0

0
0

文字

分享

0
0
0

震源在高雄為什麼台南最嚴重?草嶺為什麼震度最大?關於206大地震你會想問的6個問題

活躍星系核_96
・2016/02/07 ・4149字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 525 ・七年級
相關標籤: 206台南大地震 (2)

文/ RUBY CHEN

再次強調本文只是藉由此次地震做一些相關知識的科普介紹,請勿斷章取義!在沒有完整的證據時請勿下定論!

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

各位好,今天(2016/2/6)凌晨的地震真的非常嚇人。

當然,目前最重要的是人員平安,不過在看完報導後,我的腦中仍有許多疑問,相信應該也有不少人和我一樣;此外,網路上有人痛批傾倒的大樓為豆腐渣工程,然而我認為在做出評斷前,必須先有全面的理解,因此在詢問過地震專家後,寫了相關的小知識,以及這次災情嚴重地區分布的可能原因。

在此特別感謝我的父親,一位正直認真的土木/地震工程專家,提供相關專業知識與研究資料,若我的詮釋/書寫有所錯誤,請各位不吝指教,謝謝!

p.s. 閱讀本文需有國高中以上之地科程度(我也是邊寫邊撿回高中記憶XD 希望不會太艱深)

讓我們先看看這次地震的基本資料。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖1:地震基本資料 (來源:中央氣象局網站)

可以知道,此次地震皆屬於極淺~淺層地震(震源 < 30 km稱為極淺地震,30~70 km則稱為淺層地震;原則上,陸地上的地震大多為淺層地震),震源越淺,傳到地面的能量就越大(因為輻射阻尼(radiation damping)越小),故本次規模6.4雖為中等,但實際上震度卻很大。

對於本次地震有了基本認知後,來談談為什麼災害會如此嚴重吧!首先,地震波造成的災害主要由以下三種因素決定:

  1. 地震波的頻率
  2. 震幅大小
  3. 地震的延時(duration)

為什麼地震波的頻率會影響災害的形成?每個地震波的頻率都不同,而建築物也有自己的「自然振動頻率」(註1),若地震波的頻率恰好與建築物的自然振動頻率相同,則會產生「共振效應」(resonance effect),使建築物搖晃程度加劇,因此會有「某棟建築倒塌,旁邊卻沒事」這樣的現象產生。(有句話:「你可以用一根吉他絃震垮一棟房子」就是在講共振效應。)

請看圖2右半部,以盪鞦韆為例,若鞦韆搖擺的頻率正好等同推人的頻率,則鞦韆會越晃越大力(大家共同的兒時回憶> <),同理,若房子搖晃的頻率正好等於地震波的頻率(圖2左半部),則房子搖晃的程度會加劇。(鞦韆=房子;地震=推的人)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

註1:請將建築物想成單擺。回想高中物理所教,單擺會受到擺長(i.e.建築物的高度)影響而有不同的震動頻率,建築物亦然;不過建築物的振動頻率也會受到建材、結構形狀、使用狀況影響,故相同高度的建築物,其自然振動頻率不一定相同。自然振動頻率是可以在建築物設計階段就估算出來(八九不離十的那種估算)。

圖2:共振現象示意圖(來源:gva-tomo

因此,房子越矮,擺長越短 (圖3左半部),越容易與短周期的地震波共振;反之,房子越高,擺長越長 (圖3右半部),越容易與長周期的地震波共振。

圖3:房子高度與震波週期示意圖(來源:gva-tomo

大家可別小看共振的效果喔!以1990年菲律賓地震為例,圖4中的建築就是因為與該地震波共振,所以整棟倒塌(collapse),而旁邊建築卻平安無事。

圖4:菲律賓地震建築倒塌圖(來源:陳教授)

至於震幅大小與延時則相當直觀。震幅越大,能量越高,傷害越大;相同強度下,延時越長,傷害越大(用膝蓋想想就知道啦!!!)因此在地震來襲時,哪棟建築物會傾倒、傾倒的方式如何,都與以上三種因素息息相關,當然也和周遭地質、建築物本身脫不了關係。(i.e. 建築物的自然振動頻率、有沒有偷工減料A___A)

對災害形成的原因稍有了解後,利用PBL(Problem based learning, 問題導向學習)的方式來討論吧!注意,以下的答案都是「可能原因」,造成災害的變因實在太多,因此我只是提出可能原因順便長知識,請勿直接下定論。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

1. 為什麼整個雲嘉南的震度都是 5,但永康、新化、歸仁、東區災情特別嚴重呢?

在山跟平原交界處,會產生「盆地邊緣效應」(basin effect)(圖5)。圖5為一實驗模型,圖表橫軸為地形變化,可見左右兩側高,中間為一平原,縱軸則是理論計算出的最大加速度與輸入震波的最大加速度之比值。由於地形關係,地震波到平原山地交界處會反射,再加上入射的波累積能量,使得此處震度較大

請見圖6,這是台南地形與行政區的疊圖(解析度有點不足,但我找不到更好的了> <),可以看到這次災情較嚴重的地區位於平原與山區交界之處(橘框:永康、新化、歸仁、仁德)。

圖5:Basin effect(來源:陳教授)
圖6:台南地形與行政區疊圖(來源:認識南瀛

2. 震源在美濃,為什麼最嚴重的地方在台南?

根據研究,斷層裂開的速度與橫波(S波)的傳遞速度是相當接近的,而當斷層裂開時會釋放能量,因此斷層結束端除了震波的能量之外,還接收了斷層裂開的能量總和,稱作Fling effect,如圖7中,0為震央,1,2,3,4是斷層裂開處,5則是斷層結束的地方。

因此,圖片左下方代表遠離斷層裂開方向之處所測得的波型,為震幅不變、延時長;而右下方則是斷層終點處,由於每個斷層裂開的能量與震波幾乎同時抵達,因此震幅大增、延時短,就是Fling effect。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖7:Fling effect(來源:陳教授)

不過,斷層究竟開裂到哪裡,需要獲得強震紀錄才能得知,目前只能用猜測的方式(大家就當作長知識吧~),另一種可能的原因是「場址效應」(site effect)。

3. 什麼是「場址效應」?

有電視台已經在報導中提及這個名詞了。所謂場址效應,指的是地震波傳至沖積層地表時,因淺層地下介質之速度降低,所引起的地震波放大現象,最有名的例子是1985年的墨西哥大地震,其災情因為場址效應而加重不少。而理論上,在設計建築物前,建商應該要做土壤分析(理論上啦,理論上)。

圖8:台灣地震力場址效應圖 (來源:web.fg.tp.edu.tw

4. 地震不是發生在高雄台南嗎?為什麼雲林草嶺的震度反而最大呢?

當地震波傳到山頂的時候,會被放大,稱作 Topography effect。以圖9為例,這是在日本Matsuzaki地區,透過5個地震紀錄實際量測的結果,橫軸是高程(elevation),縱軸則是各高度之加速度與最高點加速度的比值,可發現平地的加速度約為200m處的0.4倍而已。

圖9:Topography effect(來源:陳教授)

草嶺可能因為地勢關係而比其他地區多了一級,但並不一定完全是這個原因。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

p.s. 中央氣象局的測站,會將地震完的最大加速度傳回去計算,以確認各地的震度;地震的級數是由最大加速度判斷,故由草嶺級數最高,我們可以回推草嶺的最大加速度也是最大的。

5. 新聞都報說柱子裡面有沙拉油桶了,難道不是豆腐渣工程嗎!?(怒)

這要視哪根柱子而定,有些柱子屬於裝飾柱,在結構本身並沒有功能,因此有沙拉油桶不會影響,但如果是真正的柱子,那就太糟糕啦!該罰!該譴責!

6. 所以永大路的大樓倒塌究竟是為什麼?

以上所說的都可能是造成建築倒塌的原因。不過,學者看了該大樓的照片(圖10)後表示,永大路的大樓的傾倒方式看起來是受到了共振現象的影響,當然建築結構本身的問題也可能存在(一切有待更進一步的查證!!!請勿斷章取義!!!),不過,別忘了這棟房子在921大地震的時候並沒有垮,因此大家還是要好好思考共振效應的可能性(921大地震的頻率與206大地震應該是不同的(此點待查證))。

圖10:永大路大樓倒塌情況(來源:陸軍航特部)

以上就是一些關於206台南大地震的Q&A,謝謝各位耐心看完:)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

= = = = = = = = = = = = = = = =

後記:

凌晨驚醒後看了許多網友提供的資訊,腦中的問題就一個個冒了出來,幸好老爸願意讓我纏著問,還拿出以前他做的PPT幫我上了一課(好像在做共筆啊XD),使我這個外行人可以在短時間內稍微搞懂一些理論。

打完這份網誌,我想起前陣子老爸在喝茶聊天時提到的「大學教育的重要性」。以土木工程師為例,若在大學時期認真學習,在設計建築物時便能運用所學的知識,在安全範圍內減少不必要的人力、物力、財力的浪費,也能確保建築物本身沒有問題;我想,不管哪個科系的學生都是一樣的,下學期還沒開始,請各位新年許下願望,一起努力學習,不要浪費大學最珍貴的資源吧!然後,進入社會後,依然要秉持著良心,做個正直的人,無論在哪個領域。

天佑台灣 祝各位歲歲平安。

p.s. 原文網誌封面照片來自 Justin Kao Photography / 高靖捷攝影 ,我希望大家記得,地震確實令人恐懼,但也因為地震,台灣才有如此美麗的山林:)

本文轉載自RUBY CHEN 網誌。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
活躍星系核_96
778 篇文章 ・ 129 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

2
1

文字

分享

0
2
1
「融合蛋白」如何全方位圍剿狡猾癌細胞
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/11/07 ・5944字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

我們知道癌症是台灣人健康的頭號公敵。 為此,我們花了很多時間介紹最新、最有效的抗癌方法之一:免疫療法

免疫療法中最重要的技術就是抗體藥物。科學家會人工製造一批抗體去標記癌細胞。它們就像戰場上的偵察無人機,能精準鎖定你體內的敵人——癌細胞,為它們打上標記,然後引導你的免疫系統展開攻擊。

這跟化療、放射線治療那種閉著眼睛拿機槍亂掃不同。免疫療法是重新叫醒你的免疫系統,為身體「上buff (增益) 」來抗癌,副作用較低,因此備受好評。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但尷尬的是,經過幾年的臨床考驗,科學家發現:光靠抗體對抗癌症,竟然已經不夠用了。

事情是這樣的,臨床上醫生與科學家逐漸發現:這個抗體標記,不是容易損壞,就是癌細胞同時設有多個陷阱關卡,只靠叫醒免疫細胞,還是難以發揮戰力。

但好消息是,我們的生技工程也大幅進步了。科學家開始思考:如果這台偵察無人機只有「標記」這一招不夠用,為什麼不幫它升級,讓它多學幾招呢?

這個能讓免疫藥物(偵察無人機)大進化的訓練器,就是今天的主角—融合蛋白(fusion protein)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
融合蛋白(fusion protein)/ 圖片來源:wikipedia

融合蛋白是什麼?

免疫療法遇到的問題,我們可以這樣理解:想像你的身體是一座國家,病毒、細菌、腫瘤就是入侵者;而抗體,就是我們派出的「偵察無人機」。

當我們透過注射放出這支無人機群進到體內,它能迅速辨識敵人、緊抓不放,並呼叫其他免疫單位(友軍)一同解決威脅。過去 20 年,最強的偵查機型叫做「單株抗體」。1998年,生技公司基因泰克(Genentech)推出的藥物赫賽汀(Herceptin),就是一款針對 HER2 蛋白的單株抗體,目標是治療乳癌。

這支無人機群為什麼能對抗癌症?這要歸功於它「Y」字形的小小抗體分子,構造看似簡單,卻蘊藏巧思:

  • 「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」。
  • 「Y」 字形的「尾巴」就是我們說的「標籤」,它能通知免疫系統啟動攻擊,稱為結晶區域片段「Fc 區域」。具體來說,當免疫細胞在體內巡邏,免疫細胞上的 Fc 受體 (FcR) 會和 Fc區域結合,進而認出病原體或感染細胞,接著展開清除。

更厲害的是,這個 Fc 區域標籤還能加裝不同功能。一般來說,人體內多餘的分子,會被定期清除。例如,細胞內會有溶酶體不斷分解多餘的物質,或是血液經過肝臟時會被代謝、分解。那麼,人造抗體對身體來說,屬於外來的東西,自然也會被清除。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

而 Fc區域會與細胞內體上的Fc受體結合,告訴細胞「別分解我」的訊號,阻止溶酶體的作用。又或是單純把標籤做的超大,例如接上一段長長的蛋白質,或是聚乙二醇鏈,讓整個抗體分子的大小,大於腎臟過濾孔的大小,難以被腎臟過濾,進而延長抗體在體內的存活時間。

偵測器(Fab)加上標籤(Fc)的結構,使抗體成為最早、也最成功的「天然設計藥物」。然而,當抗體在臨床上逐漸普及,一個又一個的問題開始浮現。抗體的強項在於「精準鎖定」,但這同時也是它的限制。

「Y」 字形上面的兩隻「叉叉」是敵人偵測器,能找到敵人身上的抗原特徵,並黏上去,稱為抗體結合區「Fab 區域」/ 圖片來源:shutterstock

第一個問題:抗體只能打「魔王」,無法毀掉「魔窟」。 

抗體一定要有一個明確的「標的物」才能發揮作用。這讓它在針對「腫瘤」或「癌細胞本身」時非常有效,因為敵人身上有明顯標記。但癌細胞的形成與惡化,是細胞在「生長、分裂、死亡、免疫逃脫」這些訊號通路上被長期誤導的結果。抗體雖然勇猛,卻只能針對已經帶有特定分子的癌細胞魔王,無法摧毀那個孕育魔王的系統魔窟。這時,我們真正欠缺的是能「調整」、「模擬」或「干擾」這些錯誤訊號的藥物。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

第二個問題:開發產線的限制。

抗體的開發,得經過複雜的細胞培養與純化程序。每次改變結構或目標,幾乎都要重新開發整個系統。這就像你無法要求一台偵測紅外線的無人機,明天立刻改去偵測核輻射。高昂的成本與漫長的開發時間,讓新產線難以靈活創新。

為了讓免疫藥物能走向多功能與容易快速製造、測試的道路,科學家急需一個更工業化的藥物設計方式。雖然我們追求的是工業化的設計,巧合的是,真正的突破靈感,仍然來自大自然。

在自然界中,基因有時會彼此「融合」成全新的組合,讓生物獲得額外功能。例如細菌,它們常仰賴一連串的酶來完成代謝,中間產物要在細胞裡來回傳遞。但後來,其中幾個酶的基因彼此融合,而且不只是基因層級的合併,產出的酶本身也變成同一條長長的蛋白質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

結果,反應效率大幅提升。因為中間產物不必再「跑出去找下一個酶」,而是直接在同一條生產線上完成。對細菌來說,能更快處理養分、用更少能量維持生存,自然形成適應上的優勢,這樣的融合基因也就被演化保留下來。

科學家從中得到關鍵啟發:如果我們也能把兩種有用的蛋白質,「人工融合」在一起,是否就能創造出更強大的新分子?於是,融合蛋白(fusion protein)就出現了。

以假亂真:融合蛋白的HIV反制戰

融合蛋白的概念其實很直覺:把兩種以上、功能不同的蛋白質,用基因工程的方式「接起來」,讓它們成為同一個分子。 

1990 年,融合蛋白 CD4 免疫黏附素(CD4 immunoadhesin)誕生。這項設計,是為了對付令人類聞風喪膽的 HIV 病毒。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們知道 T 細胞是人體中一種非常重要的白血球。在這些 T 細胞中,大約有六到七成表面帶有一個叫做「CD4」的輔助受體。CD4 會和另一個受體 TCR 一起合作,幫助 T 細胞辨識其他細胞表面的抗原片段,等於是 T 細胞用來辨認壞人的「探測器」。表面擁有 CD4 受體的淋巴球,就稱為 CD4 淋巴球。

麻煩的來了。 HIV 病毒反將一軍,竟然把 T 細胞的 CD4 探測器,當成了自己辨識獵物的「標記」。沒錯,對 HIV 病毒來說,免疫細胞就是它的獵物。HIV 的表面有一種叫做 gp120 的蛋白,會主動去抓住 T 細胞上的 CD4 受體。

一旦成功結合,就會啟動一連串反應,讓病毒外殼與細胞膜融合。HIV 進入細胞內後會不斷複製並破壞免疫細胞,導致免疫系統逐漸崩潰。

為了逆轉這場悲劇,融合蛋白 CD4 免疫黏附素登場了。它的結構跟抗體類似,由由兩個不同段落所組成:一端是 CD4 假受體,另一端則是剛才提到、抗體上常見的 Fc 區域。當 CD4 免疫黏附素進入體內,它表面的 CD4 假受體會主動和 HIV 的 gp120 結合。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

厲害了吧。 病毒以為自己抓到了目標細胞,其實只是被騙去抓了一個假的 CD4。這樣 gp120 抓不到 CD4 淋巴球上的真 CD4,自然就無法傷害身體。

而另一端的 Fc 區域則有兩個重要作用:一是延長融合蛋白在體內的存活時間;二是理論上能掛上「這裡有敵人!」的標籤,這種機制稱為抗體依賴性細胞毒殺(ADCC)或免疫吞噬作用(ADCP)。當免疫細胞的 Fc 受體與 Fc 區域結合,就能促使免疫細胞清除被黏住的病毒顆粒。

不過,這裡有個關鍵細節。

在實際設計中,CD4免疫黏附素的 Fc 片段通常會關閉「吸引免疫細胞」的這個技能。原因是:HIV 專門攻擊的就是免疫細胞本身,許多病毒甚至已經藏在 CD4 細胞裡。若 Fc 區域過於活躍,反而可能引發強烈的發炎反應,甚至讓免疫系統錯把帶有病毒碎片的健康細胞也一併攻擊,這樣副作用太大。因此,CD4 免疫黏附素的 Fc 區域會加入特定突變,讓它只保留延長藥物壽命的功能,而不會與淋巴球的 Fc 受體結合,以避免誘發免疫反應。

從 DNA 藍圖到生物積木:融合蛋白的設計巧思

融合蛋白雖然潛力強大,但要製造出來可一點都不簡單。它並不是用膠水把兩段蛋白質黏在一起就好。「融合」這件事,得從最根本的設計圖,也就是 DNA 序列就開始規劃。

我們體內的大部分蛋白質,都是細胞照著 DNA 上的指令一步步合成的。所以,如果科學家想把蛋白 A 和蛋白 B 接在一起,就得先把這兩段基因找出來,然後再「拼」成一段新的 DNA。

不過,如果你只是單純把兩段基因硬接起來,那失敗就是必然的。因為兩個蛋白會互相「打架」,導致摺疊錯亂、功能全毀。

這時就需要一個小幫手:連接子(linker)。它的作用就像中間的彈性膠帶,讓兩邊的蛋白質能自由轉動、互不干擾。最常見的設計,是用多個甘胺酸(G)和絲胺酸(S)組成的柔性小蛋白鏈。

設計好這段 DNA 之後,就能把它放進細胞裡,讓細胞幫忙「代工」製造出這個融合蛋白。接著,科學家會用層析、電泳等方法把它純化出來,再一一檢查它有沒有摺疊正確、功能是否完整。

如果一切順利,這個人工設計的融合分子,就能像自然界的蛋白一樣穩定運作,一個全新的「人造分子兵器」就此誕生。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一。而且現在的融合蛋白,早就不只是「假受體+Fc 區域」這麼單純。它已經跳脫模仿抗體,成為真正能自由組裝、自由設計的生物積木。

CD4免疫黏附素問世之後,融合蛋白逐漸成為生物製藥的重要平台之一 / 圖片來源:wikipedia

融合蛋白的強項,就在於它能「自由組裝」。

以抗體為骨架,科學家可以接上任何想要的功能模組,創造出全新的藥物型態。一般的抗體只能「抓」(標記特定靶點);但融合蛋白不只會抓,還能「阻斷」、「傳遞」、甚至「調控」訊號。在功能模組的加持下,它在藥物設計上,幾乎像是一個分子級的鋼鐵蜘蛛人裝甲。

一般來說,當我們選擇使用融合蛋白時,通常會期待它能發揮幾種關鍵效果:

  1. 療效協同: 一款藥上面就能同時針對多個靶點作用,有機會提升治療反應率與持續時間,達到「一藥多效」的臨床價值。
  2. 減少用藥: 原本需要兩到三種單株抗體聯合使用的療法,也許只要一種融合蛋白就能搞定。這不僅能減少給藥次數,對病人來說,也有機會因為用藥減少而降低治療成本。
  3. 降低毒性風險: 經過良好設計的融合蛋白,可以做到更精準的「局部活化」,讓藥物只在目標區域發揮作用,減少副作用。

到目前為止,我們了解了融合蛋白是如何製造的,也知道它的潛力有多大。

那麼,目前實際成效到底如何呢?

一箭雙鵰:拆解癌細胞的「偽裝」與「內奸」

2016 年,德國默克(Merck KGaA)展開了一項全新的臨床試驗。 主角是一款突破性的雙功能融合蛋白──Bintrafusp Alfa。這款藥物的厲害之處在於,它能同時封鎖 PD-L1 和 TGF-β 兩條免疫抑制路徑。等於一邊拆掉癌細胞的偽裝,一邊解除它的防護罩。

PD-L1,我們或許不陌生,它就像是癌細胞身上的「偽裝良民證」。當 PD-L1 和免疫細胞上的 PD-1 受體結合時,就會讓免疫系統誤以為「這細胞是自己人」,於是放過它。我們的策略,就是用一個抗體或抗體樣蛋白黏上去,把這張「偽裝良民證」封住,讓免疫系統能重新啟動。

但光拆掉偽裝還不夠,因為癌細胞還有另一位強大的盟友—一個起初是我軍,後來卻被癌細胞收買、滲透的「內奸」。它就是,轉化生長因子-β,縮寫 TGF-β。

先說清楚,TGF-β 原本是體內的秩序管理者,掌管著細胞的生長、分化、凋亡,還負責調節免疫反應。在正常細胞或癌症早期,它會和細胞表面的 TGFBR2 受體結合,啟動一連串訊號,抑制細胞分裂、減緩腫瘤生長。

但當癌症發展到後期,TGF-β 跟 TGFBR2 受體之間的合作開始出問題。癌細胞表面的 TGFBR2 受體可能突變或消失,導致 TGF-β 不但失去了原本的抑制作用,反而轉向幫癌細胞做事

它會讓細胞骨架(actin cytoskeleton)重新排列,讓細胞變長、變軟、更有彈性,還能長出像觸手的「偽足」(lamellipodia、filopodia),一步步往外移動、鑽進組織,甚至進入血管、展開全身轉移。

更糟的是,這時「黑化」的 TGF-β 還會壓抑免疫系統,讓 T 細胞和自然殺手細胞變得不再有攻擊力,同時刺激新血管生成,幫腫瘤打通營養補給線。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」。就像 1989 年的 CD4 免疫黏附素用「假受體」去騙 HIV 一樣,這個融合蛋白在體內循環時,會用它身上的「陷阱」去捕捉並中和游離的 TGF-β。這讓 TGF-β 無法再跟腫瘤細胞或免疫細胞表面的天然受體結合,從而鬆開了那副壓抑免疫系統的腳鐐。

為了對抗這個內奸,默克在 Bintrafusp Alfa 的結構裡,加上了一個「TGF-β 陷阱(trap)」/ 情境圖來源:shutterstock

告別單一解方:融合蛋白的「全方位圍剿」戰

但,故事還沒完。我們之前提過,癌細胞之所以難纏,在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

而近年我們發現,癌細胞的「偽良民證」至少就有兩張:一張是 PD-L1;另一張是 CD-47。CD47 是癌細胞向巨噬細胞展示的「別吃我」訊號,當它與免疫細胞上的 SIRPα 結合時,就會抑制吞噬反應。

為此,總部位於台北的漢康生技,決定打造能同時對付 PD-L1、CD-47,乃至 TGF-β 的三功能生物藥 HCB301。

雖然三功能融合蛋白聽起來只是「再接一段蛋白」而已,但實際上極不簡單。截至目前,全球都還沒有任何三功能抗體或融合蛋白批准上市,在臨床階段的生物候選藥,也只佔了整個生物藥市場的 1.6%。

漢康生技透過自己開發的 FBDB 平台技術,製作出了三功能的生物藥 HCB301,目前第一期臨床試驗已經在美國、中國批准執行。

免疫療法絕對是幫我們突破癌症的關鍵。但我們也知道癌症非常頑強,還有好幾道關卡我們無法攻克。既然單株抗體在戰場上顯得單薄,我們就透過融合蛋白,創造出擁有多種功能模組的「升級版無人機」。

融合蛋白強的不是個別的偵查或阻敵能力,而是一組可以「客製化組裝」的平台,用以應付癌細胞所有的逃脫策略。

Catch Me If You Can?融合蛋白的回答是:「We Can.」

未來癌症的治療戰場,也將從尋找「唯一解」,轉變成如何「全方位圍剿」癌細胞,避免任何的逃脫。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
解密機器人如何學會思考、觸摸與變形
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/09/09 ・6820字 ・閱讀時間約 14 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文與 Perplexity 合作,泛科學企劃執行

「Hello. I am… a robot.」

在我們的記憶裡,機器人的聲音就該是冰冷、單調,不帶一絲情感 。它們的動作僵硬,肢體不協調,像一個沒有靈魂的傀儡,甚至啟發我們創造了機械舞來模仿那獨特的笨拙可愛。但是,現今的機器人發展不再只會跳舞或模仿人聲,而是已經能獨立完成一場膽囊切除手術。

就在2025年,美國一間實驗室發表了一項成果:一台名為「SRT-H」的機器人(階層式手術機器人Transformer),在沒有人類醫師介入的情況下,成功自主完成了一場完整的豬膽囊切除手術。SRT-H 正是靠著從錯誤中學習的能力,最終在八個不同的離體膽囊上,達成了 100% 的自主手術成功率。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這項成就的意義重大,因為過去機器人手術的自動化,大多集中在像是縫合這樣的單一「任務」上。然而,這一場完整的手術,是一個包含數十個步驟、需要連貫策略與動態調整的複雜「程序」。這是機器人首次在包含 17 個步驟的完整膽囊切除術中,實現了「步驟層次的自主性」。

這就引出了一個讓我們既興奮又不安的核心問題:我們究竟錯過了什麼?機器人是如何在我們看不見的角落,悄悄完成了從「機械傀儡」到「外科醫生」的驚人演化?

這趟思想探險,將為你解密 SRT-H 以及其他五款同樣具備革命性突破的機器人。你將看到,它們正以前所未有的方式,發展出生物般的觸覺、理解複雜指令、學會團隊合作,甚至開始自我修復與演化,成為一種真正的「準生命體」 。

所以,你準備好迎接這個機器人的新紀元了嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

只靠模仿還不夠?手術機器人還需要學會「犯錯」與「糾正」

那麼,SRT-H 這位機器人的外科大腦,究竟藏著什麼秘密?答案就在它創新的「階層式框架」設計裡 。

你可以想像,SRT-H 的腦中,住著一個分工明確的兩人團隊,就像是漫畫界的傳奇師徒—黑傑克與皮諾可 。

  • 第一位,是動口不動手的總指揮「黑傑克」: 它不下達具體的動作指令,而是在更高維度的「語言空間」中進行策略規劃 。它發出的命令,是像「抓住膽管」或「放置止血夾」這樣的高層次任務指令 。
  • 第二位,是靈巧的助手「皮諾可」: 它負責接收黑傑克的語言指令,並將這些抽象的命令,轉化為機器手臂毫釐不差的精準運動軌跡 。

但最厲害的還不是這個分工,而是它們的學習方式。SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。但這還只是開始,研究人員在訓練過程中,會刻意讓它犯錯,並向它示範如何從抓取失敗、角度不佳等糟糕的狀態中恢復過來 。這種獨特的訓練方法,被稱為「糾正性示範」 。

SRT-H 研究團隊收集了 17 個小時、共 16,000 條由人類專家操作示範的軌跡數據來訓練它 。 / 圖片來源:shutterstock

這項訓練,讓 SRT-H 學會了一項外科手術中最關鍵的技能:當它發現執行搞砸了,它能即時識別偏差,並發出如「重試抓取」或「向左調整」等「糾正性指令」 。這套內建的錯誤恢復機制至關重要。當研究人員拿掉這個糾正能力後,機器人在遇到困難時,要不是完全失敗,就是陷入無效的重複行為中 。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

正是靠著這種從錯誤中學習、自我修正的能力,SRT-H 最終在八次不同的手術中,達成了 100% 的自主手術成功率 。

SRT-H 證明了機器人開始學會「思考」與「糾錯」。但一個聰明的大腦,足以應付更混亂、更無法預測的真實世界嗎?例如在亞馬遜的倉庫裡,機器人不只需要思考,更需要實際「會做事」。

要能精準地與環境互動,光靠視覺或聽覺是不夠的。為了讓機器人能直接接觸並處理日常生活中各式各樣的物體,它就必須擁有生物般的「觸覺」能力。

解密 Vulcan 如何學會「觸摸」

讓我們把場景切換到亞馬遜的物流中心。過去,這裡的倉儲機器人(如 Kiva 系統)就像放大版的掃地機器人,核心行動邏輯是極力「避免」與周遭環境發生任何物理接觸,只負責搬運整個貨架,再由人類員工挑出包裹。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但 2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan。在亞馬遜的物流中心裡,商品被存放在由彈性帶固定的織物儲物格中,而 Vulcan 的任務是必須主動接觸、甚至「撥開」彈性織網,再從堆放雜亂的儲物格中,精準取出單一包裹,且不能造成任何損壞。

2025 年5月,亞馬遜展示了他們最新的觸覺機器人 Vulcan / 圖片引用:https://www.aboutamazon.com/news

Vulcan 的核心突破,就在於它在「拿取」這個動作上,學會了生物般的「觸覺」。它靈活的機械手臂末端工具(EOAT, End-Of-Arm Tool),不僅配備了攝影機,還搭載了能測量六個自由度的力與力矩感測器。六個自由度包含上下、左右、前後的推力,和三個維度的旋轉力矩。這就像你的手指,裡頭分布著非常多的受器,不只能感測壓力、還能感受物體橫向拉扯、運動等感觸。

EOAT 也擁有相同精確的「觸覺」,能夠在用力過大之前即時調整力道。這讓 Vulcan 能感知推動一個枕頭和一個硬紙盒所需的力量不同,從而動態調整行為,避免損壞貨物。

其實,這更接近我們人類與世界互動的真實方式。當你想拿起桌上的一枚硬幣時,你的大腦並不會先計算出精準的空間座標。實際上,你會先把手伸到大概的位置,讓指尖輕觸桌面,再沿著桌面滑動,直到「感覺」到硬幣的邊緣,最後才根據觸覺決定何時彎曲手指、要用多大的力量抓起這枚硬幣。Vulcan 正是在學習這種「視覺+觸覺」的混合策略,先用攝影機判斷大致的空間,再用觸覺回饋完成最後精細的操作。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

靠著這項能力,Vulcan 已經能處理亞馬遜倉庫中約 75% 的品項,並被優先部署來處理最高和最低層的貨架——這些位置是最容易導致人類員工職業傷害的位置。這也讓自動化的意義,從單純的「替代人力」,轉向了更具建設性的「增強人力」。

SRT-H 在手術室中展現了「專家級的腦」,Vulcan 在倉庫中演化出「專家級的手」。但你發現了嗎?它們都還是「專家」,一個只會開刀,一個只會揀貨。雖然這種「專家型」設計能有效規模化、解決痛點並降低成本,但機器人的終極目標,是像人類一樣成為「通才」,讓單一機器人,能在人類環境中執行多種不同任務。

如何教一台機器人「舉一反三」?

你問,機器人能成為像我們一樣的「通才」嗎?過去不行,但現在,這個目標可能很快就會實現了。這正是 NVIDIA 的 GR00T 和 Google DeepMind 的 RT-X 等專案的核心目標。

過去,我們教機器人只會一個指令、一個動作。但現在,科學家們換了一種全新的教學思路:停止教機器人完整的「任務」,而是開始教它們基礎的「技能基元」(skill primitives),這就像是動作的模組。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

例如,有負責走路的「移動」(Locomotion) 基元,和負責抓取的「操作」(Manipulation) 基元。AI 模型會透過強化學習 (Reinforcement Learning) 等方法,學習如何組合這些「技能基元」來達成新目標。

舉個例子,當 AI 接收到「從冰箱拿一罐汽水給我」這個新任務時,它會自動將其拆解為一系列已知技能的組合:首先「移動」到冰箱前、接著「操作」抓住把手、拉開門、掃描罐子、抓住罐子、取出罐子。AI T 正在學會如何將這些單一的技能「融合」在一起。有了這樣的基礎後,就可以開始來大量訓練。

當多重宇宙的機器人合體練功:通用 AI 的誕生

好,既然要學,那就要練習。但這些機器人要去哪裡獲得足夠的練習機會?總不能直接去你家廚房實習吧。答案是:它們在數位世界裡練習

NVIDIA 的 Isaac Sim 等平台,能創造出照片級真實感、物理上精確的模擬環境,讓 AI 可以在一天之內,進行相當於數千小時的練習,獨自刷副本升級。這種從「模擬到現實」(sim-to-real)的訓練管線,正是讓訓練這些複雜的通用模型變得可行的關鍵。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

DeepMind 的 RT-X 計畫還發現了一個驚人的現象:用來自多種「不同類型」機器人的數據,去訓練一個單一的 AI 模型,會讓這個模型在「所有」機器人上表現得更好。這被稱為「正向轉移」(positive transfer)。當 RT-1-X 模型用混合數據訓練後,它在任何單一機器人上的成功率,比只用該機器人自身數據訓練的模型平均提高了 50%。

這就像是多重宇宙的自己各自練功後,經驗值合併,讓本體瞬間變強了。這意味著 AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。

AI 正在學習關於物理、物體特性和任務結構的抽象概念,這些概念獨立於它所控制的特定身體。/ 圖片來源:shutterstock

不再是工程師,而是「父母」: AI 的新學習模式

這也導向了一個科幻的未來:或許未來可能存在一個中央「機器人大腦」,它可以下載到各種不同的身體裡,並即時適應新硬體。

這種學習方式,也從根本上改變了我們與機器人的互動模式。我們不再是逐行編寫程式碼的工程師,而是更像透過「示範」與「糾正」來教導孩子的父母。

NVIDIA 的 GR00T 模型,正是透過一個「數據金字塔」來進行訓練的:

  • 金字塔底層: 是大量的人類影片。
  • 金字塔中層: 是海量的模擬數據(即我們提過的「數位世界」練習)。
  • 金字塔頂層: 才是最珍貴、真實的機器人操作數據。

這種模式,大大降低了「教導」機器人新技能的門檻,讓機器人技術變得更容易規模化與客製化。

當機器人不再是「一個」物體,而是「任何」物體?

我們一路看到了機器人如何學會思考、觸摸,甚至舉一反三。但這一切,都建立在一個前提上:它們的物理形態是固定的。

但,如果連這個前提都可以被打破呢?這代表機器人的定義不再是固定的形態,而是可變的功能:它能改變身體來適應任何挑戰,不再是一台單一的機器,而是一個能根據任務隨選變化的物理有機體。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院特別具有代表性,該學院的仿生機器人實驗室(Bioinspired Robotics Group, BIRG)2007 年就打造模組化自重構機器人 Roombots。

有不少團隊在爭奪這個機器人領域的聖杯,其中瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)特別具有代表性。該學院的仿生機器人實驗室(BIRG)在 2007 年就已打造出模組化自重構機器人 Roombots。而 2023 年,來自 EPFL 的另一個實驗室——可重組機器人工程實驗室(RRL),更進一步推出了 Mori3,這是一套把摺紙藝術和電腦圖學巧妙融合的模組化機器人系統。

2023 年來自 EPFL 的另一個實驗室—可重組機器人工程實驗室(RRL)推出了 Mori3 © 2023 Christoph Belke, EPFL RRL

Mori3 的核心,是一個個小小的三角形模組。別看它簡單,每個模組都是一個獨立的機器人,有自己的電源、馬達、感測器和處理器,能獨立行動,也能和其他模組合作。最厲害的是,它的三條邊可以自由伸縮,讓這個小模組本身就具備「變形」能力。

當許多 Mori3 模組連接在一起時,就能像一群活的拼圖一樣,從平面展開,組合成各種三維結構。研究團隊將這種設計稱為「物理多邊形網格化」。在電腦圖學裡,我們熟悉的 3D 模型,其實就是由許多多邊形(通常是三角形)拼湊成的網格。Mori3 的創新之處,就是把這種純粹的數位抽象,真正搬到了現實世界,讓模組們化身成能活動的「實體網格」。

這代表什麼?團隊已經展示了三種能力:

  • 移動:他們用十個模組能組合成一個四足結構,它能從平坦的二維狀態站立起來,並開始行走。這不只是結構變形,而是真正的協調運動。
  • 操縱: 五個模組組合成一條機械臂,撿起物體,甚至透過末端模組的伸縮來擴大工作範圍。
  • 互動: 模組們能形成一個可隨時變形的三維曲面,即時追蹤使用者的手勢,把手的動作轉換成實體表面的起伏,等於做出了一個會「活」的觸控介面。

這些展示,不只是實驗室裡的炫技,而是真實證明了「物理多邊形網格化」的潛力:它不僅能構建靜態的結構,還能創造具備複雜動作的動態系統。而且,同一批模組就能在不同情境下切換角色。

想像一個地震後的救援場景:救援隊帶來的不是一台笨重的挖土機,而是一群這樣的模組。它們首先組合成一條長長的「蛇」形機器人,鑽入瓦礫縫隙;一旦進入開闊地後,再重組成一隻多足的「蜘蛛」,以便在不平的地面上穩定行走;發現受困者時,一部分模組分離出來形成「支架」撐住搖搖欲墜的橫樑,另一部分則組合成「夾爪」遞送飲水。這就是以任務為導向的自我演化。

這項技術的終極願景,正是科幻中的概念:可程式化物質(Programmable Matter),或稱「黏土電子學」(Claytronics)。想像一桶「東西」,你可以命令它變成任何你需要的工具:一支扳手、一張椅子,或是一座臨時的橋樑。

未來,我們只需設計一個通用的、可重構的「系統」,它就能即時創造出任務所需的特定機器人。這將複雜性從實體硬體轉移到了規劃重構的軟體上,是一個從硬體定義的世界,走向軟體定義的物理世界的轉變。

更重要的是,因為模組可以隨意分開與聚集,損壞時也只要替換掉部分零件就好。足以展現出未來機器人的適應性、自我修復與集體行為。當一群模組協作時,它就像一個超個體,如同蟻群築橋。至此,「機器」與「有機體」的定義,也將開始動搖。

從「實體探索」到「數位代理」

我們一路見證了機器人如何從單一的傀儡,演化為學會思考的外科醫生 (SRT-H)、學會觸摸的倉儲專家 (Vulcan)、學會舉一反三的通才 (GR00T),甚至是能自我重構成任何形態的「可程式化物質」(Mori3)。

但隨著機器人技術的飛速發展,一個全新的挑戰也隨之而來:在一個 AI 也能生成影像的時代,我們如何分辨「真實的突破」與「虛假的奇觀」?

舉一個近期的案例:2025 年 2 月,一則影片在網路上流傳,顯示一台人形機器人與兩名人類選手進行羽毛球比賽,並且輕鬆擊敗了人類。我的第一反應是懷疑:這太誇張了,一定是 AI 合成的影片吧?但,該怎麼驗證呢?答案是:用魔法打敗魔法。

在眾多 AI 工具中,Perplexity 特別擅長資料驗證。例如這則羽球影片的內容貼給 Perplexity,它馬上就告訴我:該影片已被查證為數位合成或剪輯。但它並未就此打住,而是進一步提供了「真正」在羽球場上有所突破的機器人—來自瑞士 ETH Zurich 團隊的 ANYmal-D

接著,選擇「研究模式」,就能深入了解 ANYmal-D 的詳細原理。原來,真正的羽球機器人根本不是「人形」,而是一台具備三自由度關節的「四足」機器人。

如果你想更深入了解,Perplexity 的「實驗室」功能,還能直接生成一份包含圖表、照片與引用來源的完整圖文報告。它不只介紹了 ANYmal-D 在羽球上的應用,更詳細介紹了瑞士聯邦理工學院發展四足機器人的完整歷史:為何選擇四足?如何精進硬體與感測器結構?以及除了運動領域外,四足機器人如何在關鍵的工業領域中真正創造價值。

AI 代理人:數位世界的新物種

從開刀、揀貨、打球,到虛擬練功,這些都是機器人正在學習「幫我們做」的事。但接下來,機器人將獲得更強的「探索」能力,幫我們做那些我們自己做不到的事。

這就像是,傳統網路瀏覽器與 Perplexity 的 Comet 瀏覽器之間的差別。Comet 瀏覽器擁有自主探索跟決策能力,它就像是數位世界裡的機器人,能成為我們的「代理人」(Agent)

它的核心功能,就是拆解過去需要我們手動完成的多步驟工作流,提供「專業代工」,並直接交付成果。

例如,你可以直接對它說:「閱讀這封會議郵件,檢查我的行事曆跟代辦事項,然後草擬一封回信。」或是直接下達一個複雜的指令:「幫我訂 Blue Origin 的太空旅遊座位,記得要來回票。」

接著,你只要兩手一攤,Perplexity 就會接管你的瀏覽器,分析需求、執行步驟、最後給你結果。你再也不用自己一步步手動搜尋,或是在不同網站上重複操作。

AI 代理人正在幫我們探索險惡的數位網路,而實體機器人,則在幫我們前往真實的物理絕境。

立即點擊專屬連結 https://perplexity.sng.link/A6awk/k74… 試用 Perplexity吧! 現在申辦台灣大哥大月付 599(以上) 方案,還可以獲得 1 年免費 Perplexity Pro plan 喔!(價值 新台幣6,750)

◆Perplexity 使用實驗室功能對 ANYmal-D 與團隊的全面分析 https://drive.google.com/file/d/1NM97…

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

0
2

文字

分享

0
0
2
一次不夠震兩次,連發的地震更難懂 ──地震定位的實作篇(二)
震識:那些你想知道的震事_96
・2019/01/21 ・3484字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

解題囉!地震定位沒有想像中簡單?──地震定位的實作篇(一)中,我們已經解析過了以下的試題(取自 107 年學測自然科),但今天我們要利用這題談談不同的情況。

107 年大學學科能力測驗自然科第 68 題。圖/截自大考中心

請試想一下,題目中「離洛杉磯較近的地震」,如果發生在台灣附近,這樣一來在很近的時間之內,接連發生了地震,地震波的紀錄中會有什麼情況?又會對地震定位有什麼影響?

或許有人會聯想到物理上的干涉現象,但實驗室中接觸到的是理想的波動,純天然的地震波動會有點複雜,相對也會有一些較麻煩之處。

普遍實驗室中的干涉現象結果。圖/wikimedia

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

搖啊搖,兩個地震「連發」

如果我們先用開槍來比喻發生地震事件。它有可能是一把槍朝同個靶連開兩槍,也有可能是站得很近的兩人幾乎同時朝同一個靶開槍。這種現象,最常發生在大地震後的餘震,或者是在某地發生一連串的小型群震。

但是,如果是開槍的情況,我們都會事先知道是什麼情況。但實際上,地震學者或是氣象局進行定位的人員在看到地震站地震波時,完全不會知道兩個地震的震源確切位置,僅能藉由 P 波 S 波秒差推測大致是十分接近的兩個震源。而這種情況會對地震定位造成的困擾是:規模比較小或是造成振幅比較小的地震,能用來進行的地震測站相對較少。

以 2018 年 2 月 6 日花蓮強震後續餘震中的編號 52 號和 53 號地震,氣象局網頁上公布花蓮市測站的「即時強地動波形」圖為例:

編號 52、53 號(及其陸續的)地震,花蓮市的波形紀錄。圖/載自中央氣象局網頁

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們將這張圖「加工」一下,標出圖中的「6 個地震事件」(用灰色標註),此外其中包括編號 52 號和編號 53 號地震的 P 波(紅線)和 S 波(綠線):

修改自上圖編號 52 號花蓮站波形,標註上 6 個地震事件,並以灰色顯示其主要波動的範圍。紅色代表 P 波,綠色代表 S 波。

以花蓮站的狀況看起來每個地震事件的 P 波和 S 波都明顯好認,畢竟花蓮站距離編號 52 號的震央僅僅只有 3.66 公里,而看 P 波和 S 波的間隔相近,加上這一陣子附近地區的餘震偏多,想必 53 號的震央也不會差太遠。

但是,如果到了再遠一點的地方呢?來看合歡山觀測站(加工版)的情況:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

可見編號 53 號地震的 P 波已和 52 號地震後續的振動混雜在一起了。

因為地震波傳遞時,不同的頻率和振動型式的震波速度不一,就像賽車比賽一樣有快有慢。而上面這張圖的情況就是 53 號地震的 P 波已經追上 52 號地震「吊車尾」的尾波。可想而知,離震央再更遠的地方,可能連 S 波確切的位置都很難辨識了,如下面這張的德基測站波形圖(沒辦法加工,因為已經難以辨認):

編號 52 號地震德基站的波形紀錄。
圖/載自中央氣象局網頁

實際上臺灣的地震測站密度很高,即使是在這樣的情境下,還是大致能出這幾個地震的位置,然而若是兩個地震相隔的時間更短,地震波形發生相互干擾、難以辨認的測站一多,比較小的地震在波形資料上,往往會被大的地震給「蓋過去」,就有可能讓我們少發現到一個小地震。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

餘震是什麼?

科學家很早就發現,較大地震發生後,通常都會有餘震,而且餘震的規模和數量也會有一定隨時間衰減的關係,這點在我們之前文章(為什麼本來是主震,一下又變成前震?餘震有可能會比主震規模大嗎?──《震識》)中也曾提過餘震衰減定律。

但到底為什麼會是這樣的情況?餘震發生的原因又是怎樣?我們再從另一篇文章(在動與不動之處,那些斷層面上的複雜事(下)──《震識》)提到的斷層模型來切入,現在從地震波反演回推斷層活動的相關研究,已經可以透過地震後的波形紀錄,推測斷層上面的破裂過程。

實際上,斷層的會發生破裂區域,僅在面上部分一塊塊比較「粗糙」的「地栓」(asperity),而地栓處活動發生地震時,一來可能僅釋放了局部累積的應力(或者理解成能量),二來也可能有些處於臨界狀態的小規模地栓受地震(主震)影響,因而被誘發地震,或許這樣的餘震情況,可以拿「藕斷絲連」來比喻。

從很多例子當中都會發現,餘震分布大致會和主震發生的機制接近,震源分布的位置也會大致在同樣的斷層面附近。不過,由於主震的地栓才剛劇烈的活動完,有很多的餘震是發生在斷層上主震滑動區以外的部分,這種情況在規模越大的地震越為明顯。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

餘震分布大致會和主震發生的機制接近。圖/作者提供

2016 年的台南、高雄美濃地震就有「雙主震」

以 2016 年 2 月 6 日高雄美濃、台南的地震為例,震後報告畫出了主震時最主要的滑移區和餘震的分布,如下圖所示。圖中的白、黃、紅等方格組成的平面為斷層面,紅色為主震時最主要錯動的地方,其它小圓則是餘震,不同顏色代表不同規模。可以發現,多數的餘震集中在斷層上其它的位置,這就是主震後持續釋放能量的情況。

美濃地震主震滑移區(方格)和餘震(圓點)分布。圖/作者提供

另外,這次地震正好就發生了「兩個地震在一起」的情況,一般學術上會稱作為「雙主震」,而這次地震的例子,就是相差僅數秒鐘的主震滑動而發生的地震,藉由下方的「累積滑移量分布圖」,可以看到斷層在最初活動隨時間的變化,而在 8 秒和 16 秒處用紅色圈出了兩個地栓的位置,而這兩個地栓初始錯動的時間也僅只差了一秒鐘,代表確實是兩個同時發生的地震事件。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

反演出美濃地震的斷層面破裂分布,顏色代表斷層錯移量,以公分表示;星號表示震央,紅色圈起來為主要滑移的地栓。圖/作者提供

不過,這樣類型的「雙主震」在中央氣象局最初提供的報告根本看不出來,因為地震波整個被包住了,在初步僅靠 P 波、S 波和最大振幅進行地震定位與芮氏規模計算的方式下,只會知道斷層「初始發生錯動的地點」,即是上圖標示出紅色星號的位置。

而像中央氣象局地震速報,需在極短時間或是用自動化的方式判讀地震並立即公布,就無法用前述學者解析地震波的方式來還原「案發現場」,僅能提供在短時間內盡可能精確的數據,可以說是「沒辦法中的最好辦法」,當然以這次地震的例子來說,即使作為一個地震事件處理,對於後續震度的評估,並不會造成太大影響。

地震定位、規模、震度對於防災的意義

藉此我們不妨思考一下,為何強震警報多以震度四級作為發布標準?在誤差在所難免,無法 100% 避免的情況下,即使四級的震度多半不會有重大災情,但把誤差一級的程度考量進去,我們或許應該對警報某程度多一分警戒!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

像這樣有多個地震或是雙主震讓震波交雜的狀況,主要帶來的麻煩是在於像氣象局這樣第一線的資料處理端,可能會有非戰之罪的誤判或是增加資料處理的繁複程度,但這對科學家而言,卻是一個能讓我們解開斷層特性的現象。因為每一個斷層或是盲斷層都像人有百百種一樣,有不同的特性,因此多了解一些,有助於我們評估斷層未來錯動時的情況,當然,這樣的研究對於未來的防災多少也是有助益的!

延伸閱讀

本文轉載自震識:那些你想知道的震事,原文為《地震定位實作篇之二:地震連發,定位者的最大煩惱》,也歡迎追蹤粉絲頁震識:那些你想知道的震事了解更多地震事。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
震識:那些你想知道的震事_96
38 篇文章 ・ 10 位粉絲
《震識:那些你想知道的震事》由中央大學馬國鳳教授與科普作家潘昌志(阿樹)共同成立的地震知識部落格。我們希望透過淺顯易懂的文字,讓地震知識走入日常生活中,同時也會藉由分享各種地震的歷史或生活故事,讓地震知識也充滿人文的溫度。