蛇蠍心腸？才沒那麼壞！你所不知道的蠍毒妙用

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。

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。

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）」！

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。

以研華科技為例，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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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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「我覺得便祕對求偶過程的影響不大，雄性還是魅力無限，能夠誘惑雌性。……而雌性依然可以生產，只是胎兒數量較少，因為體內充滿糞便。」2022 年搞笑諾貝爾的生物獎得主 Solimary García-Hernández 與 Glauco Machado，手舞足蹈地在視訊頒獎典禮上，拿著蠍子填充玩具認真解說。^[1]

得獎原因

來自哥倫比亞和巴西，^[2]目前任職於巴西聖保羅大學的學者 Solimary García-Hernández 與 Glauco Machado，^[3]得獎的理由是「研究便祕如何影響蠍子求偶」。搞笑諾貝爾獎的官網上，列出了三份他們合寫的論文，主題是斷尾又便秘的蠍子，分別在獵食、運動以及生育方面的情形。^[2]首先，就讓我們來探討失去尾巴與排便不順之間的關係。

斷尾造成便祕

許多動物在受到掠食者威脅時，會有「自割」（autotomy）的行為。牠們主動切斷自己身體的一部份，例如：蜥蜴的尾巴或蜘蛛的腿，然後趕快逃跑。Ananteris 屬的蠍子也會斷尾求生，自然情況下這麼做的雄性多於雌性。^[4]斷肢的重量佔全身的 25%，^[3]脫落後多少還能抖一會兒，甚至試圖刺傷他人。儘管截面的傷口在 5 天內便會癒合，往事卻只能追憶，組織不再重生。偏偏牠們的肛門和螫針（aculeus 或 stinger）長在消失的尾巴末端，自此滿腹糞便，武功盡棄，慘度餘生。^[4]

斷尾影響獵食

「食色性也。」食擺在色前面，要先吃飽才有體力做愛。根據 García-Hernández 和 Machado 的論文，雄性 Ananteris balzani 自割後，制伏小型獵物的成功率從 90% 降到 17%；對大型獵物則由 47% 落至 1%。相較之下，雌性的表現沒那麼悲催，殺戮小型獵物的勝算頂多從 98% 掉到 93%；而針對大型獵物時，則自 97% 減為 70%。除了最終結果，狩獵所需的時間也會因自割而延長，並且在攻擊大型獵物時，尤為明顯。於是，食物來源被狩獵技巧失常所侷限，特別是斷尾的雄性，從此主要以攝取小型獵物為生。^[5]

斷尾與移動速度

吃飽有了體力，那也要「追」求得到心儀的對象，才有機會發生性關係。A. balzani 自割後，無論是正常飲食或營養過剩，而有不同程度的便祕，其移動的快慢皆無差異。此外，牠們短期內奔跑的速度不變；但長期來說，雄性就顯得遲緩，使得尋找性伴侶的路途較為艱辛。^[3]不過話說回來，Ananteris 屬的蠍子從失去肛門到便祕致死，最多有 8 個月的餘命，^[4]努力點應該還是有機會繁衍下一代。^[3]

就在克服身體殘疾的雄性蠍子，好不容易把自己餵飽，並奮力追上雌性的那一刻，關鍵的問題來了：蠍子求偶要用到尾巴！^[6]

斷尾後的性生活

García-Hernández 與 Machado 為 A. balzani，準備玻璃洞房（長 20 x 寬 10 x 高15公分），裏頭舖有潮濕的細沙、木片和素燒板，並打上浪漫幽暗的燈光。外部的上方和側邊，各架設一台 SONY 攝影機，詳實記錄性愛過程。撇除 27.5% 因為雌性可能已經懷孕而相親失敗，多數蠍子都在一小時內展開親密互動。^[6]從 García-Hernández 上傳 YouTube 的論文附帶影片，可見 A. balzani 求偶，大略有三個步驟：

1. 興奮擺尾：先天體型較小的雄性向巨大的雌性靠近，開始搖動尾巴。就算已經自割的雄性，還是會努力揮舞僅存的殘肢。^[7]
2. 雙蠍跳舞：雄蠍子用自己螯狀的觸肢（pedipalps）與雌蠍子的相扣，再拉著對方往自己這頭倒退。期間雙方口器上像是迷你鉗子的螯肢（chelicerae），猶如親吻般互相碰觸。^{[4, 7]}（螯肢其實長得不像螯，只是一對尖尖小小的東西。）
3. 傳遞精子：一般來講，接下來雄蠍子會將盛裝精子的精胞（spermatophore），排到體外的某個適當地點，^[4]然後再把雌蠍子推向那裡。雌蠍子的體重壓得精胞稍微變形，精子便進入牠的生殖器。^[8]上述有些細節在影片中不太清楚，^[7]但是由於 A. balzani 的精胞是透明的，科學家可以等牠們完事後，用立體顯微鏡檢查到底是成功了，還是有幾隻精子沒被帶走。^[6]

在第三個步驟裡，雄性 A. balzani 需要用尾巴末端的螫針撐住地面，奮力一推。實驗中，斷尾者毫無障礙地以殘肢的最後一節替代，^[7]而且精子仍有機會被雌性全數打包，^[6]可謂此生無憾。然而，往後命運艱苦的卻是大腹便便，卵糞滿懷的雌蠍子。基於斷尾後提高的死亡率和下降的生育力，牠們產出子代的數量，比健全的雌蠍子少了 35%。^{[6, 9]}

求愛的意志

搞笑諾貝爾獎的中心思想是「乍看好笑，卻又發人省思」。^[2]A. balzani 為了活命而自割，於便祕的痛苦中求愛，又趕在死前傳宗接代。牠們殘而不廢，越挫越勇的精神，是否激起了各位科學宅的生存與戀愛意志呢？

延伸閱讀

科學宅的戀愛契機：「同類交配」理論

如何選擇「基因交友軟體」？——影集《真愛基因》的現實

1. ‘The 32nd First Annual Ig Nobel Prize Ceremony’. (15 SEP 2022) Improbable Research on YouTube.
2. ‘The 2022 Ig Nobel Prize Winners’. (15 SEP 2022) Improbable Research.
3. García-Hernández S, Machado G. (2021) ‘Short- and long-term effects of an extreme case of autotomy: does “tail” loss and subsequent constipation decrease the locomotor performance of male and female scorpions?’. Integrative Zoology, 17(5): 672-688.
4. Mattoni CI, García-Hernández S, Botero-Trujillo R, et al. (2015) ‘Scorpion Sheds ‘Tail’ to Escape: Consequences and Implications of Autotomy in Scorpions (Buthidae: Ananteris)’. PLOS ONE, 10(1): e0116639.
5. García-Hernández S, Machado G. (2020) ‘‘Tail’ autotomy and consequent stinger loss decrease predation success in scorpions’. Animal Behaviour, 169, pp.157-167.
6. Garcia-Hernandez S, Machado G. (2020) ‘Fitness implications of nonlethal injuries in scorpions: females, but not males pay reproductive costs’. Dryad, Dataset.
7. García-Hernández S. (18 NOV 2020) ‘Courtship behaviour of intact and autotomized males of the scorpion Ananteris balzani’. YouTube.
8. Olivero PA, Vrech DE, Oviedo-Diego MA, et al. (2019) ‘Courtship performance as function of body condition in an ‘ancient’ form of sperm transfer’. Animal Biology, 69 (1): 33-46.
9. García-Hernández S, Machado G. (2021) ‘Fitness Implications of Nonlethal Injuries in Scorpions: Females, but Not Males, Pay Reproductive Costs’. The American Naturalist, 197, 3.

• 文／A 編、F 編、Heidi
• 圖／F 編

一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎，今年在美東時間 9 月 15 日下午 6 點準時直播。（為了不讓 Covid-19 有任何肆虐的機會，今年依舊為線上舉行。）

遵循著今年的主題「知識」，這次 10 項獲獎的研究都將讓你笑著笑著，回過神想想才發現奇怪的知識增加了！

現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊，並一起期待後續的個別研究報導吧～

應用心臟病學獎：一見鍾情時，你的「心」會告訴你嗎？

在相親場合，如果兩個陌生人初次見面時，受到彼此吸引，他們的心率和皮膚電導就會同步。研究團隊發現，比起追蹤眼神接觸和表情變化，追蹤心率和皮膚電導等無法自主調節的生理活動，才是最好的方法。

• 原文研究：Prochazkova, E., Sjak-Shie, E., Behrens, F., Lindh, D., & Kret, M. E. (2022). Physiological synchrony is associated with attraction in a blind date setting. Nature Human Behaviour, 6(2), 269-278.

文學獎：到底為什麼全世界的法律文件都這麼難懂？

每次都看不懂法律文件在說什麼嗎？你並不孤單！全世界的人都在納悶這個問題。

研究團隊分析法律文件之所以難以閱讀、理解的原因，發現其中頻繁出現的法律用語都是平常不會接觸到的專有名詞，而雙重否定、被動語句和冗長的敘述，都會造成工作記憶不堪負荷，即使是有閱讀習慣的人，也都沒有辦法順利讀懂。

研究也建議法律文件應修正這些問題（特別是長句），或許可以提升整個社會的利益。

• 原文研究：Martínez, E., Mollica, F., & Gibson, E. (2022). Poor writing, not specialized concepts, drives processing difficulty in legal language. Cognition, 224, 105070. 

生物學獎：不小心斷太多？蠍子斷尾後，從此開始便秘……

有一種 Ananteris 屬的蠍子，遇到危險時就會斷掉佔據 25% 體重的尾部，以及消化道末端，包括肛門，而且斷掉的部分都不會再生。沒有了肛門就無法排泄，便便累積在體內幾個月後，甚至會因此死去。

好消息是，斷尾不影響他們的活動能力，他們可以善用這幾個月尋找配偶、繁殖下一代。

• 原文研究：GARCÍA‐HERNÁNDEZ, S., & Machado, G. (2021). Short‐and long‐term effects of an extreme case of autotomy: does “tail” loss and subsequent constipation decrease the locomotor performance of male and female scorpions?. Integrative Zoology.

延伸閱讀：【2022 年搞笑諾貝爾生物獎】斷尾便祕的蠍子傳宗接代？！

醫學獎：好吃的冰淇淋，可以有效緩解癌症化療副作用的不適？

在接受卵巢癌化療時，其副作用包含了「口腔黏膜發炎」的症狀，一般來說，會藉由「冰凍療法」來緩解口腔黏膜發炎，讓成年人在嘴巴裡含冰塊，不過，在對兒童施行「冰凍療法」時，卻是給他們吃冰淇淋！

這不公平的現象啟發了這次醫學獎的研究，Marcin Jasiński 等人的研究致力於發掘成年人吃冰淇淋緩解發炎的合理原因，為成年患者在痛苦中尋找一絲希望。

• 原文研究：Jasiński, M., Maciejewska, M., Brodziak, A., Górka, M., Skwierawska, K., Jędrzejczak, W. W., … & Snarski, E. (2021). Ice-cream used as cryotherapy during high-dose melphalan conditioning reduces oral mucositis after autologous hematopoietic stem cell transplantation. Scientific Reports, 11(1), 1-4.

延伸閱讀：【2022 年搞笑諾貝爾醫學獎】吃冰淇淋對抗化療後口腔黏膜破損、潰瘍的副作用

工程獎： DJ 的福音？旋鈕的大小與手指數量的關係

音量旋鈕的直徑大小，會影響你用幾根手指頭去轉旋鈕，你甚至不需要研究，就能知道太大會握不住，但研究者認為，應該要確切理解旋鈕直徑大小與手指數量之間的關聯性，因此有了這次工程學獎的研究。

下圖是研究的總結圖（異常精美），研究者以拇指位置（1M黑線）作為基準，把其他四根手指頭平均位置畫成黑線曲線，並把手指可能出現的區域（標準差範圍）以白色區塊表示。

此外，針對不同大小的旋鈕用了幾根手指頭，也可以直接在圖上看到，例如代表食指的 2M 黑線是從第一個圓開始，但中指的 3M 黑線卻從第二個圓開始。

如果需要設計符合人體工學的旋鈕，這篇研究非常有參考價值，但是應該沒人會因為轉旋鈕而手指痛吧……

• 原文研究：松崎元, 大内一雄, 上原勝, 上野義雪, & 井村五郎. (1999). 円柱形つまみの回転操作における指の使用状況について. デザイン学研究, 45(5), 69-76. 

延伸閱讀：【2022 年搞笑諾貝爾工程學獎】旋鈕大小與手指數之間的完美關係：轉動音量鈕需要用到幾根手指？

藝術史獎：這也是儀式的一環？用酒灌屁屁的馬雅人

Peter de Smet 和 Nicholas Hellmuth 從古馬雅的陶器上發現許多灌腸的場景(?!)，他們認為這些畫面很好的證明「灌腸」是古馬雅儀式中的一環。但馬雅人這邊灌的不是普通的水，從一些畫面的描繪中可以發現，他們灌的是酒～精～。（情況從難以置信，變成難以理解……）馬雅人可能利用直腸吸收的作用，加強喝醉的效果。這項新的發現，推翻了過去對於馬雅人儀式的認知。

除了酒精之外，菸草、睡蓮等植物所做的藥水，也是他們想灌進直腸的可能選擇。雖然現在學者們還不太明白，將睡蓮灌進去的作用是什麼……。

• 原文研究：de Smet, P. A., & Hellmuth, N. M. (1986). A multidisciplinary approach to ritual enema scenes on ancient Maya pottery. Journal of ethnopharmacology, 16(2-3), 213-262.

延伸閱讀：【2022 年搞笑諾貝爾藝術史獎】浣腸也搞儀式感！藥理學家的馬雅考古

物理獎：小鴨為什麼都排隊前進？因為這樣比較省力

「生物特殊的行為，背後通常都有其獨特的意義。」如果仔細觀察便會發現，小鴨子們在游泳時，可不只是跟在母鴨身後，而是以整齊的隊列前進著。就像是自行車競賽中，隊伍的第一位選手負責破風，讓後方選手受到的風阻較小。

原文研究：

• Yuan, Z. M., Chen, M., Jia, L., Ji, C., & Incecik, A. (2021). Wave-riding and wave-passing by ducklings in formation swimming. Journal of Fluid Mechanics, 928.
• Fish, F. E. (1994). Energy conservation by formation swimming: metabolic evidence from ducklings. Mechanics and physiology of animal swimming, 193-204.

延伸閱讀：【2022 搞笑諾貝爾物理獎】小鴨游泳為什麼要排成一排？母鴨身後的「加速相位」推著小鴨走

和平獎：「我跟你說一個秘密……」

八卦，是指說人閒話的行為，一個好的八卦，往往都是真假參半的內容。研究者深諳此道，建立模型來實驗。結果顯示，在不清楚消息來源是否真實的情況下，要說實話還是謊話，取決於你和對方的關係。

換句話說，如果你想要討好對方，你就會說實話，讓對方跟你站在同一條陣線上。

（這種情況，我們好像在生活中多少都遇過……）

• 原文研究：Wu, Junhui, et al. “Honesty and dishonesty in gossip strategies: a fitness interdependence analysis.” Philosophical Transactions of the Royal Society B 376.1838 (2021): 20200300.

經濟學獎：比起才華，「福氣（hok-khì）」更重要？

Pluchino、Biondo 和 Rapisarda 從數學上解釋了為什麼成功往往不屬於最有才華的人，而是屬於最幸運的人。

這個道理非常簡單：人類的才智呈現常態分布，而財富分配則是遵循 80/20法則，也就是 80% 的財富集中在 20% 的人身上，所以最聰明、最有才華的人，不一定就是最成功、最有錢的那些人，一切都是運氣！

註：這是 Pluchino 和 Rapisarda 獲得的第二個搞笑諾貝爾獎。他們曾經用數學證明，如果組織隨機提拔人員，就能變得更有效率，拿下了 2010 年搞笑諾貝爾管理獎。

• 原文研究：Pluchino, A., Biondo, A., & Rapisarda, A. (2018). Talent vs Luck: The role of randomness in success and failure (25.02. 2018).

延伸閱讀：【2022年搞笑諾貝爾經濟獎】不想努力的我，把運氣點滿就對了

安全工程獎：小心！前面有隻鹿！

日本琦玉一間餐廳推出新菜單「被撞死的鹿肉沙西米」，在台灣的我們看到可能會滿頭問號，但在某些地區時常會有大型野生動物與汽車相撞的事件，尤其是在有多種麋鹿出沒的斯堪地那維亞半島，麋鹿與車子之間的車禍問題急待解決。

為此，研究人員在參觀了動物園、諮詢獸醫與解剖麋鹿等仔細調查後，用橡膠板與鋼製零件製作一隻假的麋鹿，並用三輛淘汰掉的舊車進行各種碰撞測試。透過假鹿的英勇犧牲，藉此收集到與真鹿碰撞相似的結果。在未來相關的安全防護上，提供了重要數據。

當然，在收集到完整的資料之前，假鹿的未來還有更多的「車禍」等著它……。

• 原文研究：Gens, M. (2001). Moose crash test dummy: master’s thesis. Statens väg-och transportforskningsinstitut.

延伸閱讀：【2022 搞笑諾貝爾安全工程獎】交通安全麋鹿有責！用假麋鹿守護行車和平！

• 文／嚴宏洋｜國立海洋生物博物館特聘講座教授。

成語中的「蛇蠍心腸」是用來比喻某人心地的陰險及惡毒，蛇、蠍都是帶有毒液的動物，因而被擬人化形容人心的險惡。臺灣的毒蛇種類多，但是原生的蠍子只有不具毒性的「八重山蠍」和「斑等蠍」兩種。大家對蠍子的印象，多是從電視、報章和雜誌上來的，只知道蠍子是一種節肢動物，其尾部末端有一個內含毒液的毒囊與一支毒刺相連，用以螫擊獵物和禦敵。蠍子毒液的成份已被研究多年了，但最近的研究，卻發現它們有許多過去所意想不到的醫學用途⋯⋯

話說從頭──蠍毒也有殺菌的功能？

最近，來自墨西哥國立自治大學（Universidad Nacional Autonoma de Mexico）的研究人員卡加莫－諾利加（Edson Norberto Carcamo-Noriega）和他的團隊，採集一種棲息於墨西哥的蠍子——梁龍蠍（Diplocentrus melici）毒囊內的毒液。

令人驚訝的是，當毒液一曝露到空氣中，立即顯現出紅色及藍色兩種化合物。他們將這兩種化合物送到美國史丹佛大學（Leland Stanford Junior University）札爾（Richard N. Zare）教授的實驗室，經後續的質譜儀和核磁共振光譜學（nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR）進行分析，確定了兩種苯醌（benzoquinone，圖一）的存在。

不過，由於從每隻蠍子身上能採到的毒液量很少，無法直接進行生物檢定（bioassay）測試。幸好這兩種毒素是小分子化合物，因而研究人員得以在實驗室內，使用商業上的前驅物進行合成，再使用這些人工合成的毒素，進行結晶定序以確定其3-D結構。

接著，這兩樣合成物被送到墨西哥國家醫學及營養學研究所（Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición）病理實驗室，由曼杜扎－圖基羅（Monserrat Mendoza-Trujillo）的團隊進行生物檢定測試。

他們先使老鼠感染金黃葡萄球菌（Staphylococcus aureus）及肺結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis），再用這兩種化合物投藥。結果發現，紅色成份可以殺死金黃葡萄球菌，其最低抑制濃度（minimal inhibitory concentration, MIC）為 4 μg∕mL；藍色化合物則是可以殺死肺結核分枝桿菌，MIC 亦為 4μg∕mL。對於具有多重抗藥性的「肺結核分枝桿菌株」，也有相同的殺菌效用，且不會傷害老鼠肺臟表襯細胞的活性。

是毒藥，也是良方！那些年他們研究的蠍毒

回顧過去 50 年，蠍毒的研究可以分為三個階段：

被蠍子螫到會發生什麼事──

第一階段的研究，著重於患者被蠍子螫後的生理反應描述，醫界將中毒的反應分為三級：第一級有局部的疼痛，只要給予止痛藥即可；第二級反應包括心搏過速（tachycardia）、心律不整（arrhythmia）、呼吸困難（dyspnea）、無法控制的流淚、口吐白沫、嘔吐、高血壓或低血壓等生理反應。治療方式主要為施打抗血清加速代謝毒物或給予藥物抑制痙攣；第三級反應包括有：心臟衰竭、心因性休克（cardiogenic shock）和電解質失調等，這種病患要立即送入加護病房急救。

它們怎麼讓人中毒的──

第二階段的研究，著重於蠍毒內含物的結構分析及致毒的生理機制的探討。截至2010年，超過一千種的蠍毒蛋白結構已被定序。其中有許多種毒蛋白，都是胱胺酸的衍生物，但也有不屬於這一類的。它們共同的特徵是皆為小分子結構，分子量小於 3001 道爾頓（Da），且具有干擾細胞膜表面的鉀離子、鈉離子、鈣離子和氯離子的通道活性，從而造成被螫者中毒。

抑炎抗菌，反轉死神鐮刀──

第三階段的研究，則是從實用的角度探討蠍毒的醫療應用價值。例如從墨西哥阿茲特克蠍子（Hadrurus aztecus）分離出的抗菌蛋白（hadrurin）有殺菌的作用；而帝王蠍（Pandinus imperator，圖二）毒素中分離出的蠍毒（scorpine）有殺死細菌及瘧原蟲的效應。史密斯墨西哥蠍（Vaejovis mexicanus smithi）分離出的鉀離子管道阻斷分子，則有抑制發炎的作用等。而前述卡加莫－諾利加團隊最新發現的紅色及藍色化合物，含有抗生素作用，則代表目前研究者們努力的方向。

蠍子身上帶有毒液 為何不會毒到自己？

截至目前為止，有關蠍毒的研究仍有一個重要的題目尚未有研究者著手：既然蠍毒會干擾被螫動物細胞膜表面的鉀離子、鈉離子、鈣離子和氯離子的通道活性，為何這毒液不會對蠍子本身造成損害呢？

以箭毒蛙（poison dart frog）為例，其會在體內儲藏毒液作為禦敵使用，帶有表巴蒂啶（epibatidine）毒的分趾蟾科毒蛙具備尼古丁乙醯膽鹼受體，而受體上有一個胺基酸序列的變異，使得蛙體內尼古丁乙醯膽鹼受體靈敏度的降低，因而不會與表巴蒂啶蛙毒結合。意即，蛙體內累積的毒素，並不會對毒蛙自己造成毒害。

但是，乙醯膽鹼是毒蛙存活的必要神經傳導物質，雖然受體上的突變可避免與累積的蛙毒結合，但也會降低與乙醯膽鹼的結合。因此，演化上的另一傑作，就是乙醯膽鹼受體上有另一個胺基酸序列的變異，使得它能與乙醯膽鹼正常結合，進行神經訊號的傳導。換句話說，受體上兩個胺基酸的替換，一方面可使毒蛙不被自己儲存的毒素殺死；而另一方面，卻又能維持正常的乙醯膽鹼神經傳導功能。

蠍子體內是用哪種機制，以避免被自己體內儲存的毒液所害？筆者認為，這是未來值得研究的好題材。

延伸閱讀

1. 維基百科：〈蠍子〉
2. Jean-Philippe Chippaux, Emerging options for the management of scorpion stings. Drug Design, Development and Therapy , Vol. 6: 165-173, 2012.
3. Edson Norberto Carcamo-Noriegaa et al., 1,4-Benzoquinone antimicrobial agents against Staphylococcus aureus and Mycobacterium tuberculosis derived from scorpion venom, PNAS, Vol. 116 (26): 12642-12647, 2019.

〈本文選自《科學月刊》2019年11月號〉

在這個資訊不被期待的時空裡，卻仍不忘科學事實至上的自由價值。