不同,做過三次人工授精失敗跟做過三次試管嬰兒失敗,對我們醫生來說是完全不同的概念。

所以慢慢的,這些名詞不斷地被大部分人所誤用,你說的「人工」不等於他說的「人工」的情形反覆出現,也才會出現連其他科醫師都搞不清楚的情況發生。再重複一次,人工生殖 (ART):也就是所有西醫科技介入的方法都算,主要分為「人工授精」和「試管嬰兒」兩種。

人工授精與試管嬰兒都屬於人工生殖。圖/Benjamin Chan

「精」銳部隊產地直送進子宮及輸卵管內——人工授精 (IUI) aka. 人工受孕

所謂的人工授精,也有許多人稱作人工受孕,這是一個從古代幫種馬配種時代就存在的一個古老技術。這個作法是把處理過的「精子」,直接注射進子宮腔及輸卵管內。

所以人工授精植入的是「精子」!!!

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精子的取出很容易嘛,我相信大部分的男生女生都懂怎麼回事。從青春期時代,很多人可能就看過很多外國語言的影片做示範,這這裡就不多贅述。

然後呢,把自行取出來的精子經過處理,取其精銳部隊,產地直送,送進女方的子宮及輸卵管內守著,等卵子從卵巢排出的那一刻。

也就是說人工授精,只有「先生取精」、「精子處理」、以及 「植入精子」三個步驟,沒有取卵、沒有胚胎培養、沒有胚胎切片、也沒有什麼卵子冷凍的問題。

當然啦,為了增加成功率,在做人工授精之前通常會給女方吃排卵藥或打排卵針等等,讓這一次的週期卵多一點,可以有效地增加人工授精的成功率。先生自己取精的部分就多說了,當然也可以請太太幫忙取。總之醫院是不會有人幫你先生取精的,請不要再從取精室打電話到生殖中心來詢問怎麼還沒人來幫你取精,不會有人過去的,麻煩您自己努力吧。

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為增加成功率,在做人工授精之前通常會給女方吃排卵藥或打排卵針。圖/Unsplash

精子處理的部分道理很簡單,就是利用不同的溶劑與離心,篩選出活動力好的精子,不好的就讓它隨著雜質一同沉沒吧。

最後,醫生會拿一個又細又長的管子,直接把處理過的「精兵」,直接送進子宮和輸卵管。這樣的好處在於省去精子千里長征的過程,女生的子宮頸到輸卵管雖然只有 10 公分,但對一隻精子來說如果按身高等比例放大來算,就好像一個成人要游泳七站捷運這麼遠。

讓精銳的精子,省去舟車勞頓,直接在輸卵管裡等卵子排出。但問題是這樣的方法還是不能保證精子鑽得進去卵殼裡面,也就是「卵子是否受精」這個問題,無法得知。

另外,要做人工受精至少要有一條可以通的輸卵管,以及至少要有還算足夠的精蟲可以經過洗滌後才能植入,所以兩條輸卵管都有問題,或者精蟲少到無法經過洗滌,就只能做試管嬰兒了。

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再重複一次,人工授精 (IUI) = 人工受孕:就是將篩選過的「精子」,直接注入子宮。

沒有取出卵子,沒有進行體外受精,沒有進行胚胎培養,因此相對單純,費用也較低 (加上藥費通常在 2 萬元左右) 。

人工授精因為單純、簡單、對精子處理環境要求不高,所以衛福部並沒有特別設立太多的規範去管控,所以很多不是人工生殖機構的醫院或診所也都可以進行人工授精。

快狠準地抓起一隻動的激烈的精蟲,直直的刺進卵子之中——試管嬰兒 (IVF)

試管嬰兒大部分人比較不會講錯,反正簡稱「試管」的也就一個意思。

試管嬰兒的作法是女生經過排卵刺激、吃藥、打針、微刺激、全刺激、標準刺激、自然週期⋯⋯各種刺激方法都有。反正就是讓女生這一個週期內,長出越多、品質越好、成熟度越好、懷孕率越高的卵子就對了,這些藥物用下去之後,接著會進行「取卵手術」。

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取卵手術是用一隻長長的針,藉由超音波瞄準經過肚皮或陰道,刺進卵巢裡把每一顆卵吸出來。這些取出來的卵子呢,再透過現在的科技放在試管裡和精子混在一起,讓它們自然發生受精,但因為這次受精在體外、在試管裡並不在身體裡,所以叫做體外受精 (IVF) 也稱試管嬰兒。

完成受精的卵子變成胚胎,也就是一個試管寶寶、人生的第一天,我們會在實驗室的培養皿裡面養到第二天、第三天、第五天,然後再放回去子宮裡。當然也可以先冷凍起來,下一次解凍後,再放進子宮裡。這些取出的卵、體外受精的過程可以自然發生,也可以人為強迫發生。

試管嬰兒因為受精在體外、在試管裡並不在身體裡,所以叫做體外受精 (IVF)。圖/Pixabay

胚胎師快狠準地抓起一隻動的激烈的精蟲,直直的刺進卵子之中,強迫天雷勾動地火就是俗稱的單一精蟲顯微注射。形成胚胎以後,可以新鮮的胚胎就直接放回子宮,也可以經過冷凍、再解凍的過程後,再放回子宮;也可以給這個胚胎進行切片,確定切片結果後,再放回子宮,這幾種方法都很常用。

由於試管嬰兒療程極其複雜,包括排卵刺激階段、取卵階段、受精階段、胚胎培養階段、和胚胎植入階段,過程嚴格且耗材眾多,畢竟這是要培養的是「人的胚胎」。所有的培養環境,包括培養液、培養氣體、光度、溫度、濕度、全部都受到嚴格管控,所以收費較高,通常在 15 萬左右。衛福部也有專門的規範,每年嚴格的審查這些生殖機構,目前全台合格的人工生殖機構共 85 家,國健署網站上都有可供查詢。

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排卵後從女性生殖器官中收集卵子,將卵子與精子融合在一起,然後將受精的卵子放回子宮。
圖/Wikimedia common

所以「試管嬰兒」跟「人工授精」雖然都屬於「人工生殖」的範圍,但試管嬰兒植入的是「胚胎」,人工授精植入的是「精子」,所以是完全不同的兩個過程。俗稱的「人工」,通常是指人工授精,而俗稱的「試管」,也就是指試管嬰兒。

至於說會不會痛,需不需要麻醉的問題?

通常人工授精一定不需要麻醉,只是把一個細長管子放入子宮腔內並不會痛,所以不需要麻醉。至於試管嬰兒,取卵的過程可以麻醉也可以不麻醉。要看卵子的數目、患者的身體狀況而定。卵子少的通常不需要麻醉也沒關係,大概就像抽血、打針那樣刺一兩針就沒事了。

而試管嬰兒的胚胎植入部分就如同人工授精一樣,也是使用一根細長的管子放入子宮腔內,只是這次植入的是胚胎過程幾乎完全一樣,所以也一樣不會疼痛並不需要麻醉。

這些,大概就是人工生殖的一個概論,希望經過了這一篇文章的說明,對於備孕新手的妳來說可以清楚了解到大家常說的人工、試管究竟是怎麼回事。也比較不會對它的過程因為未知而感到恐懼。

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以上,一點淺見提供參考。

我特別喜歡幫我自己做成功的患者接生,每次看到這些小孩,就會想起他們還在精子跟卵子的階段,我就在照顧他們了。

  1. Jaideep Malhotra (2015). Practical Tips for Infertility Management: The Rainbow Protocols. New Delhi: Jaypee Brothers Medical Publishers Private Limited.
  2. 衛生福利部國民健康署 – 人工生殖機構許可通過名單
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威廉氏後人-李毅評醫師_96
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我是威廉氏後人-李毅評醫師,畢業於台灣大學醫學系,現職為新光醫院婦產科主治醫師,專長為不孕症。喜歡寫文章、喜歡分享、也喜歡用幽默有趣的方式為大家解說難懂的醫學知識。我是位專業的醫師,也是ptt上的標準鄉民,歡迎大家閱讀我的文章,更歡迎跟我一起參與討論!

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只許交配不許失敗,不擇手段的生殖大戰──《昆蟲真不可思議》
PanSci_96
・2016/04/30 ・4146字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

所有生物都想留下自己的基因,這是生物與生俱來的本能。

昆蟲的貞操帶

青蛙與大部分魚類等水生生物的雄性,利用體外受精的方式,讓自己的精子與雌魚排出的卵結合受精。另一方面,陸上生物多以交配方式體內受精,對這些生物的雄性而言,自己的交配對象(雌性)很可能再與其他雄性交配。當人類面對這種狀況,通常會以忌妒表達自己的不安,相對於此,動物就沒那麼麻煩,牠們的做法較為徹底。為了留下自己的基因,牠們會不擇手段達成目的。最直接的方法就是在自己交配後,不讓雌性與其他雄性交配。人類自古發明了金屬製貞操帶,利用上鎖的內褲避免女方紅杏出牆,事實上,昆蟲也會利用相同手法。

一到早春季節就會現身的日本虎鳳蝶薄翅白鳳蝶等小型鳳蝶,雄性會在交配期間將精胞送進雌性身體的同時分泌黏液,在雌性生殖器蓋上交配栓(交配囊)。如此一來,即可避免雌性與其他雄性交配。遇到這類蝴蝶時,可從外觀清楚辨識出交尾後的雌性。

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日本虎鳳蝶(左)與雌性薄翅白鳳蝶的腹部,有一個交配栓(右:箭頭處的三角形突起)©丸山宗利

龍蝨科的龍蝨是一種水生甲蟲,雌性身上也有交配栓,但雌性會用腳將其取下;這個行為看在與雌性交配的雄性對象眼裡,可說是情何以堪。此外,另一種避免雌性與其他雄性交配的方法,就是一直與對方交配。毒蛾科的雄性舞毒蛾與雌性交配,將精胞送進雌性體內後,身體仍與雌性相連。這個方式可以避免雌性受到其他雄性引誘,與其他雄性發生關係。

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上述行為稱為交配後保護行動,其他還有即使不處於交配狀態,雄性仍一直停在雌性背上的頭蝗科負蝗,這是最顯著的例子。大多數鍬形蟲科的雄性甲蟲在交配後,也會一直停在雌性背上,避免其他雄性接近雌性。

雄蟲的大男人主義

當雄蟲遇到已經跟其他雄蟲交配的非處女雌蟲,雌蟲身上原有的貞操帶也起不了任何作用。

珈蟌科深山珈蟌的雄蟲在這一點上,顯得有些大男人主義。雄性深山珈蟌的陰莖前端有一處突起,交配時會將該雌蟲前一次交配放在身體裡的精胞刮出來。此外,昆蟲習性與人類不同,雌蟲會將雄蟲排出的精胞放在自己體內的儲精囊裡,產卵時再從中取出精子,形成受精卵。換句話說,雌蟲會利用事先放在體內儲精囊的精子完成受精。離儲精囊入口愈近的精子,會最先被用來完成受精。

蜻蜓科的小紅蜻蜓會將前一次交配的雄蟲精胞往內推,再將自己的精胞送進去。這類發生在雄性之間的精子戰爭稱為「精子競賽」,利用將其他雄蟲的精胞刮出來或往裡推等方式,增加自己的勝率。對雌蟲來說,應付雄性之間的精子競賽也是很大的負擔。話說回來,雌蟲在與不同雄蟲交配的過程中,只會留下最強的雄蟲後代,事實上,雌蟲也會選擇最強的雄蟲留下後代。

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異常交配行為

交配通常指的是陰莖插入陰道裡的行為,體內受精的陸上生物大多採用這個方法交配。不過,這個世界上有些昆蟲的交配行為,超出了我們的常識範圍。

以俗稱「南京蟲」的吸血性半翅目昆蟲床蝨為例,雄蟲會在雌蟲腹部隨便找一個地方插入陰莖,送入精子。不同種的方法略有差異,但一般來說,精子會經由血液進入雌蟲卵巢,完成受精。有鑑於此,只要詳細檢查床蝨雌蟲的腹部有無傷口,就能確認其是否已經交配,就連跟多少雄蟲交配都看得出來。床蝨的腹部有一個特殊的袋狀器官,據說可以預防外傷感染。至今昆蟲學家尚未釐清,為何床蝨不採取一般的交配行為,而選擇如此特殊的交配方法。

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床蝨,又稱南京蟲,雄蟲會直接在雌蟲身體任一處植入精子,以達到交配之目的。圖/wikipedia

此外,捻翅目有一群可說是最接近甲蟲的昆蟲,所有種都寄生在其他昆蟲身上。大多數種的雄蟲會飛,雌蟲則長得像蛆,整個身體都躲在寄主體內,只露出一顆頭。雄性成蟲的壽命極短,到處飛翔尋找雌蟲。一發現雌蟲,就會在相當於交配器的部分之外,找一個地方插入陰莖,完成交配。雌蟲身體的大部分為產卵管,精子經由血液傳輸,與大量的卵結合。

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捻翅目的Xenos moutonii 雌蟲,寄生於擬大虎頭蜂的腹節之間©小松貴

果蠅科的昆蟲也有類似的交配行為。雖然不清楚採取這種行為的目的何在,或許這樣的方法比其他交配方式更適合牠們的演化環境,也可能是因為這個方法使其他雄蟲無法像前方介紹的那樣,將競爭對手的精胞刮出或往裡推。

同性間的交配行為?

在正常的交配關係裡,雄性會將精子送至雌性體內。不過,有些昆蟲再度打破人類的認知。

花椿科椿象的一種就是由兩隻雄蟲進行交配。雖說是交配,雄蟲並無陰道,因此採用與床蝨相同的方法,將陰莖插入雄蟲腹部的任一部位,將精子送進去。以下我將插入陰莖的雄蟲稱為T被插入陰莖的雄蟲稱為N進行說明。根據研究顯示,T排出的精子會進入N的精巢存放

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至於精子在精巢裡會產生什麼樣的變化,至今仍毫無所知,但一般認為,N在與雌蟲交配時,會連T的精子一起送進雌蟲體內。換句話說,T將自己的精子託付給另一隻雄蟲N,讓N交配時可以使用自己的精子。事實上,T也可以自己與雌蟲交配,但牠利用這個方法增加自己的精子與卵結合的機會。擬步行蟲科的擬榖盜也有這類同性戀行為,根據研究結果,該種雄蟲會將老舊的劣質精子射入其他雄蟲體內

性別顛倒

昆蟲學家觀察棲息在巴西洞窟裡的嚙蟲目昆蟲Neotrogla,發現雌蟲具有陰莖狀器官,可插進雄性身上類似陰道的交配器裡吸收精胞。換句話說,這種昆蟲在交配時處於性別顛倒的狀態。由於囓蟲目的雄蟲精胞裡含有營養物質,雌蟲為了吸收營養物質,才會發展出主動插入的交配型態。

誠如前方所說,在一般性選擇中,雌蟲產卵比雄蟲生產精子還辛苦,因此雌蟲選擇雄蟲,雄蟲之間相互競爭的型態較為常見。不過,囓蟲目的雄蟲生產營養物質較辛苦,因此雌蟲發展出可以多次交配的習性,逆轉了性選擇的演化方向。

此外,大部分昆蟲是雄蟲趴在雌蟲背上,陰莖插入陰道。囓蟲目昆蟲的體位完全相反,由雌蟲主導爬到雄蟲背上,完成交配。

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殺了對手的小孩

大家都知道獅子、長尾葉猴等雄性動物有殺小孩的習性,由於兩種動物的社會型態皆為一隻雄性霸主擁有一群雌性,生下一大群子嗣,因此新霸主上位時,會殺掉所有小孩(其他雄性的孩子)。獅子、長尾葉猴這麼做的原因眾說紛紜,一般認為育兒中的雌性動物不會發情,因此新霸主會殺掉別人的小孩,讓自己儘早得到交配機會,確實留下自己的子孫。有些昆蟲也會做同樣的事情,從中可看到性別顛倒的適應性演化。

大田鼈是大型的水生椿象,棲息於水田與池塘,以青蛙和魚為食,屬於肉食性昆蟲。大田鼈雌蟲會在突出於水面的木樁或植物,產下六十到一百顆卵,由雄蟲以身體覆蓋卵子。雄蟲在水中和卵塊間游來游去,讓卵保持濕潤,直到成功孵出幼蟲為止。若雄蟲不保護卵,卵就會腐壞,無法孵出新生命。

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大田鱉為一肉食性昆蟲,在市街許多地區已被列為瀕危物種,圖為日本大田鱉。圖/wikipedia

雌蟲只要在水中發現雄蟲,便強迫其交配、產卵。此時雄蟲會放棄原本保護的卵,改為保護新產下的卵。有時雌蟲找到有雄蟲保護的卵塊,會故意破壞卵塊,殺死別人的小孩。卵塊遭到其他雌蟲破壞的雄蟲,會與該雌蟲交配,改為保護該雌蟲產下的卵。

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看到雄蟲毫無男子氣概,成為雌蟲小跟班的窩囊樣,心中忍不住覺得可憐。不過,大田鼈雌蟲的行為確實值得玩味,為了爭奪保護卵塊的雄蟲,雌蟲之間肯定掀起一場腥風血雨。可惜最近沒有任何相關的研究報告,這可說是十分有趣的研究主題。

陰莖大小固定的演化法則

外骨骼與內骨骼是昆蟲和人類之間的差異之一,昆蟲和蝦子等節肢動物,體表覆蓋著一層功能相當於「骨骼」的外殼,相對於此,我們人類與魚類等脊椎動物的骨骼則架構在體內。這一點也可從昆蟲的交配器官(交配器)的構造差異看出端倪。昆蟲的陰莖與陰道都是由堅硬、伸縮性較差的外骨骼所構成

大多數昆蟲的雌蟲交配器(陰道)與雄蟲交配器(陰莖),屬於鎖與鑰匙的關係。基本上生物會盡量避免和異種交配,因為這樣的行為無法繁衍後代(不能受精或發生交配行為),徒然浪費交配機會。即使可以生出雜種,也很容易無法適應環境而滅絕,結果還是無法留下自己的基因。因此,只要建立鎖與鑰匙的關係,就不會與異種交配,也不會浪費交配機會。

這類現象我們稱之為「交配前生殖隔離」,誠如前方所述,生物會釋放費洛蒙等化學物質吸引異性,利用這個方式在交配前確認對方與自己是否屬於同種。另一方面,即使是鎖與鑰匙的關係,要是雄蟲營養狀態很好、體型很大,遇到營養狀況不佳,體型過小的雌蟲,也無法完成交配。說得明白一點,大型鑰匙很可能無法插入小小的鑰匙孔。

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以鍬形蟲為例,每隻雄性成蟲的體型差異相當大,令人好奇雄蟲與雌蟲之間的鑰匙與鑰匙孔關係又是如何?根據一項研究鋸鍬形蟲體型的報告,昆蟲學家測量許多鋸鍬形蟲的身體各部位,發現其他部位的大小差異較明顯,唯有雄蟲陰莖的尺寸大小差不多。由此可見,即使是體型較小的雄性成蟲,其陰莖尺寸與體型較大的雄性成蟲幾乎一樣,藉此確保所有雄性成蟲可以交配。有些昆蟲的成蟲體型差異也很大,讓我忍不住想知道,牠們的身體構造是否也跟鋸鍬形蟲一樣?

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鍬形蟲的體型差異可以達到不小的差距,但生殖器官的差異不明顯。圖/LiChieh Pan@flickr

順便一提,人類經常誤認體型較小的鍬形蟲成蟲是「幼蟲」,以為牠還會長大。事實上,除了極少數特例之外,昆蟲只要長為成蟲之後,體型便不會再變大。


昆蟲真不可思議立體書 (1)

 

 

 

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