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B型肝炎疫苗的誕生,和臺灣的B肝「清零」計畫——臺灣大學醫學院倪衍玄院長專訪

科技大觀園_96
・2021/08/11 ・4574字 ・閱讀時間約 9 分鐘

你未滿35歲嗎?恭喜,你是免除肝癌威脅的新生代!
半世紀以前,台灣人淪陷在B型肝炎病毒的輪迴裡。出生的那一刻,就被上一代感染B型肝炎病毒;成人後育子、再傳染給下一代;3, 40歲時,身體逐漸被病毒消磨、損耗,從肝炎→肝硬化→肝癌而死。病毒從母傳子、子再傳孫,永無止盡,堪稱一場永遠無法醒來的噩夢。數十年前,B型肝炎在台灣的盛行率居然高達20% !換言之,每五人就有一人終身帶有病毒,注定落入「肝癌三部曲」的詛咒。
然而,就在四十多年前,一群勇敢的科學家、政治家,力排眾議、引入劃世代的B型肝炎疫苗,讓超過九成的新生兒,一出生就有抵抗力,就此斬斷了病毒的邪惡詛咒。讓我們搭著時光機,隨著臺灣大學醫學院倪衍玄院長,回到半個世紀以前,來到那個奇蹟的世代 。一窺B肝疫苗和台灣的淵源,以及它未來的發展吧!

發現B型肝炎病毒的歷史

B型肝炎病毒是頑強、難以清除的對手。母子傳染、潛伏期長的特性,很難斬斷傳播鏈;且病毒的 DNA 能鑲進人體細胞的基因,同時病毒的 DNA 能長期、穩定地存在宿主細胞,使藥物治療難以根除。因此在公衛政策上,想清除B型肝炎,最可行的方法,就是全面替新生兒接種疫苗,讓病毒從源頭消失。

而B型肝炎也是種奇特的疾病,歐美各國少見,但在東亞卻特別盛行,因此上個世紀的台灣科學家,都希望能有疫苗,幫助國人克服B肝。疫苗科學、生物技術在20世紀後半,開始有了高速發展,我們渴望的疫苗,慢慢地露出了曙光。

各國慢性B型肝炎的盛行率。圖/重製自Nature Reviews Disease Primers

1965年,美國科學家巴魯克·布隆伯格(Baruch Samuel Blumberg, 1925-2011)發現B肝患者體內,有一種健康人缺乏的蛋白質圓形顆粒,大小約22 nm,後來被證實為B型肝炎表面抗原(HBsAg)。重要的是,B型肝炎表面抗原,不僅在分佈在病毒表面,更是病毒結合細胞的關鍵蛋白 。換句話說,若以B型肝炎表面抗原作為疫苗,讓體內產生對應的抗體,就能中和、阻止病毒侵入細胞;因此從發現之初,B型肝炎表面抗原,就被科學界做為B肝疫苗的突破口。

科學家從帶原者的血清中萃取B肝表面抗原,經純化、消毒後,製成了試驗用的疫苗。歷經長年的研究,法國巴斯德、美國默克藥廠分別在 1975 和 1978年,開始對成人進行臨床試驗 。當時仍是病毒肆虐的台灣,也慢慢地和藥廠合作,希望能在台灣進行B肝疫苗的計畫。

試驗隔年,兩藥廠的疫苗都證實有高效的保護力(皆超過 80%)。喜出望外的台灣科學家,試圖推動本土的試驗;但沒想到,卻遭到了意料之外的阻礙。

天時、地利與人和,B肝疫苗在台灣的歷史

B肝疫苗和台灣的淵源,要從一個已經不存在的組織說起。

臨近青島西路,面向公園路的台大牙科部,在半世紀以前,仍是美國海軍第二研究所(NAMRU-2, U. S. Naval Medical Research Unit No.2),美國華盛頓大學經常派學者來台進行研究。1972年,畢斯里博士(Dr. Robert Palmer Beasley. 1936-2012)循此管道第二次訪台,想對付台灣的B型肝炎。

美國默克藥廠於1978年,展開成人B肝疫苗試驗,隔年展現出優異的保護力。畢斯里團隊即想在台灣,推動兒童的B肝疫苗試驗,試圖從源頭斬斷「肝癌三部曲」的詛咒 ,然而,卻遭到了輿論和媒體的阻礙。

當年台灣的醫藥法規不健全,並沒有臨床試驗法規,因此團隊只能在幼稚園向父母尋求同意。未料消息曝光後,媒體開始出現負面批評,如:拿台灣小孩當白老鼠、為何讓洋人在台灣做試驗等。畢思計畫只得暫停計畫,有待重新啟動的契機。

畢斯里透過牽線,向時任政務委員的李國鼎先生說明計畫。討論之後,李國鼎認定此疫苗的重要性,即安排再向行政院院長-孫運璿說明。孫院長大受震撼,也認同B肝疫苗對台灣的未來極為重要 。而李政委還將當時在WHO(世界衛生組織)任職的許子秋挖角回來,於1981年接任衛生署長。許署長熟稔疫苗政策,早在 1965 年就向日本募得50萬份的小兒麻痺疫苗來台。就此,B肝疫苗在台灣政治面的障礙漸被移除。

1983年,B肝疫苗在台灣新生兒的臨床試驗大獲成功,保護力超過九成!有了本地的試驗結果支持,台灣開始在1984年,為高危險新生兒施打B肝疫苗(如:孕婦B肝帶原);1986年,所有新生兒都接種B肝疫苗。因為這群無畏的科學家、政治家,讓1984年後出生的台灣人,就此脫離了「肝癌三部曲」的輪迴,也讓台灣成為全球第一個推行全民B肝疫苗政策的國家。

台灣當年的B肝疫苗政策發展,可謂天時、地利、人和。因為要推動全國性的B型肝炎疫苗施打計劃,該國需要一定的國力,換言之,政府要有相當的財力、扎實的科學研究實力。在上世紀80年代,台灣剛好備齊上述所有條件。而當時的政治環境,也比較允許推動「國家說什麼,全民跟著做什麼」的政策。現在回頭來看,此決定對台灣非常重要,扭轉了全體未來台灣小孩的命運。

疫苗政策推動十多年,就已看到驚人的效果。1997 年,《新英格蘭醫學期刊/The New England Journal of Medicine》刊出了台灣對幼兒肝癌的研究。數據顯示,1984 年後出生的小孩,兒童肝細胞癌(Hepatocellular Carcinoma)幾乎被消除殆盡。換言之,在B肝疫苗介入以前,台灣幼童的肝癌,幾乎全部都是跟B肝病毒有關的肝細胞癌;疫苗介入後,該癌症逐年減少。近年來,幼童的肝細胞癌已相當罕見了。

而近年的研究也發現,35歲以下族群、也就是全面施打的世代,B肝帶原比例降到1%以下,台北市甚至小於0.5%。我們可以預期,再過3, 40年的台灣,B型肝炎和相關的疾病,會越來越不重要、甚至變成極為罕見的疾病。

1984年(B肝疫苗接種政策)之前、之後的6~9歲兒童,每十萬人的肝癌發生率。 圖/重製自Universal Hepatitis B Vaccination in Taiwan and the Incidence of Hepatocellular Carcinoma in Children

為什麼B肝疫苗不像流感疫苗,需要每年打?

B肝病毒是DNA病毒,相對於RNA病毒(如:流感病毒、冠狀病毒等),突變的速度較慢,其各地的B型肝炎病毒,表面抗原不易出現頻繁的突變,因此不像流感疫苗,需要每年調整抗原。而且雖然台灣和其他國家流行的B型肝炎病毒,有著各自的亞型,但科學家發現,B肝疫苗誘導的中和抗體,都可以有效辨認、中和各種亞型的B肝病毒,因此不用特別針對各亞型重新設計疫苗。

而根據研究,新生兒接種B肝疫苗所帶來的血清抗體濃度,可以保持相當久的時間,半衰期長達10年;而根據1,200名台灣青少年的追蹤研究,認為在15歲以前,可能不需要考慮補打加強針。換言之,新生兒甫出生時施打的疫苗所誘導的抗體,到了她們長大成人,仍有相當比例的人,其體內抗體濃度仍保持一定水平,可抵禦病毒感染。

而除了優秀的體液免疫(humoral immunity),我們也發現,B肝疫苗也誘發、訓練出優秀的細胞免疫(cellular immunity)。從台大的入學體檢裡,偶爾會發現體內沒有B肝表面抗原抗體(anti-HBs)的學生。我們邀請那些體內已經沒有抗體的大學生,再補打1劑加強針。結果發現,她們體內抗體都能夠快速的回升,證明了記憶型B細胞(memory B cells)還記得B肝抗原。

而那些成年人血液裡的B細胞,在實驗室裡用B肝表面抗原刺激後,也可以觀察到細胞活化、產生cytokine(細胞激素)的反應。實驗室裡的細胞研究,也可推論新生兒時期接種的疫苗,成功地訓練出一批長期存活的記憶型B細胞,提供人體多年的保護。

而在2004年針對台灣青少年的論文發現,研究團隊替63名體內已無抗體的青少年(15歲)施打加強針後,有61人(96.8%)成功誘發抗體 ,更顯示了新生兒時代的B肝疫苗,已訓練出高效的細胞免疫。綜上所述,即使少部分成人體內沒有抗體,但其中絕大多數的人,體內B細胞在幼時接種的疫苗訓練之下,已演化成長期的記憶型B細胞,在遇到病毒或加強針後,可以快速分泌抗體、擊退來敵。

雖然學理上,蛋白質疫苗偏向誘發體液免疫,但從上述觀察可以發現,台灣施打的B肝疫苗雖然也是蛋白質疫苗,但也能夠成功地誘發出細胞免疫。因此不可直接認為「蛋白質類型疫苗對於誘發細胞免疫比較弱」,而是每種疫苗的特性都不一樣,需要個別地長年研究,才能更了解該疫苗的長期效果。

B肝疫苗現今的新發展?

1986年,酵母菌的B肝蛋白質重組疫苗上市,而台灣於1992年全面改打由酵母菌生產的疫苗。換言之,酵母菌B肝重組蛋白疫苗擁有近40年的安全數據,相當可靠,而且保護力約95%,是款相當安全、高效的疫苗。近年來,以色列藥廠開發的新重組蛋白疫苗,除了內含B肝表面抗原,還加入了pre S1和pre S2蛋白,使疫苗抗原更接近真實的病毒,希望能達到更全面的保護力 。

而在佐劑方面,目前B肝疫苗的佐劑多為鋁鹽。美國藥廠新開發的B肝疫苗 ,其佐劑使用CpG。此佐劑是經設計合成的核酸,能模仿細菌DNA的訊號,讓人體拉起病原體入侵的假警報,以招喚更多免疫細胞接觸疫苗抗原,產生更強的免疫力 。在刺激免疫反應上,CpG可能比鋁鹽的效果更好。美國藥廠新開發的B肝疫苗優點是只需兩劑,間隔1個月(台灣現有新生兒B肝疫苗,接種三劑,時程是第0, 1, 6個月)。但此疫苗有個很大的弱勢,它缺乏小孩的臨床試驗,因此只開放給成人接種;而若想根除B型肝炎,在新生兒接種才能取得最好的效益,因此台灣未進口此疫苗。

台灣的B型肝炎「清零」計畫?

如本文最初所述,B型肝炎病毒極為頑強,能潛藏在細胞、藥物難以殺滅。為了達到治癒的目的,部分團隊開發治療用的DNA疫苗,希望能誘導出更強的免疫細胞,找出、消除藏有病毒的細胞。可惜目前仍在實驗室階段,未進入臨床試驗。

目前台灣使用的疫苗保護力非常好,並且也能貫徹一出生就施打的公衛政策,所以在年輕世代(35歲以下)裡,B肝帶原率已低至0.5%。我們發現,那些極少數體內有病毒的年輕人,其母親多數也是B肝帶原者。因此若想達到台灣的「B肝清零」計畫,可以採用兩種策略:

  1.  若B肝帶原的女性懷孕,在接近生產(懷孕的最後一期)的時候,服用抗病毒藥,盡可能地將體內的病毒量壓低,將垂直感染的可能性降到最低。
  2. 若母親不願意或不方便吃藥,那麼新生兒從一出生就開始接種疫苗,並且緊密地追蹤、治療,在感染風險的最早期,就給予醫療介入,讓新生兒有著最好的控制,盡可能讓B肝病毒的循環,停在上一代。
     
大家一起努力,讓B肝病毒循環停下。圖/pixabay

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既是科學家,也是樂團鼓手!──專訪數學物理學家程之寧

研之有物│中央研究院_96
・2022/03/11 ・5978字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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。

  • 採訪撰文|郭雅欣、簡克志
  • 美術設計|林洵安、蔡宛潔

在學術與搖滾的多重維度上行走

還記得美劇《The Big Bang Theory》嗎?劇中常常出現的物理名詞「弦論」,是描述物理世界基本結構的理論。中央研究院「研之有物」專訪院內數學研究所程之寧研究員,她正是研究弦論的科學家,也是熱愛音樂的搖滾樂團鼓手,這種跨領域身份並不衝突,兩邊都需要創造力與紀律。由於天生斜槓的性格,讓程之寧在數學和物理領域大展身手,透過數學的深入探討,她試圖將弦論更往前推進。最近程之寧更跨足到人工智慧領域,為學界提供理論物理上的貢獻。

中研院數學所程之寧研究員,主要研究 K3 曲面(特殊的四維空間)的弦論,她發現模函數和有限對稱群之間有 23 個新的數學關聯,稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。圖/研之有物

萬有理論和難以捉摸的「月光」

世界從那裡來呢?物理世界的本質是什麼呢?回答這樣的大哉問,一直是理論物理學家所追求的目標。從牛頓力學(日常應用)、廣義相對論(探討很重的物質)到量子力學(探討很小的物質),隨著物理學不斷發展,我們似乎一步步接近答案,但至今卻還未走到終點。

舉例來說,如果有個東西很重又很小,就像「黑洞」,或是大爆炸時的宇宙,我們要怎麼用數學描述?於是科學家試圖整合廣義相對論和量子力學,找出所謂的「萬有理論」(Theory of Everything)──能完全解釋物理世界基本結構的核心理論。

程之寧研究的「弦論」就企圖發展成這樣一個萬有理論。弦論一如其名的「玄妙」,它設定宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。

「人類一直以來的夢想之一就是,如果能用一句話解釋所有事情,那該有多麼美好。」中研院數學所研究員程之寧說道。

程之寧的研究牽涉到數學上的「月光猜想」(Moonshine)與弦論中 K3 曲面的連結。月光猜想是存在於模函數係數與特殊群之間的數學關聯,程之寧與其研究夥伴共發現了 23 個新的關連,並稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。

基於弦論的假設,我們的世界是十維的,除了人們在日常生活中可以感知到的 3+1 維(空間+時間),還有六維是因為尺寸太小而無法用肉眼觀察的,這些看不到的維度影響著物理世界,最終也產生了我們這個物理世界所需的各種條件與特性。

綜觀程之寧的研究,橫跨了物理與數學兩個領域,她笑稱自己「天生斜槓」。在學術上,程之寧原先喜歡文學,之後卻走上數理研究的道路;在音樂上,程之寧喜愛搖滾樂,至今仍在自己的樂團裡擔任鼓手。

她如何看待自己一路走來的各種轉折?游徜在數學與物理之間,她又對這兩個領域的連結有怎樣的體會?在與「研之有物」的訪談中,程之寧侃侃而談她的經歷、想法,以及對學術研究的熱忱所在。

在弦論的設定中,宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。圖/iStock
  • 請問您是如何對數學及物理產生興趣?從何時開始?

一開始考大學時,其實我想去念中文系(笑)。不過,因為我高中是選理組,而且只念了一兩年,對文科考試比較沒把握,加上對工程科系沒興趣,最後就選擇臺大物理系就讀。

後來發生兩個轉折,第一個是我很認真的去修了大學中文系的課,結果發現真的沒有想像中容易。第二個就是我發現物理系的課還蠻有趣的,像量子力學和相對論,讓我覺得還想再多學一點、多知道一點。

我開始覺得如果念完臺大物理系就停下來,好像有一種小說沒讀完的感覺,所以就想繼續讀碩士班。那時還沒有覺得自己會走上學術研究的路,單純抱著想把故事看完的想法。

  • 後來是如何接觸到弦論?弦論是如何引起您的興趣?

後來我去荷蘭念碩士,指導教授是諾貝爾物理獎得主 Gerard ’t Hooft。他其實蠻不認同弦論,但他對於如何處理量子力學與相對論很有興趣。

當時 ’t Hooft 教授在建議我碩士題目時就說:「你也知道我不太認為弦論是一條正確的道路,不過聽說弦論最近真的在量子重力這一塊有一些成果。不如妳去讀一讀,看看是不是真的有一些東西在那裡,也可以比較一下其他量子重力理論。」

在我很認真的比較各個量子重力理論之後,就變成弦論派了(笑)。’t Hooft 教授對此也保持開放態度,他有幾個不錯的博士生後來也變成弦論學家,之後我在 Erik Verlinde 的指導下念博士時,就完全以弦論為研究主題了。

  • 研究理論物理會影響您對現實世界的理解嗎?

蠻多人會問我說,妳學了量子力學,是不是就會比較了解這個世界不是非黑即白?或問我量子力學跟宗教是不是有關?可是我覺得我分得很開,我不會去做這樣的連結,我還是活在現實裡,走路時大部分都在專注於自己不要跌倒之類的。

如果真的要講,我蠻感激我們的存在,因為我所學的東西讓我知道這是沒有必然性的。我們能這樣以一種人形的很奇怪的生物的形式存在,然後在這樣一個環境過一輩子,是機率很低的事情,而且我還蠻開心我是當人,而不是奇怪的阿米巴蟲或外星生物!有些人會從這裡連結到宗教或轉世,但我不會,我就停在這裡。

  • 來談談您的研究,伴影月光猜想與 K3 曲面弦論之間是什麼關係?

弦論中有很多的可能性,我們可以挑選特定的四維,然後假設這四維空間是個 K3 曲面。例如說,我們可以把兩個甜甜圈乘起來,在上面做特殊的奇異點,來製造出一個 K3 曲面。這個曲面有一些很有趣的對稱性。從弦論的角度來講,我們可以透過這個過程,找出一個解釋為何有伴影月光猜想的框架。

「把維度乘起來」這個概念很難想像,但這在數學上是成立的。我舉例一個我們能想像的「乘起來」:如果有一個空間是一條線,另一個空間是一個圓,乘起來就變成一個圓柱形,從一個方向剖面可以切出圓,另一個方向則切出線。而在數學上,不管幾維,能不能在紙上畫的出來,都可以這樣操作。

程之寧向「研之有物」採訪團隊解釋「把維度乘起來」的概念。圖/研之有物
  • 如何透過計算,發現捉摸不定的「月光」?

有時候這看似湊巧,一個數學上的函數正好就是弦論某個問題的答案。但其實並不是真的那麼巧,弦論看起來很有彈性,好像什麼都可以解釋,但它其實有非常多結構及限制。

當我在計算一個弦論理論時,它的內部結構可能原本就具有某些特定的性質,然後我再去觀察數學中,有這樣性質的函數可能就只有一兩個,只要再初步算一下,就能知道哪一個是答案。弦論學家日常的計算常常是這樣的,所以這是巧合嗎?是也不是。

  • 您曾經發現 23 個新的伴影月光猜想,您對這類題目特別有興趣嗎?

我覺得數學有兩種,有些數學家喜歡系統性的事情,就像蓋房子一樣,在數學裡建造一個很美麗、非常有系統性的結構,可以把很多事情都放入這個結構來理解。

另一種比較少數的,就是喜歡獵奇,去收集分類奇奇怪怪的特殊東西,例如有這些性質的函數在哪裡?可能你算出來就是 5 個,你也不知道為什麼。月光猜想很明顯就屬於這一類。

兩種的樂趣感覺是不一樣的,我覺得應該都很棒,但我可能是屬於偏好獵奇的這種。

  • 您的研究連結了物理上的弦論與數學上的月光猜想,您怎麼看待這兩個知識體系的互動?

弦論是一個需要很多數學理論配合的物理理論,它是一個有點繁複的框架,我們什麼都要會一些,才能看懂這個理論。當你把許多不一樣的學門的知識加起來,有時候就會在某一個學門──例如幾何──有意想不到的收穫。

弦論在數學上也扮演探索與找尋新方向的角色,讓數學家有新的發現。雖然最後數學定理的證明還是得仰賴傳統數學方法,但在這二三十年間,我們一直從弦論身上找尋數學研究的新方向或有趣的猜想,看到了弦論與數學之間的互動。

數學家有兩種,一種人喜歡建立美麗又有系統性的結構,另一種人喜歡尋找和收集奇怪特殊的數學物件(比如函數),程之寧表示自己屬於後者。圖/研之有物
  • 剛才一開始提到,您高中只念了一兩年,是因為對學校沒有興趣嗎?

其實我一直都覺得上學很無聊。我小時候臺灣教育和現在很不一樣,一班 50 幾個人,老師必須盡量軍事化管理,大家最好都一模一樣,比較好管理。我和學校一直處於互相磨合的狀況,我自認已經努力配合學校,但學校一直覺得我在反抗,這可能是一個認知上的差別。

舉例來說,我小學的時候不想睡午覺,可是老師說大家都一定要睡午覺,不睡午覺的人要罰抄課文,所以我早上到學校時就會把已經抄好的課文交給老師。我覺得我這樣做是在配合老師的規定,可是以老師的立場會覺得我在反抗,學校教育中我遇到了很多類似的情況。

還有就是不喜歡高中的升學氛圍,同學和老師好像都只有一個活著的目標,就是「考大學」。我當時無法習慣升學氛圍,感覺好像活在平行宇宙一樣。

  • 高中休學後,您去唱片行工作,可否談談當時的想法?

我國中開始聽音樂,這是我除了看書之外的重要興趣,我也很快就喜歡上了搖滾樂。高中休學的時候,我唯一的謀生技能可能就是我對音樂的各類知識吧!所以我就去了唱片行,這是唯一一個我會做又有興趣的工作,還好那時候還有很多唱片行(笑)。

  • 對音樂的熱忱,讓您與朋友共組了樂團,並擔任鼓手。您是否比較過樂團生活和學術研究之間的異同之處?

有些人覺得我這樣很跳 tone,但我自己覺得還好。音樂和學術都是我發自內心覺得好玩的東西,兩者也有相同之處,例如它們都需要創造性,也都有需要了解的框架。數學需要嚴謹的證明,音樂演奏也需要遵循結構,例如不能掉拍。

音樂領域還有一點和數學類似──玩樂團的圈子也是以男性為主。我們樂團則是只有一個男生,其他都是女生,可能我真的天生對框架有點遲鈍,玩團之後才發現:「怎麼大家都是男生?」

程之寧表示,學術界仍有許多性別不平等問題未受重視。圖/研之有物
  • 也就是說,目前數學學術圈仍是男性主導,在研究路上,您有因為性別而感受到一些衝擊或眼光嗎?您怎麼面對?

有。那感覺很明顯,日復一日地要去面對,尤其是年紀還比較輕、還必須每一天去證明自己的能力的時候,特別有感。

我遇到時的反應就是,在心裡暗罵一句髒話,然後繼續做我要做的事。我不會想改變別人的想法,感覺那是浪費時間,就算環境給我的阻礙是這樣,我還是繼續去做該做的事。

可是有些事情沒那麼簡單,現在我也當過老師,有時候會看到年輕女生在學術界因為性別而被欺負,或遭到不公平待遇、甚至騷擾。

對此我感到心痛,覺得為何我們學術領域還是這樣的狀況?甚至為什麼性騷擾至今還是一個議題?可以確定的是,學術界許多性別不平等問題未受到重視。

  • 您現在已經有傑出的研究成果,還會因為性別而遭受質疑嗎?

我現在比較會遇到一個狀況反而是來自學生的質疑。我在荷蘭阿姆斯特丹大學教書時,有時候學生會因為我是女教授,而且我的外表在許多歐洲人眼中看起來就像小妹妹,所以比較容易去挑我的毛病。

在課堂上,下面坐的可能都是男學生,只有一兩個女學生,那個氣氛就會變得很奇怪。例如說偶爾會聽到學生評論我的身材或樣貌。

我有和其他一些在歐洲或美國的女性教授聊過這樣的問題,似乎不少人都有類似的不太愉快的經驗。感覺不是很好。

  • 看到您最近的研究和人工智慧(AI)有關,為何會想往這個方向發展?

我有兩個動機。一個就是我真的想深入了解人工智慧。我也可以像普羅大眾,看看 AI 下圍棋,讚嘆「哇!好厲害!」這樣就好,可是我覺得我一定可以真的去理解它,這可能就是數學家的自大吧!

另一方面,我知道對科學研究來說,未來 AI 將會是一個非常重要的工具。這是「在職訓練」的概念,我可能會用到這個新工具,或以後我可能會需要教這樣的課,因為學生是下一代的科學家。因為這些原因,我覺得我需要去訓練自己使用新的工具。在我的領域裡,也有一些有趣的、還沒被解答的科學問題,是 AI 有可能幫得上忙的,我看到了一些潛力。

  • 弦論和 AI 感覺差距很大,AI 也可以應用到弦論的研究嗎?

乍看之下,弦論的確比較抽象,也不像其他許多實驗會產生大量數據。但其實弦論有大量的可能性,我認為使用 AI 來在這些巨量的可能性當中搜尋特別有趣的理論,是一個有潛力能夠加深我們對弦論理解的新的研究方法。

而且 AI 的應用絕不僅限於巨量資料。如果是面對一些比較新的挑戰,在沒有現成的演算法可以用的情形之下,可以自己做出需要的功能嗎?這過程我覺得也非常很有趣,而且應該是會有成果的一條路。這種不是那麼顯而易見的事情,我覺得很有挑戰性,也蠻好玩的。

除了用 AI 來幫助物理跟數學的研究之外,我也試著物理研究當做靈感來源,找出新的 AI 的可能性,我覺得這也是一個很有趣的研究方向。我現在有和 AI 的學者合作,嘗試做出一些創新的演算法,真的還蠻有趣的。

  • AI 對您而言是全新的領域,您如何面對跨領域遇到的門檻?

一開始會覺得真的要去碰這個新的領域嗎?其實現在也還是偶爾會有這樣的懷疑。我在弦論領域可能已經是專家,但去了一個新的領域,我學得不會比二十歲的人快,要怎麼去跟人家競爭?是不是在浪費時間?

但也會想,與其想這麼多,不如先做再說。到目前為止我做了兩年多,感覺還蠻好的,我有學到東西,也有做出小小的貢獻。

其實我還蠻感激有這樣的學習機會。對我來說當科學家最大的好處就是,去搞懂一個新的東西就是工作的一部分。當科學家雖然蠻辛苦,但就結果論來說,我還蠻開心能當一位科學家!

延伸閱讀

  1. Moonshine Master Toys With String Theory | Quanta Magazine
  2. Mathematicians Chase Moonshine’s Shadow | Quanta Magazine
  3. 林正洪教授演講 一 怪物與月光(Monster and Moonshine),《數學傳播》

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