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吃米不知米「家」?基因「稻」出臺灣蓬萊米的身世

研之有物│中央研究院_96
・2019/12/18 ・4002字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

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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|張容瑱、美術編輯|林洵安

山地陸稻訴說的臺灣米傳奇

稻米是人類重點糧食作物。數千年來,人類不斷汰選稻米,挑選顆粒大的、不容易落粒的、稻榖上沒有芒的……一代又一代馴化的故事,深藏在稻米的基因裡。中研院植微所邢禹依特聘研究員,帶領團隊研究山地陸稻的基因,破解了臺灣蓬萊米身世之謎,也找到南島語族遷徙的線索。跟著研之有物一起來了解!

中研院植微所邢禹依特聘研究員專精水稻基因體研究,曾和周德源博士一起領導臺灣的團隊參與「國際水稻基因體定序計畫」,與世界各國合作,定出了水稻 12 條染色體的基因序列。近年來,她的實驗室研究山地陸稻,透過基因定序技術、親緣分析,解讀臺灣稻米與人的故事。
攝影│林洵安

臺灣人是吃米飯長大的,不過,我們不光是「吃米不知米價」,往往連吃的是什麼米都搞不太清楚。我們現在吃的米飯大多是「蓬萊米」,而常吃的米食,像米粉、粄條、碗粿等等,則是用「在來米」加工製成。

但我們偏好吃蓬萊米,其實是日治時期才開始的。之前,臺灣人吃的米主要是在來米,意思即「在地既有的米」。日治時期,為了迎合日本人的口味,才引進日本的「稉稻」,經過育種改良後在臺灣大量種植,就是蓬萊米,意思是「來自蓬萊仙島的米」。

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蓬萊米育種最有名的品種,當推 1929 年問世的「臺中 65 號」。「這個品種非常重要,學農的都會注意它,」邢禹依解釋:「它不但品質好、能抗稻熱病,更重要的是,一年可栽種兩次。很多雜交育種都用它為親本,臺灣 85 % 以上的蓬萊米品種都是它的後代!」

不過,臺中 65 號為什麼一年可以栽種兩次,卻是農藝上存在已久的大謎團!

臺中 65 號的超能力:對日照長短無感

原來稻子為短日照植物,當它感受到日長時間短於某個臨界日長 (critical day length),就會開花結果,臨界日長則取決於稻子的品種。

臨界日長是決定植物是否開花的最短或最長光照時間。短日照植物的光照時間必須短於臨界日長,植物才會開花,長日照植物則反之。
圖說設計│黃曉君、林洵安

臺中 65 號由日本稉稻「龜治」和「神力」雜交而來,這兩種來自溫帶的稉稻就對日照長短非常敏感,在緯度較低的臺灣種植,春夏日照時間比日本短,稻子尚未發育完全就提早抽穗,秋、冬日照時間比日本長,又會延遲抽穗。所以它們一年只有一穫,品質也不夠好。

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日本來的水稻在緯度較低的臺灣種植,春、夏稻子尚未發育完全就提早抽穗,秋、冬又會延遲抽穗,一年只有一穫,品質也不好。
圖說設計│黃曉君、林洵安

可是兩種日本稻的後代──臺中 65 號,卻對日照長短鈍感,無論日照長或日照短都能正常抽穗結實,以至於一年能種植兩次。邢禹依的研究團隊成員吳正杰博士候選人說:「子代和親代完全不同,這件事實在很弔詭。我們很想知道究竟發生了什麼事?」

過去已有學者發現:臺中 65 號之所以對日照長短鈍感,是因為它的第六條染色體上面,有個感應日照長短變化、調控抽穗開花的基因 Hd1 ,多出一段長達 1901 個鹼基對的序列,導致 Hd1 失去作用。可是它的親本龜治和神力都沒有這段序列。這一大段多出來的序列究竟是從哪裡冒出來的?這個謎團困擾了農藝學家數十年。

直到邢禹依的團隊研究發現:這一切起於一個美麗的意外!

山地陸稻亂入,造就傳奇品種

邢禹依從臺中 65 號的葉片萃取 DNA 做基因定序,並把它的基因組和龜治、神力以及幾個可能的「嫌疑犯」詳加比對,赫然發現臺中 65 號除了帶有龜治和神力的基因之外,還含有兩種山地陸稻 Muteka 和 Nakabo 的基因序列,其中就包括那段多出的序列。而且這段特殊的序列,在臺中 65 號、 Muteka 和 Nakabo 三者染色體上,無論長度還是坐落的位置完全一模一樣!

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謎底揭曉!邢禹依還原歷史現場:將近一百年前,臺中州農事試驗場的試驗田裡進行著龜治和神力的雜交育種,附近的田剛好種植山地陸稻。因為當時育種家規定稻種每十年要種植一次以更新、保持種子的活性。就是這麼湊巧!山地陸稻的花粉飛到育種中的新品種上,發生了雜交,把 1901 個鹽基對的序列帶到臺中 65 號的基因裡,使它的 Hd1 產生變異,新品種不再受日照長短擺布,可以一年兩穫。

透過基因定序分析發現,臺中 65 號其實帶有四種品種的基因:龜治、神力、山地陸稻 Muteka 和 Nakabo。
資料來源│邢禹依

等等,什麼是陸稻? 跟水稻不一樣嗎?

從生物分類學來說,陸稻和水稻其實是同一種 (species) ,都是亞洲栽培稻 (Oryza sativa) 。稻子既能生長在水田也能適應旱地,栽種在水田的叫水稻,種植在旱地的就是陸稻了。邢禹依研究的陸稻都是來自於山地原住民部落,所以稱為「山地陸稻」。

圖為山地陸稻。陸稻和水稻都是亞洲栽培稻 (Oryza sativa) ,只是種在水田的叫水稻,種植在旱地的就是陸稻了。
圖片來源│邢禹依

臺灣最早種植的稻米就是陸稻!根據南科文化遺址挖掘到的稻米化石,大約五千年前,臺灣史前的原住民即以旱作的方式種稻,作為糧食。直到明末清初時,福建沿海一帶的漢人移民來臺,才引進「秈稻」和水田的耕種技術。

至今,少數原住民部落仍在耕種祖先流傳下來的陸稻,再加上日治時期及近代育種學家到各個部落蒐集,目前已保留上百種的山地陸稻品種。現在,透過基因定序技術、親緣分析,從陸稻身上解讀出許多臺灣稻米和人類的故事,比方說:破解臺中 65 號的身世之謎 ,甚至研究臺灣最早的陸稻是從哪裡來的?後面這個問題可比臺中 65 號的謎團更錯綜複雜,也更令邢禹依好奇,因為它可能藏有南島語族遷徙的線索。

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追追追!陸稻基因暗藏南島語族遷徙路線?

首先要確認,山地陸稻真的是外來的嗎?會不會是在臺灣獨立演變出來的?

邢禹依的團隊先用分子標記技術檢測山地陸稻的品種,發現大部分都是經過「馴化」的稉稻。再進一步分析幾個與馴化相關的基因,比對控制這類性狀的基因序列,結果發現,臺灣陸稻的序列都跟亞洲地區的稉稻、秈稻一致,說明這些陸稻不是在臺灣獨立馴化、發展出來,而是從亞洲其他地區來的。吳正杰解釋,如果是臺灣野生稻獨立發展出來,即使馴化出相同的性狀,變異的基因序列不可能跟其它地區的稻米一樣。

有芒的陸稻 (左圖) 與無芒的水稻 (右圖)。什麼是馴化?人類以稻米為糧食,會選擇顆粒大的、產量多的、方便採收的稻子,久而久之,稻子的性狀就會被馴化–趨向於人類所喜好的特性,像是米粒變得大而飽滿、穀粒不具有芒、不容易落粒、植株直立而不倒伏等等。野生陸稻多有稻芒,主要的功用是防止鳥兒啄食稻穀,還可幫助穀粒落地或附著在動物身上,以便傳播。不過,有芒的稻子收割和儲藏就不方便了。我們現在栽種的水稻,經過長期的馴化,穀粒上都沒有「芒」了。
攝影│林洵安 (左圖)
圖片來源│iStock (右圖)

那麼,陸稻是從哪裡遷徙到臺灣的呢?再假設,陸稻是由史前原住民帶進臺灣,這些人又打哪裡來呢?

邢禹依的團隊鑑定了南科文化遺址的碳化種子,發現除了稻米之外,還有兩種小米,稷和黍 ,臺灣原住民傳統上也有耕種這三種作物。再從原住民對於稻米和小米的稱呼用語以及祭典儀式等方面來探討,可以知道小米占有神聖的地位,表示原住民祖先可能來自於小米和稻米都有種植的地區。另外,考量原住民「拔牙」的習俗,也就是拔掉上顎兩顆側門牙作為成年的儀式,南科文化遺址出土的頭骨也有拔牙的現象,顯示史前原住民也有類似的習俗,應該是承襲自原住民祖先的故鄉。

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於是從陸稻基因研究、化石調查,加上語言學和拔牙習俗等等研究,邢禹依推測,稻起源自長江流域,後來與山東起源的黍、稷一起往南方傳播,進入臺灣,這個路線也許透漏南島語族遷徙的線索。

稻起源自長江流域,後來與山東起源的黍、稷一起往南方傳播,進入臺灣。黃色路徑顯示了從山東到臺灣的傳播路線,這個路線也許透漏南島語族遷徙的線索。
圖片來源│邢禹依

用陸稻解決糧食危機

追溯了臺灣稻米的前世今生,邢禹依更放眼全球稻米的未來!尤其在現今全球暖化、農業用水有限、人口暴增的情況下,山地陸稻擁有耐旱、耐鹽、抗病害、抗蟲害等特性,可成為改良稻作的基因寶庫,孕育出灌溉需求較低的水稻,在當前水資源短缺的情況下,獲得最大的稻作生產效益。

因為農藝學家的使命就是餵飽全世界,邢禹依說:「我們沒辦法改變世界人口的成長,但我們可以為這個使命做好準備!」

邢禹依特聘研究員 (右一)與吳正杰 (右二)。「我們學農的是看天吃飯,也比較認命。」邢禹依笑著說:「因為研究的材料都是種出來的,但水稻生長期長,又容易受氣候影響,再加上臺灣會有颱風侵襲,被風吹倒、被水淹……幾個月的心血一下子就泡湯了,哭也沒有用,只能等到下一季,重新再來。」
圖片來源│邢禹依

延伸閱讀

本文轉載自中央研究院研之有物,原文為山地陸稻很有事!破解臺灣蓬萊米身世,發現南島語族遷徙線索,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
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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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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

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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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語言也是一種證據!南島語族發源地竟在臺灣?——專訪語言學研究所張永利研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/08/27 ・4908字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|田偲妤
  • 美術設計|蔡宛潔

南島語族的起源與變遷

南島語族發源自何方?是學界長期探索的焦點,在眾多研究領域中,語言學界為分布在南太平洋與印度洋諸島的族群確立關係,分類命名為南島語族(Austronesian-speaking peoples) 。除此之外,還有許多語言證據指出,南島語族可能是從臺灣擴散出去。中央研究院「研之有物」專訪院內語言學研究所張永利研究員,為我們深入分析,臺灣南島語保存哪些其他南島語「丟失的現象」,可以藉此重建南島語族的發展源頭與遷徙路徑。

嘉義阿里山鄉新美國小學生獻唱鄒族古謠。圖|Wikimedia

南島語族的發源地究竟在何方?目前已有越來越多證據指出,南島語族可能是從臺灣出發,遷徙至廣大的南太平洋與印度洋島嶼開枝散葉。

考古學家在臺灣、呂宋島、大洋洲等地出土相似的陶器碎片,經年代鑑定後發現,最早的繩紋紅陶陶器來自 5、6 千年前的臺灣大坌坑文化。植物學家則對各地的構樹樣本進行分子親緣分析,發現南太平洋島嶼的構樹應源自臺灣,推測先民帶著樹皮衣材料構樹,自臺灣遷徙至南太平洋諸島。

除了上述證據,還有一樣活在生活周遭的非物質遺產,能作為南島語族「出臺灣說」的有力證據,那就是臺灣原住民族正在使用的「語言」!

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中研院語言學研究所是研究與推廣「臺灣南島語」的重要基地,走進語言所典藏豐富研究著作的展覽室,投身臺灣南島語研究近 30 年的張永利研究員,與我們熱情分享語言學家的工作。

各地南島語言的特徵與變遷,是語言學家長期探索的問題,多年來一位位研究者深入原住民族部落,用羅馬拼音一字一句記錄部落長者的口語發音,經由比較臺灣與其他地區南島語言的關連與特徵,南島語族的發展源頭與遷徙路徑就在歷代語言學家的重建下現形。

中研院語言學研究所張永利研究員,投身南島語言研究近 30 年,與我們熱情分享語言學家的工作。圖|研之有物

如何確定臺灣南島語更接近原始南島語?同源詞繁簡成線索

南島語族是總人口數近 4 億人的龐大族群,其分布範圍北到臺灣、南到紐西蘭、東到復活節島、西到馬達加斯加。臺灣是南島語族分布的最北界,目前官方認定的原住民族共有 16 族,每個族群都有自己的語言,在整個南島語族 10 個主要語言分支中,臺灣南島語就佔了 9 個分支,其語言多樣性與存古性為世界少見。

南島語族 10 個主要語言分支,臺灣南島語就佔了 9 個分支,其語言多樣性與存古性為世界少見。圖|研之有物    資料來源|Blust, 1999: 45

「曾有外國學者讚嘆:南島語言是上帝送給臺灣的禮物!」張永利逐步分析臺灣南島語的珍貴之處:「考古和語言證據推估,臺灣南島語至少有 5 千年歷史,而麻六甲海峽附近國家使用的馬來語只有 2 千多年而已。此外,臺灣南島語還保留一些其他語言丟失的現象。」

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所謂「丟失的現象」正是語言學家證實臺灣南島語較古老、可能是南島語族早期祖居地的關鍵證據。藉由歷史語言學方法比較南島語言之間的親緣關係與發展先後,丟失的現象慢慢浮現,成為值得研究的案例。

首先,語言學家特別構擬出一套「原始南島語」作為比較標準,音韻、構詞、句法越接近原始南島語者,就越有可能是族群發源地。

要構擬出原始南島語並不簡單,語言學家無法穿越時空回到 5 千年前,必須集結全球語言學家的力量,深入各個南島語族聚落採集語言材料,再從中找出語音、語意相似的「同源詞」做比較。由於語言變化的過程經常發生「由繁趨簡」現象,因此發音越複雜的語言通常越古老,語言學家再從較古老的語言構擬出原始南島語。

張永利舉同源詞「眼睛」為例,說明臺灣南島語較為古老的原因。眼睛的原始南島語是「maCa」(大 C 的發音為 ts 複合音,同注音符號ㄗ),而臺灣的排灣語是「maca」,其發音與原始南島語相同。

再看看馬來語的眼睛是「mata」,ts 複合音明顯簡化成 t,發生語言「由繁趨簡」的現象,證明臺灣南島語比馬來語更古老。

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從同源詞「眼睛」的語音變化可發現,排灣語、鄒語較接近原始南島語,而賽夏語、馬來語的發音出現簡化現象,從中可看出族群發展的先後順序。圖|研之有物    資料來源|張永利

張永利進一步解釋,為何「由繁趨簡」現象可看出語言發展的先後順序:「有人可能會質疑,為什麼語言不是從簡單變複雜,發音由 t 變成 ts?如果是這樣你要解釋,多出來的 s 音是怎麼無中生有。這就如同人類社會的變遷,從複雜變簡單通常有跡可循,但無中生有需要創新的力量,從來不是簡單的事。」

這些語言有畫面!從同源詞推測千年前的生活型態

同源詞還可以重建南島語族原初的生活環境。根據語言學家的觀察,能成為同源詞的單字通常是日常使用的基本詞彙,例如爸爸、媽媽等親屬稱呼、數字 1 到 10,或是眼睛、頭、手、腳等身體部位。

因此,如果還能發現動物、植物、生活器具的同源詞,代表這些事物是曾經長時間存在的文化,才得以跨越千年時空在語言中留下印記,成為一窺南島語族原初生活環境的線索。

語言學家從原始南島語、原始排灣語、原始泰雅語、原始鄒語彙整出 100 個基本同源詞,當中包含許多指稱農作物、野生動植物、生活日用品的字詞:

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原始南島語同源詞反映之自然與文化特徵。圖|研之有物    資料來源|何大安與楊秀芳, 2000: 17-22

從上述同源詞可推測,原始南島語族應該是以稻作維生,擅長紡織與編織技藝,生活周遭可見「露兜樹、甘蔗、藤」、「河鰻、田鼠、蒼蠅」等主要分布在亞熱帶地區的動植物。這些同源詞所反映的自然與文化特徵,對解答南島語族發源地問題具有相當大的啟發。

此外,從某些同源詞的語意轉變還可看出指稱的是外來事物。例如鄒語的「水牛」叫作「’ua chumu」,「chumu」是指「水」,但「’ua」最初並不是指「牛」,其真正的意思是「鹿」。換句話說,水牛應該是外來物種,推測鄒族先民看到外來的牛,跟鹿一樣都是四隻腳的大型哺乳類動物,因而發生「指鹿為牛」的情形。

講話講重點!第一個字就表明重點的「焦點系統」

除了從同源詞可以證明臺灣南島語較接近原始南島語,語言學家還發現,比起其他地方的南島語言,臺灣南島語保存最完整的「焦點系統」。這是一種非常古老的文法,在世界其他語言中並不常見。

焦點系統是用來凸顯一句話中想要強調的焦點,主要分成主事、受事、處所、工具共 4 種焦點,每種焦點都有相對應的動詞詞綴變化,並會在重點字詞前方加上格位標記 a。

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由於南島語言習慣將動詞置於句首,等於你聽到第一個字就知道說話者想強調什麼。以下為 4 種焦點在排灣語的使用方式:

排灣語焦點系統應用,句首動詞 qaljup(打獵)會因應不同焦點而加上不同詞綴,焦點前方也會加上格位標記 a 來指稱重點。圖|研之有物    資料來源|何大安與楊秀芳, 2000: 8

古老的修飾用語:副動詞

最後一個臺灣南島語較為古老的證據在於,其詞類相當有限,主要是動詞、名詞的應用,沒有真正的副詞、形容詞等修飾詞。但是當有需要用到修飾用語時該怎麼辦?這就輪到特殊的「副動詞」登場!

副動詞顧名思義是指:具副詞作用的動詞,是臺灣南島語經常使用的詞類。張永利秀出排灣語和馬來語的句子,進一步說明副動詞與一般副詞的不同:

圖|研之有物    資料來源|張永利

排灣語的「g<em>alju」就是一個副動詞,意思是「慢」,之所以看出它是一種動詞,關鍵在於它跟後頭表示「吃」的動詞「k<em>an」有一樣的詞綴變化「em」。而中間的連繫詞 a 亦可應證「g<em>alju」與「k<em>an」應同屬於動詞。此外,「g<em>alju」的後面連接附著代詞「aken」表示「我」的意思,附著代詞一般會貼在動詞上。

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值得注意的是,古老的副動詞在臺灣南島語言普遍保留下來,但是在臺灣之外的南島語言,如馬來語,卻通常都已經丟失。

綜上所述,從同源詞複雜度、焦點系統完整性、使用詞類有限等語言證據可知,臺灣南島語在目前已知的上千種南島語中,其古老排名可說名列前茅,也代表臺灣可能是南島語族早期的祖居地。

張永利表示:「綜合歸納現在的語言和考古證據,我們可以畫出南島語族遷徙路徑,基本上是從臺灣遷徙出去,先遷往菲律賓群島,再往南到婆羅州一帶,隨後一分為二,分別往東方太平洋和西方印度洋遷徙。」

南島語族遷徙路徑。圖|研之有物    資料來源|Bellwood, 2011

用「說」的文化資產——母語

對張永利來說,越深入研究就越能體會,臺灣南島語真的是臺灣千年不墜的國寶!除了持續在學界發表臺灣南島語的概念運用規則,張永利也會到原住民部落推廣族語,多年來也跟國內語言學家一起編寫鄒語、噶瑪蘭語、賽德克語等族語教科書。

張永利研究員持續研究臺灣南島語的概念運用規則,多年來編寫多本族語教科書,更前往部落推廣族語。圖|研之有物

在與族人互動的過程中,張永利發現,年輕族人為了溝通方便,有簡化族語的傾向,以致某些傳統用語漸漸流失。

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以鄒語為例,傳統上在說 11 這個數字時,老人家會講 maskx veiya ucni,「maskx」是 10、「ucni」是 1,中間的「veiya」是「回來」的意思,翻譯成中文就是「10 回 1」,可見鄒族會使用十進位來算數,可是現在的年輕人通常會省略「veiya」的用法。

另外名字的說法也發生簡化現象,例如有一位鄒族人的名字是 Pasuya、家族名是 Tiakiana,老人家會講 Pasu’e Tiakiana,大致的意思是「來自 Tiakiana 家族的 Pasuya」。但是現在的年輕人就直接講 Pasuya Tiakiana,身分證上的名字也這樣登記。

面對日漸普遍的族語簡化現象,張永利有感而發的說:「年輕人覺得只要聽得懂就好,但我會跟他們說,語言也是文化的一部分,而且很多說法只存在特定族群中,想復振傳統文化就要講道地的族語。」

一般人常將語言視為溝通工具,認為只要能有效溝通就好,然而深諳語言奧妙的張永利卻有不同看法:

語言也是一種文化資產,不論是臺灣南島語、華語、臺語或客語都有其文化特色,具有身分識別作用。

「母語能留著就是你的寶藏,現在『特色』就是你最重要的資產!」母語是臺語的張永利不僅在學術場域研究語言,更在日常生活中透過多使用母語來保存語言資產。「語言不是只寫在教科書、或在課堂上唸,一定要積極使用,這樣語言才能真的活起來!」

千年以來,臺灣這座南島語族的原鄉發展出眾多語言文化各具特色的族群,如今在族人及語言學家的努力下,族語的復振工作正如火如荼進行,許多正名成功的族群紛紛從族語找回身分認同,找回值得守護的南島語族寶藏。

噶瑪蘭族自 2002 年 12 月 25 日正式被認定為原住民的第 11 族,其族語至今依然被族人保存使用,並編印成噶瑪蘭語辭典、語法書,作為學校鄉土教學的教材。圖|Wikimedia
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研之有物│中央研究院_96
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粒粒皆辛苦,那些促成蓬萊米上餐桌的田間推手——磯永吉和末永仁
PanSci_96
・2023/03/17 ・3665字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 撰文/邱睦容

1918 年,日本富山縣。

「請不要把米運往別處!」、「留下一升米!」在富山灣魚量枯竭、鍋子因無米可炊而被稱為「鍋割月」的八月,米商家的門口,一群漁村婦女們正在苦苦陳情。她們的求助並不完全出於貧窮之故,而是來自於,就算辛苦在碼頭工作一整天,隻身拖負著六、七俵(約 400 公斤)的米,她們勞動的工資仍不足以支付全家人一天所需的米錢。

這場陳情最終在日本遍地開花,成為引發百萬人上街頭的「米騷動」。

富山主婦的陳情,是一個引線,引爆了日本後續的社會變動,也連動了臺灣人碗中米食變革。

1918 年米騷動的一景。1918 年 8 月 11 日,神戶的鈴木商店在暴亂中被燒毀。圖/wiki

這場因米糧不足而引發的社會運動,不僅讓內閣總辭,也讓日本政府確立了帝國內糧食自給自足的目標,促進殖民地的稻米增產政策並加速稻種改良。

然而這樣的目標,並非一場社會運動就能一蹴可幾,它需要時間的積累、需要研究人員的投入,以及需要一些機運和巧合,的穿針引線,才能造就豐碩的成果。

系統性分類臺灣稻種,磯永吉解答米種改良的路線之爭

讓我們把時間倒退幾年,來到 1912 年。

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那是日本統治臺灣的第十七個年頭,截至那一年,總督府遴聘來臺的農業專家,已經引進了 145 個「內地種」稻米品種試種,卻屢試屢敗。

為什麼要這麼大費周章?

因為過往臺灣人吃的都是「(音ㄒㄧㄢ)」——細長、鬆散且甜度低,這種筷子一挾起就掉落好幾粒的米種,讓吃習慣了「(音ㄍㄥ)」——圓粒、具黏性與甜度品種的日本人難以適應。為了讓在臺日人也能吃到家鄉口味的白飯,也讓臺灣出產的米能夠成為日本內地糧食的來源,在臺進行米種改良一直是農業試驗場的重要工作。

秈米,是由秈稻(一種水稻的亞種)碾出的米,特色是細長、鬆散、缺乏黏度且甜度低,是台灣自明鄭時期以來廣泛栽種且食用的米種。圖/wiki
粳米,是由粳稻(另一種水稻的亞種)碾出的米。相較於秈米,粳米較為圓潤、黏度高且較甜。圖/wiki

而也在那一年,一位甫自東北帝國大學農科大學註 1畢業、有著一對濃眉的年輕人來到了臺灣。這位年輕人磯永吉(1886-1972),即將投入米種改良的工作。

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磯永吉抵臺之時,稻種的改良在「在來種改良註 2 」與「內地種導入」兩派方法間徘徊多年。前者致力於將臺灣原有的「秈米」改良成類似日本種的「圓粒米」,即便在口感上難以複製黏性,但至少圓粒的米型方便被混入日本米,也因此能售出較高價;而後者則試圖將日本種引入臺灣種植,卻因為對臺灣的日照敏感和稻熱病之故,十多年來始終難以在臺落地生根。

一邊是面對帝國糧食增產目標的經濟做法,一邊是試圖種出日本人真正吃的米,難以論斷兩派到底孰者較為「實際」,因此,磯永吉選擇回到學理的研究來釐清。他運用大學時所學到的傑卡德係數(Jaccard coefficient),將歷來臺灣繁多的稻種,依照其不同特性,包括日照、早晚熟、期作別⋯⋯等特徵一一整理和分類

透過此方法,磯永吉建構出一套系統,並藉此判斷到底是「在來種改良」還是「內地種導入」在未來還有發展空間。

經過七年的投入,1919 年磯永吉與研究團隊將成果出版為《臺灣稻的分類》,這是臺灣種植的五百多個米品種,首次進行系統性的分類。而研究結果也宣告了在來種的改良空間不多,投入內地種的導入才是發展之道。

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磯永吉。圖/wiki

磯永吉的心血,或許也鼓舞了研究團隊之一、已在實驗田裡踽踽獨行五年的夥伴末永仁(1886-1939)

田間鍥而不捨試驗改良,末永仁提出「幼苗插植法」

末永仁比磯永吉來臺的時間更早,原本是基層技術人員的他,因為能力而受到磯永吉的肯定,在 1914 年轉進到臺中州試驗農場工作,負責改良事業在田間的實務,進行稻種的雜交育種與日本稻的栽培。

末永仁在 1.5 公里長的實驗田步道辛勤工作,只為了讓秧苗能順利生育、每穗稻穀粒能收穫更多。當改良工作遇到瓶頸時,他就會和磯永吉商討對策,兩人互為頭手地協作。終於,在研究發表後兩年,轉機出現。

在一次總督府官員的登山活動中,大屯山一帶的火山堰塞湖盆地「竹子湖」被磯永吉、臺北廳農務主任平澤龜一郎等人發現。竹子湖的涼爽潮濕、土壤肥沃的特性,類似日本九州,有著讓稻米生育的好條件。

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不出所料地,在此播種的日本稻「中村種」生長良好。

然而僅能在特定地區生長的原種田,還需要研發出適當的種植方法,才能夠將稻種推廣到全臺、滿足糧食增產的目標的。於是,末永仁在一次次鍥而不捨的試驗中,根據秧苗對於日照的反應,又提出了「幼苗揷植法」,藉由縮短秧期,改變植株的生長週期,解決了因氣候提早抽穗的問題。

自此,「中村種」水稻終於走出山中臺地,駐足平原。

「蓬萊米」誕生!推廣種植的推手李鵬儀

1926 年,對磯永吉和末永仁都是關鍵的一年,也是兩人分別投入臺灣稻作改良的第十二與十四年。為了讓更多人認識這個在臺灣所生產的米種,當時的總督伊澤多喜男,在臺北鐵道飯店召開的第十九屆「大日本米穀會」中,正式為「中村種」——這個過往被概稱為「內地種」的米,命名為「蓬萊米」。

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為「蓬萊米」命名的第十任台灣總督伊澤多喜男。圖/wiki

然而,蓬萊米育種成功後,還有一段漫長的挑戰等著兩人。除了找到合適的種植方法、品種之外,還得有種植的人才行。

四月,蓬萊米才風風光光地在米穀大會中亮相,同年七月就遭逢稻熱病,使得收成慘淡。為此,磯永吉和末永仁一邊推廣各地農民試種蓬萊米,一邊朝向「廣域」、「豐產」、「抗鹽」、「抗蟲」、「抗病」等方向進行改良,要讓農民對於蓬萊米的種植有信心。

然而 1927 年,「昭和恐慌」報到。那一年國際市場蕭條,米價大跌,農民種植蓬萊米的誘因減少。看到如此情況,一位臺灣米商伸出了援手,他是出生於彰化花壇的米商,李鵬儀

執彰化市米市之牛耳的李鵬儀,跳出來鼓勵農民種植蓬萊米。他願意依照種植面積全面收購,無論收穫成果如何。第一年受到稻熱病的影響、第二年又陸續碰到大旱和颱風,碾米廠空了近三年,直到 1929 年,他的相挺終於迎來了風調雨順,使得當年度新種植的「臺中 65 號註 3」大豐收。

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這一年的豐收,使得價錢本來就高於「在來種」的蓬萊米,又收穫了超過「在來種」的三倍數量,一舉讓李鵬儀回收過去所賠外還有盈餘,更重要的是,這次的成功給了農民信心。隔年,臺灣有 75% 的水稻田都改種蓬萊米。

這就是關於今日餐桌上,那碗帶有黏性、咬起來香甜的白米飯由來。關於蓬萊米的故事,還有很多不及說完的,像是末永仁最後是倒在臺中的實驗田間去世,而磯永吉在戰後又留臺任教多年,從培植米到教育人,將大半的人生都奉獻在臺灣。

是主婦釀成的社會運動、努力不懈的育種家、一場的登山所見、還有近百年後才發現的陸稻基因混入稻種改良⋯⋯種種的巧合、機緣相遇,才成就了你我餐桌上那碗飯的誕生。

註解

  1. 東北帝國大學農科大學:前身為「札幌農學校」,現今為北海道大學
  2. 「在來」一詞為日語,有著「向來、一直以來、既有」之意,指的是過往臺灣人慣吃的秈米。
  3. 臺中 65 號:以抗蟲品種「龜治」與生產佳的品種「神力」交配而成的新品種
  1. Chu, H. (2020). Tropicalizing Taiwan: the Environment, Crops, and Institutions of the Japanese Colonial Food Regime, 1895-1945 (Doctoral dissertation, State University of New York at Binghamton).
  2. 謝兆樞、劉建甫,《蓬萊米的故事》,國立臺灣大學磯永吉學會出版,2020。
  3. 李鵬儀傳,臺灣歷史人物傳記資料庫。
  4. 鄧慧純,〈尋米稻足跡 溯蓬萊物語〉,臺灣光華雜誌。
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