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IRHOCS 2014國際機器人實作競賽

馥林文化_96
・2015/04/07 ・6126字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 593 ・九年級
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採訪、攝影/趙珩宇、張芳瑜.協助取材/臺灣玉山機器人協會

由教育部及國際電機電子工程師協會IEEE 指導,國立臺灣大學智慧機器人及自動化國際研究中心所主辦的第六屆IRHOCS 國際機器人實作競賽,在2014 年底於松山文創園區壓軸登場。

IRHOCS 為國內最具指標性的機器人大賽之一,著重於人機互動的重要性。本次競賽共分為「機器人保齡球賽」、今年新增設的「機器手臂車」,以及難度最高的「機器人籃球賽」三個項目,現場戰況激烈、毫無冷場,以下將針對各項賽事進行進一步報導,還原精彩現場。

機器人籃球賽!國際團隊相互較勁

文章一內文圖片-1
圖1 參賽隊伍合照。

本屆籃球機器人賽參賽隊伍來自世界各地,除了臺灣的強勁代表臺灣大學、國立交通大學、臺灣科技大學等隊伍外, 還有來自中國的上海大學、廈門大學,以及來自日本的神奈川工科大學(Kanagawa Institute of Technology)等14 支隊伍同場較勁,讓本屆機器人籃球賽從預賽到決賽,場場都讓人驚奇不斷。

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機器人籃球賽由於參賽組數眾多,賽事共分為上午場與下午場,上午場共分為4 組競賽,各組競賽分別為3到4 支隊伍參加,透過激烈的比賽後遴選出8 組參加下午場的四強爭奪賽以及四強決賽,每次競賽分為六個回合,將難度由淺至深漸漸增加,考驗著挑戰隊伍在機構與程式上的設計巧思。

人機協調與機器人性能雙向並進

第一、二回合為最基礎的任務,參賽機器人需於比賽開始後自主的從場邊移動至跳球區,並在跳球區內持球後於中央區內(大會規範之區域)將球拋給三分線內的參賽者,再由參賽者進球得分。跳球區內共有兩顆籃球,因此機器人可於時間內再尋找第二顆球拋給參賽者,以獲得第二次的得分。

在本回合競賽中,除了考驗機器人的機構與程式,也測試著參賽者的體能與投籃技巧, 以及人機間的協調性,是項德智體兼具的活動。第三與第四回合則增設了固定式障礙物,而參賽者則只能於禁區內移動,參賽機器人需從中場的邊線出發進入籃球場內,繞過層層的障礙物後拾取在三分線底線之籃球,並將球傳給在禁區內的參賽者進行投籃;第四回合則較第三回合增加了兩個障礙物,同樣須先於跳球區拾時取色球並傳給參賽者後,才能繼續尋找另一顆籃球。

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第一回合中,機器人將球拋給三分線上的參賽者(圖為上海交通大學隊伍)。

第五和第六回合是各家機器人展現出自己看家本領的精采競賽。在本兩回合中參賽機器人須於中場邊線出發,自行找到禁區中的球後再持球出發至合適的位置「自行投籃」(位置需在籃框2.5 公尺外),籃框則依高度分為正常籃球架與小型籃球架,分數也有所不同。第五回合的競賽除了考驗機器人的定位與瞄準外,也須針對不同重量之物體進行不同力道的發射,困難度較之前的競賽提升了不少。而第六回合的競賽則是籃球機器人競賽中最讓大家期待的一場競賽。在最後一回合中,跳球區的中間擋板將會被拿開,參賽機器人在投完自己跳球區中的球後則可去搶奪別隊跳球區的球進行投籃,因此除了考驗機器人投籃的準確度外,機器人移動與定位速度也是機器人間較勁的關鍵。

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第六回合中,廈門大學隊伍的機器人出現跨區 搶奪籃球的情況。
搶奪球後,機器人成功投籃。
搶奪球後,機器人成功投籃。

上午的初賽最後由臺灣大學、國立交通大學、上海交通大學、銘傳大學、中興大學、彰化師範大學、廈門大學以及臺灣科技大學晉級八強賽。

名次大洗牌!上海交大首奪冠軍

在許多機器人賽事中,在長時間的挑戰與些許時間提供挑戰者進行維修的壓力下,機器人的穩定性以及機構的耐久度往往是成就勝敗的主要關鍵。在下午的四強爭奪賽中,許多隊伍的機器人出現了不少狀況,本屆賽事最後由上海交通大學獲得第一名,國立交通大學、臺灣大學與廈門大學則分別獲得二至四名。

在本屆得獎隊伍中,大多數參賽隊伍表示:廈門大學的機器人著實帶給他們不少的壓力。廈門大學去年也參加了機器人籃球競賽,當時即以空氣砲的方式成功得到第三名,並成為全場新亮點。在本屆比賽中,除了維持空氣砲的優勢設計外,更在結構上做了不同的修正,除了持球後將籃球收至車體內以進行快速的移動外,在車輪的選擇上則使用了三輪的全向輪以進行全方位的移動,並使用從動輪與陀螺儀的搭配,在比賽前即能對場地進行相對應的座標定位,因此比賽時能迅速到達目的地。在空氣砲的設定上也有諸多巧思,他們汲取了去年因為氣瓶容量較小而得不停更換集氣瓶
的經驗,將集氣瓶從3 個增加到6 個,因此在賽前即能儲備足夠的空氣量。

廈門大學裝設6 支氣瓶以增加儲備氣壓並控制 發射壓力值;在移動方面則使用全向輪增加移 動速度。
廈門大學裝設6 支氣瓶以增加儲備氣壓並控制發射壓力值;在移動方面則使用全向輪增加移動速度。

在第五回合的投籃賽中,他們則透過程式設定,在投完籃球後將氣瓶壓力的釋放到適合排球發射的氣壓值,完美配合現場狀況。但在四強決賽開始前卻出現持球裝置的馬達故障的情形,雖然在比賽期間該隊不停的進行維修,但在第六回合時故障問題還是無法修復,因此只獲得第四名的成績,令人相當惋惜。

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機器人籃球賽的常勝軍──臺灣大學隊伍,今年重新設計並修正了先前使用的車體結構及程式,並微調將自創的飛輪發射器,把用於發射的車輪換成可以充氣的車輪,藉此提升其發射效率。本屆賽事中雖然也出現其他使用相同設計的隊伍,但還是無法達到如創始者臺大隊一樣高的發射成績。在位置的判讀上則透過Kinect 進行空間的視覺定位,藉此找尋籃框以及籃球的位置。但在四強決賽中,由於程式在第二回合開始時出現狀況,因此意外只獲得第三名的成績,這也是臺大這幾年來首度落馬。他們表示在明年的賽事中將再次修正移動與定位方式,期望明年能扳回一成。

臺灣大學隊伍的機器透過飛輪將籃球射出, 並透過Kinect 進行籃框搜尋及定位。
臺灣大學隊伍的機器人透過飛輪將籃球射出,並透過Kinect 進行籃框搜尋及定位。
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臺灣大學參賽隊伍成員與機器人合照。

 優異的機械穩定性為致勝關鍵

本屆第一名和第二名分別由上海交通大學以及國立交通大學獲得,兩組隊伍在機構設計上截然不同。上海交通大學使用電磁砲,國立交通大學的隊伍則使用傳統投石機的方式進行投擲。今年國立交通大學的參賽成員是首次來參加比賽,學弟們延續學長們所設計的機構,並修正程式。今年同樣透過Kinect 進行投籃瞄準,並使用視訊搭配雷射測距的方式進行微調以精確取球。在這些設計中,國立交通大學隊伍最自豪之處在於他們的「動態壁障系統」,雖然大會在比賽前將移動障礙物的項目取消,但未來還是期待這套雷射避障系統能有發揮的機會。

雖然獲得第二名的良好佳績,但他們仍不因此而自滿,未來會針對機器人的程式傳輸方式上進行修正,將現在透過Wi-Fi 操作的方式改為直接將電腦安置在機器人上,藉此減少程式傳輸時所消耗的時間;在投擲方式上也會進行調整,以投到標準籃框為目標努力。

國立交通大學的機器人使用如投石機的機構進行投擲,前方有視訊鏡頭與雷射用以尋找籃球。
國立交通大學的機器人使用如投石機的機構進行投擲,前方有視訊鏡頭與雷射用以尋找籃球。
四強賽時交大機器人對上臺大機器人的情形。
四強賽時交大機器人對上臺大機器人的情形。

上海交通大學的機器人花了一年的時間進行設計與調整,在發射裝置上使用電磁砲的方式,透過電磁鐵將籃球撞出;在移動上則同樣使用雷達進行感測,並以優異的機械穩定性獲得本屆機器人籃球賽的冠軍。雖然終於成功拿下冠軍,但參賽隊員也表示還有不足之處。由於採用電磁砲的方式進行發射,如要投至標準籃框則會因電壓的不足而無法達成,下次參加比賽時會進行發射器的修正與改造;在感測器與程式設定的部分,也期望能更進一步,在比賽前不需要帶領機器人跑過路線即能自行判讀並進行找球與投球的動作,讓機器人的自主性更上一層樓。

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上海交通大學的機器人採用電磁砲的方式發射籃球,每次競賽前的準備時間皆須引導機器人進行路徑辨識。
上海交通大學的機器人採用電磁砲的方式發射籃球,每次競賽前的準備時間皆須引導機器人進行路徑辨識。
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冠軍隊伍上海交通大學參賽成員與機器人合照。

本屆IRHOCS 機器人競賽雖然沒有開放給一般民眾參觀,可見度不若之前來得高;但在比賽活動期間,各隊伍透過每階段的比試、觀察與交流,對於機器人的調校與設定都有不同的啟發與感想。相信在未來,IRHOCS機器人籃球賽還會有更高水準的表現驚豔全場。

機器人保齡球賽!虎尾科大摘下雙料冠軍

今年的機器人保齡球賽吸引了國內外逾50 支參賽隊伍共襄盛舉,場上各式機器人爭奇鬥艷,在外觀造型、運作形式與機構設計上各有特色。由於保齡球賽隊伍數眾多、競爭激烈,會場內瀰漫著緊張氣氛,各隊人馬無不摩拳擦掌,把握每次短暫的準備時間,將機器人調整到最佳狀態,力求擊出亮眼成績;而機器人的精采表現也不負眾望,在競賽過程屢屢讓現場驚呼四起。激戰過後終由來自國立虎尾科技大學的「E.A.C」及「N.P.N.G」兩隊雙雙奪下NXT 與KNR 系列控制平臺組的冠軍寶座。

機器人保齡球競賽以順利擊倒球瓶為目標,競賽流程計有初賽兩回合(每回合三局)、決賽一回合(五局)。每回合結束後,依競賽成績決定下一回合入圍隊伍,初賽以兩回合最佳成績較高者為勝,決賽部分以成績較高者為勝。

今年的賽事有兩項重大變革:其一為採用更接近真實比例的保齡球競賽場地,將淨空區增長為3 公尺多,並使用白色雙紅線的木製迷你保齡球瓶;其二則是在決賽的四、五兩局設置三支「障礙球瓶」做為創意挑戰,挑戰局單局結束時,每支倒下的障礙球瓶會扣5 分,直到該局零分為止。每局中, 機器人必須自主完成取球、投球、再取球、再投球的動作,除非第一球全倒,否則有兩次投球機會, 而機器人每次僅能取走一顆球,各回合的最後一局若擊出全倒或補全倒,則有投第三球的機會。擊倒球瓶的分數計算方式同一般保齡球規則,除此之外, 機器人是否能成功取球、投球,並在完成動作後歸位,也列入計分範圍,可說是對機器人自主性的大挑戰。

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不同於去年使用鋁罐,今年採用接近真實比例的迷你保齡球瓶。

增設障礙瓶,提升比賽可看性

經過一番激烈競爭, 前16 強隊伍分為四組晉級決賽,三局正常局加上兩局創意挑戰的最後一戰,可說球球都是關鍵。選手們各個全神貫注,深怕稍有不慎就與獎項擦身而過。精彩賽事由A 組的「N.P.N.G」拉開序幕,率先擊出Strike(全倒),C組的「E.A.C」隨後也擲出Strike 還以顏色。機器人蓄勢待發的「轟隆隆」加速聲,與「喀啦喀啦」的齒輪運轉聲不絕於耳,選手們緊張的神情全寫在臉上, 觀眾們更是看得屏氣凝神。「咻」一聲,只見保齡球衝向球道,完美地擊倒所有球瓶,引起滿堂喝彩。

「E.A.C」漂亮擊出Strike(全倒)。
「E.A.C」漂亮擊出Strike(全倒)。

創意挑戰局的部分,因為在目標球瓶前增設了三支障礙球瓶,大大提升了擊球的困難度,如何擊倒最多目標球瓶,同時避免撞倒障礙瓶,著實考驗參賽者的創意應戰策略。只見各隊紛紛使出渾身解數,有些挑戰斜向擲球,越過障礙打擊目標;有些考量機器人的穩定性,選擇靠球道側邊投球,捨棄部分球瓶,僅以角落位置為目標,大家各憑本事。有些隊伍擔心誤觸障礙瓶被一再扣分,只求順利發射不產生任何碰撞,還會不小心發生向後發球的情形,替比賽現場增添了一絲趣味性。

創意挑戰局中,「E.A.C」驚險越過障礙瓶側緣,順利擊中目標球瓶。
創意挑戰局中,「E.A.C」驚險越過障礙瓶側緣,順利擊中目標球瓶。
「雲科打擊隊」從角落發射,避免觸及障礙瓶。
「雲科打擊隊」從角落發射,避免觸及障礙瓶。

取球難度高,精準穩定為關鍵

這次競賽中,兩回合初賽抽籤決定出的置球位置皆在相鄰球座上,許多隊伍因為精準度與穩定性不足,導致取球階段頻頻失誤,幾乎無法順利出擊。由此可知,想要脫穎而出,除了精湛的投球技術,取球技巧也是致勝關鍵。

在NXT 系列平臺拔得頭籌的「E.A.C」隊員黃志豪表示,當初團隊在設計機器人時,就決定無論如何都要拿到取球和回位的基本分,並且為了降低受場地影響程度,特別設計了通吃式取球機構,透過齒輪比加強發射力道來提升擊球的精準度。

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其他獲獎隊伍亦各自展現令人驚豔的設計巧思, KNR 平臺冠亞軍「N.P.N.G」及「A.V.R」兩隊, 同樣採用「球座通吃,只取一球」的策略,不僅不必判斷保齡球擺放的位置,還因為不需使用感測器,完全避免掉判讀出錯的風險。

來自亞東技術學院的「春風麥香隊」, 則藉由框架結構配合感測器取球;另外也有隊伍以機械手臂掃入或抓取的方式,來達成精準取球的目的,現場可說是各種取球機構的大觀園,令人驚嘆連連。

取球機構

相互切磋,選手滿載而歸

從現場相機快門聲此起彼落的情況看來,保齡球機器人競賽的吸睛程度可想而知。在令人目不轉睛的決賽過後, NXT 平臺組冠軍由「E.A.C」奪下,亞、季軍則分別由「春風麥香隊」及「雲科打擊隊」取得;KNR 平臺組的冠軍則由一路領先的「N.P.N.G」拿下,緊追在後的「A.V.R」居次,季軍的殊榮則由「快樂_ 擊倒」獲得。

談到參與競賽的收穫,初賽表現亮眼的「幸運草」隊隊員施昶宏強調,這次使用電子羅盤定位,容易受到干擾,擊球的準確性有點靠運氣,看到部分隊伍穩定的設計,會考慮學習並改良; 備受矚目的「N.P.N.G」隊隊
員黃建祥亦指出,看了其他隊伍的精采表現,想再改良夾取方式,林煒翔補充, 許多機構設計讓人印象深刻,團隊的抗壓性也在競賽過程中提升;表現不俗的「A.V.R」隊隊員王若庭則表示,在極短的時間內找到造成運作失常的原因並調整修正,累積應變實力是最寶貴的經驗。

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機器手臂車!考驗機器人環境適應力

今年IRHOCS 新增了「機器手臂車」項目,希望透過四大主軸:循軌移動、無軌移動、物件搬移和影像辨識,逐步引導參賽者整合影像辨識與移動平臺,設計出智慧與創意兼具的機械手臂,以期未來能應用於產業界。

由於競賽題目難度偏高,加上場地相當考驗機器人的環境適應力,多隊選手皆表示表現不如預期。「高雄二隊」隊員坦言這次準備不夠充分,現有的技術尚無法完全達成競賽任務,主要靠簡潔的機構設計降低出錯率取勝,也期望藉由這次參賽經驗,明年能有更好的表現。

本屆賽事冠軍為「高雄二隊」( 高苑科技大學)、亞軍為「自主倉儲移動機器人」(國立臺灣科技大學)、季軍為「信手拈來」(國立臺灣師範大學),四、五名則由「請你吃西堤」(成功大學)及「ISL 1 隊」(國立雲林科技大
學)獲得。

「高雄二隊」的機構設計相當簡潔。
「高雄二隊」的機構設計相當簡潔。
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「高雄二隊」的比賽情形。

競賽網址
http://www.iceira.ntu.edu.tw/irhocs2014

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2015/3月號

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馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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全身無力又心悸?當心「低血鉀」作祟!亂吃利尿劑恐引發心律不整
careonline_96
・2026/09/01 ・2550字 ・閱讀時間約 5 分鐘

五大原因造成低血鉀,不處理會心律不整,肌肉無力

鉀離子對維持心臟與肌肉功能至關重要。若攝取不足、腹瀉或亂吃利尿劑,可能引發「低血鉀」,導致全身無力甚至致命的心律不整。透過抽血檢測並對症下藥,才能化解危機。

「我覺得全身沒什麼力氣。」元貞來到急診:「而且心臟也有點不舒服。」

檢傷護理人員替元貞測量血壓心跳,發現元貞的血壓低,心跳不穩定,趕緊請醫師過來診治。

「最近有吃壞肚子,腹瀉嘔吐,還是有什麼其他不舒服嗎?」醫師問。

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「唉,」元貞有點欲言又止,但終究還是開口:「我最近很想趕快減重,所以吃了幾天的利尿劑。」

「你的血液中鉀離子濃度很低,只有2.8,難怪你會心律不整又全身無力。」等到抽血報告出來,醫師告訴元貞:「我們得趕緊好好補充,讓身體回復功能。下次絕對不能再這樣自己亂吃藥囉。」

電解質需要平衡

礦物質溶解後進到體液時,若帶有電荷,稱為電解質。身體必須要有電解質,才能進行各種功能。細胞內最多的陽離子就是鉀離子,所以鉀離子對生物執行各項功能至關重要。

我們可以從飲食中攝取到鉀離子,其中九成經由腎臟排出,一成經由腸胃道排出,所以腎臟功能對維持平穩的血液中鉀離子濃度是很重要的。另一件值得提到的事情是,鉀離子可以通過細胞膜,進出細胞。鉀離子通常待在細胞內,而我們能檢測到的,是血液裡,也就是細胞外的鉀離子濃度。所以,血液中的鉀離子濃度不太能代表體內鉀離子的總量。

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不過,我們還是需要認真看待血液中鉀離子濃度。當血液中鉀離子的濃度太低,可能是攝取變少,排出變多,或是鉀離子移動到細胞內造成的。我們分別來看看:

低血鉀的原因

低血鉀的原因

從食物攝取變少,或排出太多,或是鉀離子移動到細胞內,都會導致血鉀降低:

  • 攝取減少:吃的太少,例如正在節食之中,或是患有厭食症、飲食失調。或是遇到飢荒。
  • 尿液流失:大部分的利尿劑都會排出愈多的鉀離子,因此使用利尿劑的話,很可能會造成低血鉀。少數患者是因為本身罹患「醛固酮增多症(hyperaldosteronism)」,身體傾向保鈉排鉀,在過濾尿液時會留住鈉離子,排出鉀離子;於是血中鈉離子濃度上升,鉀離子濃度下降。還有一些少見的基因遺傳疾病會影響腎臟功能,導致從尿液流失過多鉀離子。
  • 腸胃道流失:因腸胃炎、霍亂而不斷拉肚子、嘔吐,也很容易流失電解質。腹瀉不僅讓人脫水,還會直接流失很多鉀離子。嘔吐則是較為不同的機轉。在嘔吐物裡,胃酸的鉀離子含量並不多,但因為吐太多胃酸會導致代謝性鹼中毒,腎臟會因此代償,排出更多的鉀離子。
  • 汗水流失:天氣太熱時做了運動、勞動,例如在大太陽下跑馬拉松、做勞力工作,而流失過多汗水。
  • 進到細胞內:當鉀離子從血流進到細胞內的話,血液的鉀離子濃度就會降低。糖尿病酮酸中毒或高血糖高滲透壓時,醫師會使用持續胰島素輸注來降低血糖(葡萄糖從血液中往細胞內移動),但同時也會讓鉀離子往細胞內移動,因此產生低血鉀。另外一個類似的狀況是提高了β腎上腺素活性,例如急性心肌梗塞、使用氣管擴張劑、或酒精戒斷時,都會讓體內β腎上腺素活性增加,鉀離子從細胞外往細胞內流動,血鉀於是降低。還有一個較少見的原因是急性白血病時細胞大量複製,亦會讓血鉀減少。

(補充:嚴重的COVID病情也會出現低血鉀,但機轉目前不明。)

低血鉀的症狀

如果只是輕微的低血鉀,不一定會有症狀。只不過,我們的心臟、神經、肌肉要好好工作,都需要鉀離子。因此當血鉀過低的時候,患者出現以下症狀:

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  • 最常見的症狀是患者感到肌肉無力與非常疲倦。
  • 肌肉活動不佳,於是便秘。
  • 心臟的節律異常,患者感到心悸,出現心律不整。
  • 肌肉無力後,更嚴重的會出現抽筋、痙攣、甚至癱瘓。
  • 神經刺痛與麻木感。
  • 低血鉀嚴重時會頭重腳輕,血壓下降。也可能出現幻覺,精神狀況變差。
低血鉀的症狀

要怎麼確認是否有低血鉀?

正常成人的血中鉀離子濃度界在3.5 to 5.2 mmol/L,若抽血結果顯示數值界在3.0到3.5數值mmol/L之間,屬於輕微低血鉀。在3 mmol/L以下的話都是比較嚴重的低血鉀。

當然,抽血的時候不會僅檢查鉀離子一樣,通常會同時檢測其他的電解質與腎臟功能。若有低血鉀,最好要做個心電圖確認是否有心律不整的問題。

面對低血鉀

面對低血鉀,最主要是找到引發低血鉀的原因,並做出應對。

  • 假如原因是攝取太少,吃的不夠好,要記得多從水果、蔬菜、瘦肉、魚類、豆類補充。香蕉,橘子,火雞胸肉,深綠色葉菜,菠菜,納豆,馬鈴薯,地瓜,瘦牛肉,鮭魚等都是很好的攝取來源。你會發現,許多健康高纖的食物都是高鉀食物。如果已經患有嚴重的厭食症或飲食失調,還是要趕快就醫治療。
許多健康高纖食物都富含鉀離子
  • 假如是因為腹瀉、嘔吐從腸胃道流失過多的鉀離子,記得若腹瀉、嘔吐症狀持續超過24小時,還是要趕快就醫。
  • 不要自行濫用利尿劑。
  • 假如本身有糖尿病,務必好好控制血糖,避免血糖衝高爆表後需要使用大量胰島素而導致鉀離子不穩定。
  • 依據醫師指示補充鉀離子的錠劑或接受靜脈輸液。
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印度瘦瘦針只要500元?新一代口服藥免挨針?一次看懂減重藥物的未來四大趨勢
PanSci_96
・2026/08/29 ・2447字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

想像一下,時間來到 2026 年,原本在台灣一個月要花費一兩萬元的「瘦瘦針」,在印度的學名藥版本,最低竟然不到 500 元台幣就能買到!不僅如此,美國 FDA 還以史無前例的速度,核准了一款完全不用煩惱「要不要空腹?能不能喝水?」的新型口服減重藥。這不是科幻小說,而是減重醫學界正在急速推進、即將迎來的真實未來。今天,就讓挺健康鄭丁靚醫師帶我們拆解瘦瘦針領域即將發生的四大趨勢,帶你掌握最完整的減重藥物全局觀。

專利懸崖引爆價格戰:印度大崩盤,台灣要等到何時?

未來印度的瘦瘦針價格將迎來史詩級的崩盤,最便宜的一針折合台幣只要 480 元,一個月的花費甚至不到 2000 元。這一切的關鍵就在於「專利到期」。諾和諾德(Novo Nordisk)旗下的明星成分 Semaglutide(也就是我們熟知的胰妥讚 Ozempic 與週纖達 Wegovy),其在印度的專利保護傘一旦宣告終結,短短 48 小時內就會有超過 15 家印度本土藥廠殺入市場,將價格硬生生砍掉 70% 到 90%。

這股由「專利懸崖」引發的連鎖反應,也將隨著另一巨頭禮來(Eli Lilly)的 Tirzepatide(猛健樂 Mounjaro)專利到期,蔓延至巴西、中國等人口大國。然而,對台灣的讀者來說,諾和諾德與禮來的專利保護預計將一路撐到 2031 年才會正式到期。也就是說,未來五年內台灣合法取得的瘦瘦針依然是原廠正版,價格難以撼動。在此要特別提醒,隨著海外便宜的學名藥越來越多,千萬別為了省錢購買來源不明的水貨或無照處方,否則可能面臨腎臟衰竭、敗血症或低血糖昏迷等致命風險。乖乖去診所掛號,才是最安全的選擇。

終極口服藥問世:免挨針、不限空腹的減重革命

許多人抗拒瘦瘦針,往往不是因為價格,而是對「自己扎針」有心理障礙。加上針劑需要冷藏,外出攜帶極為不便。即便市面上已有口服版本,限制也多如牛毛:必須早晨空腹吞服、只能配 120 毫升的水,吃完還得乾等 30 分鐘不能進食,對有「餓怒症」的人來說簡直是種折磨。

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為了解決這些痛點,禮來藥廠開發了新型口服藥 Foundayo(orforglipron),這是一種「小分子 GLP-1 受體促效劑」。它拋棄了過去容易被胃酸破壞的胜肽結構,因此食物對其吸收的影響極小。一天吃一顆,無論何時、有無吃飯皆可。在超過 4500 人參與的第三期臨床試驗中,最高劑量組別歷經 72 週後平均減去 12.4% 的體重,降糖與減重成效皆優於現有口服藥。雖然台灣目前尚未核准,但這款打破限制的終極口服藥,無疑將成為未來減重者的新寵。不過要注意,它仍是處方藥,噁心、腹瀉等腸胃道副作用依然存在。

BMI 24 就能打?減重門檻下修的醫學考量

你以為一定要夠「胖」才能打瘦瘦針嗎?台灣肥胖醫學會發布的最新臨床指引,已經改寫了我們對適用對象的認知邊界。過去,合法使用瘦瘦針的門檻通常落在 BMI 27 以上。但在新指引中,門檻被大筆一揮下修到了 BMI 24(醫學定義的「過重」區間)。只要你有代謝風險(如腰圍粗、高血壓、高血脂、高血糖等),且經過 3 到 6 個月的生活習慣調整依然失敗,就符合「可以考慮」開藥的對象。

從臨床醫師的角度來看,門檻下修是值得歡迎的。因為肥胖帶來的代謝異常與發炎反應,早在「過重」階段就已悄悄啟動。與其等身體壞了再來修,不如在初期透過藥物介入,強制中斷嚴重的代謝疾病。然而,體重基數越小的人,使用 GLP-1 藥物引發的噁心、嘔吐、便秘等副作用可能會更明顯;更重要的是,減掉的體重中往往包含珍貴的肌肉。如果在缺乏醫師指導的情況下盲目使用,晚年壓垮你的可能不是心血管疾病,而是「肥胖型肌少症」帶來的失能風險。

瘦下來卻老十歲?「Ozempic Face」與保肌藥物的誕生

打完瘦瘦針,整個人瘦了一圈,臉卻彷彿老了十歲?這個現象被稱為「Ozempic Face」。這不是單純的皮膚鬆弛,而是臉部的脂肪與肌肉同時流失,導致立體支撐力崩塌。研究指出,當我們透過 GLP-1 藥物強制關閉食慾來減重時,有 25% 到 40% 減掉的是「瘦體組織(肌肉)」,而非脂肪。更慘的是,若沒有策略就停藥,反彈回來的幾乎全是脂肪,流失的肌肉就像變了心的前任一樣,根本不會回來。

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為了解決這個困境,Scholar Rock 研究團隊發表於《Nature Medicine》的試驗帶來了一道曙光:他們讓使用減重藥(Tirzepatide)的受試者,同時搭配一種名為 Apitegromab 的抗體藥物。這款藥物能強制拆除身體裡抑制肌肉生長的蛋白質「Myostatin」的煞車機制。數據顯示,搭配 Apitegromab 的實驗組,比單純打瘦瘦針的對照組多保留了高達 55% 的肌肉。未來的減重醫療,極可能走向「減脂藥+保肌藥」的雙核心作戰模式。不過,目前 Apitegromab 還在第二期臨床試驗階段,在它正式上市前,大家還是乖乖去健身房報到、多喝牛奶補充蛋白質吧!

從印度學名藥帶來的價格革命、無限制口服新藥的誕生,到適應症門檻的下修,以及未來「保肌藥」的研發,醫學與科技正以前所未有的速度重塑減重市場。但在完美療法普及之前,請記得:有效的運動與足量的蛋白質攝取,永遠是重塑健康體態不變的真理。想要安全、有效地減重,請務必尋求專業醫師的評估與指導。

參考資料

  1. Bloomberg: Generic Ozempic to launch in India at $14
  2. 康健雜誌:從2萬變成不到2千!瘦瘦針全球大降價,台灣還要等到2031年?
  3. Eli Lilly: FDA approves Foundayo (orforglipron)
  4. 鏡週刊/Yahoo:新一代口服瘦瘦藥丸即將問世,減重、血糖控制效果升級
  5. 東森新聞:瘦瘦針夯!醫學會「指引」下修,醫界仍有雜音
  6. Nature Medicine: Apitegromab for lean mass preservation during tirzepatide-induced weight loss
  7. 自由時報:瘦瘦針副作用有解?新藥物有望保留肌肉量

延伸閱讀|實證醫學專欄|循證長壽、失智預防、更年期、睡眠科學|叮噹醫師
以同儕評審論文為根據的長壽科學深度解析。睡眠科學、光線生物學、更年期醫學、認知儲備、失智早期檢測。

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