有放屁理論這種東西？我聽你在放屁！──《一次讀懂哲學經典》

本文與 高柏科技 合作，泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達（NVIDIA）、Google、微軟，甚至是 Meta 的存在，究竟是什麼？答案或許並非更強大的 AI，也不是更高速的晶片，而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初，搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機，傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題，但這場「科技 vs. 熱」的對決，才剛剛開始。 

不僅僅是輝達，微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中，希望藉由洋流降溫；而更激進的做法，則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中，來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

但這些方法真的有效嗎？安全嗎？從大型數據中心到你手上的手機，散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技，一同看看如何用科學破解這場高溫危機！

運算=發熱？為何電腦必然會發熱？

這並非新問題，1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時，就提出了「蘭道爾原理」（Landauer Principle），他根據熱力學提出，當進行計算或訊息處理時，即便是理論上最有效率的電腦，還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失，系統的熵就會上升，而隨著熵的增加，也會產生熱能。

換句話說，當計算是不可逆的時候，就像產品無法回收再利用，而是進到垃圾場燒掉一樣，會產生許多廢熱。

要解決問題，得用科學方法。在一個系統中，我們通常以「熱設計功耗」（TDP，Thermal Design Power）來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說，TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量，通常以瓦特（W）為單位。也就是說，TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP，例如AMD的CPU 9950X，TDP是170W，GeForce RTX 5090則高達575W，伺服器用的晶片，則可能動輒千瓦以上。

散熱不僅是AI伺服器的問題，電動車、儲能設備、甚至低軌衛星，都需要高效散熱技術，這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料（TIM）」：提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡，散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料，而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中，晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合，表面多少會有細微間隙，而這些縫隙如果藏了空氣，就會變成「隔熱層」，阻礙熱傳導。

為了解決這個問題，需要一種關鍵材料，導熱介面材料（TIM，Thermal Interface Material）。它的任務就是填補這些縫隙，讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」，即使主線有再多車道，如果匝道堵住了，車流還是無法順利進入高速公路。同樣地，如果 TIM 的導熱效果不好，熱量就會卡在晶片與散熱片之間，導致散熱效率下降。

那麼，要怎麼提升 TIM 的效能呢？很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁，若要更高效的散熱材料，則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成：高導熱粉末（如金屬或陶瓷粉末）與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好，盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了，受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸，高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後，會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題，高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」，說是凝膠，但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄，比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK，到這裡，「匝道」的問題解決了，接下來的問題是：這條散熱高速公路該怎麼設計？你會選擇氣冷、水冷，還是更先進的浸沒式散熱呢？

液冷與 3D VC 散熱技術：未來高效散熱方案解析

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量，也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限，因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷，熱量在經過 TIM 後進入水冷頭，水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好，且增加的體積不大。唯一需要注意的是，萬一元件損壞，可能會因為漏液而損害其他元件，且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮，可以考慮另一種方案，「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義，就是把均溫板層層疊起來，變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板，原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」，直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中，會放入容易汽化的工作流體，當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化，當熱量被帶走，汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法，最大的特點是：導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻，不會有熱都聚集在入口（熱源處）的情況，能更有效降溫。

整個 3DVC 的設計，是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯，能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC，就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是，工作流體移動的過程經過設計，因此不用插電，成本僅有水冷的十分之一。但相對的，因為是被動式散熱，其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC，高柏科技一直致力於不斷創新，並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積，高柏科技開發了6項專利技術，涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後，均溫板不僅保有高導熱性，還增強了結構強度，顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步，有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術，將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中，許多冷卻液會選擇沸點較低的物質，因此就像均溫板一樣，可以透過汽化來吸收掉大量的熱，形成泡泡向上浮，達到快速散熱的效果。

然而，因為水會導電，因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些，但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時，很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS，這是一種永久污染物，會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液，例如礦物油、其他油品，又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

另外，把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等，都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證，相信很快就能推出更強大的散熱模組。

放屁和打嗝居然有共同點？

為什麼放屁會臭？因為大腸裡的細菌分解食物，產生硫醇和硫化氫等臭味氣體。硫化氫被形容是「有如臭雞蛋」，這也是溫泉飄著臭味的原因。對於細菌來說，這種作用是生存的必要活動。

有了這方面的常識，很容易會誤以為「屁是腸子裡產生氣體」，但並非如此，屁大半是從嘴巴吃進去的空氣。

我們在吃東西的時候，會把空氣一起吃進肚子。進入胃的空氣，一部分會逆流從嘴巴排出，一般稱之為「打嗝」，醫學上稱之為「噯（ㄞˋ）氣」；剩下的空氣就和食物一起到小腸，藉由腸蠕動不斷往下，最後連同大腸內的臭味氣體一起從肛門排出，這就是屁。

吃東西又急又快，就很容易吃進空氣。吃下去的空氣量多，當然打嗝和放屁的次數也會增加。雖說如此，進食時也不可能完全都不吃進空氣。

進行腹部斷層掃描時，每個人的腸道裡一定都有空氣。量的多寡因人而異，有人多、有人少。但是以健康的人來說，腸道內完全拍不到空氣是不可能的。不管吃東西時多慎重，一定會吃到空氣。

肚子咕嚕咕嚕叫不一定是肚子餓？

空腹時肚子會叫，大家一定都會有這樣的經驗。但是其實不限於空腹，肚子其實經常會「叫」。證據就是拿聽診器聽腹部的時候，只要是健康的人，聽起來都會咕嚕作響。我們覺得「肚子在叫」時，是只有「聲音大到不用聽診器也聽得到」。

肚子的聲音主要是腸道（大腸和小腸）搬運食物所發出的聲音。腸子隨時都在蠕動，但主要還是有二種模式，一是空腹時的「空腹期收縮」，另一種是進食後的「進食期收縮」。

腸道的收縮力在空腹時更大，從胃、十二指腸開始的收縮會一路傳到小腸末端，這是為了要讓腸道內殘留的胃液和腸液往下游送出，為下一餐做準備。這也是為什麼空腹時比較容易聽到腹鳴的理由。

當然，在肚子不餓時也可以聽到腹鳴，這是腸道不斷在運動的緣故，不需要大驚小怪。腸道運動活潑，代表很健康。

進行腹部手術的時候，打開腹部就會直接看到腸子，此時腸道蠕動聲真是非同小可。平常都是隔著腹部聽到的聲音，沒有遮蔽物後變大聲很正常，而且是整個手術室都聽得到的大音量。

大家可能認為聽診器都是拿來聽胸部，但像我這樣的消化器官專科醫師，拿聽診器來聽肚子的機會更多。

食物又不會偷跑，為什麼總是「剛吃飽」就想大便？

吃完飯後沒多久一定會有便意，你也有這種經驗嗎？

很多人都是在家吃了早餐後，上完大號才去上班。但應該也有本來沒有便意所以直接出門，結果走著走著卻便意襲來而後悔不已的經驗吧？

午餐後也一樣。我經營的醫療資訊網站有解說排便相關的文章，點閱率非常明顯的集中在平日中午十二點到下午一點的時候。這個時間帶排便的人很多，想當然耳搜尋「腹瀉」、「血便」也會增加。

「用餐後就想大便」乍看之下理所當然，但仔細想想卻很不可思議，因為食物不可能那麼快就變成糞便。

慢慢地消化，經過腸道運動往下運送，也要一到兩天才會排出糞便，不可能像削鉛筆機那樣，把積存在腸道內的糞便推出去。

如前所述，食物會在胃裡稍作停留，然後才徐徐進入十二指腸。也就是說進食後感到便意而去上廁所的時間點，食物大部分還在胃裡。

那麼為什麼進食後會有便意？事實上是因為「食物進入胃部會促進大腸蠕動」，這稱為「胃結腸反射」，也就是吃東西的時候，大腸內積留的糞便就會反射性地往下運送，所以會感到便意。

當然，這還是會有個體差。平常便祕的人可能會想，如果能這麼容易有便意就好了。每個人對胃結腸反射的反應不盡相同。

——本文摘自《了不起的人體：如此精妙，如此有趣，說不定還能救你一命》，2022 年 7 月，如何出版，未經同意請勿轉載。

我們都不喜歡被欺騙，因為被騙除了心理上覺得受傷外，時常會伴隨著一些利益損失。個人被騙還算小事，一旦欺騙的狀況普遍在社會中出現，就會嚴重破壞人與人之間的信任與合作，進而影響到整個社會的穩定。因此人類社會發展出不少辨識與對抗欺騙者的手段，當然這個過程中，騙子也不斷發展出各種應對方法。但除了人類，動物之間也會為了自身利益進行欺騙。那牠們是如何對抗欺騙呢？近期發表在 Science Advances 上的研究就揭示了其中一種方法¹。

溝通與欺騙

聲音做為動物訊息溝通的一種方式，方便又快速，但這種方式也很容易被騙子利用。例如科學家們就發現，一些靈長類和鳥類會藉由發出假的警告聲來讓同類生物誤以為危險接近，進而離開該地區。這時，這些騙子就能獨享該地區的資源。

這種假的警告聲在同種生物間的欺騙效果非常有效，因為忽視警告聲的代價非常高。如果為了對抗騙子而選擇忽視警告聲，那一旦遇上真的危險很快就 GG 了，因此野生動物多半不會忽略任何警告聲。

那有甚麼辦法能對抗這種欺騙呢？以人類為例，如果有人重複欺騙行為，我們就會記住該人不值得信任，並且將的他的壞名聲告訴團體中的其他人，這樣其他人就知道他不可信任。另一種方式是施行懲罰，一旦發現欺騙的人我們便給予懲罰，讓他不敢再犯的同時，警告其他人最好也不要騙人。

但上述的這兩種方式並不太適合野生動物使用。首先你要被騙好幾次才能記住這個騙子不能相信。另外在懲罰騙子時，搞不好對方會反抗，你也會受傷。不論哪種方式，對生活在自然的野生動物來說，成本都頗高。

那怎樣的方式既能防止騙子，成本又最低呢？來自德國康斯坦茨大學與荷蘭瓦赫寧恩大學的研究者，根據對北噪鴉的研究，發現一種有效的方式¹。

北噪鴉的生活模式

北噪鴉 (Perisoreus infaustus) 是生活在歐亞大陸北部的鳥類，牠們偏好小型團體生活（通常由一對生育者和最多五隻其他北噪鴉組成），一個北噪鴉團體通常會生活在一個範圍為 0.5 – 1 平方公里的領地中，而這個領地對於提供團體成員食物資源非常重要。因此北噪鴉有著很強的領地意識，一旦有其他非團體的北噪鴉侵入領地，領地內的北噪鴉便會發起進攻，以肢體衝突的方式把入侵者趕走。

北噪鴉的主要天敵為老鷹，當團體內的成員在領地內發現老鷹接近，牠們便會發出警告聲，讓領地內的其他同伴趕緊去避難。然而，這種保命用的警告聲正是騙子可以利用的機會。

北噪鴉的鄰居也會發出警告聲來示意老鷹的接近，不過有時這並非善意的警告。這些鄰居的警告聲有時是為了欺騙領地內的團體成員，讓牠們誤以為老鷹接近，藉此讓團體成員離開去避難。而這時，這些騙子便能不費吹灰之力的入侵該領地，獨享食物資源。

正如前文所提到，忽略任何警告聲對動物來說都很危險，畢竟有時候鄰居發出的警告確實是真的。那北噪鴉究竟該如何對抗這種欺騙行為呢？這也是研究團隊所好奇的問題。

北噪鴉的防騙守則：只相信自己人！

為了觀察北噪鴉如何避免被騙，研究團隊設計了實驗。實驗進行前，研究人員會先錄製北噪鴉的警告聲，而這些警告聲有三個來源：自己團體內的前成員、領地附近的鄰居、從未遇過的陌生北噪鴉。

接著研究團隊會設置一個誘食器，吸引成年的北噪鴉單獨前來。研究團隊同時會在誘食器附近架設攝影機和喇叭，藉此來觀察北噪鴉在聽到不同來源的警告聲後，會有怎樣的反應與行為。

研究團隊首先發現，只要北噪鴉聽到警告聲，都會離開誘食器。這符合前面所說的，野生動物不會忽略任何警告聲。雖然北噪鴉聽到警告聲都會離開誘食器，但根據警告聲的來源不同，北噪鴉的反應時間也不同。

當警告聲來自團體內的前成員，北噪鴉立刻就會離開誘食器；若警告聲是來自鄰居或陌生個體，北噪鴉則會稍微觀望一下再離開。這顯示北噪鴉似乎比較相信社會關係比較近的個體所發出的警告聲。為了驗證這個想法，研究團隊又進行下一個實驗。

這次他們測試北噪鴉在聽到警告聲離開誘食器後，會花多久時間才回來，而這個實驗的結果和上面的實驗完全相反。當北噪鴉聽到鄰居或陌生個體的警告聲而離開後，很快就會回到誘食器上；但如果是聽到團體內前成員的警告聲，則會花更多時間觀察，然後才會回到誘食器上。

綜合以上的結果，研究團隊認為北噪鴉確實有對抗欺騙手段的簡易方法：只相信社會關係較近的個體，也就是「自己人」。

方言的形成

這個結果讓研究人員確認了，北噪鴉能辨識並長期記住團隊成員（包含離開團體 2 ～ 3 年的前成員）的警告聲。根據聲紋測試，不同來源的警告聲確實有所不同，但北噪鴉究竟是如何辨識這些差異、又是在生長過程中的何時記住這些差異，仍有待研究。

另外這個實驗也證實了，光有熟悉不足以產生信任。北噪鴉每天都會接觸到鄰居，對鄰居們是非常熟悉的。但是聽到鄰居警告聲的反應，竟然和聽到陌生個體的反應幾乎是一樣的。為甚麼呢？因為鄰居為了獲取資源，施行欺騙的機率較高，但北噪鴉又不能忽視任何警告聲，所以成本最低的防詐騙方式，就是只信任同團體成員所發出的警告，並對該警告予以高度重視。

研究團隊認為這個方式和人類有相似之處，想想在我們的生活中，比起每天都遇到的鄰居，我們更願意相信和自己同團體的人（這邊的團體不只有親緣關係，宗教信仰、社團活動也都是）。而為了避免被欺騙，團體也會發展出專屬語言來對抗，而方言就是一種專屬語言。方言顯示了人類語言的多樣性，團體也可用方言來識別自己人，因此研究團隊認為形成方言的底層動力，很大機率就是為了對抗騙子所產生的。

雖然這個想法有一定的道理，不過要驗證這個想法，就需要生物、社會、人類和語言學家共同研究，才能一窺其中的可能了。雖然方言的形成仍有待研究，但這篇研究所揭示的簡易防詐騙手段，即使在複雜的人類社會中，似乎也是一個實用且成本低的好方法呢。

參考資料

1. Cunha FCR, Griesser M. Who do you trust? Wild birds use social knowledge to avoid being deceived. Sci Adv. 2021 May 28;7(22):eaba2862.