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騙人的誠實數字:談談《歐盟動物園報告2011》於對比圈養及野生海豚死亡率數據時所做的誤導

Heiman
・2012/08/25 ・4679字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 578 ・九年級

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這陣子香港因為一間遊樂園兼海洋動物機構增加海豚表演場數,引起動物權益人士及保育團體不滿,令圈養海豚的議題一下子又變得鬧哄哄的。報章也不乏針對圈養海豚的批判報道。不管在圈養海豚問題上的立場如何,這波話題能令社會大眾對此有所認識、願意關心並以公眾身份監察海洋動物圈養機構,不論對增進社會的動物倫理討論及動物機構內的動物福利,都是好事一樁。

一段針對圈養海豚的報道指出:「國際組織鯨豚保育協會的《歐盟動物園調查2011》報告指出,野生樽鼻海豚的死亡率是3.9%,但若然是圈養的樽鼻海豚,則升高至5.6至7.4%。」(引述自2012年8月14日的香港經濟日報)。另一則報道又說:「Courtney引述 WDCS的《歐盟動物園調查2011》指出,野生樽鼻海豚的死亡率是3.9%,人工飼養則短命得多,死亡率最高達7.4%,死因多涉及壓力症狀,如肺炎、敗血症等。」(引述自2012年08月25日的香港蘋果日報)。然而,我搜尋《歐盟動物園調查2011》後,並閱覽調查報告所引述的死亡率研究原論文,則發覺此報告方式於科學上大有問題,實有誤導公眾之嫌。故此我認為有必要撰文澄清,藉此推廣一下和科學統計有關的科普知識。希望讀者能先放下對圈養海豚這敏感話題的立場,單純地以實事求是的科學精神去審視《歐盟動物園調查2011》及兩則報道中比較死亡率的方式的問題。若有了解統計學的讀者認為我的內容有誤,也歡迎提出指正。

《歐盟動物園調查2011》(EU ZOO INQUIRY 2011)中有關圈養及野生海豚死亡率的報告,分別引用了DeMaster and Drevenak (1988)、Duffield and Wells (1991)、Small and De Master (1995)、Woodley et al. (1997)這四份圈養海豚生存率研究報告,以及Wells and Scott (1990)這野生海豚死亡率研究報告。當中我能閱及的論文只有DeMaster and Drevenak (1988)及Small and De Master (1995),至於Wells and Scott (1990)則只看過摘要,不過這篇野外研究也在Small and De Master (1995)有論及並有作出正式的比較(後述)。雖然未能閱及所有論文,但我相信我已能作出公正的批判。

根據《歐盟動物園調查2011》所列的比較表(P.20),圈養海豚死亡率分別是7.0%( DeMaster and Drevenak, 1988)、7.4%(Duffield and Wells, 1991)、5.6%(Small and De Master, 1995)及5.7%(Woodley et al., 1997) ,而野生海豚死亡率是3.9%(Wells and Scott, 1990)。《歐盟動物園調查2011》又說:「野生的幼豚及成豚的每年生存率都要比圈養的高(Small and DeMaster, 1995a)。

(原文:“…annual survival rates for both calves and adults in wild bottlenose dolphin populations are higher than those for captives (Small and DeMaster, 1995a)”)」 (P.19) 。

但事實是怎樣的呢?

首先,讓我們看看DeMaster and Drevenak (1988)。DeMaster and Drevenak所計算的其實不是死亡率,而是生存率。他們先計算出每日生存率(Daily survival rate)。計算方法是:觀察期內死去的個體數總和,除以每隻個體的觀察期的日數總和(又稱動物日數(Animal-days),最後以一減去兩數相除所得的商。然後他們再將每日生存率轉換成每年生存率(Annual survival rate)。每年生存率就是每日生存率的365.25次方(一年的平均日數)。舉例說:若於10000個動物日數中發生了六宗死亡事件,每日生存率就是1-0.0006=0.9994,每年生存率則是0.9994的365.25次方=0.80。Small and De Master (1995)也用了相同的計算方式。而《歐盟動物園調查2011》的每年死亡率就是算自:1-每年生存率。

DeMaster and Drevenak指出,這種計算方式背後有兩個前設(assumption),若無法滿足則可能導致結果出現偏差。一:一隻個體的死亡不可以影響另一個體的生存機率。二:每天的生存機率必須保持不變。DeMaster and Drevenak說他們的研究大概符合了以上假設,只是有一點可能有偏差:假若年齡會影響生存機率的話。DeMaster and Drevenak提到因為樣本數不足,他們無法得知十歲以上的圈養海豚生存率,故無法比較年老和年青海豚的生存率差異。他們提到年齡效應於比較圈養和野外生存率的重要性:「直至有更多研究前,比較這些物種的野外和圈養生存率是不可能的。有一位評論者指出圈養動物的平均年齡通常比野外的低。因此,在比較野外和圈養動物生存率時,年齡構成對平均生存的影響可能很重要。

(“Until additional studies are completed, it will not be possible to compare the survivability of free-ranging animals for these three species with captive animals. One reviewer noted that the average age of captured animals is generally less than the average age of free-ranging animals. Therefore, in comparing survival of captive and free-ranging animals, the effect of age composition on average survival may be important.”) 」(P.308)。

雖然在DeMaster and Drevenak寫成論文的時期還不可能做出有意義的比較,但DeMaster and Drevenak還是嘗試利用當時僅有的數據去作粗略的對照。他們引述Reilly and Barlow (1986) 使用估算生產率和死亡率所推算的野外海豚生存率(約0.94至0.95),評述為「跟圈養海豚的估算生存率一致」(P.308)。又引述Ohsumi (1979) 預測的海豚每年死亡率(0.13),對比本研究的圈養海豚每年死亡率0.07,指出也許圈養海豚的生存率跟野外相比一樣,甚至更高(P.308)。當然,DeMaster and Drevenak的研究數據不足,也有點過時,更缺乏統計上的有意義比較(後述),因此我們稍為參考一下就好。

讓我們看看後來的新研究。Small and De Master (1995)計算圈養海豚每年生存率為0.944(非幼豚)及0.666(幼豚)。他們更正式跟Wells and Scott (1990) 的野外數據(每年生存率:0.961(非幼豚)及0.803(幼豚))作出統計學上的有意義比較。比較發現,兩個統計分析的P值分別是0.07及0.12。也就是說,兩個統計差異都並非有效,差異並不顯著。更確切來說是甚麼意思呢?P值就是發生假陽性錯誤(False positive error)的機會率,傳統上P值要小於0.05才算統計有效、差異顯著(有些學科如醫學的有效門檻會更低,但生物學傳統是用0.05作門檻的)。

為甚麼要強調統計有效性和差異顯著性呢?首先,不論DeMaster and Drevenak (1988)、Small and De Master (1995),還是Wells and Scott (1990),他們所估算的每年生存率全都是平均數,是記錄一大堆樣本(海豚個體)的數據後再取其平均值。事實上每個樣本之間的數字偏差可能是非常大的,因為所有樣本並不是所有條件(身處環境、內在狀態)都相同的。以圈養海豚為例,就算同是圈養,不同機構內的細微環境都不會一樣,海豚的體質狀況都不會一樣,這會使得計算出來的數據有所差異。當樣本間數據差異極大,不同數據跟事實的接近性就會不穩定,有強烈波動,誤差也會大。

由於DeMaster and Drevenak (1988)及Small and De Master (1995) 均指出不同圈養機構的海豚有顯著的每年生存率差異(P值小於0.005),我們可以設想平均圈養數據是非常波動、誤差極大的。當研究員用誤差大的圈養數據和野外數據作比較,他們需要根據數據波動的誤差,計算出圈養和野外的生存率的差別有多少可能性是出於非圈養因素(例如不同圈養環境內的不同設定、海豚體質不同等等)所造成的誤差 (Error),這個可能性就是P值。研究員再根據P值是否小於0.05,判斷生存率的差異是否由單純地由圈養及野外的環境差異所造成(即所謂統計是否有效、差異是否顯著)。

因此,有時即使數字上看來差得遠(如野外幼豚8成生存率對比圈養幼豚6成7生存率),實際上還是沒有差異存在(即是說差異是統計誤差造成,不是圈養和野外的單純環境分別造成)。統計分析的P值是非常重要,任何從事科學研究的人都必須依賴P值,去判斷研究結果是否有效。若有人提出數據比較,卻沒有提供p值,又或者沒有宣稱過統計是否有效,就要小心他是否只是玩數字遊戲,誤導公眾。

我已說明了統計分析對於比較野生及圈養海豚生存/死亡率的重要性。像《歐盟動物園調查2011》及其相關報章報道這樣,斷章取義地抽出不同研究報告計算出來的生存/死亡率,未進行統計分析就直接作出比較,是沒有意義的。就算數字上不同,也不代表統計上有顯著差異。這一點是非常重要的科學常識。

除此之外,據Small and De Master (1995)引述,Wells and Scott (1990)也有言明自己有可能低估野外海豚的每年死亡率(0.39,是最低死亡率0.10和每年因其他事故喪失率0.29的總和)。Wells and Scott的研究方法採用捕捉及放回技術(如檢查人工或自然記號、生物樣本和電子追蹤)、觀測並區辨自然個體記號等等。他們相信這方法會有潛在的偏差,因為有些死亡個案很可能是觀察不到,而有些屍體則過份腐爛而無法辨識。

《歐盟動物園調查2011》所做的誤導是,將Small and De Master (1995) 及Wells and Scott (1990) 的數據並列出來對比,卻隻字不提Small and De Master (1995) 的論文中,Small and De Master使用Wells and Scott (1990) 的數據作出的具統計意義的比較(以及其沒有實際差異的比較結果)。另外,《歐盟動物園調查2011》於引述不同研究報告的數據時,也沒有提醒讀者數據計算的潛在偏差,尤其是對Wells and Scott (1990) 親自承認可能低估野外死亡率一事居然隻字不提。在這裡,因為負責報告的鯨豚保育協會(Whale and Dolphin Conservation Society) Born Free Foundation都是立場鮮明的反圈養機構,《歐盟動物園調查2011》絕對有隱瞞不利事實之嫌。

而且,《歐盟動物園調查2011》並非只在引用數據時隱瞞對自己立場不利的部分,更於「野生的幼豚及成豚的每年生存率都要比圈養的高(Small and DeMaster, 1995a)」一句,明顯地扭曲Small and De Master (1995)使用Wells and Scott (1990)數據所比較出來的統計分析結果,將沒有顯著差異講成有差異。Small and De Master的原文清楚講明:「他們(Wells and Scott)估算的野生海豚生存率較我們估算的圈養生存率高,但差異並不顯著[…] 假設兩組樣本數能增加約20%,野生及圈養成豚的生存率差異將變成顯著。」

(“Their estimates of dolphin survival in the wild were higher than our estimates of captive survival, but the difference was not significant […] The difference in survival between wild and captive non-calves would be significant if the number of days in both samples was approximately 20% larger.”)(P.220)。

Small and De Master更於總結時提出顯著統計差異能否代表顯著生物/生態差異的詮釋難題。舉例說:圈養及野生族群的P=0.008顯著統計差異是否代表一個重要的生態差異?Small and De Master認為這個問題雖然難以解答,但為了解決圈養海洋哺乳類動物的爭議,這個難題是有必要解答的(P.225)。

圈養海豚是一個複雜的動物倫理議題。我絕對贊同正反雙方拿出堅實的科學數據投入討論。我甚至認同反方有些論據是有力的,例如圈養海豚未能以圈養繁殖維持族群,必須從野外捕捉新血,而野外捕捉則可能影響野外族群的存續。但是,假若為了反對圈養海豚,就於比較圈養及野生海豚死亡率時,偏頗地引用其他研究數據,以求隱瞞不利自己立場的資訊,甚至扭曲他人的研究原文,以誤導公眾,這種反對方式則叫人不敢恭維了。所幸的是,這份報告引用研究數據時,有提到原文出處。這做法好讓有心的讀者能夠追溯原文,監察引用是否正當,有否扭曲研究結果。這份敢於接受讀者監察的勇氣還是值得讚賞的。也因此,報道科學時引用原論文是非常重要的。因為這讓讀者有判斷報道內容是否可信的機會,也讓資訊能夠被公眾批判、資訊的正確性能被討論。這對正確的知識的傳播、培養公眾的科學批判思維實在是非常重要。

最後,我想說的是,我們不應因為《歐盟動物園調查2011》在死亡率的數據上有誤導之嫌就無視這份報告、將所有內容統統當為錯誤。動物福利的指標不只有生存/死亡率,也有其他更值得關注的要素如心理生活質素,人們毋須只執著於生存/死亡率一項指標去爭論。因此,這份檢討範圍廣泛的報告仍有可觀的參考價值。《歐盟動物園調查2011》比坊間一些對圈養的無理取鬧式批評相比,實不失為一份有力、正當的批判文獻,對於提高大眾對圈養動物福利關注及施壓改善圈養動物福利仍有相當大助益。對於廢除圈養動物派別當然也能提供有用的論據。其結果是可以深化圈養動物倫理的討論,提供動物福利派和動物權利派的一個共同的理論平台,讓討論變得有意義,不再流於無意義的訴諸情緒、動物擬人化、天賦權利與否之爭。

註:本文提及的海豚均為瓶鼻海豚(Tursiops truncatus)

相關報告及報道:
EU ZOO INQUIRY 2011:DOLPHINARIAA review of the keeping of whales and
dolphins in captivity in the European Union and EC Directive 1999/22, relating to the keeping of wild animals in zoos
被迫表演海豚會自殺 專家促海洋公園停止圈養—蘋果日報:要聞港聞-2012年08月25日
海豚表演討好觀眾 牠真的快樂嗎?—香港經濟日報—2012年8月14日

參考論文:
DeMaster, D. P. and Drevenak, J.K., 1988, Survivorship patterns in three species of captive cetaceans, Marine Mammal Science, 4(4), 297-311
Small, R.J. and De Master, D.P., 1995, Survival of five species of captive marine mammals, Marine Mammal Science, 11(2), 209-226
Wells, R.S. and Scott, M.D., 1990, Estimating bottlenose dolphin population parameters from individual identification and capture-release techniques, Report of the International Whaling Commission, Special Issue 12.

延伸閱讀:
不談錯誤 哪來準確—創新發現誌:第 15期
數字盲與統計之必要—泛科學:2012 一月 5日:潘震澤|生理人生
民調可靠嗎?—泛科學:2011 十二月 23日:潘震澤|生理人生

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Heiman
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動物科學碩士,主修動物行為及動物福利,喜歡動物行為訓練,亦對動物演化及自然生態互動充滿興趣。學士時代主修動物學及生態學。

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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

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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螃蟹有痛感嗎?我們是怎麼知道的?
F 編_96
・2025/01/16 ・1669字 ・閱讀時間約 3 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live science

螃蟹一直是海鮮美食中的明星,從油炸軟殼蟹到清蒸螃蟹,餐桌上經常見到牠們的身影。有地方也習慣直接將活螃蟹丟沸水煮熟,認為這能保留最多的鮮味。過去人們認為甲殼類缺乏複雜神經結構,不會感受到痛苦,因此不必過度憂心道德問題。但近年來,越來越多研究開始挑戰此一想法,指出螃蟹與龍蝦等甲殼動物可能具備類似疼痛的神經機制。

以前大家相信甲殼類缺乏複雜神經結構,但近期這一認知逐漸受到質疑。 圖 / unsplash

甲殼類是否能感覺到痛?

人類長期習慣以哺乳類的神經構造作為痛覺判斷依據,由於螃蟹沒有哺乳動物那樣的大腦腦區,便被認為只憑簡單反射行動,談不上真正「痛」。然而,新興科學證據顯示包括螃蟹、龍蝦在內的甲殼類,除了可能存在被稱為「nociceptors」的神經末梢,更在行為上展現自我防禦模式。這些研究結果顯示,螃蟹對強烈刺激不僅是本能抽搐,還有可能進行風險評估或逃避策略,暗示牠們的認知或感受方式比我們想像更精緻。

關鍵證據:nociceptors 與自我保護行為

近期實驗在歐洲岸蟹(Carcinus maenas)中觀察到,當研究人員以刺針或醋等刺激手段測量神經反應,牠們顯示與痛覺反應類似的神經興奮;若只是海水或無害操作,則無此現象。此外,透過行為實驗也可看出,寄居蟹在受到電擊時,會毅然捨棄原本的殼子逃離電源,但若同時存在掠食者味道,牠們會猶豫要不要冒著風險離開殼子。這些結果使科學家認為,螃蟹並非單純反射,而可能有對於痛感的判斷。若只是「低等反射」,牠們不會考慮掠食風險等外在因素。

痛覺與保護:實驗結果引發的道德思考

以上發現已在科學界引發廣泛關注,因為餐飲業與漁業中常見「活煮」或「刺穿」處理螃蟹方式,如今看來很可能讓牠們承受相當程度的不適或疼痛。瑞士、挪威與紐西蘭等國已開始禁止活煮龍蝦或螃蟹,要求先以電擊或機械方法使其失去意識,試圖減少痛苦。英國也曾討論是否將甲殼類納入動物福利法保護範圍,最後暫時擱置,但此爭議仍在延燒。

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英國對於是否將甲殼類列入動物福利法的保護範圍,有所爭議。 圖 / unsplash

部分學者保持保留態度,認為雖然甲殼類展現疑似痛覺的行為與神經反應,但與哺乳類相同的「主觀痛感」仍需更多研究證明。大腦與神經系統結構畢竟存在很大差異,有些反射也可能是進化而來的自衛機制,而非真正意義上的感受。然而,科學家普遍同意,既然相關證據已經累積到一定程度,毋寧先採取更謹慎與人道的處理模式,而非輕易推卸為「牠們不會痛」。

海洋生物福利:未來的規範與影響

如果螃蟹被證實擁有痛覺,將牽動更廣泛的海洋生物福利議題,包括鎖管、章魚或多種貝類也可能具有類似神經機制。人類一直以來習慣將無脊椎動物視為「低等生物」,未必給予與哺乳類相同的法律或倫理關注。但若更多實驗持續指出,牠們同樣對嚴重刺激展開避痛行為,社會或終將呼籲修訂漁業與餐飲相關法規。未來可能要求業者在捕撈與宰殺前使用電擊或麻醉,並限制活煮等方式。這勢必對漁業流程與餐廳文化造成衝擊,也引發經濟與文化折衷的爭議。

龐大的實驗數據雖已暗示螃蟹「會痛」,但確鑿的最終定論仍需更多嚴謹研究支持,包括更深入的大腦活動成像與突觸路徑分析。同時,落實到實際操作也需追問:是否存在更快、更人道的宰殺或料理方式?能否維持食材鮮度同時保障動物福利?這種思維轉變既考驗科學進程,也考驗人類對自然資源的態度。也許未來,既然我們仍會食用海產,就該以最小痛苦的方式對待那些可能感受痛苦的生物,為牠們提供基本尊重。

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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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性別檢測的荒謬案例:當運動賽場上的「她」被迫成為「他」——《運動基因》
行路出版_96
・2024/08/08 ・2380字 ・閱讀時間約 4 分鐘

性別檢測的歷史與爭議:從脫衣服到口腔擦拭

當然,瑪麗亞.荷塞.馬丁內茲-帕提尼奧(Mar.a Jos. Mart.nez-Pati.o)毫無理由懷疑自己不是女兒身。她的臉瘦長又高貴,有高高的顴骨,肌膚吹彈可破。她是在西班牙北部長大的普通女孩,除了跑跳方面比同齡的女表現還要好之外。

1985 年,具國際水準的二十四歲跨欄選手馬丁內茲-帕提尼奧,抵達日本神戶主辦的世界大學運動會之後,才發覺自己忘了那份聲明她是女性、可參加女子組競賽的醫生證明書。結果,她不得不在神戶按慣例做賽前口腔擦拭取樣,證明她的生物性別。

性別檢測從 1960 年代就開始實行,當時國際田徑總會看夠了肌肉結實的中東歐國家女子選手(其中有很多人參與了煞費心機的禁藥計畫),於是國際田徑總會制定管制辦法,確保沒有男子選手假冒成女性。(從未證實有這樣的情況發生。)剛開始實施的檢測方式很粗暴,女選手被迫在醫生面前脫下褲子,到 1968 年的墨西哥城奧運,這種丟臉的手續就由令人滿意的客觀技術取代了:用採樣棒擦拭口腔組織取樣,再檢驗染色體。女性有 XX 性染色體,男性為 XY。

從基因上來辨別性別,其實沒有那麼簡單。 圖/envato

只不過,有時情況沒那麼簡單。

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1985 年 8 月那天很晚的時候,西班牙代表隊的隊醫準備告訴馬丁內茲-帕提尼奧壞消息。她的檢測結果出了問題,沒辦法上場比賽。馬丁內茲-帕提尼奧想知道自己是不是得了愛滋病還是白血病(白血病才剛奪走了她哥哥的生命),但醫生沒再說什麼。

她非常焦慮地熬了兩個月,自己去看醫生,以免麻煩仍未走出喪子之痛的父母。接著,通知信來了,不是愛滋病,也不是白血病,但這個診斷將改變她的一生。信上寫著,分析五十個她的口腔組織細胞後發現,每個都帶有 XY 染色體。你是男人,想不到吧!國家代表隊官員力勸馬丁內茲-帕提尼奧假裝受傷,悄悄退役。

馬丁內茲-帕提尼奧不但拒絕退役,三個月後還在西班牙國內 60 公尺跨欄賽奪冠。然而勝利的榮耀,卻讓她成為公眾的笑柄。馬丁內茲-帕提尼奧的性別檢測結果在媒體上曝光了,她的名聲一落千丈,受到極其殘酷的對待。

能拿走的都被拿走了。西班牙官員取消了馬丁內茲-帕提尼奧的全國冠軍頭銜,把她踢出西班牙運動選手的宿舍,還撤回她的獎學金。他們刪除她的運動成績紀錄,彷彿她不存在似的。她的友人分成兩類,一種是留下來的,一種是離去的。她的未婚夫屬於後者。

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馬丁內茲-帕提尼奧感到羞愧,喪失了活力,不過很快就展現出韌性。她在媒體上堅稱她確信自己是女性,誓言要反擊,而隨後她獲得遠道而來的援手。

生物學的複雜性:當染色體不再是判定性別的唯一標準

芬蘭遺傳學家亞伯特.德拉夏培爾(Albert de la Chapelle)看到報導馬丁內茲-帕提尼奧爭取權益的新聞之後,公開發表意見。德拉夏培爾十分清楚,染色體不一定能判定一個人是男性或女性。他最先研究了帶有 XX 染色體的男性。當父母的 X 和 Y 染色體在交換資訊時沒有排列整齊,來自 Y 染色體尖端的基因斷開,最後跑到 X 染色體上,這時就有可能發生「德拉夏培爾症候群」(De la Chapelle syndrome)。

馬丁內茲-帕提尼奧花很多錢找醫生檢查,他們告訴她,她有睪丸,藏在陰唇內的隱密處,而且她沒有子宮,也沒有卵巢。不過這些醫生還發現,馬丁內茲-帕提尼奧的睪丸雖然會產生跟男性同樣高的睪固酮濃度,但她有雄性素不敏感症候群(androgen insensitivity syndrome,簡稱AIS),也就是說,她的身體對睪固酮的需求充耳不聞,因此她完全發育成女性。大多數女性可以善用體內分泌的少量睪固酮在運動方面帶來的好處,但馬丁內茲-帕提尼奧根本無法利用。

馬丁內茲-帕提尼奧事件讓運動賽事的性別檢測打上問號。 圖/envato

性別檢測結果公開後差不多三年,奧會醫學委員會在 1988 年首爾奧運開會,裁定應該恢復馬丁內茲-帕提尼奧的資格。只不過,她的運動生涯那時已經受到阻撓,以十分之一秒的差距失去 1992 年奧運的參賽資格。

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受到馬丁內茲-帕提尼奧事件的鞭策,國際田徑總會在 1990 年從各國召集了一群科學家,想要決定如何一勞永逸地辨別女性選手當中的男性,以求競賽公平。專家們的回應是:別問我們!這群科學家反而建議徹底廢除性別鑑定檢測。到 1999 年,國際奧林匹克委員會(簡稱國際奧會)終於決定,只在遇有質疑聲浪時才對女性運動員進行檢測,儘管如此,他們還是沒有明確標準可用來判定何謂合格女性。

問題在於,人類生物學就是不會像體育主管機關希望的那樣,客氣地把人分成男性和女性,而且過去二十年的技術進展完全沒有帶來絲毫改變,未來也不會有任何改變。耶魯大學榮譽教授米隆.吉內爾(Myron Genel)說:「我看不出我們要怎麼提出不同於二十年前所做的結果。」吉內爾也是建議國際田徑總會廢除性別檢測的一員。

醫生群最後判定,馬丁內茲-帕提尼奧受到不公平的對待。他們確定,就競技目的來說她是女性──是個既有陰道也有隱睪,有乳房、但沒有卵巢或子宮,而且體內雖有跟男性等量的睪固酮卻遲緩流著的女性。

不管是身體部位還是體內的染色體,都無法明確辨別男女運動員。那麼究竟有什麼遺傳學上的理由,要把男女分開考慮?

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——本文摘自 大衛・艾普斯坦(David Epstein)運動基因:頂尖運動表現背後的科學》,2020 年 12 月,行路出版,未經同意請勿轉載

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行路為「讀書共和國」出版集團旗下新創的出版社,出版知識類且富科普或哲普內涵的書籍,科學類中尤其將長期耕耘「心理學+腦科學」領域重要、具時代意義,足以當教材的出版品。 行路臉書專頁:https://www.facebook.com/WalkPublishing