東海大學應用物理系

好消息！你看膩了螢幕上的蜻蜓歐吉桑了嗎？「熱血科學家的長話短說 EX」登場！全國「女子力」最強的東海大學應用物理系，推出由本系黃靜瑜老師主持的新系列，專訪台灣超強的女性科學家以及她們的卓越貢獻！在 Shorts 上也會有「EX」系列喔！請鎖定「熱血科學家的長話短說」頻道！

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東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之20

2024年耶誕夜，NASA 的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）穿越了太陽的「大氣層」，以時速692,000 公里逼近到距離太陽表面610萬公里處，這是人類史上最接近太陽的一次！

帕克探測器承受了980°C 的高溫，其搭載的科學儀器在此次任務中順利收集到了太陽的重要數據，並於2025年1月1日回報給NASA。科學家一直期待著這些數據。他們希望能進一步了解太陽風（太陽釋放出的高能粒子流）的起源，以及為何太陽的外層大氣（即日冕）會被加熱至數百萬度，甚至比太陽表面更熱。

帕克探測器自2018年發射以來，一直環繞著太陽運行，每次逐漸拉近距離。這是它第 22 次接近太陽，也是最接近的一次。

雖然科學家可以利用地球上的望遠鏡或其他距離較遠的太空探測器研究太陽風和日冕，但是靠近看，臨場感當然不一樣！這只有帕克才做得到。2023 年，科學家利用該探測器的數據，首次確認了太陽周圍一個相對「無塵」的區域的存在。該區域早已被理論預測，但此前從未被直接觀測到。

此次任務最讚的是，在帕克接近太陽的同時，太陽正好釋放了多次大規模的太陽閃焰。2025 年正值太陽 11 年活動週期的高峰期，帕克太陽探測器無疑占據了觀測的絕佳位置。

要靠近太陽，當然得承受極高的溫度，像這次就達到980°C，事實上帕克的設計能承受更高的溫度。研究人員發現，帕克表面由碳複合材料和碳泡沫構成的保護塗層，每次受到太陽輻射的轟擊後，顏色都會變得更白，這表示它反射太陽熱量的效果「越用越好」。

除了探測儀器收集到的資料外，帕克太這次達到了人造物體的最快速度紀錄，兩秒鐘可以從台灣頭跑到台灣尾，雖然這僅為光速的 0.064%，但這樣的速度可能足以讓帕克的軌跡顯現出相對論效應的蛛絲馬跡。不過由於太陽的光子可能對帕克施加了相當大的作用力，要扣除這些外力，分析出純粹的相對論效應，也是一項極具挑戰性的任務。

接下來的幾個禮拜，帕克與地球的相對位置正適合傳輸大量資訊，這次觀測到的資料將在此期間傳回NASA。NASA 計劃至少再進行兩次相同距離的近距離飛越，下一次預定於3月22日進行。

當然啦，這還是比不上北韓太空人登陸太陽的壯舉就是了。（噓）

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話都給我說就好 其之492

圖：向太陽挺進的帕克太陽探測器。（來源：NASA/Johns Hopkins APL/SPL）

東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之19

今天的科學新聞，是關於「科學」這個「業界」的二三事，以及對大眾的影響。（上次一開頭就這麼正經是什麼時候呢？）

在科學家的「業界」中，發表論文是頭等大事，發不了論文會讓學術菜鳥找不到工作、讓好不容易找到工作的助理教授跟助理研究員升不了等、讓好不容易升等了的教授跟研究員拿不到研究計畫。

然後發表論文是怎麼回事呢？研究人員做完了某個問題，得到了滿意的成果，寫成論文→投稿到期刊→專任編輯看過覺得「可能有意思」就送去給「學術編輯」（該領域的知名學者）→學術編輯勾選幾位同領域學者來審查→審查意見可能是「退稿」、「修改」或「接受」→修改完又要再給評審審查、來回幾次後，最後決定是「退稿」或是「修改」。

這就是我們常說的科學界的「同儕審查」機制，已經運作了滿長的時間，中間雖然會出差錯，發生一些錯誤甚至造假的問題，不過大致上都可以修正回來，讓大家還是對正式發表的科學有信心，這也是本版能存活到現在的基礎。

不過由於論文發表是科學家在業界生存的命脈，所以經營期刊就變成一門「好生意」，百分之百的賣方市場。由於科學研究是「站在巨人的肩榜上」，每篇論文都得引用一堆過去的文獻，所以學術機構或科學家個人得要訂閱學術期刊，這必須付費——這很合理，但是期刊每年漲價5%~10%，視其漲幅大約7~14年價格就會翻倍，可以說是超厲害的「通貨膨脹」。我們的研究經費跟得上這個漲幅嗎？當然沒有，今年因為立法院努力「回饋地方」的關係，國科會補助各項研究計畫的經費可能還要砍28%，少200億呢！

更厲害的是論文接受了要正式發表時，「作者必須付發表費給期刊」（非學術圈的各位：你沒看錯，不是「期刊付稿費給作者」），視期刊等級以及文章開放程度費用（「僅限付費訂閱者閱讀」比較便宜、「任何人都可以閱讀」貴很多）不同，但是都不便宜，通常是「千美元」的數量級，例如你要是在最權威的「Nature」上刊登，又選擇「任何人都可以閱讀」的話，一篇文章要付12690美金，大約台幣 42 萬，這是菜鳥助理教授半年的薪水。

那幫期刊當學術編輯、審查論文的學者，能拿到多少報酬呢？答案是「金錢是0」，只有「學術地位」這種無形報酬，讓你可以寫進研究計畫申請書，表示你是個備受尊崇的學者，拿到計畫的機率可能會高一些。

這是一個「三贏」的結果，期刊連贏三場。所以就有所謂的「掠奪性期刊」出現，只要你付錢，我就會做出一整套像樣的審查過程，版面排得美美的，但是就算研究隨便做做，論文內容亂七八糟，也能照發不誤。

這一、二十年來，種種亂象讓許多學者一方面在這個生態系下努力求生（我本來是寫「苟活」…），但是也已經快爆炸了，有些學者出來大聲疾呼：這種行規太變態了！我們要抵制那些吸血的學術期刊！不過通常表態的都是地位崇高、已經沒有生存壓力的大學者，甚至還有諾貝爾獎得主。但是在各大學術機構還是採用論文發表作為主要KPI的情況下，大部分的教授與研究人員仍然繼續在這個體系下努力求生（或是苟活）。

除了正規的期刊之外，另外一個不那麼正式的發表管道就是「預印本（preprint）資料庫」。所謂的「預印本」，在網路還不發達的遠古時代，是學者把將投到期刊、或已投稿尚未正式刊登的論文先印出來，給親近的學者或是學術前輩過目，一方面是研究交流，一方面也是讓這些友好的專家先看過、給點意見。由於是印紙本，所以僅限小規模的流通。1991年，物理學家在那個做原子彈的洛沙拉默斯國家實驗室，建立了一個網路物理論文預印本資料庫，大幅增加了預印本的流通性，後來也收錄數學、資工、統計等領域的論文。這個網站的網址是「 # # #. lanl. gov」，在那個「純真年代」，「 # # #」（triple X）可是「開放學術」的代名詞，不過過沒幾年，所有這種網址通通變成另外一類網站專屬…這就不好多說了。這個網站就是現在的 arXiv 的前身了，後來又衍生出生物跟醫學專屬的 bioRxiv 與 medRxiv 等資料庫。

這種預印本的好處是速度很快，因為投稿到期刊的審稿過程曠日廢時，半年是基本款，也有一審就好幾年的。所以像現在的 AI 這種瞬息萬變的領域、或是疫情期間全球投入緊急防疫研究的相關訊息，非得看預印本不可，要是期刊出版，可能內容都已經過時了。

但是這些文章有潛在的風險，因為「尚未經過專業的同儕審查」，有的論文可能有錯誤、不嚴謹、甚至違反學術倫理。

三年的疫情、緊接著的AI大爆發，許多媒體的相關新聞也都來自這些預印本資料庫，本站其實也報導過不少這些資料庫文章的研究內容，不過文末一定會註明「尚未經過正式審查出版」來提醒讀者。如果是像「LK-99室溫超導體」（也是在arXiv上的文章）這種「極為重要、但是疑點重重」的文章，更是要再三提醒讀者注意。

問題是，就算有這些警語，社會大眾看到這些根源於論文預印本的科學新聞報導，真的能理解這些可能的風險嗎？

最近的一項調查發現，即使新聞文章明確指出研究來自預印本，並解釋其尚未經過同行評審後，仍僅有約 30% 的受訪者能正確理解「預印本」的意義，認知預印本是「未經獨立專家審核」、「初步」或「可能存在不確定性」的研究。

然而即使新聞文章提供清楚的定義，大多數讀者仍無法準確理解。部分人甚至認為預印本是「像電影預告片一樣的預覽」，或將其誤解為「還沒校稿的新聞文章版本」。而且，提到研究來自預印本（以及那一串警語），也不會影響讀者對該則新聞的信任程度。即使明確說明該研究尚未經過同行評審，受訪者對研究的可信度評價與未被告知的情況相當。

也就是說，「同儕審查」這回事，只有學術界的人才會在意啦！

這個研究，發表於2024/10/11的「科學的大眾認知」（Public Understanding of Science）期刊。

不過說實在的，以台灣科學相關新聞的現狀來說，亂七八糟的東西實在太多，就算是還沒經過嚴謹的同儕審查的論文預印本，這些文章通常也是為了投稿、遵循學術規範而寫成的，基於這些預印本的科學新聞，可信度應該遠勝絕大部分的媒體新聞了！

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話都給我說就好 其之491

圖：2024年10月，有24,226篇論文發表於 arXiv，也就是一天就有 800 篇…（Generated by Midjourney）

科學家從章魚的皮膚得到啟示，開發了新型的太空毯！這可是物理學的大事！

（不太新的科學新聞，2019年4月發表）

太空毯是一種由聚酯薄膜製成的「毯子」，具有體積小、重量輕、可以包覆物體或人體表面已進行熱控制，減少熱量與水分散失。一開始是由NASA開發在太空任務中使用，後來也經常用於登山、露營等戶外活動。

加州大學爾灣分校（UCI, University of California, Irvine）的科學家，研究章魚、魷魚、烏賊類的皮膚特性，發現這些頭足類動物可以快速改變身體的顏色來偽裝自己以躲避天敵以及獵食。牠們的能力歸功於皮膚上的一種「色素細胞」（chromatophores），這種細胞的形狀可以從微小的點（色素面積小）快速展開變成扁平的盤狀（色素面積大），藉此改變體色。

研究團隊利用類似的概念，開發出新一代的太空毯，可以快速、自我適應調節溫度，靈感來自於頭足類的皮膚：在這種多層材料主要是紅外線（也就是熱輻射）可以穿透的高分子聚合物層，其上另有一層含有一些金屬粒子聚集的點狀「小島」，當材料在鬆弛狀態時，這些金屬小島緊靠在一起，紅外線會被反射，跟傳統太空毯一樣具有絕熱的效果。當這個「布料」被拉撐時，金屬粒子的島會被拉開出現許多空隙，此熱輻射可以透過這些空隙穿過聚合物層，此時極為「散熱狀態」。透過拉力的調節，即可即時調整此材料的熱傳輸性質。

這種新材料重量輕、低成本、易於製造，而且也很耐用，可以拉伸、恢復達數千次。除了用在太空毯外，也可以用於建築物、運動服、帳棚等各式各樣的用途，更靈活的調節溫度。

本研究發表於2019/04/29之「Nature Communications」。

難怪「暗殺教室」中能以20馬赫移動的「殺老師」是隻章魚啊！

還有阿姆羅在初代鋼彈突入大氣圈時，用的該不會也是張「章魚皮」吧！

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話都給我講就好其之参拾四

圖上左：能以20馬赫移動的超生物「殺老師」（暗殺教室Ⓒ松井優征／集英社）
圖上右：用「保鮮膜」突入大氣圈的鋼彈（機動戦士ガンダムⒸ富野由悠季／SUNRISE）
圖下：發明這種材料的Alon Gorodetsky教授與研究生Erica Leung，手上拿的就是這次的研究成果。（來源：UCI）

東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之18

「大家！把能量集中到我身上！」

也與你曾經在網路上看過這樣的影片：把葡萄放進微波爐裡加熱，結果會「發爐」產生電漿，發出金光閃閃的光芒。這是因為微波在葡萄的折射率與尺寸下，剛好在內部形成住波共振，讓能量蓄積在葡萄裡，葡萄就變成「元氣玉」了。

這個現象，現在被拿來提升量子感測器的效能了。

在這個澳洲麥覺理大學發表的研究中，使用的量子感測裝置是利用具有「氮—空位中心」（Nitrogen-Vacancy Center）的奈米鑽石來量測磁場。

N-V 中心是鑽石晶格中的一種缺陷，由一個氮原子替代碳原子及相鄰的碳空位組成，N-V 中心的基態具有三重態（triplet，也就是自旋 S=1）結構，包括 m_s = 0 和 m_s = ± 1（自旋在Z方向的分量），本來我們講「三重態」通常是它們能量在沒有外加磁場時應該會一樣，不過由於微觀而言，材料內部的電子之間的自旋交互作用，在無外加磁場時，m_s = 0 還是會比 m_s = ± 1 的能階低約為 2.87 GHz，當外加磁場時，m_s = ± 1 這兩個能階會因為塞曼效應（Zeeman effect，詳情請見「量子熊」頻道影片）進一步分裂。由於這個能階結構如果用頻率為2.87 GHz的微波照射N-V奈米鑽石的話，可以把它從m_s = 0激發到m_s = ± 1，讓材料內 m_s = 0 的N-V中心變少、m_s = ± 1的N-V中心變多。

這次的研究利用的是「光學檢測磁共振（optically detected magnetic resonance, ODMR）」技術。由於上述的能階結構，在外加磁場時，m_s = 0, 1, -1 所得到的光譜譜線頻率會不一樣，而且後兩者會跟外加磁場強度有關，因此我們只要看 m_s = 1 跟 m_s = -1 的光譜能量差，就可以知道外加磁場有多大了。而由前述的「葡萄發爐」現象得到的靈感，研究團隊認為可能可以利用葡萄增強微波磁場，以提升 N-V 中心的 ODMR 信號靈敏度。

葡萄的關鍵特性在於其水性介電體的性質。葡萄的角色包含其折射率以及形態相依共振（morphological-dependent resonance, MDRs），葡萄由大量水分組成，其微波頻率下的介電常數約為 79.21，能有效集中微波能量。當兩顆葡萄擺在一起組成「二聚體」時，微波磁場在葡萄中間的空隙被局域化形成熱點，這些熱點與 N-V 中心的耦合增強，使 ODMR 信號對磁場的響應更靈敏。

實驗結果顯示，加入葡萄後，微波磁場強度增強約兩倍，ODMR 對比度提升超過兩倍（對比度越高訊號越清楚），顯著提高量子感測器的效能；兩顆葡萄間隙約為 0.5 mm 時，磁場熱點效果最佳，間隙過大或過小均會導致效果下降。還有，葡萄的最佳大小是27 mm，做為參考：10 元硬幣的直徑是 26 mm。

這個研究，發表於2024/12/19的Physical Review Applied（應用物理評論）期刊。

結論就是，以後用N-V奈米鑽石做ODMR磁場檢測實驗時，實驗裝置要放兩顆葡萄，你的儀器靈敏度就會自動變兩倍（平常靈敏度兩倍的機器價格可是貴不只兩倍），再搭配綠色乖乖的話，這組儀器就無敵啦！

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話都給我說就好 其之490

圖上：就像悟空可以收集眾人的能量一樣發出「元氣玉」一樣，葡萄也可以透過共振收集微波爐的能量變成元氣玉！（ドラゴンボールⒸ鳥山明／集英社）

圖下：(a) 實驗裝置，葡萄二聚體（「兩顆葡萄」的學術性說法），中間是一條光纖，上面有N-V奈米鑽石。(b) 橫軸為微波頻率，縱軸為訊號強度，綠色、紅色點是「有放葡萄」跟「沒放葡萄」的結果，可以看到有放葡萄時吸收訊號強很多。

改造人要夠力，最好是黑人？生物相容的導電材料誕生，這可是物理學的大事！

（這不是DEI，而是2019年的研究，不太新的科學新聞，溫故知新篇）

要做改造人（cyborg），尤其是很強很猛的改造人，其實真的不容易。現在已經很多人都是某種程度的改造人了——裝假牙、裝人工關節、裝心血管支架…都算是某些部位換成人工零件的改造人。可是這些改造，多是修補原有的人體「故障」的部位，是一種補救措施，沒辦法讓被改造的人擁有超人的力量。要成為超級改造人，除了改造的部位需要有強大的力量之外，高效率的能源供應以及神經感測的提升，也同等重要，例如「攻殼機動隊」漫畫版曾經將皮膚換成超高敏感度版本，以進行某些大人才能作的事，據草薙素子本人表示「效果絕佳」。

義大利University of Naples Federico II的研究團隊於3月26日在「Frontiers in Chemistry」發表的研究成果，將人體內的黑色素經過真空高溫退火處理之後，電導率大幅提升，使它成為一種具有潛力的生物電子學元件。

其實黑色素被發現具有導電性已經是數十年前的事了，由於黑色素是本來就存在於人體的物質，我們頭髮、眼珠、皮膚的顏色，都是來自於黑色素，可以保護我們免受太陽紫外線的傷害。所以如果黑色素具有導電性，不就可以讓它布滿全身，負責傳遞神經訊號、傳輸能量、也可以設計成任何形式的電路，強化我們想得到的任何功能。

那真是太讚了！快來改造身體啊！還等什麼呢？

困難點在於黑色素雖然導電，但是導電率實在太低了！沒有實用性。那就換成其他導電物質吧？可是與人體不相容。因此「無敵金剛009」的世界，似乎距離我們還很遠…

這次的真空退火法，讓黑色素的結構堆疊變得較為整齊，讓不同層之間的電子軌域混成程度增加，大幅提高了黑色素的導電性，增加了多少呢？不要嚇到了，十億倍！而且處理後也不會因為高溫、脫水變得硬脆容易斷裂，看樣子是很有希望成為新一代的生物電子元件！

所以厲害的改造人，可能全身布滿黑色素，不管本來是什麼人種，看起來都會變成黑人，所以「少年悍將」裡面的「鋼骨」，可能是最合理的改造人了！

什麼？跟物理無關？！這是奈米電子學以及傳輸理論！超有關的好不好！

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話都給我講就好其之参拾壱

圖上左：「少年悍將」中的鋼骨（Cyborg，後排右），Q版造型（Teen Titans Glen©Murakami/DC Comics）

圖上右：「攻殼機動隊」漫畫版中的草薙素子，仔細一看，膚色也是有點黑，所以比動畫版「寫實」（？）。（攻殻機動隊Ⓒ士郎正宗／講談社）

圖下：黑色素真空退火後的分子堆疊在失去水分與羧基原子團後變得比較整齊緊密，提高了導電性（來源：Frontiers in Chemistry）

東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之17

「腳這種東西只是裝飾品而已，上面的大人物是不會懂的！」

這句話在人已經在太空中生活的「宇宙世紀」或許沒錯，但是只要我們還在地球上，就得改成「腳這種東西，就是要用來跑！」

英國科學家利用3D動力學模擬，探討了320萬年前的阿法南方古猿（Australopithecus afarensis）的奔跑能力，這個南方古猿就是大名鼎鼎，曾經是地球上每個人類的共同始祖，可以對大家自稱「恁祖媽」的「露西（Lucy）」。（後來被440萬年前的始祖地猿「阿爾迪」（Ardi）給取代了。）

露西生活在非洲草原上，考古學家由其骨骼結構推測，她能用雙腳直立行走。但是她有多會走、多會跑呢？過去並未深入研究，因為光靠骨骼化石的資料是不夠的，還需要許多其他資料，如肌肉與其他軟組織的分佈與結構。

研究團隊利用露西阿媽的骨骼化石（以她的年紀來說，算是相當完整的了），並且用「現代人類」（短肌纖維與發達的肌腱）與「現代猿類」（長肌纖維與短小的肌腱）兩種肌肉與肌腱、韌帶等軟組織特性，分別建構兩種數位模型後，進行動力學模擬，依此推估她的其奔跑能力。結果並不意外：雖然露西的確可以用雙腳奔跑，不過不論軟組織是採用類似現代人還是類似現代猿，速度和耐力均受到其身體比例與構造的限制，遠遜於現代人類。

使用「人類型肌肉」時，露西阿媽的最大速度為 4.26 公尺/秒（時速15.3公里），此時運輸能量成本（Cost of Transport, CoT）為 5.21 J/kg/m（每公斤每公尺5.21焦耳）。使用「猿類型肌肉」時，最大速度只有 2.28 公尺/秒（時速8.2公里），CoT升高到 7.42 J/kg/m。以現代人類為模型模擬出來的奔跑速度為每秒7.9 公尺（時速約 28.4 公里），奧運等級的選手每秒可以跑 10 公尺以上，相當於時速36公里。

所以露西阿媽顯然不是個「高速婆婆」。

不過露西阿媽身材十分嬌小，身高約110 cm，體重 29 kg，體型小跑得慢是很自然的，直接看速度的數字不太公平。真的要跟現代人比較「運動性能」的話，要採用標準化的「福祿德數」（Froude Number，不是福祿壽、也不是土地公）：Fr = 速度／√（重力加速度×特徵長度），對於二足步行動物的奔跑能力而言，這個「特徵長度」就是腿長。這是一個「無因次」的數字，所以會跟被分析對象的大小無關，福祿德數越大的，運動能力越佳。計算結果顯示：露西阿媽的 Fr 在 0.4 至 4.57，現代人類的 Fr 則約為7。

現代人類跑步的速度與耐力都優於露西阿媽，這與其肌肉結構與身體比例的進化密切相關：長的下肢與較小的上半身，降低了奔跑時的能量成本；肌肉含有較多的慢縮肌纖維，提升了耐力，使我們能持續跑更遠的距離。

所以啊，人類體型特徵可說是「專為奔跑而進化成現在的樣子」，腳才不是「只是裝飾品而已」喔！

這個研究，發表於2024/12/18的「當代生物學」（Current Biology）。

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話都給我說就好 其之490

圖上：對宇宙中的機器人而言，腳的確可能只是裝飾品…（機動戦士ガンダムⒸ富野由悠季／SUNRISE）

圖下：電腦模擬露西阿媽的跑步狀況（來源：Current Biology）

東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之16

冬天就是要穿暖洋洋的毛衣啦！不過要是一從寒冷的戶外回到溫暖的家裡，毛衣一脫就隨便亂丟，可是會被罵的！

毛衣這類的針織布料，不像其他的衣服亂丟、擠壓後就會皺成一團。看似平凡的針織布料，其形態背後卻隱藏著複雜的物理學原理喔！事實上，科學家試圖解開針織布料形態的奧秘已久，但這可是個困難重重的問題啊！一直到最近，法國雷恩大學（Université de Rennes）、法國國家科學研究中心（CNRS）以及日本青山學院大學的研究團隊，以理論、模擬、實驗三管齊下，成功解釋了毛衣這類針織布料的多樣形態。

毛線具有彈性，編織起來後變成一種彈性網路，類似我們在古典力學中學到的「耦合振子」系統，不過這些振子如果像力學裡的彈簧那麼硬的話，隨便一丟應該都會回到特定的最低能量型態，毛衣顯然不是這個樣子，可以「癱」成各種不同的形狀。

針織布料的特性與其結構有關：線材編織互扣的結構，賦予布料極大的彈性與韌性。如前所述，針織布料在靜止狀態下並不總是呈現單一形態，其形態往往取決於它的「變形歷史」，通常包括揉搓、摺疊、拉伸。既然與「歷史」有關，那就一定不是「保守力」。想當然耳，毛線不像絲綢，互相之間有滿大的摩擦力，也因此毛衣的形態多樣性與線材之間的接觸區域有著密切關係，而這些接觸點的幾何形狀和相互作用，隨著布料的運動而不斷改變。這些複雜的力學行為，讓研究者難以建立精確的理論模型。

研究團隊首先用「平針織法」（Jersey knit，請高手說明這是啥）製作了一塊70 針 × 70 針的布料。採用直徑 0.155 毫米的尼龍線材構成，針與針之間的距離為 ℓ = 9.7 mm（這洞也太大，變成「漁網裝」了）。接著將這塊布料固定在「雙軸拉伸機」（biaxial tensile machine）上，將布料用步進馬達從兩個方向拉伸，利用應變計（strain gauge）測量了布料的受力與形態變化（為了避免邊界效應，只看中央50 針 × 50 針的區域），同時將布料形態的變化過程攝影記錄下來，主要的變數是每個單元的 x, y 兩個方向的長度（ℓx/ℓ, ℓy/ℓ）（請看圖的說明）。

實驗結果顯示，針織布料在不受外力的狀態下，能呈現多種不同的穩定形狀，稱為亞穩態（metastable states），其彈性位能為局部極小值，所以這個單元的形狀能保持穩定。由於整塊布料是由許多單元組成，每個單元只要都在任何一個亞穩態上（各單元可以是不同的形狀），布料的形狀就可以穩定，這麼一來，排列組合的可能性就呈指數增加了。

除了實驗之外，研究團隊還構建了「離散彈性棒」（Discrete Elastic Rod, DER）的數值模擬模型，把布料近似為一個由節點（編織的交叉點）與具有彈性的一維線段組成的網路來進行模擬，模擬結果跟實驗一致，布料的形狀具有許多亞穩態，而摩擦力是穩定亞穩態形態的關鍵力量。

除了實驗與模擬，研究團隊還使用二維彈性理論（2D-elastica）描述布料形態的能量分佈，發現布料的形態分佈存在一條吸引曲線（attractor line）。當布料被拉伸或釋放時，其形態逐漸趨於曲線上的某一個代表亞穩態的點。

過去的研究大多認為，針織布料在沒有外力作用時應呈現唯一的穩態形態（但這顯然與日常經驗不符，不然我們就有「形狀記憶毛衣」了）。這次的研究結果成功解釋了針織布料的穩態形態並非唯一，而是受到歷史變形過程與摩擦力的共同影響。

我們終於瞭解為何亂丟充滿彈性針織布料後，可以有各種千變萬化的穩定（亞穩態）形狀了！

這個研究，發表於2024/12/12的「Physical Review Letters」。

當然又是老問題：大費周章研究這個要幹嘛？

弄清楚這個機制後，我們可以設計能根據環境自我調整形狀的服裝；也可以為機器人設計輕量化、更具適應性的軟性外殼；在醫療領域，這些發現也可能用來設計新型的手術縫合線。總之，先搞清楚「為什麼」，就能拿來「設計」與「應用」了，這可能是下一代的紡織工業喔！

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話都給我說就好 其之489

圖上：毛衣、圍巾是冬季必備，也是物理學家研究的對象。（順便偷打「量子熊」廣告）

圖下左：(a) 研究對象的布料，論文中沒有說是教授還是學生織的。(b) 用雙軸拉伸機言兩個方向拉伸讓布料變形。(c) 布料的一個單元，ℓx/ℓ 與 ℓy/ℓ 會被雙軸拉伸機拉扯而改變。（來源：PRL）

圖下右：實驗結果，在（ℓx, ℓy）平面上，每個點代表布料單元的長寬比形狀，空心圓形的顏色表示布料單元受到的應力（淺色較高），藍色的實心圓形則是受力最低的亞穩態。紅色實心方塊是模擬所得的亞穩態，黑色實線則是理論所得之 attractor line，亞穩態都在這條線上。（來源：PRL）

咖啡因可以提升鈣鈦礦太陽能電池的效率與穩定性？！這可是物理學的大事！

（2019/04/25 不怎麼新的科學新聞，溫故知新篇）

自由行星同盟楊威利提督對此表示欣慰，已經下令把伊謝爾倫要塞庫存的所有咖啡全部倒在要塞外的太陽能板上面，表示這是為了提升全要塞的能源效率。對此，要塞事務總監卡介倫少將表示，紅茶裡面也有豐富的咖啡因，會一併拿去發電。（奇蹟的楊：NO～～～～～～～～！！！！！）

鈣鈦礦太陽電池在2009年問世後，短短幾年間，發電效率大幅躍升，直追目前主流的矽晶太陽電池，而且價格低廉，被視為是再生能源的明日之星。

不過雖然有種種優點，但是鈣鈦礦太陽電池確有一個致命傷：不穩定。在潮濕的環境下很容易分解而壽終正寢。加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究團隊，4月25日在期刊「Joule」上面發表了一篇文章「Caffeine Improves the Performance and Thermal Stability of Perovskite Solar Cells」（咖啡因改善了鈣鈦礦太陽電池的效率與熱穩定性），指出在鈣鈦礦製程中加入咖啡因，可以與其中的鉛離子產生「分子鎖」（molecular lock）效應，此效應提高了鈣鈦礦薄膜開始反應所需的最小能量，將發電效率從17%提升到20%，此外，這個分子鎖在高溫下也能持續存在，能夠防止結構破壞。

研究團隊表示，這個成果有可能促進鈣鈦礦太陽電池的商業化大量生產。

咖啡因除了是物理學家大腦裡不可或缺的「耗材」之外，原來也是再生能源的重要材料，希望以後科技部可以允許核銷這個品項，超重要的！

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話都給我講就好其之弐拾九

圖上左：自由行星同盟「不敗的魔術師」楊威利提督 vs 銀河帝國神聖不可侵犯萊因哈特皇帝陛下（銀河英雄伝説Ⓒ田中芳樹／徳間書店）

圖上右：加了咖啡因（黑）的太陽電池效率明顯優於沒有加的（紅）。圖下：沒加咖啡因的太陽電池撐不到100小時就掛了，有加的可以到1300小時（來源：Joule）

祝各位版友 2025 新年快樂！

科學家即將解決「中子到底能活多久」這個困擾已久的問題！這可是物理學的大事！同時也是製造出「Gundam Seed」中的「Neutron Jammer」（中子干擾器）技術的關鍵！可能跟宇宙中最神秘的「暗物質」有關！

（2019年，不太新的科學新聞，溫故知新篇。不過呢，5年過去了，這個問題到2024年為止還是尚未解決…）

以物理的術語來說，不是「活多久」，而是「半衰期」多長。所有的物質都是由原子構成，而原子又是由質子、中子、電子這三種基本粒子構成。比起電子與質子，中子是相當不穩定的粒子，如果把一堆中子放在一起，平均而言大約15分鐘會有一半發生衰變，變成一個質子、一個電子、外加一個「反微中子」，這個過程稱為「β衰變」。剩下的一半，再過15分鐘，又會有一半（也就是一開始的1/4）發生衰變，依此類推。但是如果就單一中子來講，它能活多久就很難說了，也可能下一個瞬間就衰變，也有可能活到天長地久（當然機率很低就是了）。稍微囉唆了點，不過所謂的「基本粒子活多久」，是這樣定義的，講的是半衰期。

那為什麼早在1932年就被發現的中子，也有各式各樣科技上的應用了，現在還搞不清楚它的半衰期是多少呢？原來是這樣，不同的實驗方法測量出來的中子半衰期，各自都量得滿準的，可是兩邊的結果卻不一致，所以讓物理學家很頭痛！

測量的方法主要有兩種，一種就是真的把一堆中子關在一個容器裡面，然後每隔一段時間就去數中子還剩幾個；另一種是持續射出中子束（neutron beam, 請用必殺技叫法：Neutron～～～BEEEEAAAAMMMMMM！！！！！），然後去數產生的質子數（β衰變的產物），兩種方法都可以推估出中子的半衰期。

Neutron～～～BEEEEAAAAMMMMMM！！！！！數質子的方法一作就作了三十年（物理學家的耐心真驚人），於2013年發表了結果：887.7秒（雙重87，不能再高了），誤差是正負 3.1 秒。另一個關瓶子數中子的方法「只」作了15年，結果於2008年發表，878.5，誤差正負1秒。

這下麻煩了。

雖然只差了九秒，但是卻遠在誤差容許範圍之外。而且以兩個實驗「單純」的程度，大家都想不出會是什麼理由造成這九秒的誤差。

一個可能是：有一邊實驗作錯了！不管是哪一邊錯，肯定會一群悲情的物理學家會哀嚎：把我的青春還給我～～～～

另一個可能是：中子的衰變比本來的瞭解更複雜，有可能又部分的中子衰變過程中，牽涉到「暗物質」。

在4月15日出版的「Nature」雜誌中有一篇文章對這個問題作了報導，宣告這個問題即將得到解答！

在美國的洛沙拉摩斯國家實驗室，設計了一個裝置，同時算殘存的中子以及產生的質子數目，這下總該一致了吧！

另一個是美國國家標準局（National Institute of Standards and Technology）與東海質子加速器研究中心（可惜不是我們東海大學，是位於日本的東海地區的機構，我好想要喔，政府給我錢～～～）將以更精密的方式測量Neutron～～～BEEEEAAAAMMMMMM！！！！！的質子數，希望能把誤差縮小到正負0.3秒。

在Gundam Seed中，由於「血色情人節」核子大戰的慘痛教訓，人類發明了中子干擾器讓所有的核子武器無效化，因為中子是核分裂連鎖反應所必須，而目前的核融合核子武器，也是靠核分裂所引爆，所以這個設定有其道理。只要讓中子迅速的衰變掉，的確可以讓核子武器失效，說不定用到的就是暗物質的黑科技喔！

超中二物理宅雜記
話都給我講就好其之弐拾八

圖上：Gundam Seed預防核子大戰的「中子干擾器」Neutron Jammer（機動戦士ガンダムSEEDⒸ福田己今央／サンライズ）
圖下：洛沙拉摩斯國家實驗是的超低溫中子探測器（來源：Nature）

俗話說，有貓有流量，因為「薛丁格的貓」的威力，本來是艱澀難懂、票房毒藥的量子力學，突然變成街頭巷尾的流行語，甚至是詐騙集團愛用的題材。

所以那隻貓到底是死的還是活的？

任何一個物理系統所有的資訊都在「波函數」中，包括組成物質的粒子，也因此具有波動的特性，可以拆解成一堆「本徵波函數」的「疊加態」。什麼是「本徵波函數」呢？當我們對這個粒子測量某個物理量（例如能量）時，有可能可以量到的數值稱為這個物理量的「本徵值」，每個本徵值都會對應到一個本徵波函數。

比如說，量測一顆電子的「自旋」有兩個可能的本徵值：+ ħ/2與- ħ/2（簡稱自旋「向上」跟「向下」），在量測前，這個電子是「向上」與「向下」兩個本徵波函數的疊加態。一旦去測量這顆電子的自旋，只可能量到兩者之一，比如說量到「向上」，在測量的那一瞬間，波函數從疊加態「塌縮」（collapse）到純粹只有「向上」的單一本徵波函數，原來波函數中「向下」的那個部分就「突然」不見了。

這就是目前物理學界的主流「哥本哈根詮釋」（Copenhagen Interpretation）：「量測」會為量子系統「選擇」一個結果（本徵值），同時導致波函數塌縮。我們在物理系大三的「量子物理」課程中，也是這樣教學生的。可是大家心理都有個疙瘩：

「塌縮的過程是怎樣啦！」

沒有人答得出來。「閉嘴，算就對了！」（Shut up and calculate!）因為整套理論、計算得出來的結果都行得通（不然的話，別說整個半導體產業都不會存在，連天上的太陽都會熄火），所以這個問題就姑且晾在一邊不要理它了，能用就好！

不過還是有滿多人不死心，想要挑戰哥本哈根詮釋。注意：不是挑戰量子力學跟薛丁格方程式，而是「如何解釋薛丁格方程式到底算的是什麼碗糕」。其中最有名的，就是多世界詮釋（Many-Worlds Interpretation, MWI），也有人（顯然是科幻迷）喜歡叫它「多重宇宙」或是「平行宇宙」詮釋。

MWI 主張，對量子系統測量時，不是波函數會塌縮，而是「宇宙會分裂」。比如我們打開箱子，發現薛丁格的貓「活的」，並不是波函數塌縮到「活」這個本徵態，「死」消失；而是宇宙在此時瞬間分裂成兩個，在我們這個宇宙中觀察者看到了活貓，在另一個的宇宙中，貓掛掉了。

這前情提要有點囉唆，而且算是老生常談了。問題在於：哥本哈根詮釋跟多世界詮釋，哪一邊是對的？

最近巴塞隆納自治大學物理系的研究團隊發表了一篇論文，探討這個問題，結果是「多世界詮釋」一票！

「復仇者聯盟」跟「奇異博士」的粉應該會歡欣鼓舞…

我們也可以用一種沒那麼科幻感的方式來想像多世界詮釋：全宇宙是一個封閉系統，沒有來自「宇宙外面」的交互作用，宇宙裡所有的東西糾纏成一個整體的波函數，這個波函數會因為內部的交互作用，隨時間而演化，本來的波函數是「箱子裡的貓」＋「箱子外的觀察者」，之後波函數變成「活貓與看到活貓的觀察者」、「死貓與看到死貓的觀察者」這兩個波函數的疊加態…波函數從宇宙的開始到終結都沒有發生什麼塌縮，只是隨著時間演化成不同的疊加態而已。

這篇研究透過數值模擬，探討了「封閉的量子系統」，是否能從「疊加態」（貓又死又活）透過「去相干」（decoherence）過程逐漸演化成穩定的「古典態」（貓要嘛死要嘛活）。由於這是一個與外界隔絕的系統，所以不會有「系統以外的觀察者跑來測量，導致波函數塌縮」這種事發生。

模擬結果顯示，封閉的量子系統的確可以發生去相干，讓系統從量子疊加態變成古典態。這個過程的每一步，都是么正演化（unitary evolution），這是一種可逆、循序漸進、具有時間反演對稱的方式，而測量所導致的波函數塌縮，則是急遽、突變、而不具有時間的對稱性。此外，不論起始狀態為何，都能收斂到特定的古典世界。最後就是量子效應會隨著粒子數增加，而呈指數級減弱，也就是越大的系統，去相干會越快（不是這樣就糟了）。

也就是說，要出現我們所熟悉，看起來什麼都很穩定，也沒有「疊加態」這種怪東西的世界，是可以自然演化出來的，並不需要一天到晚對量子系統進行量測、引發波函數塌縮，才會發生。

不過，真的能這個研究的結果，就斷定是「多世界詮釋」勝出、「哥本哈根詮釋」落敗，貓的命運，從此就不再受觀察者的測量動作、以及所導致的波函數塌縮所左右嗎？倒也不見得。首先，「量子態『不需要』波函數塌縮就可以去相干變成確定的古典態」，不代表「波函數塌縮不存在」，這兩者可以是並行不悖的事件。再則，「封閉系統經過么正演化而去相干」這一特性是多世界詮釋成立的必要條件，但不是充分條件。最後，這是一個極度簡化、有限的數值模擬，要釐清各種詮釋之爭，這遠非終點，而是一個起點。

這個研究，發表於2024/10/30的「Physical Review X」。

目前大家會算量子力學、會用量子力學，但對於「量子力學到底是什麼」，詮釋方式超級多，雖有「信眾」多寡之別，但是到目前還沒有人知道誰對誰錯，甚至在幾十年前，「探討量子力學的本質」在物理學界被視為是一種不正經的研究，會讓你在學術界找不到工作（驚不驚喜？意不意外？）。在即將慶祝量子力學誕生一百年的今天，我們總算能認真的開始探究這個問題了。

所以看到這裡，如果您發現「聽君一席話、如聽一席話」，完全不知到到底看了三小，這很正常，費曼那句話依然有用：「我可以很安全的這麼說：世界上沒有人真的懂量子力學。」其實我也不太確定我是在說什麼…

（最最最後：其實這篇文章講古典態時，是以熱力學的平衡態來定義的，不過有量子力學已經夠麻煩了，再加上熱力學的話…所以我就省略掉這部分了）

超中二物理宅雜記
話都給我說就好 其之488

圖上：「多重宇宙」近年來大受影視圈的歡迎。（Doctor Strange in the Multiverse of MadnessⒸMARVEL）

圖下：模擬結果，兩條水平線代表兩個古典的穩定態，(a) 三條顏色的線代表不同的初始量子態，橫軸為時間，縱軸為機率，最後都會收斂到水平線上。(b) 一開始就在古典穩定態的話，能繼續維持穩定。實線與空心圓圈分別為大、小系統的結果，前者收斂較快且穩定。（來源：PRX）

科學家已經可以直接把你的大腦訊號轉成整句的語音了！這可是物理學的大事！

（不太新的科學新聞，這幾年這個領域進步還滿快的…溫故知新篇）

2019/04/24的「Nature」，有一篇論文「Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences」（利用神經解碼技術對整句口語的語音合成），是由加州大學舊金山分校神經外科系的 Edward F. Chang 領導的研究團隊所發表。

研究團隊與腦袋裡已經為了治療癲癇而植入電極陣列的病人合作，讓他們講數以百計的句子，利用植入的電極紀錄腦部活動，將句子的內容、說這些句子時發音器官（舌頭、嘴唇、下顎等）的運動模式、以及對應的大腦電訊號的紀錄，作為遞迴神經網路（recurrent neural network）的訓練資料集，然後讓受試者在心中默唸句子，再將此時記錄到的腦波輸入訓練好的神經網路，神經網路的不是直接輸出句子，而是由腦訊號先轉成「發音器官的運動」，再以這些器官的動作模擬出合成語音。測試結果顯示，聽了101句由腦波直接轉譯的句子，測試者可以分辨出70%左右。

物理學家史蒂芬‧霍金，因罹患漸凍人症，做了氣切手術無法說話，所以得靠語音輔助系統與別人溝通，必須一個字母一個字母輸入，然後合成語音，這種方式講話超慢，大約每分鐘只能講十個字，本研究可以達到正常講話的速度，每分鐘約150個字。

過去類似的技術只能轉譯一個一個的單字，這次能夠說出整個句子，是技術上的一大突破。由於人工智慧輸出的不是變化繁複之極的人類語言，而是相對單純的發音運動，所以不需要太大的訓練資料集。

鋼彈世界裡面的兩大不可思議黑科技：「米諾夫斯基粒子」，與能夠讀取駕駛員腦波，並增幅直接操控機體的「精神感應框體Psycho Frame」，上回講了米諾夫斯基核融合爐（只是內容物不含米諾夫斯基粒子），今天的報導告訴我們，距離製造出 Psycho Frame 與「強化人間」的日子又接近了一步！

只是想起來有點恐怖的是，以前拷問俘虜的時候用的是嚴刑拷打與自白劑，有了這個技術，只要電極一接，腦袋裡想什麼就可以直接讀取，根本就是反烏托邦世界…

什麼？跟物理學無關？以電極讀取神經電訊號的神經電生理學、由發音器官運動模擬聲音的聲學，當然都是物理學啊！超有關的好不好！

超中二物理系宅雜記
話都給我講就好其之弐拾七

圖上：獨角獸鋼彈Psycho Frame的暴走，不過這已經是超自然現象了，不是一般的Psycho Frame（機動戦士ガンダムUCⒸ福井晴敏、古橋一浩／SUNRISE）
圖下左：史蒂芬‧霍金。（來源：維基百科）
圖下右：植入大腦中的電極陣列。（來源：Nature）

東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之14

動漫史上最強瘟神，非「名偵探柯南」莫屬，所到之處ㄕ橫遍野，血流成河。不過當事人除了具有這種吸引災難特異體質之外，還有一個必要條件：擁有如打不S的蟑螂般的生命力，不，必須比蟑螂更強大才行！這就是柯南！

啊，這不是在說那個身穿西裝短褲、眼鏡會反光的小學生，而是「嗜輻射奇異球菌」（Deinococcus radiodurans），俗稱「柯南細菌」。是目前上「抗輻射生物」中的王者。眾所周知的水熊蟲，能抵抗比人類致死輻射劑量的1000倍，但是柯南細菌的抗輻射能力更高達人類的28,000倍！

對人類而言，5 戈雷（Gray，簡稱Gy，定義為一公斤的物質吸收一焦耳的輻射能）的輻射劑量就足以致命，然而柯南細菌卻能存活在高達 25,000 戈雷的輻射環境中，相當於人類致死劑量的 5000 倍。如果將柯南細菌乾燥並冷凍，耐輻射受力甚至可達到 140,000 戈雷，達到人類致死劑量的 28,000 倍！

這就是它被稱為「柯南」的原因嗎？其實這個俗稱並不是來自於「名偵探柯南」，而是來自1932年的奇幻小說「Conan the Barbarian」，這部小說在1982年還改編成電影「王者之劍」，由前加州州長，動作肌肉派巨星阿諾史瓦辛格主演。會把細菌取這個名字，是因為這個柯南是個強壯、耐打、韌性極高的英雄人物。（反觀那個帶賽的…）

1956 年，科學家意外發現食物罐頭經過高劑量輻射滅菌後，這種細菌依然存活，引起了科學家的興趣，開始研究柯南細菌的驚人耐輻射能力。結果發現柯南細菌擁有效率高超的 DNA 修復機制。當細菌暴露在高輻射環境下，細胞內的 DNA 會遭到嚴重損傷，柯南細菌能迅速修復這些受損的 DNA，使細胞功能恢復正常。除此之外，最近西北大學的研究團隊發現，柯南細菌體內還有一種由錳離子、磷酸鹽和短胜肽「蓋特合體」成一個「三元複合體」，這是一種特殊抗氧化劑，能中和輻射產生的自由基，保護細胞內的蛋白質和 DNA 不受損傷。

柯南細菌的這種耐輻射能力可能有許多潛在的應用。例如，人類總有一天要在太空中長期生活，勢必會面對長時間暴露在宇宙輻射下的風險，科學家或許能模仿柯南細菌的抗輻射機制，開發出類似的抗氧化劑幫助人類對抗輻射。柯南細菌的抗氧化機制也能有助於疫苗製造：某些疫苗製作過程中需要利用輻射來消滅做為疫苗材料的細菌或病毒的活性，但輻射可能會破壞疫苗中的蛋白質結構，影響效果，運用柯南細菌的「三元複合體」抗氧化機制，可以有效保護蛋白質不受輻射影響，提升疫苗的品質和穩定性。

柯南細菌還被視為尋找外星生命的重要參考依據。火星表面的輻射很強，溫度低且乾燥，如果有微生物能像柯南細菌一樣在乾燥和冷凍狀態下進入休眠，它們可能在火星的地下環境中存活數千萬年。

這個研究，發表於2024/12/12的「美國國家科學院院刊」（PNAS）。

超中二物理宅雜記
話都給我說就好 其之488

圖上左：柯南不是這個柯南（名探偵コナンⒸ青山剛昌／小學館）

圖上右：柯南是這個柯南（Conan the BarbarianⒸRobert E. Howard, John Milius/20th Century Fox）

圖下：不怕放射線的柯南（來源：西北大學）

🎉🎉🎉狂賀！恭喜！🎉🎉🎉

簡世森老師榮獲113學年度特聘教授
施奇廷老師榮獲113學年度特聘教授
吳桂光老師榮獲113學年度教學優良獎
黃家逸老師榮獲112學年度學術著作傑出獎

這些榮譽獎項肯定了老師們在學術研究上的傑出貢獻，以及在教學、指導和學生關懷上的卓越表現。感謝老師們對學生關懷和學術研究的付出與努力！實至名歸！
再次說聲恭喜！

東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之13

電腦程式吸取了網路上大量的資料，訓練成人工智慧，當資料量超過某個臨界點時，「自我意識湧現」，成了新型態的生命體，「傀儡師」…

我們正走在「攻殼機動隊」的劇情線上。問題在於，目前的人工智慧能力，以及用來訓練的資料，到底夠不夠煉成一個傀儡師。

自從網路出現之後，人類產生的資料以指數形式爆炸性的增長，知識累積比過去快超多，同樣的垃圾也超多就是了…

然後出現了大型語言模型，科學家把這些大量的資料餵給它，以ChatGPT為首，引爆了這一波的AI革命。到底這些語言模型吃了多少資料呢？ChatGPT的前身，2020年的GPT3大約是5000億個「詞元」（token，有的單字自己是一個token，有的單字可以拆成2、3或更多個，平均而言，我們可以抓一個token約為0.8個字），到了今年（2024）上半年Meta的Llama 3用了高達15兆個詞元（約12兆個字）來訓練。

不過，人類產生的資料可能很快「不敷使用」了。

以研究「人工智慧未來」為宗旨的「Epoch AI」團隊預測，到 2028 年，典型的 AI 模型訓練資料集規模，將達到線上公開文本總量的極限。換句話說，AI 可能在四年內面臨資料短缺的困境。研究顯示，網路上可用的高品質內容增長速度每年不到 10%，而 AI 訓練資料集的規模卻每年翻倍。按此趨勢推算，數據需求與供應曲線約在 2028 年交叉，供應開始小於需求。

不只如此，資料擁有者（媒體、出版社）對內容的使用限制將會越來越嚴，因為現在的狀況是「爽到你（AI公司）艱苦到我（內容產生者）」，這會讓AI無資料可用的窘境提早發生。2024 年的一項研究發現，在最常用的三個資料集中，禁止網路爬蟲存取的內容比例從 2023 年的 3% 暴增近十倍，成為 20%-33%。同時，與使用資料來訓練AI相關的法律訴訟也在增加，例如《紐約時報》對 OpenAI 提起的版權侵權訴訟。

OpenAI 和 Anthropic 等公司公開承認這一挑戰，並表示將採用生成新資料和尋找「非傳統資料」來源等方法來應對。OpenAI 表示，他們的資料來源包括公開資料、合作伙伴提供的非公開資料、合成資料以及 AI 訓練師生成的資料。

也有專家建議AI 開發者可以更多地利用專門領域的「非人類語言」資料集，例如天文學或基因組學的資料；或是使用視訊、照片這些非文本資料。這類資料雖然增長迅速，但到底能不能拿來訓練 語言模型？沒有人知道。

另一種策略是採用生成的資料來訓練生成式AI，這個倒是可以無窮無盡——不過之前也有研究顯示，這相當於是「近親繁殖」，用了太多AI生成的資料來訓練AI，會導致AI的自我崩潰，生成品質大幅下降。

比較有機會的方法或許是放棄目前「大艦巨砲」的概念，將訓練過程精緻化，用更小的資料量來得到更好的訓練效果。或者是將焦點從現在「什麼都會」的大型語言模型轉向較小型、專業化的模型，來協助各專業領域的發展。

這些限制與未來可能的走向，搞不好對人類也比較好，變成魔鬼終結者把人類消滅的風險比較小…

超中二物理宅雜記
話都給我說就好 其之487

圖上：以目前的資料產出，我們可能還練不出一個「傀儡師」（攻殻機動隊Ⓒ士郎正宗、押井守／Production IG）

圖下：橘線為網路上可用的資料走勢，藍線為大型語言模型訓練資料集大小走勢（來源：Nature）

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