【科學簡史】誰有資格替病人做決定？–人體試驗的黑暗史（3）

本文與 高柏科技 合作，泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達（NVIDIA）、Google、微軟，甚至是 Meta 的存在，究竟是什麼？答案或許並非更強大的 AI，也不是更高速的晶片，而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初，搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機，傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題，但這場「科技 vs. 熱」的對決，才剛剛開始。 

不僅僅是輝達，微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中，希望藉由洋流降溫；而更激進的做法，則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中，來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

但這些方法真的有效嗎？安全嗎？從大型數據中心到你手上的手機，散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技，一同看看如何用科學破解這場高溫危機！

運算=發熱？為何電腦必然會發熱？

這並非新問題，1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時，就提出了「蘭道爾原理」（Landauer Principle），他根據熱力學提出，當進行計算或訊息處理時，即便是理論上最有效率的電腦，還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失，系統的熵就會上升，而隨著熵的增加，也會產生熱能。

換句話說，當計算是不可逆的時候，就像產品無法回收再利用，而是進到垃圾場燒掉一樣，會產生許多廢熱。

要解決問題，得用科學方法。在一個系統中，我們通常以「熱設計功耗」（TDP，Thermal Design Power）來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說，TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量，通常以瓦特（W）為單位。也就是說，TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP，例如AMD的CPU 9950X，TDP是170W，GeForce RTX 5090則高達575W，伺服器用的晶片，則可能動輒千瓦以上。

散熱不僅是AI伺服器的問題，電動車、儲能設備、甚至低軌衛星，都需要高效散熱技術，這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料（TIM）」：提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡，散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料，而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中，晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合，表面多少會有細微間隙，而這些縫隙如果藏了空氣，就會變成「隔熱層」，阻礙熱傳導。

為了解決這個問題，需要一種關鍵材料，導熱介面材料（TIM，Thermal Interface Material）。它的任務就是填補這些縫隙，讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」，即使主線有再多車道，如果匝道堵住了，車流還是無法順利進入高速公路。同樣地，如果 TIM 的導熱效果不好，熱量就會卡在晶片與散熱片之間，導致散熱效率下降。

那麼，要怎麼提升 TIM 的效能呢？很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁，若要更高效的散熱材料，則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成：高導熱粉末（如金屬或陶瓷粉末）與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好，盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了，受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸，高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後，會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題，高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」，說是凝膠，但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄，比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK，到這裡，「匝道」的問題解決了，接下來的問題是：這條散熱高速公路該怎麼設計？你會選擇氣冷、水冷，還是更先進的浸沒式散熱呢？

液冷與 3D VC 散熱技術：未來高效散熱方案解析

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量，也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限，因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷，熱量在經過 TIM 後進入水冷頭，水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好，且增加的體積不大。唯一需要注意的是，萬一元件損壞，可能會因為漏液而損害其他元件，且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮，可以考慮另一種方案，「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義，就是把均溫板層層疊起來，變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板，原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」，直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中，會放入容易汽化的工作流體，當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化，當熱量被帶走，汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法，最大的特點是：導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻，不會有熱都聚集在入口（熱源處）的情況，能更有效降溫。

整個 3DVC 的設計，是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯，能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC，就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是，工作流體移動的過程經過設計，因此不用插電，成本僅有水冷的十分之一。但相對的，因為是被動式散熱，其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC，高柏科技一直致力於不斷創新，並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積，高柏科技開發了6項專利技術，涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後，均溫板不僅保有高導熱性，還增強了結構強度，顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步，有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術，將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中，許多冷卻液會選擇沸點較低的物質，因此就像均溫板一樣，可以透過汽化來吸收掉大量的熱，形成泡泡向上浮，達到快速散熱的效果。

然而，因為水會導電，因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些，但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時，很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS，這是一種永久污染物，會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液，例如礦物油、其他油品，又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

另外，把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等，都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證，相信很快就能推出更強大的散熱模組。

第一章　陳其德的故事

居安思危的明朝鄉紳

陳其德晚年回首過去時，總是萬分感嘆。崇禎十四年七月十五日的中元鬼節（按今曆為西元一六四一年八月二十一日），陳其德懷著愁緒提筆為文，描述自己周圍世界的崩壞。他親眼看見故鄉土崩瓦解──那是位於長江三角洲，距今上海西南一百公里處的桐鄉。

陳其德在當地教書，沒有什麼值得一提的成就。要不是他描述明朝最慘受災年的文章傳了下來，說不定世人早已忘卻此君是何許人也。

關於陳其德，我們所知的就只有他在自己著作中提到的事情，例如他在一五七○年前後出生，當時一切欣欣向榮。陳其德提到，自己生為傳統「四民」（士農工商，先後順序就是身分高低）中的最高階級，成長於「耕讀」之家，並為此感到慶幸──這代表他們家是鄉間的中等富裕之家，明史學者會稱之為「鄉紳」。

陳其德與其他鄉紳子弟一樣，努力讀書，期盼有朝一日能中舉登科，光耀門楣，為國效勞。二十多歲時，他每隔三年應試一次，卻始終未能中舉。三十歲時，他放棄了入試出頭的抱負，決定好好過生活，轉而從事教學，並且在接下來二十五年間用心教書，知足常樂。也就是說，陳其德相當認分，他受過教育，日子還過得去，也安於當他的低階鄉紳。

陳其德為了證明萬曆年間豐衣足食，提出了充分的證詞：

斗米不過三四分。

陳其德用來稱呼穀物的字是「米」這個通用詞，指的可以是米心或米粒。「米」在長江三角洲的脈絡中通常指稻米，而不是北方人吃的小米或小麥，南方人比較愛吃米。他用「斗」這個單位來為米計價，而「斗」字面上是指一杓或一桶。陳其德提到的貨幣單位，是白銀的標準小單位「分」，「分」本意指「百分之一」，而這句話裡所說的是什麼的百分之一呢？是「兩」這種重量的百分之一。「兩」是中國主要的貨幣計算單位。

物價這麼低，榮景似乎觸手可及，至少陳其德寧願這麼想。誰都不用擔心東西不夠吃。 陳其德用戒慎的態度來勾勒這種安逸，提醒大家榮景不只能讓人豐衣足食，也會讓人鬆懈了道德。一五八八年至一五八九年這兩年間發生嚴重的天災，先是豪雨成災，然後是嚴重乾旱。身為重視道德的儒生，陳其德只能把這兩波天災歸諸於「人禍」。他認為，萬曆初年的富足，讓大家失了道德準繩。雨水與乾旱不只是天災，也是上天的警告。

令人驚心的災年物價

陳其德回過頭來談米價，把老天爺警告的嚴重程度加以量化。

當是時，積米一擔，博價一兩有六。然米價騰貴，僅以月計，便覺野無青草，樹無完膚，而流離載道，橫屍遍路。

一擔有十斗，等於一斗要價十六分，也就是說米價漲了四到五倍。米價這麼貴，窮人只好盡可能從身邊的大自然找尋替代品，從青草到樹皮都不放過。社會愈來愈動盪。

講完一五八九年的天災，陳其德跳到天啟年間的一六二○年代，宦官派系在統御無方的明熹宗治下抬頭，朝綱混亂，讓政治菁英與衛道人士大感失望。陳其德簡短描述當時的混亂，將之視為上天的警告，接著跳到他為文的主軸，也就是繼位的崇禎皇帝統治末年。

陳其德再次以米價來量化災害並追蹤其進展。

米價初自一兩餘，漸至二兩餘。至水退而吳興農父重覓苗於嘉禾，一時爭為奇貨。即七月終旬，猶然舟接尾而去也。

陳其德在此把單位往上翻了一番，從「斗」上調到「石」，大約等於一百「升」。數字除以十就能還原出每斗的價格：價格在一六四○年先漲到每斗十分，接著二十分。

這些物價對經濟的影響，是導致市場關閉。至於社會影響，則堪稱災難。連當鋪都關門大吉，因為誰都沒有東西能典當。農民還是打起精神，出門耕田，但作物才剛種下去，蝗蟲便席捲而來，連剛發芽的東西都不放過。溪流乾涸，有水桶也無用武之地。

接下來疫情爆發，很可能是鼠疫，百分之五十到六十的家戶染疫。陳其德提到有許多人「就木」，至於「無木可就者，不過以青蠅為弔客」。

接著陳其德重新回來談物價，把敘事主軸從米價轉向其他食品的價格，藉此強調物價漲到難以置信的水準。陳其德在文章最後提醒讀者「勿視為老生腐談」。光是能活命就足以感恩涕零，但大多數人都想忘記受過的苦難，假裝什麼壞事都沒發生過，那可不行。

就連豬都比人貴？

災難還沒到頭。陳其德在一六四一年中元節擱筆時，也沒想過情況還可以變得更糟。一年又一個多月之後，陳其德在中秋節（一六四二年九月十九日）再度提筆為文，把去年的故事接著說下去。他在文章開頭提到，那年冬天嚴重缺米。他不是說米價有多高，而是沒提價格，因為根本沒米可以標價。

填不飽肚子的人或者拋棄自己的孩子，或者殺了他們來吃。染疫的比率上升到百分之九十。情況愈來愈慘，無計可施的老百姓甚至不惜把自己討來的丁點食物拿去拜拜，尤其疫情復燃之後更甚，期盼神明能出手幫忙。陳其德說，這種可悲的做法只會讓糧價變得更貴。

又因病者祈祝太甚，食物倍貴於去年。大雞二足，得錢一千；即小而初能鳴者，亦五百六百。湯猪一口，動輒自五兩至六七兩；即乳豬一口，亦一兩五六錢至一兩七八錢。若小廝婦女，反不過錢一千二千。又安見人貴而畜賤耶？

陳其德此處提到物價時，講到兩種不同的貨幣。豬用銀兩，雞用銅錢，人也用銅錢。社會上普遍把「銅」跟「銀」的用處區分得很清楚，銅錢用來買便宜的東西，銀兩則是用於大手筆的買賣。陳其德用銅錢替奴僕定價，其實是反指不該用銅錢給人標價，銅錢應該是用來給雞標價才對。然而在經濟崩潰的年代，就連豬都比人貴。

大明王朝的儒家宇宙觀

人們往往在逆境中尋求倫理教訓，尤其是陳其德這種道學之士。身居鄉紳底端的他，不停反省自己享有的那一點點特權，免得讓僅有的一絲絲福德溜走。他父母之所以為他取名「其德」（大概可以解為「有德之人」），或者也有這一番期許吧。陳其德身家有限，又沒有中過舉，只能仰賴其德來維持自己的社會地位，而他對此也是戒慎恐懼。

儒家把倫理與宇宙觀緊密結合，讓兩者之間幾乎沒有分別。雨水來自天上，天不下雨，是因為天決定不下雨，做為某種警告或懲罰。今日的我們抱持著大不相同的宇宙觀，但就連我們都會在日常生活中替天氣與疾病生態所受到的擾動賦予道德意義，宛如破壞環境與氣候變遷的警告。

所以，雖然我們的道德權衡基準與明代百姓截然不同，但我們跟他們其實相去不遠。在本書裡，我希望大家各退一步，試圖找回明代百姓生活的世界。我們如今把「世界」想成某個深受條件變化影響的有形生態體系，而他們當年則是把「世界」看成某種形而上的桌上遊戲，主導遊戲走向的則是上天。兩種觀念的建構方式並不相同，我也不覺得非得採用儒家道理，但我確實覺得當時人有他們的體會，他們用自己覺得有意義的方式在理解世界，我們不妨盡可能去貼近他們的體悟與認知。如果我們不去觀照生存危機對他們的意義，就等於是掏空了歷史。

其實，無論是我們還是他們，大家都生活在一個容易遭受擾動的全球生態系，擾動的因素也許是蒼生愚昧阻礙了天恩，也許是人類製造的碳與氣膠阻擋了太陽能。我們大家還有一個共同習慣，就是從必需支付的物價來看自己財富的變化。本書要順著陳其德的腳步，觀察糧價，但為的不是當成天怒程度的氣壓計，而是做為氣候變遷的衡量指標。

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

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《玻尿酸膀胱灌注治療，幫助改善間質性膀胱炎》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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劉育志醫師：請問什麼是間質性膀胱炎？

蔡青倍醫師：間質性膀胱炎，其實是一個慢性非細菌性的膀胱炎，所以既然是慢性，通常這些病人，會有超過六個禮拜以上，不舒服的情況，怎麼樣的不舒服，其實是很像細菌性膀胱炎的，解尿疼痛、下腹痛，所以它的核心症狀其實是疼痛，它的診斷需要，還有輔助一些下泌尿道的症狀，譬如有一些解尿疼痛，頻尿、急尿，一直要去上廁所，這樣非常困擾的下泌尿道症狀，它的盛行率，其實在女生的族群比較常見，也許有八到九成都是女性的病患，而且相對是年輕的，平均可能是四十幾歲左右，會被做診斷，也因為慢性，所以是無時無刻，可能病人都有覺得這樣的不舒服，在這種解尿疼痛、下腹痛，無時無刻的影響，也因此這些病人的生活品質，是非常的差的，甚至有些人覺得這些病人的生活品質，甚至比洗腎的病人還要來得差。

劉育志醫師：請問在確診間質性膀胱炎，會遭遇哪些困難？

蔡青倍醫師：間質性膀胱炎，基本上是一個慢性的過程，所以很多病人，在一開始的症狀，本來就是比較模糊不清，或者是一開始的症狀，其實是反反覆覆發生，也因為有些病人會在性行為之後，或者是月經來以前，這樣的症狀又再發作，也因此像這樣的疼痛、解尿不舒服，很容易被診斷為泌尿道感染，也許這些病人在給了藥物治療之後，症狀又有稍微得到緩解，沒有再進一步追根究柢，把根本的原因找出來，也有一個文獻說，平均這些病人，要經過七、八年的時間，可能會遇到五到七位，不一樣的主治醫師，最後才得到診斷。

劉育志醫師：請問間質性膀胱炎該如何治療？

蔡青倍醫師：第一步，要先能夠好好的照顧自己，跟疾病能夠長期共處，所以第一點的保守治療，要能夠先了解自己，應該會有一些壓力、情緒，或者是飲食，會讓疼痛、解尿不舒服的情況，又再次發作，所以如果找到自己容易誘發的因素去避免，以平常的生活習慣，維持一個良好的生活習慣，不要有太大的壓力，適當的飲水，去減少發作，在比較一些緊急發作的狀況，會需要用到一些藥物治療，這樣的藥物治療，還是以一些止痛劑，適當的止痛劑，或者是一些膀胱，或者是一些骨盆肌肉，放鬆治療藥物為主，很多病人應該也會問到說，目前有玻尿酸的膀胱灌注治療，這樣的治療其實是藉由玻尿酸的溶液，可以修復膀胱上皮的黏多醣層，對於尿液裡面的一些刺激物，就會比較沒有那麼敏感，這也是病人常常在我們門診，有可能會反覆回來，做灌藥的一個療法，如果口服藥物治療，或者是膀胱灌注治療，可能都沒有辦法紓解，這麼嚴重疼痛的狀況，也會有比較侵入性的，像膀胱進水擴張手術，或者是膀胱鏡的注射手術。

劉育志醫師：請問玻尿酸灌注會如何進行？

蔡青倍醫師：玻尿酸其實是 50 cc 的一個透明的溶液，它的結構因為跟膀胱表皮的，黏多醣層類似，也因此如果能夠灌注到膀胱內側，其實是可以修復，補充破損的黏多醣層，病人的症狀也會獲得緩解，在診間醫師會經由導尿的方式，將 50 cc 透明的玻尿酸，直接灌注到病人的膀胱內側，之後導尿管其實就可以拿掉，病人就可以馬上下來活動，也許過一、兩個小時之後，再自己把玻尿酸，隨著尿液一起排出來，其實就可以了，病人也許在灌注之後的幾天，甚至到幾個禮拜之內，就會覺得這樣的疼痛，解尿不適的狀況舒緩許多。

劉育志醫師：請問玻尿酸灌注治療的選擇，有何注意事項？

蔡青倍醫師：其實在全球而言，這樣的玻尿酸產品非常多，目前真正進入台灣的品項，也都有台灣衛福部的核可，但是大家在選擇這樣的產品，其實可以注意，是不是有標明來源，它的純化，整個過程到底是怎麼樣進行，再來是這些產品，是不是都有比較多的文獻，去佐證它的使用概念，所以其實建議大家，在選擇產品的時候，是可以稍微詢問，玻尿酸的來源跟廠牌。

蔡青倍醫師：她(患者)在來看我之前，的確也經歷了超過五年以上，蠻痛苦的就醫過程，因為她在一開始的症狀，其實是有點反反覆覆，大部分其實是在憋尿之後，開始就會覺得肚子痛、排尿不順，解尿痛的狀況，她就到處去看醫生，反反覆覆、來來回回，她可能看了也許不下十家的醫院，一開始的症狀是會好的，可是在來看我的前面那一、兩年，就發現這樣的症狀，在吃了藥之後，變得好像沒有什麼效果，那一年她其實是沒有辦法上班，所以她的工作也因此就沒有，就變成到處看醫生，可以想像其實她的生活非常痛苦，她的說法是每天尿尿超過二、三十次，在經過膀胱鏡的檢查之後，確定這樣的診斷，我們幫她做的治療，除了口服藥物之外，其實是玻尿酸的灌藥治療，她其實也蠻認真配合，所以在第一個月，她每個禮拜都來報到，她覺得那一個月，是這幾年最大的轉折點，她開始比較有辦法出門，後來她的玻尿酸的灌藥治療，是採用一個比較維持性的療法，也就是每一、兩個月，她再回來接受治療，後面變得非常的穩定之後，我們也慢慢的拉長灌藥時間，可能到兩、三個月，再回來灌藥一次，而且幾乎所有的止痛藥，或者是頻尿的藥物治療，也都不太需要了，給我最大的鼓勵是，她也很高興的回來跟我說，她後來又找到了工作。

蔡青倍醫師：雖然她是一位蠻年輕的病人，目前也才三十幾歲，可是看得出來，她從很年輕的時候，就開始慢慢的出現症狀，經過了那麼長時間，吃藥跟就醫治療，最後找到了確切的治療之後，其實是可以維持一個非常好的生活品質。

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