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母子連心

陸子鈞
・2011/12/12 ・400字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

隨心所至並不容易,但嬰兒和媽媽卻只要互相投以微笑,就能跟隨對方的心跳。一項新的研究指出,三個月大的嬰兒,和他的母親能彼此同步心跳,誤差在僅僅幾毫秒內。科學家找來40對母子,利用皮膚電極貼片,追蹤心跳。發現只要一個愛的眼神相會,或者柔情的低語,心跳幾乎能立刻同步。藉由怡人的互動同步心跳,目前只發現存在於媽媽和嬰兒間(譯註:研究包含三個月到13歲大的孩童),研究成果發表於《嬰兒行為及發展》(Infant Behavior and Development)期刊。科學家推測,當人類接收到來自另一個體的表情語言,會開啟腦中特定區域,並調整心跳研究團隊過去的研究也顯示,無法接收來自母親聲音的嬰兒,會像青少年一樣較無法產生情感上的共鳴。早熟的嬰兒,或有產後憂鬱的母親,有高風險會喪失社交技巧,因為他們可能錯過早期母子互動的機會。

資料來源:ScienceShot: Human Hearts Beat Together [5 December 2011]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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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

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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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心跳過慢恐昏厥——生理性起搏式手術、智能速率心律調節器,助維持心臟功能
careonline_96
・2023/07/27 ・2506字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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「醫師,我的心跳好慢。」王女士說。

「有感到不舒服嗎?」醫師問,一邊把手搭在患者的手腕上計算心跳速率。

「就覺得很沒力,經常會頭暈。」王女士說。

「你的心跳每分鐘才 40 幾下,要趕緊檢查喔。」

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經過詳細檢查,確認患者屬於病理性心跳過慢,於是建議植入心律調節器治療。台大醫院內科部賀立婷醫師表示,由於患者的心臟功能較差,於是採用新發展的生理性起搏術式來裝設,並選擇了能依據生理需求調整輸出的智能速率心律調節器,能幫助大幅改善症狀,也能避免造成心臟衰竭。

我們的心臟會持續跳動將血液送往全身。賀立婷醫師解釋,在正常的狀況下,竇房結(SA node)會以穩定的速率發出電訊號,促使心房收縮,接著電流會經由房室結(AV node)傳到心室,造成心室收縮。若是竇房結發出電訊號的速率太慢,或是房室結的傳導中斷,都會造成病理性心跳過慢。

導致竇房結或房室結功能異常的主要原因之一為老化。賀立婷醫師說,其他的原因還包括心肌梗塞、心臟手術等。

心跳過慢的病人可能會覺得比較沒有力氣、頭暈。賀立婷醫師指出,還有部分患者的心跳會暫停,如果心跳暫停的時間過久,腦部無法得到足夠的血流量,就會昏厥。

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「正常狀況下,心臟會隨著身體的活動調整輸出量。」賀立婷醫師說,「心跳過慢可能無法滿足一般人在日常生活、工作、運動的需求,導致活動力變差、容易頭暈、喘,使生活品質受到影響,嚴重還可能導致暈倒、甚至引起腎臟功能惡化。」

智能速率心律調節器,根據生理需求調整輸出

發現心跳過慢時,醫師會嘗試找出病因,並排除藥物的影響。賀立婷醫師表示,如果確認是病理性心跳過慢,病人有症狀並影響到日常生活或器官的功能時,唯一的治療方式便是放置永久性心律調節器。心律調節器能夠發出電訊號,維持心跳速率。

我們的竇房結能夠依照生理需求,適時調整心跳速率。賀立婷醫師說,為了讓心律調節器發揮類似竇房結的功能,部分心律調節器會偵測身體動作,在動作增加時,調高心跳速率;在動作減少時,調低心跳速率。

但是偵測身體動作的機制會比較受限,賀立婷醫師解釋,因為心律調節器安裝在鎖骨下方,若是病人的動作不影響到胸部,便無法調整心跳速率。例如踩室內運動腳踏車,上半身動作幅度較小,心律調節器可能無法感應到動作;或者是在心情緊張但身體沒有活動的時候,這類心律調節器也無法調高心跳速率。

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智能速率心律調節器則能夠克服傳統心律調節器的限制,透過偵測心臟收縮率,有效調整心率輸出,故在患者靜坐休息、心情平靜的時候,智能速率心律調節器會調低心率輸出;在患者活動或是感受到壓力、緊張激動的時候,能適時調高心率輸出,充分滿足生理需求。

生理性起搏術式,幫助維持心臟功能

此外,因應醫學進步,自 2000 年開始電生理學界開始發展新的手術方式——生理性起搏術式。

正常的電氣傳導是從心房傳到心臟中間的房室結,然後經由希氏束(His bundle),再延著左束支、右束支傳向兩邊的心室。賀立婷醫師解釋,過去在置放心律調節器時是將導線放在右心室,所以電氣傳導的方向會和原本的方向不同。

生理性起搏術式正是為了貼近正常的生理狀態而出現。賀立婷醫師說,生理性起搏術式是將導線從右心室放入心室壁中靠近希氏束的位置,達到「希氏束起博」的效果,讓心律調節器發出的電訊號,能夠透過希氏束與左束支、右束支刺激心室收縮。

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生理性起搏技術還能根據患者的狀況調整,針對左束支傳導阻滯,將導線放到靠近左束支的位置,達到「左束支起搏」的功能。

採用生理性起搏術式能讓電流以貼近生理的方式傳導,在改善心搏過緩的同時,也能夠避免左、右心室收縮不同步,比較不會影響心臟本身的功能,避免造成心臟衰竭等併發症。

賀立婷醫師指出,一旦進展為心臟衰竭就不容易逆轉,所以針對已經心臟衰竭的病人,基本上都會盡量考慮採用生理性起搏術式,避免讓心律調節器的電訊號是由右往左傳;至於尚未有心臟衰竭的患者,若採用生理性起搏術式,也能大幅降低未來出現心臟衰竭的機率。

在安裝心律調節器前,醫師都會根據病況與家屬、患者詳細討論,協助選擇合適的手術方式。

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心律調節器能夠幫助患者維持心律,改善症狀與生活品質。賀立婷醫師提醒,即使狀況穩定,也要按時回診,定期檢查心律調節器,確保功能正常。目前已有蠻多心律調節器能提供居家遠端監控的功能,如裝有此功能心律調節器的患者,就能將資料上傳至雲端,若出現異常,醫療團隊也能迅速提醒患者回診。

貼心小提醒

放入心律調節器後,患者要避免接近磁場強大的地方,以免干擾心律調節器的運作。賀立婷醫師說,到醫院做檢查或通過安檢時,請事先告知工作人員。

日常生活中的吹風機、微波爐並不會影響心律調節器。若有任何疑問,都可以向醫療團隊諮詢喔!

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careonline_96
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陸子鈞
・2011/12/12 ・400字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

隨心所至並不容易,但嬰兒和媽媽卻只要互相投以微笑,就能跟隨對方的心跳。一項新的研究指出,三個月大的嬰兒,和他的母親能彼此同步心跳,誤差在僅僅幾毫秒內。科學家找來40對母子,利用皮膚電極貼片,追蹤心跳。發現只要一個愛的眼神相會,或者柔情的低語,心跳幾乎能立刻同步。藉由怡人的互動同步心跳,目前只發現存在於媽媽和嬰兒間(譯註:研究包含三個月到13歲大的孩童),研究成果發表於《嬰兒行為及發展》(Infant Behavior and Development)期刊。科學家推測,當人類接收到來自另一個體的表情語言,會開啟腦中特定區域,並調整心跳研究團隊過去的研究也顯示,無法接收來自母親聲音的嬰兒,會像青少年一樣較無法產生情感上的共鳴。早熟的嬰兒,或有產後憂鬱的母親,有高風險會喪失社交技巧,因為他們可能錯過早期母子互動的機會。

資料來源:ScienceShot: Human Hearts Beat Together [5 December 2011]

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心房顫動易忽略,直到中風才發現!症狀提醒與治療解析
careonline_96
・2023/03/28 ・2500字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「醫師,我的心臟經常亂跳、心悸,而且我還會喘。」70 歲的老先生摀著胸口抱怨。

亞東紀念醫院心臟血管內科黃姍惠醫師回憶,該名患者經過連續心電圖檢查後發現患有心房顫動,而且一天中有快 7 小時的時間處在心房顫動的狀態。經討論,患者接受了冷凍消融導管治療。

「(手術)隔天老先生開心地說他的症狀消失了,沒有心悸、也不會喘,終於解決長期以來的困擾。」黃姍惠醫師說,「老先生都有持續回門診追蹤,目前也沒有復發的狀況。」

黃醫師表示,心房顫動是相當常見的心律不整,可能會導致腦中風、心肌梗塞、心臟衰竭,且整體死亡風險上升,及早診斷及治療,可以改善生活品質。

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心跳過快、不規則,當心心房顫動

心房顫動是最常見的心律不整,黃醫師指出,發生原因主要是心臟左心房肺靜脈出口處有不正常的放電,導致心跳過快、不規則。

黃醫師表示目前台灣的心房顫動的盛行率約 1.5%,若是超過 65 歲以上的族群,則每 100 人裡面可能就有 4 位罹患心房顫動;80 歲以上的族群,大概每 10 人就有一位。隨著社會高齡化,心房顫動的患者越來越多,超過 65 歲以上的民眾是高風險族群,都應該留意是否有心房顫動的症狀或心跳不規則的狀況。

心房顫動亦很容易跟慢性疾病共同存在,例如高血壓、糖尿病、心血管阻塞的病史,還有一些較容易被忽略的病患,包括睡眠呼吸中止症、甲狀腺功能亢進等。若您有這些疾病,也應留意自己是否有心房顫動。

心房顫動可能無症狀,直到中風才發現!

黃醫師進一步說明,心房顫動最常見的症狀是心悸、心臟亂跳的感覺。由於心跳過快,病患有時候會感到胸悶、喘,或因心跳過快導致心肌缺氧引起胸痛,以及心臟輸出量可能不足,而導致頭暈、無力。

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值得注意的是,部份心房顫動的病患沒有明顯症狀。黃醫師說,早期的研究統計,無症狀心房顫動的比例約 17%,隨著診斷工具的進步,2022 年發表的研究顯示,無症狀心房顫動的比例高達 25%,這些病患常常是在發生併發症,例如腦中風、肢體中風、甚至心臟衰竭之後,才被檢查出心房顫動。

由於心房顫動發作時,心房無法有效收縮,所以在左心耳可能漸漸形成血栓。黃姍惠醫師解釋,這些血栓若隨著血液流出心臟,就可能在身體各處造成栓塞,流到腦部會導致腦中風、流入冠狀動脈會導致心肌梗塞、流入腎動脈會導致腎臟中風、流入周邊動脈則會導致肢體中風。

此外,有些病患長期處在心房顫動的狀態,會導致心臟擴大,使瓣膜功能逐漸退化,而出現心臟衰竭的症狀。

因為可能出現腦中風、心肌梗塞、心臟衰竭等嚴重併發症,如果沒有積極治療,心房顫動患者比起一般人中風的機率是 5 倍以上、心臟衰竭的機率是 3 倍以上、整體死亡風險是 2 倍以上!不得不慎!

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積極治療預防中風

透過心電圖檢查可以診斷出心房顫動,但因為心房顫動可能是陣發性,所以只做一張心電圖未必能夠剛好遇到心房顫動發作。黃姍惠醫師說,這時候就需要做連續式 24 小時心電圖,甚至需要 7 天、14 天的心電圖檢查,才有辦法確定診斷。

心臟科醫師會依據病患的風險,來幫病患決定是否需要抗凝血劑,黃姍惠醫師說,如果是高風險的患者,需要終生服用抗凝血劑;如果是陣發性,或處在持續性心房顫動,有機會做心律的控制,一般會給予抗心律不整的藥物。如果抗心律不整藥物無法改善,就會建議進行導管消融治療。

心房顫動導管消融治療包括「傳統電氣燒灼術」與「冷凍消融術」,黃姍惠醫師解釋,這兩種做法的目的都是要封堵源自肺靜脈的異常電氣訊號,讓亂跳的訊號傳遞不出來,讓心臟維持正常律動。

封堵的方式不同:傳統心導管電氣燒灼手術,是利用熱能在肺靜脈口附近一點一點地燒灼,造成一個點狀的圓圈;而冷凍消融術是將一個球囊,放在肺靜脈出口處,然後將液態笑氣注入球囊中,使球囊溫度降到攝氏 -55 度,來冷凍肺靜脈出口的組織,製造一圈連續的傷痕。

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「傳統電氣燒灼術」與「冷凍消融術」都可以藉由 3D 立體定位的輔助,達到導管手術所需要的精準度。黃姍惠醫師說,傳統電氣燒灼術得一點、一點的燒灼把肺靜脈出口圈起來,手術時間大約需要 4 個小時;至於冷凍消融術能夠一次冷凍整圈肺靜脈出口,大幅縮短手術時間至 2 個小時,而且較不會有破裂、心包膜填塞的風險,有助提升安全性。

兩種導管消融術的成功率相當,約 8 成患者的症狀有顯著改善,約 6 成患者不再復發心房顫動。

貼心小提醒

心房顫動是最常見的心律不整,可能會讓人感到心悸、頭暈、無力、胸悶、呼吸急促,但約 25% 的人沒有明顯症狀。黃姍惠醫師強調,由於心房顫動會增加中風、、心肌梗塞、心臟衰竭的風險,所以不管有沒有症狀都要與醫師討論,及時採取合適的治療。

年紀越大,越容易出現心房顫動,超過 65 歲的民眾是高風險族群,都應該要注意自己的狀況,或做心電圖篩檢,才能早期發現、早期治療!

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