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科學中的女性:未被運用的潛能

SciDev
・2011/06/24 ・2004字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

性別問題應該成為發展中國家科研政策的一個不可分割的部分。 Flickr/ niyam bhushan

人們常常提到的發展中國家科學活動水平較低的一個原因是缺乏資源。然而,由於一批覆雜的社會和文化原因交織在一起,有一種很容易利用的資源在這些地區仍然常常被忽視,這就是它們女性的腦力。

這個圖景並非一樣地黯淡。例如,在拉丁美洲和加勒比地區,女性在科研界發揮了重要作用,在那裡她們佔了科學勞動力的將近一半(45.0%),這遠遠高於33.9%的歐洲平均水平。

事實上,聯合國教科文組織(UNESCO)統計研究所估計,幾個國家——例如拉丁美洲的委內瑞拉和烏拉圭,非洲南部的賴索托,以及東南亞的菲律賓和泰國——的女科學家數量都比男科學家多。在緬甸,據報導這個數字是85.5%。

然而,在其他地方,這個記錄並不好。在墨西哥和智利,男科學家和女科學家的比例在2:1以上,大多數非洲國家也是如此。在印度,只有14.8%的科研人員是女性。

各國無法忽視越來越多的證據表明女性更多地參與科學可以刺激經濟和社會發展。需要讓政策制定者和決策者都意識到這種相關性,並且採取積極的措施克服阻止女性參與科學的許多障礙。

克服障礙

本週,我們在一個專題聚焦中發表了一系列的文章,探索了為何如此多的女性人才在發展中國家被忽視了。我們凸顯了阻止女性從事科學職業或取得進步的障礙,以及女性——以及她們的男同事——可以採取的在教育和科研中促進性別平等的措施。

Jeanne Therese H. Andres撰寫的一篇背景文章為我們帶來了關於女性在自然科學中沒有被充分代表的事實與數字,凸顯了與性別有關的統計數據的缺乏,並揭示出了一張隱性的障礙之網,它始於童年,在女性獲得高級學位之後仍然持續存在。

和它相互補充的是一篇特寫,在這篇特寫中,本網站的記者報導了5個發展中國家的女科學家如何奮力成為了各自領域的權威。她們的故事既揭示出了她們面臨的挑戰,也揭示出了是什麼幫助她們成功。

在5篇觀點文章的第一篇中,德國柏林Charité大學醫院的神經科學家Emily Ngubia Kuria質疑了關於女性的科學能力的誤解,這些誤解甚至在學術機構持續存在。她說,所謂性別鴻溝始於小學的想法是被誤導的——中學才是女孩開始退出的地方。

南非科技部長Naledi Pandor說,增加女性對科學知識的獲取對於經濟增長具有關鍵作用。而且儘管實現性別平等可能花費時間,各國可以採取實際的措施糾正這一情況。

曾任UNESCO資深項目專家的Minella Alarcon說,女性本身能夠通過教授科學從而在彌合這一鴻溝方面起到積極作用。缺少科學教師,教學方法過時。她認為政府提供資金培訓下一代女科學家可以產生影響力。

輔導是鼓勵女生堅持學習自然科學的另一種方法,而荷蘭Tilbury大學的社會心理學家Tineke Willemsen提出了基本的規則。她解釋了女性如何能夠從一種幫助雙方迎接她們面臨的挑戰的輔導關係中獲益。

最後,來自加州大學伯克利分校的Mary Ann Mason說,大學可以成為變革的力量的一部分。她描述了對子女友好的制度政策如何能夠培育一種把男性和女性放在職業的平等基礎上的文化

前方道路

女性在科學上取得成功的原因是她們的能動性,常常是因為她們的家庭的支持。但是成功仍然是一種例外而不是慣例——沒有促進科學中的性別平等的容易的方法。這一組文章提出了長期解決方案的關鍵組成部分。

首先,改善女孩對小學和中學教育——特別是科學教育——的獲取是關鍵。但是僅僅獲取是不夠的:沒有課堂上的鼓勵和最新的教學方法,女孩可能仍然會遠離科學領域。

在更長的時期,教育女孩可以改變傳統觀念,推翻文化障礙和性別刻板印象,並且幫助把女孩轉變為經濟貢獻者。這種社會文化轉變需要從家庭層次啟動,並且延伸到更廣泛的社會。

對於接受了高等教育並且開始了她們的職業的女性,諸如輔導、照顧子女和資助等制度政策可以影響她們能否超越或落後於男同事。

在國家層面上,需要收集關於性別的數據從而為政策提供信息,而這類統計數據應該可以在各國之間加以比較。有了可靠的數據,就可以對科學與性別的具體優先領域採取定向干預,而且可以記錄下減少性別鴻溝的進展(或者沒能減少性別鴻溝)。

為了實現發展目標,應該提供更多的支持和激勵從而鼓勵女孩和女性成為科學家和創新者。國家和機構都需要考慮把性別問題作為它們的科研政策的一個不可分割的部分,而不僅僅是一個額外的選項。

作者:
David Dickson,科學與發展網絡(SciDev.Net)主任
Jeanne Therese H. Andres,專題聚焦顧問

本文是關於克服科學中的性別障礙專題聚焦的一部分。

本文原發表於SciDev.net[2011-06-22]

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科學與發展網絡(SciDev.net),提供有關科學、技術以及發展中國家的新聞、觀點和信息。

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匈奴西側邊疆,女主與她們的手下?
寒波_96
・2023/07/05 ・5509字 ・閱讀時間約 11 分鐘

匈奴帝國是歐亞草原的第一個帝國,主要疆域位於蒙古,世界史上有一席之地。匈奴人缺乏自身的文字記載,後人只能參考旁觀者,主要是漢朝人的歷史紀錄。所幸近來考古學、遺傳學的進展,大幅增進我們對匈奴的認識,也帶來新的啟示。

由遺骸直接取得古代 DNA 分析遺傳訊息,此前得知「匈奴人」的血脈源流相當多元,2023 年問世的一篇論文,調查匈奴帝國西部邊疆的墓葬,發現當地地位最高的都是女生,血緣絕大部分算是「東方」;而地位較低的男生們,遺傳上更加多元。

匈奴帝國全盛時期的疆域。雖然古早遊牧帝國的領土範圍,僅供參考。圖/wiki 百科

匈奴帝國的西部邊疆

匈奴帝國沒有明確的國界,不過當然有個勢力範圍。這項研究調查的地點位於現今的蒙古國西部,地理上算是阿爾泰山的南部,新疆的準噶爾盆地的東北方。這兒在匈奴時期,可謂匈奴勢力的最西端。

兩處大墓葬群距離約 50 公里,各有很多個墓。一些墓中有不少高貴的陪葬品,推測長眠者的地位較高;還有更多墓的派頭普通,墓主生前地位似乎較低。

一處墓葬群 Takhiltyn Khotgor,簡稱 TAK,年代介於公元前 40 年到公元 50 年。有兩小群 THL-82 和 THL-64 被完整挖掘,都以一位女性的華麗墓葬為主,周圍環繞幾個衛星墓葬。另外 THL-25 目前只有挖掘衛星墓葬。這兒以前報告過 1 個,加上這回 7 個,總共 8 個古代基因組。

另一處墓葬群 Shombuuzyn Belchir,簡稱 SBB,年代介於公元前 50 年到公元 210 年,這回貢獻 10 個古代基因組。

遺址地點,這項研究關注的 TAK、SBB 遺址位於匈奴勢力範圍的最西端。圖/參考資料1

身份高貴的女士們

匈奴帝國的年代約為公元前 200 年到公元 100 年,因此這回調查的樣本包括中期到後期,是匈奴已經興起一段時間後的狀況。研究對象們都只有代號,讀者假如有興趣,也能試著替他們取名字,比較有親切感。

完整挖掘的 THL-82 墓群的成年女生「TAK001」,陪葬在該區域最豐富。她長眠於裝飾精美的木製棺材,旁邊擺著六匹馬、中國風格的青銅馬戰車配件、一個青銅壺等陪葬品。

THL-64 墓群另一位狀況類似的女生「TAK002」長眠於木製棺材,旁邊擺著一匹馬、四隻羊,以及代表太陽及月亮的金盤。日、月是匈奴的象徵之一, 匈奴價值充斥。

澎湃的陪葬品以外,考古學家認為,我們想來平凡的木頭棺材,其實最能彰顯她們匈奴精英之尊貴地位。因為附近地區缺乏樹木,墓葬一般採用石材;木製棺材必需長途進口木柴方能製作,或許有數百公里之遙。更不用說,弓箭是匈奴人的命脈,而木頭是生產弓箭的寶貴原料。

由墓葬況狀判斷,這兩位女生當年是該地區身份很高的人,而周圍的附屬墓葬可能是她們的手下。有意思的是,與她們埋在一起的其他人,大家都沒有血親關係。

由於缺乏匈奴女主形象,請來滿都海鎮場面。成吉思汗以後,滿都海是蒙古影響力最大的統治者之一。圖/IMDB《Mandoukhai the Wise 智者滿都海》劇照

寫到這兒不能逃避,有必要解釋一下何謂匈奴的「血緣」,古遺傳學家講的「多元」或東方、西方是什麼意思?

多元血緣之匈奴帝國,哪些DNA融入蒙古?

至今已經累積超過一萬個古代基因組,大部分位於歐洲、中東,不過歐亞大陸北部、中部也有一批,交叉對照可以判斷,歷代蒙古居民的遺傳組成與變化。

匈奴帝國在兩千多年前誕生,比這更早以前,蒙古地區的人口十分有限,可以粗略劃分出三大遺傳族群。

偏東邊的 Slab Grave,以蒙古鐵器時代早期的樣本為代表(也類似所謂的 Ancient Northeast Asian,簡稱 ANA 祖源)。北邊的 Khövsgöl,以貝加爾湖附近青銅時代晚期的樣本為代表。拆解更細的話,Khövsgöl 其實也有源於草原西部的小部分血緣,不過兩者在這項研究都被視為「東方」。

靠西邊的阿爾泰地區,以青銅時代中期、晚期的樣本為代表,這支血脈大部分能追溯到草原西部較早的移民,算是匈奴較早的「西方」成分。這些祖源應該是匈奴帝國興起前,蒙古地區的人群基礎。

蒙古地區,早於匈奴、匈奴帝國形成後的血脈流動狀況。極為簡化,不過能展示大概的架構。圖/參考資料4

匈奴時期,又有更多方向的血脈加入草原大聯盟。東南方向的漢朝人,用此前發表的「Han_2000BP」為代表,無疑算作「東方」。

「西方」有多個源頭。西北方向的 Sagly/Uyuk,以阿爾泰山鐵器時代的 Chandman 樣本為代表(和東方的斯基泰人,例如「巴澤雷克文化」類似,還具備小部分 BMAC 血緣),不過地理上其實沒有太西。

還有西南方向的綠洲地帶「巴克特里亞-馬爾吉阿納(Bactria–Margiana Archaeological Complex,簡稱 BMAC)」,以及再度由草原西部遠道而來,血緣類似薩馬提亞人(Sarmatians)的新移民。

匈奴作為歐亞大陸中心的大帝國,融入各地血脈並不意外。奇妙的是,這項研究只探索一處很小的地區,同屬一個社群的幾個墓葬,竟然涵蓋大部分的血緣變化。

少少幾人,大家血緣都不一樣

陪葬品最華麗的 TAK001 有馬有車,姑且稱呼她為「馬車女士」。她配備約 9.3% 的少量西方血緣,大部分則是 Khövsgöl 東方血緣。葬在她附近的兩位男生「TAK008」和「TAK009」約 86.8% 西方血緣,三人間都沒有血緣關係。

充斥匈奴精神的 TAK002 姑且稱為「日月女士」。她幾乎完全配備東方血緣,卻與馬車女士不同。日月女士有一半為 Slab Grave,另一半則是漢朝血緣。她附近兩位男生「TAK003」的西方成分很高,「TAK004」則是 Slab Grave 東方血緣,三人間都沒有血緣關係。

另一處目前只挖掘衛星墓葬的 THL-25,分析兩人。男生「TAK006」完全為東方血緣,和日月女士一樣是 Slab Grave 加漢朝組合,不過比例不同。

「TAK005」是蘿莉,她是這群墓葬中唯一陪葬寒酸的女性,或許是年紀太小。她完全為 Sagly/Uyuk 西方血緣,另一位成年男生 TAK003 也有 70%。再度提醒讀者,盡管視作西方,此一追溯到阿爾泰地區的血脈,實際上並沒有多西邊,距離這回調查的遺址也不太遠。

總之,TAK 墓葬中人,每個人的血緣組成都不太一樣。男生們的血緣可謂變化多端,什麼都有。地位最高的馬車女士、日月女士皆以東方血緣為主,雖然兩位的「東方」完全不一樣。

TAK 遺址的古代基因組樣本之遺傳組成。Gonur1_BA 出土於中亞,現今的土庫曼 Gonur Tepe 遺址, 作為 BMAC 血緣的代表。圖/參考資料1

高貴女士的姻親網絡

50 公里遠處的 SBB 墓葬群,遺傳主要有 Slab Grave 東方、Sagly/Uyuk 西方兩款祖源,不同人的比例不同。看起來地位最高的墓葬 SBB002、SBB003、SBB007、SBB008 四位都是女生。

男生「SBB010」的陪葬品有鐵製的縫衣針。可見在匈奴文化中,縫衣針並非專屬於女生的陪葬品。

成年女生「SBB007」陪葬算這兒最豪華的,長眠於裝飾精美的木製棺材,擺著騎馬用的裝備、鍍金鐵帶扣、漢朝的彩繪漆杯。顯然匈奴女生不只社會地位高,也會騎馬(她以前因此被判斷為男生)。

為表示尊崇,姑且稱她為「騎馬女士」。她擁有大量 Slab Grave,少量漢朝和 Sagly/Uyuk 血緣。

個人層次上,「SBB005」最有意思。她是一位蘿莉,父母為遺傳上的近親,大概是表兄弟姐妹等級的二度血緣關係(不過取樣分析中沒有直接見到她的父母),也是這回分析中唯一的近親繁殖寶寶。

這位蘿莉和騎馬女士是二度親戚關係,遺傳組成也類似騎馬女士。蘿莉也與「SBB001」是二度親戚關係,但是 SBB001 和騎馬女士兩位並非血緣上的親戚,所以他們可謂騎馬女士為首的同一社群中,埋葬在一塊的姻親。

SBB 遺址的古代基因組樣本之遺傳組成。Gonur1_BA 出土於中亞,現今的土庫曼 Gonur Tepe 遺址, 作為 BMAC 血緣的代表。圖/參考資料1

匈奴大聯盟,眾多女主經營的統治網絡?

這回的分析對象僅管沒幾個人,眾人的血緣卻千變萬化,乍看有些雜亂。從中能得知哪些啟發?論文強調的觀點是:匈奴西部的邊疆地帶,東方血緣的女性扮演重要角色。

匈奴人的血緣非常多元,可謂歐亞大陸的熔爐,沒有所謂的匈奴 DNA;可是掌握權力與資源的,似乎更集中在特定族群。然而,Khövsgöl(匈奴北部)、Slab Grave(匈奴東部)、漢朝(匈奴外頭的東南部)血緣僅管都可以歸類為「東方」,淵源卻明顯有別。

從已知極為有限的樣本看來,配備這些血脈的女生,都有機會在匈奴社會中身居高位。加上其他匈奴邊疆的考古調查,此狀況似乎更為常見。也許這是匈奴的統治集團,在各地建構權力網絡的方式:源自東方的貴族女生,各自經營各地的群體。

由漢朝人的記錄看來,匈奴好像是鬆散的部落聯盟,但是匈奴帝國具體如何運作,我們幾乎沒有概念。這將是有意思的探索方向,也令人興起一些大膽的猜想。

如果對蒙古帝國的女性參政有興趣,傑克.魏澤福的《成吉思汗的女兒們》值得一讀。有些人看到匈奴女主的研究,就想起這本書。

與日月同在的文明帝國

換個角度思考也很有意思。依照漢文記載,匈奴人在荒郊野外居無定所,文化低落,生活原始又暴力;漢朝人假如被野蠻人擄掠,或是隨著和親進入匈奴,簡直就是從天堂淪落到地獄!

可是如今知道,歷來應該也有些漢朝人口用腳投票,自願投奔匈奴,想來匈奴生活並沒有那麼慘。至少我們能肯定, 被編戶齊民鎖在土地上,當韭菜索求無度的那些漢朝人,日子超級淒慘。

這回取樣的地點位於匈奴西部的邊疆,距離漢朝本土頗有距離。不過分析的 18 人中,五位或多或少具有漢朝血緣,三位還是地位崇高的成年女性。

倘若再考慮性別與政治,或許會有更不一樣的想像。住在漢朝的女性出生再好、個人資質再優秀,一輩子都沒機會擔任行政工作職位,但是如果活在匈奴……

有一半漢朝血緣的日月女士(粒線體單倍型為 A11。不確定她是第一代移民的女兒,或父母搭配剛好提供一半),生前是一方疆土的管理者,死後高規格的墓葬,見證她畢生的功績受到認可。伴她長眠,象徵匈奴精神的日、月金盤,對她有什麼特殊意義嗎?

有一位漢朝官員陳湯曾言:「明犯強漢者,雖遠必誅」,可謂反辱華的先驅。但是如今我們也知道這個世界上,不只一種「文明」。

延伸閱讀

參考資料

  1. Lee, J., Miller, B. K., Bayarsaikhan, J., Johannesson, E., Ventresca Miller, A., Warinner, C., & Jeong, C. (2023). Genetic population structure of the Xiongnu Empire at imperial and local scales. Science Advances, 9(15)
  2. Ancient DNA reveals the multiethnic structure of Mongolia’s first nomadic empire
  3. Politically savvy princesses wove together a vast ancient empire
  4. Jeong, C., Wang, K., Wilkin, S., Taylor, W. T. T., Miller, B. K., Bemmann, J. H., … & Warinner, C. (2020). A dynamic 6,000-year genetic history of Eurasia’s Eastern Steppe. Cell, 183(4), 890-904.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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揭開雙性的面紗:從雌雄嵌合體看待多元性別的世界
水鯨球_96
・2023/05/31 ・3092字 ・閱讀時間約 6 分鐘

你知道嗎?世界上的另一個族群
在這個世界上存在一種族群,叫雙性人,俗稱間性人,或陰陽人。他們的性器官或是性染色體異常,所造成性徵上不符合典型的男生或女生。根據聯合國統計,雙性人約佔全球人口 0.05% 到 1.7%。而我國監察院依照上限估算,台灣人約有 40 萬名雙性人。在許多生物中,也有因突變所形成的雙性特徵。讓我們透過自然界的案例,從其他生物面對雙性所造成的影響,檢視社會上面對雙性人的問題。

大自然中的「雌雄嵌合體」

一研究團隊在北美進行蝴蝶物種調查中,採集到很特別的一隻蝴蝶,經鑑定後為卡納藍蝴蝶(Plebejus samuelis。奇特的地方在於,這是一隻帶有雄性特徵和雌性特徵的蝴蝶,一側為藍色,但另一側為棕色邊緣還帶點橘色斑紋。

一側雌性,一側雄性的卡納藍蝴蝶。圖/Joshua P Jahner, 2015

這種生物現象叫做「雌雄嵌合體」,一半雄性、一半雌性。雌雄嵌合體不同於「雌雄同體」,雌雄同體指的是卵巢和精巢共存於同一個體上,身上所有體細胞都具同一基因型,但雌雄嵌合體是在同一個體上具有不同的基因型,而且不同基因型分布在不同的區域。

北美紅雀(也就是「憤怒鳥」的原型),也同樣存在「雌雄嵌合體」的現象。北美紅雀的雄鳥毛色鮮紅,雌鳥毛色呈淡褐色。雌雄嵌合體的北美紅雀則是一面紅色、一面白色。

雌雄嵌合體的北美紅雀。

對於雌雄嵌合體的北美紅雀來說,雙重的性別特徵大大影響了牠們的生活。牠們求偶時唱著雄性的求偶歌,但身體卻跳著雌性舞蹈,而奇特的體色也讓牠們無法融入族群。

在求偶上遇到困難的除了北美紅雀,還有雌雄嵌合體的蚊子。科學家在加州聖華金谷(san joaquin valley)採集到多種雌雄嵌合體的蚊子,比較特別的是,牠們雌雄的區域分佈不是左、右兩邊,而是上、下兩部分。科學家們採集到的其中一隻是紅胸庫蚊(Culex rubithoracis),牠的雌性部分在頭部,雄性區域則是在胸腹部。

實驗採集到的紅胸庫蚊。其頭部呈現雌性,具有羽狀觸角和短鬚;腹部則為雄性。圖/De La Vega et al., 2020

這樣的蚊子在繁殖上有著極大的阻礙,原因有兩個。第一個是牠們的翅膀。雌性蚊子的翅膀發出的聲音頻率,可以吸引雄蚊進行交配,然而雌雄嵌合體的蚊子,其翅膀卻可能是雄性的,因此無法和雄蚊互相吸引。第二個原因則和進食有關。雌蚊之所以會有吸血的行為,是因為牠們在產卵時需要血中的營養素,但對於雌雄嵌合體的蚊子來說,「頭部雌性、腹部雄性」的特徵,會導致吸進去的血沒有對應的消化酶可以被消化、吸收,進而導致死亡,牠們在開心吸血的同時可能連自己怎麼死的都不知道。

如果頭部剛好是雄性區域,也可能因爲刺吸式口器中的上下顎退化,導致根本不能刺穿動物皮膚來獲取血液;此外,雄性頭部也沒有感知宿主的受器,根本找不到可以吸血的對象。種種特徵和功能缺陷對於雌雄嵌合體的蚊子來說簡直厄運連連。

雌雄嵌合體」的現象是如何產生的?

到底為什麼會產生雌雄嵌合體或雙性人這種生物現象呢?可能的原因有部分受精重複受精染色體分離異常性染色體異常缺失染色體連鎖互換異常等等,許多基因上的突變都很有可能造成雌雄嵌合體產生。

在鳥類的基因中,是由 Z 染色體和 W 染色體決定性別特徵,雄性的鳥類具有同型染色體(ZZ)雌性具有異型染色體(ZW),類似人類 XY 染色體的性別決定系統。

鳥類的 ZW 性別決定系統。雄鳥生殖細胞中的兩個 Z 染色體(黑色字母);雌鳥的生殖細胞中則有一個 Z 染色體和一個 W 染色體。這些染色體會被隨機分配到子代的身上(雄鳥、雌鳥各貢獻其中一個)。子代身上的染色體組合,就決定了子代的性別。圖/作者繪

正常狀態下,卵母細胞會分裂成分別具有 Z 染色體的卵子和 W 染色體的卵子。如果分裂的時候出現問題,原本各帶一條染色體的兩顆卵子,會變成一顆卵子同時攜帶 Z 和 W 兩種性染色體,而另一顆則完全沒有性染色體。這顆同時具有兩種性染色體的卵子可能被兩條精子同時受精,如此一來,生出的後代就會同時具有 ZZ 和 ZW 的細胞;也就是說,這個後代的身體內會同時具有雄性特徵和雌性特徵。

一般來說,一條精子進入卵子時會觸發卵膜「極化」,以快速阻斷其他精子進入卵內,因此要有兩條精子同時儘速卵內、形成雌雄嵌合體的條件機率極低,除了要在細胞分裂時出問題,還要意外地讓兩隻精子進入卵內才能達成。

位於蘇格蘭愛丁堡的「羅斯林研究所」研究了一隻雌雄嵌合體的雞。這隻雞的左側是雄性,具有白色羽毛和大胸肌,腳上也具有骨刺(是雄性的最大特徵);而右側則是雌性,具深色羽毛,體型相對比雄性小,腳上也無骨刺。研究發現,脊索動物中「鳥類」的性發育機制,是來自於染色體而不是激素。

雌雄嵌合體的雞。圖/Clinton et al., 2012

在人類身上,性別是由 XY 性染色體決定,一般男性為 XY 異型性染色體,女性則是 XX 同型性染色體。性染色體的缺失或多餘都會造成雙性人的出現。在醫學上常見的雙性人分類有克林伊斯菲特症、透納氏症、腎上腺素增生症(CAH)、雄性激素不敏症(AIS)、尿道下裂症等等,這些人雖然身體構造和其他人略顯差異,但多數都是健康的狀態。

Y 染色體缺失所引發透納氏症。圖/wikimedia

目前各國已開始努力維護雙性人的人權及權益,而台灣對雙性人人權的重視也才剛起步。監察院在 2018年發布首次對雙性人人權進行調查的報告。同年 10 月,衛生福利部頒布〈未成年雙性人之醫療矯正手術共同性建議原則〉,其中最重要的是一項原則為「訂定雙性人性別手術的年齡規範」,成為亞洲先驅。

不管是人類還是自然界,都可能出現雌雄嵌合體的現象,生活在這樣性別多元的世界,大眾應以正面的態度認識雙性人。願大家都能保持多元開放的心態看待每一個人。

參考文獻

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水鯨球_96
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東海大學生命科學系學生,腦袋可以裝下一整個生物圈。對於進那個實驗室猶豫不決,透過寫作廣泛吸收各種科普資訊。

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來當一日語音設計師——如何設計好聽的合成語音?
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2023/03/31 ・3727字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 文/邱彥哲|雅文基金會聽語科學研究中心 助理研究員

「Hey, Siri!」「OK, Google!」你曾經對手上的行動裝置說話嗎?你會要求他回答什麼呢?受限於目前的技術,你可能不會得到非常滿意的答案,但至少你會聽到一陣悅耳如同真人的語音吧!這項現今習以為常的技術,其實背後是由很多知識累積而成的。今天,讓我邀請你擔任一日「語音設計師」,從語音合成的技術開始,接著了解人類使用者的聽覺偏好,最後探索不同族群對聆聽合成語音的差異吧!

語音助理進駐現代人的日常生活。圖/freepik

語音合成(speech synthesis),是指以人工方式,製造出說話的聲音,可以理解為使機器裝置說出人話的技術。廣義來說,很多人也會把文字轉語音(Text to Speech,簡稱 TTS),含括在語音合成的範疇。

語音合成像樂高,但樂高有兩種

早在 1970 年代,人類就已經開始嘗試讓機器說話了。構思如何讓機器說話這件事,最直接的方式就是請真人錄一段聲音,然後在指定的時機播放。不過,面對複雜的語言情境,我們不可能錄下所有可能的回應 ; 而且若要這樣做,也實在太沒效率。幸好,借助電腦運算技術,可以讓人類向自動生成語音邁進一大步。合成的方法可以分成兩大類,分別是單元選取合成(Unit Selection Synthesis)及參數合成(Parametric Synthesis)[1]

單元選取合成這種方法,是將某個語言的語音成分分別以人聲錄製起來,再根據需要的目標語音進行組合。簡單來說,如果需要機器說發出「八」的語音,就必須單獨錄製「ㄅ」跟「ㄚ」。這個技術聽起來直觀方便,但也有缺點。就是事先必須建立一個龐大的語音資料庫,這個資料庫必須包含一個語言所有語音成分,此外,還必須錄下這些語音成分在所有情境下的變化,光想起來就令人有點頭痛。

所以後者,參數合成,就顯得方便許多。這種方法,是直接將語音參數輸入電腦,讓電腦直接根據參數發出聲音,再組成語音。使用參數合成,就可以免去請人錄音的步驟,但直接使用電腦生成的語音,聽起來也會相對不自然。我們可以把這兩類方法想像成是在組合樂高,都是將語音成分一塊一塊組合起來,只是前者的樂高是自然材質(比如說木頭製),後者是人造材質(比如說塑膠)。

借助深度學習,電腦說話很自動

不過,無論是上述哪種方法,都還是需要不少的人工調校,才能使聲音逐步接近人類的語音。但還好,隨著電腦演算的進步,將深度學習(deep learning)運用在語音合成的領域,不但減少了人工成本,也大大提升的語音的擬人性。所謂深度學習,簡單來說就是一套模擬人類神經網絡的演算法。

使用這樣的演算法,設計者只需蒐集大量的語音資料,將資料「餵」給電腦,無須事先切分或分析,電腦便會自動學習其中的規律。如此一來,只要資料數量足夠龐大,電腦就可以自動產生符合自然規律且真實的語音。

但是,身為一位語音設計師,要進一步思考的是:「究竟要餵給電腦什麼呢?」這個問題又必須從使用者的角度來思考:「人類會偏好聆聽什麼樣的語音?」就像生產商品一樣,語音百百款,要能投其所好,才能讓使用者日日寸步不離,對吧!

聆聽也要投其所好,性別頻率最重要

人類對不同性別及頻率有特殊的聆聽偏好。圖/freepik

關於合成語音的聆聽偏好,最先被討論的,是性別。雖然我們都知道機器沒有性別,但若希望他和人一樣跟你互動,投射性別是很自然的。不過有人就提出質疑:「為什麼我們的語音助理,都是女性的聲音呢?」美國西北大學梅迪爾傳播新聞整合行銷學院教授 Candy Lee 進行一項調查,測試了 8 種族裔的使用者,結果發現 64% 的人只偏好女性的聲音[2]

這樣看起來,預設為女性的聲音應該是沒問題的吧?不過,有人認為這是社會對「助理」的性別刻板印象所致;因為社會習慣女性作為「服務者」,所以在設計語音時,直覺地就挑選了女性聲音。雖然單就頻率方面,的確有研究指出,使用者確實是偏好頻率較高的合成語音[3],但若是一昧如此,也極有可能不斷複製性別偏見的印象[4]

有鑒於此,越來越多系統開始提供男性語音的選項。更甚者,哥本哈根研究團隊突發奇想,不以性別為選項,而是改以頻率作為調查標準。分析之後,他們得到一個最佳的頻率值──185 赫茲,設計出史上第一個無性別語音助理「Q」[5]。如此一來,青菜蘿蔔各有所好,聆聽的偏好也朝著多元共好的目標邁進!

聽得舒服,語速考量不能少

解決的性別與頻率的問題,還得注意甚麼呢?專門研究輔助溝通系統(Augmentative and Alternative Communication,簡稱 AAC)的專家想到了語速的問題。輔助溝通系統可以簡單理解成「溝通輔具」,是用以輔助溝通障礙者溝通的工具; 簡單如圖卡,複雜如電子溝通板,都算是其中一員。而像是電子溝通板這類,以螢幕顯示圖片,點擊後可以播放語音的輔具來說,合成語音是很關鍵的技術。

這些溝通障礙專家想知道:「究竟什麼樣的語音速度,是最舒服的呢?」。

Sutton 與其研究團隊招募了 21 至 28 歲的年輕人與 61 至 79 歲的年長者,對合成語音進行語速評分[6]。語速的計算方式,採用每分鐘幾個字(Words per minute,簡稱 WPM)計算。他們將合成語音調整成不同的語速,範圍介於 120 到 250WPM 之間。結果發現,無論年輕人或年長者,偏好的語速都落在 150 到 200WPM 之間 ; 而年長者則是相對年輕人偏好較慢的語速。這樣的範圍,其實與過去研究提出的人類平均語速,相去不遠[7]

如果想知道不同語速聽起來感受如何,可以到合成語音軟體 Speechify[8]的網站試用,自行調整語速(以 WPM 計算),細細品味其中差異。或者,讓我為你朗讀,請聽示範(語速約 180WPM,內容為「我是彥哲,我是普通人。」)! 

可見,語音合成的技術雖是極為理性的領域,但若要設計出美妙的語音,對人類感性的理解,也絕對不能偏廢。

圖/Pixabay

合成語音聆聽不易,考量族群差異最貼心

「所以,我只要想辦法把語音設計得很像人類就可以了吧?」你可能會這樣想,不過這裡頭還少了一個部分。現代社會提倡多元,客製化當道,每個人使用同個產品的狀況必然會有差異。

其實,即使是一般人,聆聽並理解合成語音是比自然語音更加困難的。Winters 及 Pisoni 發表的回顧研究指出:由於合成語音的清晰度普遍較差,因此聆聽者通常需要動用更多的認知資源(像是電腦需要動用較多記憶體),以及更多高層次的語言知識來彌補語音訊息的不完整[9]。如果對普通人來說是如此,對於某些特殊族群來說,想必有更加需要注意的地方。

比如說兒童。Mirenda 及 Beukelman 招募了成年人、10 至 12 歲以及 6 至 8 歲的兒童進行研究[10]。參與者的任務,是要在聽完自然語音及合成語音播放的八個詞彙之後,再將這八個詞彙回憶並說出來,回答無須按照順序。結果研究者發現,兩組兒童無論聆聽自然或合成語音,回憶詞彙的表現都比成人還差 ; 對於兩組兒童而言,記憶合成語音的表現又更不理想。

由此可知,兒童本身的記憶能力就較成年人弱,在聆聽合成語音時,可以說是是難上加難。

另一個被探討的,是聽障族群。聽障族群最主要的困難,就在於聆聽。聆聽合成語音如果對聽常族群來說本來就比較困難,那對聽障族群應該是更加艱困的挑戰吧!Kangas 和 Allen 的研究[11]回答了這個問題。研究者請年長聽障者聆聽自然語音與合成語音,並請他們在聆聽後寫出聽到的單字。結果可想而知,聽障者確實在聆聽合成語音的部分表現得比較差。

看完上面的狀況,身為語音設計師的你,在設計語音的時候,是不是也應該從使用者的背景差異去調整你的語音呢?也許是調整語音的頻率,也許是調整語速,也可能,也可能有更多領域需要探索。唯有這樣,才能朝充滿人性又個人化的智慧語音邁進。

怎麼樣?沒想到要設計語音,希望機器說出一句話,背後涉及理性的技術與感性的考量,非常不容易吧!看完之後,你還是可以輕鬆地要求你的行動裝置說個笑話,唱首歌給你聽,自娛娛人;但也千萬別忘記,多留點心思,給這人類文明的結晶致上敬意。一日語音設計師,功成身退!

參考資料

  1. 詹姆士・弗拉霍斯。(2019)。從說話機器人到聊天機器人。聲控未來:引爆購物、搜尋、導航、語音助理的下一波兆元商機(孔令新譯,頁104-137)。商周出版。
  2. Marc Jacob.(2022/3/30). Medill Study Finds Preference for Female Voices and Local Accents. Northwestern Medill Local News Initiative.
  3. 顏宏旭,楊麗平,宋慧宏。(2020)。聽眾對語音合成導覽裝置聲音偏好之探討。戶外遊憩研究。33(4),83-107。
  4. West, M., Rebecca K., & Chew H.E. (2019). I’d Blush if I Could: Closing Gender Divides in Digital Skills Through Education.UNESCO & EQUALS Skills Coalition.
  5. GenderLess Voice. (2023/3/3) Meet Q [Web message].
  6. Sutton, B., King, J., Hux, K., & Beukelman, D. (1995). Younger and older adults’ rate performance when listening to synthetic speech. Augmentative and Alternative Communication, 11(3), 147-153.
  7. Walker, V. G. (1988). Durational Characteristics of Young Adults during Speaking and Reading Tasks. Folia Phoniatrica et Logopaedica, 40(1), 12–20.
  8. Speechify. (2023/3/3) Speechify.
  9. Winters, S. J., & Pisoni, D. B. (2004). Perception and comprehension of synthetic speech. Research on spoken language processing report, 26, 95-138.
  10. Mirenda, P. & Beukelman, D.R. (1987). A comparison of speech synthesis intelligibility with listeners from three age groups. Augmentative and Alternative Communication, 3, 120-128.
  11. Kangas, K.A. & Allen, G.D. (1990). Intelligibility of synthetic speech for normal-hearing and hearing impaired listeners. Journal of Speech and Hearing Disorders, 55, 751-755.
雅文兒童聽語文教基金會_96
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