耶穌也不知道的聖誕節科學

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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y編按：「咦？這棵聖誕樹好像哪裡怪怪的？」

受夠了每年聖誕節時，在卡片上、街道旁的聖誕樹都都千篇一律的聖誕樹嗎？這些小動物們也是！於是牠們悄悄地變成了聖誕節的裝飾，你認得出牠們來嗎？

泛科學祝大家聖誕佳節快樂喔:)

• 備註：因為構圖關係，動物們的比例有進行縮放調整，並非等比例。
• 若要使用原圖做卡片的話，這裡走：《這棵聖誕樹哪裡怪怪的？》

• 文字撰寫：曾文宣（花園鰻、大鱗海鞘、乳頭棘蛛、避債蛾幼蟲、鐘型水母），曾柏諺（大旋鰓蟲、蜜罐蟻、大西洋海神海蛞蝓、小真菌蚋）
• 圖片繪製：微雨
• 編輯：y編

花園鰻：你才拐杖糖、你全家都拐杖糖

走一趟屏東海生館，在珊瑚王國館的底端，你一定會發現有不少遊客圍著圓柱形的展缸，發出少女般的讚嘆聲。「欸！你看這個！好可愛哦！！！」這是近年來超級火紅的明星珊瑚礁魚類：花園鰻。

花園鰻在分類上屬於糯鰻科（Congridae）底下、異康吉鰻亞科（Heterocongrinae）的成員，一共有30餘種，大多分布在印度洋和西太平洋海域，居住在近岸礁岩、底質具細砂的溫暖環境中。牠們最讓人津津樂道的，莫過於花園鰻的特殊習性：身體後半部埋在底砂裡、前半部則高舉在水中，隨著海流搖曳生姿。又因為總是一整群住在一塊，動作又很一致，大魚經過時全數瞬間縮回砂中，威脅一走又全數緩緩地伸出頭來，就像花園裡漸漸抽高的植物（不過筆者其實無法想像有這樣的植物XD）而得名。

展缸中黃白黃白間隔體色的是橫帶園鰻（Gorgasia preclara）、另一種全身灰色具細小黑點斑及兩對大型黑斑的則是哈氏異糯鰻（Heteroconger hassi），兩種體長最長大概達40公分。

對大多數喊「好可愛哦！」的遊客而言，花園鰻的生活似乎愜意極了。牠們似乎只做兩件事，一、伸出來，等著取食漂流而過的浮游生物，二、縮回去，以躲避掠食者。

沒錯，就是這麼蠢萌的外型和習性，花園鰻在幾年前聲名大噪，日本的水族館開始推出一系列的周邊商品，抱枕啦、吸管啦、鉛筆啦、帽子和聖代都有，非常轟動。甚至，他們還將每年的11月11日訂為「世界花園鰻日」，硬生生要跟Pocky巧克力棒日、還有光棍節撞在一塊，難道長長的東西都要同一篇歡慶就是了（好啦，世界蛇日不是這一天XD）

Ps. 還有動漫作家趕上了這股風潮，將花園鰻這種總是「進進出出」的動物設定為某部作品的吉祥物。各位有興趣可以搜尋《下流梗不存在的灰色世界》，值得一看嗎？我…我…我才沒有看過呢！

參考資料：

• 維基百科[Heterocongrinae]
• 台灣魚類資料庫[哈氏異糯鰻]

大鱗海鞘：千萬別惹這條彩帶

如果各位在大海裡瞧見了這種中空管狀的半透明的物體，先別急著厭世地覺得又是什麼人工垃圾破壞海洋，這東西可大有來頭！

• 這東西和我們脊椎動物的關係比起和昆蟲蝦蟹的關係都還要近。
• 有看過小說《群》吧？裡頭假想的智慧型群聚單體生物 Yrr，控制著大海引起一連串的災厄……這Yrr讀起來還跟這影片中的主角神似阿。

這根身長超過20公尺、直徑可達1.2公尺的中空管狀物，由數百隻或是數千隻的單體所構成，名為大鱗海鞘（Pyrostremma spinosum），每隻單體大概只有14 mm 那麼大，彼此也以膠狀物質牽連著！管狀的開口端是這群生物的後面、封閉端則是前面，這幾千隻的小生物便這樣慢慢地過濾海水中的細小食物，並將水排至管內。幾千隻單體過濾後的水往開口端排出，然後透過水流的反作用力，慢慢地一起移動，團結力量大呀！

大鱗海鞘，顧名思義，屬於海鞘這一類的動物。牠們和我們一樣屬於脊索動物門，但歸類在被囊動物亞門（Tunicata，舊名尾索動物亞門。我們則是脊索動物亞門）當中。幼體同樣具有脊索和背神經管，成體時消失。因此，這海漂垃圾般的群聚蟲蟲，比起蝦蟹昆蟲等的節肢動物門，可說是我們的遠房表親呢。

在這一群稱為海鞘的動物當中，樽海鞘綱（Thaliacea）的成員有別於常見底棲固定於原處的海鞘，牠們是終生在大海中隨波逐流的。有些物種各過各的，但也有不少物種會群聚成「鏈狀」或「管狀」的聚合體，一齊討生活。我們的鱗海鞘（俗名是pyrosome）就是管狀的例子，而樽海鞘（salps）則是形成長鏈狀，但後者的單體比起前者要大得多。

牠們受到驚擾時的反應更是讓人驚奇，鱗海鞘會發出亮藍綠色的生物螢光，因此俗名的Pyro（火）＋some（體），讓牠們也有了火體蟲這個搶眼的名字。169年前，大名鼎鼎、素有達爾文的鬥牛犬之稱的博物學家：湯瑪斯·赫胥黎，也曾被牠們閃耀到情不自禁寫下了這段話呢：「I have just watched the moon set in all her glory, and looked at those lesser moons, the beautiful Pyrosoma, shining like white-hot cylinders in the water.」。

Ps. 切記，如果真的遇上了大磷海鞘，可千萬不要一時興起游進管內。海洋無脊椎動物學家K Gowlett-Holmes 報告指出，她曾發現一隻企鵝死在兩公尺長的鱗海鞘群聚當中，可見，千萬不能低估這群膠狀小動物的強韌啊！

參考資料：

• 維基百科[Thaliacea]
• 1851年赫胥黎針對鱗海鞘和樽海鞘的觀察描述
• DeepSeaNews [The 60 foot long jet powered animal you’ve probably never heard of]

乳頭棘蛛：星星找海星太復古，找我才夠潮

如果每年聖誕樹頂上的星星都找海星來的話，那就太落伍啦。今年，我們有個更潮更具話題性的動物擔任聖誕樹星爵，那就是乳頭棘蛛（Gasteracantha cancriformis）……的女生！

棘腹蛛屬（Gasteracantha）是廣泛分布於新世界、南非、東南亞及澳洲的織網性蜘蛛，多棲居在低海拔的林緣或草叢邊，體型不大、不會超過三公分。體型雖小，但棘腹蛛們的模樣卻相當細緻搶眼、也帥氣滿點，平常鬆軟軟的蜘蛛腹部在牠們身上，是具有一到三對或長或短、或粗或細的棘刺，每個物種都略有不同，外型可能像六芒星、手裏劍、魟魚、飛碟、甚至是迴旋鏢都有。而且不少物種在棘刺和腹部主體上，有非常炫麗的高對比配色，白肚子+黑刺、白肚子+血紅刺、或黃肚子+紅刺等等，顏色相當多樣。

在台灣，一共有三種俗名稱作棘蛛的蜘蛛，分別是數量比較多的乳頭棘蛛、古氏棘蛛、和梭德氏棘蛛。我自己曾經在旗山服役的學校後頭，走一趟發現十多隻的古氏棘蛛（G. kuhlii），白肚黑刺一身對稱的牠們，真的超可愛又不害羞，大剌剌地待在圓網正中間讓你徐徐按下快門。梭德氏棘蛛（G. sauteri）則是三者當中最美艷的，鮮黃色橢圓形寬長的腹部，其上帶有黑斑，兩側還有紅色延伸的長棘刺，美的出奇。而乳頭棘蛛（Thelacantha brevispina），後來發現中文俗名使用失當，應改為短棘蛛才對，真正的乳頭棘蛛，應該只有美洲才有哦！

不過這些成員都有個共通的模式，那就是只有雌蛛才有如此亮眼的棘刺，到了雄蛛身上，這些棘刺多半又小又短鈍、只有被忽略的份。下回，有機會遇上這些帥氣又溫馴的女孩們，相機就準備好吧！

順帶一提，乳頭棘蛛的學名是來自古希臘Gaster（腹部）＋acantha（刺）、和拉丁文 cancer（螃蟹）+formis（模樣）的意思，非常貼切哦！

參考資料：

• 維基百科[Gasteracantha cancriformis]
• 嘎嘎昆蟲網[棘蛛]
• Facebook: RJ CHEN 網誌 [台灣的棘蛛]
• Animal Diversity Web [Gasteracantha cancriformis]

避債蛾幼蟲：我是毬果，你看不到我

聖誕樹上高掛的毬果吊飾，長相似乎有點走鐘。沒錯，這是一個大家絕對有親眼看過，卻可能不曾好好多留心半刻的偽裝大師：避債蛾（Psychidae）的幼蟲！

筆者第一次從朋友口中聽到這個名字還確認了數次，避債蛾？躲債的那個避債蛾？

是的。不知道當初給這個中文俗名的科學家是不是傾家蕩產做研究，計畫沒有拿到又得養助理、學生而欠了一屁股債，只好餐風露宿、裹著一件睡袋過聖誕節（好逼哀啊）？另一個比較中性一點的名字是蓑蛾，英文俗名則是簡單使用了bag+worm，都是形容這種世界廣布的蛾類，其幼蟲具有揹著護身鎧甲到處跑的習性。

避債蛾的幼蟲會利用泥沙、樹枝、殘葉等材料，纏繞自己的絲線，製作成一個囊袋住在裡頭。吃東西或是移動時，會將頭手伸出睡袋外，移動時就扛著這一大包趴趴走。一旦遇到危險，就會迅速躲入這個不起眼的小睡袋中。等到要化蛹了，就把這個睡袋繫在石頭、樹葉或人造物底下。有趣的是，雌蛾羽化後仍然宅在家躲債，牠們沒有發育出口器和翅膀，只能在家散發著費洛蒙、等著白馬王子—雄蛾飛來搭救她、並與之交配。結束過後，雌蛾還是不出來，她將會在自己的睡袋中產下大量的卵，然後死去。而新一代的幼蟲則從老媽的睡袋、娘家、洞房、產房中，開始嶄新的還債篇章（誤）。

不同種類、不同個體做出來的蓑巢都不太一樣哦。這裡，點綴蠶食著聖誕樹的主角則是來自美國東部，數量不少、喜食松柏杉的常綠樹蓑蛾（Thyridopteryx ephemeraeformis）。

參考資料：

• 維基百科[Bagworm moth]
• 嘎嘎昆蟲網 [認識避債蛾]
• North Carolina State University, Department of Entomology Insect Note [Bagworms]

鐘型水母：不會叮叮噹，但會螫到你沒叮沒噹

鈴鐺般的外觀、細長的觸手，這是在澳洲奪走至少60條人命的頭號殺手，也是全世界最毒、最危險的動物—鐘型水母，或稱作澳大利亞箱形水母（Chironex fleckeri）。牠們最響亮的俗稱，聽了都令潛水客膽寒，致命的「海黃蜂」！

鐘型水母是立方水母綱（Cubozoa）裏頭體型最大的一員，鈴鐺狀的傘狀體可以長到籃球那麼大，重達兩公斤。多達60根的觸手在打獵時可以延長到三公尺長，每根上面都有數以百萬計的刺絲胞，用來將細小的毒針射進獵物體內，快速奪走對方的性命。

鐘型水母分布於越南、菲律賓至新幾內亞和澳洲東北部的淺海域裡頭，由於其日行性的習性及半透明的身體，置身在例如昆士蘭混濁的海水浴場裡，容易被這種水母螫傷。其刺絲胞中的毒素，會迅速引起劇烈疼痛、在五分鐘內大亂體內心血管系統，若沒有即時注射解毒劑，遭螫傷的患者可能在十多分鐘以內因心搏停止而死去。

像這樣不好惹的劇毒鈴鐺，還是得提防特定掠食者的。在整個西太平洋海域，綠蠵龜或革龜等海龜，就是著名的水母饕客。牠們只要把眼睛闔上，水母的刺絲胞就完全奈何不了海龜身上的硬殼和鱗片，只能當作蒟蒻點心被吃掉囉！

可是呀，近年來海洋垃圾的問題越來越嚴重，海龜們分不清塑膠袋和水母就都全吞下肚，造成不少憾事。而這些大型掠食者數量的下降，連動著讓不少海域的水母數量開始激升，也引來非常嚴重的生態問題。因此，總別以為海洋離我們很遠、與我們無關，這些由人們挑起的狂瀾，這些數字上的變化，無疑就是環境伺機反撲的警鐘呀。

參考資料：

• 維基百科[Chironex fleckeri]
• Animal Diversity Web [Chironex fleckeri]

大旋鰓蟲：聖誕樹 4ni！

擁有耶誕樹蟲（Christmas tree worms）之稱的大旋鰓蟲（Spirobranchus giganteus），盛開在全球熱帶海洋的珊瑚礁上，有玩海水缸的朋友一定對他不陌生，他就是水族箱裡管蟲的親戚，但是玩家一定覺得很奇怪，說是「管」蟲怎麼沒有管呢？原來大旋鰓蟲的棲管隱藏在與之共生的珊瑚礁裡，因此從外觀上就好像從珊瑚上開出的小耶誕樹一般，這才有此美名。

大旋鰓蟲在繁殖季節會對海水釋放出精子與卵子，當精子與卵子相遇受精後便降落在活珊瑚上，分泌酸性物質在珊瑚上開一個洞，接著才分泌碳酸鈣製造自己的棲管，以這般雙重保護定居在珊瑚礁裡。

而我們在看到他在水中擺來擺去，看起來像是耶誕樹的構造稱作鰓冠，注意到上面佈滿細小的纖毛了嗎？以蜉蝣動植物維生的牠們，當他的纖毛攫獲到食物時，會擺動著將食物送回中央鰓柱的口部；不僅如此，這些鰓冠也肩負著交換氧氣的呼吸功能。當鰓冠受到光與機械刺激時，可是會咻的一下快速縮回鰓管中，等一陣子感覺周遭安全了才再度舒展開來。

至於大旋鰓蟲對珊瑚這房東來說是奧客還是好客人呢？科學家發現在大旋鰓蟲保護下，珊瑚可以避免天敵棘冠海星的啃咬，看來這棵耶誕樹可不只是擺著好看，還很實用呢。

參考資料：

• RedOrbit
• Rob Toonen, Ph.D., Invertebrate Non-column: Christmas Tree Worms, Advanced Aquarist
• A Snails Odyssey, Learn About Tubeworm, Foods & feeding
• GOIN TUBING! Keeping Tube Worms (Families Sabellidae and Serpulidae), Reef Tectonics
• 作者臉書

蜜罐蟻：球球！是球球！

蜜罐蟻是生活在美洲、澳洲甚至是大洋洲，包含了數十種螞蟻的統稱。雖然分別被劃分在不同屬裡，但這群螞蟻們可都有個共通點，就是都得在乾燥地區討生活。

在沙漠等地區食物與水資源可說是得來不易呀！在這樣嚴苛的環境壓力之下，蜜罐蟻們演化出了以身體儲存食物的能力。

平常衣食無虞的時候，蜜罐蟻的工蟻們就如同一般螞蟻一樣，孜孜矻矻地將食物搬回巢穴，不過在巢穴中待命的夥伴可就神奇啦，蜜罐蟻族群裡有一群專門儲存食物的工蟻，會倒掛在巢穴通道頂上，將其他工蟻採集回來的植物汁液、無脊椎動物體液等等喝下儲存在腹中；而在糧食短缺的日子裡，只要用觸角碰碰這些大腹便便的儲存蟻，牠們便會將蜜露再反芻出來，藉由這樣的機制達到保存糧食的效果呢。

可別看蜜罐蟻小小一隻，當他們達到儲存的「完全體」時可以到一顆波霸珍珠那麼大！雖然國外是說葡萄但是我覺得是外國的葡萄太小顆的關係。在墨西哥與澳洲等地，可都是原住民的美食，而據BBC主持人大衛艾登堡爺爺在節目中親身嘗試的描述，這些蜜罐蟻吃起來又暖又甜喲。

參考資料：

• Honeypot Ants – Album on Imgur
• Honeypot ant – Wikiwand
• WebCite query result
• 蜜罐螞蟻 – Myrmecocystus sp。 事實，證明antARK
• Honeypot Ant: Facts About Honeypot ants – YouTube
• SWEET CANDY ANTS – Honeypot Ants | Ant Love Contest 2017 – YouTube
• Honeypot Ants – Hormigas Melíferas (Subtitulado Español) – YouTube
• Ant colony raids a rival nest – Natural World – Empire of the Desert Ants – BBC Two – YouTube

大西洋海神海蛞蝓：長的華麗，連名字都帥帥der

海蛞蝓們大多不怎麼擅長游泳，即便是稱作「海神」的大西洋海神海蛞蝓（Glaucus atlanticus）也不例外，大多數的時間牠們都是仰賴腹中的氣囊漂浮在水面，並隨著水流四處飄浮。

而要是恰好碰上同樣四處飄浮的僧帽水母那可就能夠大飽口福啦，你沒看錯，大西洋海神海蛞蝓熱愛的美食竟然是最惡名昭彰的僧帽水母，還不僅如此，就如同許多海蛞蝓都有神奇的轉移能力一樣，大西洋海神海蛞蝓能夠將水母的刺絲胞轉移到自己背部的樹枝狀結構裡，因此要是在海岸邊遇見被浪打到岸上的大西洋海神海蛞蝓，可別冒冒失失地用手去抓，否則那滋味可不太好受呢。

值得注意的是，因為氣囊位置的關係，大西洋海神海蛞蝓如果不是刻意調整姿勢幾乎都是以腹部朝天的樣貌出現。如果你仔細觀察便能發現，大西洋海神海蛞蝓的腹部具備美麗的藍色，而背部則是銀白色澤，這有什麼特別之處呢？原來這樣的體色倘若由上往下看的時候便能利用藍色將自己與海水融成一體，而由下往上看的時候恰好就和亮白的天空一模一樣啦。像這樣子的特徵生物學上稱作「反蔭蔽(的體色)」，你熟悉的企鵝也是採取這樣的策略將自己隱藏在背景中來躲避如虎鯨一般的天敵喲。

參考資料：

• 軟Q海洋繽紛樂：海蛞蝓（下） | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心
• Glaucus atlanticus – Google 搜尋
• Glaucus atlanticus | Strange Animals
• <i>Glaucus atlanticus</i>, Blue Ocean Slug
• Glaucus atlanticus – 維基百科

小真菌蚋：一閃一閃藍光蟲

當你一腳踏入紐西蘭島的懷托摩洞穴（Waitomo Cave），如果是不知情的朋友，抬頭仰望時或許就如同十九世紀的探險家一樣，以為看見了星空呢。

這些星子的真面目其實是小真菌蚋（Arachnocampa luminosa），又稱作藍光蟲、紐西蘭螢火蟲、穴螢火蟲，不過雖然有螢火蟲之名，但他們其實隸屬於雙翅目的角菌蚊科（Keroplatidae），換句話說，比起鞘翅目螢科（Lampyridae）的螢火蟲，蚊子才是他們的親戚啦。

而這些在洞頂熠熠生輝的正是小真菌蚋的幼蟲，牠們在洞頂吐絲織巢，並垂下長達卌公分、多達七十條之譜的粘絲，在一旁守株待兔等著哪個倒楣鬼一頭撞上，成為今天得來不易的晚餐。有趣的是，大家常誤會這些絲線就像是LED燈泡一樣發著光，不過其實發光的是小真菌蚋馬氏管裡的螢光素，藉由氧化還原一閃一閃，絲線本身並不發光，僅僅是折射與反射罷了。然而在攝影師長曝光的巧手之下，整個小真菌蚋的族群就像是在洞頂一座座華麗的水晶燈，閃耀著童話般的湛藍光彩，實在是太夢幻了。

參考資料：

• Arachnocampa luminosa – Wikiwand
• Arachnocampa – Wikiwand
• Bioluminescence | chemical reaction | Britannica.com
• BBC – Earth – New Zealand’s Waitomo Cave is illuminated by a strange light
• New Zealand Fungus Gnat – Arachnocampa luminosa
• The Glowing Spider-Worms of New Zealand – Scientific American Blog Network

你認出來幾個了呢？若還有遺珠之憾，也歡迎留言給我們，或許他們明年就出場了呢！

• 編譯／李紀潔、羅鴻｜陽明大學基因體科學研究所畢業生
  蔣維倫｜喜歡虎斑、橘子、白底虎斑、三花貓。曾意外地先後收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學PanSci專欄作家、上下游新聞市集公民寫手、故事專欄作家。

陽光不僅是許多生命體的能量來源，也是影響不同時刻溫度、濕度等條件的因子。因此，地球上各個層級的生物體內演化出的生理時鐘（Biological clock），就扮演著協助生物感知時間流逝、日夜交替以做出特定行為的重要角色。但這套神奇的生理時鐘到底是如何運作呢？

今年的諾貝爾生理醫學獎得主 Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和 Michael W. Young 的研究即打開了這扇窗，讓我們可以一探到底植物、動物和人是如何調適體內的生物時間，讓其與地球的運行同步。

他們在果蠅身上找出一個能控制生物每日生活節律的基因。此基因生產出的蛋白質會在夜間累積，並且在白天降解。他們進一步的研究發現這套調控機制的其他蛋白質，由此揭示了生理時鐘的分子機制。現在我們已知其他多細胞生物，包括人類都是透過相同的原理來調控生理時鐘。

這套精準的生理時鐘協助我們管理了生物行為、荷爾蒙濃度、睡眠、體溫、新陳代謝等。當我們的外部環境和體內生理時鐘有差異時（如：搭乘飛機跨越時區生活），我們的身體會受到影響。而近來也有證據推測，如果我們的生活作息和生理時鐘長期地無法一致，那麼將會增加許多疾病的風險。

生物體內看不見的時鐘，正在滴答滴答

絕大多數的生物體能夠感測並適應生活環境中的變化。18世紀時，天文學家 Jean Jacques d’Ortous de Mairan 研究了含羞草，他觀察到了含羞草的葉子在白天時向著陽光，並在晚上時關閉。當他將含羞草放在永遠黑暗的環境時，發現葉子仍依照著原來的時間打開、關閉，因此他猜測含羞草體內有著自己的生理時鐘。

後續的研究學者發現不只是植物，其他的動物甚至於人類也都有類似的生理時鐘。科學家命名這種生理節律現象為晝夜節律（Circadian rhythm；又稱日夜節律、概日節律、日變週期），但生物體內的生理時鐘如何運行仍舊是個謎題。

從果蠅身上發現的「週期」基因開啟生理時鐘研究之路

上個世紀的70年代，Seymour Benzer 和 Ronald Konopka 利用基因突變的方法發現調控果蠅生理時鐘的基因，他們將此基因命名為「週期（period）」。但是這個基因是如何調整這些小昆蟲的生理時鐘呢？

為了回答這個問題，Brandeis 大學的 Michael Jeffrey Hall、Michael Rosbash 以及 Rockefeller 大學的Michael Young 分別成功的分離和分析了「週期」基因。Hall 和 Rosbash 更進一步發現了「週期」基因轉錄而成的 PER 蛋白質會隨著日夜週期改變其表現量；PER 蛋白質會在夜晚時累積在細胞內、白天時被降解，以 24 小時為週期，隨日夜同步持續變化。

環環相扣的基因調控

接下來的問題是，生物體如何建立及維持生理時鐘的波動？Jeffrey Hall 和 Michael Rosbash 的假設是 PER 蛋白質對於自身有負回饋機制。換言之，PER蛋白質會抑制 「週期」基因的轉錄和轉譯，當 PER 蛋白質的濃度高於一定程度時，會回過頭來抑制自己的生產。而這樣的負回饋機制造就了穩定的生理時鐘循環。

這個理論很吸引人，但留下了幾個延伸的問題未解，其中之一就是──在細胞質產生的的 PER蛋白質，要如何在夜晚時進入細胞核去抑制「週期」基因呢？1994 年，Michael Young 發現了另一段關鍵的基因──「永恆（timeless）」。「永恆」基因產出的蛋白質－TIM 蛋白質能和 PER 蛋白質結合並進入細胞核，完成上述學者所假設的負回饋機制。

晝夜節律中， PER蛋白質隨日夜循環的機制已經有了清楚的解釋，那循環的週期又是透過何者調控呢？Michael Young 在 1998 年發表於期刊《細胞》（Cell）期刊之研究，發現另一個基因「雙倍時間（doubletime）」。其所生產的 DBT 蛋白質會延緩 PER 蛋白質的累積，以協助細胞調節生理時鐘能更接近一天24小時的週期。

得獎者們突破性的研究替生理時鐘領域打下了重要的基礎。後續的研究也陸續地發現其他參與生理時鐘的基因，並更進一步闡明生理時鐘的功用和穩定性。像是科學家也在人類上找到了某些生理時鐘基因的突變，會造成人整體生理時鐘提早4小時的「家族性睡眠象限提前綜合症」（FASPS）。

好好遵守時間啊，我們的生理狀態

從過去到現在的研究都證實生理時鐘深深地影響我們的生理狀態。我們現在已知人類和多細胞生物都用類似的機制來調節體內的生理時鐘。我們體內大多數的基因都受到生理時鐘的調控，調節精準的晝夜節律機制協助我們的生理與每天的作息同步。奠基於三位獲獎者的不凡研究，研究生理時鐘的領域已經發展成一個重要和活躍的範疇，並持續影響著我們的健康。

如果你生活在「日不落」的國度……

住在高緯度的人在冬夏時會經歷永晝、永夜等現象，而長時間看不到太陽/天黑都可能造成憂鬱傾向，甚至導致失眠和誘發自殺。

那長年居住在冰雪中的其他生物怎麼辦呢？研究指出馴鹿的細胞雖然也有表現 Per2 和 Bmal1 基因這兩個生理時鐘的基因，但是他們卻沒有明顯的24小時的週期變化。科學家推測因為在長晝長夜的環境中，擁有穩定的生理時鐘反而會拖累身體適應周遭的環境。況且比起擁有每天準時起床的能力，馴鹿更在意不要錯過繁殖季的到來，不然錯過又要再等一年啦。

參考文獻：

• 諾貝爾獎官方新聞稿
• LeGates, T. A., Fernandez, D. C., & Hattar, S. (2014). Light as a central modulator of circadian rhythms, sleep and affect. Nature Reviews. Neuroscience, 15(7), 443.
• Paul, M. J., & Schwartz, W. J. (2010). Circadian rhythms: how does a reindeer tell time?. Current Biology, 20(6), R280-R282.