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當歸能補血,還能預防 PM2.5 病變?

活躍星系核_96
・2017/10/17 ・1887字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 605 ・十年級
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  • 國立中山大學化學系助理教授王家蓁研究團隊的研究成果已獲國際知名期刊《Scientific Reports》刊登。圖片來源: 國立中山大學提供

《本草綱目》中記載「當歸」可以「和血補血」,國立中山大學化學系助理教授王家蓁研究團隊首度以科學方法證實「幾千年來老祖宗的智慧不是隨便說說」,她發現當歸中的一種活性成分「苯酞類化合物」確實能調節並提升血液輸送氧氣的功效,研究成果已獲國際知名期刊《Scientific Reports》刊登,未來經由動物與人體實驗,可望應用於開發 PM2.5 預防醫學。

本研究起因於王家蓁一次在吃「當歸麵線」時的靈光乍現,「大家都聽說過當歸可以補血行氣,那時我就想說這是真的嗎?」秉持追根究柢的精神,王家蓁回到實驗室即投入當歸對血液影響的研究,她將當歸萃取液滴入人體血液進行體外實驗觀察,透過共振拉曼光譜、血氧平衡實驗及蛋白質理論計算模擬,歷經三年半,終於證實當歸中的一種活性物質,對於血液中負責輸送氧氣的主角─血紅蛋白(又稱血紅素)確實有調控其分子結構的作用,並藉此提升血液釋放氧氣到組織細胞的功效。

當歸為補血要藥,jennyhsu47@flicker by CC 2.0

「這是全球首次以科學方法由分子層級證實當歸真的可以『補血行氣』」,王家蓁表示,當歸被人類使用已有千年歷史,此研究終於證實其能補充血液功能,促使氧氣行於週身器官細胞。將持續進行動物、臨床實驗及安全劑量等測試,未來將可望開發新藥物或預防醫學,應用於各類與缺氧相關的重大疾病,包括心血管疾病、腦神經退化性疾病(如阿茲海默症)及癌症等。

身兼中山大學氣膠科學研究中心主任的王家蓁指出,根據衛福部 106 年 6 月公布的最新台灣十大死因中,有高達 7 項疾病皆與 PM2.5 暴露相關。各項與 PM2.5 相關的疾病中,慢性阻塞性肺病(COPD)是很容易被輕忽的肺部疾病,卻高居全球人類死因的第 3 名。近來已有研究發現每天多增加 10 μg/m的 PM2.5 暴露量會增加 2.5% COPD 致死率。當肺部發生阻塞時,氧氣及二氧化碳在受損的肺泡中進行氣體交換的效率也會降低,導致無法吸入足夠的氧氣維持身體正常運作,細胞及組織缺氧是伴隨 COPD 發生的必然結果。 因此,「找出有效方法提升血液氧氣輸送及釋放效率」是可能幫助預防或緩衝 PM2.5 對全身各器官組織造成衝擊甚至病變的策略之一。

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本次有關當歸中活性物質對血液功能影響的研究成果,未來可望應用於開發 PM2.5 預防醫學。由王家蓁主導的中山大學氣膠科學研究中心團隊,目前正與國內醫療體系和國外研究單位攜手合作,積極開發能夠降低 PM2.5 導致的各種重大疾病的新藥物和預防方法。

當歸中富含的活性物質有何種效用?

人類生命之得以維繫,完全仰賴於是否有足夠的氧氣能夠順利輸送至全身各器官及組織細胞,使他們得以正常發揮應有的生物功能。一旦細胞發生缺氧(cellular hypoxia),輕則導致生物功能失調及各種病變衍生,重則可能在極短時間內因缺氧窒息而導致死亡。在人體中負責扮演氧氣運送的關鍵主角就是血液中的血紅蛋白(又稱血紅素)。

血紅蛋白是大自然賦予人類維繫生命運作之內建高度精密的分子機器。血紅蛋白是由兩個 α 球蛋白單體、兩個 β 球蛋白單體所組成的四聚體。人體內氧氣的輸送及釋放即是透過血紅蛋白這四個球蛋白單體間的協同作用及其對應的分子構型來完成。我們呼吸時,微觀下的血紅蛋白分子其實也在呼吸,透過兩種不同血紅蛋白構型─包括鬆弛態 (relaxed, R state) 及緊張態 (tense, T state) 之間的轉換,血紅蛋白可以行使攜帶或釋放氧氣的任務。

血紅蛋白可說是科學家最早開始研究的蛋白質之一,分子生物學家 Max. Perutz 教授早在 1962 年就因首先解析出血紅蛋白的結構而獲頒諾貝爾化學獎的殊榮。但除了血紅蛋白本身之外,人體內還有一種重要化學成分,2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG) 在紅血球內扮演異構調控因子(allosteric modulator)的角色,可以輔助血紅蛋白在適當時機將氧氣釋放給各器官及組織細胞。然而,隨著年紀增長,人體內合成 2,3-BPG 的效率會逐漸降低,導致血紅蛋白釋放氧氣的效率逐漸下降。

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王家蓁研究團隊經過 3 年半時間,利用共振拉曼光譜首先證實當歸萃取物對於血紅蛋白具有顯著異構調控的效應,將血紅蛋白穩定於低氧親和力而較容易釋放氧氣的構型狀態。經過抽絲剝繭找出當歸中的可能活性物質,再利用血氧平衡實驗,確認血紅蛋白的生物功能指標—對氧親和力確實有規則性地受到當歸中所富含的該類活性物質之有效調控。為了掌握這些活性成分之所以能夠有效調控血紅蛋白結構及功能的分子機制,王家蓁研究團隊進一步利用蛋白質理論計算模擬找出血紅蛋白受到當歸活性物質調控的活性位點,並進而推衍出一過去從未被提出的血紅蛋白異構調控可能機制。

  • 本文改寫自國立中山大學新聞稿

參考資料

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活躍星系核_96
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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

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AI 生成影像有多接近真實世界?人類將製造出世界模擬器?
泛科學院_96
・2024/04/22 ・670字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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Sora 號稱自己是世界模擬器,但真的嗎?

這個問題,AI 大佬與研究者們比你更關心!

Sora 推出後不到一個月,不僅各大研究機構像開掛般發表相關論文,連 Nvidia、Meta、微軟,甚至是特斯拉創辦人 Elon Musk 也都跳出來分享看法⋯⋯

今天呢,我們從論文與 AI 大佬們的意見,來回答這兩個問題:

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  1. 為什麼 Sora 敢稱自己是世界模擬器?
  2. 世界模擬器離我們還有多遠?

說了那麼多,最後想問各位,你覺得照這個速度發展下去,你覺得會先成真呢?

  1. 通用型人工智慧
  2. 人類移民火星
  3. 都看不到,人類要滅亡了

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泛科學院_96
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我是泛科學院的AJ,有15年的軟體測試與電腦教育經驗,善於協助偏鄉NPO提升資訊能力,以Maker角度用發明解決身邊大小問題。與你分享人工智慧相關應用,每週更新兩集,讓我們帶你進入科技與創新的奇妙世界,為未來開啟無限可能!

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從成長的極限到永續系統發展——《成長的極限》導讀
臉譜出版_96
・2024/04/22 ・3899字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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  • 文/顏敏仁
    • 國立政治大學教育學院教授暨數位賦能與永續發展研究中心主任
    • 國際系統動態學臺灣分會主席

何飛鵬社長邀請我寫這篇導讀時,《成長的極限》(The Limits to Growth)系列書籍已被翻譯成近 40 種語言,全球銷售一千多萬本,被譽為 20 世紀最具影響力書籍之一。1972 年出版的本書源自傑伊.佛烈斯特(Jay W. Forrester)教授創立的 MIT System Dynamics Group 系統科學研究,由羅馬俱樂部(Club of Rome)支持其研究及出版。17 位科學家運用佛烈斯特的世界模型原型為基礎提出 World3 電腦模型,分析描述地球環境與經濟社會從 1972 年到 2100 年的可能未來景象並提出警示建議,由唐妮菈.米道斯(Donella Meadows)、丹尼斯.米道斯(Dennis Meadows)、喬詹.蘭德斯(Jorgen Randers)及威廉.貝倫斯(William Behrens)代表撰文出版成為世界第一本以電腦科學分析環境風險的報告。同年聯合國提出《人類環境宣言》。

想像 50 年多前這本書帶給世人什麼震憾?世界頂尖科研團隊提出,在有限的地球資源條件下,若依人類追求經濟成長的慣性發展趨勢,以及環境社會解方的行動時間延遲,將可能不自覺導致超過地球限度的開發(overshooting)而讓資源失衡崩潰。本書運用科學數據分析描繪的 12 種未來發展可能景象,不只是成長趨緩或停滯而已,還有全面毀滅式的環境經濟社會崩潰。這樣的論述在追求經濟成長的 1970 年代堪稱非常反直覺的驚天論述,有其支持者,也有大量的批評接踵而來。包含諾貝爾經濟學獎得主在內的許多批評者無法理解其分析的依據,也不相信其推論,甚至認為是不負責任的危言聳聽。

出版 20 年後的 1992 年,作者群更新內容以《超過限度》(Beyond The Limits)之名重新出版,同年聯合國召開首次全球環境及發展高峰會,宣布《聯合國氣候變化綱要公約》(UN Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)與《生物多樣性公約》(Convention on Biological Diversity);30 年後的 2002 年,作者群再更新實際發生數據研究出版《成長的極限》三十週年增訂版,再與聯合國世界永續發展高峰會議同步,跨入 21 世紀倡議永續社會;40 年後的 2012 年,聯合國通過「永續發展目標」(Sustainable Development Goals, SDGs),乃至於 2015 年 193 個會員國全數簽署《巴黎協定》(Paris Agreement)執行 1992 年的相關環境公約。本書出版 50 週年時,世界頂尖科學期刊《自然》(Nature)發表專文呼籲科學家們應該停止對成長極限的爭論而共同全力為經濟環境永續發展努力。

有「東方諾貝爾獎」之稱的唐獎永續發展獎得主、歷任三屆聯合國祕書長特別顧問的國際知名經濟學家傑佛瑞.薩克斯(Jeffery Sachs)是聯合國千禧年發展目標(MDGs)、永續發展目標(SDGs)及《巴黎協定》重要推手。曾公開表示《成長的極限》是 50 年前他就讀哈佛大學經濟系時的指定必讀名著,對其影響啟發深遠。

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圖/envato

時至今日,國際經濟社會已廣為倡議 SDGs 及 ESG 等等永續發展行動與政策實踐,甚至是產官學各界領導人必修知識與國民素養教育。再讀這本引領思潮,橫跨兩世紀的經典之作,我們可以用什麼視角來品析及反思學習呢?

以對話取代對立:研究方法學

本書所引發的跨世紀跨領域對話,可以從研究方法學的特性來理解。古有云:事實勝於雄辯。對於已經發生的事件及資料加以科學分析歸納,是為研究方法中的歸納法(inductive reasoning)。這種方法的好處是依據取得資料幫助吾人從經驗中學習,以及傳遞知識。然而,對於還沒有發生的未來可能,歸納法則可能受到限制或僅能以過去相關資料有限度的推測未來趨勢。演繹法(deductive reasoning)則是一種運用行為邏輯與科學分析推論未來可能發展的研究方法,可依據邏輯幫助吾人規畫未來情境並分析可能性。若是從科學研究角度,要隨著時代持續進步,最好是同時有從經驗學習的能力以及展望未來的能力,亦即歸納法加上演繹法的持續運用。反之,若將歸納法 vs 演繹法直接二選一,便容易產生對立觀點。

若要能夠開放式對話,其實我們需要理解的是歸納法強調「資料」(data),演繹法重視「規則」(rule)。這兩種研究方法並沒有直接衝突,而是關注點不同。持各種不同研究方法及論述立場的人們之間沒有不合,而是需要對話及互相理解彼此想法。分析已發生的事件及資料需重視精準度及解釋力;而對於未來看法的對話,我們既然拿不到「未來」的資料,便需要更重視行為邏輯結構的分析(structural analysis)而避免不知其所以然而為之的黑箱(black box)預測。如此大家才有機會一起探討各種未來可能的行為模式及發展趨勢。因此,作者持續的對外聲明,他們沒有要直接對未來做預測(prediction),而是希望勾勒規畫各種行為模式下的可能未來情境(scenario planning),以做為政策及個人選擇參考。

以平常應對無常:系統動態學

許多人看到本書描繪 21 世紀可能成長超過限度並導致崩毀的反直覺景象,非常難以相信亦或是恐懼無常。然而本書卻有條有理的說明,不論是呈現持續成長、成長趨緩、超過限度並出現振盪、超過限度並導致崩毀等等看似反直覺的各種未來情境,都有 World3 模型中可以解釋各種行為模式的結構性原因。這樣的分析方式正是典型的系統動態學(System Dynamics, SD)。相較於傳統的線性思考方式,SD 重視系統思考(Systems Thinking)及因果回饋環路關係,考慮作用時間延遲,並運用電腦模型分析系統運作結構模式來推論未來發展趨勢。經歷各種複雜系統研究分析與歸納學習各種非線性動態趨勢變化後,系統科學家習以為常的運用 SD 分析方法將一般人認為動態趨勢變化的「無常」理解為可以探究其結構性原因及對策的「平常」。因此,作者在書中強調的「調整系統結構」(change the structure of the system)等等論述。雖然文字上並不親民,卻也是典型的系統科學家用語及系統思維。

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SD 重視脈絡分析,從心智模式(Mental Model)、系統思考、電腦模擬與未來情境分析,到對行為模式的反思學習,其持續追根究柢的科學專業,以及對未來保持開放思考的態度正是精髓所在。因此,當系統科學家在情境分析的過程中發現有非常不利的未來可能時,會防範未然提出早期警訊,呼籲要調整系統結構並儘早採取對策,便不難理解。系統動態學的應用也能有效協助規畫建立有利於未來發展的各種系統。

主動選擇勝過被動無奈

這不是無奈,這是我們的選擇。本書提到世界面臨的不是一個預先注定的未來,而是一個選擇,亦即在不同的心智思考模式之間所做的選擇。

面對成長的極限與可能的崩潰,作者仍然採取積極的思考方式,建議人類從面臨成長極限的經濟模式反思典範轉移到永續系統(Transitions to a Sustainable System),為長存發展之道。因此作者提出了許多可能協助人類邁向永續系統的作法。惟面對未來發展,值得我們重視的並不僅於作者所建議的作法,亦或是再次爭論作者所提方法的精準度,而是我們是否能夠用非常審慎的態度、以科學方法為基礎來關注分析真實環境威脅與經濟及社會需求,進而可能找到兼容並進的永續發展路徑。作者也表示其研究是在試圖找出各種可能的未來,而不是要單一預測未來。他們鼓勵讀者多學習、多思考、並做出個人的選擇。

圖/envato

思索面對未來發展,心智模式非常重要。永續發展需奠基於人類自我覺察的視界與能力。挪威前首相、唐獎永續發展獎第一屆得主布倫特蘭(Gro Harlem Brundtland)所領導的聯合國環境與發展委員會(United National Commission on Environment and Development)在 1987 年發布著名報告:〈我們共同的未來〉(Our Common Future),為「永續發展」提供經典定義:「永續發展係指能滿足當今需求,卻不犧牲未來世代滿足其需求」。在諸多學者、倡議人士的持續努力下,永續發展成為一種理性看待世界的系統性思考,有了結合物理環境、工程系統、社會經濟文化背景的分析框架。永續發展試圖理解世界經濟、全球社會和地球的實體環境等三個複雜系統的互動。而為了實現永續的經濟、社會及環境目標,也必須達成政府和企業的良善治理。

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邁向永續系統的未來展望

教育與自覺非常重要,我們主動選擇的行為改變與經濟社會轉型,是邁向永續系統的未來展望。聯合國倡議推動的永續發展教育(Education for Sustainable Development, ESD)已將系統思考、自我覺察、未來情境策略規畫等能力列入未來人才核心能力培育綱領。2023 年《聯合國氣候變化綱要公約》(UNFCCC)第 28 屆締約方大會(COP28),更是首度盤點全球近200國氣候行動,正視具體實踐。

羅馬俱樂部沒有停止其主動選擇權和科學精神,在《成長的極限》出版 50 年後,發布了核心主張聲明,希望協助大眾正確瞭解該書所欲傳遞的訊息。並邀請原作者丹尼斯.米道斯和喬詹.蘭德斯再撰寫出版《極限與超越》(Limits and Beyond)一書,回應他們 50 年期間對相關重大議題的持續考證與反思學習報告。羅馬俱樂部仍持續出版其他以科學探索永續發展未來路徑的書籍報告。

MIT System Dynamics Group 持續推廣系統科學研究並成立永續發展倡議單位。國際系統動態學會(System Dynamics Society)在全球五大洲許多國家及區域設立分會,以推廣相關教育及產業社會服務。在臺灣,系統思考能力的培養已列入教育部頒布的十二年國民教育課綱(108 課綱),系統動態學的核心管理科學技術已經國科會核定成立全國第一個 ESG 產學技術聯盟。SDGs 與 ESG 等永續發展行動與相關政策已經在具體實踐過程中,如本書所建議的方針「In transition to a sustainable system」,以科學基礎和建設性的對話,大家一起集思廣益地球與人類發展典範轉移邁向永續系統。最後呼應本書以及聯合國的倡議及努力,「Towards sustainable system development from the limits to growth」,從成長的極限到永續系統發展的積極作為,是我們共同的未來。

——本文摘自《成長的極限》,2024 年 03 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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臉譜出版_96
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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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可以瑟瑟!AI 陪伴使用心得——我的 AI 女友有點危險?
泛科學院_96
・2024/04/21 ・963字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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任何新科技誕生,人們總會問:「可以拿來瑟瑟嗎?」

AI 也不例外,在去年 AI 浪潮中,「AI 女友」,或者說「AI 陪伴」,也如雨後春筍般出來。

從去年六月開始,加密創投傳奇 A16z 就不斷宣揚 AI 陪伴是趨勢,這東西有搞頭阿!還順勢在 GitHub 上分享自己開發的 AI 陪伴服務。

不過,我更在意的是 A16z 年初分享的 AI 陪伴工具圖!這裡的英文字母(NSFW)引起我高度的興趣,因此稍微探索了一下。所以今天呢,就來分享使用第一象限服務的心得……

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額……會被黃標?剪輯說所有素材都要上馬賽克?

蛤?這集居然能接到業配?廠商爸爸會罵?

恩……好,所以今天,我們來聊三件事:

  1. A16z 這張圖除了第一象限,還說了什麼未來趨勢?
  2. 推出 firefox 的 Mozilla 基金會對 AI 陪伴提出的警告
  3. 「AI 陪伴」真的有助於心理健康嗎?

如果你想來點刺激的,請自己探索第一象限,我幫不了你,但也麻煩看完 Mozilla 對 AI 交友提出的警告再行動。廢話不多說,讓我們開始吧~

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總之,使用 AI 陪伴服務的時候,我們建議妳參考Mozilla基金會的建議,我把中文翻譯放在這,希望能幫助到想用 AI 女友的人。

然後我回頭看了一下我有用過的 AI 女友,好像都蠻危險的……就不推薦各位去用了,自己斟酌。

最後,我們把兩方對 AI 陪伴的觀點與資訊放在這裡。因為我只研究 AI 女友,如果你想要看 AI 男友的測試,這個……給我一點時間。

也想問問大家,你覺得未來 AI 陪伴會怎麼發展?

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  1. 我就是要瑟瑟,A16z 的藍圖一定會成真
  2. 有太多問題了,AI 陪伴市場會泡沫
  3. 最終我們都會有一個 AI 伴侶,但不是現在看到的服務模式
  4. 其他,也歡迎留言分享喔


有想要看的 AI 測試或問題,也可以在下面敲碗留言!

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泛科學院_96
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