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紅辣椒火辣辣,鎮痛減肥抗癌症

果殼網_96
・2014/06/17 ・4743字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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credit: CC by L'Olio@flickr
credit: CC by L’Olio@flickr

文 / Moheb Costandi

編譯 / 不懂世的豬

起初有一種歡愉的刺痛感,隨後你的整個口腔會有著火一般的燒灼感。你大汗淋漓,眼淚與鼻涕橫流。你喘著粗氣喝水,卻感覺沒有東西能澆滅這團火焰。然而一旦這種痛感消退,你就懷疑自己會在下次尋找更大的刺激。

享用過咖哩的人都知道這種感受。數個世紀以來,大廚們一直在運用紅辣椒和其他辣椒來調配他們的烹飪試驗。但直到大約十幾年前,科學家才開始理解我們如何品味辛辣食物。現在,他們不但知道怎麼解釋紅辣椒和青芥末的火熱感,也能解釋薄荷腦之類的香料如何產生冰涼感。

該發現的意義不僅局限於食物烹飪。同樣的機制構建了身體內部的「測溫儀」,一些動物甚至利用這個機制在黑暗中視物。理解這種機制,讓小小的紅辣椒開啟了研究的新領域。這個領域的內容很豐富,涉及到慢性疼痛、肥胖症和癌症等等。

故事要從1997年說起。雖然長期以來人們都在嘗試推測辣椒火熱感的來源,但直到這一年,美國加利福尼亞大學舊金山分校戴維·朱麗葉斯(David Julius)的團隊才第一次發現,其關鍵組分辣椒素(capsaicin )是如何「點燃」我們口腔的。我們絕大多數的感覺取決於特定細胞表面的特定「通道」,每一個通道與不同類型的刺激相關。當這個通道被激活時,細胞上的孔打開,允許電荷以離子形式(帶電粒子)流入。這些離子通道常在神經上發現,離子的流入能引發電脈衝。

與辣椒素對應的通道可能有很多,但經過一些精妙的基因學研究,朱麗葉斯將它確定了下來——就是被稱之為TRPV1的通道。至關重要的是,朱麗葉斯隨後指出,這個通道與令人難受的高溫(大約43℃以上)相關聯,這樣的溫度足以損傷組織。這就簡單明了地解釋了,為什麼吃紅辣椒的感覺像是把口腔點著了似的。

先前人們就認為,其他的TRP通道與一系列感覺有關,但發現它們構建了我們的內部測溫儀,這還是第一次。沒過多久,相關的蛋白質通道就被人發現,可以用來解釋其他溫度和食物相聯的感覺。比如2002年,朱麗葉斯發現了TRPM8通道,該通道會被相對冰涼的溫度所激活,對應的溫度大約是10℃到30℃。這個通道也能被薄荷腦激活,從而給人帶來冰涼感。

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我們體內不同的TRP蛋白對應於不同的溫度範圍,也能被不同的食物激活。因此,紅辣椒才會火辣辣,薄荷才會涼絲絲。圖片來源:《新科學家》

溫度感知

在確認了TRPM8通道後,朱麗葉斯和他的同事改造了一批小鼠的基因,以進行下一步試驗。這些小鼠攜帶了該通道基因的兩份有缺陷的拷貝,正常情況下這個基因編碼的是該通道的蛋白質。隨後他們將這些小鼠置於有兩個小隔間的盒子中,每個小隔間的環境溫度不一樣,藉此來測試動物對寒冷的敏感度,並與那些正常的同窩幼崽的行為進行對比。

試驗結果顯示,正常的小鼠有一種強烈的選擇偏好,即選擇溫度保持在30℃的小隔間,而基因工程改造過的小鼠能長時間愉悅地待在較冷的小隔間裡,只有當溫度低於15℃之後才傾向於選擇暖和的小隔間。同時,比起正常的同窩幼崽,它們識別冰涼和溫暖表面的能力要弱很多。

研究者正在填補我們對身體恆溫器理解的其他空白。他們的研究使得我們清楚認識到,有些動物進化出了令人驚奇的恆溫機制。比如,響尾蛇和吸血蝙蝠就有一種極度敏感的TRPA1通道的變體,這種通道變體與大約10℃的溫度相對應,與它們的紅外熱成像系統相協作。

然而,這種對感覺的新理解只引起了一半的興奮,正如隨後所顯露的那樣,這些通道的職責很廣,很可能在一系列紊亂中發揮作用。在與痛覺刺激對應的神經上發現這些通道,引起了人們特別的興趣——這些通道可以起到一種開關的作用,能放大或降低神經的敏感性。當這些機制由於特定的變異而起反作用時,即使在最輕微的溫度變化也能產生劇烈的疼痛。但另一方面,這些通道為研究新型鎮痛劑打開了一扇充滿希望的大門,利用這些通路作為控制疼痛的切入點,具有潛在的可能性。

最初,絕大多數的研究著眼於TRPV1——朱麗葉斯發現的第一個通道。不幸的是,通過這個途徑來改變痛覺遠比開始看起來要困難,因為人們很快就發現,潛在藥物會產生不需要的並可能有危險的副作用。因為TRPV1與高溫監測有關,任何封閉它功能的東西都會使得人們對造成疼痛的高溫不夠敏感。這意味著會更容易受傷,比如在淋熱水浴時燙傷自己。此外,鑑於該通道與核心體溫調節相關,封閉這個通道的藥物能導致危險的高燒。 「每一個主要的製藥公司都擠進來了,」英國倫敦大學學院的疼痛學家約翰·伍德(John Wood)說,「投入了大約600億美元用來嘗試製造基於TRPV1的藥物。我們製造了數百個候選藥物,並仔細研究了它們的特徵,但沒有一個是有用的。」

這樣的問題讓許多研究人員灰心喪氣,但是如果我們更好地理解這些通道與它們臨近環境的相互作用,也許還有辦法。 2013年,英國劍橋大學的彼得·麥克諾頓(Peter McNaughton)及其同事發現了一種蛋白質,能在發炎時調節TRPV1的功能。這種被稱為AKAP79的蛋白質,似乎能將細胞的分子轉變為特定構造。 「它能將一些信號通路的組分聚集到細胞內的合適位置,以便在通路開啟後能整裝待發,」同在劍橋大學領導這項研究的瓊·貝特西(Joan Btesh)解釋說。當這種蛋白質過量時,TRPV1通道產生神經脈衝的閾值會降低。這就意味著,通常無害的溫度會讓人感覺到疼痛——這便是慢性疼痛的一系列問題,包括纖維性肌痛、偏頭痛以及某些損傷。

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研究與紅辣椒有關的TRP蛋白,已經成為醫藥界的一大熱門方向,有望開發出針對慢性疼痛、肥胖甚至癌症的新藥物。圖片來源:《新科學家》

嘴角流涎

幸運的是,應該會有途徑能夠逆轉這個效應。麥克諾頓和貝特西的團隊發現了一種化學物質,可以阻止AKAP79蛋白與TRPV1蛋白通道的結合,從而減少與炎症相關的疼痛。而且至關重要的是,它不會減少對熱度的敏感性。貝特西說:「通過封閉兩種蛋白的相互作用,我們減少了與刺激相關的可用TRPV1通道的數量,並防止已經位於細胞膜上的通道發生修飾。」到目前為止,小鼠試驗是肯定這一點的。

其他人正在尋找將這些藥物小範圍運用於身體的方法,以製造更好的局部鎮痛劑。目前,牙醫用的局部麻醉藥有一個很不愉快的效果,那就是它放倒了你所有的神經細胞,包括那些與肌肉運動相關的神經,讓你的面部暫時麻痺。其中一個解決方案就是,運用紅辣椒中的辣椒素或者相應的分子,作為一種優先關閉疼痛神經的鑰匙:通過臨時打開熱通道,建立一個鎮痛劑的入口,隨後在細胞內以自己的方式起作用。由於與肌肉運動相關的神經沒有相同的受體,它們就不受到影響,因此受藥者就不至於口水橫流了。

考慮到神經細胞上有許多溫度通道,因此可能還會有許多其他靶點。舉例來說,在許多疼痛狀態下,比如骨關節炎,眾所周知降溫有一定的鎮痛效果,且對炎症有舒緩作用。這很可能與TRPM8有關,但其他的TRP通道也可能會起作用,因而情況相當複雜。鑑於這些通路過於活躍可能會引起對寒冷的過度敏感,想找到一個舒服的平衡點不太容易。

與此同時,其他研究人員正在研究如何利用這些通道來對抗肥胖。其中一個思路是,利用這些通道擾亂身體的恆溫器,以控制能量消耗,從而燃燒多餘的體重。很明顯,這必須很謹慎——除了可能出現那些在緩解疼痛研究中遇到的危險,其益處也是不可預測的。例如,你可以認為破壞熱度感受機制能夠使其產生處在寒冷溫度時的反應,激發自動機制以燃燒更多熱量來補償。但是動物研究的結果是矛盾的:一些研究中,缺乏TRPV1受體的小鼠體重減輕,而在另一些試驗中體重卻在增加。

溫和地刺激TRPV1受體,可能是一個解決方案。舉例來說,激活TRPV1通道似乎壓制了脂肪細胞的產生,而這種細胞專門以脂肪的形式來儲存能量。其他研究則暗示,刺激該通道能燃燒已經形成的脂肪。由於它與味覺有關,可能對飯後飽腹感也有貢獻,可以防止我們吃得過多。

雖然準確原因還在討論,但到目前為止,人體試驗是充滿希望的。舉例來說,實驗對象每天攝入一定常規劑量的辣椒素,能量消耗會出現適度的增加——足以在數月後產生穩定的體重減輕。

也許最為驚人的發現是,這些通道可能與腫瘤生長相關。比如說,TRPM8,允許我們品嚐薄荷的通道,已知在前列腺癌中有著異常高的含量。癌症越嚴重,這種蛋白在癌細胞中含量就越高。動物研究揭示,這個通道可能與引起細胞分化的細胞信號通路協作。由於這些通道也在血管上皮細胞中發現,它們通過促進滋養腫瘤的血管形成,可能對癌症的擴散也有貢獻。

因此以TRPM8離子通道為靶點,可以提供一個控制癌細胞增長的方法。其中一個實驗表明,抑制TRPM8活性的化學物質能減緩在培養皿中生長的前列腺癌細胞的增殖速度。這樣的試驗會最終有望產生阻止癌症擴散的藥物。事實上,有一項臨床試驗正在進行中。

朱麗葉斯最初的研究只是想揭示紅辣椒導致火辣的秘密,而現在這些前景已遠遠超越了這個目的。曾經看起來像是咖哩大愛的好奇心,如今卻在醫療事業上刻上了濃重的一筆。

目前至少有一件事我們可以確定,那就是現在的醫藥領域,幾乎沒有哪個領域的研究能這麼熱門了。

編譯自:《新科學家》,Curry cure: Chillies are the hot new thing in medicine

延伸閱讀

比分娩還慘

極度的熱或冷會讓我們所有人感覺到疼痛,但是對一些人來說,即使是很小的溫度變化也會很難受。 2010年,英國倫敦大學學院的約翰·伍德及其同事在一戶哥倫比亞家庭中,識別了一種稱為家族偶發性疼痛綜合徵的疾病,他們自述有嚴重的疼痛綜合徵。

「在變冷或疲勞的情況下,這些人會遭受胸痛的折磨,能他們疼暈過去,」伍德說,「他們要兩個小時後才能緩解過來,但已經疼得精疲力竭。女人們則說,這種疼痛比分娩時還厲害。」

伍德的團隊在對該家庭成員的基因組測序後,識別出TRPA1基因上的一個突變,看起來是這個家庭悲劇的幕後元兇。這個基因編碼細胞表面的受體蛋白,或稱為通道,先前認為與極冷的溫度相關。伍德及他的同事們所識別的這個突變,不是使TRPA1失效,而是使這個通道更為敏感,因此TRPA1蛋白質在應該休息時卻變得很活躍。

伍德補充道,這種疼痛綜合徵可能是發現這種突變的哥倫比亞家庭所獨有的。所以即使這個研究給出了有益的洞見,即疼痛與TRP通道相關,醫藥​​公司也不太可能會花錢來研發緩解這個家庭急性不適的方法。

他們叫他冰人……

維姆·霍夫(Wim Hof​​)這位59歲的荷蘭人,有著非凡的長時間抵禦極低溫度的能力。這種能力讓他獲得了至少20項的世界紀錄。 2009年,霍夫用兩天時間就完成乞力馬扎羅山的登頂,除了一條短褲什麼都沒穿。同年晚些時候,他在芬蘭緯度高於北極圈的地方跑完了全程馬拉松,溫度大約-20℃——同樣,僅穿了短褲。 2011年,他打破了自己保持的冰水忍耐的世界紀錄,浸沒在冰水中長達近2小時。

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被稱為「冰人」的維姆·霍夫。圖片來源:rnw.nl

霍夫將這歸於自己用意識控制肉體功能的能力。 「精神戰勝物質,」他說,「我通過呼吸訓練學習控制神經、心血管和免疫系統。這使得我能在寒冷中停留更長時間,忍受更大的疼痛。」

霍夫的聲明得到了科學證據的支持。荷蘭奈梅亨拉德邦大學2012年的案例研究指出,他的冥想法看起來能產生受控的壓力反應,減少通常來自於冰冷天氣的不舒適感。

基因學很可能也起到了一些作用,因為有個特定的基因能產生寒冷敏感度的個體差異。這個基因編碼一種受體蛋白或通道,稱為TRPM8,通常存在於疼痛感受神經纖維的亞組中。特定的TRPM8變體可以使人們對能產生疼痛的低溫更敏感或更不敏感,有某些突變甚至可能使人們對低溫徹底沒有感覺。

「我還不知道任何人類TRPM8基因的可識別的突變,」美國加利福尼亞大學舊金山分校的生理學家朱麗葉斯說,「但是一些人,比如霍夫,聽起來像是可進行DNA測序的合適人選。」

 

轉載自果殼網

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AI 是理科「主場」? AI 也可以成為文科人的助力!
研之有物│中央研究院_96
・2022/08/13 ・5646字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

AI 的誕生,文理缺一不可

人工智慧(Artificial Intelligence,簡稱 AI)在 21 世紀的今日已大量運用在生活當中,近期掀起熱議的聊天機器人 LaMDA、特斯拉自駕系統、AI 算圖生成藝術品等,都是 AI 技術的應用。多數 AI 的研發秉持改善人類生活的人文思維,除了仰賴工程師的先進技術,更需要人文社會領域人才的加入。

中央研究院「研之有物」專訪院內人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員,帶大家釐清什麼是 AI?文科人與工程師合作時,需具備什麼基本 AI 知識?AI 如何應用在人文社會領域的工作當中?

中央研究院人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員。圖/研之有物

詩詞大對決:人與 AI 誰獲勝?

一場緊張刺激的詩詞對決在線上展開!人類代表是有「AI 界李白」稱號的蔡宗翰研究員,AI 代表則是能秒速成詩的北京清華九歌寫詩機器人,兩位以「人工智慧」、「類神經」為命題創作七言絕句,猜猜看以下兩首詩各是誰的創作?你比較喜歡哪一首詩呢?

猜猜哪首詩是 AI 做的?哪首詩是人類做的?圖/研之有物

答案揭曉!A 詩是蔡宗翰研究員的創作,B 詩是寫詩機器人的創作。細細賞讀可發覺,A 詩的內容充滿巧思,為了符合格律,將「類神經」改成「類審經」;詩中的「福落天赦」是「天赦福落」的倒裝,多念幾次會發現,原來是 Google 開發的機器學習開源軟體庫「Tensor Flow」的音譯;而「拍拓曲」則是 Facebook 開發的機器學習庫「Pytorch」的音譯,整首詩創意十足,充滿令人會心一笑的魅力!

相較之下,B 詩雖然有將「人工」兩字穿插引用在詩中,但整體內容並沒有呼應命題,只是在詩的既有框架內排列字句。這場人機詩詞對決明顯由人類獲勝!

由此可見,當前的 AI 缺乏創作所需的感受力與想像力,無法做出超越預先設定的創意行為。然而,在不久的將來,AI 是否會逐漸產生情感,演變成電影《A.I. 人工智慧》中渴望人類關愛的機器人?

AI 其實沒有想像中聰明?

近期有一則新聞「AI 有情感像 8 歲孩童?Google 工程師爆驚人對話遭停職」,讓 AI 是否已發展出「自我意識」再度成為眾人議論的焦點。蔡宗翰研究員表示:「當前的 AI 還是要看過資料、或是看過怎麼判讀資料,經過對應問題與答案的訓練才能夠運作。換而言之,AI 無法超越程式,做它沒看過的事情,更無法替人類主宰一切!

會產生 AI 可能發展出情感、甚至主宰人類命運的傳言,多半是因為我們對 AI 的訓練流程認識不足,也缺乏實際使用 AI 工具的經驗,因而對其懷抱戒慎恐懼的心態。這種狀況特別容易發生在文科人身上,更延伸到文科人與理科人的合作溝通上,因不了解彼此領域而產生誤會與衝突。如果文科人可以對 AI 的研發與應用有基本認識,不僅能讓跨領域的合作更加順利,還能在工作中應用 AI 解決許多棘手問題。

「職場上常遇到的狀況是,由於文科人不了解 AI 的訓練流程,因此對 AI 產生錯誤的期待,認為辛苦標注的上千筆資料,應該下個月就能看到成果,結果還是錯誤百出,準確率卡在 60、70% 而已。如果工程師又不肯解釋清楚,兩方就會陷入僵局,導致合作無疾而終。」蔡宗翰研究員分享多年的觀察與建議:

如果文科人了解基本的 AI 訓練流程,並在每個訓練階段協助分析:錯誤偏向哪些面向?AI 是否看過這方面資料?文科人就可以補充缺少的資料,讓 AI 再進行更完善的訓練。

史上最認真的學生:AI

認識 AI 的第一步,我們先從分辨什麼是 AI 做起。現在的數位工具五花八門,究竟什麼才是 AI 的應用?真正的 AI 有什麼樣的特徵?

基本上,有「預測」功能的才是 AI,你無法得知每次 AI 會做出什麼判斷。如果只是整合資料後視覺化呈現,而且人類手工操作就辦得到,那就不是 AI。

數位化到 AI 自動化作業的進程與舉例。圖/研之有物

蔡宗翰研究員以今日常見的語音辨識系統為例,大家可以試著對 Siri、Line 或 Google 上的語音辨識系統講一句話,你會發現自己無法事先知曉將產生什麼文字或回應,結果可能正是你想要的、也可能牛頭不對馬嘴。此現象點出 AI 與一般數位工具最明顯的不同:AI 無法百分之百正確!

因此,AI 的運作需建立在不斷訓練、測試與調整的基礎上,盡量維持 80、90% 的準確率。在整個製程中最重要的就是訓練階段,工程師彷彿化身老師,必須設計一套學習方法,提供有助學習的豐富教材。而 AI 則是史上最認真的學生,可以穩定、一字不漏、日以繼夜地學習所有課程。

AI 的學習方法主要分為「非監督式學習」、「監督式學習」。非監督式學習是將大批資料提供給 AI,讓其根據工程師所定義的資料相似度算法,逐漸學會將相似資料分在同一堆,再由人類檢視並標注每堆資料對應的類別,進而產生監督式學習所需的訓練資料。而監督式學習則是將大批「資料」和「答案」提供給 AI,讓其逐漸學會將任意資料對應到正確答案。

圖/研之有物

學習到一定階段後,工程師會出試題,測試 AI 的學習狀況,如果成績只有 60、70 分,AI 會針對答錯的地方調整自己的觀念,而工程師也應該與專門領域專家一起討論,想想是否需補充什麼教材,讓 AI 的準確率可以再往上提升。

就算 AI 最後通過測試、可以正式上場工作,也可能因為時事與技術的推陳出新,導致準確率下降。這時,AI 就要定時進修,針對使用者回報的錯誤進行修正,不斷補充新的學習內容,讓自己可以跟得上最新趨勢。

在了解 AI 的基本特徵與訓練流程後,蔡宗翰研究員建議:文科人可以看一些視覺化的操作影片,加深對訓練過程的認識,並實際參與檢視與標注資料的過程。現在網路上也有很多 playground,可以讓初學者練習怎麼訓練 AI,有了上述基本概念與實務經驗,就可以跟工程師溝通無礙了。

AI 能騙過人類,全靠「自然語言處理」

AI 的應用領域相當廣泛,而蔡宗翰研究員專精的是「自然語言處理」。問起當初想投入該領域的原因,他充滿自信地回答:因為自然語言處理是「AI 皇冠上的明珠」!這顆明珠開創 AI 發展的諸多可能性,可以快速讀過並分類所有資料,整理出能快速檢索的結構化內容,也可以如同真人般與人類溝通。

著名的「圖靈測試」(Turing Test)便證明了自然語言處理如何在 AI 智力提升上扮演關鍵角色。1950 年代,傳奇電腦科學家艾倫・圖靈(Alan Turing)設計了一個實驗,用來測試 AI 能否表現出與人類相當的智力水準。首先實驗者將 AI 架設好,並派一個人操作終端機,再找一個第三者來進行對話,判斷從終端機傳入的訊息是來自 AI 或真人,如果第三者無法判斷,代表 AI 通過測試。

圖靈測試:AI(A)與真人(B)同時傳訊息給第三者(C),如果 C 分不出訊息來自 A 或 B,代表 AI 通過實驗。圖/研之有物

換而言之,AI 必須擁有一定的智力,才可能成功騙過人類,讓人類不覺得自己在跟機器對話,而這有賴自然語言處理技術的精進。目前蔡宗翰的研究團隊有將自然語言處理應用在:人文研究文本分析、新聞真偽查核,更嘗試以合成語料訓練臺灣人專用的 AI 語言模型。

讓 AI 替你查資料,追溯文本的起源

目前幾乎所有正史、許多地方志都已經數位化,而大量數位化的經典更被主動分享到「Chinese Text Project」平台,讓 AI 自然語言處理有豐富的文本資料可以分析,包含一字不漏地快速閱讀大量文本,進一步畫出重點、分門別類、比較相似之處等功能,既節省整理文本的時間,更能橫跨大範圍的文本、時間、空間,擴展研究的多元可能性。

例如我們想了解經典傳說《白蛇傳》是怎麼形成的?就可以應用 AI 進行文本溯源。白蛇傳的故事起源於北宋,由鎮江、杭州一帶的說書人所創作,著有話本《西湖三塔記》流傳後世。直至明代馮夢龍的《警世通言》二十八卷〈白娘子永鎮雷峰塔〉,才讓流傳 600 年的故事大體成型。

我們可以透過「命名實體辨識技術」標記文本中的人名、地名、時間、職業、動植物等關鍵故事元素,接著用這批標記好的語料來訓練 BERT 等序列標注模型,以便將「文本向量化」,進而找出給定段落與其他文本的相似之處。

經過多種文本的比較之後發現,白蛇傳的原型可追溯自印度教的那伽蛇族故事,傳說那伽龍王的三女兒轉化成佛、輔佐觀世音,或許與白蛇誤食舍利成精的概念有所關連,推測印度神話應該是跟著海上絲路傳進鎮江與杭州等通商口岸。此外,故事的雛型可能早從唐代便開始醞釀,晚唐傳奇《博異志》便記載了白蛇化身美女誘惑男子的故事,而法海和尚、金山寺等關鍵人物與景點皆真實存在,金山寺最初就是由唐宣宗時期的高僧法海所建。

白蛇傳中鎮壓白娘子的雷峰塔。最早為五代吳越王錢俶於 972 年建造,北宋宣和二年(1120 年)曾因戰亂倒塌,大致為故事雛形到元素齊全的時期。照片中雷峰塔為 21 世紀重建。圖/Wikimedia

在 AI 的協助之下,我們得以跨時空比較不同文本,了解說書人如何結合印度神話、唐代傳奇、在地的真人真事,創作出流傳千年的白蛇傳經典。

最困難的挑戰:AI 如何判斷假新聞

除了應用在人文研究文本分析,AI 也可以查核新聞真偽,這對假新聞氾濫的當代社會是一大福音,但對 AI 來說可能是最困難的挑戰!蔡宗翰研究員指出 AI 的弱點:

如果是答案和數據很清楚的問題,就比較好訓練 AI。如果問題很複雜、變數很多,對 AI 來說就會很困難!

困難點在於新聞資訊的對錯會變動,可能這個時空是對的,另一個時空卻是錯的。雖然坊間有一些以「監督式學習」、「文本分類法」訓練出的假新聞分類器,可輸入當前的新聞讓機器去判讀真假,但過一段時間可能會失準,因為新的資訊源源不絕出現。而且道高一尺、魔高一丈,當 AI 好不容易能分辨出假新聞,製造假新聞的人就會破解偵測,創造出 AI 沒看過的新模式,讓先前的努力功虧一簣。

因此,現在多應用「事實查核法」,原理是讓 AI 模仿人類查核事實的過程,尋找權威資料庫中有無類似的陳述,可用來支持新聞上描述的事件、主張與說法。目前英國劍橋大學為主的學者群、Facebook 與 Amazon 等業界研究人員已組成 FEVEROUS 團隊,致力於建立英文事實查核法模型所能運用的資源,並透過舉辦國際競賽,廣邀全球學者專家投入研究。

蔡宗翰教授團隊 2021 年參加 FEVEROUS 競賽勇奪全球第三、學術團隊第一後,也與合作夥伴事實查核中心及資策會討論,正著手建立中文事實查核法模型所需資源。預期在不久的將來,AI 就能幫讀者標出新聞中所有說法的資料來源,節省讀者查證新聞真偽的時間。

AI 的無限可能:專屬於你的療癒「杯麵」

想像與 AI 共存的未來,蔡宗翰研究員驚嘆於 AI 的學習能力,只要提供夠好、夠多的資料,幾乎都可以訓練到讓人驚訝的地步!圖/研之有物

AI 的未來充滿無限可能,不僅可以成為分類與查證資料的得力助手,還能照護並撫慰人類的心靈,這對邁入高齡化社會的臺灣來說格外重要!許多青壯年陷入三明治人(上有老、下有小要照顧)的困境,期待有像動畫《大英雄天團》的「杯麵」(Baymax)機器人出現,幫忙分擔家務、照顧家人,在身心勞累時給你一個溫暖的擁抱。

機器人陪伴高齡者已是現在進行式,新加坡南洋理工大學 Gauri Tulsulkar 教授等學者於 2021 年發表了一項部署在長照機構的機器人實驗。這名外表與人類相似的機器人叫「娜丁」(Nadine),由感知、處理、互動等三層架構組成,可以透過麥克風、3D和網路鏡頭感知用戶特徵、所處環境,並將上述資訊發送到處理層。處理層會依據感知層提供的資訊,連結該用戶先前與娜丁互動的記憶,讓互動層可以進行適當的對話、變化臉部表情、用手勢做出反應。

長照機構的高齡住戶多數因身心因素、長期缺乏聊天對象,或對陌生事物感到不安,常選擇靜默不語,需要照護者主動引導。因此,娜丁內建了注視追蹤模型,當偵測到住戶已長時間處於被動狀態,就會自動發起話題。

實驗發現,在娜丁進駐長照機構一段時間後,住戶有一半的天數會去找她互動,而娜丁偵測到的住戶情緒多為微笑和中性,其中有 8 位認知障礙住戶的溝通能力與心理狀態有明顯改善。

照護機器人娜丁的運作架構。圖/研之有物

至於未來的改進方向,研究團隊認為「語音辨識系統」仍有很大的改進空間,需要讓機器人能配合老年人緩慢且停頓較長的語速,音量也要能讓重聽者可以清楚聽見,並加強對方言與多語混雜的理解能力。

臺灣如要發展出能順暢溝通的機器人,首要任務就是要開發一套臺灣人專用的 AI 語言模型,包含華語、臺語、客語、原住民語及混合以上兩種語言的理解引擎。這需花費大量人力與經費蒐集各種語料、發展預訓練模型,期待政府能整合學界與業界的力量,降低各行各業導入 AI 相關語言服務的門檻。

或許 AI 無法發展出情感,但卻可以成為人類大腦的延伸,協助我們節省處理資料的時間,更可以心平氣和地回應人們的身心需求。與 AI 共存的未來即將來臨,如何讓自己的行事邏輯跟上 AI 時代,讓 AI 成為自己的助力,是值得你我關注的課題。

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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久站或久坐,讓你靜脈曲張了嗎?了解靜脈曲張的成因與症狀
J. Yang_96
・2022/11/23 ・1529字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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靜脈曲張,英文為 Varicose vein,意即異常增大或腫脹的靜脈。

大家對於這個疾病應該不陌生,小時候就時常聽到老師們在辦公室閒談聊到長時間的站立,讓他們飽受靜脈曲張的困擾。鼓脹彎曲的靜脈如藤蔓般爬滿本該平滑的小腿,輕則影響美觀,重則甚至寸步難行。

靜脈曲張輕則影響美觀,重則甚至寸步難行。圖/pexels

變形的靜脈?

靜脈曲張到底是如何形成的?

讓我們先從根本認識起靜脈這個平常容易被忽略,實則肩負重責大任的無名英雄。下肢靜脈在解剖學上分為深層、淺層及如橋樑般穿梭期間的穿通枝,他們負責讓供完養分的血流順利回到心臟。

而靜脈曲張發生的位置是主要由大隱及小隱靜脈組成的淺層系統。大隱靜脈的走向由內踝沿著小腿內側一路直上至大腿內側,在鼠蹊部匯入股靜脈;小隱靜脈則由外踝繞至小腿正後方匯入膕靜脈。

故我們常見發生靜脈曲張的位置多沿著這些位子,尤其是內側鼠蹊及膝蓋後側,也就是大隱及小隱匯入深層靜脈之處(saphenofemoral junction & saphenopopliteal junction)。

健康的靜脈能夠形成以自身的內膜形成瓣膜,確保遠端的血液能夠抵抗重力,像閘門一樣讓通過的血液不會逆流。

然而,當瓣膜功能減弱時,本該回流的血液隨著重力累積在下肢靜脈,深層靜脈的血液透過穿通支逆流至淺層系統,長此以往則會造成靜脈高壓。

除此之外,淤積的血液也會帶來多種發炎因子,進一步導致管壁結構的變形。機械性及化學性的致病機轉共同作用,使平滑的靜脈開始鼓脹變形,形成我們熟知的靜脈曲張。

有些人的手可以看到明顯的靜脈。圖/pexels

檢測自己是不是高危險族群!

哪些人容易有靜脈曲張呢?老化是最重要的風險因子,其他如女性、多產、吸菸、肥胖者、受過外力創傷、工作需要長時間站立及已知家族遺傳都是應該特別注意的族群。

這個疾病對生活的影響可大可小,因為輕微的靜脈曲張來到醫院診治的病人多數是在意美觀上的影響,所以在大醫院的醫美中心看到心血管外科醫師也不足為奇,主要就是針對靜脈曲張的部分提供諮詢及治療。

靜脈曲張對生活的影響可大可小。圖/pexels

而隨著疾病的進展,程度不一的疼痛是最常見的主訴,可能伴隨著腫脹、搔癢、甚至隨著站立時間累積的沈重感。

「像大象一樣笨重的步伐。」上星期來開刀的病人這麼形容道。

「連吃飽飯想都跟家人去散步都沒有辦法。」

如果置之不理,最嚴重的情況甚至可能因為不良的血液循環導致下肢滯鬱性皮膚炎、潰瘍出血甚至,極少數的情況下,形成血栓堵塞血管。當看到皮膚出現暗沉、紅腫時,須及時至醫院接受檢查,排除其他病因並及早接受適當的治療。

臨床上根據症狀的嚴重度將靜脈曲張分為0到6級,如下表所示:

2S 以上建議接受醫療介入。表/作者提供

下一篇文章則詳細向大家說明靜脈曲張現行有哪些治療的選擇,並協助你們分析到底哪種治療方式最適合自己?

參考資料

  • Campbell B. Varicose veins and their management. BMJ. 2006;333(7562):287-292. doi:10.1136/bmj.333.7562.287
  • Courtney M. Townsend, Jr., MD, R. Daniel Beauchamp, MD, B. Mark Evers, MD, and Kenneth L. Mattox, MD (2021). Sabiston Textbook of Surgery (21st edition).
  • Lurie F, Passman M, Meisner M, et al. The 2020 update of the CEAP classification system and reporting standards [published correction appears in J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2021 Jan;9(1):288]. J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2020;8(3):342-352. doi:10.1016/j.jvsv.2019.12.075

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鑑識故事系列:定罪兼診斷?!性器黑色素沉著症
胡中行_96
・2022/10/06 ・1475字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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日本警察逮捕了一名年紀約三十出頭的男性嫌犯,認為他強姦年輕女子。[1]

在嫌犯否認指控的同時,警察找到其手機裡的一支影片,內容正是記錄犯罪的行為。就一般的辦案程序而言,警方會期望從中瞭解加害人的生理特徵,例如:髮色、傷疤或刺青等,作為接下來指認身份的根據。然而,儘管其畫面包含性侵者性器的外貌,偏偏就是看不到人臉。嫌犯逮到這個天賜良機,辯稱別人闖入他家,在那裏發生性關係,並用該手機拍攝過程。總之,就是把責任撇得一乾二淨。[1]

幸好鍥而不捨的警方在無奈之餘,注意到錄像中的陰莖,有個不明顯的特徵。這讓他們想到一個好主意。[1]

沒有臉龐的性交畫面,成為指認當事人的挑戰。圖/喜多川歌麿〈歌枕〉(1788;Public Domain)

警方把手機影片中陰莖畫面的截圖和嫌犯下體的照片,帶去日本自治醫科大學附屬埼玉醫療中心(自治医科大学附属さいたま医療センター)的法醫部門。他們請教皮膚科醫師,該陰莖上的色素沉著(pigmentation),是否能夠證明性侵者的身份。醫師觀察到嫌犯的陰莖,有輪廓不規則的零星斑點,呈現濃淡不一的灰黑色,並在接近龜頭處顏色較深。根據嫌犯本人的說法,那些不痛不癢的色斑從青春期就存在。於是,皮膚科醫師以此做出診斷,並針對案件證據以及嫌犯的健康,提供專業意見。[1]

左邊是手機影像截圖;右邊則為嫌犯的陰莖照片。圖/參考資料1,Figure 1(CC BY 4.0)

首先,嫌犯應該患有性器黑色素沉著症(genital melanosis)。這種變異在皮膚科的病人中,僅佔 0.01% 左右。[1, 2]不過,因為除了皮膚顏色改變,沒有其他症狀,以致容易被患者忽略,所以真實的盛行率或許更高。有如此罕見的病徵與錄像吻合,皮膚科醫師當然非常肯定這是足以定罪的重要證據。[1]

其次,雖然性器黑色素沉著症是良性的,但在此皮膚科醫師並沒有取得切片,做更深入的檢查,所以無法排除黑色素瘤(melanoma)的可能性。此外,在生殖器惡性腫瘤裡,有 8 – 10% 為性器黑色素瘤,是第二常見的性器癌症。就算嫌犯陰莖上的僅是黑色素沉著症,這類患者中 15% 的人,在身體的其他部位,也會出現黑色素瘤。換句話說,他罹癌的機率比一般人高。[1]

黑色素瘤有口訣為 ABCDE 的五大徵兆:形狀不對稱(asymmetrical)、邊緣不規則(border)、顏色不均勻(colour)、尺寸比豆子大(diameter),還有持續變化(evolving)。[3]從皮膚科醫師的描述,以及嫌犯陰莖的照片,可知他的情形明顯符合上述徵兆中的幾項。即使沒有任何不適,為了以防萬一,也早該去醫院諮詢。

最後,在皮膚科醫師斬釘截鐵的證詞,以及令人魂飛膽喪的罹癌風險下,焦慮至極的嫌犯終於俯首認罪,而且同意去皮膚科做更進一步的檢查。大功告成之後,自治醫科大學附屬埼玉醫療中心的團隊,把此案寫成論文拿去投稿,登載於 2021 年的《鑑識科學、醫學與病理學》(Forensic Science, Medicine, and Pathology)期刊上,並在結論中強調整合皮膚科理論與刑事鑑定的重要性。[1]

 

延伸閱讀

英國「學童」取代「病理學家」?!辨識癌細胞的人工智慧

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參考資料

  1. Yamada A, Demitsu T, Umemoto N, et al. (2021) ‘Video image of genital melanosis provides strong evidence to support identification of a sexual offender’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, 510–512.
  2. Haugh AM, Merkel EA, Zhang B, et al. (2016) ‘A clinical, histologic, and follow-up study of genital melanosis in men and women’. Journal of American Academy of Dermatology, 76 (5): 836-840.
  3. What Are the Symptoms of Skin Cancer?’ (18 APR 2022) U.S. Centers for Disease Control and Prevention.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。