0

0
0

文字

分享

0
0
0

若大禹再世(三):生態工法 做法到底有哪些?

陳妤寧
・2014/12/20 ・2686字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

採訪編輯 / 陳妤寧

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

台北科技大學土木與防災研究所林鎮洋教授(圖片來源:作者自攝)
台北科技大學土木與防災研究所林鎮洋教授(圖片來源:作者自攝)

為了因應各種情況的水災,河溪在平日也需要「保養」;如果說上游的主角是森林保土、下游的角色是溼地和滯洪池,那麼中游的守備範圍,就是以河道和河岸經營為重的野溪生態工法了。當土木這個千年老行業,面對加入「生態」考量的訴求,會出現什麼具體的可行作法?

台北科技大學土木與防災研究所的林鎮洋教授說,土木是一門古老的行業,而「安全」是歷史以來的第一考量。當人們開始重新省思環境保護對於工程的重要性,以生態和永續為目標的工程理念因運而生。然而,究竟應稱之為生態工法、永續工程或是其他名詞並不重要。「重點是真的有做出保護生態的成果,不論是用創新工法或是傳統工法,甚至設計者自己也不知道怎麼稱呼的工法也無所謂。名詞的創造,只是為了更便利地推廣概念。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

生態工程企圖同時在安全和生態之間獲得雙贏,那麼在實際案例中有哪些作法呢?

護岸工程,保護河岸減少侵蝕

野溪生態工法的切入點眾多,美國佛蒙特州的鱒河治理計畫,強調事前完善而長期的調查,調查最好期滿一年,以獲取四季完整的生態變化資料,並需選定最能代表「理想型」條件的參考區段(reference site)。從河道內部到河道兩岸,分別需要考慮如何營造友善動物的環境、如何利用植生加強動物生活的空間、這些設計又如何反過來加固對人身安全的保障。例如建造攔河堰維護有利魚蝦生存的河水深度、在河道兩岸的護岸加入植根及石頭作為材料,則可加強邊坡的穩固性。

「護岸」是土木工程中可以容納多種生態考量的一個例子。護岸是保護河岸減少流水衝擊的保護構造。過去的護岸工法以安全為最高、也是唯一考量,如今從材料、結構到植生配置,護岸出現了各種更為生態導向的設計。例如就地取材、使用現地的巨石與礫石,或著以格框工法為基礎,上層填植生土袋,下層堆疊卵石,在結構縫隙中噴植抓土性強的草花種子、蔓藤植物或具有軟枝條之喬灌木,達成保護河床減少沖刷的目的。而以筐、籠、拋石等材料製造多孔隙的空間,也較有利生物生存。

多孔隙營造對水生生物友善的土木空間

多孔的堤防材質對棲息水岸的生物較為友善,而不會如RC(鋼筋混凝土)一般阻擋生物遷徙,或是因表面高溫而不利爬蟲攀附。林教授舉例:「如果因為做了護岸工程,而使原本可以爬過去的樹蛙現在沒辦法再跟他的女朋友見面,那麼原本的生態鏈就被破壞了。」而河床之中其實也有近自然施作的空間,倘若封底石塊因水泥膠節均勻,而無法使地下水在無降雨時滲透入溪,魚蝦失去可供存活的基本水流量。而溪床若缺乏孔隙和大石塊,魚蝦易被水流沖走。以「拋石」或「堆砌石」營造出的多孔隙護岸和河道,讓生物更好避難、休息、繁衍。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

其他直接幫助生態的工程嘗試之中,「魚道」是一個經典的解說例子:在水流湍急的急陡地方安設迂迴水路,提供水生動物可順利遷徙或隱藏的適當流速通道。「湍瀨」的設計則相反,目的在於營造淺湍環境,增加水域環境和生物樣態的多樣性。又或著利用現有溪床地形,營造比較深的「深潭」環境,例如雪霸國家公園七家灣溪的櫻花鉤吻鮭,即是因為習慣居住的水潭區受到了泥沙淤積,深度和廣度都受到限制,而傷害了原本櫻花鉤吻鮭住習慣了的地方。

植生營造間接保護動物

台北市內湖的大溝溪,為了和既有的都市開發配合,特別強調結合現有自然條件和人為設施,例如登山步道等遊憩地點,提供都市居民適當的親水空間。相反地,在距離都市人口聚集處較遙遠的野溪工程,不妨嘗試採用放任原則,在營造基本植生環境之後,交由自然力量進行演替,達成生態中的動平衡。例如利用水芙蓉進行水生植物淨化工法,讓植物「主動」淨化水質。堤岸的植生工程除了綠化美觀的效果之外,其實有策略的培養原生種、或是多層次地栽種高低不同的植物,也較有利於生物的多樣性發展。而水岸植物蔽蔭程度會影響水溫高低、落葉情形會影響食物鏈之基礎,凡此種種,岸上岸下的生態是唇齒相依的。

林教授表示,生態工法未必限定使用何種特定材質的工程素材,許多時候,就地取材、不做多餘的搬運和浪費,就是最符合生態永續的工法。最重要的是在整體規劃階段就開始考量生態,生態工法無標準答案,例如蛇籠可能在A地是個因地制宜充分發揮護岸功效的生態工法模範生,到了B地的礫石地基卻會成為淮橘為枳、破壞環境的傳統工法壞寶寶。這也是為何一般大眾接觸到的生態工法觀念,只有停留在最上位的理念宣導,因為實際的作法之間可能有極大的差異。另一個難題是,當鋼筋混凝土勢必比生態工法的自然取材來得堅固耐久時,公民應如何思考和選擇?我們能夠承載大自然多大強度的破壞力?人類是否應該追求無堅不摧的工程建設?或著接受「此等地區不宜人居」的現實?

林教授強調,台灣人的教育之中,生態和工程兩個學門仍易傾向於各擁山頭、跨界溝通仍如同隔層膜。但他數十年前到德國參訪時,便驚訝的發現德國人是將生態思維融入工程學科之中,生態工程亦非跨部會開會、而是不同專業在同部門之下「同吃同住同勞作」,在日常生活中交流彼此的觀念。「夏禹治水、西門豹引漳利農、漢王導運、詹天佑完築京張、十大建設帶動經貿、高鐵興建……」林教授如數家珍的提出一串歷史上的水利和土木工程是如何和文明的發展密不可分,土木工程在未來應自詡為永續工程師,而非消極的環境破壞者。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

 

延伸閱讀:
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
陳妤寧
38 篇文章 ・ 1 位粉絲
熱愛將知識拆解為簡單易懂的文字,喜歡把一件事的正反觀點都挖出來思考,希望用社會科學的視角創造更宏觀的視野。

0

2
1

文字

分享

0
2
1
「融合蛋白」如何全方位圍剿狡猾癌細胞
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/11/07 ・5944字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

我們知道癌症是台灣人健康的頭號公敵。 為此,我們花了很多時間介紹最新、最有效的抗癌方法之一:免疫療法

免疫療法中最重要的技術就是抗體藥物。科學家會人工製造一批抗體去標記癌細胞。它們就像戰場上的偵察無人機,能精準鎖定你體內的敵人——癌細胞,為它們打上標記,然後引導你的免疫系統展開攻擊。

這跟化療、放射線治療那種閉著眼睛拿機槍亂掃不同。免疫療法是重新叫醒你的免疫系統,為身體「上buff (增益) 」來抗癌,副作用較低,因此備受好評。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但尷尬的是,經過幾年的臨床考驗,科學家發現:光靠抗體對抗癌症,竟然已經不夠用了。

事情是這樣的,臨床上醫生與科學家逐漸發現:這個抗體標記,不是容易損壞,就是癌細胞同時設有多個陷阱關卡,只靠叫醒免疫細胞,還是難以發揮戰力。

但好消息是,我們的生技工程也大幅進步了。科學家開始思考:如果這台偵察無人機只有「標記」這一招不夠用,為什麼不幫它升級,讓它多學幾招呢?

這個能讓免疫藥物(偵察無人機)大進化的訓練器,就是今天的主角—融合蛋白(fusion protein)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
融合蛋白(fusion protein)/ 圖片來源:wikipedia

融合蛋白是什麼?

免疫療法遇到的問題,我們可以這樣理解:想像你的身體是一座國家,病毒、細菌、腫瘤就是入侵者;而抗體,就是我們派出的「偵察無人機」。

當我們透過注射放出這支無人機群進到體內,它能迅速辨識敵人、緊抓不放,並呼叫其他免疫單位(友軍)一同解決威脅。過去 20 年,最強的偵查機型叫做「單株抗體」。1998年,生技公司基因泰克(Genentech)推出的藥物赫賽汀(Herceptin),就是一款針對 HER2 蛋白的單株抗體,目標是治療乳癌。

這支無人機群為什麼能對抗癌症?這要歸功於它「Y」字形的小小抗體分子,構造看似簡單,卻蘊藏巧思:

  • 「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」。
  • 「Y」 字形的「尾巴」就是我們說的「標籤」,它能通知免疫系統啟動攻擊,稱為結晶區域片段「Fc 區域」。具體來說,當免疫細胞在體內巡邏,免疫細胞上的 Fc 受體 (FcR) 會和 Fc區域結合,進而認出病原體或感染細胞,接著展開清除。

更厲害的是,這個 Fc 區域標籤還能加裝不同功能。一般來說,人體內多餘的分子,會被定期清除。例如,細胞內會有溶酶體不斷分解多餘的物質,或是血液經過肝臟時會被代謝、分解。那麼,人造抗體對身體來說,屬於外來的東西,自然也會被清除。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

而 Fc區域會與細胞內體上的Fc受體結合,告訴細胞「別分解我」的訊號,阻止溶酶體的作用。又或是單純把標籤做的超大,例如接上一段長長的蛋白質,或是聚乙二醇鏈,讓整個抗體分子的大小,大於腎臟過濾孔的大小,難以被腎臟過濾,進而延長抗體在體內的存活時間。

偵測器(Fab)加上標籤(Fc)的結構,使抗體成為最早、也最成功的「天然設計藥物」。然而,當抗體在臨床上逐漸普及,一個又一個的問題開始浮現。抗體的強項在於「精準鎖定」,但這同時也是它的限制。

「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」/ 圖片來源:shutterstock

第一個問題:抗體只能打「魔王」,無法毀掉「魔窟」。 

抗體一定要有一個明確的「標的物」才能發揮作用。這讓它在針對「腫瘤」或「癌細胞本身」時非常有效,因為敵人身上有明顯標記。但癌細胞的形成與惡化,是細胞在「生長、分裂、死亡、免疫逃脫」這些訊號通路上被長期誤導的結果。抗體雖然勇猛,卻只能針對已經帶有特定分子的癌細胞魔王,無法摧毀那個孕育魔王的系統魔窟。這時,我們真正欠缺的是能「調整」、「模擬」或「干擾」這些錯誤訊號的藥物。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

第二個問題:開發產線的限制。

抗體的開發,得經過複雜的細胞培養與純化程序。每次改變結構或目標,幾乎都要重新開發整個系統。這就像你無法要求一台偵測紅外線的無人機,明天立刻改去偵測核輻射。高昂的成本與漫長的開發時間,讓新產線難以靈活創新。

為了讓免疫藥物能走向多功能與容易快速製造、測試的道路,科學家急需一個更工業化的藥物設計方式。雖然我們追求的是工業化的設計,巧合的是,真正的突破靈感,仍然來自大自然。

在自然界中,基因有時會彼此「融合」成全新的組合,讓生物獲得額外功能。例如細菌,它們常仰賴一連串的酶來完成代謝,中間產物要在細胞裡來回傳遞。但後來,其中幾個酶的基因彼此融合,而且不只是基因層級的合併,產出的酶本身也變成同一條長長的蛋白質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

結果,反應效率大幅提升。因為中間產物不必再「跑出去找下一個酶」,而是直接在同一條生產線上完成。對細菌來說,能更快處理養分、用更少能量維持生存,自然形成適應上的優勢,這樣的融合基因也就被演化保留下來。

科學家從中得到關鍵啟發:如果我們也能把兩種有用的蛋白質,「人工融合」在一起,是否就能創造出更強大的新分子?於是,融合蛋白(fusion protein)就出現了。

以假亂真:融合蛋白的HIV反制戰

融合蛋白的概念其實很直覺:把兩種以上、功能不同的蛋白質,用基因工程的方式「接起來」,讓它們成為同一個分子。 

1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。

麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。

一旦成功結合,就會啟動一連串反應,讓病毒外殼與細胞膜融合。HIV 進入細胞內後會不斷複製並破壞免疫細胞,導致免疫系統逐漸崩潰。

為了逆轉這場悲劇,融合蛋白 CD4 免疫黏附素登場了。它的結構跟抗體類似,由由兩個不同段落所組成:一端是 CD4 假受體,另一端則是剛才提到、抗體上常見的 Fc 區域。當 CD4 免疫黏附素進入體內,它表面的 CD4 假受體會主動和 HIV 的 gp120 結合。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

厲害了吧。 病毒以為自己抓到了目標細胞,其實只是被騙去抓了一個假的 CD4。這樣 gp120 抓不到 CD4 淋巴球上的真 CD4,自然就無法傷害身體。

而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。

不過,這裡有個關鍵細節。

在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。

從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思

融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。

我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。

不過,如果你只是單純把兩段基因硬接起來,那失敗就是必然的。因為兩個蛋白會互相「打架」,導致摺疊錯亂、功能全毀。

這時就需要一個小幫手:連接子(linker)。它的作用就像中間的彈性膠帶,讓兩邊的蛋白質能自由轉動、互不干擾。最常見的設計,是用多個甘胺酸(G)和絲胺酸(S)組成的柔性小蛋白鏈。

設計好這段 DNA 之後,就能把它放進細胞裡,讓細胞幫忙「代工」製造出這個融合蛋白。接著,科學家會用層析、電泳等方法把它純化出來,再一一檢查它有沒有摺疊正確、功能是否完整。

如果一切順利,這個人工設計的融合分子,就能像自然界的蛋白一樣穩定運作,一個全新的「人造分子兵器」就此誕生。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一。而且現在的融合蛋白,早就不只是「假受體+Fc 區域」這麼單純。它已經跳脫模仿抗體,成為真正能自由組裝、自由設計的生物積木。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一 / 圖片來源:wikipedia

融合蛋白的強項,就在於它能「自由組裝」。

以抗體為骨架,科學家可以接上任何想要的功能模組,創造出全新的藥物型態。一般的抗體只能「抓」(標記特定靶點);但融合蛋白不只會抓,還能「阻斷」、「傳遞」、甚至「調控」訊號。在功能模組的加持下,它在藥物設計上,幾乎像是一個分子級的鋼鐵蜘蛛人裝甲。

一般來說,當我們選擇使用融合蛋白時,通常會期待它能發揮幾種關鍵效果:

  1. 療效協同: 一款藥上面就能同時針對多個靶點作用,有機會提升治療反應率與持續時間,達到「一藥多效」的臨床價值。
  2. 減少用藥: 原本需要兩到三種單株抗體聯合使用的療法,也許只要一種融合蛋白就能搞定。這不僅能減少給藥次數,對病人來說,也有機會因為用藥減少而降低治療成本。
  3. 降低毒性風險: 經過良好設計的融合蛋白,可以做到更精準的「局部活化」,讓藥物只在目標區域發揮作用,減少副作用。

到目前為止,我們了解了融合蛋白是如何製造的,也知道它的潛力有多大。

那麼,目前實際成效到底如何呢?

一箭雙鵰:拆解癌細胞的「偽裝」與「內奸」

2016 年,德國默克(Merck KGaA)展開了一項全新的臨床試驗。 主角是一款突破性的雙功能融合蛋白──Bintrafusp Alfa。這款藥物的厲害之處在於,它能同時封鎖 PD-L1 和 TGF-β 兩條免疫抑制路徑。等於一邊拆掉癌細胞的偽裝,一邊解除它的防護罩。

PD-L1,我們或許不陌生,它就像是癌細胞身上的「偽裝良民證」。當 PD-L1 和免疫細胞上的 PD-1 受體結合時,就會讓免疫系統誤以為「這細胞是自己人」,於是放過它。我們的策略,就是用一個抗體或抗體樣蛋白黏上去,把這張「偽裝良民證」封住,讓免疫系統能重新啟動。

但光拆掉偽裝還不夠,因為癌細胞還有另一位強大的盟友—一個起初是我軍,後來卻被癌細胞收買、滲透的「內奸」。它就是,轉化生長因子-β,縮寫 TGF-β。

先說清楚,TGF-β 原本是體內的秩序管理者,掌管著細胞的生長、分化、凋亡,還負責調節免疫反應。在正常細胞或癌症早期,它會和細胞表面的 TGFBR2 受體結合,啟動一連串訊號,抑制細胞分裂、減緩腫瘤生長。

但當癌症發展到後期,TGF-β 跟 TGFBR2 受體之間的合作開始出問題。癌細胞表面的 TGFBR2 受體可能突變或消失,導致 TGF-β 不但失去了原本的抑制作用,反而轉向幫癌細胞做事

它會讓細胞骨架(actin cytoskeleton)重新排列,讓細胞變長、變軟、更有彈性,還能長出像觸手的「偽足」(lamellipodia、filopodia),一步步往外移動、鑽進組織,甚至進入血管、展開全身轉移。

更糟的是,這時「黑化」的 TGF-β 還會壓抑免疫系統,讓 T 細胞和自然殺手細胞變得不再有攻擊力,同時刺激新血管生成,幫腫瘤打通營養補給線。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」。就像 1989 年的 CD4 免疫黏附素用「假受體」去騙 HIV 一樣,這個融合蛋白在體內循環時,會用它身上的「陷阱」去捕捉並中和游離的 TGF-β。這讓 TGF-β 無法再跟腫瘤細胞或免疫細胞表面的天然受體結合,從而鬆開了那副壓抑免疫系統的腳鐐。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」/ 情境圖來源:shutterstock

告別單一解方:融合蛋白的「全方位圍剿」戰

但,故事還沒完。我們之前提過,癌細胞之所以難纏,在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

而近年我們發現,癌細胞的「偽良民證」至少就有兩張:一張是 PD-L1;另一張是 CD-47。CD47 是癌細胞向巨噬細胞展示的「別吃我」訊號,當它與免疫細胞上的 SIRPα 結合時,就會抑制吞噬反應。

為此,總部位於台北的漢康生技,決定打造能同時對付 PD-L1、CD-47,乃至 TGF-β 的三功能生物藥 HCB301。

雖然三功能融合蛋白聽起來只是「再接一段蛋白」而已,但實際上極不簡單。截至目前,全球都還沒有任何三功能抗體或融合蛋白批准上市,在臨床階段的生物候選藥,也只佔了整個生物藥市場的 1.6%。

漢康生技透過自己開發的 FBDB 平台技術,製作出了三功能的生物藥 HCB301,目前第一期臨床試驗已經在美國、中國批准執行。

免疫療法絕對是幫我們突破癌症的關鍵。但我們也知道癌症非常頑強,還有好幾道關卡我們無法攻克。既然單株抗體在戰場上顯得單薄,我們就透過融合蛋白,創造出擁有多種功能模組的「升級版無人機」。

融合蛋白強的不是個別的偵查或阻敵能力,而是一組可以「客製化組裝」的平台,用以應付癌細胞所有的逃脫策略。

Catch Me If You Can?融合蛋白的回答是:「We Can.」

未來癌症的治療戰場,也將從尋找「唯一解」,轉變成如何「全方位圍剿」癌細胞,避免任何的逃脫。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
解密機器人如何學會思考、觸摸與變形
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/09/09 ・6820字 ・閱讀時間約 14 分鐘

本文與 Perplexity 合作,泛科學企劃執行

「Hello. I am… a robot.」

在我們的記憶裡,機器人的聲音就該是冰冷、單調,不帶一絲情感 。它們的動作僵硬,肢體不協調,像一個沒有靈魂的傀儡,甚至啟發我們創造了機械舞來模仿那獨特的笨拙可愛。但是,現今的機器人發展不再只會跳舞或模仿人聲,而是已經能獨立完成一場膽囊切除手術。

就在2025年,美國一間實驗室發表了一項成果:一台名為「SRT-H」的機器人(階層式手術機器人Transformer),在沒有人類醫師介入的情況下,成功自主完成了一場完整的豬膽囊切除手術。SRT-H 正是靠著從錯誤中學習的能力,最終在八個不同的離體膽囊上,達成了 100% 的自主手術成功率。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這項成就的意義重大,因為過去機器人手術的自動化,大多集中在像是縫合這樣的單一「任務」上。然而,這一場完整的手術,是一個包含數十個步驟、需要連貫策略與動態調整的複雜「程序」。這是機器人首次在包含 17 個步驟的完整膽囊切除術中,實現了「步驟層次的自主性」。

這就引出了一個讓我們既興奮又不安的核心問題:我們究竟錯過了什麼?機器人是如何在我們看不見的角落,悄悄完成了從「機械傀儡」到「外科醫生」的驚人演化?

這趟思想探險,將為你解密 SRT-H 以及其他五款同樣具備革命性突破的機器人。你將看到,它們正以前所未有的方式,發展出生物般的觸覺、理解複雜指令、學會團隊合作,甚至開始自我修復與演化,成為一種真正的「準生命體」 。

所以,你準備好迎接這個機器人的新紀元了嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

只靠模仿還不夠?手術機器人還需要學會「犯錯」與「糾正」

那麼,SRT-H 這位機器人的外科大腦,究竟藏著什麼秘密?答案就在它創新的「階層式框架」設計裡 。

你可以想像,SRT-H 的腦中,住著一個分工明確的兩人團隊,就像是漫畫界的傳奇師徒—黑傑克與皮諾可 。

  • 第一位,是動口不動手的總指揮「黑傑克」: 它不下達具體的動作指令,而是在更高維度的「語言空間」中進行策略規劃 。它發出的命令,是像「抓住膽管」或「放置止血夾」這樣的高層次任務指令 。
  • 第二位,是靈巧的助手「皮諾可」: 它負責接收黑傑克的語言指令,並將這些抽象的命令,轉化為機器手臂毫釐不差的精準運動軌跡 。

但最厲害的還不是這個分工,而是它們的學習方式。SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。但這還只是開始,研究人員在訓練過程中,會刻意讓它犯錯,並向它示範如何從抓取失敗、角度不佳等糟糕的狀態中恢復過來 。這種獨特的訓練方法,被稱為「糾正性示範」 。

SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。 / 圖片來源:shutterstock

這項訓練,讓 SRT-H 學會了一項外科手術中最關鍵的技能:當它發現執行搞砸了,它能即時識別偏差,並發出如「重試抓取」或「向左調整」等「糾正性指令」 。這套內建的錯誤恢復機制至關重要。當研究人員拿掉這個糾正能力後,機器人在遇到困難時,要不是完全失敗,就是陷入無效的重複行為中 。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

正是靠著這種從錯誤中學習、自我修正的能力,SRT-H 最終在八次不同的手術中,達成了 100% 的自主手術成功率 。

SRT-H 證明了機器人開始學會「思考」與「糾錯」。但一個聰明的大腦,足以應付更混亂、更無法預測的真實世界嗎?例如在亞馬遜的倉庫裡,機器人不只需要思考,更需要實際「會做事」。

要能精準地與環境互動,光靠視覺或聽覺是不夠的。為了讓機器人能直接接觸並處理日常生活中各式各樣的物體,它就必須擁有生物般的「觸覺」能力。

解密 Vulcan 如何學會「觸摸」

讓我們把場景切換到亞馬遜的物流中心。過去,這裡的倉儲機器人(如 Kiva 系統)就像放大版的掃地機器人,核心行動邏輯是極力「避免」與周遭環境發生任何物理接觸,只負責搬運整個貨架,再由人類員工挑出包裹。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但 2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan。在亞馬遜的物流中心裡,商品被存放在由彈性帶固定的織物儲物格中,而 Vulcan 的任務是必須主動接觸、甚至「撥開」彈性織網,再從堆放雜亂的儲物格中,精準取出單一包裹,且不能造成任何損壞。

2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan / 圖片引用:https://www.aboutamazon.com/news

Vulcan 的核心突破,就在於它在「拿取」這個動作上,學會了生物般的「觸覺」。它靈活的機械手臂末端工具(EOAT, End-Of-Arm Tool),不僅配備了攝影機,還搭載了能測量六個自由度的力與力矩感測器。六個自由度包含上下、左右、前後的推力,和三個維度的旋轉力矩。這就像你的手指,裡頭分布著非常多的受器,不只能感測壓力、還能感受物體橫向拉扯、運動等感觸。

EOAT 也擁有相同精確的「觸覺」,能夠在用力過大之前即時調整力道。這讓 Vulcan 能感知推動一個枕頭和一個硬紙盒所需的力量不同,從而動態調整行為,避免損壞貨物。

其實,這更接近我們人類與世界互動的真實方式。當你想拿起桌上的一枚硬幣時,你的大腦並不會先計算出精準的空間座標。實際上,你會先把手伸到大概的位置,讓指尖輕觸桌面,再沿著桌面滑動,直到「感覺」到硬幣的邊緣,最後才根據觸覺決定何時彎曲手指、要用多大的力量抓起這枚硬幣。Vulcan 正是在學習這種「視覺+觸覺」的混合策略,先用攝影機判斷大致的空間,再用觸覺回饋完成最後精細的操作。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

靠著這項能力,Vulcan 已經能處理亞馬遜倉庫中約 75% 的品項,並被優先部署來處理最高和最低層的貨架——這些位置是最容易導致人類員工職業傷害的位置。這也讓自動化的意義,從單純的「替代人力」,轉向了更具建設性的「增強人力」。

SRT-H 在手術室中展現了「專家級的腦」,Vulcan 在倉庫中演化出「專家級的手」。但你發現了嗎?它們都還是「專家」,一個只會開刀,一個只會揀貨。雖然這種「專家型」設計能有效規模化、解決痛點並降低成本,但機器人的終極目標,是像人類一樣成為「通才」,讓單一機器人,能在人類環境中執行多種不同任務。

如何教一台機器人「舉一反三」?

你問,機器人能成為像我們一樣的「通才」嗎?過去不行,但現在,這個目標可能很快就會實現了。這正是 NVIDIA 的 GR00T 和 Google DeepMind 的 RT-X 等專案的核心目標。

過去,我們教機器人只會一個指令、一個動作。但現在,科學家們換了一種全新的教學思路:停止教機器人完整的「任務」,而是開始教它們基礎的「技能基元」(skill primitives),這就像是動作的模組。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

例如,有負責走路的「移動」(Locomotion) 基元,和負責抓取的「操作」(Manipulation) 基元。AI 模型會透過強化學習 (Reinforcement Learning) 等方法,學習如何組合這些「技能基元」來達成新目標。

舉個例子,當 AI 接收到「從冰箱拿一罐汽水給我」這個新任務時,它會自動將其拆解為一系列已知技能的組合:首先「移動」到冰箱前、接著「操作」抓住把手、拉開門、掃描罐子、抓住罐子、取出罐子。AI T 正在學會如何將這些單一的技能「融合」在一起。有了這樣的基礎後,就可以開始來大量訓練。

當多重宇宙的機器人合體練功:通用 AI 的誕生

好,既然要學,那就要練習。但這些機器人要去哪裡獲得足夠的練習機會?總不能直接去你家廚房實習吧。答案是:它們在數位世界裡練習

NVIDIA 的 Isaac Sim 等平台,能創造出照片級真實感、物理上精確的模擬環境,讓 AI 可以在一天之內,進行相當於數千小時的練習,獨自刷副本升級。這種從「模擬到現實」(sim-to-real)的訓練管線,正是讓訓練這些複雜的通用模型變得可行的關鍵。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

DeepMind 的 RT-X 計畫還發現了一個驚人的現象:用來自多種「不同類型」機器人的數據,去訓練一個單一的 AI 模型,會讓這個模型在「所有」機器人上表現得更好。這被稱為「正向轉移」(positive transfer)。當 RT-1-X 模型用混合數據訓練後,它在任何單一機器人上的成功率,比只用該機器人自身數據訓練的模型平均提高了 50%。

這就像是多重宇宙的自己各自練功後,經驗值合併,讓本體瞬間變強了。這意味著 AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。

AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。/ 圖片來源:shutterstock

不再是工程師,而是「父母」: AI 的新學習模式

這也導向了一個科幻的未來:或許未來可能存在一個中央「機器人大腦」,它可以下載到各種不同的身體裡,並即時適應新硬體。

這種學習方式,也從根本上改變了我們與機器人的互動模式。我們不再是逐行編寫程式碼的工程師,而是更像透過「示範」與「糾正」來教導孩子的父母。

NVIDIA 的 GR00T 模型,正是透過一個「數據金字塔」來進行訓練的:

  • 金字塔底層: 是大量的人類影片。
  • 金字塔中層: 是海量的模擬數據(即我們提過的「數位世界」練習)。
  • 金字塔頂層: 才是最珍貴、真實的機器人操作數據。

這種模式,大大降低了「教導」機器人新技能的門檻,讓機器人技術變得更容易規模化與客製化。

當機器人不再是「一個」物體,而是「任何」物體?

我們一路看到了機器人如何學會思考、觸摸,甚至舉一反三。但這一切,都建立在一個前提上:它們的物理形態是固定的。

但,如果連這個前提都可以被打破呢?這代表機器人的定義不再是固定的形態,而是可變的功能:它能改變身體來適應任何挑戰,不再是一台單一的機器,而是一個能根據任務隨選變化的物理有機體。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院特別具有代表性,該學院的仿生機器人實驗室(Bioinspired Robotics Group, BIRG)2007 年就打造模組化自重構機器人 Roombots。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)特別具有代表性。該學院的仿生機器人實驗室(BIRG)在 2007 年就已打造出模組化自重構機器人 Roombots。而 2023 年,來自 EPFL 的另一個實驗室——可重組機器人工程實驗室(RRL),更進一步推出了 Mori3,這是一套把摺紙藝術和電腦圖學巧妙融合的模組化機器人系統。

2023 年來自 EPFL 的另一個實驗室—可重組機器人工程實驗室(RRL)推出了 Mori3 © 2023 Christoph Belke, EPFL RRL

Mori3 的核心,是一個個小小的三角形模組。別看它簡單,每個模組都是一個獨立的機器人,有自己的電源、馬達、感測器和處理器,能獨立行動,也能和其他模組合作。最厲害的是,它的三條邊可以自由伸縮,讓這個小模組本身就具備「變形」能力。

當許多 Mori3 模組連接在一起時,就能像一群活的拼圖一樣,從平面展開,組合成各種三維結構。研究團隊將這種設計稱為「物理多邊形網格化」。在電腦圖學裡,我們熟悉的 3D 模型,其實就是由許多多邊形(通常是三角形)拼湊成的網格。Mori3 的創新之處,就是把這種純粹的數位抽象,真正搬到了現實世界,讓模組們化身成能活動的「實體網格」。

這代表什麼?團隊已經展示了三種能力:

  • 移動:他們用十個模組能組合成一個四足結構,它能從平坦的二維狀態站立起來,並開始行走。這不只是結構變形,而是真正的協調運動。
  • 操縱: 五個模組組合成一條機械臂,撿起物體,甚至透過末端模組的伸縮來擴大工作範圍。
  • 互動: 模組們能形成一個可隨時變形的三維曲面,即時追蹤使用者的手勢,把手的動作轉換成實體表面的起伏,等於做出了一個會「活」的觸控介面。

這些展示,不只是實驗室裡的炫技,而是真實證明了「物理多邊形網格化」的潛力:它不僅能構建靜態的結構,還能創造具備複雜動作的動態系統。而且,同一批模組就能在不同情境下切換角色。

想像一個地震後的救援場景:救援隊帶來的不是一台笨重的挖土機,而是一群這樣的模組。它們首先組合成一條長長的「蛇」形機器人,鑽入瓦礫縫隙;一旦進入開闊地後,再重組成一隻多足的「蜘蛛」,以便在不平的地面上穩定行走;發現受困者時,一部分模組分離出來形成「支架」撐住搖搖欲墜的橫樑,另一部分則組合成「夾爪」遞送飲水。這就是以任務為導向的自我演化。

這項技術的終極願景,正是科幻中的概念:可程式化物質(Programmable Matter),或稱「黏土電子學」(Claytronics)。想像一桶「東西」,你可以命令它變成任何你需要的工具:一支扳手、一張椅子,或是一座臨時的橋樑。

未來,我們只需設計一個通用的、可重構的「系統」,它就能即時創造出任務所需的特定機器人。這將複雜性從實體硬體轉移到了規劃重構的軟體上,是一個從硬體定義的世界,走向軟體定義的物理世界的轉變。

更重要的是,因為模組可以隨意分開與聚集,損壞時也只要替換掉部分零件就好。足以展現出未來機器人的適應性、自我修復與集體行為。當一群模組協作時,它就像一個超個體,如同蟻群築橋。至此,「機器」與「有機體」的定義,也將開始動搖。

從「實體探索」到「數位代理」

我們一路見證了機器人如何從單一的傀儡,演化為學會思考的外科醫生 (SRT-H)、學會觸摸的倉儲專家 (Vulcan)、學會舉一反三的通才 (GR00T),甚至是能自我重構成任何形態的「可程式化物質」(Mori3)。

但隨著機器人技術的飛速發展,一個全新的挑戰也隨之而來:在一個 AI 也能生成影像的時代,我們如何分辨「真實的突破」與「虛假的奇觀」?

舉一個近期的案例:2025 年 2 月,一則影片在網路上流傳,顯示一台人形機器人與兩名人類選手進行羽毛球比賽,並且輕鬆擊敗了人類。我的第一反應是懷疑:這太誇張了,一定是 AI 合成的影片吧?但,該怎麼驗證呢?答案是:用魔法打敗魔法。

在眾多 AI 工具中,Perplexity 特別擅長資料驗證。例如這則羽球影片的內容貼給 Perplexity,它馬上就告訴我:該影片已被查證為數位合成或剪輯。但它並未就此打住,而是進一步提供了「真正」在羽球場上有所突破的機器人—來自瑞士 ETH Zurich 團隊的 ANYmal-D

接著,選擇「研究模式」,就能深入了解 ANYmal-D 的詳細原理。原來,真正的羽球機器人根本不是「人形」,而是一台具備三自由度關節的「四足」機器人。

如果你想更深入了解,Perplexity 的「實驗室」功能,還能直接生成一份包含圖表、照片與引用來源的完整圖文報告。它不只介紹了 ANYmal-D 在羽球上的應用,更詳細介紹了瑞士聯邦理工學院發展四足機器人的完整歷史:為何選擇四足?如何精進硬體與感測器結構?以及除了運動領域外,四足機器人如何在關鍵的工業領域中真正創造價值。

AI 代理人:數位世界的新物種

從開刀、揀貨、打球,到虛擬練功,這些都是機器人正在學習「幫我們做」的事。但接下來,機器人將獲得更強的「探索」能力,幫我們做那些我們自己做不到的事。

這就像是,傳統網路瀏覽器與 Perplexity 的 Comet 瀏覽器之間的差別。Comet 瀏覽器擁有自主探索跟決策能力,它就像是數位世界裡的機器人,能成為我們的「代理人」(Agent)

它的核心功能,就是拆解過去需要我們手動完成的多步驟工作流,提供「專業代工」,並直接交付成果。

例如,你可以直接對它說:「閱讀這封會議郵件,檢查我的行事曆跟代辦事項,然後草擬一封回信。」或是直接下達一個複雜的指令:「幫我訂 Blue Origin 的太空旅遊座位,記得要來回票。」

接著,你只要兩手一攤,Perplexity 就會接管你的瀏覽器,分析需求、執行步驟、最後給你結果。你再也不用自己一步步手動搜尋,或是在不同網站上重複操作。

AI 代理人正在幫我們探索險惡的數位網路,而實體機器人,則在幫我們前往真實的物理絕境。

立即點擊專屬連結 https://perplexity.sng.link/A6awk/k74… 試用 Perplexity吧! 現在申辦台灣大哥大月付 599(以上) 方案,還可以獲得 1 年免費 Perplexity Pro plan 喔!(價值 新台幣6,750)

◆Perplexity 使用實驗室功能對 ANYmal-D 與團隊的全面分析 https://drive.google.com/file/d/1NM97…

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

49
3

文字

分享

0
49
3
先別管「鮭魚之亂」了,關於鮭魚你又知多少?
TingWei
・2021/03/31 ・4900字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

前陣子連鎖壽司店的行銷活動,名字裡有「鮭」「魚」其中一個字,就可以免費吃到鮭魚,讓某些人趨之若鶩,也掀起了一陣社群討論的風潮。

台灣鮭魚之亂也引起國外媒體報導關注。圖/BBC 中文 fb 粉專

行銷效果本身如何尚不得而知,但最大的受害者大約是鮭魚本魚惹,看著讓人忍不住:今天,我想來點鮭魚?

不過,名字裡有「鮭」字的魚,當然不只是我們在餐盤上看到的一種啦。中文俗名中有「鮭」之名的魚類其實超過一百種,而「鮭科」(Salmonidae) 之下更有 3 亞科 11 屬 225 個物種。

你吃的鮭,是哪種鮭魚?

台灣唯一原生的鮭魚是「國寶魚」,也就是兩千元大鈔上的櫻花鉤吻鮭 (Oncorhynchus masou formosanus),泰雅族語「Bunban」,當然也是鮭科的成員。台灣櫻花鉤吻鮭被列為「瀕臨絕種」保育類野生動物,目前的野生族群主要生活在七家灣溪的部份流域。台灣的櫻花鉤吻鮭,主要被認為是櫻鱒 (Oncorhynchus masou) 的一個亞種,也是這類物種自然分布的最南界。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
台灣櫻花鉤吻鮭。圖/臺灣生命大百科

被拿來吃的鮭魚當然不可能是國寶魚,在臺灣(或可說是全世界)市面上最常見的鮭魚,屬於大西洋鮭Salmo salar),又名安大略鮭,是鮭科旗下的另一個屬 Salmo(可翻作鮭屬或鱒屬)。

大西洋鮭是全世界最普遍的養殖魚類,2018年的資料台灣進口近六成來自挪威1。其他比較主要的養殖地還有智利、加拿大、英國、法羅群島、俄羅斯及澳洲的塔斯馬尼亞。2

全世界最常見的大西洋鮭野生族群已相當稀少。圖/digitalmedia.fws.gov

因為大西洋鮭野生族群已經相當稀少,現在市面上可以接觸到的應以養殖為主。而如果偶爾遇到「野生鮭魚」,大部分應該是指俗稱的太平洋鮭

太平洋鮭並不是某一種鮭魚,而是泛稱生活在太平洋沿岸會被抓來吃的太平洋鮭屬( Oncorhynchus,也可翻譯為鉤吻鮭屬、麻哈魚屬),市面上較常見的種類包括:帝王鮭 (O. tshawytscha)3銀鮭 (O. kisutch)、紅鮭 (O. nerka)、秋鮭 (O. keta)、粉鮭 (O. gorbuscha)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,雖然在中文中比較少被稱呼為鮭魚,但餐桌上偶爾會聽到的虹鱒 (O. mykiss) 同樣也是 Oncorhynchus 屬,生長於淡水。4

不管是大西洋鮭或太平洋鮭,生活史最出名的部分,就是在成年之後會由海洋洄游到河流上游自己的出生處繁殖產卵,這樣的行為被稱為「溯河洄游」(Anadromous migration)

鮭魚具有「溯河洄游」的特性,成年後會由鹹水的海洋洄游到淡水河流上游出生處繁殖產卵。圖/Pixabay

溯河洄游特別之處,除了鮭魚可以在大海中旅行數年之後,憑著嗅覺再度逆流而上回到出生的故鄉前仆後繼繁殖,完全打趴一眾人類當中的路癡,還包括了這個習性本身,足以影響整個森林生態系!當鮭魚回到河川上游後,體型比離開河川的時候大上許多,在洄游季節也成為許多大型肉食動物如棕熊、黑熊的食物來源。而除了影響這些大型動物的生存,也有研究指出,鮭魚與熊互相的作用,明顯會影響森林的氮元素的輸入,如於南阿拉斯加的研究估算即指出,少了鮭魚與熊足以影響當年度該處森林將近四分之一的氮量。5

鮭魚的橘色怎麼來?

森林生態系的好壞對於大家來說還是遙遠了點,還是接著回到餐桌吧。多虧了鮭魚橘紅橘紅的切面色澤,對於不太會辨別魚種的一般大眾來說,鮭魚大約是在迴轉壽司上最不容易被認錯的魚種了。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在野生鮭魚的身上,這個橘紅的色澤來自於食物中甲殼類如蝦、磷蝦體內的蝦紅素 (astaxanthin),而人工養殖的鮭魚雖然同樣生活在大海中,但牠們吃的卻是人類投餵的飼料,因此一般來說顏色會更淺一點。

可是,對於顧客來說,如果鮭魚不紅了,那就不是鮭魚了啊!

有研究調查指出,顧客願意花更多錢買更紅的鮭魚6,也導致飼料商們會在飼料中加入蝦紅素或類胡蘿蔔素來增加鮭魚的體色──為了賣個好價錢,只好提高一點成本惹。

鮭魚的橘紅色澤來自於食物中甲殼類如蝦、磷蝦體內的蝦紅素 。圖/Pixabay

甚至有公司開發出鮭魚的色卡「SalmoFan」,專門用來分辨鮭魚的等級,畢竟在大眾的心中,只有夠紅的鮭魚才是好鮭魚!7

人工養殖鮭魚不夠紅這個現象,也隱隱約約地帶來了某種錯覺:野生鮭魚是比養殖鮭魚更好、更高級。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

呃,這樣其實不太對。

首先,因為各種棲地環境因素加成的結果,大西洋鮭在美國與歐洲的族群多數都已瀕臨滅絕,使得現行市場上鮭魚絕大多數都是養殖鮭魚。

如果人們僅仰賴捕撈而來的太平洋鮭,我們不但可能會因為數量稀少而吃不到,更可能因為物以稀為貴,而對野外的族群造成更龐大的捕撈壓力!隨著氣候變遷、棲地變化,野生鮭魚已經過得夠苦了,人類何苦為難牠們呢。8

鮭魚的養殖與爭議

當然,養殖也並不是全無缺點的,人怕出名、魚怕好吃,架不住養得多了總是容易出包,比如說落跑的鮭魚……。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

讓我們話說從頭,根據聯合國糧食及農業組織 (Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO) 的資料,鮭魚的系統化養殖由挪威自 1970 年代開始發展。這種浮式箱籠,基本上就是在開放的海域中,用大網子圍著一大圈養魚。9

鮭魚養殖的技術也隨著時間演進,早期透過選育獲得生長快速的品系(就像人類對於牛豬雞做的一樣),再逐漸克服各種病害防治,甚至進展到施打疫苗。而飼養的地區也逐漸擴及到擁有寒冷水域的各國,如智利、加拿大等地。

即使面臨去年疫情的陰影,挪威去 (2020) 年仍出口了 110 萬噸的鮭魚,出口量僅次於 2019 年。10

魚類是全球重要的蛋白質來源,因為全球過度捕撈、棲地破壞、環境汙染、氣候變遷等情況持續變糟,海洋資源正在快速的枯竭。有許多人主張,養殖魚類或可做為人類補充食物資源,卻不致於大幅破壞海洋資源的重要方法。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

相較於飼養牛、羊、豬、雞,魚類的繁殖速度快上許多,可以快速篩選出需要的品系;魚類的飼料轉換率也比其他物種來得高11,是較為有效率的蛋白質來源。

現行鮭魚養殖仍與海洋生態系緊密相連。圖/wikimedia

不過,現行大規模的箱籠飼養跟海洋生態系的循環是連在一起的,在更大規模推出的情況下,養殖漁業會如何影響海洋生態,仍然值得釐清並且設法減緩其效應。

而以本文的主角,大西洋鮭魚來說,其養殖業仍具有某些爭議。諸如海洋箱網養殖會直接將魚類的糞便與各種養殖過程中施用的化學物質(如各種抗病藥物等)直接送進大海,可能會會造成局部的優氧化或化學汙染。

近年來也時有養殖設備突遇災害、養殖場裡的鮭魚大量逃逸的新聞12,當這些魚群進入野外,不但有可能將疾病傳染給野生的鮭魚群,也有與野生鮭魚雜交的疑慮。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另外一個爭議,則是基改鮭魚。

2015 年,美國食品藥物監督管理局 (FDA) 核准了第一款供人類食用的基改動物,AquaBounty 鮭魚,這種大西洋鮭魚被加上了帝王鮭的生長激素基因,與大洋鱈魚 (Zoarces americanus) 抗寒基因啟動子 (promoter),可以在一般鮭魚生長緩慢的寒冷時間也照樣生長,長到所需尺寸只需要 16 到 18 個月(一般養殖約需三年),所需要的飼料也少了近四分之一。

基改鮭魚僅有在 2017 年售入加拿大,目前多數的市面上是看不到的。13

吃,不吃?對於養殖鮭魚的糾結

回到養殖鮭魚的議題,相較於未經妥善評估的漁業撈捕,我們一般會認為養殖魚類是對地球較為永續的選擇,但在鮭魚身上嘛……事情可沒有這麼簡單。

臺灣選介「吃魚標準」的永續海鮮指南將鮭魚歸為「斟酌食用」,讓人感覺到了其中的無限糾結。

不過是吃個魚,到底是在糾結什麼呢?

除了前面提到養殖對環境的影響等爭議,還有個重要考量:鮭魚飼料的來源。鮭魚是屬於肉食性的魚種,飼料有一定比例需要混合來自海洋的漁獲,現階段多為便宜的下雜魚。

雖然當前有許多研究專注於如何增加植物或海藻等植物性來源在飼料的比例,致力減少漁獲的使用,但不管怎麼說,這類的撈捕對岌岌可危的海洋資源,仍然帶來一定程度的壓力,而且只要鮭魚養殖的產業越興盛,這樣的壓力就越大。

鮭魚飼料的永續性成爲養殖漁業未來的一大挑戰。圖/seafood.media

話說回來,人類對於肉品、魚類的食用需求畢竟就擺在那兒,有可靠的方法可以獲得鮭魚來源,又不至於對於野生族群趕盡殺絕,某方面看來,鮭魚的人工養殖像是個近乎雙贏的解方。

然而現階段仍持續擴張中的鮭魚養殖產業,是否能夠擺脫前述的許多爭議,走向更永續、對海洋更友善的未來?這仍是難解的課題,需要許多人持續的關注與努力。而鮭魚養殖作為全世界最普遍的養殖漁業,也將是未來人們如何在永續的前提下,應對糧食需求的重要試金石。

身為吃客的我們,除了繼續看下去,也請不忘在吃魚的每個時刻多問問自己:這是什麼魚?查查海鮮指南了解一下亮起了哪個燈,別再只是傻傻跟風吃美食了!

希望我們不至於走向海洋資源同鮭魚盡、殊途同鮭的未來。

延伸閱讀

參考資料與註解

  1. 新冠肺炎影響挪威鮭魚出口中國!反讓愛吃鮭魚的台灣增加73%進口量
  2. 挪威選育大西洋鮭魚的故事
  3. 紐西蘭有養殖帝王鮭
  4. 也是有別稱為虹鮭或麥奇鉤吻鮭,台灣人對於虹鱒的印象應該主要來自日本料理。不過 2018 年中國關於虹鱒能不能被當作「三文魚」來賣,有過一番熱議,後來中國官方公布將其列於《生食三文魚》清單上。總之,虹鱒屬於淡水魚種,寄生蟲對人體有害的機率較高,一般被認為不建議生食。可詳見:真假三文鱼:不止是译名惹的祸
  5. Cederholm, C. J., Kunze, M. D., Murota, T., & Sibatani, A. (1999). Pacific salmon carcasses: essential contributions of nutrients and energy for aquatic and terrestrial ecosystems. Fisheries, 24(10), 6-15.
    Hilderbrand, G. V., Schwartz, C. C., Robbins, C. T., Jacoby, M. E., Hanley, T. A., Arthur, S. M., & Servheen, C. (1999). The importance of meat, particularly salmon, to body size, population productivity, and conservation of North American brown bears. Canadian Journal of Zoology, 77(1), 132-138.
    Helfield, J. M., & Naiman, R. J. (2006). Keystone interactions: salmon and bear in riparian forests of Alaska. Ecosystems, 9(2), 167-180.
  6. Alfnes, F., Guttormsen, A. G., Steine, G., & Kolstad, K. (2006). Consumers’ willingness to pay for the color of salmon: a choice experiment with real economic incentives. American Journal of Agricultural Economics, 88(4), 1050-1061.
  7. 這個色票甚至還有 app 版(人類真是)Digital SalmoFan™
  8. 現行的野生鮭魚,也少數地方如阿拉斯加採行永續魚法,透過資源管理概念作管控,以期維繫野生鮭魚族群。
  9. 水產養殖:明日之星的箱網養殖-科技大觀園
  10.  Norway salmon export value second highest ever in 2020 – FishFarmingExpert.com Optimism persists in farmed salmon sector despite price lull | GLOBEFISH
  11. 飼料轉換率,牛為每公斤 6-10,雞為 1.7-2,豬為 2.7-5,鮭魚則為 1.2-1.5
    Fry, J. P., Mailloux, N. A., Love, D. C., Milli, M. C., & Cao, L. (2018). Feed conversion efficiency in aquaculture: do we measure it correctly?. Environmental Research Letters, 13(2), 024017.
  12. 澳洲養殖魚場大火 五萬隻鮭魚脫逃、恐活不了太久
  13.  基改鮭魚AquAdvantage® Salmon

-----廣告,請繼續往下閱讀-----