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化工系在做什麼?念化工不只是學知識,更要有解決問題的能力!

洪皓哲
・2015/04/14 ・3339字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

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文/洪皓哲,黃子洋

我(洪皓哲)身為一個從化工叛逃到建築的過來人,每想到過去滿滿的實驗和必修人生依然充滿感慨。畢業後,對於自己受的化工教育有了不少反思,但擔心自己太魯蛇沒什麼說服力,特地找了卷哥朋友黃子洋,一同整理我們對化工教育的感想,希望能分享給一樣迷惘的同學或是學弟妹們,如果你們也曾念得很掙扎,你們並不孤單(淚)。

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Photo Credit: C&EN @Flickr

從實驗課程談起

如果回想一下大學四年最熟悉實用的知識技能,相信不少化工系學生的腦袋會浮出Word、Excel、PowerPoint。想起來超弔詭,化工系學到最多的竟是文書處理軟體?這可以歸功於四年來實驗預報(預習報告)與結報(結果報告)的無限輪迴,已經成為現今化工教育底下學生的共同記憶。

目前的實驗課多是在驗證主修科目理論,導致實驗時沒有想要解決問題的動力,最終流於高度制式化、彈性極低的實驗報告寫作訓練。過程中也許能培養對於實驗數據的分析能力(所謂工程師對於數字曲線的敏感度),但更多時候卻是在努力想出誤差來源,沒有真正理解這些實驗單元或器材在解決問題時能扮演的角色,只是在按照實驗步驟熟練操作過程罷了。

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議題導向教育

作為工程師,最重要的是解決問題的能力:當問題出現時,如何去判別、定義問題、再依照既有的知識嘗試解決。實驗和現行主修科目若能部分改成議題導向的實作課程,便能讓學生在執行專案(project)時,自行摸索思考,而不是像目前的考試,僅以計算題或是背誦為主,在一個封閉的框架去驗證是否對定理公式理解,但實則無法落實在現實情境下。

日前聽指導教授吳乃立老師分享女兒在比利時求學的故事,我們覺得是議題導向實作的一個很好的例子:那裡的有機化學實驗課每學期有不同的主題與目標,染料(dye)是老師女兒在那學期的議題。各組選擇一種特定的顏色後就正式開始整個學期的實驗課程 ── 目標只有一個,那就是想辦法合成出選定顏色的染料。

實驗課本沒有化學藥品劑量、也不會告訴你實驗步驟,學生要自己試著查文獻、找出製備方式、設計實驗;助教和教授不會教你怎麼利用他人設計好的實驗驗證已知理論,而是學生主動找他們討論實驗怎麼安排,他們給建議、評估可能性、告知藥品器材的限制。期末報告變得像展示會場一般,各種五顏六色的染料(甚至嘗試染到布料)擺出來,除了分享實驗過程,順利合成染料的組別能夠分析品質與產率,未能有好結果的組別則討論可能原因和改進之道。

議題導向實作中遇到的問題我們不太可能都學過,但至少能觸發想要解決的動機,自發學習或與老師求助。當未來課程學習到相關知識時,這些知識就不再只是與自己不相干的論述,而成為與過去經驗契合的解決問題重點。

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Photo Credit: ૐ Didi ૐ @Flickr

學非所用的困惑

「學了這門課,以後會用到嗎?」許多人從中學時期帶著這個疑惑一路上了大學,因為高中老師說專心念書考上好大學之後就會得到答案;無奈的是,當教授在大學裡認真教化學工程的重要理論時,我們還是不懂為何要學。

我們如同瞎子摸象般的學習,教授強調的總是我們所摸到大象器官的功能性,卻常忘了或太晚描述大象的全貌;(厲害的)學生懂得解各種微分方程式、記誦無數多的無因次群,卻要三年的必修課程學完才能開始有課程將這一切組織在一起。

化工系並不是沒有議題導向的課程,程序設計就是扮演這樣的角色,將不同的專業科目作串接,並對化工的整體面貌有更清楚的認識,效果也很好,只是要到大四才有這樣的機會來整合,有些太晚。這樣課程安排也許用意在於札實地建立起背景知識,但許多人的興趣及熱情早在之前就被必修課程學習上的挫敗感,以及不知到底為何而學的茫然給消磨殆盡。

理論與實務的隔閡

過去四年的學習經驗給我們的心得是:目前大學教育的終點指向是教授多過於工程師。但畢業生成為教授的少,工程師反而是多數。當現行教育是為了培養研究人才時,就會導致理論比例過重而實務導向不足。學生無法在理論鑽研中得到熱情,可能自我否定認為自己沒興趣,更甚著覺得自己不適合唸化工。

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最近已有畢業學長姊和在學生共同成立的NTU ChEers組織,嘗試將業界和國外留學的校友資源導回校園,幫助學生在求職或是繼續升學抉擇時,對於自己與外界的需求有更明確的了解,避免走錯方向多花時間成本,並且NTU ChEers也積極推行實習媒合,協助弭平實務與理論的隔閡。這是我們在大學四年沒來得及享有的良好資源!如果能把議題導向課程落實在教育中,結合NTU ChEers的資源,相信能幫助目前在學學生更了解化工教育的本質,也讓大家對於未來少了很多迷惘和恐懼。

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Photo Credit: NTU ChEers

創新創業

當這個時代大家都在談論創業與創新,為何化工似乎缺席?被稱為萬能工程師的化學工程師,若要論跨領域,我們學了很多其他科系的基礎課,本身在四年級也學了整合性思考的程序設計,我們理解工程和化學,還能以成本效益評估工廠,我們理當能在這強調創新的世代中扮演重要的角色。是否正因為我們能參與的領域太多,我們在既有的選擇上太過充分, 所以我們只需要在既定的選項中選擇,而不需要掙扎、迷惘和突破。

最近在泛科學實習,收集新知時看到了下面兩篇文章(案例一、案例二)。當我看到這些國外創新案例時,我直覺想到的是,這都是化工的專業呀,完全是我們可以做的!以化工的背景,我們一定也能做出類似的創新,改變我們的生活。

案例一:從自來水管產生的電力新來源

Photo Credit: Fast Company

利用水管中水流的位能差和渦流發電作為一個穩定的能源來源,將這電力回饋到建築物或是路旁電燈。並且利用這新的裝置當做感測器來偵測管線是否外洩,以快速維護。

以我們化工質能平衡的角度來看,其實就是工程師觀察到現有問題:在自來水管線的進口端(山上的水壩,input)與出口端(家中的水龍頭,output)間有相當高的自然重力位能差被浪費,於是將渦輪裝入管線中適度地消耗掉(consumption)過多的位能差,進一步轉換成可利用的電能。

資料來源:Portlands New Pipes Harvest Power From Drinking Water

案例二:沙漠智慧,會收集露水的溫室

Photo Credit: 創客窩

溫室能在白天留住陽光的熱量,土壤及植物表面上的水氣蒸發充滿溫室,確保溫室濕度不會散失,利於作物生長;到了晚上,農民可以手動拉繩將上蓋開啟,令溫室降溫,水氣遇到冷空氣凝結成露水,沿著集露網流進收集容器。收集來的水一方面可以重新用來灌溉植物,更能進一步供人飲用!

這項設計聰明之處在於白天利用溫室維持一定的蒸氣壓、防止植物與土壤水分過度蒸散,而也因為水的蒸氣壓夠高,不需要非常低溫就能夠達到露點(dew point),所以晚上利用環境自然降溫即可順利回收露水,是個熱力學上簡單巧妙的應用。

資料來源:沙漠智慧,會收集露水的溫室

大學時我時常在想,為何化工和消費者、使用者離得這麼遠?我們的存在是否真的有對他人產生價值?可能有人會說,去台GG做出來的東西是全球手機都會需要的零件!去台塑很多也是生產民生必需品的原料啊!但是在這些產業裡總給我一種「少我一個也沒差」的印象。到底經歷了這麼多的學習,我能貢獻的是什麼?

在大家都在談Maker和創新的年代,製作新產品的成本已經遠比過去低廉很多,我們有機會不仰賴大資本,不用到工廠也能發揮我們所學,不用繼續到大公司當個按按儀器、轉轉旋鈕的螺絲釘,而是可以到Makerspace、Fablab等空間,拿起工具、用電腦軟體就能開始設計新的產品。這是化工人能產生價值的絕佳時刻!不是只有會coding的可以改變世界,我們也可以。為何現在HackNTU和圖書館合作如何改善地下自習室的系統時,我們只能在實驗室等蒸餾塔沸騰?

知識、應用、想像

目前的化工教育過分偏重既有知識的傳授使得我們深陷傳統框架中的泥淖,難以跳脫與創新。我們所期待的化工教育應為知識、應用與想像三者兼備,避免學生成為徒有化工知識的工匠,培養能夠以創新思維解決問題的工程師。

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Photo Credit: Virtueel Platform @Flickr
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洪皓哲
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台大化工系畢業,卻對建築情有獨鍾。熱愛聊天分享,前一句科學後一句人文,喜歡把看起來艱澀的事情試著講得簡單好玩。生性矛盾,愛出外旅遊又愛掛網看文章狂轉貼。若有意和我聊天,歡迎餵食,請勿拍打。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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比爾蓋茲談創新:沒有穩定的創新供給,我們沒有辦法面對氣候變遷——《如何避免氣候災難》
天下雜誌出版_96
・2023/04/02 ・1880字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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任何通盤的氣候計畫都必須借助許多不同領域的力量。氣候科學能說明我們需要處理這個問題的「原因」,卻告訴不了我們處理的「方法」。為此,我們需要結合生物學、化學、物理學、政治學、經濟學、工程學等領域。

創新不只是技術革新

就能源、軟體等領域來說,不能只是從嚴格的技術角度來思考創新。創新不僅僅是發明一台新機器或新製程,還包括對商業模式、供應鏈、市場和政策提出新穎觀點,以協助新發明問世、達到全球規模。

創新既代表全新的工具,也代表全新的做事方式。

考量到上述種種前提,我把計畫中的不同內容分為兩大類。其中一類是擴大創新的供給,實驗大量的新穎想法;另一類是加速對創新的需求。兩者攜手並進。如果沒有創新需求,發明家和決策者就不會有任何動力推出新想法;如果沒有穩定的創新供給,消費者就無法取得全球亟需的環保產品,來實現零排放。

擴大創新的供給

第一階段的工作是典型的研究與開發,即偉大的科學家和工程師發想出我們需要的技術。儘管今天有許多低成本的低碳解決方案,卻仍然沒有掌握實現全球零排放所需的一切技術。為了盡快備妥這些技術來發揮影響力,各國政府需要做到以下幾點:

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未來10年內,對清潔能源與氣候相關的研發投入增加五倍

對研發的直接公共投資,是我們因應氣候變遷的重要方式,但政府在這方面的投入遠遠不足。

我們應該花多少錢呢?我認為美國國家衛生研究院(NIH)提供很棒的比較基準。NIH 每年預算約為 370億美元,成功研發許多救命藥物和治療方法,對美國人與世界各地的民眾來說不可或缺。

這正是絕佳的例子,也是我們因應氣候變遷所需決心的典範。雖然將研發預算變五倍聽起來是天文數字,但與當前挑戰的難度相比,顯得微不足道,而且強力反映了政府對此問題的重視程度。

對研發的直接公共投資,反應了我們因應氣候變遷所需的決心,與當前的挑戰相比,我們的投入遠遠不足(示意圖)。圖/envatoelements

加大投資高風險、高回報的研發計畫

這不僅僅攸關政府砸了多少經費,更攸關政府是否把經費花在刀口上。

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各國政府曾因為投資清潔能源而引火上身。決策者不想讓人覺得自己在浪費納稅人的錢,這當然可以理解,但因為恐懼失敗,反而造成對於研發的投資短視近利,傾向找更為安全的投資目標,而且最好交由私部門出資。政府主導研發的真正價值在於,可以冒險嘗試那些可能失敗或不會立即獲益的大膽理念。

我們需要政府承諾資助能推動清潔能源科學發展的超大規模計畫(數億或數十億美元)。政府也得承諾長期資助這些計畫,這樣研究人員就會曉得來年都會固定得到補助。

研發呼應最大需求

實用價值尚不明顯的「藍天研究」(blue-sky research,又稱基礎研究)與科學發現的實際應用(即所謂的應用研究轉譯研究)兩者有明顯區別。雖然是不同的概念,但如果凡事都要講究正統,認為基礎科學不應該被商業考量給汙染,毋寧大錯特錯。

那些優異的發明之所以問世,是因為科學家在研究之初就考慮到最終用途。我們需要更多的政府計畫,整合亟需突破領域中的基礎研究和應用研究。

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比爾蓋茲認為,如果凡事都要講究正統,認為基礎科學不應該被商業考量給汙染,毋寧大錯特錯(示意圖)。圖/envatoelements

一開始就與產業界合作

我還遇過另一項人為的區分,即初期的創新是為政府服務,而後期的創新是為產業服務。但在現實中不該如此區分,我們在能源領域面臨的艱難技術挑戰尤其不能如此簡化,因為想法成功與否最重要的衡量標準,就是能否遍及全國、甚至全球的規模。

初期的合夥關係會吸引懂得達標的內行人。政府和產業界需要共同努力,才能克服障礙、加快創新循環。企業可以幫忙製作新技術的原型,提供市場方面的洞見,並且共同投資計畫。當然,他們負責把技術商業化,所以理應要盡早讓他們參與。

——本文摘自《如何避免氣候災難:結合科技與商業的奇蹟,全面啟動淨零轉型新經濟》,2023 年 3 月,天下雜誌出版,未經同意請勿轉載。

天下雜誌出版_96
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天下雜誌出版持續製作與出版國內外好書,引進新趨勢、新做法,期盼能透過閱讀與活動實做,分享創新觀點、開拓視野、促進管理、領導、職場能力、教養教育、同時促進身心靈的美好生活。

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喜歡變化的我,如何在生技領域找到適合的位置?——《撕下標籤,成就最好的自己》
商周出版_96
・2021/06/03 ・4381字 ・閱讀時間約 9 分鐘

  • 作者 / 丹尼爾‧古德曼
  • 譯者 / 許可欣

珍妮佛.帕克(Jennifer Park)

我小心地用鑷子操作放在組織培養箱裡的小管子,在管子中放了已經培養一週的膠原蛋白,膠原蛋白中養著幹細胞。所有東西都經過仔細的消毒——管子、管件和鑷子,下一步是把這個管子插入一個小箱子裡,希望裡面由脈動幫浦產生的規律「心跳」可以誘使細胞變成循環系統的平滑肌細胞。

一週後再檢查這項實驗,我已經可以聞到失敗的味道了。生長媒介散發出淡淡的雞湯味,配件周圍開始長出黴菌,某個煞費苦心的步驟裡,細菌入侵了。我不得不重新開始,把這個失敗、昂貴的實驗清理掉,並找到出錯的環節。一再而再重複。這就是我的研究所生活。

圖/Giphy

我喜歡變化,我喜歡到新的地方旅遊,嘗試新的食物,探索各種愛好。許多不同的事物都會引起我的興趣,所以多年來,我一直難以深入鑽研某一主題。我追求變化的欲望吸引我到麻省劍橋的塞爾文塔生技公司(Selventa),這家公司利用計算技術,使用系統生物學的方法來理解疾病和藥物的反應機制。

塞爾文塔的工作和我在研究所的生活大不相同——相較於專注於單一疾病,我學到的是許多疾病。我可以看到不同疾病間的機制趨勢,理解它們的差異。我覺得塞爾文塔的工作是有效率、廣泛且直接的——我們發展的藥物在未來幾年即可用來治療病患,而不是試圖了解未來某個時候可用在治療上的細胞功能。

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我也喜歡工作中的溝通,喜歡和不同的團隊合作,一起完成專案。我在塞爾文塔工作的時候,從個人貢獻者轉為研究總監,監督團隊合作和溝通。我最近加入另一個波士頓區的生技公司,在那裡我進一步進入管理層,成為業務發展總監。我在新的職位和客戶溝通,了解客戶及公司內部專案團隊的問題和目標,確保我們能滿足客戶的需求。我研究許多疾病,滿足了我對變化的渴望,我也繼續學習新的藥物、疾病和生物機制,這份工作有助於設計出真正有機會進入臨床的最佳療法。

科學和人文的早期學習

我在休士頓一個叫清湖(Clear Lake)的郊區長大,在很好的公立學校上學,父母都是太空總署的承包商,工作地點在詹森太空中心(Johnson Space Center)。父親在俄克拉荷馬州立大學取得電機工程博士,母親在費爾里.狄金生大學(Fairleigh Dickinson)攻讀英文碩士時認識了爸爸,但搬到休士頓後,她又在休士頓大學取得另一個電腦資訊系統碩士學位。

學習科學和人文知識對我們家來說,是成長的重要部分,我拿化學裝置做實驗,我爸會在我和妹妹上學途中提出數學問題,也會幫我們做科展的題目。透過我的母親,我也能接觸到藝術和音樂,她帶我們去聽古典音樂會,幫我們報名音樂和藝術課程。高中時,我參與了樂團,夢想自己能在紐約愛樂交響樂團(New York Philharmonic)演奏單簧管。

高中畢業時,兩大首選大學是柏克萊和康乃爾大學,我選了康乃爾,我想在美麗的郊區城鎮開創人生,而不是搬到已經有姐姐在那裡上大學的城市。在康乃爾,我修讀科學、工程、文學和音樂課程,我在管樂團和爵士樂隊演奏單簧管,心裡好奇當個音樂家會是什麼樣子的。我對自己的職業方向感到矛盾,但身為一個有務實教養的務實人,我選擇追求科學,這個選擇感覺比較穩定,也更有社會影響力。

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康乃爾大學。圖/Wikipedia

創造人生

康乃爾有個校外實習計畫,你可以在寒假期間跟著校友一起工作。因為我考慮之後從事醫學職業,我觀察到休士頓安德森癌症中心(MD Anderson Cancer Center)有名整型外科醫生會在病患移除腫瘤後重建他們的外型。我看到了病患諮詢和手術的過程,看著他們做出困難的決定,看著他們的結果,給我留下了深刻持久的印象。等回到康乃爾,我決定不當醫生了,我要做生物工程師,創造新的器官。

我有三次機會在康乃爾從事生物工程研究。第一個研究經驗是在大二後的暑假跟著賴瑞.沃克(Larry Walker)教授,我得以進入由國家科學基金會贊助的計畫,研究如何利用纖維素酶分解纖維素,以進行廢物處理。大三後的暑假,我在喬治亞理工學院(Georgia Tech)馬克.李文斯頓(Marc Levenston)博士的生物力學實驗室找到組織工程的研究機會,我在那裡學習細胞培養技術,利用不同的細胞外基質,從軟骨細胞裡培養類軟骨組織。在大四的時候,我被馬克.薩爾茨曼(Mark Saltzman)博士聘為大學部研究助理,協助進行牙科組織工程計畫,再次研究細胞和基質,創造組織替代物。

大四時,我花了很多時間在大學爵士樂隊演奏單簧管,幫助管理樂隊,同時練習單簧管、做研究還有上課。大四的最後,我發現一個親密的樂隊朋友,同時也是我的爵士老師要在秋天搬到舊金山灣區,所以我決定申請加州大學柏克萊分校就讀生物工程博士學位,我可以繼續研究組織工程,並和朋友兼爵士樂教授一起演奏音樂。在我心中仍存在一個可能性,我考慮當個音樂家,而不是生物工程師。

圖/Giphy

柏克萊是個研究生物工程的好地方;好幾個教授都在我感興趣的領域進行研究,我加入了法蘭克.索卡(Frank Szoka)博士的藥物運輸和基因治療實驗室。但因為我不確定要專注於哪個計畫,我認為自己需要更多的指導。所以也參加了李松(Song Li)博士的實驗室,李博士利用幹細胞和奈米纖維進行組織工程研究,他是一個新進教授,在實驗室裡還會親力親為,也有時間和學生在一起。後來我選擇李博士作為我的博士論文指導老師,成為他的第二名研究生。

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迷人的領域但乏味的實驗

在二○○一年,組織工程還是個新領域,希望能在實驗室培養出患病器官的生物替代品。幹細胞治療也是新的研究方向,它的願景是在適合的環境內,產生可以變成器官的細胞種類。我們的實驗室還紡出了由生物相容性材料組成的奈米纖維,作為細胞排列的支架,這在血管或神經的應用中非常重要。結合三個未來概念——組織工程、幹細胞和奈米纖維——我的研究論文似乎是劃時代又令人興奮的。我的博士論文聚焦於利用在機械力刺激分化幹細胞,創造血管組織,取代動脈粥樣硬化的血管。

雖然這項科學聽來很迷人,實際實驗卻很乏味,而且經常失敗。研究經驗中最棒的部分是分析資料,以及找出生物化學論文和顯微術影像的趨勢,從這項工作中,我知道自己偏好分析,而不是直接實驗。六年後,我完成了研究,發表了有關機械刺激誘發幹細胞分化成不同細胞種類的論文。

圖/Giphy

研究所畢業後,我決定進入業界,從事會發展最終產品的實用計畫,但我很難找到這樣一份工作。大多數開出的職位需要博士後或業界經驗,我最後在麻省伍斯特的生技新創公司找到工作。先進細胞科技(Advanced Cell Technology,ACT)想利用胚胎幹細胞製作血液細胞,這個領域和我在研究所的心血管專業相似。在ACT工作一年後,我發表有關從胚胎幹細胞中分化出紅血球的論文,然而,這家新創公司的財務狀況不佳,我決定離開。

更好的選擇

我在求職搜尋引擎(Monster.com)上找工作,教育程度設為博士,業界工作經驗為零到一年。在所有開放的職缺中,只有一個符合這些指標,塞爾文塔這家公司的職位看起真的很有趣——分子和計算生物學的分析工作,但不用進實驗室。這個計畫讓我可以學習多種疾病,公司從事系統生物學的開發,專注於大局,在多年辛勞的實驗室生活後,這真的很吸引我。工作地點在劍橋,那裡是麻省生技業的中心,搬到劍橋的話,想參加音樂活動或是結識志同道合的年輕人也比較容易。

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不過,這份工作要利用電腦程式進行計算生物學,這兩個領域我都不熟悉。但我在面試時,對方說那些技巧都可以在就職後學習,他們需要的是有強大分子生物學背景的人,他要能讀懂生醫研究的期刊論文的人,我有他們要求的背景,也喜歡那裡的人、那份工作,所以我以科學家的身份加入塞爾文塔。

在塞爾文塔,我們為多種炎症、腫瘤和代謝疾病(如潰瘍性結腸炎、肺癌和糖尿病)創建了計算藥物模型。電腦做出統計預測後,我們會檢查機制,確保在該疾病的生物學上是合理的,然後利用已知機制、新的機制和相關文獻建立網絡。

圖/Giphy

一開始進入塞爾文塔,我感到不知所措,我從未做這麼深入的分子生物學,身邊的人看來都聰明又博學,但我最終找到了方法,不再拿自己和同事比較,我開始領導專案和團隊,也和客戶有更多互動。我知道自己的優勢在於管理技巧,例如內部溝通及解釋專案結果、對客戶的影響等。我的專長不是想出新奇的科學創意,而是連結人與人,看到大局,利用我對科學的知識,以及對里程碑、時間表的實際理解,幫助團隊更有效率地完成目標。

在塞爾文塔工作七年後,我決定利用我在溝通、管理、大局理解的優點,尋找生技界的另一個職位。我在二○一六年離開塞爾文塔,到另一個波士頓區生技建模公司應用生物數學公司從事業務開發工作。

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在應用生物數學公司裡,我們利用數學模式,幫助製藥/生技公司更加理解他們的藥物,找出最佳特性和劑量方案。我們的分析可以在臨床試驗前模擬病患的結果,以加速藥物開發的過程,讓實驗能安排優先順序。我會見客戶,確保我們的專案團隊能符合客戶需求,並尋找新專案的機會。我還是得做一些科學研究,必須了解疾病和有效的藥物機制,但我的角色主要是溝通。在我的新工作中,我可以看到全局,學習藥物開發的各個階段,我喜歡這份工作,從協助加速新藥開發、嘉惠病患中獲得滿足感。

關於主角

珍妮佛.帕克是麻薩諸塞州林肯市應用生物數學公司的業務開發總監,她擁有康乃爾大學的生物工程學士學位,和加州大學柏克萊分校的生物工程博士學位。

——本書摘自《撕下標籤,成就最好的自己》,2021 年 3 月,商周出版
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