拿走便便球，就能讓糞金龜斷子絕孫喔，科科

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

一個月前，2015年諾貝爾生理醫學獎頒給了發現青蒿素的屠呦呦（相關報導），以及共同研發伊維菌素的威廉·塞西爾·坎貝爾和大村智（相關報導一、相關報導二），以表彰他們在對抗寄生蟲醫藥上的貢獻。他們的發現，從肆虐的寄生蟲口中拯救了億萬人的性命，也讓放牧的家畜得以擺脫寄生蟲的威脅，挽救許多人的身家財產。獲得諾貝爾獎的殊榮，對他們而言是實至名歸。

但是今天，這篇文章不是要來歌功頌德，而是要來控訴的。具體的說，是要來控訴威廉坎貝爾和志村健大村智兩位，因為他們研發的阿維菌素，其實有著不容忽視的副作用。

且聽我娓娓道來。

阿維菌素，好威

1975年，大村智在靜岡縣川奈高爾夫球場土壤中發現的新種放射菌中，找到了可麻痺寄生蟲與昆蟲的抗生物質阿維菌素（Avermectin），並且以其為基礎開發出一系列抗寄生蟲藥品如伊維菌素（ivermectin）、Selamectin、由多拉A夢代言的多拉菌素和Abamectin。阿維菌素系列藥品的作用模式仍未十分了解，但與無脊椎動物特有的開口型麩胺酸鹽氯離子通道（glutamate-gated chloride ion channels）、以及無脊椎動物肌肉中γ-胺基丁酸氯離子通道（GABA-activated chloride channels）活化之抑制有關。這些阿維菌素的抑制作用會導致細胞膜對氯離子通透性增加，造成細胞膜過極化，讓寄生蟲肌肉麻痺及死亡[1]。

而且這些專一性受器，出現在線蟲、昆蟲及蛛形綱這類的節肢動物身上，雖然未出現在絛蟲與吸蟲上，但已經足以解決許多惱人的寄生蟲疾病，例如知名的犬心絲蟲防治藥物犬心寶，就是以阿維菌素系列藥品中的伊維菌素為有效成份。

另外，這些開口型配體（ligand-gated）氯離子通道，雖然也部分表現在哺乳動物的中樞神經系統，但它們跟阿維菌素的親和性低，而且受到血腦障壁（blood-brain barrier）保護。因此，阿維菌素的功效強大更保有高選擇性的優勢，只要以低濃度就能殺死寄生蟲而不傷及宿主簡直是五洲製藥先研究不傷身體再講求效果的好典範。所以阿維菌素系列藥品從人類、寵物到家畜通通可以使用，可以口服、注射或局部滴施，自1980年代開始就廣泛展現其威力，拯救了千萬生靈，其中的伊維菌素甚至被列在世界衛生組織基本藥物標準清單裡頭，這是基本醫療制度中最重要的藥物清單，其重要性可見一斑。

BUT，人生總有個BUT，連志村健大村智也沒料到。

從威脅潛伏到屎力覺醒

2006年，阿維菌素系列藥品廣泛使用的近三十年後，阿根廷與加拿大學者合作的研究發現，阿維菌素系列藥品中的伊維菌素（Ivermectin）從畜養的牛隻體內隨著糞便排出後，似乎會影響糞便的分解和糞便中的生物多樣性。他們使用兩群牛群，在實驗組牛群皮下注射了伊維菌素，取施打後1天、3天、7天、14天、和21天拉出來的糞便，接著在各個糞便拉出來後的第1、3、7、14、21、30和60天進行檢驗，測量裡頭的伊維菌素濃度、有機質比例、以及其中的生物群落組成，並且和控制組的牛糞比對。

他們發現，和沒有施打伊維菌素的控制組牛群的牛糞比起來，實驗組施打後1天和3天的牛糞顯然含有更高濃度的伊維菌素，有機質含量也較高，也就是分解速度較慢。另外，實驗組牛糞中的節肢動物數量和多樣性也較控制組牛糞低，尤其以施打後1天、3天、和7天的牛糞為最，這正好也是牛糞中伊維菌素濃度最高的時候[2]。

簡而言之，上述實驗暗示了伊維菌素可以通過牛隻的代謝，隨著糞便排出進入環境中卻不改變其性質。同時期的其他研究也發現，伊維菌素在哺乳動物體內不怎麼會被代謝，因此有六成到幾乎全部的伊維菌素可能會在性質毫無改變的狀況下直接隨著糞便排出[3]。伊維菌素在家畜體內殺得了寄生蟲，那麼性質不變而排出體外之後當然也保有其功效，甚至長達一個月有效。既然伊維菌素能夠影響昆蟲和蛛形綱寄生蟲，那麼環境中的非寄生性昆蟲和蛛形綱等節肢動物們也一樣得遭殃了。

這其中，就以氣喘吁吁整天推著大便跑來跑去的糞金龜為最。

我不殺伯仁，伯仁因我而死

糞便裡的動物群落之中，糞金龜因為多樣性高、數量多、個體重量通常又比其他食糞動物高、而且處理糞便的功能性強，因此重要性數一數二。於是，有好些研究便試圖了解糞便中的伊維菌素對糞金龜會有什麼樣的影響。研究顯示，糞金龜的幼蟲對於伊維菌素比較敏感，而成蟲則「可能」沒有任何影響。但說歸說，還是有研究發現糞金龜成蟲羽化時可能會因為伊維菌素的影響而死亡，雌蟲產卵的過程也會改變。於是一不做二不休，今年（2015）十一月由西班牙和法國科學家組成的團隊剛發表一篇最新研究，便直接測量在牛糞中殘留的低劑量伊維菌素下，糞金龜會有什麼樣的生理和行為上的改變[3]。

他們的研究結果顯示，即使每公斤濕牛糞中只有1微克（1/1000000 克）的伊維菌素，糞金龜還是受到極大的影響：糞金龜用來嗅聞糞便氣味的觸角神經活動會變得遲鈍、用來切割雕塑糞便讓蝙蝠俠奉為典範的鋸齒狀前腳肌肉會變得無力、尋找美味糞便的覓食行為也不再精準迅速而得要花上更久時間。整體而言糞金龜變得遲緩又短命，簡直整組壞光光。

而一般放牧牛隻拉出的每公斤濕牛糞裡頭，殘留的伊維菌素在三天後至少都還有100微克以上，甚至高達300微克之多。整整是糞金龜會受到影響的濃度（1微克）的百倍！

於是長久下來，一如今年這篇研究所觀察到的，伊維菌素施打區域的牛糞分解速度整整慢了30％，這可能就是三十年來糞金龜族群不斷的衰弱的結果。這不但意味著每年每公頃有將近350公斤的糞便因為缺少糞金龜而留在地面上，弱化了牧場的品質，讓草長不出來，也減緩物質循環的速度。更不用說伊維菌素可能因此進入食物鏈裡頭，繼續影響其他的生物[4]。

志村健大村智和威廉坎貝爾興高采烈的發現阿維菌素時，一定沒有想到會有這樣間接傷害的結果吧。

想我不體面卻重要的兄弟們

在伊維菌素依然是最有效的寄生蟲用藥，讓人類不得不繼續使用的現實下，糞金龜的前景實在堪慮。若不盡快制定新的用藥規範，讓伊維菌素在家畜糞便中的殘量低於糞金龜的敏感劑量，糞金龜的多樣性恐怕會走到無法挽回的局面。

但說來諷刺，這也不是人類第一次促成這種窘況了。印度的白背兀鷲（Gyps bengalensis）原本是印度次大陸最常見的猛禽之一，1990開始其族群突然災難式的重跌95％，現在和另外兩種相近兀鷲一起悽慘地名列嚴重瀕危鳥類名錄之中。究其原因，居然是因為在人類和家畜身上使用的常見消炎藥待克菲那（DICLOFENAC），當家畜死亡後在體內殘留的待克菲那被撿屍食腐的兀鷲吃下肚，就會造成兀鷲腎衰竭死亡[5]。

想想糞金龜也好，兀鷲也好，這些動物既不體面，食性又讓人退避三舍，卻是自然界中非常重要的角色。當我們努力發明藥物，期望能夠減少人類和身邊動物的病痛之時，似乎變得更光鮮亮麗的美好生活背後的陰影中，那些我們無意間造成的巨大傷害，卻總是這些動物默默承擔。

希望人類真的有能力，還來得及扭轉乾坤。

參考資料：

[1]【2015諾貝爾生醫獎特別報導】阿弗麥克素及青蒿素-對抗寄生蟲疾病的革命性治療法。高瞻平台[ 2015/10/26 ]

[2]Environmental impact of ivermectin excreted by cattle treated in autumn on dung fauna and degradation of faeces on pasture. Springer [04 July 2006]

[3]Low doses of ivermectin cause sensory and locomotor disorders in dung beetles. Nature[03 March 2015]

[4]Decline in dung beetle populations due to use of preventative medicine for livestock. Science daily[November 6, 2015]

[5]Diclofenac residues as the cause of vulture population decline in Pakistan. Nature[28 January 2004]

延伸閱讀：

• 高瞻平台諾貝爾生理醫學獎特別報導一
• 高瞻平台諾貝爾生理醫學獎特別報導二
• 高瞻平台諾貝爾生理醫學獎特別報導三

雄糞金龜一天的作息大概是這樣：飛到一堆排泄物上，將一部分堆成一顆大球，之後儘快推離現場。但有一些在晚上工作的糞金龜，理當是要擁有類似指南針的裝置來防止牠原地打轉。刊登於《Current Biology》期刊的新研究發現，昆蟲會使用星光來指引方向。鳥類、海豹及人類同樣也會使用星光作為導航，但這是首度在昆蟲上被發現。

滾糞球對糞金龜的意義，在於要得到雌性的青睞，來做為牠未來的配偶。雌糞金龜會在糞球中產卵並把埋在地底下一公尺深的網狀地道中，並在小糞金龜出生的時候作為牠們的營養來源。

但想成為一隻成功的糞金龜，必須要滾得又快又直。競爭中的對手會互相搶奪糞球，並將滾太慢的雄蟲的糞球據為己有。這種競爭經常在排泄物的附近發生，因此想要抱得美人歸，還得要學著如何又快又直地滾離戰場。

能夠發現糞金龜利用星光，瑞典隆德大學的動物學家Eric Warrant表示「完全是一場意外」。他的實驗小組在研究甲蟲如何使用月亮偏振光（polarized light）的規律性來辨識方向及道路，當他們遇到了沒有月亮高掛的夜晚時，甲蟲仍能保持在直線的軌道上。「甚至在沒有月亮的晚上，只有星光，它們便能夠導航」Warrant說，「我們都被嚇壞了！」

為了深入了解，Warrant及他的團隊設計了一個圓形的容器，裡面鋪沙子，並測量糞金龜從中心點滾糞球到邊邊的時間，同時拍攝他們的運動軌跡。同一實驗分別在室外的夜空下，及研究者可以模擬星空的天文館中進行，來探討糞金龜是參考哪部分的星空。

他們發現，在月亮或星光等自然光下，糞金龜能快速地直行目的地。他們同樣在天文館中模擬了相同的夜空以及只投射銀河的夜空。在「陰天」的情況下，當牠們的眼部被膠帶蓋住，或是只投射少量的星點於天文館時，它們就顯得較難以筆直的前進。

研究者得到了結論：在野外的環境下，糞金龜不只參考一顆顆的星點，而是看整個銀河的亮帶來當做指南針。Warrant表示在進行研究的南半球（南非）中，較容易看見銀河，「可能是銀河較容易被昆蟲看見吧，特別是這種視覺敏銳的昆蟲。」

普林斯頓大學的演化生物學家，同時也是昆蟲溝通及導航的專家James Gould表示，「糞金龜視覺比蜜蜂好1000倍，甚至擁有最厲害的日間視覺」。對糞金龜來說，銀河就像是夜空中一條明亮又模糊的亮帶，「它只要利用那個明顯的目標比較相對位置就行了。」

其他昆蟲也可能會依靠星光，Gould認為：「那些夜間活動的蜜蜂及蛾類，從來沒有人問過牠們能不能做這檔事。糞金龜提供我們一個往前探索的理由。」

資料來源：Dung Beetles Navigate by the Milky Way. ScienceNow [24 January 2013]