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抗病基因的秘密:侵入者與宿主

探索頻道雜誌_96
・2015/04/08 ・3934字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 597 ・九年級
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024-037 抗病基因的秘密7
巨噬細胞吞噬細菌,這是免疫系統對感染的反應之一。出自《探索頻道雜誌國際中文版》,點擊看看它在雜誌裡的樣子。

侵入者和宿主

儘管致命疾病看似想殲滅所有病人,但其實並非如此。事實上,每當免疫系統遭受攻擊時,侵入者和宿主之間就會展開軍備競賽。

穆勒解釋,以瘧疾為例,人類免疫反應和瘧原蟲(引發瘧疾的寄生蟲)的交互作用,維繫了人類和寄生蟲之間的平衡。「如果一種具備特定基因的寄生蟲變得普遍,就會有比較多人接觸到這種寄生蟲,從而演化出免疫力,」穆勒說明, 「如此這種寄生蟲就比較難在群體中傳播而存活,這會對該種寄生蟲施加選擇壓力,使其調整基因結構。」

穆勒說,這種過程稱為平衡性天擇,我們與古老的病原體之間常有這種關係。瘧疾其實可由多種不同的近親瘧原蟲傳播,穆勒指出,其中「間日瘧原蟲是比惡性瘧原蟲古老的人類寄生蟲,與我們一起演化的歷史較長」。他補充說明, 如此久遠的關係造成的結果就是,雖然間日瘧原蟲也可能導致病重和死亡,但機率比較晚出現的惡性瘧原蟲低得多。

至於相對年輕的伊波拉病毒不久前才從果蝠跳船到猿猴和人類身上。根據世界衛生組織(WHO),大猩猩和黑猩猩等靈長動物都是使人類罹病的可能傳染源。然而穆勒指出,新的研究資料顯示這些靈長目動物跟我們一樣,都是「偶然宿主」,他說,「換言之,這些靈長動物感染並傳播了伊波拉病毒,但並非製造病毒的『常備宿主』。」他說明,目前認為伊波拉病毒最初的傳染窩是果蝠──而食用果蝠很可能是疫情爆發的原因。

伊波拉是相當晚近的病原體,這似乎能說明此種病毒為何如此致命。他指出:「伊波拉病毒和人類之間尚未彼此適應,因此病起來會非常嚴重,致死率很高,接著高致死率就會對人類的基因體施加選擇壓力──可能也就會對伊波拉的基因體施加選擇壓力,」他補充,「因為對病原體來說,通常殺死宿主並不是理想的演化結果。

800px-Ebola_virus_virion
在穿透式電子顯微鏡下的伊波拉病毒超微結構。出自http://commons.wikimedia.org

代代相傳

無論在哪個人類群體中,感染疾病的人口百分比很大一部分取決於病原體傳播的難易度。流行性感冒傳播迅速,且多數人都經常接觸這種病毒,因此通常只會產生溫和的感染症狀;某些突變的流感病毒對人則更有殺傷力,好比一戰後逾 5 億人罹患的「西班牙流感」就是一例,當時共造成 5000 萬到 1 億人死亡,另外新型流感(H1N1)更在 2009 年的大流行中奪走超過 20 萬 3000 人的性命。

「舉例來說,罹患瘧疾的機率取決於蚊子的數量和大家被叮咬的頻率,」穆勒解釋,「在傳染迅速的熱帶地區,多數人都會感染,而首次感染瘧疾的成年人若未經治療,死亡率約是 15%到 20%,兒童則稍低。」穆勒說,這個比例經過遺傳適應會大大降低。「族群很快能獲得對(致命) 瘧疾的免疫力,到第二次患病時的死亡機率就大幅下降,待罹病三到五次後,致死率已經近乎零。」

霍亂弧菌。出自《探索頻道雜誌國際中文版》,點擊看看它在雜誌裡的樣子。

當然也有人無論在多惡劣的條件下都不會感染。不久前,人類基因體的解碼揭示了抵抗疾病能力的驚人事實。聲譽卓著的《自然》期刊於 2014 年 10 月號發表一篇由瑞士科學家主導的跨國團隊研究,此研究說明了為何某些人能迅速中和流感病毒──這類病毒一直長伴人類左右,而我們對它們也瞭若指掌。

原來中和病毒的是一些會附著在血球凝集素(haemagglutinin)上的抗體。 血凝素是病毒表面呈釘狀突起的蛋白,能牢結細胞中特定的醣鏈,像把尋找鎖孔的鑰匙,一旦找到,血凝素便附著在細胞上,然後像木馬屠城般釋出其他蛋白, 操控細胞的運作。

然而血凝素卻也是病毒的罩門。這支跨國團隊的科學家發現,某種抗體經過一次突變後便能中和多種流感病毒,方法是牢結於血凝素蛋白的特定部位。製造這種抗體需要一種叫 VH1-69 的基因片段,這種基因片段以兩種形式出現在人體中,其中一種可以產生前述能中和多種病毒的抗體──而擁有這種基因的人頗多。有些人缺乏這種基因片段,無法產生此抗體,但仍能結合其他基因片段,製造出抵抗流感的抗體,但是過程較費時,效果也不一定那麼好。科學家現在希望運用這項發現來研發疫苗,誘發廣效性的流感抗體反應。

但同時我們仍得感謝祖先已經賜給我們能抵禦多種感染的抵抗力,我們之所以擁有與生俱來的遺傳抵抗力,是因為先人接觸過這些病原體或其近親。此外, 突變也可能自發產生──我們也可能在偶然之中獲得防護,只不過這類自發性的突變在特定疾病爆發、經過天擇之前通常十分罕見。

穆勒說,這類突變能幫助我們打各式各樣的仗,有些戰役我們甚至渾然不覺。他表示:「許多突變能夠保護我們不被疾病奪走性命,這類突變不只影響基因對特定病原體的表現,還能幫助我們抵禦多種病原體入侵──甚至是我們從未碰過的種類,這現象就稱為交叉抵抗性。

舉例來說,據估計有 1%的北歐人後代對愛滋病幾乎免疫──尤其是擁有瑞典血統的人,這些對人體免疫缺陷病毒(HIV)有高度免疫力的人身上都有一對突變基因,可防止免疫細胞產生一種名為 CCR5 的受體。這種受體就像一枚愛滋病毒專屬的鎖,一旦拿掉了這道鎖,愛滋病毒就無法闖入而佔領細胞。

耐人尋味的是,儘管 HIV 是相當年輕的病毒,但研究人員透過分子考古學, 估計此突變其實大約在中世紀時就已經出現。科學家認為此基因突變很可能是演化來幫助我們抵禦天花或痢疾的,這兩種都是千萬年來帶給人類無數苦難的恐怖疾病。

目前已知還有其他突變也提供了我們對疾病的抵抗力。舉例來說,身上帶有囊腫性纖維化突變基因(但非患者)的人更能抵抗霍亂等導致脫水的腸道疾病。 另外,遺傳了單個鐮狀細胞貧血症突變染色體的人(具有兩個突變染色體才會成為患者)也可能因此對瘧疾更有抵抗力。

但了解上述情況的成因是另一回事。穆勒說,儘管過去十年來,科學家在醫學基因體學的領域多有突破,也更了解疾病及疾病的成因,卻仍無法清楚了解為什麼一種主導血紅素(血液中輸送氧氣的分子)部分編碼、名為「α鏈」的基因一旦突變,便可能幫助我們抵禦多種傳染病。

Smallpox_virus
天花病毒目前無任何療法,只能接種預防。出自http://commons.wikimedia.org

種族抵抗力?

要明白戰勝疾病之道的關鍵,就是找出哪些人對抗疾病的表現最好,然後再研究原因。舉例來說,伊波拉病毒橫掃西非,儼然所向披靡,各界也持續殷切研發疫苗和有效的治療方法,但有個族群卻似乎對伊波拉病毒有與生俱來的抵抗力。

法國科學家在一項研究中發現,非洲中西部國家加彭的鄉村聚落中約有 15% 的人具備伊波拉抗體──其中有一些地區從未爆發過伊波拉疫情。科學家認為, 這些人很可能接觸過伊波拉病毒,或許是接觸了帶原狐蝠的唾液。科學家發現, 比起生態較不多樣的湖濱地帶,森林地區居民的伊波拉抵抗力較優異(某些村落甚至高達 33.4%),因為這些地方有蝙蝠等伊波拉病媒動物棲息。

不同種族對疾病的抵抗力各有差異,這點並不陌生,但基因如何影響人類對疾病的易感性,我們現在才開始了解。英國研究發現,來自印度半島的男性罹患心血管疾病的比例較高,而出身愛爾蘭和蘇格蘭的人則有較高機率死於癌症。

出生於加勒比海的男性死於中風的機率比一般人口高 50%,但華裔的男女性罹患心絞痛和中風的比例較低。且在這些研究中,抽菸、血壓、肥胖和膽固醇等已知的風險因子都無法解釋上述族群差異。

接著在 2013 年,北美科學家發現種族和抗體之間有個令人玩味的連結。他們發現人類許多抗體基因的表現及其能抵禦的對象都因人而異,亦即儘管我們接受針對大眾設計的藥物、治療和疫苗,但人人對病原體與疾病仍有獨一無二的反應。

抗體通常由一對免疫球蛋白、重鏈和一對輕鏈組成,而研究人員針對人類第 14 號染色體中由一百萬個核苷酸排列而成的免疫球蛋白重鏈基因區域進行定序,並有了迷人的發現。紐約西奈山醫學院的博士後研究員柯瑞.渥森(Corey Watson)表示:「我們以現有知識為基礎進行研究,發現人類基因體中免疫球蛋白重鏈基因座的 DNA 序列有些區段會缺失或新增插入──該區域正決定了抗體基因數量和多樣性。」他指出:「而這特徵很可能有種族差異。」

科學家很久之前便已經知道,免疫球蛋白重鏈基因座能有 50 多種抗體基 因,供 B 淋巴細胞抵禦各種感染和疾病;而渥森的研究團隊進一步篩選 425 位 亞裔、非裔和歐裔受試者的染色體,找到抗體基因有 11 個可能的 DNA 重要缺失和插入,且某些情況下影響了疾病易感性。

渥森強調:「目前一切才起步,但這些研究成果意味著,各種族過去在自然環境中接觸的特定病原體,增加了這類 DNA 的插入和缺損的頻率,進而影響了後代對疾病之罹患率。」

「在抗體研究領域中,『發掘中和流感抗體』等研究非常重要,因為這類研究指出了免疫球蛋白重鏈遺傳變異的重要功能,並且用來對付一種非常重要的傳染病──流行性感冒,」他說,「這類成果也顯示,我們思考免疫反應時,可能需要將遺傳變異的資訊納入考量──特別是用來找出高風險群,或人口中哪些族群能受益於更精確的標靶治療。」

渥森說,目前他沒有發現整個族群對特定疾病有抵抗力的例子。「但大家確實推測,群體中就是有人對特定疾病的抵抗力高人一等。」他補充說明,在某些情況下,遺傳變異有時在各族群中發生的頻率也會有差異。「但抵抗力是來自遺傳或其他潛在因素則說不準,」他指出。

穆勒也同意。「一個族群接觸一種新的病原體後會發生什麼事,很大一部分取決於病原體的類型,以及我們(包括個人與族群)是否曾接觸過相近的病原體,」 他表示,「甚至面對一些我們已經逐漸了解的疾病,好比地中海貧血,我們知道越多,便發現有待探索推敲的也越多。」

本文出自《探索頻道雜誌國際中文版》2015 年 03 月號第 26 期

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為什麼咖啡、焙茶、烤吐司都很香?關鍵在於烘烤過程產生的「梅納反應」!——《飲食的香氣科學》
麥浩斯
・2022/10/07 ・2486字 ・閱讀時間約 5 分鐘

為何加熱後會産生香氣?

透過加熱會產生梅納反應和焦糖化反應。

加熱烹調如炒、烤、煮可產生香氣,而且可能產生新的風味。這個現象和透過梅納反應或焦糖化反應(見本書 P107)去生成香氣息息相關。

  • 梅納反應

梅納反應是糖和胺基化合物的化學反應,1912 年時由法國科學家 Maillard(梅納)所提出故得名。當用平底鍋煎烤肉或魚,或者用烤麵包機烤吐司時,食材會變成褐色並散發出好聞的焦香味,這些現象都與梅納反應有關。

因梅納反應作用,烤過的吐司會變成褐色,並散發出焦香味。圖/Pixabay
  • 因原料和温度不同,會產生各種香氣

雖然統稱為梅納反應,但因食材中所含的胺基酸和糖的種類以及加熱時的溫度不同,所產生的香氣分子類型也會不同。例如,胺基酸的一種「白胺酸」和糖所產生的化學反應裡,用 100°C 加熱時會產生香甜如巧克力般的香味,而用 180°C 加熱時則會產生烤起司般的香味。

而另外一種胺基酸「纈胺酸」在 100°C 時會產生如裸麥麵包的香味,而在 180°C 時則會產生高刺激性的巧克力般香氣。實際上食物中不僅僅含有一種胺基酸,而有各式各樣的種類,因此加熱時產生的香氣範圍相當廣泛。其複雜的香氣造就了食物新鮮出爐時的美味。

  • 醬油和味噌

梅納反應雖然較容易在高溫下發生,但其實也可在長時間的低溫下發生。例如日本料理的經典調味料醬油和味噌便是很好的例子。這兩者的褐變及香氣的生成與熟成過程中的梅納反應有關。此外,使用醬油和味噌去烹調可更容易引起梅納反應。

在烹調時加入味噌,更容易引起梅納反應。圖/維基百科
  • 香氣的原理

一些研究顯示,梅納反應所產生的氣味甚至與食物的美味及濃郁度有關。此外,近年來有一些非常有意思的研究也顯示梅納反應產生的香氣會影響人體的自律神經系統,活化副交感神經,具有緩解焦慮或緊張的情緒和使人放鬆心情的可能性。

圍繞著火爐烤肉之所以會讓參加者感到放鬆和和諧的氣氛,說不定就是受到了加熱香氣的影響呢。

咖啡豆、焙茶為何聞起來那麼香?

烘烤會使成分產生變化,產生造就美味的關鍵香氣。

  • 什麼是烘烤

「烘烤(Roast)」是不使用油脂等介質,用乾煎去加熱的方法,除了減少水分改變口感外,運用此手法的目的多為希望藉著加熱去產生新風味。例如,烘烤過程中產生的香氣在創造咖啡和焙茶的美味上就扮演了重要的角色。

  • 咖啡香氣的變化

咖啡是世界三大飮品之一,在世界各地擁有合適氣候和地理條件的許多地方都有栽種。咖啡的魅力來自於其複雜的香氣和風味,目前已在咖啡中發現了超過 800 種的香氣分子。

咖啡豆在未經烘烤前,並不會有「咖啡香」圖/Pexels

各種咖啡生豆品種和不同產地間的成分差異顯而易見,但在烘烤前,就算是再知名產區的生豆也不會有 「咖啡香」 。親身嘗試過實戰體驗 4(見本書 P41)的讀者應該能體會到。通過烘烤,生豆中所含的脂質、碳水化合物、蛋白質、綠原酸、咖啡因、葫蘆巴鹼等成分會產生變化並確立香氣的特徵。

在淺焙階段會產生醋酸等淸爽的風味,但隨著烘烤程度加重,經過前頁所提到的梅納反應所產生的呋喃類的甜香會隨之增加,同時會產生酚類的煙燻香氣以及吡類的烘烤香氣(芳香偏焦的香氣),創造出濃厚的風味。即便是使用相同條件的生豆,因烘烤程度不同,香氣也可能大不相同。

  • 棒茶香氣的變化

焙茶也是可品嘗到烘烤香氣的飮品。與咖啡一樣,焙茶中含有吡類和呋喃類等香氣成分。

焙茶當中,發源自石川縣金澤市的「棒茶」香氣濃郁,以石川縣為中心廣受歡迎。其最大特點是,它不像普通的焙茶用茶葉來製作,而是烘烤茶莖所製成。

棒茶(bōchaKukicha)最大特點為烘烤茶莖製成。圖/維基百科

棒茶香氣的分析報告顯示,其香氣濃烈的秘密就來自於莖。比較葉和莖的胺基酸含量後發現,莖的含量是葉子的 1.5 倍。因此,梅納反應較旺盛,可產生很多吡類的分子。讓「棒茶」香氣逼人的秘密就在於胺基酸。此外,棒茶還含有香葉醇和芳樟醇等花香調的香氣。厚實的烘烤香氣搭配花香造就了棒茶迷人的香味。

葡萄糖與各種胺基酸以 100°C 加熱時所產生的香氣:

胺基酸種類香氣類型
麩醯胺酸巧克力般的香氣
甘胺酸焦糖般的香氣
丙胺酸啤酒般的香氣
絲胺酸楓糖糖漿般的香氣
甲硫胺酸馬鈴薯般的香氣
脯胺酸玉米般的香氣
將葡萄糖與各種胺基酸以 100°C 時加熱,產生出不同的香氣。由於食材中含有多種胺基酸,故會產生複雜的香氣。表/作者參考〈梅納反應及風味的生成〉之內容所製成。

——本文摘自《飲食的香氣科學:從香味產生的原理、萃取到食譜應用,認識讓料理更美味的關鍵香氣與風味搭配》,2022 年 8 月,麥浩斯,未經同意請勿轉載。

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資料科學與研究資料管理的最前沿:2022 國際資料週
研究資料寄存所 (depositar)_96
・2022/10/07 ・5342字 ・閱讀時間約 11 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

想和來自全世界的科學家、研究者、政策制定者、企業領袖等一起討論資料議題,想跟上資料科學與研究資料管理最前沿的腳步?國際資料週(International Data Week, IDW)是最好的選擇之一。

國際資料週是什麼?

「國際資料週」是由研究資料聯盟(Research Data Alliance, RDA)以及國際科學理事會(Internatioanl Science Counci, lSC)所屬的資料委員會(Committee on Data, CODATA)、世界資料系統(World Data System, WDS)所共同舉辦的資料科學盛事。自 2016 年起,通常每兩年舉辦一次,吸引近千名全球參與者。因為 COVID-19,2020 年的大會延到今年六月在首爾舉行。

國際資料週的議程由兩個大型研討會構成。例如 2022 的國際資料週,即結合了 RDA 第 19 次大會(RDA 19th Plenary Meeting)與 2022 年的科學資料會議(SciDataCon 2022 )這兩項會議。RDA 大會專注於促進資料分享與再利用的討論,SciDataCon 則著墨在研究資料的前沿議題。

2022 為 IDW 第 3 次舉行,議程為期 5 天,於今年的 6 月 20-24 日,在南韓首爾舉行,主題為「用資料改善世界」(Data To Improve Our World)。因  COVID-19 疫情,採實體與虛擬會議併行,議程總計約 150 場次。在 8 月底,RDA 大會與 SciDataCon 已將多數議程的錄影開放給所有人線上觀看(連結見本文最末)。

研究資料寄存所(depositar) 團隊也參與了本次會議,我們除加入各場次的討論外,亦參加海報徵件,向所有與會者說明我們近來在研究資料管理上的工作。筆者參與會議的部分場次,礙於篇幅,以下僅紀錄筆者感興趣的報告與討論。

場次紀錄:如何提高研究成果的可再重現或可複製性?

SUPPORTING RESEARCH TRANSPARENCY, ACCOUNTABILITY, AND REPRODUCIBILITY: LESSONS FROM THE TRENCHES

本場次專注討論研究成果在「運算」上的可再重現(reproducibility)或可複製性(replicability)。

有關研究成果可否被重現或複製,攸關該研究的可信度與透明性。美國國家學院(The National Academy of Science, Engineer, Medicine)在 2019 年出版了《科學的可重現與可複製性》報告,是研究者可參考的重要指引。

研究不可重現的原因眾多,在本場次中,來自 AGU 的 Shelly Stall 即指出,如紀錄不足、報告不透明、數位技術過時、或嘗試重現的過程有缺陷等,皆可能是研究結果無法重現的原因;要改善這類狀況,則可從分享資料與工作流程、對數位物件編配持續識別碼、強化資料引用、建立數位物件的說明等方面著手進行。

對此,來自 CURE 的講者們亦分享其機構內的作法。CURE 是由康乃爾大學、北卡羅萊納大學教堂山分校、以及耶魯大學等組成的聯盟,致力於倡議並實作研究在運算領域的可重現性。CURE 的運作環繞著四個基本原則:(1) 透明、近用、信任 (2) 可使用性 (3) 獨立性 (4) 出版前的研究重現(pre-publication)。

上述四個原則的完整說明,可在 CURE 的網頁上取得,例如獨立性即意味著可重現性必須「能在獨立的運算環境,交由獨立的第三方來確認」。

CURE 的成員亦分享了其如何實踐計算上的可重現性。例如康乃爾的社會科學中心的講者即表示,他們提供了全整合的服務(All-in-one service),除提供程式碼驗證的服務外,亦有經營資料儲存庫,將研究重現所需的資料悉數打包,存放於該機構的服務內,供他人使用或引用。

BEYOND MACHINE-ACTIONABLE DMPS – LET’S GO FORWARD TOGETHER!

本場次介紹「機器可操作的資料管理方案(machine-actionable Data Management Plans, maDMPs)」的近來發展。

DMP 是描述研究資料將如何被蒐集、使用、管理、(短期或長期)保存、分享等歷程的文件(有關 DMP 的介紹可見此)。 傳統上在撰寫 DMP 時,多是仰賴書寫以整理多方資料整理的工具與資源;而若完成的內容要挪作他用,亦多只能以人工手動進行。

為使 DMP 的內容能取用不同機器的資料,並在機器間進行順暢流通,RDA 自 2017 年起組成工作小組,擬定共通的控制語彙,以在人類可讀的條件下,實現機器可操作的 DMP。

經歷了數年的發展,採用該語彙的 maDMPs 服務亦已逐漸成形。在介紹何謂 maDMP 時,本場次講者 Tomasz Miksa 即指出,maDMP 就如各系統間的「膠水」,它能連結各個不同的研究系統,並自動將資料搬進搬出。

目前已邁入實作階段的 maDMPs 服務有歐盟資助的 Argos,其與歐盟的 OpenAIRE 和 EOSC 的相關服務進行整合,可讓研究者迅速取用不同平台的資料。

圖/Argos

DAMAP 則是另一類似的工具,其遵循 Science Europe 出版的「國際合用的研究資料管理實用指南」,以引導使用者填寫 DMP,而 DAMAP 在欄位設計上,亦遵循 RDA 工作小組所制定的標準,其匯出的 DMP 資料因此可被採用相同標準的服務自動取用。

DATA PUBLISHING IN THE OPEN SCIENCE ERA

本場次討論在自然科學領域,發布研究資料的相關議題,也討論如何消彌資料發布的障礙。

分享研究資料是開放科學的重要實踐項目之一,但在實踐上時常遭遇眾多複雜的阻礙。本場次的講者之一 Ohseok Kwon 教授分享了一篇 2014 年發表於 BMC Public Health 期刊上的文章,該文章透過實證研究,歸納出 6 類的資料分享障礙:技術、動機、經濟、政治、法律、倫理,並再進一步細分為 20 種不同的阻礙,如資料並未搜集(技術型阻礙)、欠缺信任(政治型阻礙)等。資料分享的複雜性可見一斑。

類似的研究,2021 年發表於 Scientifc Data 的研究,在向 199 名論文作者詢問資料後,亦彙整了其中 67 個拒絕分享資料的理由,「沒時間找資料」和「資料遺失」高居其中前兩名。

資料分享的困境,亦可從研究的準備工作就見端倪。來自密西根大學圖書館的報告者指出,根據其對該校所有的 DMP 進行分析的結果,僅有約 21% 的 DMP 會包含後設資料的陳述、僅有約 32% 包含了研究流程文件化的陳述,而若進一步深究兩者皆有提及的 DMP,更僅剩約 9% 左右。報告者 Jake Carlson 指出,這反映了研究人員普遍仍未意識到後設資料與文件化的建立,對研究資料分享至關重要,這是未來須強化的地方。

要改變資料分享與寄存的文化,由單一研究機構著力十分有限,跨學術機構的結盟時常是必要的。由十多個學術機構組成的「資料策展網絡(Data Curation Network, DCN)便是這樣的聯盟。

類似 DCN 的跨機構網絡,匯集了更充足的資源,可用以培訓來自各方的研究者,更完善地落實資料分享。相關網絡亦可為後續的資料策展提供一致的流程,並發展資料的策展標準。例如 DCN 即發展出了「資料策展入門(Data Curation Premier),針對不同類型的資料(如 PDF、Google 文件、Twitter 推文等)提供收藏上應有的考量與實作,供相關人員參考。

本場次的最後一部分,是由韓國科學技術研究院(Korea Institute of Science and Technology, KITSI)報告其對「資料論文」(Data Paper)的研究。資料論文是研究領域近來用以確保資料品質的重要方式之一。 根據 KITSI 的分析,全球資料論文的產量約自 2016 年後大幅上升,Elsevier 的加入,看來是造成明顯變化的主因。

CODATA-RDA SCHOOLS FOR RESEARCH DATA SCIENCE GROUP UPDATES AND NEW CHALLENGES

本場次由 CODATA-RDA School of Research Data Science 發起,討論該短期學校在經營永續性上的可能財務模式。

當代科學使用並生產了各式各樣的資料,研究人員是否具備充足的資料技能,往往是研究能否順利推展的關鍵。為此,CODATA 和 RDA 自 2016 年起,建立了 CODATA-RDA School(下稱「學校」),學校以數天至數週短期課程的方式,培力來自各國(特別是中低收入國家)研究人員相關的資料技能。

自 2016 年至今,學校所開設的課程總計已吸引逾 800 名的參與者。但如同研究資料會面臨如何永續保存的問題,資料學校也持續面臨組織如何方能永續有效運作的問題。

資料來源/CODATA-RDA Data Schools – Ignition Report

CODATA-RDA School 目前的經費主要來自各國政府或私部門所資助的專案經費(project funds)。計畫經費的使用有著用途固定、明確的優點,但也時常受到資金提供者的各種限制。

為了打造長期運作的模式,學校擘劃了兩種未來可能發展方向:小幅擴展、大幅擴展,並評估了兩類發展方式各別所需的活動及人事需求。

學校並設想了五種可能的資金來源:專案經費、CODATA 國家會員的額外資助、高教機構或研究組織的訂閱或貢獻、參與者付費、募資捐款,這五類來源可能交雜構成了未來的財務模式。

報告者也分析了各項經費來源的優缺點。例如「參與者付費」的優點,可能是學生會有較強的學習動機,學生也有正當理由去找尋不同來源的經費支持;但缺點則是學生可能對課程有較高的期待,而目前僅靠志願講師擔綱的課程,可能無法達到對應的要求等。

議程並邀請參與者針對各種可能資金來源集思廣益,例如提供可能資金贊助者的名單、或建立需求者間的國際網絡等,都是會議上曾被提出的建議。

或許是議程本身定位在意見蒐集,本場次在討論上並未有明確的結論。但可預見的是,隨著資料的重要性日益提升,這些與資料基礎建設攸關的學術財務或行政議題,在未來只會越來越受到重視,並不斷浮上檯面被討論。

海報:研究資料寄存所推展研究資料管理的現況 – ADVOCATING GOOD DATA PRACTICES: FROM RESEARCH DATA REPOSITORY TO RESEARCH DATA MANAGEMENT

除工作坊的議程外,RDA 大會歷來亦會有海報徵件的活動,讓研究者能透過自製海報,向與會者展示近來的工作成果。研究資料寄存所(depositar)在本次會議中也投稿海報,並順利入選

作為資料儲存庫的經營者,我們以「提倡良好的資料實務:從研究資料儲存庫到研究資料管理」為題,簡述台灣在研究資料管理的現況與背景、depositar 在推廣研究資料管理上的實踐、所習得的教訓、並描繪了研究資料管理與資料儲存庫的互動關係。

小結

確保資料具良好品質、可相互操作、可長期保存等特性,是以資料為底的科學研究能被持續推展的基礎。參與跨國界的科學合作,它們更是須被優先處理的基本議題。這些基本議題時常是由技術、經濟、政策、與法律等多面向交織而成,它們也構成了 International Data Week 多數議程的討論核心。

略嫌可惜的是,台灣對於這些基礎議題的討論與實踐仍少,國際會議的參與人數也不多。

但無論如何,2022 年國際資料週的所有場次(含 SciDataCon 2022 和 RDA Plenary 19)錄影均已在 8 月底公開,如有興趣一覽本次議程內容,可至以下網址,再次回顧這個全球的科學資料盛事。

研究資料寄存所 (depositar)_96
2 篇文章 ・ 1 位粉絲
研究資料寄存所 (depositar) 是由研究人員建立的線上資料儲存庫。所有人都能使用這個平台,自由地儲存、尋找、再次使用研究資料。

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大科學人專訪 | 賴以威:在趣味數學教育推廣中,跨越時空和爸爸、孩子活在一起
LIS_96
・2022/10/06 ・2911字 ・閱讀時間約 6 分鐘

他是賴以威,台灣師範大學電機系副教授,數學推廣平台——數感實驗室共同創辦人,同時也是一名小說家,出版過多本著作,在這些斜槓身分之外,他還是三個孩子溫柔的爸爸。

一路順遂的求學歷程,「成為教育者」的志向,不曾出現在這位資優生的人生選項裡,直到 27 歲那年父親驟逝,他決定傳承爸爸推廣趣味數學的遺志。

如何從一位數理資優生走向教職,賴以威的故事和教育觀點,邀請你一起往下閱讀>>>

一生重要的影響

談起自己的求學歷程、性格態度,賴以威的父親——賴雲台老師無非是他生命中的關鍵影響。在賴以威心中,爸爸是嚴師也是慈父、是教練也是最好的玩伴,下棋、玩牌是父子倆共同的日常興趣,他們一邊鬥智,也一邊鬥嘴,自己的數學興趣和能力也在其中逐漸養成。

「我的爸爸是一個自我要求很高的人,受他的影響,讓我開始督促自己要努力,給自己高標準,發揮最大的潛力。」賴以威憶起高中就讀師大附中科學班的日子,在高手雲集的班上,當時的成績並不出色。準備大學聯考的那年,父親慎重地表達對他的期待,但賴爸爸以一種溫柔的方式寄予厚望,每天都接送他上放學,賴以威笑說當時自己就像廢人一樣,「父親表達關心的方式,是盡可能幫我處理掉一些雜事,讓我能專心在唸書上,也因為這樣讓我覺得更應該要好好念書回應他」,於是他開始制定讀書規劃並紀律落實,重新把基本功打好,起初成績並無太多起色,但經過一學期的醞釀,最後大學聯考錄取了台大電機系。

內在的求知欲、外在的期待和眼光

作為一位擅長讀書的孩子,成長過程不免背負著家長和學校的高度期待,賴以威不諱言:「其實學生時期兢兢業業追求更好的課業表現,也是希望能夠滿足周邊大人們的期待,不想讓他們失望」,即使是一位盡力滿足大人期待的乖乖牌資優生,他也深知「樂於求知」的內在動機,才能一直支持他熬過伏案苦讀的聯考時光。

「我一直對求知很有興趣,遇到不懂就想要去搞清楚,喜歡把事情想透徹。當遇到數學問題,如果學到新方法,我會想要搞清楚為什麼,A 方法不能做嗎?一定要用 B 方法嗎?學到 C 方法,也會想著能不能用來解決過去碰到的問題。」看似活在他人的期待,但賴以威在學習、解題的過程,保有著自己的小叛逆!好奇、挑戰中得來的「融會貫通」,讓他發自內心獲得成就感,「把事情搞懂,對我來說是很有意義和開心的事情」!

賴以威認為「求知慾」是支持他撐過聯考時光的動力。 圖/envato.elements

數感爸爸,把數學帶進孩子的日常生活

在某個平凡日子,遠在德國當客座研究員的賴以威,突如其來的接到父親患肺腺癌末期的噩耗。

即使賴以威立刻飛回台灣陪伴爸爸,但一心只想把握僅剩時間的賴爸爸,仍持續不輟的為推廣趣味數學奔走,虛弱的身體終究不堪過勞,不到兩個月的時間即離開人世。

沒人接下賴雲台老師生前的重大託付,賴以威在父親離開後試著投入,沒想到從中做出興趣,也找到與爸爸連結的實感,於是他決定創立「數感實驗室」,繼承爸爸臨終前最用心投入的事 。

因為父親離開的突然,現在賴以威透過與孩子在一起的時光,把過去跟父親連結的吉光片羽找回來。

「寫作」一直是賴以威品嘗回憶、保存記憶和的方法,除了想念父親時書寫,現在他也在臉書上分享自己和孩子的日常互動、生活對話,其中四歲的二兒子「君君」有著極高的出鏡率,有位有問必答的數感爸爸,即使小小年紀,君君已經學會數數和基本運算。問起如何造就君君如此超齡的數學程度,賴以威分享:「關鍵在於把數學應用帶入孩子生活的大小場景」,每當孩子提出好奇和他討論,賴以威會反射性的將問題與數學連結,比如喜歡恐龍和太空的君君常常會突發奇想的問爸爸:「開車去月球要花少天?」、「木星和太陽誰大誰小?」,這些童言童語的問題,即使 Google 搜尋不到答案,父子倆也能藉由數學「自己算答案」。

人們喜歡把學過的、自己會的數學叫「常識」,沒有學過、不懂的數學叫「數學」

和以威老師談到四年一度「國際數學與科學教育成就趨勢調查 (TIMSS)2019」結果,台灣的孩子不管在數學、科學都名列前茅,學習的興趣及信心卻敬陪末座,賴以威說:「很多人不喜歡數學,是因為討厭數學課,而不是數學本身」,考試、代公式確實是數學的一部分,但不是數學的全部,科學也亦然。

「其實我們會的數學已經很多了,人們往往把數學想得太困難,與現實脫節」,數學無所不在,生活正應用著大量數學,如:買賣交易、存款、辦信用卡(基本運算、百分率、複利…等數學概念),然而這些生活中運用的數學,卻被自動化的被歸類於「常識」。

對於台灣教育的觀察與想法

這些年投入教育創新推動,賴以威認為現階段的台灣教育已明顯優於以往:「以前根本不會問小朋友喜不喜歡科學和數學,你先學就對了,到現在慢慢會強調孩子要有學習動機,關心他們喜不喜歡」,但賴以威深知,在升學主義的主旋律中,「學習動機」往往不是教育體制或家庭教育優先重視的部分,而我們都共同期待在未來的某一天「學習動機的重要性,將不再亞於學習知識本身」。

期待未來的某一天「學習動機的重要性,將不再亞於學習知識本身」。 圖/envato.elements

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」,賴以威分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 如果人們不相信數學是簡單的,那麼他們只是不明白人生有多麼複雜。 ❜❜  ── 約翰.馮.諾伊曼

賴以威說:如果你是個大量使用數學的人,一定會知道「數學比起人生,簡單很多」,我們利用數學「探索知識」、「解決問題」,但現實世界中能真正被數學解決的問題還是有限,面對著未知的世界,數學能做到的僅僅是「預測」。

每個人天天面對著生離死別,即使有數學作為預測工具,仍得臣服於命運安排。

面對生命無常,現在賴以威更珍惜著每一刻與家人的平凡日子,在推廣趣味數學教育的同時,跨越時空和爸爸、孩子活在一起!

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❛ 教育不只是老師的事,這是我們的任務,下一個世代的科學史,現在就得開始寫起! ❜

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