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什麼都有什麼都學什麼都不奇怪,從研究鯊魚到投資理財的斜槓人生

研之有物│中央研究院_96
・2019/06/15 ・4215字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

  • 採訪編輯|劉芝吟、美術編輯|林洵安

生態到理財的跨界進擊

科技媒體《 INSIDE 》主編、線上理財課講師……李柏鋒的斜槓人生,多半圍繞著投資理財。然而在這之前,他曾在中研院從事科學研究長達十年,鑽研的還是毫不相干的鯊魚!李柏鋒分享了生態研究工作者的日常與甘苦,也述說基礎科學訓練的跨界影響力。

很多人認識李柏鋒,是從 INSIDE 網站、線上理財課程或《商業週刊》專欄開始,其實早在踏入財經媒體前,他曾是一名專業的海洋科學工作者,以鯊魚、魟魚研究為職志。
攝影│林洵安

奇幻旅程的初章:鯊魚怎麼出現在地球上?

談起研究鯊魚的起點,李柏鋒的初心充滿赤子情懷,「鯊魚好迷人,簡直是超完美生物!」

大三暑假,他到海生館實習,常常坐在魚缸前發呆一整天。每天看著鯊魚悠游,姿態優雅又氣派,宛如海洋中的王者,他心裡忍不住好奇:這麼完美的生物,究竟怎麼誕生在地球?

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李柏鋒查遍各式資料,發現這竟然是演化學的一大難題!由於鯊魚屬於軟骨魚,除了牙齒,不會留下任何骨骼,很難透過化石研究。懷抱著解謎的渴望,他考進台大海洋所,在大學教授的推薦下,找上魚類演化及分類學的權威──中研院邵廣昭研究員指導。

邵老師很快答應了,但開出條件:你得自立自強。李柏鋒毫不遲疑,因為能跟在「大神級」老師身邊做研究,已經是天上掉下來的禮物。此後,兩年碩士,八、九年的博士生涯,他除了到台大修課,幾乎都在中研院實驗室工作,就此展開這段奇幻旅程的初章。

在中研院念碩博士,平常在做什麼?

研究工作主要是三件事:採樣、做實驗、讀書寫論文,幾乎一整天都待在實驗室。

另外,我們也和院內、各大學的研究同好共組讀書會。那時候,生物科學出現了一項大躍進:DNA 定序在速度、成本上都有新突破,因此被廣泛應用在生態與演化的研究,大家都在摸索這項技術及分析理論,就會和中研院許多年輕 PI 一起研究討論,吸收國外帶回的第一手新知。

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中研院近十年的研究工作,讓李柏鋒如同海綿,時刻吸收科學新知,與國際學者交流,鍛鍊起一身基礎研究功。
圖片來源│李柏鋒提供

中研院的學術訓練有什麼特別?

研究資源多到你無法想像!國際期刊、最新研究成果,都能在資料庫找到。就連剛出版的國外學術專著,早早向圖書館薦購引入,也可以和國外同步接收,完全零時差。這對研究工作者太重要了!過去我們只能自己上網訂購專業書,昂貴又耗時,圖書館完全解決這個困擾,讓其他學校的同學超羨慕。(笑)

院內間的跨單位合作也相當頻繁。鯊魚研究除了依靠 DNA 分析,還需要運用電子顯微鏡,觀察構造組織的形態。這時就會和地科所合作,請專業技師幫忙。

身處在最頂尖的學術環境,你會有超強彈藥庫、各路切磋好手,可以紮實、迅速練出一身好本事。

你們會到海裡潛水,觀察真正的鯊魚嗎?

我大約每週到宜蘭漁港採樣。原本幻想自己能像 Discovery 影片,站在一個籠子裡,看著鯊魚優雅地游來游去。結果這些情節從來沒出現,哈哈。

李柏鋒在研究船上清理捕獲的鯊魚。
圖片來源│李柏鋒提供

真實的場景是:我們提著保冰箱,一到港口,便直奔下雜魚區(trash fish ,連同目標漁獲一起被捕撈,經濟價值低)翻揀搜尋。因為這些漁民眼中不值錢的次等漁獲,都是讓研究者雙眼發光的「立體圖鑑」!

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國外學者一到台灣漁港都會超驚喜!他們一年也許只採樣 20 種鯊魚,在這裡一個下午就能看到 50 種鯊魚、魟魚

台灣的鯊魚多樣性極高,我第一次到漁港時,看見圖鑑上的深海鯊魚一一出現眼前,內心超興奮!在一般人想像中,鯊魚都是身形巨大像「大白鯊」,其實牠們大部分小於 1 公尺,迷你可愛。

這些「下雜魚」經濟價值不高,只要不干擾漁民作業,我們可以盡情採樣,帶回中研院收藏在標本館。

李柏鋒正在製作台灣第一隻巨口鯊標本。巨口鯊相當罕見,1976 年首度被人類發現,目前全世界收藏的標本還不到 20 尾。
圖片來源│李柏鋒提供

讓你放棄熱愛的鯊魚研究,轉換跑道的關鍵原因,是什麼?

海洋研究和漁民關係非常密切。因為漁港是現成的採樣工作室,當我們進行生物調查時,靠海吃飯的漁民單憑經驗就能判斷如何撒網。如果有他們幫忙,絕對事半功倍。

但是,雙方的立場卻很尷尬微妙。

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從事生態研究,必定會發現海洋環境正持續惡化中。多年來,許多重量級研究者都不斷呼籲,透過限漁、劃設保護區,挽救陷入重症的海洋。然而,對部分漁民來說,眼前的生計是他們過不去的那一關。研究者心頭懸著生態永續,漁民肩上扛著一家老小,彼此就在法令兩端拉扯。

我們提論文、數據,希望加快保育禁令;漁民不滿被管制而再三抗議。結果是,當政府扛不住壓力時,便回過頭要求研究者繼續交報告。最終,研究者站在第一線面對漁民的怒火和指責,成為「夾心餅乾」,現場採樣也變得困難重重,內心非常無力挫敗。

科學家不停做研究、提證據,但如果缺少大眾支持理解、政府的斡旋,再多的研究調查仍會差最後一哩路。

漁民捕獲稀罕的象鮫,李柏鋒正在漁港進行採樣工作。象鮫是世界第二大魚類,體長可達 6 公尺以上,游動緩慢、攻擊性低。近年因為魚翅、鯊魚肝等需求大增,已面臨滅絕威脅。
圖片來源│李柏鋒提供

一個生態學的博士生,你怎麼轉進金融理財領域?如何開始?

我和太太在實驗室認識,朝夕相處,相戀結婚。原本兩人是月光族,後來打算生孩子,開始思考家庭財務。但是我們對投資理財一竅不通,根本不知道怎麼入門,想啊想,突然靈光一閃:「為什麼我不用研究生態學的方式,學習理財投資?!」

我開始讀專業財經論文,弄懂學術界怎麼看待「投資」。從經典論文下手,再根據索引找下一份資料研讀,一篇追著一篇。結果,大失所望!因為所有學術研究都證實,人無法預測未來,並不存在好的投資方法。

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直到有一天,我意外從一篇 1970 年代的論文讀到:人無法預測未來,但只要能承擔過程波動的風險,市場是長期穩定向上。

那一瞬間,我茅塞頓開:我不必選股、預測未來,只需要定期定額投資指數。因為指數代表市場,而市場長期穩定向上。

研究完,我就在部落格發表心得,因為內容專精艱澀,大眾讀者並不多。不過,累積了一定的深度後,陸續有大學請我分享討論。慢慢地,出現許多意想不到的財經工作邀約,我開始踏入財經媒體的領域。

從生態到理財的轉折超奇幻,你怎麼成功跨越?中研院的訓練有幫助嗎?

科學訓練對我的幫助非常大。剛踏入學術圈,邵老師主要指導的是基礎知識與研究方法。我最有興趣的鯊魚,並非老師的研究主題,他提供給我的不是直接指點,而是實驗室、中研院的豐富資源。這讓我學到一項重要的基礎功:自學。

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我們從小念書,很少人懂得自主學習。當你被要求自立,同時身在豐沛的學習環境,很快會學會怎麼善用資源,主動找、主動學,這對我幫助非常大。

對你來說,生態學和經濟學有什麼共通之處嗎?

生態(Ecology)和經濟(Economics)的英文字首都是 eco- ,這點很有意思,這個字根可以代表家、生態、環境。

研究生態和經濟,都是關心大尺度、大環境的現象變化。許多電視媒體採訪,希望我告訴觀眾該買哪支股票,我通常一律拒絕,因為我關心的是財經發展的長期趨勢和變化,這和生態有很多共通點。

比如,生物演化上常戲稱:凡生物必有例外,當研究確定某種生物定律,通常就會出現例外。經濟學也是,你認定的市場趨勢規則,往往會有變數,非常有趣。

另外,生態學者常要反思人為干預的程度,判斷是否插手介入或讓生態自然發展,這種思考觀點同樣可以套用到經濟學。

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李柏鋒曾是國內少數鯊魚研究者。轉換跑道後,他對生態環境、公共議題的關懷依然不減,經常在部落格、臉書倡議時事。
圖片來源│李柏鋒提供

你主張指數型投資,為小資族開課,這些理財投資的立場似乎很獨樹一格?

指數型投資、提供小資族理財建議,在市場上都比較小眾,但這和我一直以來的關懷相互呼應。

投入生態、支持環保議題,多半帶點左派色彩,希望透過政府管制,讓社會更公平正義。轉向金融投資後,則會傾向右派,主張讓市場自由競爭。雖然自己的價值立場在兩端來回擺盪,但有些理念信仰始終根存不變。

對我來說,口袋淺淺的小資族、社會新鮮人,經濟資源最弱勢 (就像面對人類處於絕對弱勢的鯊魚),受到的關注與支持最低。我希望自己能提供一些幫助,透過寫書、線上課程傳遞專業知識,為他們在競爭激烈的現實戰場,爭取多一點生存空間。

投入媒體工作多年,在 「讀者想知道」和 「自己想傳達」兩者之間,李柏鋒逐漸找到平衡,例如透過線上課程,一步步將理財觀念完整傳達。
攝影│林洵安

奇幻旅程,未完待續……

從鯊魚研究變身投資專家,大家眼中的超奇幻,在李柏鋒的描述下,有了清晰的脈絡線索,彷彿能看見他沿途撒下的「麵包屑」。跨領域的超進擊,背後是過去科學研究的訓練和態度,不追著市場跑、不緊盯個股漲跌,而是花更多時間思考、閱讀,關注大環境、大尺度的變化。

研究目標轉了彎,信念不曾改變。每一個搖擺選擇的交叉路口,他依歸的是最重要的那兩門課-靠自學練本事,累積新能量;堅持說想說的話、做想做的事,撞開現實圍牆。有沒有想過下一步計畫?他輕鬆一笑:

我一向且戰且走,把每一件事做好,自然會出現機會,你只要思考:想要什麼、如何選擇。

延伸閱讀

本文轉載自中央研究院研之有物,原文為從鯊魚研究到投資專家,那些年中研院教我的事 —專訪李柏鋒,泛科學為宣傳推廣執行單位

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研之有物│中央研究院_96
296 篇文章 ・ 3662 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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貓咪也會學鳥叫?揭秘貓貓發出「喀喀聲」背後的可能原因
F 編_96
・2024/12/24 ・2480字 ・閱讀時間約 5 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live Science

貓是一種神秘而又引人注目的動物,牠們看似深居簡出,但擁有多元的聲音表達:從吸引人類注意的「喵喵叫」,到面對威脅時的「嘶嘶聲」與低沉的「咆哮」。

延伸閱讀:貓咪為什麼總愛對人喵喵叫?看貓如何用聲音征服人類的心

然而,細心的貓奴們可能會注意到,貓有時會對著窗外的鳥兒或屋內小動物玩具,發出一種獨特的「卡卡聲」或「咯咯聲」。這種聲音既像牙齒打顫,又好似一陣陣輕微的顫鳴,卻很難歸類到常見的喵叫或咆哮裡。這種名為「chatter」的行為,究竟在貓的生活中扮演什麼角色?目前科學界尚未對此有定論,但有幾種廣為討論的假說,或許能為我們提供一些思考方向。

卡卡叫:情緒的釋放或表達?

有些貓行為專家推測,貓咪在看到獵物(如窗外的鳥、老鼠)卻無法接近時,會因「欲捕無法」的挫折感或興奮感,發出這種「卡卡聲」。就像人類遇到障礙時,可能會發出抱怨的咕噥聲或乾著急的嘆息聲一樣,貓咪的「喀喀聲」也可能只是把當下的情緒外顯,並非有特別針對人或其他動物的溝通目的。

  • 情緒假說
    • 挫折:當貓看見鳥兒在窗外飛舞卻無法撲殺,內心焦躁,遂用聲音抒發。
    • 興奮:或許貓在準備捕獵時也感到高度亢奮,因此嘴部不自覺抖動並出聲。
貓咪的「喀喀聲」可能源於挫折或興奮情緒,表達捕獵受阻的內在反應。圖/envato

要在科學上驗證「情緒假說」並不容易,因為需要同時測量貓咪行為和生理指標。例如,研究人員可能需要測量貓咪在卡卡叫時的壓力荷爾蒙變化,才能確認牠們究竟是帶著正面興奮,或是負面挫折的情緒。不過,由於貓的獨立特質,實驗設計往往困難重重,樣本量要足夠也不容易,所以至今沒有定論。

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增強嗅覺?貓咪的「第二鼻子」

另一種說法則認為,貓咪發出「卡卡聲」時,可能同時開啟了其位於口腔上顎的「犁鼻器」(vomeronasal organ),也稱作「賈氏器官(Jacobson’s organ)」。這個感知器官能捕捉一般鼻腔聞不到的化學分子,如費洛蒙或特定氣味分子,因此對貓的求偶、社交和獵捕行為都非常重要。

  • 嗅覺假說
    • 張口呼吸:如果貓咪一邊「咯咯咯」地開合上下顎,可能在嘗試讓空氣(及其中所含的氣味分子)進入犁鼻器。
    • 蒐集更多環境資訊:在確定下手前,更完整的嗅覺分析或能提高牠們獵捕成功率,或是幫助判斷環境中是否有其他潛在威脅或機會。

然而,要科學驗證「增強嗅覺假說」同樣不簡單。研究人員不僅要觀察貓咪在卡卡叫時的行為,也需要測量牠們是否真的打開了更大的氣道,並在那個同時有效使用犁鼻器。這些行為與生理測量都必須在相對可控卻又不影響貓自由行動的實驗環境中進行,實務上難度頗高。

聲音模仿:貓咪的「偽鳥叫」?

貓咪的「卡卡聲」或許是為了模仿獵物的聲音,讓獵物降低警戒。圖/envato

第三種最有趣也最具「野性色彩」的假說,是「模仿獵物聲音」。在野外,一些中南美洲的小型貓科動物(例如:長尾虎貓,又稱美洲豹貓或瑪家貓,Margay)曾被觀察到,在捕獵小猴群時,發出類似猴子叫聲的音調;有些當地原住民族群也傳說,叢林裡的某些捕食者會模仿目標獵物的聲音來誘捕。由此推測,家貓看到鳥兒時發出的「卡卡聲」,可能包含些微模仿鳥兒啁啾的元素,試圖降低獵物警戒或甚至吸引獵物靠近。

  • 模仿假說
    • 案例參考:野生貓科動物曾出現學習或偽裝聲音的紀錄。
    • 家貓可能繼承的行為:家貓的祖先——北非野貓(African wildcat)及其他小型貓科物種,是否具備聲音模仿能力?這在生物演化研究上仍是未解之謎。
    • 缺乏大規模觀察:由於小型野生貓科動物研究資料有限,且家貓實驗更不易做大樣本長期追蹤,最終導致此理論尚未獲得廣泛實證。

貓咪行為研究的挑戰:野性祖先的重要性

探討貓咪行為,常常需要回溯至野生祖先的棲地環境。家貓(Felis catus)普遍被認為源自北非野貓(Felis lybica),然而,野貓習性的研究本就不多,尤其是關於聲音與捕獵策略更是資料有限。我們想知道「為什麼家貓會卡卡叫」,首先要確定:「牠們的野性祖先或其他小型貓科,也有同樣的行為嗎?」若有,家貓則可能繼承自古老基因;若無,則可能是家貓在與人類共處的環境中演化出的新行為。

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如果要探查家貓「卡卡叫」的原因,還需要了解其祖先或其他小型貓科是否具有類似行為。圖/envato

再者,貓在實驗室中的「不可控」因素相當多。貓不像狗般樂於服從人類指令,常有自己的規律與個性。要在實驗情境下穩定地誘發貓的「卡卡叫」行為、同時檢測牠們的生理和心理反應,並確保每隻貓的個體差異都被考慮到,這些都對研究團隊是極大考驗。

對於許多貓奴來說,貓咪坐在窗邊,一邊盯著外頭的鳥兒或松鼠,一邊發出獨特的「卡卡聲」,是一幕既可愛又神祕的風景。究竟牠們是在抒發情緒、強化嗅覺、抑或真的在「假扮鳥叫」以誘捕獵物?目前沒有確切的答案。然而,也正因為這層未知,貓貓才更顯得迷人。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃

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深海發現大型礦場和「暗氧」!是能源危機的希望還是潘朵拉之盒?
PanSci_96
・2024/09/21 ・2334字 ・閱讀時間約 4 分鐘

深海的暗氧:無光環境中的神秘氧氣生成

深海,被譽為地球最後的未開發疆域,隱藏著許多不為人知的奧秘。數千公尺深的海底沉積了數量龐大的多金屬結核,這些礦物因含有大量珍貴金屬,對現代技術,尤其是能源轉型,至關重要。然而,科學家在探索這些結核的過程中意外地發現了一種神秘的現象:暗氧,即在無光的深海環境中生成氧氣的過程。這一發現不僅可能改變我們對海洋生態系統的理解,還可能重新定義地球早期生命起源的故事。

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長期以來,科學界普遍認為氧氣的生成依賴於光合作用。光合作用是植物、藻類及一些細菌透過陽光將水和二氧化碳轉化為有機物並釋放氧氣的過程。這一過程主要發生在地球表層和淺水區域,是維持大氣和海洋中氧氣含量的核心機制。根據這一觀點,只有在陽光能夠到達的區域,氧氣才能被生成。因此,對於深達數千公尺的深海區域,我們的認識是,氧氣主要來自於表層水透過洋流輸送到深處。

然而,深海中缺乏光源,光合作用無法進行,這意味著氧氣在深海中的供應受到限制。雖然洋流能夠在一定程度上將氧氣輸送到深海,但這一過程極其緩慢,往往需要數百年甚至上千年才能完成一次循環。因此,科學家一直認為深海是一個缺氧的環境。

多金屬結核的發現,是新能源的關鍵,還是海洋生態的災難?

在這樣的背景下,科學家對深海進行了更深入的探索,並發現了錳結核(英語:Manganese nodules),又被稱為多金屬結核這一珍貴資源。多金屬結核是富含金屬的岩石,其主要成分包括鈷、錳和鎳等金屬。這些結核廣泛分佈於全球深海區域,尤其是太平洋海域,儲量高達數兆噸。這些金屬對綠色能源技術,如電池生產,具有極高的價值,吸引了全球各國的關注。

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然而,這些結核不僅是地球資源的寶藏,它們還隱藏著另一個重要的發現。2013 年,科學家安德魯·斯威特曼(Andrew Sweetman)在太平洋克拉里昂-克里珀頓區域進行深海研究時,意外地發現,在封閉的深海水域中,氧氣濃度竟然有所增加。這一現象引發了科學界的極大關注。

科學家探索深海的多金屬結核時,意外發現「暗氧」的存在。 圖/envato

暗氧的生成機制

斯威特曼的研究團隊推測,深海中的多金屬結核可能在某些化學條件下,充當了天然電池。這些結核通過電化學反應將水分解為氧氣和氫氣,從而在無光的環境中產生了氧氣。為了驗證這一假設,團隊在實驗室中模擬了深海環境,並確實觀察到氧氣從結核生成的現象。

不過,這一過程並非如想像中簡單。根據實驗數據,某些海底結核表面的電壓僅為 0.95 伏特,卻能夠生成氧氣,這與理論上需要的 1.6 伏特電壓不符。研究團隊進一步推測,這可能與結核的成分有關,例如含鎳的錳氧化物可能起到了催化作用,降低了反應所需的能量。此外,結核表面的不規則排列及空隙可能也促進了電子轉移和水的分解。

暗氧的發現挑戰了我們對氧氣生成的傳統理解。過去我們認為,地球上的氧氣主要來自於光合作用,但這一現象表明,甚至在無光的深海環境中,氧氣也能通過無機物的電化學反應生成。這意味著,我們對於地球早期氧氣循環及生命演化的認識可能存在重大疏漏。

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尤其值得注意的是,多金屬結核的形成需要氧氣,而這些結核大量出現在深海中,是否表明早期地球上就已經存在非光合作用的氧氣生成機制?如果是這樣,暗氧是否可能推動了地球上生命的起源?這一問題仍然未有定論,但暗氧的發現無疑為生命起源的研究開闢了一條新的途徑。

未來的挑戰:開採深海資源還是守護地球最後的「淨土」?

除了科學研究的價值,多金屬結核也吸引了全球對於深海資源開採的興趣。這些結核富含稀有金屬,特別是對電池生產至關重要的鎳和鈷。然而,大規模的深海開採可能會對海洋生態系統造成嚴重破壞。

對於發現的深海資源,是要開採?還是選擇守護海洋生態? 圖/envato

首先,深海採礦可能導致噪音和光污染,破壞深海生物的棲息地。此外,採礦過程中產生的懸浮物可能對海洋生物,尤其是水母等生物造成生理負擔。研究顯示,水母在模擬的採礦環境中會因應對懸浮物而消耗大量能量,這可能削弱其免疫系統並降低生存率。

因此,雖然深海資源的開採看似能解決當前的能源危機,但國際間對此議題的爭議仍然持續。全球已有32個國家支持暫停或禁止深海採礦,呼籲進行更多的生態影響研究以確保環境保護。

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暗氧的發現,不僅為科學研究帶來新的挑戰,也為深海資源的開採提出了更高的要求。在能源危機與生態保護之間,我們需要尋找平衡點。未來的技術或許能夠在不破壞環境的情況下,模擬自然過程生成多金屬結核,從而實現可持續的資源開採。

此外,暗氧現象的發現也為探索外星生命提供了新的思路。當我們在其他行星上發現氧氣時,不一定意味著那裡存在光合作用生物,可能是類似多金屬結核的無機反應在默默進行。這一發現或許將改變我們對地外生命的定義與尋找方式。

深海的秘密仍在不斷被揭開。從暗氧的發現到多金屬結核的開採,這片未開發的疆域將在未來的科學探索與資源爭奪中扮演至關重要的角色。無論是能源危機的解決還是生態系統的保護,我們都應以謹慎且負責任的態度面對這一未知的領域,避免打開潘朵拉之盒。

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