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在實驗中找回好奇心的癌症醫師:陽明大學臨醫所教授楊慕華專訪--《科學月刊》

科學月刊_96
・2016/01/07 ・4029字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

趙軒翎/科學月刊主編。陽明大學生命科學系畢業,從生科領域叛逃後,現在是科學傳播領域的小小兵,努力磨練兵器和戰鬥力。

光是今(2015)年,陽明大學臨床醫學研究所教授楊慕華就獲得兩個獎項的肯定,包括「有庠科技論文獎」和「徐千田癌症研究傑出獎」,其中有庠科技論文獎得獎理由讚揚他的研究「在觀念上提供了突破性見解」、「研究成果自基礎及醫藥科學觀點來看皆極重要」。他同時也是臺北榮民總醫院腫瘤醫學部醫師,但在他身上看不到大教授、大醫師的架子,而是個笑瞇瞇、親切和謙沖的學者。

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楊慕華教授(林郁鈞攝影)

用努力補不足 市場買豬皮練縫針

家中三個男生,楊慕華是最小的那一個,和大哥差了6 歲、和二哥差4 歲,從小被兩個哥哥帶著念書、盯著考試成績長大。楊慕華形容求學時的自己就是一個很認真念書的學生,往往也能拿到不錯的成績,但是到了進入醫學系後才遭遇到讀書的困境。「剛開始的時候覺得適應不良,不知道怎麼從那麼厚的書中快速吸收。」面對醫學系厚重的原文書、繁重的課業壓力和緊鑼密鼓的考試,楊慕華說當時的自己念得非常吃力和挫折。「這些東西就算很認真,也不像高中會有念完的一天。」

除此之外,楊慕華也發現自己的雙手非常不靈巧。他回憶醫學系五年級時的外科實驗課時,同學們輪流幫狗開刀,同學們大多都能順利完成手術,但只要輪到他往往都不是很順利,讓所屬的小組拿到低分,也引發同學的不悅。「不要給楊慕華開刀!只要換他開刀,狗就會死!」類似的狀況也發生在他到外科實習的時候,他說老師也曾當面訓斥:「你到底有什麼問題,怎麼會手這麼笨!」即使一次一次受挫、氣惱,楊慕華並沒有因此放棄,為了克服手的障礙,他跑到傳統市場買了一塊豬皮,一針一線反覆練習縫傷口的技巧。他抱持著勤能補拙的心態,告訴自己即使無法做到出眾,但至少可以做到不比別人差。

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近三十歲才遇上出軌的青春期

在結束七年的醫學教育訓練後,楊慕華申請成為臺北榮總內科部的住院醫師,然而這卻只是排除了沒有把握的外科後的選擇,他內心還沒想好未來的路。內科部又可細分為八科,要訓練三年後才會分科,對楊慕華來說做決定的時間又可以再延後三年。在內科住院醫師訓練時,他都能很順利完成分內的工作,不管是記憶各種臨床資訊、閱讀文獻和口頭報告都難不倒他,似乎是找到了合適的歸屬。

「我從小到大好像都在所謂的『正軌』上,從來沒有做過一件事情是出乎別人意料之外。」

即使楊慕華知道自己能夠勝任內科醫師的工作,但要順著這條路很平順的走下去做一輩子,心裡卻產生了抗拒。「因為成績好就念醫學系,不知道選什麼科別就選內科,卻不曉得自己真正想要做什麼。」楊慕華當時對於未來的徬徨和掙扎,讓他在內科擔任住院醫師時,兩度決定跨出自己熟悉的領域去重新考精神科住院醫師。第一次去考,他說他只是想證明自己也有這個能力,去做與眾不同的選擇;到了第二次考上,他差點要毅然決然放棄已經進行兩年的內科住院醫師訓練,到精神科重新開始。「我覺得我的青春期那時候才開始,還蠻激烈的。」與身旁親友討論,加上審慎思考了一個禮拜,他才全然放棄轉到精神科的想法。

這段「青春期」的掙扎告一個段落,在內科部中楊慕華最後選擇了血液腫瘤科。這也是當時1999 年左右比較少人選擇的科別,因為癌症還沒有太多的治療方式,常面對狀況很差的臨終病患,在他做這決定之前已經兩三年沒有醫師願意選擇這個科別,他笑了笑說:「這個決定也算是安慰自己無法選擇很特別的精神科吧。」

走入基礎研究 科學是興趣也是志業

2002 年楊慕華在血液腫瘤科升到主治醫師後,主要醫治頭頸癌的病患。在醫院的鼓勵之下,他決定再回到學校充實自己,隔年九月他開始在陽明大學臨床醫學研究所就讀博士班,由生化暨分子生物研究所教授吳國瑞指導。楊慕華對於吳國瑞教授非常崇敬,「他的思路總是比我們快很多!」而吳國瑞教授對於科學研究一絲不苟、精確、細心的態度,不僅對自己嚴格,也對學生同樣嚴格要求。楊慕華說,他最感謝的就是吳國瑞教授從未因他是醫師,得醫院、實驗室兩邊奔波,對他的要求就較為寬鬆。「若不是他,我沒辦法得到這麼扎實的訓練!」

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博士班扎實訓練的背後不只是老師的督促,更是楊慕華自己對自己的要求,讓他能從無到有打下做實驗的基礎。「在這之前我對實驗的概念是零!」進入博士班之前,他是幾乎沒有實驗經驗的新手,還得克服雙手不靈巧、實驗做不好的種種考驗。他跟著碩士班新生一起從最基本的實驗訓練開始,包含學習培養細胞、抽DNA、跑電泳等技術,慢慢一次一次磨練自己。他一段時間就給自己訂一個目標,將自己的程度從什麼都不會,到漸漸能和一般的碩士、博士生相同。

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楊慕華與實驗室學生感情相當好。(楊慕華實驗室提供)

博士班這三年,即使還是在看診,但楊慕華待在實驗室的時間不亞於一般學生。他每天一早到醫院巡完病房,十點左右到實驗室開始一整天的實驗,晚上回家吃完飯後又再回實驗室,直到晚上十點左右才與剛下診的牙醫師妻子一同到保母家,接回還不滿一歲的小孩。哄小孩睡覺後,他則繼續挑燈夜戰閱讀文獻直到三點,才算是結束一整天的行程。

「我覺得我跟以前不一樣了,我找到一個確定的目標想要達成,我知道自己在做什麼。」

楊慕華在癌症的基礎研究中,找到不曾被激發出的動力,他說做科學完全是興趣,不僅開心也不會疲累。

「如果我只能做一個工作,那一定是科學。」

找回好奇心的醫師

2006 年楊慕華順利取得博士學位,2007 年他將在吳國瑞教授實驗室做的一部份研究結果整理投稿,2008 年這篇論文順利刊登於《自然:細胞生物學》(Nature Cell Biology)期刊。這篇研究深入探討他每天都在治療的頭頸癌,在分子機制上是如何轉移。當頭頸癌局部快速生長時,因為癌細胞無法得到充分的氧氣,會促使兩種基因活化,一為HIF-1 缺氧基因,另為TWIST 和Snail 這種與癌症轉移相關的基因,進而使癌細胞容易轉移到其他器官,造成癌症難以根治。而後楊慕華在臨醫所建立起自己的實驗室,承襲他在吳國瑞教授實驗室的經驗,順利在2010 和2012 年各分別發表一篇論文在《自然:細胞生物學》期刊,進一步了解癌症轉移過程中分子機制的調控,如何造成頭頸癌的高侵犯性和臨床上預後差的現象,也提供頭頸癌治療新的方針。

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2015年楊慕華與研究團隊的論文獲有庠科技論文獎的肯定,圖為楊慕華(右)與論文第一作者陽明 臨醫所博士後研究員許信賢(左)合照。(國立陽明大學提供)

楊慕華實驗室近年來陸續發表多篇相當出色的研究,也吸引許多媒體的關注與報導,他則謙虛地說自己只是運氣很好,再加上臨床上的經驗帶來幫助。他說,每天在看癌症病患,了解癌症真正發生在人身上的狀況,讓他更容易掌握研究方向。

「我會做那些發生在人身上,但目前還無法解釋的狀況,較不會去做那些只發生在實驗室,但沒有在人身上發生的事情。」

他形容醫學和臨床的訓練讓醫師腦袋像是一個資料庫,很容易將看到的現象與疾病連結起來,並且能夠判斷實驗結果在真實生理狀態上的合理性。他舉例來說,癌細胞在血管裡受一定大小的力,會使得癌細胞釋出某種訊號,造成形變而使癌細胞轉移出血管。若實驗上的結果發現這個大小的力只會在大血管出現,但癌細胞根本無法在大血管中形變與轉移,那麼這樣的實驗結果將沒有任何生理上的意義。

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2011年楊慕華獲第六屆李天德醫藥科技獎之青年科學家獎,由時任行政院長吳敦義頒獎。(永信李天德醫藥基金會提供)

比較醫學與科學,楊慕華認為最不同的是對事情的「好奇心」。「醫學沒有辦法問為什麼的東西太多了,久而久之會忘了怎麼問。」他說,醫師大多都非常優秀,記憶力都非常好,但在做科學時「好奇心和熱情反而比優秀來的重要」,需要的是對研究的興趣,以及打破砂鍋問到底的精神。他很鼓勵學生成為醫師科學家,但也建議醫學生可以早一點接觸科學研究,「像我一樣博士班才接觸實驗真的太晚了!」

尾聲

「我在陽明很久很久了,」楊慕華說,「從1987 年到現在已經20 幾年了。」

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楊慕華細數著陽明大學的變化,以前在山下的操場,已經搬到山上,也蓋了許多新的建築物。楊慕華的實驗室位於半山腰的研究大樓,他屈指數了數實驗室目前的人數說:「大概16、7 個吧,其實還蠻多的。」他笑著說,實驗室感情很不錯,學生們即使念完碩士、博士還是願意再留下來做助理或做博士後研究。「前幾年進來的碩一新生,看到這麼多經驗豐富的學長姐,壓力都很大,但很快的就能在這些資深學長姐的帶領下獨立作業。」不過,他也提到最初建立實驗室收的第一批學生、助理漸漸也要離開了,即使有些不捨,但也是必經的過程。

楊慕華在實驗中找回了對於科學的好奇心,在陽明以及榮總,他帶著一批又一批的研究生、醫學生、新進醫師,他期盼能在更多學生的好奇心消失之前,灑下科學的種子,到某個時刻能夠發芽、茁壯。

楊慕華

  • 現職:
    國立陽明大學臨床醫學研究所教授
    臺北榮民總醫院腫瘤醫學部藥物治療科主任、主治醫師
  • 經歷:
    國立陽明大學臨床醫學研究所博士
    國立陽明大學醫學系醫學士
  • 榮譽:
    2015 年
    第13 屆有庠科技論文獎生技醫藥類
    徐千田癌症研究傑出獎
    2012 年 國科會傑出研究獎
    2011 年 中研院年輕學者研究著作獎生命科學組
  • 研究領域:
    癌症轉移的分子機制、頭頸癌臨床研究

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〈本文選自《科學月刊》2015年12月號〉

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延伸閱讀:
拓樸酶現形抗癌藥改良根基—臺大醫學院生化所詹迺立教授專訪

用科學態度與方法解開法醫神秘面紗

什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們46歲囉!
入不惑之年還是可以當個科青

 

 

 

 

 

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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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量子科技即將走入生活?最有趣的科學知識傳播 QuBear 量子熊,來了!
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・2023/07/10 ・676字 ・閱讀時間約 1 分鐘

不知從什麼時候,「量子」取代了磁場、奈米,成了時興的名詞。特別是把量子與資訊兜在一起,無論是在科學或是科技上,都深具潛力。或許有一天,我們將打開以量子位元建構的量子電腦,透過量子演算法進行各種計算,並把資訊用量子傳輸的方式傳遞出去。

這樣的日子可能真的不遠了。

為了因應量子科技時代的來臨,行政院在 2022 年 3 月宣布成立「量子國家隊」,由 17 個產學研團隊組成,包含了通用量子電腦硬體技術、光量子技術、量子軟體技術與應用開發這三大領域。

「量子熊 QuBear」身為量子國家隊的推廣擔當,針對年輕世代學子,激發量子科學與科技的興趣與瞭解,將全力推動 Quantum PAY,以三大多元管道「Podcast、 Article、YouTube」進行知識傳播,內容類型含括播客、文章跟影音短片。量子熊 QuBear 除了打造線上平台,更製作多個 quantum PAY 學習模組,努力朝著建立量子熊的微學習平台,以及建構長遠的科學知識傳播生態圈的目標前進。

最後,你或許會好奇,量子熊的名字是怎麼來的?

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量子電腦的核心技術是量子位元 (qubit)。英文發音快一點,就跟 QuBear 有點相似,於是就裝個可愛,叫做量子熊啦!

記得看到量子熊時,幫忙按讚、訂閱,還有~開啟小鈴鐺~https://www.youtube.com/channel/UCkWM3vYaCd_VoPHQ1hrUdzA

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