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為什麼海豚要戴著海綿?

Joyu
・2011/08/16 ・60字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

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資料來源:PanSci: 為什麼海豚要戴著海綿?

 

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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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是吞船大魚,還是海裡的「豬」?從古人的眼中,跨時空探索「鯨豚文化史」
研之有物│中央研究院_96
・2022/07/14 ・4913字 ・閱讀時間約 10 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/劉韋佐、田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

「吞船大魚」?古人的腦洞大開!

很久很久以前,在北方的大海上,出現一隻長六丈、高一丈的大魚。據說船要是遇上這種魚,一個不小心,可能整艘船都會被吞下去啊!在沒有相機、也沒有 IG、臉書打卡的時代,古人面對陌生的物種,只能以文字或繪圖記錄下來,讓中國古代的鯨豚生態披上一層神秘面紗。
中央研究院「研之有物」專訪院內歷史語言研究所邱仲麟研究員,在長期研究歷史的過程中,收集了數百則中國歷史上鯨豚現身、擱淺的文獻。究竟古人眼中的鯨豚長什麼模樣?鯨豚擱淺的可能原因為何?又衍伸出什麼樣的民間傳說?

圖/Unsplash

根據邱仲麟研究員蒐集的文獻,中國史上確切的鯨豚擱淺記錄可能始於兩漢。早在西元前 16 年(西漢永始元年)就出現記載:「北海出大魚,長六丈,高一丈,四枚。」接著在西元前 4 年及西元 173 年,也都有將鯨豚形容為「大魚」的記載。

這個時期多是簡單記錄鯨豚的大小,但到了近世,描述就變得豐富許多。例如在明嘉靖《灤志》就記載:「房魚,出海,極大,如房。或隨潮汐陷沙上,土人割脂熬油。」另外,明崇禎《黃縣志》則有相當生動的描述:

海魚莫大於䱜,長或一、二十丈,三五成群,順流噴浪如雪,山脊翅浮紅水面,如百十赤幟。舟遇之速避,稍遲即可吸口吞舟,故俗名「吞船䱜」。

這些出現在地方志的記載,不僅對鯨豚的大小做出如房子般巨大、且能張口吞船的誇張比喻,也描繪了牠們三五成群現蹤,從頭頂噴水、在海上翻身等生活習性,讓我們從字句間拼湊出古代的鯨豚生態、人與鯨豚的互動,以及古人如何從其文化視角看待鯨豚與其擱淺現象。

海上之「豬」?史料所描繪的鯨豚樣貌

古人對於此般海中龐然大物尚未有「鯨豚」的概念,多半用生活中既有的動物來形容。猜猜看以下描述是指海豚或鯨魚?

地方志中常見「海豬」的記載。在明嘉靖《欽州志》曾有這樣的形容:「其頭類豬」、「無鱗,大似海豬」。清代《連江縣志》也有「海豬魚」的記載,形容其「渾身深黑,形體、腑臓與猪略同。鼻在腦上,噴水直上。」

另有一種生物名叫「海鰌」,「鰌」在今日雖為「鰍」的異體字,但在此處應唸作「ㄧㄡˊ」。在《水經》中曾有這樣的記載:「海鰌魚,長數千里,穴居海底,入穴則海水為潮,出穴則潮退。」北宋《江南野史》則說:「有海鰌,形如大堤,長數十丈。」從「長數千里」到「長數十丈」,我們可以得知,海鰌的形容是從其驚人的體長來描繪。

明崇禎《肇慶府志》更有一則特別的「海鰌」記載,說其「遍體礪房石砌,積如丘山。」記錄者觀察得非常仔細,「礪房石砌」應該是指寄生在皮膚上的藤壺,要能如此詳實描述身上特徵,表示這隻「海鰌」可能擱淺在海灘上,才得以近距離觀察。

從海豬到海鰌,你猜到哪個是指海豚?哪個是指鯨魚?從上述文獻記載可以推測,關鍵在於海豚、鯨魚的體形差距,古人多稱海豚為「海豬」、鯨魚則為「海鰌」

古人多稱海豚為「海豬」,認為其頭與豬相似。「豚」字等同於「豬」,兩者也同為哺乳類動物。圖/Unsplash
古人多稱鯨魚為「海鰌」,身上常有大片藤壺寄生。藤壺會伸出觸手捕食海中的浮游生物,以及鯨魚周遭的有機質。圖/iStock

這些突然躍出海面、或是擱淺在海灘的大魚到底是什麼?已遠遠超出古人的知識範疇,只能從其外觀特徵或動作來命名。除了「海豬」、「海鰌」、「海鰍」等名稱,另有視其龐大的體形,稱之為「房魚」、「海象」、「鱌魚」;也有尊稱為「海龍」、「海龍翁」、「海主」,甚至有記載為「海燕」者,名稱可說是五花八門!在那個沒有相機的時代,文字的描述更為豐富,充滿古人天馬行空的想像力。

爬梳臺灣早期的鯨豚擱淺記錄

清乾隆 9 年,閩浙總督在奏報福建省當年 2 月的雨水和糧食價錢時,附帶報告了在上一年的 12 月,臺灣北路的白沙墩(今日苗栗通霄一帶)有「巨魚二十二尾,頭大丈餘,口闊四尺,腹寬二丈,尾大七尺餘,蝦尾魚身,約長三丈有奇。目生腹下。其魚黑色,聲如牛鳴。隨潮擱淺,未識其名。」此外,《重修臺灣府志》中也提到同一年在白沙墩發現「雷擊死巨魚二十二尾於沙上」、「頭似豕」、「來時聞隱隱有雷聲,隨潮擱淺,如排列狀。背上各有一孔,黃水流出。」

這些記載明確說出「擱淺」現象,雖然記錄者仍「未識其名」,不知道這些擱淺的生物是什麼,但將「巨魚」、「頭似豕」、「聲如牛鳴」等敘述,與前面的記載互相比對,可得知這是一起發生在臺灣的鯨豚集體擱淺現象。

清末澎湖海邊也曾發現鯨魚擱淺,人們還在其腹中發現兩隻百來斤的大魚。在割肉取油時,魚尾突然甩動,將數千斤的巨石擲到百丈之外,成為人們口耳相傳的巨魚駭聞。圖/點石齋畫報大可堂版第十冊

鯨豚擱淺的原因至今依然眾說紛紜,可能是受暴風雨、地震、雷擊影響,或追船誤入淺灘所致,也有可能在不知不覺中受特殊地形牽引。

邱仲麟研究員在整理文獻時有一驚奇發現,鯨豚擱淺記載較多的區域,主要在舟山群島以北海岸,尤其以錢塘灣與長江口一帶最多

清末的西洋傳教士丁韙良在其著作《中國覺醒》就指出「錢塘江是鯨魚的陷阱」,並說:「這個漏斗狀的海灣,潮位出奇地高。當每月初一或十五,太陽和月亮的引力出於同一方向時,海水便咆哮地衝向岸邊,形成了巨大的潮汐。錢塘江大潮不僅摧毀船隻,就連大海深處的龐然大物也無法抵禦那難以抗拒的推力。

錢塘灣的地形是外寬內窄的「喇叭口」,使潮汐容易產生洶湧的浪濤,形成世界三大湧潮之一的「錢塘潮」。雖然鯨豚擱淺的原因至今仍無定論,但在錢塘灣附近容易擱淺,很可能是因為當地特殊的地形使鯨豚往此聚集,當洶湧的潮汐來臨,就特別容易被潮浪捲入而擱淺。

錢塘潮。圖/Wikimedia

過去無法解釋的奇觀,「巨魚」擱淺的傳說

對古人來說,這些龐然大物突然擱淺在沙灘上,想必是難以理解的奇觀,因而產生許多光怪陸離的神鬼傳說。

  • 貶謫說:興風作浪,海神降落處罰

古人觀察到,擱淺死亡的鯨豚常常沒有眼睛!彷彿遭行刑後流放邊陲。北宋《釣磯立談》就記載:「潯陽潮退,有一大鰌,環體於洲上,時時舉首噞喁,水自腦而出,數日乃死。瀕江之人饜食其肉。世說以為海神鑿腦取珠,因以致斃。」歐陽修也曾在詩作中留下「有時隨潮來,暴死疑遭謫」此一經典名句。

清代學者錢泳則在其著作《履園叢話》留下鄉野傳說:「大凡東海有巨魚流入內地者,必無目,無目,故隨潮而進也。相傳此魚在海中作風浪翻船至傷人者,必有海神抉其目。」另一位作家黃逢昶在臺灣寫下的《竹枝詞》也記載地方傳聞:「土人云是魚吞舟不少,龍王剜目示眾」。

從「海神鑿腦取珠」、「暴死疑遭謫」、「海神抉其目」等敘述可知,古人將當時的懲處制度用於解釋鯨豚擱淺現象,歸因於鯨豚犯錯後被海神處罰,行刑挖目後貶謫異地。

  • 閏魚說:閏年報到!鯨豚頭形隨生肖變化?

依據海邊居民的觀察,每到閏年就會有鯨豚報到,因此稱鯨豚為「閏魚」。早從明代開始,在長江以北、黃海海濱就出現這樣的傳說。

明嘉靖《通州志》就記載:「閏魚,形甚鉅,其骨可以為橋梁。每閏年始有,故名閏魚。」另有《如皐縣志》記載:「閏魚,無定形,閏年秋潮,颶風推出海,其大吞舟也。」

此外,更有閏魚的頭形會與該年生肖相似之說。例如江蘇東臺人宋武庭說:「閏魚則非閏年不可見也,且形狀不一,按其所閏之年枝生肖而變更焉。如子年則鼠首魚尾,丑年則牛首魚尾,推而至於寅年虎首,卯年兔首,無不酷肖。」這些記載展現古人將自然現象與民俗節氣結合的文化思維。

清末「閏魚出海」圖文記事。老人們相傳每逢閏月,海中總有大魚被沖上岸,因為大魚平時興風作浪、打翻漁船、以人為食,如今才會擱淺,成為人們的美食。圖/點石齋畫報大可堂版第四冊
  • 神蝦押巨魚說:鯨魚、蝦子,傻傻分不清!

另一種記載也相當有趣,清代的葉良儀在其著作《餘年閒話》中提到,居民看到海外有「四大桅杆(船上懸掛帆的杆柱)悠颺而至」就知道是「閏魚」來了。這裡提到的「四大桅杆」乃是:「兩大蝦釘其目,押之使上,桅杆即蝦鬚也」。魚來後,則天氣漸晴,「居民掇梯魚身,先用鋤撥去砂石,然後以刀斧剜其肉,熬油為燃燈之用。」競相割取三、四日……,接著「又忽晦冥,則蝦復來押之回矣」。

為什麼蝦子會和鯨魚扯上關係,甚至成為懲處鯨魚的獄卒?邱仲麟研究員解釋,會有「兩大蝦釘其目」、「桅杆即蝦鬚」等形容,可能是因為從陸地遠望鯨魚時,其從海中躍起的瞬間,身體兩側的鰭猶如蝦子的兩隻大螯,因此流傳鯨魚擱淺是「神蝦押巨魚」降貶上岸的緣故。

「神蝦押巨魚」傳說,可能是古人誤將鯨魚的鰭看成蝦子的大螯。
圖/研之有物(圖片來源/UnsplashPixabay

地毯式搜尋史料,縱觀鯨豚文化史

邱仲麟研究員的辦公室充滿各式文獻史料,研究主題遍及明清時期的都市、醫療、花卉、西洋鏡、公共衛生、軍事防禦、鯨豚擱淺史等。圖/研之有物

鯨豚擱淺事件常記載於中國各地的地方志,卻缺乏有系統的文獻整理。邱仲麟研究員地毯式搜尋中國各地的地方志、筆記、詩文、報紙等文獻,將有提到鯨豚的史料儘量收集、剪貼成冊,並從中整理出古代對鯨豚外觀的描述、統計擱淺地點與季節,並探討古人對龐然大魚突然現身所衍生的各種傳說故事。

每則鯨豚史料皆剪貼成冊,上頭仔細標註資料來源、畫出重要段落,是多年來飽覽各式文獻所累積的豐碩成果,從中可見歷史學家治學的嚴謹態度。圖/研之有物

從鯨豚史料的研究出發,我們可以得知古人看待海洋生物的態度、應用海洋資源的方式,甚至能觀察古今鯨豚生態的變化。例如明清時期曾記載,長江流域有「中華白海豚」、「白鱀豚」出沒,如今皆因工業和漁業發展的嚴重侵害而數量銳減,瀕臨絕種。

中華白海豚,主要分布於東印度洋至西南太平洋海域,臺灣、中國、馬來西亞、泰國等地皆可見其蹤跡。每逢農曆 3 月下旬,臺灣海峽風浪漸平息,早年的討海人常見到這群嬌客。因恰逢媽祖誕辰月份,人們相信牠們是捎來媽祖訊息的「媽祖魚」。圖/flickr

鯨豚擱淺研究不僅豐富了中國文化史中有關海洋生物的內涵,也呈現不同時空背景下所蘊含的文化思維與古今變遷。

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推理系動畫毒殺利器!——認識致命的「河魨毒」
Evelyn 食品技師_96
・2022/01/21 ・3367字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 文/Evelyn 食品技師

早在兩千年前《山海經》就提到肺魚(河魨)[註 1]會毒死人;明代的《本草綱目》亦記載:「河魨有大毒,味雖珍美,食之殺人」,可知早在古代,大家就發現河魨肉的美味之處,也知道他擁有「劇毒」,甚至連動畫《名偵探柯南》都曾上演用河魨毒殺人的案件呢!(動畫第 226 ~ 227 集:戰鬥遊戲的陷阱)

河魨是媲美和牛的夢幻料理,為了一嚐美味連命都不要了!

在日本,河魨被視為珍饈佳餚,尤其河魨生魚片富含膠原蛋白、脂肪含量低、味道清爽鮮甜,口感爽脆帶勁,其美味足以媲美日本和牛,被認為是一生必吃一次的夢幻料理。

許多饕客無法抗拒河魨的美味,為了能嚐上那一口極品,即使冒著生命危險也在所不惜。史上因河魨送命的最知名案例,莫過於 1975 年日本國寶級歌舞伎演員八代目坂東三津五郎,在料亭師傅推薦下,吃了四份河魨肝(據說是河魨最美味的部位)後中毒身亡,成為食魨死士。

根據日本厚生勞動省統計,在 1959 年前,日本每年因河魨毒中毒死亡的人數超過 100 人,直至 1982 年後,中毒死亡人數才降至每年 10 人以下。主要是因日本政府推行「河魨料理廚師執照」,通過筆試與術科考取執照,才可以合法烹調河魨,使河魨毒中毒死亡率大幅降低。 

星斑叉鼻魨 Arothron stellatus(Bloch and Schneider)。圖/參考資料 1

相較之下,臺灣雖然沒有如此盛行吃河魨,但每年仍發生不少因誤食河魨而中毒的案例。筆者根據衛生福利部的歷年食品中毒資料統計,從民國 81 年至 109 年河魨毒中毒案件計有 33 案,患者總人數為 139 人,死亡總人數為 11 人,死亡率高達 7.9%。

民國 81 年至 109 年河魨毒中毒統計資料。資料來源/衛生福利部

分析主要原因是漁品產銷人員及社會大眾辨識河魨能力不足,為此,民國 101 年衛生福利部食品藥物管理署出版「臺灣常見有毒河豚(魨)圖鑑手冊」,整理臺灣常見之有毒河魨(參考資料 1),提供漁品產銷人員及社會大眾參閱,故民國 101 年後的中毒案件及人數確實有顯著下降。

河魨毒素究竟有多強?和「麻痺性貝毒」非常接近!

1909 年,日本科學家首次從河魨卵巢中分離出毒素,命名為河魨毒素(tetrodotoxin; TTX)。1964 年後,日本科學家們確定 TTX 化學結構。TTX 分子式為 C11H17O8N3,分子量為 319 Da,為河魨毒中毒性最強的主要化合物,擁有許多結構類似物(structural analog)[註 2],分子量與毒性強弱依結構型態而有所不同。 

河魨毒素(tetrodotoxin; TTX)分子結構及其結構類似物。圖 / 參考資料 5

其中以 TTX 毒性最強,小鼠口服之半數致死劑量 LD50 是 334 μg/kg [註 3],跟麻痺性貝毒的毒性十分接近(蛤蚌毒素 LD50 為 263 μg/kg)[註 4]。且不論是化學特性、中毒機制、毒性或治療方式,皆與麻痺性貝毒非常相似。

當 TTX 進入人體內組織後,會阻塞神經末梢細胞上的鈉離子通道,使鈉離子無法進入神經細胞,膜電位無法去極化 (depolarization),動作電位無法產生,使神經元失去傳導功能,進而造成中樞神經、知覺神經及運動神經麻痺。尤其當毒素量高時,迷走神經、血管運動中樞至橫膈膜皆麻痺,最後蔓延至呼吸神經麻痺而死。

TTX 潛伏期一般在 3 小時內(通常在 10 至 45 分鐘),潛伏期長短亦受進食毒素量影響。目前河魨毒中毒並無特殊之藥物可以使用,主要治療乃是支持性療法為主。如未產生呼吸衰竭,應不會造成死亡。但若患者已產生明顯之肌肉無力現象,則應隨時準備放置氣管插管,並以人工呼吸器幫助呼吸。亦可給予經稀釋的活性碳及輕瀉劑,以加速毒素排出。

而《名偵探柯南》動畫中,更是直接將河魨毒刺入人體動脈中,作用的速度和反應會比食用更快、更強烈。筆者估計死者應該當場暴斃,連症狀都來不及發生……也順便稱讚一下,那集茱蒂老師講解 TTX 的毒性資訊真的正確無誤喔!

這位是茱蒂老師(怕你忘記是誰)。圖/IMDb

河魨毒原來是細菌產生的!河魨怎麼不會被自己毒死?

河魨毒最早是發現於河魨因而得名,後來也被發現存在於其他脊椎生物中,包括蠑螈、蝦虎魚、箭毒蛙等;無脊椎動物包括海螺及章魚等。後來在河魨、有毒蟹類以及紅藻 Jania sp. 中篩檢出海洋菌株 Shewanella algaAlteromonas tetraodonis,並發現該細菌具有產生河魨毒的能力。

海洋菌株 Shewanella alga。圖/參考資料 5

後續有愈來愈多研究證實,河魨毒主要來源應是具產河魨毒能力之細菌,經由寄生或共生的方式,存在於生物體(如藻類、魚、蝦、蟹或貝等)中,河魨再透過食物鏈累積在其體內,而非河魨自己產生。河魨甚至還會刻意選擇具有河魨毒之生產能力的生物為食物,使毒素累積在體內,以肝臟、卵巢累積最多,腸道、皮膚次之,為一種特殊的防禦機制。

此外,河魨的肌肉中,因含有河魨毒結合蛋白(TTX-binding protein),可包覆河魨毒,參與河魨毒的運輸,使河魨對毒素耐受性高,才不會被自己毒死。

  • 延伸閱讀:盤點海洋中的「毒系寶可夢」!河豚、貝類有毒不是 they 的錯 ft. 食品技師 Evelyn【科科聊聊 EP71】

這批有夠純!河魨毒除了可以止痛,還可以被海豚拿去「吸」?

想不到的是,身為天然劇毒的河魨毒對生物可不全然只有害,有研究指出河魨毒由於具有抑制神經傳導的作用,可能有機會應用於醫療用途呢!

動物實驗的結果顯示,微量的河魨毒可作為局部麻醉劑,合併其他麻醉藥物一起使用,可有效延長局部麻醉時間;作為止痛劑使用,也能有效減輕受傷所造成的發炎反應、肌肉疼痛及神經性疼痛,且無其他副作用,比起嗎啡(morphine)更溫和。

當然,以上河魨毒的醫療應用,於人體實驗還需要進一步的研究。

另外英國《BBC》的自然紀錄片《荒野間諜》(Spy in the Wild)在南非拍攝到罕見的「海豚吸毒」景像。海豚們紛紛把河魨當成玩具亂丟亂甩,把河魨咬在口中「吸毒」,陷入恍惚的興奮狀態,並做出各種ㄎ一ㄤ到不行的行為,最後玩膩了才把河豚放走,是不是有夠像小屁孩呢!

海豚吸河魨毒影片截圖。圖/參考資料 7

不要拚死吃河魨!注意應避免食用來路不明的水產品

最後還是要呼籲,只要避免食用河魨或來路不明的水產品,即可有效避免河魨毒中毒。如果真的需要滿足口腹之慾而「拚死吃河魨」的話,建議先確認是否屬無毒魚種,並有效去除其內臟組織及皮膚。

若不幸食用河魨而中毒時,應先催吐使胃內容物排出,並儘速就醫,以免因中毒嚴重,造成呼吸衰竭而死亡。 

註解

  1. 河魨,常作河豚,古名肺魚。
  2. 「河魨毒」為 TTX 及其所有結構類似物的總稱;「河魨毒素」為 TTX;結構類似物(structural analog),是指一系列的化合物在主結構上大致相同,但部分結構會有一個或多個原子、官能基或子結構的不同,造成他們之間的化學特性可能不一樣,故河魨毒一系列類似物的毒性大小不會完全相同。
  3. 半數致死劑量(lethal dosage 50%; LD50),指在動物實驗中,使實驗動物產生百分之五十比例之死亡所需要化學物質之劑量。
  4. 麻痺性貝毒(paralytic shellfish poison)為一系列毒素總稱,其中毒性最強烈的毒素為蛤蚌毒素(saxitoxin)。

參考資料

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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421