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【2014智活星期二】邱佳慧:101腳下的小情大愛

PanSci_96
・2014/11/01 ・1307字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

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記錄:羅紹桀

服務教育的精神令人敬佩,但過程中不斷與長者接觸也造成許多困擾,要如何提升對他們的幫助並把對他們的困擾降到最低?臺北醫學大學的邱佳慧老師提出了資料庫的概念。

邱佳慧:101腳下的小情大愛

資料庫的建立—如何避免對長者的二度傷害?

科技可以圓滿我們對於別人的愛,服務學習究竟是什麼呢?邱佳慧老師給服務學習的定義是「一種讓服務者與被服務者可以彼此互相影響甚至產生正面改變的一種學習方法」

有很多眷村的獨居長者需要我們的關心與陪伴,在這個陪伴的過程中獲得最多的其實是學生,但反過來說,學生每學期來來去去,這些我們認為的「關心」是否真的帶給長者有效的幫助?亦或只是造成長者的困擾呢?

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這個問題在邱老師腦中縈繞不去,一直在想我們可以做些什麼可以解決學生不斷汰舊換新的銜接問題,減少學生對長着們的打擾。

後來就有了一個「資料庫」的想法,這源自於聆聽領域專家的意見,他說每一學期學生常常會問長者一樣的問題(似乎這是每一個課程中都有類似操作)之後就離開了,這其實對長者來說是一次又一次的傷害,所以這個資料庫也是一個「故事庫」記錄了每個領域與長者互動的點點滴滴,可以轉化成將來要去幫助、陪伴長者時,數據與資料的依憑。

其中也包含一些「長者的智慧」,例如梅乾扣肉怎麼做?傳統書法怎麼傳承等等,其實有許多長者擁有豐富的人生經驗,這些歷史的傳承在我們生命有限的情況下可以透過別人的故事庫來增加自己對長者的了解與生命的厚度。

資料庫的實際運用—健康餐包的故事

邱老師最早期帶了保健系的學生設計出了兩個餐包,一個叫做「鳳梨香菇雞」,另一個是「酸辣魴魚」。這些餐包是怎麼來的呢?其實回到我們最原始的概念,既然我們有個故事庫,從這些故事庫中我們看到許多獨居長者有許多不健康的飲食,他們會一餐吃過一餐重復吃那些食物。

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長者飲食行為的改變牽涉到兩個要素,經濟能力和價值觀,我們引進了保健系的學生,讓保健系的學生進行服務學習,讓他們理解長者的飲食行為,學生常常也會這樣,明明知道麥當勞不能常常吃,卻一直在吃,長者也是如此。營養師的工作是改變求診者的飲食行為,因此學生可以藉此學習「打入人心」的技巧。

我們在過程中累積了一定量的資料庫,之後其他科系或學制的學生就不會對長者提出相同的問題。

最後我們時作出兩個餐點,考慮信義區的長者口味偏辣,而且用辣在健康上造成的負擔事實上小於鹽,因此口味設計偏辣,並舉辦了一場試吃活動,獲取回餽,進行改良,所有的服務都記錄在資料庫中,傳承給下一屆的學弟妹與所有有心參與服務學習的志士。

目前只服務到長者數只有38位,其實有很大的缺口,所以希望各個領域的專家一起來參與,累積不同領域的智慧與經驗,共創高齡友善的環境。

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【關於智活星期二】

智活星期二是Pansci與CRE@TAIWAN智活聯盟共同舉辦的小規模聚會,旨在推廣「智慧科技導入常民生活」的教學理念與社會實踐,活動的主要形式是找三、四位各大專院校不同領域的講者針對同一主題,各自在15分鐘內與大家分享自己的教學方法論與實踐經驗,並讓所有人都能參與討論,推廣智慧生活與創新服務。

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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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「從一種藥人人吃,到人人吃適合自己的藥!」Taiwan Biobank 助攻臺灣精準醫療
研之有物│中央研究院_96
・2021/04/23 ・3835字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

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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│陳亭瑋
  • 美術設計│林洵安

Taiwan Biobank 的重要性

每個人長期的健康狀況,皆是遺傳基因加上生活型態與環境因子長期綜合下來的結果。「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan Biobank),期望透過結合生活習慣、環境因子、臨床醫學與生物標幟等資訊,建立屬於臺灣本土的人體資料庫,為國人量身打造「精準醫療」與「精準健康」的基礎。

從精準醫療到精準健康

為什麼有些人年紀輕輕沒有三高也會中風,卻也有人菸酒熬夜樣樣來卻不曾罹癌?你身邊一定也有些怎麼吃也吃不胖的朋友,或是號稱喝水也會胖的夥伴。每個人長期的健康狀況,皆是遺傳基因加上生活型態與環境因子互相綜合的結果。

2012 年成立至今的「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan Biobank),宗旨即期望透過結合生活習慣、環境因子、臨床醫學與生物標幟等資訊,建立屬於臺灣本土的人體資料庫。

Biobank 的基本價值會出現在「精準醫療」,或者是「精準健康」。

「所謂精準醫療,是說你生病了以後幫你治好;精準健康進一步做到預防,讓人盡量不要生病。」Taiwan Biobank 主持人李德章說明。

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中研院生物醫學科學研究所李德章博士,同時也是臺灣人體生物資料庫主持人,說明臺灣人體生物資料庫最重要的願景即為促進國人的精準醫療與精準健康。
圖│研之有物

精準的關鍵:了解個別遺傳變異

精準醫療的重要面向:即透過對於基因、代謝的理解,個別化調整治療用藥。除了許多癌症的標靶藥物可經由基因型擇選治療方案,藥物在人體內的效應與代謝相關,受多基因調控影響,有極大的族群或是個體差異。

李德章舉出教科書的經典案例,白種人的血壓的常用有效藥物為 β 受體阻斷藥( ß-blockers)以及血管張力素轉換酶抑制劑(ACE inhibitors),而非洲裔卻需改採鈣離子通道抑制劑(calcium channel blockers)方可見效。2015 年發表的研究也指出,許多常用藥物實際只有少數比例的病患有反應,如精神用藥「千憂解」(Cymbalta、Duloxetine)僅有九分之一的患者可見效。

上一個世紀是一種藥所有人吃;因為精準醫療,二十一世紀的用藥就會變成每個人吃適合自己的藥物。

上圖為 2015 年美國常用藥物在病人身上實際發揮療效的比例示意圖:每當一人有效(藍色),仍有許多人無效(灰色)。精準醫療不只是針對症狀施以平均用藥,還能依照個體的情況用藥。
圖│研之有物(資料來源│Nature

除了影響用藥的效果,基因變異也與許多疾病的未來風險有很高的關聯。臺北榮民總醫院在 2020 年正式發表的研究,就發現了臺灣族群中特有的腦中風基因突變——在 NOTCH3 基因上的 R544C 突變,可能造成遺傳性的腦部小動脈血管病變,會增加 11 倍發生腦部小血管阻塞性中風的機會。由臺灣生物資料庫提供的背景資料,推估臺灣約近百分之一的人,即近 20 萬人帶有這個突變。

此外,臺灣 2010 年痛風的患病率為 6.24%,相對於世界平均 4%,是罹病率最高的國家之一。臺灣人痛風比例這麼高,究竟是受到哪些基因的影響?過去痛風遺傳研究主要以歐美族群為主,少見針對亞洲人的基因遺傳研究。近年來,研究人員終於可透過臺灣人體生物資料庫大量比對,破解與痛風相關的遺傳因素。

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在人體生物資料庫中進行比對、確認族群的遺傳特徵,才能針對族群特性,對於生活方式提出調整建議,防範於未然,這就是「精準健康」的奧義。

老化臺灣,如何活得好?

特別是日趨人口老化的臺灣,精準健康的概念更形重要!衛生福利部 2018 年的統計,國人健康平均餘命達 72.3 歲,但不健康平均存活年數高達 8.4 年,許多人晚年長期慢性疾病纏身。如果未來能找到臺灣人癌症、阿茲海默症等慢性病的高風險族群,調整其生活型態,有助於延遲其發病時間、延緩病情進展。

有些疾病不太可能治癒,如阿茲海默症,可是如果這個病發生的時間能夠延遲個十年,對社會、對個人的影響就很巨大。

此外,如何調整生活型態,降低疾病的發生,也可以從人體資料庫找到答案。以運動改善肥胖來說,許多研究指出:基因遺傳與肥胖、代謝症候群有很強的關聯。那麼,藉由運動真的能夠協助控制體重嗎?

臺灣大學、國家衛生研究院及台北榮總研究團隊透過臺灣的數據指出,經由後天培養運動的習慣,可有效降低因為先天基因而造成的肥胖風險。研究甚至可更細緻回答到每個人最有效的運動種類,諸如慢跑、爬山、國標舞、健走及散步等等。

隨著臺灣人體資料庫逐步完善與逐年追蹤,更多有關臺灣國人健康的重要資訊可望逐漸挖掘出來。

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我們的任務就是想辦法把它作出夠高品質的資料,讓大家很放心的去使用。

打造最高品質生物資料庫

然而,這些夢幻研究均必須仰賴資料庫收集巨量、高品質的檢體。臺灣人體生物資料庫主要收集 20 歲以上具有臺灣國籍的自願參與者,總目標為 20 萬人,目前已經累積超過 14 萬人的資料,並完成 3 萬名第一次追蹤的資料。

以上是臺灣人體生物資料庫收集檢體的四步驟。「民眾可收到自己的檢查報告嗎?」答案是不會主動提供。因為資料庫收集資料以生物醫學研究為目的,不會主動提供檢測結果,但如果特別有要求,則會在兩個月內提供檢驗數據以茲參考。
圖│研之有物(資料來源│Taiwan Biobank)

收集到的檢體後續會經歷分裝、部分儲藏部分送檢、各種基本檢驗、送交抽取 DNA、進行基因定序等工作。目前已經完成了 2000 位全基因體定序資料,由此開發專為國人設計的全基因體定型晶片 TWB2,並完成超過 10 萬名全基因體定型。到目前為止資料庫的數據總資料量已高達 1.5 PB,檢體儲存數量也已經超過三百萬管。

珍貴的檢體裝在冷凍管,部分儲存在攝氏零下 180 度液態氮冷凍桶中,檢體總數量已達三百萬管。
圖│研之有物

所有資料在進到資料庫之後就採去個資化管理,個資數位檔案以保密形式儲存於實體隔離機中。只有必要的時候才會在監督單位「倫理委員會」審核同意下,由第三方提供金鑰部分解密以取得必要資料,確保個資的隱密性。整體資料安全與隱私步驟,獲得德國評價協會 TUV NORD 個人隱私保護管理(ISO29100)與資訊安全管理系統驗證(ISO27001)兩項認證。

「這麼大量的收案量,最大的挑戰是什麼?」由於收案需要充分的說明、徵得受試者同意,挑戰在於「科普」,尤其是早期民間對於遺傳、基因的科學觀念不太普及,在收案階段說明就需要煞費苦心,還要使用臺語等民眾慣用的語言解說,對收案第一線人員就是個考驗。「早期到鄉鎮開說明會,一般民眾大多數不了解基因,不少人認為我們是詐騙集團哩!」但用心經營的成果,讓後續繼續響應追蹤的民眾日益增多。

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臺灣人體生物資料庫收集案件需要充分的說明,並徵得受試者同意。
圖│Taiwan Biobank

這些年辛苦收案、累積資料,也開始反應在研究發表上。截至 2021 年統計,已經結案的釋出檢體總數接近 20 萬管,釋出的資料超過 1 億人次。國際成果發表也逐年增加,截至 2020 年底已累計達 203 篇,2020 年更是大爆發國際發表達到 86 篇之多。

這是政府提供出來的,應該算是系統基礎建設,建設好以後就要盡量讓大家來用。

因為數位資料的特性,就在於累積越大使用越多,則其分析的成本效益越大。李德章初估資料庫完成 2021 件全基因體定序的成本約為 1.2 億元,而今數位釋出全基因體定序的資料已高達 16 萬人次,如果全數由使用者自行分析完成,其成本將高達近 99 億元,成本效率實際相當驚人。

臺灣生物資料庫 3.0,啟動!

生物資料庫現在的階段將從 Biobank 2.0 逐步轉為 3.0,重點在於怎麼讓資料庫永續,讓民眾感受到資料庫的貢獻。在達到品質與數據的累積之後,讓收集的資料可以作出回饋。因此接下來的重點目標,還包括跟國家高速網路與計算中心合作,讓研究人員可以在平台上便利進行分析的工作。現在臺灣生物資料庫網站已有提供一些公開資料,所有人都能夠進行查詢、了解國人的一些健康基本資訊統計,登入後更可獲得更多的資料。

達到質與量之後的 Biobank 3.0 ,重點是怎麼讓大家用、獲得回饋。

李德章表示,未來有機會,當然還希望可以在經費許可下,收集更多樣多元的資料。像是近期才加入採樣內容的糞便檢體、正在討論是不是可以加入穿戴裝備累積生活習慣的資料、有經費的話也希望能完成更多 DNA 甲基化的表觀遺傳學資訊,甚至於補充收羅新住民下一代的遺傳資料。

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臺灣生物資料庫的這些累積,都將為臺灣精準醫療、精準健康的未來,奠定無以倫比的重要基石。

延伸閱讀

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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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ebird Taiwan 臺灣入口網全面啟動!
林大利_96
・2015/08/01 ・3314字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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圖片1

ebird Taiwan

ebird 是目前全世界最大的賞鳥紀錄資料庫及共享平台,由康乃爾鳥類研究室奧杜邦學會共同營運,隨時蒐集來自世界各地30萬用戶的賞鳥紀錄。自2002年起,已經提供一億五千萬筆的鳥類分布資料至全球生物開放資料的核心「全球生物多樣性資訊機構(Global Biodiversity Information Facility, GBIF )」。ebird之所以成功,在於他緊緊抓住狂熱賞鳥人的心,提供這些賞鳥人許多方便輸入、管理、查閱、下載及展示自己賞鳥成果的服務,甚至可以與其他賞鳥人一較高下,來個全球大車拚。就像打獵一樣,這些賞鳥紀錄的累積有如展示狩獵成果,唯一不同的是,那把殺戮的獵槍已經典雅的轉化為欣賞野鳥的望遠鏡。

ebird Taiwan 則是 ebird的臺灣入口網站,由中華民國野鳥學會特有生物研究保育中心共同管理。四年期間,我方與ebird密集的協商與討論,終於建置完成ebird的繁體中文入口網。對外國人來說,東亞的語言一直是很大的罩門,尤其是中國(各位可觀察以下的資料圖,非常缺乏中國的資料)。使用繁體中文的臺灣提出與ebird合作,建置繁體中文網站,對ebird團隊來說,是填補缺漏的一大福音。對臺灣的賞鳥人來說, 少了英文這一到障礙,更方便的使用這個迷人的資料庫。快讓我們來看看ebird有什麼功能吧!

管理個人的賞鳥紀錄 

對賞鳥人來說, 很大的志業是記錄自己在全世界看過幾種鳥,這個數字稱為「生涯鳥種數」,生涯首次目擊的鳥種稱為「生涯新種(Lifer)」。將每一次的賞鳥紀錄輸入ebird,便可快速的統計自己的生涯鳥種數。以我自己為例,我的生涯鳥種數是616種,並且顯示在各國目擊的鳥種數:臺灣347種、印度156種、日本87種…等。對賞鳥人來說,最困擾的是生物分類的變動,都有可能改變這個數字,需要密切的追蹤鳥類分類研究。不過,ebird幫忙省了這樁苦差事,ebird團隊會依照Clements世界鳥類名錄,定期更新資料庫的鳥類分類歸屬。ebird是以物種為單位,但這對某些賞鳥人(我)來說是不夠的,還要以亞種為單位,而且還自己製作生涯鳥種數累積曲線(ebird目前無此功能)。

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查詢最近有什麼好鳥可看

查查看最近有什麼稀有鳥來報到,是很重要的即時資訊。點選【探索資料】、【探索地區】,輸入所要查詢的國家或地區之後,顯示如下圖。下圖是查詢臺灣的顯示結果,可見在資料庫內,臺灣的鳥類紀錄清單共有14,186份,共記錄527種小鳥,以下則是鳥種清單,右邊可見最即時上傳賞鳥紀錄。如果想要ebird主動通知鳥訊,可點選【探索資料】、右下角的【鳥訊快報】,輸入email便可由ebird主動通知你稀有鳥的鳥訊,以及鳥尚未目擊過的鳥種訊息。不過,以我個人的使用經驗,幾乎完全是坐在辦公桌前面扼腕,根本無暇立即去鳥點報到。

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查詢各鳥種的資料分布

ebird資料庫最大的價值,在於可透過各種方式探索資料庫裡的資料,滿足使用者的應用需求。查閱某鳥種的資料是相當基本的功能,點選 【探索資料】、【鳥種分布圖】,可在右上角輸入鳥類的英文名或學名,顯示該鳥種的資料分布(目前暫無法以中文查詢)。如下圖為麻雀的資料分布圖,將地圖拉近則可檢視資料細節。該注意的是,麻雀是廣泛分布於歐亞大陸的鳥類(印度半島除外),但未曾有資料的地點則無法顯示,如中亞及中國。

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查閱世界各地的鳥類名錄與遷留狀態

點選【資料探索】、【條型圖】,選擇所要查詢的國家或地區後,便能顯示該地的一整年鳥類數量變化。ebird將每個月分成四週,厚度代表該鳥種的數量,時間範圍可自行設定。這樣的結果可以判對當地個鳥種的遷留狀態,對賞鳥人來說,就可以知道哪個月份造訪可看到最多種小鳥,哪些月份去的話就打消念頭乖乖陪老婆購物。

以下為查詢臺灣所有資料的結果,可見白耳畫眉(White-eared Sibia)和藪鳥(Steere’s Liocichla)的數量相當多且全年可見,可判斷是不遷徙的留鳥。紋翼畫眉(Taiwan Barwing)也是留鳥不過數量較少。烏鶲(Dark-sided Flycatcher)、寬嘴鶲(Asian Brown Flycatcher)和灰斑鶲(Gray-streaked Flycatcher)的資料主要集中在春秋兩季,可判斷是遷徙季節時在臺灣短暫停留的過境鳥,有些寬嘴鶲則在冬天也有紀錄。紅尾鶲(Ferruginous Flycatcher)的資料集中在夏季,可判斷是夏天才到臺灣繁殖的夏候鳥。

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查詢鳥類熱點

對賞鳥人而言,趁出國的空檔尋找新鳥種是很重要的任務,如果飯店附近有鳥類熱點,在開會之前早起賞鳥是再好不過的安排了。點選【資料探索】、【探索熱門鳥點】便會顯示熱門鳥點的世界地圖,拉近到查詢的地區就會顯示資料細節。從下圖可見,北臺灣的重要熱點不外乎關渡、華江橋雁鴨公園、金山、野柳和東北角的田寮洋,點選可顯示鳥種數與紀錄清單數。例如關渡自然公園目前共有131份鳥類紀錄清單,共記錄140種鳥。

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百人排行榜

除了查詢鳥類資料,賞鳥另一大樂趣是與他人一較高下,也秤秤自己的斤兩。點選【資料探索】、【百人排行榜】,選擇國家或地區之後,便會顯示前100名的ebird使用者,可以用鳥種數排序,也能用上傳紀錄清單數排序。下圖是全臺灣在2015年至7月31日為止的排行榜(依鳥種數),共記錄459種鳥。

看看第一名已經記錄了400種鳥,第二名380種,第三名326種。我個人則是魯魯的以157種排在第44名(驚!),連人家的車尾燈都看不到,連螢幕截圖都截不進來。當然,這表示有乖乖上班,沒有偷跑出去看小鳥。由於臺灣的使用者還不多,所以百人排行榜內大多數是認識的朋友,常常上來檢視可以看看誰去賞鳥卻又不揪。如果顧及隱私不希望自己的紀錄顯示於資料庫中,在帳號管理處可設定為匿名。

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這麼多人提供資料,有錯怎麼辦?

ebird鳥類資料庫的強大功能,辨識資料偵錯與檢核機制。資料庫中已經先將各地區鳥種的「當月最大量」作為基礎,當你輸入的數量超過資料庫中的「當月最大量」時,系統便會提醒使用者:「這是一筆相當罕見的紀錄,請您再做確認,或提供照片或詳細資訊」。這樣的機制,也可以避免使用者不小心輸入錯誤,「當月最大量」也可以隨時修正調整。此外,將資料上傳資料,ebird會將資料交給由各地區資深賞鳥人所擔任的「審查委員團」審查,如果紀錄罕見或不合理,審查委員會直接寫信給使用者做溝通及確認。如果資料非常不合理,審查委員便會將資料剃除,使用者還是會在自己的紀錄中看見那筆稀有的資料,但是並不會進入資料匯算和整合的資料庫中。

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有什麼很酷的成果嗎?

ebird累積了大量的鳥類分布資料,能提供研究者挖掘其所需要的資料,自行整理分析。其中一項相當酷的是建立美國部分鳥種(資料量要夠大)出現點位的全年變化,對候鳥來說,更可以顯示遷徙狀況。例如下圖是Black-throated Gray Warbler四月時的分布圖,疊合後可製成全年變化動態圖(更多鳥種的動態圖請看這裡)。

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滴水足以穿石,聚沙可以成塔,ebird掌握了使用者的喜好,獲得大量的資料,涵蓋的時間與空間也非常龐大。如果沒有為數眾多的賞鳥人,ebird也難以有這樣的成績。ebird在此難以全面介紹,如果你需要一個方便管理賞鳥紀錄的平台,又希望讓賞鳥成果發揮出更多的價值,那就快來ebird註冊一個帳號吧!

註:因與ebird簽署合作協議,本文所有圖片皆已獲得授權使用。

參考文獻

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林大利_96
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來自森林系,目前於特有生物研究保育中心服務。興趣廣泛,主要研究小鳥、森林和野生動物的棲地。出門一定要帶書、對著地圖發呆很久、算清楚自己看過幾種鳥。是個龜毛的讀者,認為龜毛是一種科學寫作的美德。