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【極光片語】人心才是科技的起點

雷漢欣
・2015/03/18 ・3627字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

「我們不能再養寵物了,特別是狗,因為我擔心……我會比牠早一步離開這個世界。」柔和的陽光灑進志村家整潔明亮的客廳,年邁的柴犬Paro趴在角落安靜地休息,志村太太輕輕撫摸躺在腳邊Paro,堅強的語氣中卻有幾分顫抖。在志村夫婦過去20年的生命中,寵物像是家人般的存在,如今他們卻因為年紀的考量,為這個重要角色找了一個未來能讓他們安心離去的替身——機器人Paro

從上個世紀末開始,機器已不再只是人類的工具,也是不可或缺的生活記憶,更可能是讓人投入感情的小夥伴——科技感十足的寵物機器狗AIBO、如貓頭鷹一樣擁有大眼睛的毛絨絨小精靈菲比,都曾是當時最酷炫的寵物,然而這些機械寵物所吹起的科技旋風卻持續不久。但這個世紀初,由日本產業技術綜合研究所(AIST,相當於台灣的工研院)的柴田崇德博士所研發出的療癒機器人Paro,

「機器人再怎麼說都只是台機器,怎能稱得上是與人建立感情的『寵物』?更別說是『療癒』了。」你可能也對機器寵物抱持著保守態度,但獨居生活因有Paro陪伴而不孤單的平川奶奶可不這麼想:「當Paro聽到我的呼喚時,它會看著我,發出開心的叫聲,我能感覺到我們之間的溝通。是不是呀,Paro將?」對她來說,Paro不只是台機器,而是朋友。收服人心的Paro究竟是具備了什麼魔力?

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海豹寶寶機器人Paro擁有驚人的療癒能力。來源: Ars Electronica

成為療癒機器人的2個條件

「要能與人建立感情,一個寵物機器人至少需要有什麼條件?」時間回到1990年代,一位來自日本AIST的研究員,向李世光老師談起自己正在進行的研究。

李老師當時在心裡納悶,怎麼會研究這麼消極的問題呢?人們夢想中的機器人,都是具備自然流暢的表情動作、流暢的語言能力(並且搭配75%的幽默指數),和令人心動的美麗外貌,為了實現這天馬行空的想像,科學家大多從事突破性的研究,例如研發更實用的關節、更聰明的人工智慧、更輕巧更好摸的材料、更持久的電池等等。在人型機器人領域,日本無疑是最先進的國家,然而這位來自機器人大國的研究員,卻反其道而行地探討寵物機器人與人互動所需的「最少」行為。

過了幾年,李老師再度遇上這位日本研究員,這時他已經為上回提到的研究找到了答案,並迫不及待地跟李老師分享這個成果:「李博士你知道嗎!我們發現,機器人只要會眨眼睛,並且轉頭看向跟他說話的人,就能讓人產生連結、建立感情,無論機器人的外表是可愛動物、遠古恐龍、還是異形外星人,無論它摸起來是粗糙或光滑,這些都不重要,只要它會眨眼、會轉頭望向聲音來源,僅僅這兩個動作,人們就會感覺到與機器人建立的連結。」

原本對這題目不感興趣的李老師,聽到這個結論後倒覺得有趣,他笑著說:「『你說話時,它會盯著你看。』仔細想想,我們對另一半和孩子的要求,不也就這麼多嗎?」或許,這個研究能解釋為什麼伴侶動物能取代親人陪伴的功能;AIST更就這個結論延伸出陪伴型機器人的概念,開發了療癒人心的寵物機器人「Paro」,給予311海嘯受難者走出傷痛的力量,也陪伴那些寂寞的心靈。

毛茸茸的小海豹Paro,那無辜的雙眼眨巴眨巴的,讓人忍不住親暱的呼喚它、輕拍它的身體、搔搔它的臉,Paro體內有觸覺、光、聲音、溫度和姿態感測器,當Paro「聽」到聲音後,會抬起頭用黑亮的眼睛望著你;當它「感覺」到撫摸,會揮舞短短的前肢、擺擺尾、轉轉頭、瞇著眼睛發出「嗷~嗷~」的叫聲,像隻在享受按摩而發出呼嚕聲的貓咪。研發團隊於展覽會上帶著Paro首度登場後,整個科技展儼然成為Paro的粉絲見面會,男女老幼的觀眾在長長的人龍中耐心等候,只為獲得跟Paro近距離互動的機會。高人氣的Paro雖然魅力無窮,但只有在需要陪伴的人身邊時,這隻「療癒機器人」才能發出最大的魔力,在醫療院所裡,有Paro陪伴病人能夠更快適應新環境,也能敞開心胸提升社交行為。

Paro對人們做出小小幾個回應,就能讓死氣沈沈的療養院重現生機,讓老夫妻視為寵物疼愛,更成為獨居老太太心靈的依靠,「人們基本上都是脆弱的,所以我會跟Paro說話⋯⋯對我來說,這樣已經很足夠了。」平川太太平靜地坐在原木走廊上,躺在大腿上的小海豹對著主人發出呦呦低鳴,庭園的植栽隨著微風沙沙的晃著。

原來,Paro散發龐大療癒魔力的方式,僅僅是滿足人性最基本的小小需求。

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Paro被用在療養院陪伴福島核災倖存者走出傷痛。來源:Design Your Trust

科技始於人性,那⋯⋯人性是什麼?

機器人Paro的大眼睛,訴說著科技填補人類心靈空洞的故事,也映照出科技產品應該具備的感動能量。在經濟部「科技新美學」計畫的推動下,科技之島台灣於2000至2006年間,在四大國際設計競賽的獲獎數已有顯著的成長[1],其中曾有評審表示:「相較於西方國家,台灣的設計比較重視技術的創新,而西方國家比較在意美感。」從設計競賽的結果中可以看出,美感所代表的人文元素,已經是科技產品不可或缺的基礎,海豹Paro就是個好例子。領導台灣科技發展方向的李老師不禁想問:「人性是什麼?人性該如何研究?我們是否可以從人類歷史中找到人性的演變?」

我們在這裡討論的人性,不是指某些正向、柔軟的良好品行;而是指每個人類與生俱來的共同性質、讓地球上多元的人類在族群、語言的隔閡之下,仍然能互相理解交流的天性。想要找到地球上70億人身上的共通點?追溯我們共同祖先的歷史或許是個好方法,就讓我們一起搭上時光機,到智人與尼安德塔人相遇的那一刻吧。回到四萬五千年前歐洲,粗壯魁武的尼安德塔人已主宰這片土地長達30萬年;在數千年後,卻因為人類祖先——智人從非洲南上的入侵,被逼向滅絕。究竟智人與他的表親尼安德塔人有什麼樣的差異,可以讓他們在演化的戰場中取得壓倒性勝利?

「四肢發達頭腦簡單」一直是尼安德塔人在許多人心中的印象,也被普遍認為是尼安德塔人主宰地位被聰明靈巧的智人取代的原因。這確實是上個世紀初,考古學家發現第一副完整的尼安德塔人遺骸後所得出的結論;然而更多的證據顯示,科學家一直以來都低估了尼安德塔人的心智發展。

最近的研究發現,尼安德塔人的大腦體積比智人更大,且擁有能夠抽象思考、使用符號的高度認知發展,也會使用各種功能的工具,科學家為尼安德塔人繪出了更清晰的輪廓,也為他們愚笨野蠻的形象翻案,但一個新的疑問也就此誕生:「既然尼安德塔人又聰明又強壯,為何存活下來的會是智人呢?」

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身形粗壯的尼安德塔人男女體型沒有顯著的差異,與男女體型有別的智人相比,較無勞務分工。來源:維基百科

「即便是阿諾史瓦辛格這樣的硬漢,與尼安德塔女性赤手空拳對打後,只會有慘敗這一種結果。」李老師生動的描述尼安德塔人與智人體格上的差異。的確,在智力相當的前提下,武力肯定不是智人得勝的原因。

有些科學家認為,族群大小才是存亡的關鍵,歐洲大陸上的尼安德塔人與智人在共同生活的幾千年間互相交配,族群較小的尼安德塔人基因庫,因為與智人的混血而逐漸稀釋直到消失。美國亞力桑那大學的考古學家孔恩(Steven L. Kuhn)跟史汀納(Mary C. Stiner)解釋了影響兩者族群大小的原因,他們認為智人社會中男女有分工,男人負責獵捕大型動物,女人負責採集果實、種子;而尼安德塔人的女性與小孩都要參與狩獵。智人的勞務分工造就了較穩定的食物供應和育兒環境,而促進了族群的成長[2]。智人族群的人數增加、彼此的連結更加緊密後,又會刺激新的發明產生,延續並累積知識。「即使個體強壯又聰明,還是不如團隊合作。團隊合作、交換、交流學習,都是促進族群進步原動力,而這些行為來自於人與人之間的互動。」李老師說,「由此可見,互動、交流是人類社會延續下來的重要條件,也就是人性的基礎。」

當我們為了探索人類的共通點,穿越時空找到了人性的原點後,才發現,其實日本科學家已經為我們解釋了一切,Paro就是他們的答案。

俗話說「科技始於人性」,科學家從心理學、考古學、生物學、遺傳學、分子生物學⋯⋯等角度解讀人性,尖端科技才能以此為基礎而感動人心。科學可以探討人性原始的本質,科技可以滿足人性單純的需求,然而由各種人所交織而成的多元社會,其衍生出的複雜難題,例如世代斷層而產生的產業危機,諸如此類的社會問題也能仰賴科學來解答嗎?在下回的【極光片語】,讓李世光老師來為各位細說分明~

參考資料

  1. 陳玲玲,前瞻工程科技之未來性產品概念設計規劃案報告
  2. Kuhn SL, Stiner MC. 2006. What’s a mother to do? A hypothesis about the division of labor and modern human origins. Current Anthropology 47(6): 953-980.

【極光片語】專欄收錄李世光老師的訪談,每一段小故事、小物件的背後,都有饒富趣味的科學道理。吉光片羽比喻殘存的珍貴文物,象徵李世光老師在科學研發的高昂志氣和人生智慧;傳說見到極光會帶給人一輩子的好運,期待讀者在本專欄得到的啟發,都能像看見極光般感動。

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雷漢欣
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PanSci的菜菜實習編輯,來自溫馨的動科系,心情好的時候喜歡說「你知道嗎!?」小故事,即使常得到「誰不知道阿.......」的冷眼回應,也不改其志。


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觀賞蝦身上長蟲?俗稱蝦蛭、也不盡然是寄生蟲的蛭蚓

YTLai_96
・2020/12/29 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

近年來觀賞蝦養殖興起,連帶的也讓許多人注意到心愛的蝦子身上有時會出現細長的條狀物。對飼主而言,這些像水蛭一樣用前後吸盤交錯黏附移動的不速之客,通常都稱之為「蝦蛭」,而且看那副噁心的長條模樣,勢必就是寄生在蝦子身上造成病狀的禍首,非除之而後快不可。

不過,這些坊間流傳的資訊裡頭其實有些誤會,且讓我們一一道來。

黏在淡水蝦頭上的兩隻蛭蚓。圖/作者提供

那些很像蛭類的小東西

首先,雖然這些細長條狀的蟲像水蛭一樣,用前後吸盤交錯黏附移動,但是牠們其實並不真的屬於蛭類,而是蛭類的親戚,叫做蛭蚓(Branchiobdellidan)。

蛭蚓,顧名思義,就是長相上介於蚯蚓和蛭類的動物。一般而言,蛭蚓的體型微小,身體圓柱狀,僅有數公釐至一公分出頭。雖然蛭蚓和蛭類一樣都是以頭尾交替吸附的方式移動,但蛭類擁有口吸盤和尾吸盤,蛭蚓卻只有尾吸盤而沒有口吸盤。此外,比起擁有 27 節軀幹體節的蛭類,蛭蚓的軀幹體節數僅有 11 節,加上癒合為頭部的 4 節體節也才 15 節。整體而言,似乎像是簡單版的蛭類,因此 21 世紀之前,蛭蚓被視為是較原始的蛭類。

然而,藉著分子親緣技術與工具的進步,本世紀初的研究發現蛭蚓是與蛭類有共祖的姊妹群,而不是原始的蛭類。因此,蛭蚓身上這些看似簡單版的蛭類特徵,應該只是共祖的後代在適應環境的過程中演化的結果。

蛭蚓在解剖顯微鏡下的模樣,左邊為游離搖擺的頭部,右邊則是吸附於表面的尾吸盤。圖/作者提供

蛭蚓或許礙眼,但並不一定是寄生蟲

和蛭類相比,蛭蚓的生活史實在是更不獨立了點。蛭類當中僅有一部份種類不時得附著在其他動物身上吸血營生,但目前已知的所有蛭蚓終其一生都必須附著在其他動物身上,而且絕大多數是以淡水蝦如螯蝦、米蝦為附著的優先選擇,但也有附著於淡水等足目或其他淡水蝦蟹的記錄,因此蛭蚓對於附著的淡水甲殼類種類並沒有強烈的專一性。

話說回來,蛭蚓雖然整個生活史都要依附在淡水蝦身上,但並不表示牠一定就是對淡水蝦有傷害的寄生蟲。如果蛭蚓的依附讓淡水蝦的生活變得更辛苦,那麼蛭蚓就是對淡水蝦宿主有負面影響的寄生蟲;但如果蛭蚓的依附生活史對淡水蝦不痛不癢,那麼蛭蚓和淡水蝦宿主就是片利共生的關係;而若是蛭蚓的存在讓淡水蝦生活得更好,那麼兩者就是互利共生的關係了。

因此,雖然坊間對蛭蚓在觀賞蝦身上的危害言之鑿鑿,但過去的研究顯示,蛭蚓的食性其實多半是其他更小的無脊椎動物或浮游生物,也會啃食宿主外骨骼上附著的單細胞藻類和其他有機碎屑,況且牠們由兩片硬化的顎構成的口器,實在也不適合啃食宿主的組織或吸食宿主的體液。先前的多數研究也發現,北美洲的蛭蚓待在螯蝦宿主身上,大部分時候既不會提高螯蝦的死亡率,也沒有其他明顯的負面影響,因此蛭蚓和淡水蝦的關係,應該是以對蛭蚓有利、對淡水蝦宿主無害的片利共生為主。

北美螯蝦螯上的蛭蚓。圖/Wikipedia

更進一步而言,蛭蚓依附在淡水蝦身上啃蝕宿主外骨骼黏附的藻類和碎屑,其實可能對宿主是有利的。在一些先前的研究中發現,當蛭蚓在螯蝦宿主身上達到相當密度,則可能因為清理了淡水蝦宿主身上和鰓上沾附的碎屑和藻類,讓宿主變得更身輕如燕而健康,因此蛭蚓和淡水蝦宿主就像是清潔蝦與海鰻一樣,形成了互利共生的雙贏局面。

清潔蝦與海鰻的互利共生關係。圖/Wikipedia

然而,要說蛭蚓在淡水蝦身上一點壞處都不會有,倒也不盡然。近年來的研究發現,當蛭蚓在淡水蝦身上的密度過高,可能就會在吃光了宿主外骨骼上附著的碎屑和藻類之後轉而啃食宿主的鰓組織,因此對宿主造成了負面影響。過高的蛭蚓密度也會限制淡水蝦宿主的移動能力,讓宿主無法正常進食,並且更容易成為捕食者的目標。蛭蚓的胃內含物分析也發現,蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織,但蛭蚓成體卻沒有,而且只有棲息在宿主鰓部的蛭蚓,消化道中才會出現宿主的組織。因此,在蛭蚓的生活史中,或許只有早期生活史的幼體階段,而且只有在蛭蚓正好棲息於淡水蝦鰓部的時候,才可能轉以寄生的形式造成宿主負面影響。

台灣的蛭蚓目前僅一種,而且所知不多

話說回來,上述的研究都是以北美的蛭蚓和螯蝦宿主為研究的對象。在台灣,目前已知的蛭蚓只有平頭霍氏蛭蚓(Holtodrilus truncatus一種,這種蛭蚓廣泛分佈在台灣、日本、韓國與中國,而且多半是在俗稱黑殼蝦的擬多齒米蝦(Caridina pseudodenticulata)、台灣米蝦(Caridina formosae)、白斑米蝦(Caridina leucosticta)、多齒米蝦(Caridina multidentata)、甚至玫瑰蝦(Neocaridina davidi)等的小型淡水蝦身上發現。根據研究,目前僅知分佈於日本本州中部紀伊半島的平頭霍氏蛭蚓的確存在著某些宿主偏好,當兩種不同的淡水蝦同時存在時,會選擇特定一種做為宿主,而且對宿主的選擇偏好也符合在野外觀察到的感染盛行率。至於牠們對宿主的影響是否相似於北美的蛭蚓和螯蝦宿主,也還不得而知,或許因為宿主的相對體型更小,使得台灣的蛭蚓和淡水蝦之間更可能趨近於寄生關係也說不定。

尷尬的是,由於近年來台灣在觀賞淡水蝦市場上輸出了不少淡水蝦個體,連帶的也讓平頭霍氏蛭蚓輸出到世界各國,成了異國水族缸裡的新成員。2020 年的波蘭研究發現,120 隻從台北運到華沙的水族賞玩用的台灣米蝦當中,總共找出了 122 隻附在蝦子身上的平頭霍氏蛭蚓,整體來說這些米蝦感染蛭蚓的比例達 23.3%,感染蛭蚓的米蝦身上平均有 4.4 隻蛭蚓。區分米蝦的性別來看,雄蝦感染蛭蚓的比例似乎稍高,但雌蝦感染的蛭蚓平均數量比較多。平頭霍氏蛭蚓感染的位置也有所偏好,有 44.3% 的感染落在胸足區域,22.1% 的感染在額角附近,其次是 21.3% 的感染在腹足與腹部區域,最後才是 12.3% 的鰓部感染。此外,雖然雌雄米蝦同樣在胸足區域有最多的感染,但雄蝦被蛭蚓感染的位置更常發生在腹足與腹部區域(43.3%),卻不曾出現在額角;反觀雌蝦被蛭蚓感染額角區域有29.3%,在腹足與腹部區域則僅有14.1%。

如何去除平頭霍氏蛭蚓

讓淡水蝦玩家皺眉的消息是,在 2020 年這一篇研究中,雌性台灣米蝦的鰓部、腹足和腹部區域的確可見些許損傷,雖然也可能有其他的原因,但這有可能就是因為平頭霍氏蛭蚓活動造成的。所以,即使蛭蚓可能無害,但對淡水蝦玩家來說,或許是看了討厭、或者是為求保險,總之也許還是希望將蛭蚓除之而後快。那麼,到底該怎麼做才好呢?

其實,去除蛭蚓最簡單的方式,就是將水體鹽度升高到 0.5% 以上。根據 2016 年的日本研究,平頭霍氏蛭蚓在水體鹽度達1%時,三小時內就會死光光,不過這個實驗是把蛭蚓從宿主身上取下來以後才進行的,所以各位淡水蝦玩家們哪天要是想依法炮制,千萬務必先確定手上的淡水蝦能夠忍受鹽度 1% 超過三小時,否則為了去除蛭蚓結果也讓心愛的蝦子魂歸西天,宿主因為附生的無害小蟲而玉石俱焚豈不得不償失,你說是不是哪?

參考文獻:

Brown BL, Creed RP, Dobson WE (2002) Branchiobdellid annelids and their crayfish hosts: are they engaged in a cleaning symbiosis? Oecologia 132: 250–255

Brown BL, Creed RP, Skelton J, Rollins MA, Farrell KJ (2012) The fine line between mutualism and parasitism: complex effects in a cleaning symbiosis demonstrated by multiple field experiments. Oecologia 170: 199–207

Farrell KJ, Creed RP, Brown BL (2014) Preventing overexploitation in a mutualism: partner regulation in the crayfish–branchiobdellid symbiosis. Oecologia 174: 501–510

Maciaszek R, Jabłońska A, Prati S, Swiderek W (2020) First report of freshwater atyid shrimp, Caridina formosae (Decapoda: Caridea) as a host of ectosymbiotic branchiobdellidan, Holtodrilus truncatus (Annelida, Citellata). Knowledge & Management of Aquatic Ecosystems 421: 33–40

Niwa N, Archdale MV, Matsuoka T, Kawamoto A, Nishiyama H (2014) Microhabitat distribution and behaviour of Branchiobdellidan Holtodrilus truncatus found on the freshwater shrimp Neocaridina spp. from the Sugo River, Japan. Central European Journal of Biology 9: 80–185

Tanaka K, Wada K, Hamasaki K (2016) Distribution of Holtodrilus truncatus, a Branchiobdellidan Ectosymbiotic on Atyid Shrimps in the Kii Peninsula, Western Japan, with Reference to Salinity Tolerance and Host Preference. Zoological Science, 33: 154–161

大高明史,陳榮宗(2010)台灣內水域新紀錄一種蛭蚓類及四種貧毛類。台灣生物多樣性研究 12: 97–110

大高明史,格爾德,大和茂之,陳榮宗,西野麻知子(2015)台灣匙指蝦類體表兩種外共生蛭蚓目及切頭類之共棲。台灣生物多樣性研究 17: 253–262

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著
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