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原來我們一直在吃基改蕃薯?!

葉綠舒
・2015/05/13 ・1912字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

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基改作物(Genetically modified organism,GMO)在過去這些年一直被追打,當然有一部份原因是因為生技公司硬推,堅持GMO是安全的,不需要額外的檢驗來確認其安全性等等;另一部份則是有些民眾與專家堅持GMO是「把細菌的基因放在植物裡」,是不自然的。

筆者認為基改作物還是需要審慎的檢驗,畢竟雖然天然的食物也有人對它過敏,但過敏的人有權利不去食用會產生過敏的食物,而食品中也都會列出這些可能的過敏原(如花生、核桃等)。以目前有些國家容許食品可不列出含有基改成分,其實是不安全也罔顧消費者的權利的。

農桿菌(Agrobacterium tumefaciens) credit:wiki
農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)
credit:wiki

但是細菌的基因出現在植物中,真的就不自然嗎?別忘了農桿菌(Agrobacterium tumefaciensAgrobacterium rhizogenes)本來就是植物的病原菌喔!

農桿菌平常生活在土壤中,當植物的表皮出現傷口時,農桿菌很容易便隨著風被帶到傷口,而後便開始感染、繁殖(過程可參考「農桿菌的不確定性」一文)。由於農桿菌的感染需要將自己質體上的一段基因(即T-DNA)插入到宿主的基因體中,而一旦插入便不會移出,這段DNA便永久地留在植物的基因體中了。

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可能有讀者問,如果是這樣,為何過去沒有在植物中發現農桿菌的序列呢?

這是因為,農桿菌感染的只是一小部分植物的細胞,而這些細胞是「體細胞」,所以不會遺傳下來。現代生物科技製作基改作物,雖然也是感染體細胞,但接下來的篩選卻會將不帶有農桿菌基因的體細胞給去掉。

怎麼去掉的呢?原來科學家們為了方便篩選,在轉殖基因中加入了抗生素耐受性標籤(ARM,antibiotics resistant marker)。因此,在轉殖完成後,接下來只要把植物組織放在有抗生素的培養基上培養,便可以殺死沒有接受到轉殖基因的植物細胞了!

當然,在自然界,當農桿菌感染植物時,並不會帶有ARM基因。所以,我們只能以植物是否長瘤來做為辨別這株植物是否受到農桿菌感染;因為農桿菌插入植物的T-DNA中含有可以製造更多的生長素(auxin,包括吲哚乙酸等)以及細胞分裂素(cytokinin),使得帶有T-DNA的植物細胞可以加速分裂增生。當局部的植物細胞分裂速度比其他細胞要快得多結果當然就是長瘤囉!而T-DNA還帶有合成農桿菌的食物的基因,所以這些植物的瘤其實就是農桿菌的殖民地,農桿菌在此建立農場,生產他們需要的食物、繁衍子孫呢!

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不過,如果植物在被農桿菌感染後,在某個時間點農桿菌消失了(不要問我怎麼消失的),而所有的細胞還是都帶有T-DNA,因為大家都長得一樣快,所以就不會看到長瘤的現象囉!

講了這麼多,其實是因為最近華盛頓大學(University of Washington, Seattle)在進行蕃薯(Ipomoea batatas)的RNA定序時發現了一些與農桿菌非常相似的序列。接著他們便進行基因體的定序,結果發現了更多農桿菌的基因:包括了合成生長素的酵素基因等等。

而後續的實驗也證明了這些農桿菌的基因確實是位於蕃薯上,而且也有表現出來。這些農桿菌基因分成兩段,其中第一段在研究團隊偵測的291個蕃薯的栽培種中都可以找到,但在野生種中沒有發現;第二段則分佈得較不廣泛,在217個蕃薯品種(包括栽培種與野生種)中,只有45個找到。

這些好吃的蕃薯,原來也都是「基改」作物? credit:農委會
這些好吃的蕃薯,原來也都是「基改」作物?
credit:農委會

為什麼第一段農桿菌基因不出現在野生種中呢?筆者認為,由於第一段農桿菌基因中包括了製作生長素的酵素基因,這可能會使蕃薯長得很快,但是在野地裡因為土壤的養分不可能一直都很充足,長得快當然也意味著需要更多養分,這可能會使得這些蕃薯在自然界反而競爭不過他們長得慢一點的兄弟們。但是長得快卻是人類喜歡的特點,於是就在選種中被特意地留下來了。第二段農桿菌基因可能因為與生長速度無關,但也與蕃薯本身的生存競爭力無關,所以雖然還存在於野生種與栽培種中但分佈的並不十分廣泛。

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基改作物的定義是什麼?如果以「帶有農桿菌序列」來做為標準,那麼我們已經吃天然基改蕃薯數千年(臺灣大約在明清時接觸到蕃薯,所以應該是五六百年);而這些蕃薯因為帶有農桿菌的基因,所以長得特別快,也受到人類的喜愛而在選種的過程中被保留了下來。

筆者無意為基改作物辯解,也不是基改作物的擁護者;只是覺得這個例子可以讓我們再思考一下。在漫長的人類演化過程中,我們一直在嘗試新的事物/食物;有些對大部分的人都有害,有些則對大部分的人有好處。在二十一世紀,每天都有新事物被發明出來的時刻,我們除了立法規範外,是否應該用較為開放的心胸去評斷這些新事物呢?

原刊轉載自作者部落格

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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

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很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

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因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

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現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

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然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

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為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

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為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

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工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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驅動未來科技創新的運算平台領導廠商—Arm
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/26 ・2594字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 Arm 委託,泛科學企劃執行。

Arm(安謀)是一家來自英國提供處理器 IP 架構設計的矽智財公司,你可能不清楚 Arm 在做什麼?但你可能在最近的新聞中聽過它,而且,你可能每天都在使用他們的產品!

實際上,90% 的智慧型手機使用的 CPU 晶片,其指令架構集(ISA)都是採用 Arm 架構,例如部分蘋果產品所使用的晶片、Android 手機常見的驍龍系列,以及聯發科技推出的天璣系列晶片,Arm 都是這些處理器架構的主要供應商。

每片 CPU 上,都有 ISA。圖/pixabay

不過這個指令架構集(ISA)到底是什麼?為什麼每台手機甚至電腦都要有呢?

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什麼是指令架構集(ISA)?

指令集架構(ISA)是電腦抽象模型的一部分,它定義了 CPU 如何被軟體控制。ISA 作為硬體和軟體之間的介面,既規定了處理器能夠執行的任務,又規定了如何執行這些任務。ISA 提供了使用者與硬體互動的唯一途徑。ISA 可以被視為程式設計師的手冊,透過 ISA,組合語言程式設計師、編譯器編寫者和應用程式程式設計師方能與機器溝通。

處理器的構建和設計稱為微架構(micro-architecture),微架構告訴您特定處理器的工作原理,例如,Arm Cortex-A53 和 Cortex-A73 都是 Armv8-A 架構的實現,這意味著它們具有相同的架構,但它們具有不同的微架構。

目前常見的 ISA 有用於電腦的 Intel/AMD x86_64 架構,以及在行動裝置是主流的 Arm 架構。而 Arm 本身不製造晶片只授權其架構給各個合作夥伴,授權的架構也被稱為「矽智財」(Semiconductor intellectual property core,簡稱 IP),並由合作夥伴依據規格打造合規的矽晶片。

Arm 成為全球關注的焦點

今年九月,Arm 在美國紐約那斯達克交易所掛牌上市,吸引大量投資者的目光,除了節能的設計,Arm 持續提升產品效能,使得 Arm 架構具有強大的競爭優勢,讓 Arm 的技術和產品,除了在行動裝置與物聯網應用佔據了重要地位,也在後續發展的其他產品持續協助產業推動技術革命。

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最早,Arm 架構是為了依靠電池運作的產品而設計的,隨著這十多年來的轉變,行動裝置成為主流,而 Arm 架構也成為了行動裝置的首選。

除了 Arm 原本行動裝置的通用 CPU 領域,Arm 亦著手開發專用 CPU 的架構,這些專用 CPU 的使用情境包含雲端基礎設施、車用和物聯網(IoT)。

現在 Arm 除了在手機處理器上有超過 90 % 的市占率外,在物聯網與嵌入式應用上有 65% 的市占率,目前車用晶片也逐步轉向由軟體來定義汽車的電子電氣架構,這凸顯了軟體在未來汽車架構的重要性。「嵌入式邊緣裝置使用的可擴充開放架構 (Scalable Open Architecture for Embedded Edge;SOAFEE) 」建立以雲原生的系統架構,透過雲端先行開發軟體,協助汽車產業業者在產品正式商品化前,能在基於 Arm 架構的晶片上進行虛擬環境測試,目前 Arm 在車用晶片上,市佔率超過四成。

由感測器至智慧製造系統設計,Arm 與生態系密切合作,推動技術創新

在雲端運算上,Arm 也推出了 Arm Neoverse 技術平台來協助雲端伺服器的晶片設計,並配合新推出的 Arm Neoverse 運算子系統(CSS),來簡化專用晶片的設計複雜性,減少晶片設計花費的時間。

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在 Arm 日益完整的產品組合下,透過與廣大生態系合作,能為市場提供許多軟硬體解決方案。首先,在行動裝置上,Arm 近乎霸占市場。而在 AI 發展與網路速度持續提升的趨勢下,許多運算都可以在雲端完成,最近的實例為 Nvidia 的 GeForce Now,只需一台文書機,就能暢玩 3A 大作,或是 Google 的 Colab,讓 AI 能在文書機上完成運算,造福了沒有高級顯卡的使用者。

未來,邊緣運算將陸續解開雲端運算的束縛,而 Arm 也在前期投入了雲端基礎開發,配合行動裝置的市占率,無論如何 Arm 都將在未來科技業占有一席之地。

Arm Tech Symposia 將在 11 / 1 與 11 / 2 盛大舉辦

2023 Arm 科技論壇(Arm Tech Symposia)即將在 11/1 台北萬豪酒店,11/2 新竹國賓飯店盛大舉辦!這是 Arm 每年最重要的實體活動之一,以【Arm is Building the Future of Computing】為主軸,探討在 AI 時代來臨之際,Arm 最新的技術如何驅動創新科技,為次世代的智慧運算、沉浸式視覺、AI 應用、自主體驗等帶來更多可能性。 

這次 Arm 科技論壇將圍繞在車用、物聯網、基礎設施、終端產品等熱門 AI 應用領域,並邀請台積公司、Cadence、瑞薩電子、新思科技、CoAsia 擎亞半導體等各領域專家,帶來產業第一手趨勢洞察。

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其次,也會分享 Arm 的新技術在 AI 的應用,包含如何透過軟體定義汽車降低汽車電子系統核心 EUC 整合的複雜性,同時維持汽車資安;以及介紹專為特定工作負載而設計的運算方式,如何讓企業不受外在環境與技術影響,處理更大規模的數據。

今年 11/1 在台北場的座談會,主題為 Edge computing on AI,探討邊緣運算在人工智慧上的應用,以及人工智慧對於半導體產業以及晶片研發帶來的影響,邀請 iKala 共同創辦人暨執行長程世嘉、聯發科技執行副總經理暨技術長周漁君,以及 Arm 台灣總裁曾志光與會。

Arm 科技論壇 11 月 1 日台北萬豪酒店。 圖 / Arm 

11/2 在新竹場的座談會主題為 The Keys of Automotive Transformation,探討汽車產業的轉型趨勢,邀請 Anchor Taiwan 執行長邱懷萱、友達光電執行長暨總經理/達擎董事長柯富仁、波士頓顧問公司董事總經理暨資深合夥人徐瑞廷,以及 Arm 台灣總裁曾志光與會。

Arm科技論壇 11月 2 日新竹國賓飯店。 圖 / Arm 

無論你是硬體工程師、軟體開發人員、晶圓代工、晶片設計商、OEM/ODM 還是相關產業人士,都能在這場論壇中互相交流,充實自己。

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2023 Arm 科技論壇報名連結

活動結束後填寫問卷的朋友,還有機會現場抽中 iPhone 15 Pro、 iRobot Roomba j7+ 掃地機器人、Sony WH-1000XM5 無線耳機、Dyson Purifier Big+Quiet Formaldehyde 空氣清淨機等精美好禮喔!

報名截止倒數中,現在就立刻報名吧!

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看過這張腫瘤照嗎?經不起驗證的基改研究,成功用恐懼搏版面│科學家與媒體的橋樑(五)
台灣科技媒體中心_96
・2020/09/14 ・4447字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

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編按:充斥在新聞媒體或社群上的偽科學謠言,或似是而非的「新發現」,通常都以誇張聳動的標題吸引讀者的目光,並讓多數人深信不疑。誰能擔任這個破除迷思的角色,成為科學家與媒體傳播間的橋樑,為閱聽者導正視聽呢?這一系列文章,將介紹英國科學媒體中心(SMC)如何運作,打擊新聞上的偽科學、假訊息。

2012 年,法國的分子生物學家吉爾烈 ── 艾希.席哈理倪(Gilles-Eric Séralini)在《食品和化學毒理學》(Food and Chemical Toxicology)期刊上發表研究,其中宣稱,食用「耐年年春除草劑基因改造玉米」(以下簡稱 NK603 基改玉米)的大鼠,與對照組的大鼠相比,長出較多腫瘤且多重器官衰竭。[1] 席哈理倪透過記者會所公布的長了腫瘤的實驗鼠照片,在當天就以最快的速度傳播出去。

圖/原論文

實驗期為2年,著重「長期」影響的研究引注目

這項研究當然不是無中生有,也理應喚醒眾多基因研究的科學家,更審慎面對基因改造作物可能帶來的風險。尤其席哈理倪這篇研究的特殊之處,在於他的研究著重在「長期」的影響。

根據經濟合作暨發展組織(OECD),以及其他國際組織如歐洲食品安全局(European Food Safety Authority,簡稱 EFSA)、聯合國農糧組織(Food and Agriculture Organization,簡稱 FAO)、世界衛生組織(World Health Organization,簡稱 WHO)等機構的標準,關於基改作物的健康安全評估,在商業化之前的最後階段審核,都是基於為期 90 天的研究結果。

實驗期間的長短差異,的確讓席哈理倪的研究獲得公眾矚目,因為席哈理倪 2012 年的實驗是以 2 年為期,來觀察大鼠食用 NK603 基改玉米所帶來的健康影響。而這篇文章所要呼籲的,即是當時對基改作物的安全性評估不夠確實,以致讓有癌症風險的 NK603 基改玉米上市、供人食用。

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選用的實驗大鼠天生易長腫瘤,研究遭質疑

同一年,歐盟執行委員會(European Commission)就要求歐洲食品安全局重新檢視席哈理倪的研究;9 月,歐洲食品安全局做出的回應與其他批評者的觀點大多一致:實驗設計不良、樣本不足,沒有足夠證據能支持這篇研究所做之結論。[2]

最主要的爭點在於,其實驗所用的「史一道二氏大鼠」(Sprague-Dawley rat)僅適用於短期實驗,因這品系的大鼠相較於另一種常用的實驗大鼠維斯塔漢(Wistar Han),在 1 歲之後更容易產生腫瘤。[3] 另一個爭點是,實驗樣本和對照組樣本不足。

席哈理倪的實驗中,每一實驗組只有 10 隻大鼠,然而依照經濟合作暨發展組織所制定國際通用的研究標準,若是研究化學毒性,那麼每一實驗組需要 20 隻大鼠(雌雄各半);若是研究致癌性,每一實驗組需 100 隻大鼠(雌雄各半)。且每一實驗組,都應有一對照組作為比較標準。

然而,在席哈理倪的實驗設計中, 9 組實驗組僅有一組對照組。這兩項爭點,是主要的研究缺陷。因為實驗設計不嚴謹,無法排除大鼠隨機產生腫瘤的可能性,更無法獲知史一道二氏大鼠的腫瘤,是否因食用 NK603 基改玉米所致。[4]

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史一道二氏大鼠。
圖/wikimedia

質疑批評者受基改公司收買,研究者未正面回應爭議點

然而,針對歐洲食品安全局提出的疑問,席哈理倪不僅沒有提供更多證據,反倒另外發表了一篇針對各種批評的回應文章。[5] 內容主要認為 NK603 基改玉米缺乏長期致癌性研究,並且也質疑歐洲食品安全局的雙重標準,像是他所使用的大鼠品系和孟山都(Monsanto)提交研究所使用的品系相同(實驗期間 90 日),前者通過審核、他的研究卻受批評,以及這份研究並非「致癌性」研究,所以並不適用經濟合作暨發展組織對於樣本數所設立的實驗標準。

甚至,他在文章中質疑這些批評他的人,是因為在爭取基改作物的專利又或是受孟山都收買,從而質疑他的研究成果。

其實這篇文章的回覆,如果仔細檢視說法,並對應兩方批評與各自的證據,不難發現雙方都有部分論點站得住腳。

舉例來說,的確,在當時的規範,基改作物從實驗室到田間,從田間到餐桌,雖然做了環境評估與健康評估,的確忽略了較長期的健康影響研究,這點是席哈理倪的呼籲有理。而他的研究,就專業的科學評斷標準來看,既是處處缺失,也禁不起科學檢驗,而擁有如此缺陷的科學研究,並不值得引起國際社會的恐慌。

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以當時各界留下的資料與紀錄,席哈理倪恐是早早有意引起這場爭戰。

科學研究最難的就是:反覆辯證、自我更新

科學界的研究要獲得公眾賞識並不容易,因為單一科學研究的解釋力有限,要從各國各地的實驗室在不斷實驗失敗、成功、發表,再經由下一組人驗證、失敗、再發表,一路走到公眾有感,那是一段非常遙遠的路程。少至 10 年,更多是數以萬計的科學人在實驗室中漫長的研究歲月。

這類反覆辯證、建立、推翻,又再重頭來過的科學進程,雖然緩慢,但在現代科學的同儕審查和科學檢證之下,有其必要。能在規範之下自我更新,是科學研究最為難能之處。

有多神秘?記者拿研究文章竟要簽「保密協定」

席哈理倪在 2012 年發表這份研究之前,[6] 與其他任何一次的科學研究發表一樣,寄出了採訪邀請,但邀請中卻無研究細節與內容,記者無從在記者會之前,預先拿到資料以做準備。如果記者要求預先拿到研究文章,必須簽署保密協定:不得依此聯繫任何其他的科學研究者

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席哈理倪延宕了研究文章的發表時間,直到確定他的團隊所製作的影片《我們都是實驗鼠嗎?》(Are we all guinea pigs?)能及時發表。


各家媒體在不一定讀過研究內容,就算讀過也無從查證的狀況之下,接受這支影片的洗禮。而遠遠在這之前,席哈理倪就撰寫了數本書,陳述基改作物之惡。[7] 當時他的研究以及後續處理,都不正面回應實驗設計的缺失,包括樣本數遠遠不足以支撐研究結論,和使用不適宜研究設計的大鼠、讓結果無論如何傾向有利自己的論述。

相反地,他的回應中,把矛頭指向基因改造作物的跨國企業孟山都,讓自己的研究「不當」沾染道德色彩,更將所屬的研究團隊以被迫害之姿與大眾連結。

孟山都公司。
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恐懼蔓延!爭議研究影響各國基改作物進口政策

席哈理倪用聳動的方式呈現研究,意有所指某個事件內含著不公義,再包裹著科學糖衣來宣傳自我意識形態,可悲的是,這些招數都非常有效 。

若要說,透過現代媒體技術並操弄民眾心理,最成功行銷研究的例子非席哈里倪莫屬 。有人認為,在這起「新聞事件」之後,啟發了法國運動者在同一年破壞了基改黃豆的寄售店,俄國和哈薩克禁止席哈理倪研究中的基改玉米進口,肯亞全面禁止基改作物進口,秘魯則是禁止了接下來 10 年的基改作物進口。[8] 而至今,基改作物有致癌疑慮的恐懼,仍深深烙印在世界各地的民眾心裡。

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歐盟科學界對席哈理倪研究的回應,是在 2014 年同時啟動三個計畫,依照最嚴謹的實驗規格,重做席哈理倪的實驗,用相同的基改玉米、一樣的兩年時程,足夠的樣本數,耗費 4 年時間,想要找出一個真正可予公憑而非心證的科學答案。這三個計畫分別稱為「基改作物風險評估和證據溝通」(GRACE)、「基改作物 90+」(GMO90plus)和「基改作物兩年期安全測試」(G-TwYST)[9] 且所有的原始資料都全面公開,讓有意重複驗證的研究者能自由取用。

歐盟科學界重做同樣實驗,結論大不相同

「基改作物 90+」的成果於 2018 年 12 月發表,使用實驗長度是原本的 90 天標準。結果發現,席哈理倪的研究結果,在此研究中未被證實[10] 今(2019)年,「基改作物兩年期安全測試」成果發表,席哈理倪的研究結果再一次未被證實。[11]

席哈理倪在自己架設的網站上,駁斥這兩份駁斥他研究成果的研究,同時發布新聞稿。[12] 他攻擊的其中一個重點是 ,大鼠品系不同。他認為,他的研究所使用的史一道二氏大鼠對致癌物質較為「敏感」(sensitive),而歐盟科學家使用的維斯塔漢大鼠對致癌物質「較不敏感」。巧言令色地迴避了自己遭受的質疑,而將嚴謹的實驗設計扣上了不實指控。

試想,如果實驗選用原本就易得腫瘤的大鼠,該如何得知 NK603 基改玉米是否會對人體健康產生影響?這樣的詭辯,仍獲得一定程度的媒體曝光量。

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面對爭議話題,科學家如何與著急的民眾對話?

「科學界的爭辯」在各種簡化之後,被呈現在媒體上,吸引了大眾目光。一份禁不起科學檢驗的研究報告,如同謠傳麻疹腮腺炎德國麻疹混合( MMR ) 疫苗會導致自閉症的偽科學資訊,傳遞至世界各個角落,再利用民眾的直覺想像與恐慌,透過社群網路散播出去。

事實上,無論是支持基改作物,又或反對基改作物的雙方論述,不僅需要公眾辯論,更需要雙方支持者願意理解與溝通。善用大眾語言一向不是多數科學家的專長,理解公眾的擔憂與科學研究之間存在著鴻溝,而如此鴻溝必須被回應,更是多數科學家仍然需要再進修的課題。

英國科學媒體中心(Science Media Centre,簡稱SMC)紮紮實實打了基改作物這場仗,至於成效如何,請待下一篇文章再來爬梳英國的科學家,是如何在 SMC 的協助之下,進入大眾溝通的媒體場域。而基改作物的支持者與反對者,屏除席哈理倪無法被重複驗證的科學研究與話術之外,又是根據何種理由繼續論辯。

註釋

  1. 該篇研究引起社會重視後,在 2012 年因歐盟食品安全局重新評估該研究,並認為其實驗設計與數據,難以達成該研究宣稱的結論,而於 2013 年遭到期刊撤回,2014 年又由《歐洲環境科學期刊》(Environmental Sciences Europe)重新刊登。
  2. EFSA (2012). “Statement of EFSA. Final review of the Séralini et al. (2012a) publication on a 2-year rodent feeding study with glyphosate formulations and GM maize NK603 as published online on 19 September 2012 in Food and Chemical Toxicology.”EFSA Journal 10(11): 2986.
  3. Weber K. (2017). “Differences in types and incidence of neoplasms in Wistar Han and Sprague–Dawley rats.” Toxicol Pathol 5:64–75.
  4. 同前引註 2。
  5. Seralini, G. E.,Mesnage, R.,Defarge, N., Gress, S., Hennequin, D., Clair E, Malatesta, M., and Vendômois, J.S. ( 2013) “Answers to critics: why there is a long term toxicity due to NK603 Roundup-tolerant genetically modified maize and to a Roundup herbicide.” Food and Chemical Toxicology 53: 461–468.
  6. Gerasimova, K. 2018. Advocacy science: Explaining the term with case studies from biotechnology. Sci Eng Ethics 24:455–477. Accessed: 2018-10-14.
  7. 同前引註。
  8. 同前引註。
  9. G-TwYST (2014). “About G-TwYST.” 2019/07/26 檢閱。
  10. Coumoul, X. et al. (2018). “The GMO90+ project: absence of evidence for biologically meaningful effects of genetically modified maize-based diets on Wister rats after 6-months feeding comparative trial.” The Journal of Toxicological Sciences 168(2): 315–338.
  11. Steinberg, P. et al. (2019). “Lack of adverse effects in subchronic and chronic toxicity/carcinogenicity studies on the glyphosate-resistant genetically modified maize NK603 in Wistar Han RCC rats” Archives of Toxicology 93(4): 1095-1139.
  12. GMOSeralini (2018) “EU Funded Rat Feeding Studies Do Not Refute the Séralini Study.” 2019/07/26 檢閱。
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