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爸,為什麼我有兩個媽媽?

Y. H. Sun
・2013/02/01 ・808字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

隨著科技的進步,新的技術不斷被開發出來治療困擾我們許久的各項疾病,而原本被認為無法治療的粒線體疾病(Mitochondrial diseases)也在名單之中——或許這項技術不單單是治療、預防了這類遺傳性疾病,更有可能讓人類迎來「訂製胚胎」的時代。

粒線體(mitochondria)在細胞內主要負責產生所需能量,不同於其他細胞器(organelles),粒線體具有自己的染色體。粒線體疾病往往導致胎兒早夭,或是影響需要消耗大量能量的組織,譬如肌肉組織和腦部等,導致肌肉無力、呼吸衰竭、腦部病變等症狀。因為人粒線體染色體是由母體提供,此類疾病只有女性能傳給下一代,造成了具有缺陷粒線體的女性不敢孕育下一代。在2012年的《Nature》期刊上,日籍科學家立花提出了一項試管嬰兒胚胎植入(In Vitro Fertilization, IVF)的技術——取出卵子中缺陷的粒線體染色體,植入健康他人捐贈的染色體。這項技術的開發不僅可以防止子代遺傳到粒線體疾病,更讓具有缺陷粒線體染色體的婦女有機會得以繁衍後代。

同時,這項技術的開發也引起了不少的討論。首先,一個嬰兒擁有三個人的基因,一對父母和一個捐贈者,這樣複雜的關係帶來的可能不只是法律親權的分配問題,也造成了親代關係的複雜——過往考古學利用粒線體將人類的起源地追溯回非洲,很明顯,往後的研究很可能無法再用粒線體來當作依據。再者,這項技術無疑正式開啟了「訂製嬰兒」(designer baby)的時代,一些過往只在電影中看見的煩惱,將逐漸變成現實生活中的真實話題。最後,則是被生下來的孩子,他們該如何得知自己被產下的過程,以及其中錯綜複雜的各項利弊問題,包括他們是否能同樣成為粒線體染色體的捐贈者,即使他們本身就是被捐贈者。

儘管,這項技術仍在開發階段,但它的使用可能將會對新的世代帶來重大的變化,也因此,該項技術使用與否的問題已經開放給大眾討論。

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衍伸閱讀:

Nature: Towards germline gene therapy of inherited mitochondrial diseases [Oct 24th, 2012]

BBC: ‘Three people, one baby’ Public Consultation Begins [Sep 17th, 2012]

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Y. H. Sun
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不專業翻譯,閱讀涉獵廣泛,主要領域在心理學、認知神經科學,以及相關的生物醫學。

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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。

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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。

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 / 圖片:envato

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。

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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。

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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。/圖片:envato

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。

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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。

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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。

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AMH 數值解密:如何看懂卵巢健康與凍卵成功率?
careonline_96
・2025/08/25 ・2426字 ・閱讀時間約 5 分鐘

高齡備孕挑戰多,30至35歲效果最佳

「那是一位40多歲的女士,在外商公司擔任高階主管,平時工作繁忙、經常出差。直到積極備孕時,才發現自己的卵巢功能已大幅退化。」張若偉中醫師表示,「她曾兩次嘗試試管嬰兒療程,卻連卵子都取不到,讓她非常失望。」

經過診治後,患者開始接受調養療程,後續順利取得卵子,雖然數量不多,但是經過多次取卵後,最終成功挑出一顆品質較佳的受精卵植入,並順利懷孕。後來,她還繼續努力準備迎接第二個孩子。

隨著現代女性婚育年齡普遍延後,越來越多女性會主動安排生育計畫,凍卵的需求逐漸增加,然而在凍卵過程中常會遇到一些挑戰。張若偉中醫師表示,由於卵巢功能會隨年齡而持續下降,所以年齡越輕凍卵的效果越好,在30至35歲凍卵是較佳的時機。30歲以下的女性,通常會建議嘗試自然懷孕,如果經過一年都無法自然懷孕,便要盡快尋求協助。

AMH數值檢測,有助掌握卵巢健康關鍵

許多女性在執行凍卵時,會碰上卵子品質不佳或是數量不足等問題。張若偉中醫師說,由於年齡越大,卵子的染色體異常率越高,所以必須凍存越多卵子,但是每次取到的卵子數量又會比較少,所以常常需要反覆取卵,相當辛苦。

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部分女性因為缺乏相關資訊,沒有察覺卵巢功能已衰退,在進行凍卵時才發現難以順利取卵,而感到相當挫折。

臨床上可以透過檢測抗穆勒氏管荷爾蒙(Anti-mullerian Hormone,AMH)來評估卵巢功能,抗穆勒氏管荷爾蒙AMH是由卵巢中未成熟的濾泡細胞所分泌,可以用來評估卵巢卵泡的庫存量。一般年輕女性的AMH介於2至5 ng/ml;若AMH小於2 ng/ml,代表卵泡的庫存量減少。如果在年輕的時候便發現抗穆勒氏管荷爾蒙AMH偏低,可能是有卵巢早衰的現象,務必特別留意。

中醫量身調理體質,助凍卵事半功倍

計畫進行凍卵療程時,很多人會希望中醫協助調整體質,常見的方式包括中藥、針灸等,張若偉中醫師表示,針灸其實是兩個動作,一個是針刺,一個是灸療,灸療就是在針上面加一顆小小的艾粒進行溫熱刺激。

「我們會根據患者的生活型態、工作壓力、遺傳體質等狀況,量身定做開立處方與治療計畫,調養過程一般約三個月。」張若偉中醫師也提及,「基本上會使用一些暖胞宮、溫補腎陽、滋養腎陰的藥材,幫助達到陰陽平衡。中醫調理與凍卵療程上可以互相配合,同時併行。根據患者身體狀況進行調整,在有限時間內爭取最大的成效。」

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常用針灸穴位包括腹部的氣海穴、關元穴、子宮穴,腿部的足三里、三陰交、太衝、血海等,這些穴位有助於溫養胞宮、促進氣血運行,而平時在家也可以練習呼吸吐納、伸展、八段錦等幫助調養。

身體調好再凍卵,睡眠飲食習慣都是關鍵

在計畫凍卵的過程中,除了醫療與中醫調理,飲食的搭配也扮演極為重要的角色。張若偉中醫師提醒,凍卵前建議多攝取天然的原型食物、豆類與穀物飲品等。滋陰食物包括黑木耳、白木耳、海帶、海參、秋葵、皇宮菜、地瓜、南瓜、豬腳、蹄筋等。請減少加工、存放過久的食物,不要攝取過量咖啡因與甜食,也要避免接觸環境荷爾蒙與重金屬,透過均衡的飲食調養為身體打好基礎。

在生活習慣方面,請保持規律的睡眠、避免熬夜、規律運動、維持理想體重、適時紓解壓力。張若偉中醫師也呼籲,可以把凍卵視為一段需要身心整合調整的過程。從早睡、運動、放鬆,到飲食與人際關係的平衡,每一項習慣的改善,都可能為身體帶來健康的正向轉變!

筆記重點整理

· 由於卵巢功能會隨年齡而持續下降,所以年齡越輕凍卵的效果越好,在30至35歲凍卵是較佳的時機。30歲以下的女性,通常會建議嘗試自然懷孕,如果經過一年都無法自然懷孕,便要盡快尋求協助。

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· 抗穆勒氏管荷爾蒙AMH是由卵巢中未成熟的濾泡細胞所分泌,可以用來評估卵巢卵泡的庫存量。一般年輕女性的AMH介於2至5 ng/ml;若AMH小於2 ng/ml,代表卵泡的庫存量減少。如果在年輕的時候便發現抗穆勒氏管荷爾蒙AMH偏低,可能是有卵巢早衰的現象,務必特別留意。

· 計畫進行凍卵療程時,很多人會希望中醫協助調整體質,常見的方式包括中藥、針灸等。基本上會使用一些暖胞宮、溫補腎陽、滋養腎陰的藥材,幫助達到陰陽平衡。中醫調理與凍卵療程上可以互相配合,同時併行。根據患者身體狀況進行調整,在有限時間內爭取最大的成效。

· 凍卵前建議多攝取天然的原型食物、豆類與穀物飲品等。滋陰食物包括黑木耳、白木耳、海帶、海參、秋葵、皇宮菜、地瓜、南瓜、豬腳、蹄筋等。請減少加工、存放過久的食物,不要攝取過量咖啡因與甜食,也要避免接觸環境荷爾蒙與重金屬。

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想要減肥或控制體重?先散步評估一下吧!——《大自然就是要你胖!》
天下文化_96
・2024/07/02 ・1877字 ・閱讀時間約 3 分鐘

恢復初始體重與延長健康壽命

身體的能量大多由細胞裡的能量工廠產生,也就是粒線體。這種能量以 ATP 的形式存在,用來驅動體內種種的生物過程,維持新陳代謝。攝取果糖後,身體會產生尿酸,對能量工廠造成氧化壓力,導致 ATP 產量減少,最後果糖所含的熱量會以脂肪和肝醣的形式儲存在體內。這個過程能幫助我們儲備能量,以因應食物不足的狀況。

生存開關活化所產生的氧化壓力,可能對細胞內的能量工廠和身體其他部位造成損害。在自然界中,這種氧化壓力通常為時短暫,能量工廠很快就會恢復正常運作。相對之下,現代人體內的生存開關卻是全年無休、火力全開。原本是為了生存而暫時抑制粒線體的能量產生,沒想到卻變成一種永久的枷鎖,並帶來嚴重的後果。

長期暴露在慢性氧化壓力中,會使能量工廠的結構發生變化。粒線體會變小,功能下降。即使在生存開關並未活化的狀況下,粒線體產生的能量也不復以往。這等於重新設定了新陳代謝的基礎值,降低能量的產生和使用,隨之而來的便是體重增加。因為身體現在認定減重前的體重才是正常,所以將體重減輕視為生存威脅,於是調整新陳代謝速率做為因應。這時,你的新陳代謝就成為你的敵人!

長期暴露在慢性氧化壓力中,粒線體會變小,降低能量的產生和使用,隨之而來的便是體重增加。因為身體現在認定減重前的體重才是正常,所以將體重減輕視為生存威脅,於是調整新陳代謝速率做為因應。圖/envato

生存開關長期處於活化狀態,不只會影響體重和能量。現在更有證據指出,慢性或反覆出現氧化壓力,也會導致人體老化,於是皮膚出現皺紋,內臟器官緩慢磨損。所有的食物攝取,多少都會對能量工廠造成氧化壓力(第一章曾說過,減少熱量攝取可能延長壽命,原因可能正是在此)。然而,與其他營養相比,攝取果糖對粒線體造成的氧化壓力要大得多。

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在我看來,若能在粒線體受到永久損傷之前,及早對肥胖症展開治療,效果最好。的確,我個人的經驗是,兒童和青少年的肥胖症比較容易治療,只需要改變飲食,減少攝取會活化生存開關的食物,因為年輕人仍然擁有大量功能正常的粒線體。相較之下,要治療肥胖症的長期患者挑戰就高得多,因為他們的能量工廠長期承受慢性的氧化壓力。然而,任務仍然可能達成,關鍵在於恢復粒線體。

要治療肥胖症,就得增加粒線體的產能

我們被「鎖定」在高體重和低能量的狀態,這聽來真是令人沮喪,但這種狀態並非不能改變,能量工廠是可復原的。基本上有兩大方法,首先,盡量減少對能量工廠的損害,讓它們有時間自然恢復。這種方法主要著重在中止生存開關持續活化。其次是積極修復能量工廠,甚或是增加生產粒線體,以彌補失去的數量。

評估粒線體的健康,你可以從散步開始!圖/envato

在討論如何達成這兩項目標之前,我想先提供簡單的方法,讓你評估自己能量工廠的健康狀況:觀察自己的自然步態,也就是平時的行走速度。你可以記錄自己繞行附近一個街區的時間,同時佩戴計步器計算步數,然後算出每秒行走的步數和距離。另一種方法更簡單,只要記錄繞行街區的時間,將現在的時間與之後的時間進行比較,就能判斷粒線體的健康狀況是否改變。重點在於測量時要採行自然步態;換句話說,行走時請勿故意加快腳步。正常的步行速度約為每秒 1.2 公尺,但每秒 0.6 至 1.8 公尺都算正常範圍。我建議把目標設定為每秒 1.2 公尺以上。長期超重的人步行速度通常較慢,平均約為每秒 0.9 公尺。

研究顯示,自然步行速度與粒線體的品質呈現正相關,步行速度較快的人壽命較長,整體健康狀況也較好。步行速度減慢可能是因為骨骼肌疲勞增加,或 ATP 濃度低。值得注意的是,年輕超重者的步行速度往往與其他年輕人相似,但隨著年齡增長,超重者和正常體重者之間的步行速度差異會愈來愈大。

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我鼓勵你去散步,評估你的自然步行節奏。這可幫助你深入了解減肥和維持體重的難易程度,不僅如此,長期監控自己的自然步行速度,還有助於評估體重控制的整體進展。

——本文摘自《大自然就是要你胖!》,2024 年 06 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。