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多吃兩口飯,有益身心健康!

Gene Ng_96
・2015/04/21 ・5411字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

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「多吃一口飯,多留一塊地」!

關心台灣土地的公民這麼呼籲 [1-2]。現代生活食物種物更多樣且方便,只為了提高台灣的糧食自給率,為何就要犧牲口腹之慾少吃香噴噴的白麵包等等呢?

因為,多吃幾口飯,除了讓台灣農村受惠,可以救到的還可能有自己的健康和腰圍,以及我們優良的經濟文化傳統!


Fred Hsu, CC BY-SA 3.0

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關於稻禾,先讓我不厭其煩地再說這兩則趣事:

大學的某一年,我奉命帶清大的高中學妹過去嘉義國立中正大學參加高中校友會運動會。在嘉義搭車的時候,學妹不小心提早按鈴然後很高興地下了車,我們才發現原來還有好幾公里才到中正大學。於是就只好走過去,在四周都是綠油油的稻田邊走著走著,學妹突然間問我說:

為什麼台灣的草都種得那麼整齊……那麼整齊……那麼整齊?

幾年前,幾位高中同學和其中一位同學的妹妹來台灣旅遊。我趁週末帶她們去宜蘭玩,住在一家四周都是稻田的民宿。我望著四周翠綠的稻田,告訴了她們這個笑話。結果同學的妹妹突然露出尷尬表情,接著說她其實也想問我:

為什麼台灣的草皮都泡了水……泡了水……泡了水Orz


Leitz Summicorn,CC BY 2.0

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馬來西亞當然產米,只是侷限在少數幾個州。其實大馬華人肯定比台灣人愛吃米飯,因為我去英國參加我弟畢業典禮時,他有不少大馬朋友的爸媽只要一天沒吃到飯,就不惜和兒女翻臉XD

然而在台灣,幾乎每個縣市都有稻田,稻田覆蓋率之高,真是世界罕見,尤其是台灣已經是高度工業化了!我們外國人來台灣,對台灣最讚嘆的就是台灣濃濃的人情味,這是農村社會留下來的優良傳統!

如果想多認識稻米,可以讀這本《稻米達人大挑戰:稻田生態及稻米知識問答集》和書評〈挑戰稻米達人〉

言歸正傳,為何多吃兩口飯這麼重要呢?這是和作稻米研究的同事嘴砲…哦不…討論後歸納的幾點:

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一、升糖指數較低

米飯相較麵包餅乾,升糖指數較低!

所謂升糖指數(Glycemic index,簡稱GI),又譯糖生成指數,用於衡量糖類對血糖量的影響。在消化過程中迅速分解並且將葡萄糖迅速釋放到循環系統的食物具有高升糖指數。反之,在消化過程中緩慢分解並且將葡萄糖逐漸釋放到循環系統的食物具有低升糖指數。低升糖指數食品有益於大多數人的健康。

一般而言,更完整的種子的升糖指數更低。米飯,即使是白米飯,雖然升糖指數比糙米飯高,可是一般還是比精製麵粉製作的白麵包低,因為白麵粉是已經磨成了粉,加上加工製作,是為高升糖指數食物。米飯,尤其是糙米飯,益處是大於麵包的。

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以下是各種食物的升糖指數比較,由於實驗方法等等的差異,數值會有頗大落差,所以多參考幾份,米飯大致上低於白麵包餅乾類:



二、預防文明疾病

在享受現代便捷的生活同時,糖尿病已成為亞洲人人主要的慢性病之一,其中第二型糖尿病佔了所有糖尿病患者的九成以上。第二型糖尿病又稱作非胰島素依賴型糖尿病(noninsulin-dependent diabetes mellitus,簡稱NIDDM)或成人發病型糖尿病(adult-onset diabetes),特徵為高血糖,主要由胰島素抵抗及胰島素相對缺乏引起。

有不少生活方式方面的因素都被認為是引致第二型糖尿病的重要因素,其中包括肥胖症和超重(BMI高於25)、體力活動不足、飲食習慣不健康、壓力大以及生活城市化。根據台灣地區相關社區性流行病學研究顯示,第二型糖尿病的成人盛行率約為6-12% [3]。第二型糖尿病的早期是通過增加運動以及改變飲食習慣來控制病況的。

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食用全穀的天然飲食(伴隨運動及體重控制)可能有助於預防及甚至治療無數的第二型糖尿病,其中改吃糙米飯被證實有一定的效果[4]。糙米不僅富營養,纖維素也比白米來得多,而且不會在飯後大幅提升血糖的含量。糙米還富含蛋白質、脂質及維生素B群等營養素。

雖然全麥麵包乍看之下也可能有相似的益處,可是事實上不然,因為所謂的全麥麵粉的製作,就是食工加工業不願讓你面對的真相。全麥麵粉的所謂全麥,不是把小麥粒完整地碾成麵粉,其製作過程和製作白麵粉無異,只是事後把麩皮粉再添加回白麵粉中,除了多了纖維素,胚芽並沒有添加回去,所以提供營養並沒有增加,主要原因是胚芽內的油脂會因為碾碎接觸了空氣後,會氧化發臭。

加上為了讓全麥麵包適口好吃,烘焙業可能許多添加許多食品添加物讓全麥麵包鬆軟好吃,讓身體負擔加重。全麥麵粉不願讓你面對的真相,麥可.波倫(Michael Pollan)的《烹︰人類如何透過烹飪轉化自然,自然又如何藉由烹飪轉化人類》Cooked: A Natural History of Transformation)這本好書可以帶你一探內幕,書評請參考〈烹的意義〉

糙米就不同了!因為糙米(或胚芽米)僅是去除米糠,並不破壞胚芽,所以沒有油脂氧化發臭的問題,因此能最大程度保留全穀的所有益處!其中富含的有益油脂能顧心血管,維生素B群能提高精力,是優質的主食選擇。

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三、優質的營養價值

米飯中蛋白質含量約為6~8%,雖然較小麥之10~14%為低,但是米飯之蛋白質效率(protein efficiency ratio,PER)及蛋白質淨利用率(net protein utilization,NPU)均比小麥為高(前者是計算動物體增重和蛋白質攝取量的比值,後者愈高表示蛋白質的質地愈好且愈容易吸收),也比燕麥、黑麥等其他禾穀類高。一般來說,禾穀類所含之各項人體必需胺基酸中,主要是離胺酸的含量較有限。其中,糙米、燕麥、及黑麥含有相對較多的離胺酸。

雖然是全世界總產量最高的糧食作物,可是相較於白米,玉米的營養素缺乏必需胺基酸,加上被加工製成玉米澱粉後,原有的水溶性維生素和礦物質也容易隨著高溫烹煮而流失。過去一種稱為糙皮病的疾病,常發生於以玉米為主食的人群,因為未經處理的玉米中菸草酸和色胺酸含量均比較低,因此該糙皮病在南美洲以玉米為主食的貧窮鄉村地帶發病率較高。傳統上,墨西哥等以玉米為主食的族群需要以豆類輔助,才能達到必需胺基酸的均衡,這就是為何墨西哥餐總會有一堆豆子和豆泥。

另外,小麥麵粉裡的麩質,也可能是許多人過敏的原因,所以有人提倡無麩質甚至無小麥飲食,有興趣進一步瞭解,可參考《小麥完全真相:歐美千萬人甩開糖尿病、心臟病、肥胖、氣喘、皮膚過敏的去小麥飲食法》Wheat Belly: Lose the Wheat, Lose the Weight, and Find Your Path Back to Health)和書評〈小麥肚完全真相〉

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四、儲藏、運輸方便

稻米的儲藏極為方便,過去工業革命以前最大的城市,例如高棉吳哥城、中國北京和日本江戶,多少都以米為主食。中國北方雖不產米,可是可以藉著漕運透過運河把南方魚米之鄉盛產的稻米往北運送,日本江戶(現在的東京)可以利用東京灣作海運,所以可以喂養好幾十萬甚至上百萬人口宅在京城。

反觀工業革命前的歐洲,只能利用獸力運送小麥,獸力運送糧食也需要消耗大量糧草,而小麥又需費力地磨粉,每個城市都要設立磨坊,因為沒有先進的儲藏技術,麵粉磨好了就要在短時間內製作成麵包。因此,過去中世紀歐洲難以喂養龐大人口,使得城市發展規模受限,這個問題一直到蒸汽火車的發明和鐵路發展才得到解決。關於這段歷史,有興趣可閱讀《貿易打造的世界:社會、文化、世界經濟,從1400年到現在》The World That Trade Created : Culture, Society and the World Economy, 1400 to the Present),並參考書評〈多元貿易打造的世界〉

五、促進協作分享

種稻或種麥還是其他糧食作物,甚至會對文化和心理產生重大影響!

稻米,基本上是種勞力密集的糧食作物,相較於其他如小麥、大麥和玉米而言,所需時間是小麥的兩倍,小麥農可仰賴天雨,而且較能獨立作業。種稻如果沒有豐沛的水源,也難以生長。因此迫使同村伙伴必須共同合作,灌溉稻田。心理學界有個所謂的「稻米理論」(The rice theory)指出,你不需要親自下田耕種,就會受到耕種主要糧食作物的文化影響,所以造就主食為小麥的西方人和東方人的重大心理差異--西方人偏向個人主義、擅長抽象概念,而東方人則較擅長直覺式思考,重視整體價值。

要驗證這個理論,有一個好方法,就去利用中國國內南北主食的差異來進行。美國維吉尼亞大學的一位文化心理學博士研究生湯瑪斯‧托爾赫姆(Thomas Talhelm)等人去年在頂尖的學術期刊《科學》(Science)發表了一項新的研究指出,南稻北麥可能是造成中國人南方性格與北方性格差異的主要原因 [5]。

因為稻禾灌溉的需要,南方農民必須互相合作築堤建渠分享水源,稻穀成熟時要趕緊收成,所以村民常常需要一同勞動收割;而北方的旱田種麥多靠老天降雨,農作不像南方那樣勞力密集。種植糧食的不同應該就是造成南方人與北方人性格大不同的緣由所在,即使大多數現代城市人已遠離農耕生活許多,可是農耕文化仍影響著我們的思維模式。

他們收集了1,162位中國漢族大專學生的性格分析調查,發現來自北方的學生比較偏向個人主義、擅長抽象概念的分類分析;來自南方的學生比較能夠互助合作、擅長整體性思維。但是那些家鄉跨區域又種稻也種麥的學生則無這麼明顯的性格劃分。

還有,在建構社交網絡的圖時,南方產稻區的學生傾向將自己畫得比較小,北方產麥區的學生則相反地將自己看得比別人重要。來自南方產稻區的學生也較可能報答親友,較不會想懲罰他們,這或許也解釋了為何商業大城都集中在中國南方,可能因為南方人在群體內的密切關聯,在社會與商業互動上較佔優勢。

處於稻米種植帶,而稻田又四處可見的台灣,人際之間更相互依存,也比較擅長協作分享。經濟學家傑瑞米.里夫金(Jeremy Rifkin)在《物聯網革命:改寫市場經濟,顛覆產業運行,你我的生活即將面臨巨變》The Zero Marginal Cost Society: The Internet of Things, the Collaborative Commons, and the Eclipse of Capitalism)就要告訴我們,未來的科技發展到許多物資的邊際成本趨近於零時,資本主義將式微!書評請參考〈零邊際成本社會的物聯網革命、協作分享及式微的資本主義〉

未來,「取用」勝過「擁有」,「合作」凌駕「競爭」,「分享」徹底取代了「交易」,所以台灣以及東亞和東南亞等稻米文化圈屆時還可能再順勢堀起!

六、鼓勵勤勉

銷暢書作者麥爾坎·葛拉威爾(Malcolm Gladwell)在他的《異數:超凡與平凡的界線在哪裡?》Outliers: The Story of Success)提出了一個極為有趣的理論,那就是稻米文化和數學能力的關係。

稻米在種植過程中,從育苗基肥、整地、灌溉、施基肥、插秧、病蟲害防治、除草、追肥、斷水、曬田、施穗肥、犂田、輪灌、排水、趕鳥到收割,一天都不得閒,要付出極大的體力心力照顧稻田。

雖然稻米在種植過程中,需要投入大量心力和勞力的糧食作物,不過種植稻米的好處是,付出和收獲常常是成正比的,不像種植小麥,常常需要看天吃飯。所以種植稻米的中國農村古諺,就比高緯度種植小麥的地區還正面,例如中國古諺既云:「一分耕耘,一分收獲」。

葛拉威爾指出,數學能力的培養,正需要學生不斷地努力做練習,所以他認為稻米文化鼓勵人們努力用功的文化,能夠促進數學能力的培養。

雖然我個人認為這個關聯是過度解釋的,詳情請參考〈如何成為超凡的異數?〉。可是稻米文化對勤勉的正面鼓勵,或許也是為何亞洲最富裕的幾個國家和地區是日本、韓國、新加坡、香港、澳門、台灣這些以米飯為主食的國家的其中一個重要原因吧?

七、提高糧食自給率 

農委會昨去年發佈糧食供需年報,稻米食用量持續下降,去年每人僅吃44.96公斤,創十年新低,與此同時,喜歡吃麵包、麵條的人卻越來越多,平均每人一年吃掉36.14公斤,幾乎全仰賴進口,拉低台灣的糧食自給率 [6]。

依照熱量計算,台灣國內糧食自給率為33.3%,其中稻米雖可完全自給自足,但因飲食西化,麵食、麵包消費量提升,台灣平均一年要吃掉130萬公噸小麥,但本土產量僅400公噸,自給率不到0.1% XD

多吃米飯,除了以上營養健康的益處,以及文化上的意義,同樣重要的是增進台灣的糧食自給率,提高國家安全!台灣糧食自給自足的問題,有興趣可參考清大彭明輝老師的好書《糧食危機關鍵報告:台灣觀察》和書評〈愛台必讀!-糧食危機關鍵報告:台灣觀察〉

台灣和東南亞因為氣候和耕地面積,不可能適合種植小麥和玉米等需要大面積種植、工業化耕種收成的糧食,所以提高台灣糧食自給率、增產報國唯有多吃幾口飯吧XD

況且,多吃幾口飯,少吃幾口白麵包或其他加工食品,救的或多或少還可能有自己的健康和腰圍,以及我們優良的文化傳統!

參考資料:

1. 多吃一口飯,多留一塊地-不一樣新聞

2. 救糧食自給率請你多吃一口飯| 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

3. 台灣地區糖尿病流行病學

4. Sun Q, Spiegelman D, van Dam RM, Holmes MD, Malik VS, Willett WC, Hu FB. White rice, brown rice, and risk of type 2 diabetes in US men and women. Arch Intern Med. 2010 Jun 14;170(11):961-9. doi: 10.1001/archinternmed.2010.109.

5. Talhelm T1, Zhang X, Oishi S, Shimin C, Duan D, Lan X, Kitayama S. Large-scale psychological differences within China explained by rice versus wheat agriculture. Science. 2014 May 9;344(6184):603-8. doi: 10.1126/science.1246850.

6. 糧食自給率僅3成3,吃米量創10年新低 – 上下游新聞市集

 

本文原刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 32 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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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

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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AI 進雞舍,感測器顧豬場:科技如何成為畜牧業的最佳幫手?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/05 ・3583字 ・閱讀時間約 7 分鐘

從仰賴人力巡視、憑經驗判斷,到導入感測、影像辨識、聲音分析與 AI,智慧畜牧正逐步以數據支撐養殖決策。(圖片提供:Shutterstock)

過去,養雞農得在半夜走進雞舍,靠耳朵分辨雞隻有沒有出現「囉音」(呼吸道疾病的特有聲音);但農民時間有限,一天頂多進雞舍巡三次,而打噴嚏、咳嗽這類異常聲音,又常和背景噪音太相似、不夠明顯,「漏聽」幾乎在所難免。

如果有一套系統能全天候守在雞舍,不僅聽見異常聲音,還能透過影像觀察雞隻狀態、同步記錄體重,情況會不會有所不同?這正是「智慧監測走進畜牧業」的真實場景。

透過感測、影像辨識、聲音分析與 AI,畜牧養殖管理,已經逐步從仰賴人力巡視、憑經驗判斷,轉向以數據支撐的決策;智慧畜牧不只能提高生產效率,也能改善動物福利與整座牧場的生物安全。

本文從家禽到豬隻,採訪兩位長期投入智慧畜牧管理的研究者:國立中興大學生物產業機電工程學系蔡燿全副教授以及國立臺灣大學生物機電工程學系郭彥甫教授,探討科技如何成為畜牧業的最佳助手。

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透過機器視覺與深度學習,系統能辨識母豬的姿態,量化進食、站立與哺乳時間,協助豬農及早發現健康異常。(圖片提供:臺灣大學生物機電工程學系郭彥甫教授)

科技接手觀察,補上人力巡視極限

「如何客觀量化健康指標,其實相當困難。」蔡燿全副教授指出,人工巡視的限制,在於「人不可能一直在現場」。以雞舍為例,雞隻體重反映健康狀況,但用「肉眼估算」並不精準,原因出在羽毛會隨當下溫濕度蓬鬆變化;至於雞隻的消化道疾病,則要看肛門與糞便,但「異常聲音」要在夜深人靜的半夜靠「人耳」去分辨,這些都是雞農單靠人力會存在的侷限。

養豬也是。郭彥甫教授指出,過去豬農評估一欄豬的健康狀態,多半是走進去、用肉眼看一下,母豬花多少時間吃料、站立、有沒有在哺乳,無法精確量化判讀。

靠肉眼、人耳判讀,既消耗人力、又不夠精準,因此,智慧畜牧把這些工作交給機器,透過感測器接手觀察,目標在於「及早發現」。

以雞舍為例,機器讀的是「身體徵象」。

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蔡燿全副教授指出,透過「家禽監測系統」,在雞舍裝設麥克風、攝影機與秤重平臺,把叫聲、雞冠與雞眼的顏色、體重,連同溫濕度、風速、氣體等環境資料,一併轉成可判讀的數據。

以體重為例,當雞隻走上秤重平臺,秤出幾隻的總體體重後,平台上方的攝影機,再以AI影像辨識方式,辨識出秤重平台上的雞隻數量,進而換算出雞隻的平均體重,更進一步的做法是,只要在雞舍中央架一臺主機,建立「影像輪廓對應實際重量」的關係,雞舍的其餘角落,只需由上往下拍的攝影機(不必裝設秤重平臺),單靠影像就能推算體重。這也同步解決了動物福利的問題:不必再人工抓雞懸掛量重,對雞隻的干擾降到最低。

在豬舍方面,機器讀的則是「行為與姿態」的動態變化。

郭彥甫教授指出,只要在母豬分娩欄後方架設攝影機,以機器視覺與深度學習,辨識母豬的姿態,量化牠花多少時間進食、站立與哺乳,同時逐隻追蹤欄內仔豬的移動,把狀態分成哺乳、休息與活動三類。當母豬把乳頭壓住、遲遲不讓仔豬吸奶,又不太進食,系統就能標記出這頭母豬已接近生病,整欄仔豬可能跟著吃不到奶、活動力下降。這些畫面,都讓長期被關在窄欄、行動受限的母豬處境,能夠直接被機器紀錄、透過數據化被豬農看見。

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專家教會 AI 讀懂異常,監測從記錄升級為預警

但機器「看得到」只是第一步,「讀得懂」則要靠人與 AI 協作。

以豬舍的應用場景為例,郭彥甫教授指出,AI的機器學習過程,得先由「人」在影像裡,把豬一隻一隻單獨標註起來,累積上千張影像之後,提供給AI學習、訓練,確保AI能夠「讀懂」之後,之後就由機器接手,自動辨識每一隻豬;例如有些小豬在吃飼料、有些在喝水、有些在打架、互咬;郭彥甫教授指出,這套AI 辨識仔豬「日常行為」的準確率已達到91.36%,等於在100隻仔豬中,AI就能精準判讀出91.36隻的行為模式。

雞舍的場景也是同樣邏輯。蔡燿全副教授解釋,透過預先架設機器在雞舍,進行現場錄音,接著以濾波去掉雜訊、把聲音切成小段,再請專家逐段標註,哪些是正常叫聲、哪些是異常囉音,取出聲紋特徵之後,再餵給AI機器學習,訓練出辨識模型。

當機器學會判讀後,監測的價值就能直接從「記錄」,升級為「預警」。

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舉例來說,雞舍的聲紋辨識系統,由於是24小時錄音,在農民尚未察覺、還沒記錄到異狀之前,系統就先發出「偵測到異音」的預警,不會等到農民到現場查看才發現。此外,影像辨識系統則可以預先偵測到人眼較難察覺的雞眼異常(雞眼異常後2至3天會出現較高死亡率),等於替農民爭取到提早3天處置的黃金時間。

預警換來實際效益。蔡燿全副教授表示,根據合作雞農的回饋,導入這項系統之後,育成率可提升約3%,因為透過系統24小時不間斷監控,農民更能做到「及早發現、及草治療」,提高雞隻「從飼養到出貨」生命週期的完整性。此外…….傳播途徑。蔡耀全副教授補充,傳統雞隻育成率大約落在80%,導入系統這幾年來,育成率持續提升,近年來已經逐步成長至85%至87%。此外,因為農民不再需要頻繁進出雞舍,也切斷了病原透過人腳、野鳥糞便帶入的傳播途徑。蔡耀全副教授補充,傳統雞隻育成率大約落在80%,導入系統這幾年來,育成率持續提升,近年來已經逐步成長至85%至87%。

豬舍也是。郭彥甫教授指出,量化母豬的姿態與哺乳行為,能夠提早判斷牠是否接近生病,另一方面,系統對仔豬群體活動力的追蹤,則讓農民能夠更早察覺「一頭母豬不好、整欄仔豬跟著受影響」的連鎖效應,進而提早做出相對應的準備措施。 科技帶來的好處,除了提前預警,減少人為疏漏,當農民的巡視工時下降、勞動強度減輕,也能間接讓更多青年農民,願意回鄉接手畜牧場。

雞舍聲紋辨識系統可 24 小時錄音,在農民察覺異狀前發出預警,影像辨識也能提早發現人眼較難察覺的雞眼異常。(圖片提供:Shutterstock)

技術到位、市場未到,智慧畜牧的應用挑戰

然而,儘管智慧畜牧的技術持續進步,但要真正落地應用並普及化,目前仍有待跨越的門檻。

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「因為農民沒有 IT 部門。」蔡燿全副教授點出了智慧畜牧最大的門檻:推廣難度高。

他解釋,老一輩農民對科技熟悉程度較低,一旦網路不穩、甚至插頭沒插上的小狀況,原廠可能就得親自跑一趟畜牧場,服務成本相當高,再加上臺灣市場規模有限,負責落地推廣、技術轉移的農業科技公司,意願自然不高。

此外,「農民投入意願」也是一大門檻。「如果這個科技一定可以幫他賺到錢,他就會樂意接受。」郭彥甫教授觀察,豬農評估導入系統的關鍵,在於能不能幫他「賺到更多錢」,而非只是「節省時間和勞力」,「如果只是省下勞力,農民多半會傾向自己來、或是另外聘請人力。」臺灣雖然在2020年就從口蹄疫除名,但近年來面對周邊國家持續存在的非洲豬瘟等疫情風險,豬農對外部人員(智慧農業團隊、農業科技廠商等)進出格外謹慎,都讓智慧畜牧的應用落地,還需要更多溝通與推廣。

最後一道判斷留給人,「資料治理」智慧畜牧下一步

換句話說,智慧畜牧的技術本身,其實已經備妥,唯獨產業與市場的節奏,還需要時間跟上。

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從雞舍到豬場,感測與 AI 接手了「看」這件過去只能靠人力與經驗撐著的工作,效率、動物福利與疫病防線,也因此被重新畫過一遍。

值得一提的是,兩位研究者不約而同都將「最後一道判斷」留給了人:雞隻該不該投藥、母豬難產怎麼處置,這類牽涉責任的決定,仍由農民與獸醫拍板,AI 負責的是更精準的監測、讓異常更及早被發現。

隨著愈來愈多養殖現場,開始累積這些數據,郭彥甫教授預測,「資料治理」將是畜牧業下一步的趨勢。他解釋,當養殖場規模擴大、不常親臨現場的經理人將更依賴簡單直觀的報表,掌握場內狀況;而這些累積下來的數據,還能推估產量、預估禽隻出場時機,同時對接市場價格,做出更合適的決策。

資料來源

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  1. 中興大學生物產業機電工程學系蔡燿全副教授
  2. 臺灣大學生物機電工程學系郭彥甫教授

原文連結:https://pse.is/9k7pkt

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御賜五千兩助災民背後其實另有政治考量?價格差異化解決饑荒問題?明神宗如何看待災荒?——《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》
衛城出版_96
・2024/05/23 ・3469字 ・閱讀時間約 7 分鐘

太平盛世:萬曆年間的物價體系

萬曆年間是怎樣的時代?

一五七二年,八歲登基的明神宗萬曆皇帝還是個活蹦亂跳的小孩子;等到一六二○年,晚年疏離淒苦的萬曆以五十七歲之齡過世。萬曆從小統治大明到老,在寶座上坐了將近半世紀。「萬曆皇帝」絕非鐵板一塊,而「萬曆年間」也不是個靜止不動的年代。萬曆年間發生許多事,因此人們對這段時期的反應都不相同,當年如此,至今猶然。

有人覺得萬曆年間是政治派系鬥爭、奢糜浪費、道德淪喪的時代;也有人覺得萬曆年間是社會活絡、哲學復興、經濟繁榮的時代。雖然這幾種勾勒方式各有其側重,但它們都是真的。

萬曆皇帝畫像。
圖/wikipedia

每一位皇帝統治期間,都會有一個蘊含著期許的年號,而萬曆帝的「萬曆」,大有「萬年之計」的意思。朱翊鈞的父親是隆慶皇帝,於一五七二年七月駕崩。小少年萬曆在內閣首輔張居正鐵腕輔政下,積極學習怎麼當個好皇帝。一五八二年,張居正去世,二十出頭的少年皇帝親政,自己治國。

幾乎每一位皇帝都很難接觸到老百姓生活的世界,而在紫禁城牆內得到各種照料的他,也有這樣的困擾。然而,年輕時的他似乎曾盡力去吸收各種資訊,掌握天下大事。他不見得知道買個水桶要花多少錢,但他至少知道荒年的物價。我們之所以曉得他知道,是因為他在一五九四年四月十九日那天,曾經跟小他四歲、備受恩寵的皇貴妃鄭妃談到這件事,並且在隔天又把這段對話告訴了首輔大學士。

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皇帝對飢荒多重視?

昨者,朕覽《饑民圖說》,時有皇貴妃侍,因問:「此是何圖,畫著死人,又有赴水的。」朕說,「此乃刑科給事中楊東明所進河南饑民之圖,今彼處甚是荒亂,有吃樹皮的,有人相食的,故上此圖,欲上知之,速行蠲賑,以救危亡於旦夕。」

這段簡短逐字稿是很了不起的紀錄,特別是因為它揭露了宮中私下談話可能的內容。皇帝和皇后確切的用字遣詞不是不重要,但真正的重點在於萬曆對於此事有所表示。他用這種方式向大學士與滿朝文武表現自己知道饑荒迫在眉睫,而他會親自著手賑濟。

萬曆皇帝絕對不會看到饑民,畢竟只要他出宮,士兵都會奉命先把街頭整頓一番,不會讓他看到任何難看的景象。對於饑荒的光景,他所知盡皆來自《饑民圖說》。他大約兩週前收到這份《饑民圖說》,實錄上說他看得「驚惶憂懼」。

兩週後,這部圖說仍然擺在寢宮案頭,想必他已細閱多次,對所見極為震驚,反應就跟鄭貴妃初見時一樣。等到皇帝讓鄭貴妃看圖的時候,他自己已經有兩星期的時間能消化圖說解釋的內容,深入瞭解天災可能引發的人禍,恐將從社會動盪演變為大規模暴力。

《饑民圖說》完全達到了進圖官員所期望的結果,也就是皇帝立即而確實的回應。萬曆皇帝告訴首輔大學士:

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皇貴妃聞,說自願出累年所賜合用之積,以施救本地之民,奏朕未知可否?朕說甚好。且皇貴妃已進賑銀五千兩,朕意其少,欲待再有進助,一併發出。

鄭貴妃賑銀之後,太后、福王、沈王和萬曆本人也輸銀賑災。

他們賑銀的總額,是明朝皇帝動用大內資金單次最高的賑災金額。皇室尚且慷慨如此,讓萬曆朝中的首輔大學士有了道德籌碼,得以要求五品以上官員捐奉薪賑災。

解決饑荒最有效的方法是?

不過,真正緩解饑荒威脅的卻不是這些賑銀。解決饑荒的方法,是造成價格差異化,讓差價的局面來發揮作用:當每石米價來到前所未有的五兩,糧商便產生了商業動機,紛紛把糧食運往黃河受災地區。負責賑災的官員回報皇帝,「米舟並集,延袤五十里。」

每石米價因此下跌到八錢。八錢是五分之四兩銀,仍然是很高的價格,但大致上還是歉收時可見的米價,既不到饑荒時價,也還能讓糧商有利可圖。因此,河南省的饑民未有不濟者,也就是無人因此餓死。

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圖/pexels

這則故事背後還有兩項更複雜的層面。首先,只要詳盡檢視當時河南省的地方志,就會發現該省還不至於瀕臨饑荒。糧產量雖然略微下降,但絕非進呈給皇帝御覽的那種災荒局面。也就是說,對於饑荒的恐懼壓過了實際情況。萬曆之所以自己帶頭賑銀,還逼著文武百官一起,是因為想起中國曾在六年前遭遇過嚴重饑荒,而當時的當局毫無準備。

行動背後的政治算盤

故事裡另一項耐人尋味之處,在於鄭妃。後宮嬪妃中,萬曆最是寵愛鄭妃。一五八六年鄭妃懷孕後,萬曆諭禮部封鄭妃為皇貴妃,並有意立其子(在萬曆諸子中序齒第三)為太子。

此舉引發的繼承問題將困擾萬曆,終其治世,不只讓他跟大臣有了齟齬,甚至到了皇帝罷朝的地步。萬曆試圖把鄭妃塑造成這次賑災故事裡的主角,讓百官不得不追隨她的登高一呼,藉此提高她的地位,進一步推動立其子為繼承人的計畫。這起事件的政治操作當然跟糧價無關。我只是想提醒大家,萬曆朝的每一項決策,其實都有政治操作的影子。

說了這麼多,我們終於要講到本書的核心現象,也就是饑荒時上漲的糧價。一四五○年以前,明代文獻沒有持續記錄災荒價格,但此後的兩世紀間卻開始累積,構成十八世紀前中國最長的糧價序列。

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糧價波動能成為哪些現象的指標?

災荒價與平常的價格不同,災荒價是例外現象。這些價格指出人們是在何時何地留下紀錄,指出特別罕見的情況。但這些價格也有其共通之處——這些數字記錄了人們對於糧食的期望價格,與他們實際得付出的價格之間有多大的差距。我們可以用這些偏離常態的價格為材料,寫出明代的物價史,就能比其他的明代文獻指標更清楚呈現呈現出十五世紀中葉至十七世紀中葉的平民百姓,如何因為氣候條件嚴重惡化而困苦不已。擾動這條界線的並非貨幣供應,而是農業生產的自然條件,在我們所謂的小冰期嚴峻階段受到侵蝕。

如果要衡量小冰期加劇時的農業繁榮程度、人類生存的難易度,乃至於政局的穩定度,最可靠的指標就是糧食價格。一四二○年,永樂皇帝接見帖木兒帝國統治者沙哈魯(Shahrukh Mirza)的使節團。作為開場白,他問起波斯的情況,想知道彼國糧價是高昂還是平價。使節跟他掛保證說很便宜,永樂帝則大方表示這證明沙哈魯備受上天青睞。

永樂皇帝畫像。
圖/wikipedia

糧價低代表收成好,而豐收則是受命於天的明確標誌——對於篡位者永樂來說,這是個極為敏感的神學問題。來使謁見皇帝時,大明國的糧價也很低。除去一四○六年曾因過去幾年降雨太多而導致的嚴重饑荒,以及一四一五年與一四五六年的洪患,中國的氣溫保持在正常範圍,降雨豐沛,豐收可期。

農業繁榮,讓永樂帝得以展開所費不貲的多項建設,像是重修大運河,將首都從他父親治國的南京遷到北京,並向印度洋派出一連串的外交艦隊。一四二四年永樂帝駕崩,十幾年後明朝的昌隆國運也開始走下坡。但永樂治世期間的糧價是便宜的,證明了他是天選之人。

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明代的人民跟皇帝都相信,只要糧價保持公平穩定,天下就會太平。陳其德讚嘆萬曆年間糧價豐亨殷阜的時候,其實他是在替眾人代言,因為大家都認為這是世界該有的樣子。任誰都覺得價格會有季節波動,像是收成後降到低點,或者所謂「青黃不接」時價格會達到最高點。

不過,人們很有信心,只要有了下一批收成,價格就會恢復正常。按理說應該如此。然而從十五世紀中葉開始,每幾十年就會來一次歉收,動搖物價的穩定性(至少短期如此)讓百姓期盼落空。日子一久,物價終於在明末時破滅崩潰。

——本文摘自《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》,2024 年 05 月,出版出版,未經同意請勿轉載。

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