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變形五角:改變中的軍事科學

老橘子
・2011/10/03 ・2814字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

2011 年9月出版的《自然》(Nature 477)刊登一篇Sharon Weinberger*寫作的”Power of the Pentagon: The changing face of military science”,本文雖然不是科學研究論文,但是整理了五角大廈在過去幾十年的科技研究資助的變化。述說軍事與科學研究之間的政治、國際局勢、預算及學科衝突之間的關聯。

Sharon Weinberger認為五角大廈支持的基礎研究,正在面臨一個不確定的未來。

不確定的未來

2005年,在伊拉克,當土製炸彈(roadside bomb)比宣稱的造成更多傷亡,資深五角大廈官員呼籲學術社群加入「曼哈頓計畫」,以對抗這些簡易爆裂裝置(IEDs, improvised explosive devices)。如同第二次世界大戰原子彈的軍備競賽,軍事領導人似乎被迫加碼投資科學,以逆轉戰爭局勢。

學術界集體表示事不關己。五角大廈的宏大修辭並未搭上任何科學資助的潮流,也不清楚什麼樣的科技可以協助對抗一個組織鬆散、技術低落的敵人。此外,當時五角大廈的簡易爆裂裝置整合單位的副科學顧問Julia Erdley表示「我們正在尋求短期的解決方案。」

六年以後,國防部已經花費超過170億美金在對抗簡易爆裂裝置,但是如同Erdley所說,大部分的經費已經流向已知的解決方案的應用,如同載具以及人員的裝甲強化,而非尖端研究。在伊拉克和阿富汗,土製炸彈仍是美軍及盟軍軍隊的頭號殺手。五角大廈官員現在承認,仍無技術上的靈丹妙藥可以避免、偵測和拆除土製炸彈,並且他們曼哈頓計畫般的說詞已經被更謹慎的「阻止恐怖主義網絡高度散布」說法取代(見Nature 471, 566–568; 2011)。

與冷戰時期的風光形成強烈對比,鼓動科學社群對恐怖主義宣戰並沒有成功。冷戰時期,五角大廈支持的科學蓬勃發展,而且被視為反蘇聯技術勢力的重要資產。今日軍事必須在更模稜複雜的環境運作,在一些可能跟任何技術優勢同樣具決定性的「軟」技術(soft skills)中運作,如建立信任、情報蒐集與文化洞見等等。在此新的軍事現實中,科學與技術研究必須提供的東西,變得更不清楚了。

破產的計畫

不確定性,可能有助於解釋某些現在看起來像是缺乏五角大廈支持的藍天基礎科學(blue-sky basic research,指沒有辦法短期達到目標的研究類型),以及偏好短期獲利的應用研究。JASONs,一個由獨立科學家們組成的國防顧問團體,在最近公布的五角大廈科學與技術的報告(完成於2009,公開於2010五月)中說「我們相信國防部重要的基礎研究計畫已經『破產』,甚至丟更多的經費或僅僅改變程序和定義都不能修復。」

表面上,五角大廈的科學基礎看似健全無虞,並支持一系列的研究。包含基礎研究、應用研究與尖端技術發展–在五角大廈的預算項目6.1, 6.2, 6.3–五角大廈的科技預算從2001年9/11事件的高峰下降到2005年的每年147億。(見漲跌表)但大多是尖端技術領域的衰退,不是基礎研究。但總額仍維持每年120億,幾乎是聯邦國家科學基金會的年度預算68億美元的兩倍,而且比起歐洲的國防科學花費高出許多,歐洲國家傳統上只付出美國花在軍事上的一小部份。2009年,從近年來得知的數字,歐洲防衛局(European Defence Agency)的會員–除丹麥以外歐盟每個國家–全部只花費歐元22.6億(折合美金31億)在「研究與技術」領域,大部分投入尖端航空和其他武器的,而非科學。

http://www.nature.com/news/2011/110921/images/Rise750.jpg
五角大廈科技花費在冷戰末尾降到低點,接著在恐怖主義戰爭中飆增,但現在的下降可能會較深又延續得更長。

在五角大廈內,研究也曾占盡優勢的,前美國國防部長羅伯特.蓋茲(Robert Gates),在2006年入主國防部前,曾任德州農業機械大學的校長,也曾是美國CIA局長,也是一個歷史學博士。

例如,蓋茲清楚意識到許多學術場域,從越戰時期(1955-75)開始就與軍方的關係交惡並經常敵對,尤其是社會科學。2008年,為了重建這些連結,蓋茲提出密涅瓦(Minerva)計畫:一個特別著重社會科學的基礎科學計畫。蓋茲視密涅瓦為軍事科學改革任務的象徵。他在宣佈這項計畫時說到:「面對世界的挑戰,國家力量需要超越軍事威力,發揮更廣泛的概念和應用。…政府和國防部必須參與額外的知識領域–如歷史、人類學、社會學和進化心理學。」

Magnificent seven?

在2012會計年度預算中,蓋茲設定了未來幾年基礎科學預算年成長率2%的目標,並且宣示維持穩定的應用及尖端科技。對於國防資金來源很重要的學科而言,這是特別令人振奮的消息。在美國,約有三分之一的海洋地理學研究和計算機科學的研究資金來自五角大廈,例如,機械工程的大部分資金就是。(見Nature 466, 656-657, 2010)麻省理工學院的的科學史學家David Kaiser提到「物理研究不再與軍事資金緊密相連,即使仍然很重要。」國防部現在也是研究創傷性腦傷的最大單一資金來源。

隨著今年六月三十日下台,蓋茲停止一個五角大廈的科學技術計畫。包含一個用於未來五年的預算計畫的優先性明細表,五角大廈內部人士稱為「豪勇七蛟龍」(magnificent seven)。

然而,蓋茲的努力也顯示出某些五角大廈的科技計畫的緊張關係。特別是密涅瓦,結合輿論反應,如學術界質問五角大廈是否與社會科學研究有生意往來。(見Nature 455, 583-585; 2008)Magnificent seven的明細表包含的主題有,反毀滅性武器(counter weapons of mass destruction)與減震系統(engineering resilient systems),然而這明顯未鼓舞科學社群。一位馬里蘭大學帕克學院的航太工程師,也是前美國空軍的首席科學家,Mark Lewis說,「很難區分這是魯莽或者先見之明。」這基本上是個人的願望清單。一位五角大廈發言人也說,沒有任何資助目標與Magnificent seven相關。

更基本的問題是許多觀察家認為五角大廈的研究缺乏遠見和整合。前幾十年,透過國防研究工程總部(director for defence research and engineering, DDR&E)來整合,這是一個在1958年蘇聯發射史普尼克衛星之後設置的職位。位於五角大廈權力中心,掌管所有部內的科學與技術計畫。

但是在1970年代晚期,這個職權讓渡了許多預算和政策主導權給採買的國防部次長–武器購買首席。DDR&E,近來刪減員額並改名為國防研究工程助理處,並掌管大部分個人單位和泛五角大廈國防尖端研究計畫機構的科學投資。近年來,辦公室已經被邊緣化,隨著刪減科學預算而不再是軍事科學政策的主導單位。

即使當官方繼續進行國防基礎研究,根據2009年JASON的報告,研究一味地朝向立即應用。在258個由2007年空軍資助的科學基礎研究計畫樣本中,以及陸軍研究單位贊助的類似樣本中,JASON發現有81%並非廣義的基礎研究。

JASON科學家呼籲國防部提高並加強DDR&E部門,並且獨立於武器採購之外。但是國防部官員沒有做出任何改變的跡象。

同時,五角大廈面臨一個更急迫的威脅。「我們開始看到贊助研發資金的下滑趨勢。」位於華盛頓DC的戰略及預算評等中心的研究員,Todd Harrison提到。歐巴馬政府已經要求五角大廈,在未來12年刪除4000億的預算–現在預算大約每年7000億美金–而且不能保證在國會企圖減少聯邦赤字的同時,這些刪減不會擴大,或者從科技預算中刪除。

Lewis認為蓋茲的增加基礎研究費用的承諾是五角大廈的科學政策在過去幾年內的一個最重要的改變。然而,現在的問題是:蓋茲的繼任者,前CIA局長Leon Panetta,會不會支持這項承諾。Lewis指出,在Capitol Hill舉行的新任國防部長聽證會,當他被問到這個問題時,回答說,他重視基礎研究–但「所有國防撥款都必須考慮現在的預算緊縮時刻。」

換句話說,全部都在刪減的議程中,包含科學。Lewis說「那可能是一個根本的改變。」

*Sharon Weinberger是西北大學Medill新聞學學院的卡內基研究員。個人網站: http://sharonweinberger.com/

出處:Published online 21 September 2011 | Nature 477, 386-387 (2011) | doi:10.1038/477386a

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老橘子
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貓人複合體。成員為黃貓、花貓、虎班貓。東海社會學博士,清華社人所碩士,曾任報社編輯和記者,博士後研究員,流浪博士。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》