從古代烽火到未來 6G！《通信科技大解密》帶你全方位探索通信技術的演變

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 國立臺灣師範大學 委託，泛科學企劃執行。 

摩斯發明電報和貝爾發明電話，這些似乎是上古時代的科技，其實都發生在過去兩百年內。而手機，作為近五十年來的產物，又經歷了怎樣的演變呢？

讓我們來探討行動通信是如何從 3G 發展到 6G 的。

1989 年，一張名為《The Great Radio Controversy》的搖滾專輯發布，迅速走紅，登上告示牌熱門榜。雖然專輯的歌詞與通信無關，但它的名字「偉大的無線電爭議」確實讓人聯想到無線通信的歷史。而這張專輯的樂團名為 Tesla，沒錯，這正是向那位傳奇的天才科學家特斯拉致敬。特斯拉對無線通信的貢獻可謂奠基石般的重要，而從 3G 到 6G，行動通信技術又經歷了哪些突破和變革呢？讓我們一起深入了解。

行動通信的歷史雖然只有短短幾十年，但其中包含的豐富內容實在說不完。從精彩的發明故事到商業競爭，再到行動通信所帶來的社會變革，每一個環節都值得深入探討。而在這集影片中，我們僅僅觸及了冰山一角。

下一集將深入探討 WiMAX 那成功的哥哥——Wi-Fi，也就是大家熟悉的無線區域網路技術。讓我們繼續探索這些改變世界的科技！

更多、更完整的內容，歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片，並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊！

參考資料

• Nikola Tesla predicted smartphones in 1926 like a boss – GeekWire
• Who Invented Radio? https://www.pbs.org/tesla/ll/ll_whoradio.html
• ITU-R FAQ on International Mobile Telecommunications (IMT)
• 你有聽過台灣納稅人的血淚 WiMax 嗎？中離王 Intel 與榮景不再的高通——4G 篇 – 寫點科普Kopuchat
• WiMAX 業者：政府騙了我們

• 本文轉載自 LIS情境科學教材

他是賴以威，台灣師範大學電機系副教授，數學推廣平台——數感實驗室共同創辦人，同時也是一名小說家，出版過多本著作，在這些斜槓身分之外，他還是三個孩子溫柔的爸爸。

一路順遂的求學歷程，「成為教育者」的志向，不曾出現在這位資優生的人生選項裡，直到 27 歲那年父親驟逝，他決定傳承爸爸推廣趣味數學的遺志。

如何從一位數理資優生走向教職，賴以威的故事和教育觀點，邀請你一起往下閱讀>>>

一生重要的影響

談起自己的求學歷程、性格態度，賴以威的父親——賴雲台老師無非是他生命中的關鍵影響。在賴以威心中，爸爸是嚴師也是慈父、是教練也是最好的玩伴，下棋、玩牌是父子倆共同的日常興趣，他們一邊鬥智，也一邊鬥嘴，自己的數學興趣和能力也在其中逐漸養成。

「我的爸爸是一個自我要求很高的人，受他的影響，讓我開始督促自己要努力，給自己高標準，發揮最大的潛力。」賴以威憶起高中就讀師大附中科學班的日子，在高手雲集的班上，當時的成績並不出色。準備大學聯考的那年，父親慎重地表達對他的期待，但賴爸爸以一種溫柔的方式寄予厚望，每天都接送他上放學，賴以威笑說當時自己就像廢人一樣，「父親表達關心的方式，是盡可能幫我處理掉一些雜事，讓我能專心在唸書上，也因為這樣讓我覺得更應該要好好念書回應他」，於是他開始制定讀書規劃並紀律落實，重新把基本功打好，起初成績並無太多起色，但經過一學期的醞釀，最後大學聯考錄取了台大電機系。

內在的求知欲、外在的期待和眼光

作為一位擅長讀書的孩子，成長過程不免背負著家長和學校的高度期待，賴以威不諱言：「其實學生時期兢兢業業追求更好的課業表現，也是希望能夠滿足周邊大人們的期待，不想讓他們失望」，即使是一位盡力滿足大人期待的乖乖牌資優生，他也深知「樂於求知」的內在動機，才能一直支持他熬過伏案苦讀的聯考時光。

「我一直對求知很有興趣，遇到不懂就想要去搞清楚，喜歡把事情想透徹。當遇到數學問題，如果學到新方法，我會想要搞清楚為什麼，A 方法不能做嗎？一定要用 B 方法嗎？學到 C 方法，也會想著能不能用來解決過去碰到的問題。」看似活在他人的期待，但賴以威在學習、解題的過程，保有著自己的小叛逆！好奇、挑戰中得來的「融會貫通」，讓他發自內心獲得成就感，「把事情搞懂，對我來說是很有意義和開心的事情」！

數感爸爸，把數學帶進孩子的日常生活

在某個平凡日子，遠在德國當客座研究員的賴以威，突如其來的接到父親患肺腺癌末期的噩耗。

即使賴以威立刻飛回台灣陪伴爸爸，但一心只想把握僅剩時間的賴爸爸，仍持續不輟的為推廣趣味數學奔走，虛弱的身體終究不堪過勞，不到兩個月的時間即離開人世。

沒人接下賴雲台老師生前的重大託付，賴以威在父親離開後試著投入，沒想到從中做出興趣，也找到與爸爸連結的實感，於是他決定創立「數感實驗室」，繼承爸爸臨終前最用心投入的事 。

因為父親離開的突然，現在賴以威透過與孩子在一起的時光，把過去跟父親連結的吉光片羽找回來。

「寫作」一直是賴以威品嘗回憶、保存記憶和的方法，除了想念父親時書寫，現在他也在臉書上分享自己和孩子的日常互動、生活對話，其中四歲的二兒子「君君」有著極高的出鏡率，有位有問必答的數感爸爸，即使小小年紀，君君已經學會數數和基本運算。問起如何造就君君如此超齡的數學程度，賴以威分享：「關鍵在於把數學應用帶入孩子生活的大小場景」，每當孩子提出好奇和他討論，賴以威會反射性的將問題與數學連結，比如喜歡恐龍和太空的君君常常會突發奇想的問爸爸：「開車去月球要花少天？」、「木星和太陽誰大誰小？」，這些童言童語的問題，即使 Google 搜尋不到答案，父子倆也能藉由數學「自己算答案」。

人們喜歡把學過的、自己會的數學叫「常識」，沒有學過、不懂的數學叫「數學」

和以威老師談到四年一度「國際數學與科學教育成就趨勢調查 (TIMSS)2019」結果，台灣的孩子不管在數學、科學都名列前茅，學習的興趣及信心卻敬陪末座，賴以威說：「很多人不喜歡數學，是因為討厭數學課，而不是數學本身」，考試、代公式確實是數學的一部分，但不是數學的全部，科學也亦然。

「其實我們會的數學已經很多了，人們往往把數學想得太困難，與現實脫節」，數學無所不在，生活正應用著大量數學，如：買賣交易、存款、辦信用卡（基本運算、百分率、複利…等數學概念），然而這些生活中運用的數學，卻被自動化的被歸類於「常識」。

對於台灣教育的觀察與想法

這些年投入教育創新推動，賴以威認為現階段的台灣教育已明顯優於以往：「以前根本不會問小朋友喜不喜歡科學和數學，你先學就對了，到現在慢慢會強調孩子要有學習動機，關心他們喜不喜歡」，但賴以威深知，在升學主義的主旋律中，「學習動機」往往不是教育體制或家庭教育優先重視的部分，而我們都共同期待在未來的某一天「學習動機的重要性，將不再亞於學習知識本身」。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」，賴以威分享給我們的大科學人宣言：

❛❛ 如果人們不相信數學是簡單的，那麼他們只是不明白人生有多麼複雜。 ❜❜  ── 約翰．馮．諾伊曼

賴以威說：如果你是個大量使用數學的人，一定會知道「數學比起人生，簡單很多」，我們利用數學「探索知識」、「解決問題」，但現實世界中能真正被數學解決的問題還是有限，面對著未知的世界，數學能做到的僅僅是「預測」。

每個人天天面對著生離死別，即使有數學作為預測工具，仍得臣服於命運安排。

面對生命無常，現在賴以威更珍惜著每一刻與家人的平凡日子，在推廣趣味數學教育的同時，跨越時空和爸爸、孩子活在一起！

邀請您一同成為各行各業中的大科學人，您的捐款將支持「科學公益教材」的穩定開發，一起支持台灣科學教育，讓孩子從小開始像「科學家一樣思考」，帶著自信長大成為各行各業中「永保好奇」、「邏輯思辨」的大科學人！

【LIS 大科學計畫 ✦ 第二季】｜​928 教師節暖心上線 ▸▸▸▸▸▸▸

❛ 教育不只是老師的事，這是我們的任務，下一個世代的科學史，現在就得開始寫起！ ❜

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現代生活中的通信科技，從手機、電腦到 Wi-Fi，無所不在。《通信科技大解密》是一檔國科會科普產品製播計畫支持，並由國立臺灣師範大學賴以威副教授與泛科知識股份有限公司攜手合製。節目將帶領觀眾一窺通信科技的發展歷程，並讓大家了解這些技術是如何改變我們的生活。此外，節目除了在民視台灣台播出，因應現代人的收視習慣改變，節目也同步上架至數感實驗室的 YouTube 頻道，讓大眾能隨時隨地觀看。

通信科技不僅是日常生活的基礎，未來的 6G 技術更是全球科技競爭的焦點。臺灣政府已開始布局 6G 市場，其它國家如美、中、歐盟也紛紛備戰此領域。想維持臺灣的科技優勢，不能只專注於半導體或 AI 的發展，通訊科技同樣不可忽視。賴以威老師想透過《通信科技大解密》這個節目，為大眾建立通訊科技的基礎知識，讓更多人了解它的重要性，同時為未來的產業培養跨域人才，確保臺灣在全球通訊科技競賽中占領先地位。

《通信科技大解密》節目分為四大主題：

【第一部分：通信的起源】首先帶領觀眾探索通信技術的起源，從書信、旗語到古代烽火臺，介紹古代社會如何傳遞訊息，了解通訊技術如何一步步演進，形成現代通信的基礎；現代3C產品不可或缺的靈魂－－晶片和電話的發明，如何改變資訊的傳遞速度與範圍。

【第二部分：通信科學家的故事】聚焦改變通信歷史的關鍵人物，從摩斯發明電報，到貝爾創造電話，再到喬治·布爾與克勞德·香農為現代通信技術奠定數學與理論基礎。此外，還介紹展頻技術的發明者海蒂·拉瑪的故事，讓觀眾了解這些偉大科學家的生平與如何影響通信科技的發展。

【第三部分：生活中的通信名詞】觀眾將進入一個與日常生活息息相關的通信世界，了解 Wi-Fi、頻寬、物聯網、6G、衛星通信、Li-Fi 等名詞的意涵及其應用，並介紹環境通信和氣球通信等前瞻技術的潛力，深入淺出地解釋看似複雜的技術名詞。

【技術部分：解密通信技術】節目也會帶領觀眾進入核心通信技術的解密過程，例如通信模型、錯誤更正碼等，介紹數學是如何影響現代通信技術、如何確保訊息傳輸的準確性。

《通信科技大解密》一共 16 集，觀眾可在數感實驗室的 YouTube 頻道（https://reurl.cc/GpOy9p）隨時重溫完整內容。無論是對通信科技充滿好奇的學生，還是對未來技術感興趣的社會大眾，都能透過這系列節目輕鬆獲取知識。