研究途中，遇上的那些驚喜──林明德與米爾頓釉小蜂

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。

• 作者／顯微觀點
• 本文轉載自顯微觀點《影像設施當「自己研究」專訪顯微攝影競賽銀獎温榮崑》

2025 Taiwan顯微攝影競賽銀獎作品，如絢爛煙火綻開的影像，呈現的卻是共軛焦染色的果蠅腸道，透過多通道螢光標記出果蠅腸道細胞與組織的細緻分布。但這幅影像並不是刻意為之，拍攝者温榮崑表示，起初只是為了節省研究資源，在一張玻片上排列最多的樣本，卻意外拍攝出效果不錯的影像。

除了這屆獲得銀獎的作品，温榮崑也曾於2023年參賽，並獲得「優選」。當時，他將拍攝的海拉細胞命名為「James P. Sullivan」——怪獸電力公司裡的那隻「毛怪」蘇利文。不同屆的得獎作品，都展現出他饒富趣味的影像敘事。

無心插柳 拍出趣味作品

温榮崑現職為中央研究院生物化學研究所的研究助技師，為影像核心設施的管理者。這次參賽作品並非他的「研究主題」，而是他在「測試」儀器極限時無心插柳所拍攝出的作品。

「近期所上添購了新的共軛焦顯微鏡，所以來測試看看Z軸堆疊的成效以及動態拍攝究竟能有多快」，温榮崑表示為了能夠更了解機器的功能，因此他會自己製備或使用諮詢的樣本來測試在何不同條件下可以拍到的影像。

排列成環狀的果蠅腸道，除了是讓玻片中承載的樣本最大化，他表示也想看整段腸道不同區段之間的變化。至於影像中的顏色漸層，反映的是果蠅腸道內本身不同腸道細胞的功能分佈以及對氧化壓力（ROS）的不同反應。

這張影像同時標記了三種不同的螢光訊號：DAPI（藍色）標記所有腸道細胞的細胞核，GFP（綠色）表現於特定果蠅腸道幹細胞當中，Phospho-Histone H3（pH3，紅色）則用於觀察腸道幹細胞在氧化壓力下的分裂與增生。「這種漸層只有在把整條腸道拍下來時才看得出來。」

至於2023年的優選作品，温榮崑笑說，這也不是刻意為之，而是當時和影像分析同好討論到色盲友善（Colorblind-friendly）影像套色議題，便試著將不同的顏色套在海拉細胞的影像上。套到青色（Cyan）時覺得很像毛怪，便以此命名參賽。

把管理核心設施當作自己的研究

之所以親自拿樣本測試機器、和研究人員深入討論影像議題，來自於温榮崑對這份工作的理念。管理影像核心設施的温榮崑一開始並非「影像專門」或「光學」相關科系畢業，但一路從大學到研究生時期，他的研究一直都離不開生物影像，並在博士班期間一路以果蠅為主要模式生物進行研究。

接下影像核心設施工作後，温榮崑用「經營者」的角度看待這份工作，刻意拉開各項設備的功能定位，透過明確區分解析度、速度、活細胞適用性等，讓研究人員可以使用最適合的儀器進行研究。

近年，他也和中研院各研究所及台大醫學院等相關影像核心研究單位，共同建立影像分析社群EABIAS（東亞生物影像分析社群），積極與其他核心設施管理者交流經驗。

「這裡就是我的研究」，雖然最後沒有走上教職之路，温榮崑認為擔任研究技師反而可以接觸到各種不同面向的領域，做得更廣、更深，也能持續探索科學與美感交會之處。

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本文轉載自顯微觀點

每年，日本光學大廠Olympus都會舉辦「年度影像大賽」（Image of the Year），以光學顯微鏡所拍出的生命科學影像為主題，向全世界徵求優秀的顯微攝影作品。從繽紛的老鼠胚胎到宛如寶石的蝴蝶翅膀，每一張照片都呈現生命前所未見的面貌。

就在2019年，來自台灣的林明德，也因為一張照片而獲得榮譽獎（Honorable Mentions）。在這張照片上，有許多圓球狀的物體正發出綠色光芒，而每顆圓球都帶有一支長長的柄，好似一大串漂浮著的氣球。

這幅散發魔幻風格的景象，難以想像來自於一種昆蟲的卵巢內部。

昆蟲創造的另類世界

這種昆蟲稱為米爾頓釉小蜂，屬於膜翅目釉小蜂科，其幼蟲常會寄生於蓮霧，在台灣主要分布於嘉義、南投、屏東等蓮霧產區。

米爾頓釉小蜂在產卵時，會將產卵管插入蓮霧的子房，讓幼蟲寄生在蓮霧種子的內部，隨著蓮霧果實長大，種子也會因幼蟲發育而嚴重變形，形成所謂的「癭」。種子於是成為釉小蜂的食物，幫助幼蟲羽化成熟。釉小蜂變為成蟲後會離開癭室，並在蓮霧果肉上鑽出一個小隧道而飛離，因此蓮霧若遭到寄生，就會在表面找到許多細小的孔洞。

2006年，中興大學昆蟲學系教授楊曼妙首次在台灣鑑定並記錄米爾頓釉小蜂的存在，從此投入許多相關研究。因緣際會下，在數年前，楊曼妙委託林明德協助研究米爾頓釉小蜂的生殖系統。

楊曼妙之所以會委託林明德其來有自，林明德在慈濟大學分子生物暨人類遺傳學系所建立的實驗室，長期研究昆蟲的生殖系統，透過他熟悉的共軛焦顯微鏡，無論多麼細微的昆蟲結構也能一覽無遺。

於是，林明德解剖楊曼妙送來的樣本，取出釉小蜂的卵巢，經過處理後，拍下這微小樣本的真實樣貌。然而，眼前的畫面卻讓林明德出乎意料──每個圓俏的卵，都連接著一條長長的柄，這些柄又彼此纏繞在一起，形成一大束結構。

他曾用顯微鏡看過隱翅蟲、椿象、螽斯等各種形態的昆蟲卵巢，可是像米爾頓釉小蜂這種模樣的卵巢，林明德也是第一次見到。

米爾頓釉小蜂身形極小，成蟲長度僅有1毫米，而卵本身更是小到近乎透明，為了捕捉這些卵的輪廓，林明德在樣本中加入紅色與綠色的螢光染劑，並透過共軛焦顯微鏡偵測這些螢光訊號，「綠色的是細胞結構，像是卵細胞表面的那一層上皮細胞，而紅紅一點就是細胞核。」林明德說，照片裡的上皮細胞尚在發育，不久後細胞就會死亡，變成卵殼。

林明德能夠觀察到這些細節，都得仰賴共軛焦顯微鏡。這種顯微鏡能夠一層一層掃描樣本，解析樣本在不同深度的螢光訊號，最後將所有獲得的訊號拼接成一幅完整的圖樣，精準呈現生物組織的立體結構。因此，共軛焦顯微鏡也成為林明德實驗室的主力研究工具。

林明德除了研究昆蟲生殖細胞的發育，也以果蠅為材料來研究發育生物學，甚至利用斑馬魚來探討人類罕見疾病的突變等，研究題材十分廣泛。在研究這些題材的途中，拍攝過無數影像，不時也會發現一些讓雙眼為之一亮的事物。這些事物有些成為了科學研究的養分，有些則誤打誤撞成為了他參加顯微攝影比賽的契機。

研究途中誕生的驚喜

有趣的是，林明德第一次投稿的顯微攝影作品，是刊登在一間生技公司的產品目錄上。

當時的他就讀碩士班，正在研究「D型肝炎病毒」，常使用共軛焦顯微鏡來拍攝病毒蛋白在細胞裡的分布位置。「那時候，有一間賣螢光抗體的公司，叫做Molecular Probes（現稱Invitrogen）。」某一次，林明德在這間公司的產品目錄裡，看到一則廣告，「如果你用它的抗體，並把拍出來的照片寄給它，要是它採用的話，就會送你一支抗體。」林明德為了這支免費的抗體，特別拍了一張照片，結果還真的刊登在公司的產品目錄上，每次翻目錄都會看到那張照片。

前陣子林明德獲獎的Olympus年度影像大賽，則是偶然從Email收到比賽訊息，「第一名的獎品是鏡頭一組，我就想，實驗室好像缺了一些好鏡頭。」雖然最終林明德沒能得到首獎，卻也拿到一面獎牌。

林明德笑說，雖然榮譽獎沒有獎金，但這一面壓克力做的透明獎牌，上頭用雷射刻上了那張得獎作品，仍是個值得珍藏的紀念。

當問到最近還有沒有新的顯微攝影作品，他坦承，「我很少為了刻意要拍出一張照片而去把樣本染色，大部分還是因為實驗的需求才去做。」很多令人讚嘆的影像，都是在科學研究的路途上偶然獲得。直到現在，他仍然會對昆蟲的多變性感到驚訝，「不同昆蟲的卵巢顏色都不一樣，像小黑蚊吸完血後，卵巢會變橘色的；有些椿象則是綠色的。」米爾頓釉小蜂還有個親戚叫做「刺桐釉小蜂」，雖然同是小蜂，但卵卻長得像一支啞鈴，也沒有長長的柄。

他突然想起以前大學曾參加攝影社的往事，他說他那時才剛加入不久，就不小心騎腳踏車出了車禍，腳因此縫了十針，只能杵著拐杖在校園裡慢慢走，自然也就沒再進過攝影社。

不過他如今覺得，他在調整共軛焦顯微鏡的參數時，就猶如在操控普通相機一般，而且要拍出好成果，就得掌握樣本的特性，了解自己想要呈現什麼東西。因此，顯微鏡在不同人的操作下，就會得到不同的結果，「就像大家拿同一台相機，可是拍出來就會長得不一樣。」

另外，不只是共軛焦顯微鏡，使用者也可以根據不同需求，選擇偏光顯微鏡、電子顯微鏡、原子力顯微鏡等各種類型的顯微鏡，「根據想呈現的東西，選擇適合的工具。」他如此強調。

此時此刻，林明德還有很多研究題目想做，他指著電腦上米爾頓釉小蜂的照片說，其實連接卵的這些柄具有何種功能，目前還無人知曉。果蠅、小黑蚊等昆蟲的生殖系統，也還有很多尚未解開的謎團。

林明德的下個顯微攝影作品，可能也暫時還不會出現在眾人眼前，但或許在某個研究的路途上，他會再度碰上另一個意外的驚喜。

資料來源： Congratulations to the winners of the 2011 Olympus BioScapes Digital Imaging Competition!