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蚊子還是打個不停?生活中的捕蚊妙招

科學月刊_96
・2014/09/24 ・3126字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

夏天到來,蚊子也跟著來了。據疾管署統計,目前全臺已累計多起登革熱病例。想消滅蚊蟲,你知道有種「許願盆」可以實現你的願望嗎?繼續看下去,這裡還有更多抗蚊法寶......Credit: James Jordan via Flickr
夏天到來,蚊子也跟著來了。據疾管署統計,目前全臺已累計多起登革熱病例。想消滅蚊蟲,你知道有種「許願盆」可以實現你的願望嗎?繼續看下去,這裡還有更多抗蚊法寶……Credit: James Jordan via Flickr

作者/夏維泰(任職衛生福利部疾病管制署)、林秀品(任職衛生福利部疾病管制署)、簡瑜君(就讀長庚醫學大學生物醫學系)、徐歆亞(就讀師大附中)

蚊子為什麼叮咬人類?哪些人比較容易招惹蚊子?不管白天還是晚上,為何蚊子總是有辦法找到你!蚊子不僅擾人清夢、讓人發癢,還會傳播疾病,例如瘧疾、登革熱等等;因此,坊間流傳著許多捕蚊偏方,但是,真的有效嗎?

目前盛行的捕蚊妙招:糖罐、鹼水盆及許願盆,都是依據蚊子的習性、嗜好,演變出各種誘引或捕捉的方法,但其實已有許多研究顯示,它們雖然有效,但依照使用時機的不同,效果也會大不相同。

這個夏天,如果你還為了身上的「紅豆冰」煩惱不已,不如自己動手做個捕蚊器,還能知道抗蚊的原理。

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糖罐

糖罐是最廣為人知的捕蚊手法,藉著砂糖發酵時所產生的「二氧化碳」,吸引蚊子。

根據科學家的實驗發現,人類呼出二氧化碳的濃度約為4%,比空氣中二氧化碳的濃度高出一百多倍。二氧化碳會活化蚊子觸鬚上突起的化學感受器,經由感受器,蚊子就能找到發出二氧化碳的位置。

在遠距離時,蚊子會依循人類排放的二氧化碳尋找目標位置;等到靠近人體時,則會改由偵測人的體溫或表皮所分泌的化學物質,例如乳酸、尿酸、胺基酸等,來確認吸血的對象。糖罐,就是利用這個原理設計而來的。

蚊蟲研究者曾進行相關的誘引實驗。他在實驗室裡放滿了蚊子,以及兩具相距6呎、充填了二氧化碳的假人。實驗開始,先一次性地釋放全部的二氧化碳,發現並無蚊子靠近假人;接著改以人類呼吸的頻率來釋放二氧化碳,此時反而吸引許多蚊子靠近,並在假人身上找到多處蚊子叮咬的痕跡。由此可知,二氧化碳的確具有誘引蚊子的能力。

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另一位研究人員則比較了不同來源的二氧化碳及人體足部的味道,對蚊子是否有誘引效果。結果發現,對蚊子而言,經由酵母產生的二氧化碳比工業用的二氧化碳更具吸引力,因為前者可以導致揮發性物質的產生;而若能同時具有人體足部的味道,則更能加強誘引。

所以,若將此裝置放於屋外,便可降低蚊子進入屋內的數量及機會。而使用酵母產生二氧化碳的捕蚊罐,不僅能大幅降低防治成本,更能大規模應用於偏遠地區的蚊子採樣研究上。

糖罐補蚊法
補蚊糖罐的製作方法(勘誤:圖中文字描述的小蘇打粉應改為酵母粉,圖四的圖說應改為 20% 的糖水)

鹼水盆

曾有新聞報導,新北市某一社區主委利用廢油、氫氧化鈉和白醋來自製環保捕蚊器材,它的原理就是利用強鹼(氫氧化鈉)催化廢油(酯類)水解,進行皂化反應以製成肥皂;再將肥皂溶於水,藉由其香味吸引蚊子前來。由於蚊子會在水中產卵,肥皂中的化學物質將使得蚊卵無法孵化,因此達到防治蚊蟲的效果。也有實驗曾利用濃度約40%的硫酸鉀、椰子油加水,做成液態肥皂水,再以近似人類汗臭味的白醋作為蚊子誘餌。

民眾也可在院子中放置盆子,加入適量的肥皂絲、洗衣粉及水,製成鹼水盆。由於洗衣粉及肥皂絲都是鹼性物質,所以蚊卵浸泡在此環境下,可抑制其孵化或殺死孑孓,導致蚊蟲無法繁殖下一代,棲群數量自然越來越少,甚至滅絕;戶內也適用,但需小心家中的幼童或寵物誤食。

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另外,也有研究人員比較肥皂與洗衣粉滅蚊效果的差異,利用不同廠牌的清潔劑及抗菌肥皂進行試驗。他們發現,三種濃度皆為0.01%,但不同品牌的清潔劑都無法有效造成蚊子幼蟲的死亡;但反觀其他四種抗菌肥皂,其活性成分——二氯苯氧氯酚(triclosan)的濃度只須達0.0001%,就可導致將近100%的死亡。由此推論,皂類產品所含的二氯苯氧氯酚會造成蚊子幼蟲較高的死亡率。而當肥皂濃度為0.2%或更高時,其滲透壓越高,因而更能消滅蚊子的幼蟲和蛹。

至於鹼水盆為何還需要使用白醋呢?那是因為人類體表的成分經細菌分解後,會產生含有乙酸的物質而吸引蚊子。目前已有研究證實0.1 mg/L 的乙酸溶液最具有吸引力。

從上述的材料看來,只要少許的花費(約30 元)就可以鹼水盆誘引蚊子而達到防治的效果,實在非常划算。

鹼水盆製作方法
鹼水盆製作方法

許願盆

單憑幾枚壹圓硬幣作為材料的許願盆,真的可以防治蚊蟲,有那麼靈驗嗎?其實是因為壹圓硬幣裡含有「銅」這個化學物質。

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在西元2000年,科學家進行「不同銅離子濃度對於白線斑蚊羽化情形的影響」研究時發現,當銅離子在水中的濃度超過500 ppb 時,銅水的濃度越高,抑制蚊蟲羽化的效果就越好。當水中的銅離子濃度在500 ppb 以下時,對於蚊子幼蟲的發育只有輕微的影響(甚至幾乎沒有);但當銅離子的濃度升高至500~1000 ppb 時,則開始使得白線斑蚊的幼蟲發育延遲並造成高死亡率;銅離子濃度高達1000 ppb時,甚至可以完全抑制幼蟲的發育,同時殺死幼蟲。

其實,並非是銅離子直接造成蚊蟲死亡,而是藉由它與水中的有機物質結合沉澱,導致幼蟲因缺乏養分攝取而餓死。銅離子若再加上石灰,則更能抑制蚊子幼蟲的發育。

從以上實驗可知, 在300 ml 的水中放入至少4 個壹圓或伍拾圓的銅製硬幣,就可以有效阻斷孑孓的生長。因此,利用日常生活中隨手可得、含銅比率較高的壹圓硬幣,就可以達到防止病媒蚊孳生的目的。

當然,除了銅、鋁、鎳等成分外,也有人用常見的鉛以及非金屬的碳進行實驗。結果發現,銅片對於埃及斑蚊與白線斑蚊的存亡影響最大,鋁片、鎳片、鉛片對斑蚊的影響較小;其中,孑孓在放置鎳片的環境中,生長最為快速;碳棒在初期雖然可以抑制孑孓的生長,但蚊子最後仍化蛹而羽化成蟲。而在含銅、鋅及鉛的不同溶液中,銅溶液抑制孑孓生長、羽化的能力最佳,其次為鋅溶液,鉛溶液則效果不彰。

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許願盆補蚊法
許願盆防蚊法

捕蚊法寶,如何選擇?

捕蚊的方法甚多,各有利弊。大多數人所熟知的糖罐,是利用砂糖發酵所產生的二氧化碳來吸引蚊子。因為二氧化碳是目前所發現最能吸引蚊子的物質,所以防治效果良好;但缺點是,糖罐中所使用的糖水易招來螞蟻,並且發酵作用結束後會立即失去誘引效果,故需要定期更換及注意防蟻的問題。而鹼水盆和許願盆雖然誘引蚊子的效果較弱,但可製造出蚊卵和孑孓無法生存的環境,因此只要有蚊子在此產卵,便能降低蚊蟲繁衍的數量。

另一方面,也由於糖罐是「主動」誘捕成蚊,所以短時間內就能看出顯著的效果;鹼水盆及許願盆則是「被動」等待蚊子產卵後,殺死孑孓,就短期而言效果不彰,但卻能從根本去除蚊蟲,達到防止病媒孳生、降低民眾感染蟲媒傳染病的機率,因此長期效果較佳。

夏季為蚊蟲出沒頻繁的季節,如果只是被動的等待蚊子來產卵,防治效果較弱,因此適合使用具有主動誘捕效果的「糖罐」。相反地,冬天時蚊蟲活動並不旺盛,便可以「鹼水盆」和「許願盆」來防止卵的孵化,以及孑孓的生長,以持續壓制蚊蟲的棲群數量。

社區防治宣導時,宜以「糖罐」為首選,除了方便製作外,也可大量誘殺蚊蟲。曾有實驗將糖罐置於停車場中,數日內就可捕捉到數千隻蚊子。居家戶內,則可以糖罐和其他方法並用,除了主動誘捕蚊子外,也可預防蚊子繁衍孳生,達到長期防治蚊蟲傳染病的效果。
延伸閱讀

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  1. Xue, R.D. and Qualls, W.A., Larvicidal Activity of Synthetic Disinfectants and Antibacterial Soaps Against Mosquito, Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae), Journal of Medical Entomology, Vol. 50(1): 137-139, 2013.
  2. Li, J. et al., Effects of Water Color and Chemical Compounds on the Oviposition Behavior of Gravid Culex pipiens pallens Females under Laboratory Conditions, Journal of Agricultural and Urban Entomology, Vol. 26(1): 23-30, 2009.
  3. Romi, R. et al., Laboratory and Field Evaluation of Metallic Copper on Aedes albopictus (Diptera : Culicidae) Larval Development, Journal of Medical Entomology, Vol. 37(2): 281-285, 2000.
  4. 郭家安、陳穎涵與沈奕均,<環保滅蚊殺手>,2005年。

本文轉載自科學月刊

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文章難易度
科學月刊_96
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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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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

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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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【貓奴指南】把「貓界大麻」貓薄荷抹在身上,除了方便吸貓/給貓吸還有什麼作用?
PanSci_96
・2024/02/20 ・512字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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為什麼貓這麼喜歡貓薄荷呢?

原來是貓薄荷裡的荊芥內脂導致貓咪吸了貓心大悅,不住翻滾、流口水、打呼嚕。

但是,貓薄荷不是對所有貓都有用。不到六個月的小貓似乎不會有反應,而且有的貓喜歡,有的貓不喜歡……咦,這還和遺傳有關係嗎?

想要同時驅蚊,又讓貓貓情不自禁饞你身子嗎?那你一定要試試貓薄荷!

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荊芥內脂不只會讓貓咪快樂似神仙,也會活化蚊子體內的受體蛋白,接觸到的蚊子會產生搔癢和刺痛感。哈哈小蚊子,你也來嘗嘗癢癢痛痛的痛苦!

給你的貓貓來點刺激的快樂草吧!

延伸閱讀

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・2014/09/24 ・3126字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

夏天到來,蚊子也跟著來了。據疾管署統計,目前全臺已累計多起登革熱病例。想消滅蚊蟲,你知道有種「許願盆」可以實現你的願望嗎?繼續看下去,這裡還有更多抗蚊法寶......Credit: James Jordan via Flickr
夏天到來,蚊子也跟著來了。據疾管署統計,目前全臺已累計多起登革熱病例。想消滅蚊蟲,你知道有種「許願盆」可以實現你的願望嗎?繼續看下去,這裡還有更多抗蚊法寶……Credit: James Jordan via Flickr

作者/夏維泰(任職衛生福利部疾病管制署)、林秀品(任職衛生福利部疾病管制署)、簡瑜君(就讀長庚醫學大學生物醫學系)、徐歆亞(就讀師大附中)

蚊子為什麼叮咬人類?哪些人比較容易招惹蚊子?不管白天還是晚上,為何蚊子總是有辦法找到你!蚊子不僅擾人清夢、讓人發癢,還會傳播疾病,例如瘧疾、登革熱等等;因此,坊間流傳著許多捕蚊偏方,但是,真的有效嗎?

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糖罐

糖罐是最廣為人知的捕蚊手法,藉著砂糖發酵時所產生的「二氧化碳」,吸引蚊子。

根據科學家的實驗發現,人類呼出二氧化碳的濃度約為4%,比空氣中二氧化碳的濃度高出一百多倍。二氧化碳會活化蚊子觸鬚上突起的化學感受器,經由感受器,蚊子就能找到發出二氧化碳的位置。

在遠距離時,蚊子會依循人類排放的二氧化碳尋找目標位置;等到靠近人體時,則會改由偵測人的體溫或表皮所分泌的化學物質,例如乳酸、尿酸、胺基酸等,來確認吸血的對象。糖罐,就是利用這個原理設計而來的。

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蚊蟲研究者曾進行相關的誘引實驗。他在實驗室裡放滿了蚊子,以及兩具相距6呎、充填了二氧化碳的假人。實驗開始,先一次性地釋放全部的二氧化碳,發現並無蚊子靠近假人;接著改以人類呼吸的頻率來釋放二氧化碳,此時反而吸引許多蚊子靠近,並在假人身上找到多處蚊子叮咬的痕跡。由此可知,二氧化碳的確具有誘引蚊子的能力。

另一位研究人員則比較了不同來源的二氧化碳及人體足部的味道,對蚊子是否有誘引效果。結果發現,對蚊子而言,經由酵母產生的二氧化碳比工業用的二氧化碳更具吸引力,因為前者可以導致揮發性物質的產生;而若能同時具有人體足部的味道,則更能加強誘引。

所以,若將此裝置放於屋外,便可降低蚊子進入屋內的數量及機會。而使用酵母產生二氧化碳的捕蚊罐,不僅能大幅降低防治成本,更能大規模應用於偏遠地區的蚊子採樣研究上。

糖罐補蚊法
補蚊糖罐的製作方法(勘誤:圖中文字描述的小蘇打粉應改為酵母粉,圖四的圖說應改為 20% 的糖水)

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鹼水盆

曾有新聞報導,新北市某一社區主委利用廢油、氫氧化鈉和白醋來自製環保捕蚊器材,它的原理就是利用強鹼(氫氧化鈉)催化廢油(酯類)水解,進行皂化反應以製成肥皂;再將肥皂溶於水,藉由其香味吸引蚊子前來。由於蚊子會在水中產卵,肥皂中的化學物質將使得蚊卵無法孵化,因此達到防治蚊蟲的效果。也有實驗曾利用濃度約40%的硫酸鉀、椰子油加水,做成液態肥皂水,再以近似人類汗臭味的白醋作為蚊子誘餌。

民眾也可在院子中放置盆子,加入適量的肥皂絲、洗衣粉及水,製成鹼水盆。由於洗衣粉及肥皂絲都是鹼性物質,所以蚊卵浸泡在此環境下,可抑制其孵化或殺死孑孓,導致蚊蟲無法繁殖下一代,棲群數量自然越來越少,甚至滅絕;戶內也適用,但需小心家中的幼童或寵物誤食。

另外,也有研究人員比較肥皂與洗衣粉滅蚊效果的差異,利用不同廠牌的清潔劑及抗菌肥皂進行試驗。他們發現,三種濃度皆為0.01%,但不同品牌的清潔劑都無法有效造成蚊子幼蟲的死亡;但反觀其他四種抗菌肥皂,其活性成分——二氯苯氧氯酚(triclosan)的濃度只須達0.0001%,就可導致將近100%的死亡。由此推論,皂類產品所含的二氯苯氧氯酚會造成蚊子幼蟲較高的死亡率。而當肥皂濃度為0.2%或更高時,其滲透壓越高,因而更能消滅蚊子的幼蟲和蛹。

至於鹼水盆為何還需要使用白醋呢?那是因為人類體表的成分經細菌分解後,會產生含有乙酸的物質而吸引蚊子。目前已有研究證實0.1 mg/L 的乙酸溶液最具有吸引力。

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從上述的材料看來,只要少許的花費(約30 元)就可以鹼水盆誘引蚊子而達到防治的效果,實在非常划算。

鹼水盆製作方法
鹼水盆製作方法

許願盆

單憑幾枚壹圓硬幣作為材料的許願盆,真的可以防治蚊蟲,有那麼靈驗嗎?其實是因為壹圓硬幣裡含有「銅」這個化學物質。

在西元2000年,科學家進行「不同銅離子濃度對於白線斑蚊羽化情形的影響」研究時發現,當銅離子在水中的濃度超過500 ppb 時,銅水的濃度越高,抑制蚊蟲羽化的效果就越好。當水中的銅離子濃度在500 ppb 以下時,對於蚊子幼蟲的發育只有輕微的影響(甚至幾乎沒有);但當銅離子的濃度升高至500~1000 ppb 時,則開始使得白線斑蚊的幼蟲發育延遲並造成高死亡率;銅離子濃度高達1000 ppb時,甚至可以完全抑制幼蟲的發育,同時殺死幼蟲。

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其實,並非是銅離子直接造成蚊蟲死亡,而是藉由它與水中的有機物質結合沉澱,導致幼蟲因缺乏養分攝取而餓死。銅離子若再加上石灰,則更能抑制蚊子幼蟲的發育。

從以上實驗可知, 在300 ml 的水中放入至少4 個壹圓或伍拾圓的銅製硬幣,就可以有效阻斷孑孓的生長。因此,利用日常生活中隨手可得、含銅比率較高的壹圓硬幣,就可以達到防止病媒蚊孳生的目的。

當然,除了銅、鋁、鎳等成分外,也有人用常見的鉛以及非金屬的碳進行實驗。結果發現,銅片對於埃及斑蚊與白線斑蚊的存亡影響最大,鋁片、鎳片、鉛片對斑蚊的影響較小;其中,孑孓在放置鎳片的環境中,生長最為快速;碳棒在初期雖然可以抑制孑孓的生長,但蚊子最後仍化蛹而羽化成蟲。而在含銅、鋅及鉛的不同溶液中,銅溶液抑制孑孓生長、羽化的能力最佳,其次為鋅溶液,鉛溶液則效果不彰。

許願盆補蚊法
許願盆防蚊法

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捕蚊法寶,如何選擇?

捕蚊的方法甚多,各有利弊。大多數人所熟知的糖罐,是利用砂糖發酵所產生的二氧化碳來吸引蚊子。因為二氧化碳是目前所發現最能吸引蚊子的物質,所以防治效果良好;但缺點是,糖罐中所使用的糖水易招來螞蟻,並且發酵作用結束後會立即失去誘引效果,故需要定期更換及注意防蟻的問題。而鹼水盆和許願盆雖然誘引蚊子的效果較弱,但可製造出蚊卵和孑孓無法生存的環境,因此只要有蚊子在此產卵,便能降低蚊蟲繁衍的數量。

另一方面,也由於糖罐是「主動」誘捕成蚊,所以短時間內就能看出顯著的效果;鹼水盆及許願盆則是「被動」等待蚊子產卵後,殺死孑孓,就短期而言效果不彰,但卻能從根本去除蚊蟲,達到防止病媒孳生、降低民眾感染蟲媒傳染病的機率,因此長期效果較佳。

夏季為蚊蟲出沒頻繁的季節,如果只是被動的等待蚊子來產卵,防治效果較弱,因此適合使用具有主動誘捕效果的「糖罐」。相反地,冬天時蚊蟲活動並不旺盛,便可以「鹼水盆」和「許願盆」來防止卵的孵化,以及孑孓的生長,以持續壓制蚊蟲的棲群數量。

社區防治宣導時,宜以「糖罐」為首選,除了方便製作外,也可大量誘殺蚊蟲。曾有實驗將糖罐置於停車場中,數日內就可捕捉到數千隻蚊子。居家戶內,則可以糖罐和其他方法並用,除了主動誘捕蚊子外,也可預防蚊子繁衍孳生,達到長期防治蚊蟲傳染病的效果。
延伸閱讀

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  1. Xue, R.D. and Qualls, W.A., Larvicidal Activity of Synthetic Disinfectants and Antibacterial Soaps Against Mosquito, Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae), Journal of Medical Entomology, Vol. 50(1): 137-139, 2013.
  2. Li, J. et al., Effects of Water Color and Chemical Compounds on the Oviposition Behavior of Gravid Culex pipiens pallens Females under Laboratory Conditions, Journal of Agricultural and Urban Entomology, Vol. 26(1): 23-30, 2009.
  3. Romi, R. et al., Laboratory and Field Evaluation of Metallic Copper on Aedes albopictus (Diptera : Culicidae) Larval Development, Journal of Medical Entomology, Vol. 37(2): 281-285, 2000.
  4. 郭家安、陳穎涵與沈奕均,<環保滅蚊殺手>,2005年。

本文轉載自科學月刊

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今夏登革熱來勢洶洶,該怎麼防治?有疫苗嗎?
PanSci_96
・2023/09/21 ・2680字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「啊!蚊子!」

登革熱好嚴重,但,還會更嚴重。過往紀錄顯示登革熱的疫情高峰,常常到 9 月才大規模爆發?這聽起來有點反直覺,我本來還以為應該是最熱的 7、8 月?但其實啊,就是要等天氣稍微降溫,當大家開始出門,不是躲在冷氣房的時候,反而比較容易傳播登革熱。

而根據近期疾管署的統計顯示,台灣各地的登革熱已經發生 4,338 例本土病例,是從 2015 年登革熱在全台造成 43,419 例之後,登革熱疫情最嚴重的一年,我們真的要注意小心!只要出門,防蚊措施不能免!

不過……話說回來,難道就沒有疫苗可以一勞永逸預防登革熱嗎?

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好幾年沒聽說的登革熱,怎麼突然又「熱」起來?

這個我們就要講到台灣登革熱的發生模式,其實台灣沒有登革熱本土病毒株,所以每當登革熱疫情過去之後,登革熱病毒就會在台灣消失,而下一次的登革熱發生,就必須是境外移入的登革熱患者由國外輸入到國內,而且必須要在登革熱可被傳播的期間,被病媒蚊叮咬並傳播出去,才會造成本土的病例,所以從這點我們可以知道登革熱流行,有兩個有效的控制條件:第一、即時發現境外移入病例,直接隔絕病毒在境外。第二、控制台灣本土病媒蚊數量,以及密度,讓登革熱病毒難以傳播出來。

那過去幾年為什麼都沒有發生登革熱的流行呢?因為 2020 年開始因為 COVID-19 疫情封鎖國境,根據疾管署的資料,2020 年到 2022 年,這三年加起來全國僅有 144 例登革熱境外移入病例,而 2023 年至今已經有 158 例登革熱境外移入案例,而在 2015 年登革熱大流行時,更有 354 例境外移入案例,這也表示台灣登革熱疫情的發生,與境外移入登革熱案例息息相關。

臺灣 2023 年登革熱病例分布。圖/衛福部疾管署

尤其,台灣許多行業仰賴東南亞國家的移工,很多台灣廠商也在東南亞國家設廠,彼此之間的旅遊往來也越來越多,所以東南亞國家的登革熱疫情嚴重與否,與台灣是否會發生登革熱流行,有著高度相關。

把積水倒掉!杜絕登革熱,從減少病媒蚊產卵點開始

每年到了春夏交際時,政府都會宣導要防治病媒蚊,做好居家附近的環境衛生管理,大家耳熟能詳的【巡、倒、清、刷】四字口訣,為的是減少積水,那麼孳生源的減少,真的能夠有效防治登革熱發生嗎?

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這時我們要提到登革熱病媒蚊的生殖營養週期。週期的開始是一隻未吸血的雌蚊,開始尋找適合的吸血對象,在吸飽血後,這隻雌蚊需要等待約 2 到 3 天,讓體內的卵發育成熟,接著雌蚊就會開始尋找有水的地方產卵。而埃及斑蚊或白線斑蚊產卵場,都偏好小型的水域,就像廢棄輪胎內的積水、盆栽下方的接水盆等等,當雌蚊把卵都產下來後,就完成了一個生殖營養週期,接著她會再繼續尋找下一個吸血的對象,不斷循環下去。在實驗室內條件充足的環境下,最快 3 天就可以完成一個週期,而在野外一般環境中,科學家認為 5 到 7 天可以完成一次週期。

雌蚊吸飽血後,等待卵發育成熟,就會開始尋找有水的地方產卵。圖/Giphy

猜猜看一隻雌蚊一次可以產下多少卵?答案是 50-200 顆卵。也就是說,一隻雌蚊經歷一次生殖營養週期,假設生男生女一樣多,也就可以有 25-100 隻新出生的雌蚊。吸血的蚊子等於放大了 25-100 倍的數量,所以一隻蚊子在適合環境下,經歷三代之後最多就可以有 1,000,000 隻雌蚊產生。

我們透過蚊蟲的生活史反推,這僅僅只需要一個月左右的時間。

所以回到一開始的問題,把積水容器清除可以減少蚊蟲數量嗎?如果把你居家附近的積水容器清除的話,其實會讓蚊子找不到產卵的地方,你家附近的蚊蟲的確就會減少,其中一個特殊的現象就是,如果蚊子一直沒有辦法產卵,就會將體內的卵回收成為自身的營養,等待再進入一次生殖營養週期,因此減少雌蚊下一代,自然整體蚊蟲的數量就會減少。

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ADE 效應是什麼?有沒有疫苗可以防治登革熱?

除了防治病媒蚊以外,有沒有可以預防登革熱感染的疫苗呢?

其實,登革熱疫苗的開發非常困難,主要的原因是在人類中流行的登革熱病毒有四種血清型別,而不同型別之間的前後感染,有時候會造成前一型感染產生的抗體,幫助後面另外一型的登革熱病毒感染細胞,使病毒就更容易感染細胞,而這個現象也就是抗體依賴增強效應,簡稱 ADE 效應。

當 ADE 效應產生,也就容易造成較嚴重的病症,而 ADE 效應也是登革熱出血熱產生原因之一,也正是因為有 ADE 效應,登革熱的疫苗開發的難度相當大,因此這隻疫苗需要同時產生對抗四型登革熱的有效抗體,還要避免 ADE 效應的產生。

雖然有 ADE 這個大魔王擋在前面,那麼究竟能不能做出登革熱疫苗呢?

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登革熱疫苗的難度在於要克服 ADE 效應。圖/pixabay

其實,在 2015 年賽諾菲巴斯德藥廠曾經有世界上第一支可施打的四價登革熱疫苗 Dengvaxia,但這隻疫苗僅能夠使用在「感染過登革熱」的人身上,主要的原因,還是因為這支疫苗打在「未感染過登革熱」的人身上,當他們感染登革熱時,會產生 ADE 效應,反而變得更嚴重。

不過近期有了轉機,日本武田製藥的 TAK-003 已經完成三期試驗,在歐盟、英國、巴西、印尼、泰國、阿根廷獲得上市許可,根據 TAK-003 在新英格蘭醫學雜誌 NEJM 和柳葉刀 Lancet 發表的論文,在施打 2 劑後,12 個月可以達到 80.2% 的不感染保護力,18 個月後即便感染,也有 90.4% 的重症保護力,而在施打後 4 年半的持續追蹤,仍然保有 61.2% 的不感染保護力,而且對重度登革熱保護力也有 84.1%,更重要的是,跟 Dengvaxia 相比,不論是否曾經感染過登革熱,都可以施打這個新疫苗,不用擔心 ADE,除了 TAK-003 外,台灣還參與了默沙東藥廠的 V181 和默克藥廠的 TV003 兩支候選疫苗的臨床試驗,可惜的是,台灣還沒有通過 TAK-003 的上市許可。

但自從 1970 年代開始研發的登革熱疫苗,面對一道又一道難關,過了五十多年後,似乎終於有疫苗可以幫助人類對抗登革熱了!

登革熱正在蔓延中,你有什麼好的防蚊秘方嗎?你或認識的人得過登革熱嗎?當時的感受是什麼呢?歡迎與我們分享。最後也想問問,你會想打最新的登革熱疫苗嗎?

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