表現多種抗蟲毒素的轉殖作物就可以萬無一失嗎？

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。

目前全世界的農田，因為病蟲害而損失 10% 至 15% 的農作物。

氣候和農業害蟲

昆蟲的生理機能對溫度的改變敏感，溫度上升 10°C 會使其新陳代謝率加倍，溫度突然上升會加速昆蟲的食物消耗、成長和移動。

最近一份《科學雜誌》（Science）的研究，證實溫度提高 2°C 可能使大量農作物遭到昆蟲啃食，在歐洲和北美洲，小麥和高粱的蛋白質成分顯著下降，西歐則是有近 75% 的小麥作物遭到蟲害。

溫度上升會改變害蟲的整體數量，結果造成：

• 世代更替的頻率增加。
• 地理區域擴大。
• 昆蟲散播的植物病。
• 更可能捱過冬天。
• 昆蟲和其掠食者不再同步。
• 植物的成長和昆蟲不同步。

氣候與農業疾病

真菌影響糧食作物， 而且通常在 20-30° C 時成長旺盛，氣候變遷使全球溫度上升，沿赤道區也將會發生真菌疾病的改變。

愛爾蘭馬鈴薯歉收是真菌疾病造成，被稱為「立枯病」，進而傳染當地的農作物。這些疾病在遠離赤道的地區極可能再度出現，影響地區的糧食安全。

20 億人的缺糧危機

地球上有超過 20 億人受到缺糧的威脅，或是缺乏安全營養的食物，大氣中二氧化碳濃度升高使溫度升高、洪水氾濫以及陸地和土壤劣化，於是農作物產出的營養價值和品質以及家畜的生產力下降。

策略與國際研究中心（The Center for Strategic & International Studies, CSIS）表示，溫度中數每上升攝氏 1 度，和農作物產出下降 10% 之間有關連性，熱浪可能造成農作物的全面歉收，至於土地管理不良、森林砍伐以及牲畜過度放牧而破壞草地，則加重了氣候相關的影響，也增加糧食系統的整體威脅。

食物匱乏將持續惡化，導致更多饑荒和營養不良，此外農作物和家畜大規模遠離養分耗盡或無法使用的土壤也將更為常見。

陸地和土壤劣化的問題

陸地和土壤失去支持生命的物理性、化學性或生物特質，稱為劣化。相較工業革命和大規模農耕之前的狀態，如今地球上超過 75% 的土地養分殆盡，科學家預期 2050 年以前， 可能到達 90%。

世界各地，每年有相當半個歐盟（418 萬平方公尺）的土地變得較不具生產力與耐受力，而以非洲和亞洲受創最重。

岩石和土壤崩解後，被風和雨沖刷侵蝕而使陸地劣化，這個過程是自然發生的，但極端天氣事件使它更加嚴重。

隨著海岸地區的海平面上升， 鄰近一帶的陸地被海水淹沒，剩下的陸地會因為鹽分和汙染物增加而變得不堪使用。

土壤劣化也透過以下發生：

• 農業活動
• 動物吃草
• 森林砍伐
• 都市化程度升高

如今，32 億人經歷某種程度陸地劣化的效應，導致糧食供應減少，且往往伴隨遷徙的增加。

土壤的重要性

在我們腳下的棕色塵土，裡頭至少包含所有全球生物多樣性的四分之一，而且對提供乾淨的水是不可或缺，1 茶匙裡的土壤有數十億微生物，據估計，土壤中所含的碳，比大氣多了 3 倍。

95% 的全球食物供應仰賴土壤，來養活大部分的生物。氣候暖化達 2°C 將使土壤中超過 2,300 億公噸的二氧化碳外洩，可能使地球突然陷入不可逆的氣候變遷中。

其他面臨的問題

每一分鐘有大約 30 座足球場的土壤，因為以下原因而侵蝕或退化：

• 農業化學物質
• 森林砍伐
• 過度放牧

殺蟲劑的使用

二次世界大戰後，大型的化學公司鎖定食品業來擴充市場，在接下來的 50 年間，美國的殺蟲劑使用量增加 10 倍，但農作物的損失近乎翻倍，殺蟲劑毒死微生物，而這些微生物為世界各地數億公畝土地帶來健康土壤，例如土壤中的蚯蚓被噴灑殺蟲劑後，只生長到正常重量的一半，生殖力也遠不及未被殺蟲劑噴灑的蚯蚓。

風力

陸上風力渦輪（onshore wind turbine）需要發電半年，來抵銷建設它所用掉的能源，但在此之後，在它使用年限 24 年間，生產出 100% 無碳的電力。

大規模太陽能

印度的巴德拉太陽能公園（Bhadla Solar Park）是全世界最大的太陽能農場（solar farm），創造出 2,245 百萬瓦（ＭＷ）的電，超過許多燒炭或核能電廠。它位在沙漠，太陽能板是由機器人清理，而這些機器人的運作不需要用到水。

主要農作物產量下降

根據聯合國農糧組織（United Nations Food and Agriculture Organization, FAO），2020 年有高達 8.11億人飽受飢餓之苦，約占全人類的 10%。

隨著全球的平均溫度上升，乾旱和洪水發生的頻率可能降低糧食供應，而更嚴重的天然災害和活躍的病蟲害也將進一步減少農作物產出，目前有針對氣候變遷對糧食產出做出整體預測，全球最重要的農作物玉米，預估將減少高達 24% 產量，第二重要的小麥，在升溫 1.5° C 的情況下減少 14%，在升溫 2° C 的情況下減少 37%，大豆的收成量在升溫 2° C 下則可能掉落 10-12%。

目前世界可以藉由向不受影響的地區採購，來因應特定地域的乾旱或農作物歉收，美國、巴西、阿根廷和烏克蘭這 4 個最大的玉米出口國，占了出口的 87%，過去這些國家因為地理位置相距遙遠，不會同時出現農作物歉收的情形，如今這些地區的產出，會在升溫 2° C 下減少 8 至 18%，在升溫 4° C 下，下降 19 至 47%。在升溫 2° C 下，4 大農作區同時歉收的風險是 7%，溫度上升到 4° C 時，風險飆高到 86%。

我們的人是在追求「富足」而不是「永續」，

對我而言，「永續」意謂維持國家資源在得以維生的線上，

直到這些資源最終消失，或工業已經受夠而離開。

追求「富足」是確保你的孫子不需要像你那麼努力工作，

確保當我們把這園子留給他們時，他們將擁有所需的一切。

⸺喬．馬丁（Joe Martin），獨木舟雕刻大師

一個起司漢堡的碳足跡，等於 9 個鷹嘴豆餅（falafei）加上口袋餅，或是 6 份炸魚和薯條（fish and chips）。

糧價也因此飆高

糧價由供需的改變決定，雖然需求大致穩定，但供給可能變動。旱災和水災降低農作物的生產力和農田的產出，威脅食物的供應而導致價格上升，行銷和包裝成本的改變也會。

貿易也是主要因素，英國有大約 40% 的食物（香蕉、茶、咖啡、奶油、羊肉等）要靠進口，大部分國家的食物供應也仰賴貿易，美國的食物來自加拿大、墨西哥等國家，船運的汽油和貨櫃成本也占糧食成本的一部分。

糧價高漲會因為氣候變遷而惡化，2021 年的平均糧食價格是近 50 年來最高，巴西的乾旱、洪水和霜害，使咖啡價格上漲 30%，消費者只能眼巴巴看著咖啡的價格節節高升。

俄羅斯、美國和加拿大⸺杜蘭小麥最大供應國⸺的乾旱，導致杜蘭小麥減產，麵包和麵條漲價已經讓消費者有感，以番茄為主的蔬果價格，也因為佛羅里達和加州氣候變遷問題而節節高升。

世界曾經目睹幾次糧價飆高，1973 年，全球石油危機和乾旱造成糧價上漲，2008 年，石油價格上漲、澳洲乾旱以及美國決定種玉米來生產燃料而不是食用用途，因此推高動物飼料的價格而導致糧食價格膨脹，2021 年，糧價飆高的情形類似 1973 年，只是這次極端天氣扮演較顯著的角色。

糧價上漲影響各種收入的人，只是方式不同。糧價直接威脅低收入戶的糧食供應導致飢荒，至於較高收入家庭，則是較不健康的飲食和肥胖增加。

到 2030 年以前，10 種主要農作物當中，9 種的生長速度將遲緩或開始放緩。至少部分來自氣候變遷，平均價格將看到顯著上升。

——本文摘自《圖解全球碳年鑑：一本揭露所有關於碳的真相，並即時改變之書》，2022 年 9 月，商業周刊，未經同意請勿轉載。

莊汶博／臺灣大學農藝系助理教授

今 (2019) 年全臺最火紅的昆蟲議題，絕對非秋行軍蟲 (fall armyworm, FAW) 莫屬了！這個近期飄洋過海來臺灣的外來種，為何會重要到被全民「通緝」？牠的出現，又會對本土農業實務與管理帶來什麼巨大的挑戰？

蟲蟲危機哪裡來？

秋行軍蟲，又名草地貪夜蛾 (Spodoptera frugiperda) ，原分布於美洲大陸，於 2016 年突然入侵非洲奈及利亞，且 2 年內在非洲造成重大的經濟危害，隨後於 2018 年入侵印度。此外，秋行軍蟲除了今年 1 月在中國雲南現身，臺灣苗栗的飛牛牧場也於今年 6 月初發現第一例入侵案件，不到一個月，經全民通報與形態確認後發現破百個案例，現今連日本鹿兒島都能發現秋行軍蟲的蹤跡。

秋行軍蟲的名聲之所以這麼響亮，是因為其幼蟲的寄主範圍廣且主要危害玉米、水稻及十字花科等農藝園藝主要作物，且植物受損的狀況相對其他害蟲來說嚴重許多，這隻蟲幼蟲的危害程度之大，令人感到驚訝。

以玉米為例，在玉米上看到的危害大都會發生在玉米輪生期，秋行軍蟲的幼蟲偏好輪生期的未展開葉，並可從未展開葉一路往下吃到植物頂端的分生組織，造成玉米的產量損失。也因為如此，田間通常可透過玉米危害狀及昆蟲糞便量的觀察，來判斷秋行軍蟲危害的可能性。

為何秋行軍蟲喜好這部份的葉片？首先，輪生期未展開葉的木質素尚未建構完成，因此幼蟲攝食這部份的葉片比較容易消化且可相對得到較多的營養；而輪生期未展開葉的濕度夠，幼蟲躲在這裡比較不會因為溫度太高或是太陽直射造成水分喪失；最後，幼蟲躲在輪生期的未展開葉裡，可以躲避天敵的攻擊。

什麼！原來秋行軍蟲還有分種類喔！

在美洲，秋行軍蟲大多都出現在玉米田，然而該蟲有少部分族群在水稻及小型禾本科植物被發現，進而得知秋行軍蟲有 2 個品系，分別為玉米品系 (corn strain) 及水稻品系 (rice strain) 。

令人頭痛地，這兩品系無法利用外型來區分，目前可辨別的方法，主要是針對品系間的遺傳差異，以分子鑑定來做區分。此外，這兩品系的取食行為及成蟲交尾時間也明顯不同。

然而，現今臺灣的通報案例雖皆在玉米田區發現，但分子鑑定的結果大多為水稻品系，僅有苗栗縣飛牛牧場鑑定結果為玉米品系，相當不尋常。不過，其實品系的不同，並不代表在玉米上取食的一定是玉米品系，反之亦然，牠們只是對寄主植物的喜好程度不同而已。

尤其這一波隨著西南氣流飛往臺灣的秋行軍蟲族群，可能為非洲或是亞洲入侵的少數特殊族群，已經無法利用原本美洲族群的相關研究來判斷其行為。

我們與秋行軍蟲的距離

根據研究，利用分子鑑定發現，在非洲危害玉米的秋行軍蟲大多為水稻品系，這表示在非洲的族群對於寄主植物的偏好性已經跟在美洲族群不太一樣。這些灘頭堡的族群可能已改變其取食行為，因此臺灣的相關研究學者需了解這些族群的特性，例如取食行為等。

現階段，大多數的研究都支持遷飛族群主要的寄主植物為玉米，在臺灣也是發現一樣的危害狀況。然而，需要思考的是，倘若當玉米採收後，在田間無玉米植株的狀況下，秋行軍蟲雌蛾會在哪些植物上產卵、替代植物或作物可能會受到哪些危害。

由於秋行軍蟲入侵非洲的時間為 2016 年，也代表著在短短 3 年內，已從非洲入侵到亞洲甚至東北亞，變成全球化的入侵物種，速度超乎眾人想像，也使得聯合國糧農組織 (Food and Agriculture Organization, FAO) 將此蟲列為全球預警的重要農業害蟲。

接下來，秋行軍蟲是否可以在入侵地區繁衍下一代，便成了重要的議題。在臺灣，已知該蟲的遷飛族群成功在此產出下一代的卵，也知道該子代已成功利用寄主植物（玉米）成長並化蛹，更有田間證據表示該族群已成功羽化成蛾。這些新羽化的族群是否能在臺灣建立起族群，為現在學者及政府單位觀察的重點。

此外，倘若秋行軍蟲能在臺灣立足，它的長距離遷徙行為是否會造成在監測管理上的困難？倘若無法立足，在中國的族群是否會如同在北美的遷飛方式（每年從南方遷飛至北方）隨著西南氣流飛抵臺灣？若真如此，臺灣政府部門可能要有相關的配套措施。

現代問題需要現代手段，秋行軍蟲也需要防治手段

殷鑑入侵臺灣的秋行軍蟲為水稻品系，而水稻為臺灣最大的種植面積作物，其是否會受到秋行軍蟲的危害，格外受到重視。

目前為止，臺灣還尚未在水稻上發現秋行軍蟲，筆者也詢問過國際水稻研究院的昆蟲專家相關問題，得到的回應是目前他們也在仔細觀察全世界的水稻是否會受影響，但目前為止並沒有發現這樣的現象。

農業界對於秋行軍蟲的危害有 2 種不同的看法。一方專家認為，秋行軍蟲跟一般廣食性害蟲一樣，可利用現今的害蟲防治管理。

另一方專家則認為，由於秋行軍蟲的寄主植物範圍遠大於現今在臺灣危害的害蟲，再加上其為新興入侵害蟲且有報導指出，秋行軍蟲對部份農藥具有抗藥性，故對於秋行軍蟲的入侵，需有比較謹慎並積極的管理策略。

筆者認為，秋行軍蟲是否可能在臺灣立足尚待觀察，然而對於這種新興入侵昆蟲的可能危害，需要比較謹慎地看待，理由有幾點如下：

第一，輪作制度的優點之一，便是利用種植不同類的作物使田間病蟲的危害無法延續下去；倘若秋行軍蟲能在臺灣立足且其寄主範圍仍跟美洲族群相似，那臺灣現今的輪作制度將受到挑戰。第二，雖然臺灣現今有休耕補助，然而，雜草或綠肥作物可能也會成為秋行軍蟲的寄主植物，故休耕政策可能也需要有討論的必要。

最後，則是有機農業及學校單位食農場域的管理方式──秋行軍蟲在臺灣是否會有天敵尚未了解，但筆者相信一些寄主範圍較廣的天敵昆蟲應該有機會作為防治的方法。

不過，這些天敵及現階段的生物防治資材，如蘇力菌、黑殭菌等，是否能有效管理秋行軍蟲的危害，仍有待觀察。

未雨綢繆總是好，秋行軍蟲別再跑

以上所提出的問題不盡然皆會發生，將有待政府相關單位及大專院校相關老師去做進一步的探討及研究。根據臺灣的防檢疫能力及田間管理能力，筆者相信，秋行軍蟲的危害可能不會像非洲或其他亞洲鄰國這樣的嚴重，然而仍需針對秋行軍蟲有一套害物整合管理 (Integrated Pest Management, IPM) 策略來因應其可能造成的危害。

本文摘自《科學月刊 08 月號/2019 第 596 期：仿物種智慧》，科學月刊社出版。