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記憶操作沒那麼簡單:深入解讀日本利根川團隊的老鼠實驗

高 至輝
・2014/03/17 ・3891字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 541 ・八年級
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圖/文:高至輝(東京大學醫學系研究科 博士生)

電影MIB(1997)裡最經典的片段,莫過於帶上墨鏡,拿出裝置一閃!周圍的人都失去剛剛的短暫記憶。然而,記憶真的這麼簡單就可以消除嗎?電影【記憶裂痕】(Paycheck, 2003)裡的場景,或許更具參考性。班·艾佛列克所飾演的逆向工程師完成任務之後,他的夥伴會把存有相關記憶的神經細胞用雷射燒毀,達到消除記憶的目地。不過,記憶真的像硬碟儲存資料那樣,存在一顆顆的神經細胞之中嗎?目前的科學研究雖然可以透過基因操作而增進或損害記憶能力,但是對於記憶的儲存方式,記憶的儲存場所,以及記憶的喚回機制都所知甚少。

2011年的一篇論文,證實了生物對於所處環境的辨識,會反應在海馬迴當中俗稱位置細胞(Place cell)的活動模式上(Jezek et. al., Nature, 2011)。例如,你在浴室的時候,海馬迴CA3裡的位置細胞1,3,5號的細胞組(浴室模式,實際上數量應該遠大於三個)會亮起來;換個場景,當你人在餐廳的時候就換成2,4,6號細胞組(餐廳模式,實際也遠大於三個)會亮起來。像這樣,海馬迴當中的位置細胞藉由打出不同的「燈號組」來展示對於當下環境的「解讀結果」。而這些解讀結果,只會在不同模式間相互切換,舉例來說,不是浴室就是廚房。這結果也暗示著這裡的神經活動模式不僅僅是各感官情報的加總,海馬迴的CA3領域似乎對於個體所處的環境,已經做出了細胞(群)層次的判讀和反應。

(*為了進行以上實驗,實驗人員設立了一套號稱「瞬間移動」的有趣技法。以剛剛的例子來說,就是讓實驗動物以為自己瞬間從浴室傳送到廚房,作者就在這過程來比較兩者「燈號」的差異,至於詳情這裡先不贅述,推薦好奇的科學人可以閱讀原文。)

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然而,證明細胞可以判斷環境,是否就證明了記憶儲存在神經細胞之中?只要控制神經細胞就能操控記憶?一年後,2012年,由日本諾貝爾獎得主利根川主導的團隊發表了一篇名為:<透過光控基因技術活化海馬迴特定基因組能夠活化老鼠的恐懼記憶>(Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. , Liu et. al., Nature, 2012)的論文。隔年,又發表了另一篇叫做:在海馬迴創造錯誤的記憶(Creating a False Memory in the Hippocampus., Ramirez et. al., 2013, Science)的文章。這兩篇文章有沒有真的讓記憶操作變得可能?先別急,根據鬼島經驗,看新聞不能只看標題,來看看裡面的故事怎麼說。

利用基因工程技術,研究人員在老鼠身上(更準確的說是大腦海馬齒狀迴)置入一個可被藥物控制的基因組X,在實驗人員啟動基因組的期間,受到神經傳導刺激的細胞會製造一種對特定光波敏感的陽離子通道(可以參考:〈替神經裝上光控開關〉),由於陽離子通道可以在細胞內存在一段時間,所以研究人員可以利用光波來再次激發這段期間被標定的神經細胞,成為一種特殊的光控開關。舉例而言,研究人員先將老鼠放在浴室裡,並暫時啟動基因組X,於是特定的神經細胞組會受到浴室環境刺激而活化,只有這些活化的特定神經細胞組會帶有光控開關,其他未活化的神經細胞則無。

之後再將老鼠放到客廳,因為只有浴室細胞組帶有光控開關,研究人員就可以在任何時候利用光波活化「浴室」細胞組。開發這種技術的目的,是為了利用人為的干預,來進一步瞭解特定細胞組的活動,與老鼠大腦判斷自己身處的特定環境之間的關連。例如,如果我們在不是浴室的環境下啟動「浴室」細胞,能夠讓老鼠產生「以為自己在浴室」的反應,我們就可以說這些「浴室」細胞的活動是讓大腦判定當下處在「浴室」的重要因子。

光控開關的標定與人為神經細胞活化概念圖。
光控開關的標定與人為神經細胞活化概念圖。

也就是說,這兩篇論文要探討的核心命題應該是:「老鼠究竟會不會因為人為活化特定神經細胞組而產生環境的誤認?」。 由於老鼠無法像人類一樣直接表達他的意識狀態,因此研究人員便選擇透過「老鼠是否因為感知危險的環境而表現出恐懼」的一種行為實驗,來辨別老鼠的判斷是否有受到影響。

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利根川團隊2012年論文實驗流程示意圖。

實驗一開始,研究人員讓老鼠處在浴室並且啟動基因組,於是在浴室環境下活動的神經細胞就會被標上光控開關。同時在標定的過程中不時給予老鼠電擊,讓老鼠學習把恐懼和浴室這個環境連結在一起。一段時間之後終止標定,把老鼠放到無關恐懼的「餐廳」來進行檢驗。照常理來說,老鼠對於「餐廳」不應該帶有任何恐懼,所以應該會展現出一如往常的行為模式。此時透過光波來活化屬於「浴室」的細胞群,如果老鼠表現出懼怕的行為,那就表示老鼠認為自己是處在危險的「浴室」,而不是處於安全的「餐廳」,進而證明活化神經細胞會影響老鼠對環境的判斷。如果行為沒有改變,就表示這項操作並不會改變老鼠對於環境的認知。

實驗的結果,在接受光線照射之後,老鼠立刻就展現出懼怕的反應,而燈光一熄滅,老鼠的活動又立刻回復正常。這個有趣的現象在經過完整的驗證之後,該團隊就發表了第一篇論文,宣稱他們「稱透過光控基因技術活化海馬迴特定基因組,能夠活化老鼠的恐懼記憶」。

發表當時,許多媒體所下的標題大多與「記憶操作」相關,然而在筆者的認知上,這個實驗所能夠檢驗的範圍是前述的「老鼠究竟會不會因為活化特定神經細胞組而產生環境的誤認?」對於這個命題該團隊的答案,是的,透過光控基因技術活化海馬迴特定基因組,能夠干擾老鼠對於環境的判斷,進而活化老鼠對於特定環境的恐懼記憶。他能告訴我們這些細胞的活動,是讓大腦判定當下所處特定環境的重要因子,然而單單就實驗設計來看,對我們能否操作「記憶」卻不具有充分驗證能力,應該也不是該團隊想藉由這個實驗來回答的問題。

另外這篇論文的實驗設計有個先天的疑慮,在於:神經細胞的標定跟恐懼學習同時進行。要記得光控開關的標定是針對當下所有活動的神經細胞,因此如果電擊可能引起額外的神經細胞活動,這些神經細胞也可能同時受到標定。假如額外的神經細胞才是激發老鼠恐懼的元兇(而不是「浴室」細胞),那本篇的實驗就變成烏龍爆料了。

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為了解決這個問題,該團隊決定把標定和電擊的時間點分開,因此就可避免不相關的神經細胞造成的影響。他們這次換了一個角度來提問:如果先標定「浴室」細胞,隨後把老鼠放到「陽台」,並在同時活化「浴室」細胞的狀態下給予電擊(要記得實際發生電擊的場所是陽台,老鼠並沒有真的在浴室受到過電擊,只是在陽台的期間「浴室」細胞群會被人為啟動。),那麼會發生什麼事?這一次老鼠還會把「浴室細胞」和電擊連結在一起嗎?

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利根川團隊2013年論文實驗流程示意圖。

實驗最後檢視的時候把老鼠放到「餐廳」,然後用光活化「浴室」的細胞來測試。結果在這個條件下,老鼠雖然是身處在沒有危險的「餐廳」,但是搭配上「浴室」細胞的刺激,竟然展現出應該在「陽台」才會有的恐懼。證實在嚴謹的條件之下也得到與上一篇相似的結果,成功的讓老鼠對於實際上沒有危險的環境感到害怕。因此利根川團隊在第二篇論文就宣稱他們能夠在海馬迴創造莫須有的記憶,當時的媒體也都呼應這個標題,又再一次使用「操作記憶」這個關鍵字大肆宣揚了這個實驗成果。但說起本篇主要的貢獻,筆者認為與前篇相似,是從更嚴謹的實驗設計去證實在海馬齒狀迴裡整合性的環境資訊,已經被超譯成神經活動模式。至於對「記憶本身」操作可行性的驗證能力,很可惜的還是少了臨門一腳。

為什麼?因為在實驗中活化的「浴室」細胞組,可能就像在老鼠腦中創造出了一個極為真實的幻覺,讓老鼠以為自己身在「浴室」。所以這個實驗是在人造幻覺的狀況下給予電擊,並發現在人造幻覺出現的時候能夠喚起恐懼,操作的對象可能是幻覺而不是記憶。這樣一來,狀況就比較類似全面啟動(Inception,2010)的故事,研究團隊給予了一個暗示,讓老鼠在這種意義上被「植入」誤導的記憶(False memory),而不是像記憶裂痕那樣直接操作腦中的記憶。然而這兩篇論文還是能夠說明,前述的神經活動模式不僅對於環境具有高度專一性,更可以藉由人工的活化引發老鼠產生預期的反應,已經是該領域上重大的發現。以上只是針對標題或是媒體報導所給予的印象,筆者認為必須澄清的地方。

那麼,到底記憶操作可不可能?我們還沒有一個最終的答案,但是已經漸漸能窺見大腦的運作方式,而且也掌握了能夠操作這些活動的方法,只要繼續探索下去,相信在不久的將來,一定能夠對記憶有更完整的理解。也許,我們會發現記憶終究藏在大腦的某處,記憶裂痕的想像可能會有成真的一天;又或許不存在所謂的記憶細胞(群),那記憶又是什麼?有沒有辦法藉由科技去干涉這個現象?甚至,該不該允許科技干涉記憶?這些可能都是不遠的將來會需要釐清的問題。

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結語

寫了這麼多,是想和大家分享發現這幾篇論文時的喜悅,以及提供一些自己的解讀,並且傳遞在媒體大量聳動標題背後更重大的價值。這段文字源起於PanSci上筆者對於相關文章的回應,但事後反省發現寫的太過難讀,加上編輯邀稿,索性盡量改寫成容易理解的文章來拋磚引玉,讓更多人能夠認識這些有趣的研究結果。當然,對於論文的解讀不會只有一種,筆者的解讀或許也不夠全面,如果對於論文有不同的理解,都誠心歡迎能夠加入一起討論。文章很長,感謝大家的耐心,希望裡面的資訊可以多少滿足大家對於神經科學的好奇心,也期待能夠激起更多的關注。

 

謝謝怡婷和淑真在修稿過程中的協助,沒有你們就沒有這篇文章。

 

  1. Man in Black. 1997 (movie)
  2. Paycheck. 2003 (movie)
  3. Karel Jezek, Espen J. Henriksen, Alessandro Treves, Edvard I. Moser & May-Britt Moser, Theta-paced flickering between place-cell maps in the hippocampus. Nature 478, 246–249 (2011).
  4. Xu Liu, Steve Ramirez, Petti T. Pang, Corey B. Puryear, Arvind Govindarajan, Karl Deisseroth & Susumu Tonegawa. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature 484, 381–385 (2012).
  5. Steve Ramirez, Xu Liu, Pei-Ann Lin, Junghyup Suh, Michele Pignatelli, Roger L. Redondo, Tomás J. Ryan, Susumu Tonegawa. Creating a False Memory in the Hippocampus. Science 341, 387-391 (2013).
  6. Scimage, 替神經裝上光控開關(http://pansci.asia/archives/4124)
  7. Inception. 2010 (movie)
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高 至輝
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東京大學醫學系研究科特任研究員。大學主修化學,從碩士轉攻結蛋白質構生物學,其後飛往日本攻讀神經生理學,畢業後留在日本繼續探索有關神經迴路形成的機制。私底下屬有跡可循的雜食性,對於理解各種人文或科學概念的發展進程充滿興趣。

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拆解邊緣AI熱潮:伺服器如何提供穩固的運算基石?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/05/21 ・5071字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文與 研華科技 合作,泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言,總能牽動整個 AI 產業的神經。然而,我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線,那如果哪天「網路斷了」,會發生什麼事?

想像你正在自駕車打個盹,系統突然警示:「網路連線中斷」,車輛開始偏離路線,而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭,開始暴走跳舞,甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎?當然不是!也因為如此,「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端,AI 就能在現場即時反應,不只更安全、低延遲,還能讓數據當場變現,不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ?

邊緣 AI,乍聽之下,好像是「孤單站在角落的人工智慧」,但事實上,它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前,像是企業、醫院、學校內部的伺服器,個人電腦,甚至手機等裝置,都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算,稱為邊緣運算;而在邊緣節點上運行 AI ,就被稱為邊緣 AI。簡單來說,就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力,「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

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那麼,為什麼需要這樣做?資料放在雲端,集中管理不是更方便嗎?對,就是不好。

當數據在這些邊緣節點進行運算,稱為邊緣運算;而在邊緣節點上運行 AI ,就被稱為邊緣 AI。/ 圖片來源:MotionArray

第一個不好是物理限制:「延遲」。
即使光速已經非常快,數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房,再把分析結果傳回來,中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回,就算只是幾十毫秒的延遲,對於需要「即刻反應」的 AI 應用,比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時,每一毫秒都攸關安全與精度,這點延遲都是無法接受的!這是物理距離與網路架構先天上的限制,無法繞過去。

第二個挑戰,是資訊科學跟工程上的考量:「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送,湧入的資料數據量就像超級大的水流,一下子就把水管塞爆!要避免流量爆炸,你就要一直擴充水管,也就是擴增頻寬,然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理,把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端,是不是就能減輕頻寬負擔,也能節省大量費用呢?

第三個挑戰:系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時,一旦網路不穩、甚至斷線,那怎麼辦?很多關鍵應用,像是公共安全監控或是重要設備的預警系統,可不能這樣「看天吃飯」啊!邊緣處理讓系統更獨立,就算暫時斷線,本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應,這在工程上是非常重要的考量。

所以你看,邊緣運算不是科學家們沒事找事做,它是順應數據特性和實際應用需求,一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇,是我們想要抓住即時數據價值,非走不可的一條路!

邊緣 AI 的實戰魅力:從工廠到倉儲,再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了,接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢?它強就強在能夠做到「深度感知(Deep Perception)」!

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所謂深度感知,並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減,而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型,從原始數據裡面,去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

研華科技為例,旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例,利用物件偵測模型,快速將工業產品中的瑕疵挑出來,而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測,因此品管上能達到一致性,減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中,檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品,替工廠節省大量人力,同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。/ 圖片提供:研華科技

此外,在智慧倉儲場域,研華與威剛合作,研華與威剛聯手合作,在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台,打造倉儲系統的 AMR(Autonomous Mobile Robot) 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣,AMR 不需要事先規劃好路線,靠著感測器偵測,就能輕鬆避開障礙物,識別路線,並且將貨物載到指定地點存放。

當然,還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning ),除了可以做備忘錄跟排程規劃以外,還能將實務上碰到的問題記錄下來,等到之後碰到類似的問題時,就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問,那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了?其實,對許多企業來說,內部資料往往具有高度機密性與商業價值,有些場域甚至連手機都禁止員工帶入,自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安,又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言,自行部署大型語言模型(self-hosted LLM)才是理想選擇。而這樣的應用,並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,體積僅如後背包大小,卻能輕鬆支援語言模型的運作,實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現:要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型,會不會太吃資源?這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一:如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」,又不減智慧。接下來,我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

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語言模型瘦身術之一:量化(Quantization)—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限,大模型卻越來越龐大,「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像:有些畫面細節我們肉眼根本看不出來,刪掉也不影響整體感覺,卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此,只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示,什麼是浮點數?其實就是你我都熟知的小數。舉例來說,圓周率是個無窮不循環小數,唸下去就會是3.141592653…但實際運算時,我們常常用 3.14 或甚至直接用 3,也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思! 

然而,量化並不是那麼容易的事情。而且實際上,降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時,工程師會精密調整,確保效能在可接受範圍內,達成「瘦身不減智」的目標。

當硬體資源有限,大模型卻越來越龐大,「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。/ 圖片來源:MotionArray

模型剪枝(Model Pruning)—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型,其實就是在搭建一整套類神經網路系統,並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而,在這麼多參數中,總會有一些參數明明佔了一個位置,卻對整體模型沒有貢獻。既然如此,不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候,總會雜草叢生,但這些雜草並不是我們想要的作物,這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在,而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術,就稱為 AI 模型的模型剪枝(Model Pruning)。

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模型剪枝的效果,大概能把100變成70這樣的程度,說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助,但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型,僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手,採取更治本的方法:一開始就打造一個很小的模型,並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」,是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾(Knowledge Distillation)—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下,一位經驗豐富、見多識廣的老師傅,就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在,他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案,老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」,例如「為什麼我會這樣想?」、「其他選項的可能性有多少?」。這樣一來,小小的學徒模型,用它有限的「腦容量」,也能學到老師傅的「智慧精髓」,表現就能大幅提升!這是一種很高級的訓練技巧,跟遷移學習有關。

舉個例子,當大型語言模型在收到「晚餐:鳳梨」這組輸入時,它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯:50%,蝦球:30%,披薩:15%,汁:5%」。在知識蒸餾的過程中,它可以把這套機率表一起教給小語言模型,讓小語言模型不必透過自己訓練,也能輕鬆得到這個推理過程。如今,許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成,讓我們得以在資源有限的邊緣設備上,也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是!即使模型經過了這些科學方法的優化,變得比較「苗條」了,要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料,並且高速、即時、穩定地運作,仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說,要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型,真正放到邊緣的現場去發揮作用,就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

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邊緣 AI 的強心臟:SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色!那麼,它到底厲害在哪?

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要?因為 GPU 的設計,天生就擅長做「平行計算」,這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的!

你想想看,那麼多數據要同時處理,就像要請一大堆人同時算數學一樣,GPU 就是那個最有效率的工具人!而且,有多張 GPU,代表可以同時跑更多不同的 AI 任務,或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果,在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎!

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房,有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計,體積相對緊湊,散熱空間也比較好(這對高功耗的 GPU 很重要!),部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算,進行「工程化」,讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格,背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場,系統穩定壓倒一切!你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧?這些設計確保了部署在現場的 AI 系統,能夠長時間、穩定地運作,把實驗室裡的科學成果,可靠地轉化成實際的應用價值。

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研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器,體積僅如後背包大小,卻能輕鬆支援語言模型的運作,實現高效又安全的 AI 解決方案。/ 圖片提供:研華科技

台灣製造 × 在地智慧:打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能,能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署,及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析,還是其他 AI 相關的服務,都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務,讓企業在啟動 AI 專案前,大幅降低前期投入門檻,靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構,從精密製造、城市交通管理,到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全,都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是,這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示,這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果,往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI,不只是一項技術創新,更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場,就能被有效的「理解」與「利用」,是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石!

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從免疫病到心肺危機:不可輕忽的肺動脈高壓
careonline_96
・2025/05/23 ・3045字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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圖 / 照護線上

每年 5 月 5 日是「世界肺動脈高壓日(World PH Day)」,這一天是全球關注肺動脈高壓這項隱形致命疾病的重要時刻。肺動脈高壓(Pulmonary Arterial Hypertension, PAH)是一種致死率高、進展迅速、早期不易察覺的罕見疾病,在免疫疾病族群中更容易被忽略。醫界呼籲社會大眾,特別是有紅斑性狼瘡、硬皮症等結締組織疾病的患者,應提高警覺,及早識別症狀並就醫。

結締組織疾病患者需警覺肺動脈高壓

「有位紅斑性狼瘡的女性患者,因為在夜裡感到胸痛而到急診室,進一步檢查後,發現有肺動脈高壓的問題」臺大醫院免疫風濕過敏科李克仁醫師表示,後來發現,患者容易感到喘其實已經有一段時間,但是都沒有放在心上,自己也不覺得跟紅斑性狼瘡有關,所以沒有就診。

部分自體免疫疾病會併發肺動脈高壓,除了要控制原發疾病,也要同步治療 PAH。李克仁醫師指出,國外最常見的是硬皮症併發 PAH,但在台灣也常見紅斑性狼瘡、乾燥症與皮肌炎等患者病程中出現肺動脈高壓,病情進展快且複雜,需密切追蹤與早期處置。

為什麼肺動脈高壓被稱為「心臟的癌症」?

臺大醫院心臟血管科林彥宏醫師表示,肺動脈高壓是一種因為肺部的血管出現異常,而導致肺動脈壓力升高的狀況。它是一種非常嚴重的疾病,致死率高,甚至比許多常見的癌症還要高,因此也被稱為「心臟的癌症」。雖然肺動脈高壓不是惡性腫瘤,但它對生命的威脅性極高。

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肺動脈高壓的預後與成因有關,其中以結締組織疾病相關的肺動脈高壓(CTD-PAH)預後最差,與紅斑性狼瘡、硬皮症、乾燥症等自體免疫疾病相關。林彥宏醫師表示,根據統計,這一類患者的五年存活率大約只有 60-70%。因此,除了控制免疫疾病,也要積極診斷與治療肺動脈高壓。

症狀不明顯,診斷挑戰高

肺動脈高壓的症狀早期因不具特異性往往難以察覺,可能包括走路會喘、呼吸困難、胸悶、胸痛、疲倦等,但這些症狀也常出現在其他心肺疾病,因此極易被誤認或延誤診斷。林彥宏醫師說:「從肺到心臟都可能導致這些現象,診斷上需要醫師高度警覺與鑑別能力。」

當患者出現非特異性的症狀,如疲倦、喘等,且這些症狀可能與免疫疾病本身的症狀重疊時,醫師會特別提高警覺。特別是對於高風險族群,例如硬皮症或其他獲得性結締組織疾病的患者,臨床團隊會更積極安排心臟超音波、心臟造影、右心導管等檢查,爭取診斷的黃金時間。

如果延遲診斷,肺動脈血管與心臟可能發生不可逆的結構性改變,甚至導致右心衰竭。李克仁醫師提醒,免疫相關 PAH 常伴隨持續的發炎反應,若發炎控制不佳,也可能導致肺部血管纖維化等不可逆病變,進一步限制治療成效。

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圖 / 照護線上

肺動脈高壓症狀警訊:喘、咳、血、腫、暈

肺動脈壓力升高會影響氣體交換,血氧下降導致運動耐受力降低,有些患者甚至靜止時也感到呼吸困難。進一步惡化將導致右心衰竭,引發下肢水腫、腹脹、消化不良、食慾差等系統性影響。林彥宏醫師提醒,「肺動脈高壓還可能造成猝死!」他指出,每年都有急診個案需緊急使用葉克膜救命,凸顯此病潛藏的危險性。民眾可自我觀察是否出現「喘、咳、血、腫、暈」五大症狀。雖非所有病患會同時出現,但只要有其中一項且持續出現,應立即就醫檢查。

世界肺動脈高壓日提醒:及早檢查,把握治療黃金期

世界肺動脈高壓日提醒社會應正視此疾病,特別是免疫疾病患者更應提高警覺。檢查工具包括心電圖、心臟超音波、肺功能測試及右心導管檢查,其中右心導管是唯一能準確測量肺動脈壓的黃金標準。

「聽到心導管檢查時,很多患者會感到猶豫」,林彥宏醫師表示,其實右心導管是從靜脈進行,安全性高,建議配合檢查,盡快確認診斷、才能啟動有效的治療計畫。

圖 / 照護線上

多專科照護與合併療法為核心策略 協助患者找回更好生活品質

目前國際指引建議,PAH 一經確診應立即採取合併療法,使用磷酸二酯酶第五型抑制劑(PDE-5i)與內皮素受體拮抗劑(ERA)雙管齊下,可改善運動能力、降低肺血管阻力並延緩惡化。

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在治療過程中,CTD-PAH 的照護往往需要多專科團隊(MDT)合作,包括風濕免疫科、心臟血管科、胸腔科、放射科與復健科等。林彥宏醫師解釋,這樣的團隊合作並非形式上的會診,而是發揮各自專業優勢的實質協作。以心臟血管科為例,能負責關鍵性的診斷檢查,如心臟超音波與右心導管檢查,了解肺動脈與心臟壓力變化、判讀心室結構與功能,為確診與預後監測提供明確依據。

而風濕免疫科則掌握原發性疾病的核心,透過免疫抑制治療控制紅斑性狼瘡、硬皮症等疾病的活性,避免肺血管受到進一步破壞。此外,多專科團隊會共同評估與整合治療策略,使治療更為全面與同步。這樣的分工合作不僅讓診斷更快速、治療更有方向,也讓患者能在病程早期即受益於整合性的照護策略。

台大醫院多專科團隊會經常召開會議,針對診斷不明、療效不佳或病情惡化的複雜個案進行討論。李克仁醫師指出,這樣的例會機制除了能為病人制定更精準的個別化治療計畫,各專科醫師之間也能教學相長,對整體診斷效率與治療品質皆有顯著幫助。

李克仁醫師強調:「不要過度焦慮,但也不能輕忽這項疾病。」他指出,隨著醫學持續進展,無論是免疫疾病的控制,或是針對肺動脈高壓的標靶治療,都有相當成熟的治療策略。「這已經不是過去毫無對策的疾病,只要病人與醫師密切配合,大多數情況都能獲得良好控制。」他也提醒患者切勿因為症狀緩解就自行停藥,「規律追蹤與持續治療才是穩定病情、避免惡化的關鍵。」

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世界肺動脈高壓日提醒我們:這是一種需要被正視的無聲疾病。免疫疾病患者若有喘、咳、血、腫、暈等徵兆,請務必主動與醫師討論,必要時採用標準檢查,及早診斷與治療,才能有更佳的預後。

今年的 5 月 5 日,邀請大家一起響應世界肺動脈高壓日,提升對這項致命疾病的認識,與醫療團隊攜手,找回對生命的掌控力。

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三大減重手術一次看懂,選對方法瘦得安全又有效
careonline_96
・2025/05/21 ・2698字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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減重手術副作用不用怕,醫親授減重手術照料方法

一名運動員退役後,因無比賽大量運動練習,體重持續上升,加上年紀增長,有感新陳代謝變慢,體重也逐漸飆升破百,並伴隨膽固醇超標,血壓些微偏高以及脂肪肝。因體健報告紅字逐漸增加,讓其意識到嚴重性,經醫師評估後施作 ESG 無痕胃拉提(內視鏡袖狀胃成形術);術後 4 個月成功減去原體重 17%,原先病症也得以改善。馬偕紀念醫院消化科系賴建翰醫師說明目前減重術式種類多,術前應充分與主治醫師討論,擇定最適合自己的方式。

減重手術哪種方法好? 3種手術一次比較

患者應在手術前進行綜合評估,包括 BMI 計算、健康檢查和心理評估,以確保手術的適宜性。目前國際上三種常見的減重手術包括:胃繞道手術、縮胃手術、ESG 無痕胃拉提(內視鏡袖狀胃成形術)。以下提供完整的手術差異比較:

  • 胃繞道手術:將胃和小腸改道,減少小腸吸收熱量。
  • 縮胃手術:切除部分胃部組織,使胃縮小。
  • ESG無痕胃拉提:利用胃鏡在胃部縫合4至6條線,將胃部容積縮小。
減重手術有何差異
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減重手術後遺症有哪些? 3 種手術優缺點大公開

而每種手術各有不同的優缺點,賴建翰醫師建議每個人在選擇前,應先了解各手術方式的效果是否符合自己的預期目標,這樣才能做出最合適的選擇。接下來,我們就一起來了解各種手術的差異吧 !

外科手術:

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  • 胃繞道手術

–      優點:減重效果較快,可改善糖尿病、高血壓、高血脂和睡眠呼吸中止等肥胖合併症

–      缺點:不可逆、手術較複雜,易影響吸收,造成營養不良

  • 縮胃手術

–      優點:減重效果較好,不影響吸收,平均在第一年內可減去20-30%的體重

–      缺點:不可逆、易引發胃食道逆流,約有3成的患者會有此問題

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內科手術:

  • ESG 無痕胃拉提

–      優點:無需開刀,因未切除人體組織,手術侵入性低,復原時間短、安全性高;根據長期臨床研究證實 10 年後體重平均持續減少 15.8 %

–      缺點:減重效果相較外科手術慢

減重手術的期望效果如何? 了解減重手術長期效益

因減重手術的效果因人而異,賴建翰醫師呼籲,術前應與主治醫師溝通,了解自己對手術的期望,如安全性、恢復速度、減重幅度等,而依據每個人的身體狀況不同,減重效果也相對會有所差異。

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  • 胃繞道手術/縮胃手術:

適用對象:

–      BMI>35 以上

–      BMI>30 以上,合併患有糖尿病、高血壓等代謝疾病

預期成效:可減少原體重的 30-40%

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  • ESG 無痕胃拉提:

適用對象:

–      BMI>30 以上

–      BMI>27 以上,合併代謝疾病

預期成效:根據臨床實證,可減少原體重的 15%

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減重手術的期望效果如何
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減重手術後遺症有解嗎?醫師教你減重手術照料方法!

  • 減重手術照料方法一:飲食調整

術後改變飲食習慣,少量多餐,均衡飲食及注意營養攝取,才能讓胃慢慢適應;若仍然進食過量,很可能讓胃鏡手術的減重效果不佳。少數患者如果還是食慾旺盛,可考慮搭配減重藥物使用,有機會達到更好的效果。

  • 減重手術照料方法二:增加運動量

每週至少完成 150 分鐘中等費力運動,像快走、游泳、騎腳踏車等,來幫助維持減重效果。運動可以幫助你消耗熱量,加速減重,也能讓身體更健康。

  • 減重手術照料方法三:醫病溝通

減重手術後的照護不僅需要嚴格的飲食控制和運動習慣,也需要良好的醫病溝通,以確保患者能夠順暢地適應新的生活方式。

(一) 定期諮詢減重中心個管師

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*隨時反饋狀況:減重手術後,患者應定期與減重中心的個管師聯繫,隨時反饋自己的身體狀況、飲食習慣、運動情況等,以便個管師能夠及時提供適當的建議和調整。

減重手術後遺症有解嗎?醫師教你減重手術照料方法!
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(二) 建立長期監測機制

*定期回診:患者應定期回診,以便醫師能夠監測減重進展、共病症狀,並適時調整藥物或治療方案。

*健康紀錄:保持詳細的健康紀錄,包括體重變化、血液檢查結果等,以便醫療團隊能夠根據實際情況進行調整。

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減重手術新知識?養成健康飲食與運動好習慣!

最後,賴建翰醫師提醒,減重手術並非快速捷徑,而是一種幫助患者改變生活習慣的工具。關鍵在於持之以恆,將減重視為終身的健康管理。馬偕醫療團隊採取內外科整合的方式,為有減重需求的患者提供完整且多元的選擇,以滿足不同需求。此外,若術後遇到問題或併發症,馬偕擁有完善的內外科醫療團隊,能夠及時提供專業協助與處理,確保患者的健康與安全。

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