2019年6月5日 星期三

教育評論:基因改造真菌殺滅蚊子

根據香港衛生署的資料,香港透過蚊子傳播的傳染病包括登革熱(白紋伊蚊)、日本腦炎(三帶喙庫蚊),以及瘧疾(瘧蚊)。以登革熱為例,病徵包括高燒、嚴重頭痛、眼窩後疼痛、肌肉及關節痛、嘔心、嘔吐、淋巴結腫脹以及出疹。有些人在感染登革熱病毒後,可以沒有明顯的病徵,有些人則只會有發熱等輕微病徵,例如兒童發病時或會出現一般性的發熱症狀及出疹。
 
第一次感染登革熱的病情一般都較輕,病癒後對該血清型病毒會產生終生免疫能力,但對其他三種血清型病毒只有部分和短暫的交叉免疫能力。若隨後感染其他血清型的登革熱病毒時,出現重症登革熱的機會則較高。
 重症登革熱是一種由登革熱所引起的併發症,病情比較嚴重,可導致死亡。患者或會出現一些預警症狀,例如嚴重腹痛、持續嘔吐、呼吸急促、乏力、煩躁不安,和出血的症狀,例如皮膚出現瘀斑、鼻或牙齦出血、甚或內出血等。最嚴重的情況會導致血液循環系統衰竭、休克及死亡。
 因此,若要預防以上傳染病,最有效的方法是杜絕蚊患。例如,每星期為花瓶換水一次,避免使用花盆底盤,蓋好貯水器皿,確保冷氣機底盤沒有積水,把用完的罐子及瓶子放進有蓋的垃圾箱內。然而,以上的防蚊方法都是治標不治本,若因大雨後積水出現,蚊子會繼續滋生,增加感染傳染病的風險。有見及此,美國和非洲的學者研發新的滅蚊方法,就是以基因改造真菌,向蚊子分泌毒素,最終殺死蚊子。
 例如,瘧疾的病原是寄生蟲透過雌蚊叮咬傳給人類。根據世界衛生組織的資料,單在2016年,瘧疾在全球引致44萬人死亡,其中有九成在非洲。瘧疾的疫苗仍然在測試階段,所以最有效的預防方法仍然是防蚊及減蚊。
 西非國家布基納法索的健康科學研究所最近和美國馬里蘭大學合作,提出一種新的滅蚊方法,就是改良蚊的天敵。蚊的天敵之一是真菌,有些真菌會感染蚊,最終令蚊死亡。研究人員想到改造這種真菌的基因,讓真菌在感染蚊之後,會向蚊的體內釋出蜘蛛的毒素,加速蚊子死亡。
 為了測試實際效果,學者搭起了幾個大型蚊帳,確保不會有蚊逃脫。在蚊帳裡面,學者以噴灑過真菌孢子的布作為蚊的陷阱。每次以1500隻蚊開始,每日統計餘下的蚊數量。首先,學者先試一次沒有真菌的環境作為參考基準,然後用沒有改造的普通真菌,最後用經過改造的真菌。結果發現在基因改造的真菌之下,蚊的數量下跌最快。學者改造基因時,順便令真菌分泌螢光蛋白,以致被真菌感染的蚊會發出螢光,證明是因為感染真菌而死亡。
 這種減蚊新方法的關鍵是以毒素令真菌殺蚊更快,甚至快過蚊的繁殖速度。減蚊過程只需要45天,蚊的數量便下降了99%。學者強調真菌只會感染蚊,對蜜蜂等其他昆蟲是無害的,所以有望成為殺蟲劑以外,更有效可靠的減蚊方法。
 然而,這種滅蚊方法真的沒有副作用嗎?學者對此疑問其實沒有確定的答案。愛恩斯坦 (Albert Einstein)曾經表示:「如果蜜蜂從地表上消失,人類活不過四年。」因為在我們吃的食物中,有超過三分之一的作物需要依賴蜜蜂授粉才能存活。但是,根據美國蜜蜂行為學者斯皮瓦克 (Marla Spivak) 的研究,自從第二次世界大戰至今,美國的蜜蜂數量已減少一半以上,而全世界需要蜜蜂授粉的穀物卻增加了三倍。
 這種蜜蜂大規模死亡稱為「蜂群崩遺症候群」(Colony Collapse Disorder),是由以下幾個原因所導致,包括化學肥料讓蜜蜂營養不良、除草劑殺了蜜蜂的食物、農藥讓蜜蜂抽搐而死,以及寄生蟲與病害肆虐,其中最後一項最為嚴重。因此,如果美國與非洲的學者研發出基因改造真菌以殺滅蚊子,其實有機會令真菌產生基因突變,就連蜜蜂也一併除滅。到那時,不但蚊子與蜜蜂在世界上消失,就連人類也有機會一併消失在世界上。
原文刊登於《新城教育+》5/6/2019

2019年5月23日 星期四

教育評論:學校辦工作坊 講解求職疑難

為防學生在暑假誤墮求職陷阱,不少學校都早作準備,現職中學生涯規劃輔導老師林伯強表示,暑期工及兼職陷阱處處,每年都會舉辦工作坊為學生講解求職疑難。匯知中學助理校長葉偉民表示,學校不時跟學生講解求職資訊,有助掌握市場真實情況。
圖:警方商業罪案調查科公布,今年首四月錄得的求職騙案中,行騙保證金或行政費的案件約佔一半 中新社
  林老師說,學校每年都會舉辦以防騙為題的工作坊,除了講解求職騙案,亦和學生講解僱傭條例,讓他們了解工傷、試用期、合約等基本知識。他舉例,有些學生打算做一段時間便辭職去旅遊,但僱傭合約有可能列明需提早通知僱主,如果立即離職,有可能需賠款。
  負責學生發展部的匯知中學助理校長葉偉民稱,校方一直和社會上不同機構合作,包括教育局「商校合作計劃」、「賽馬會浩觀青少年創業培訓計劃」及香港輔導教師協會實習活動等,讓學生在暑假獲得更多職場體驗。他又表示,平時會透過WhatsApp及全校集會,跟學生分享最新的求職資訊,既讓學生了解市場情況,同時避免他們誤墮求職陷阱。
原文刊登於《大公報》23/5/2019

2019年5月14日 星期二

教育評論:拯救瀕危生物靠基因編輯技術?

在過去5億年以來,地球總共經歷了5次物種滅絕,現時正在處於第6次滅絕危機。以往的物種滅絕源於火山爆發或天災,但現時第6次物種滅絕的原因卻是人為因素,包括開採砍伐、石化廢氣排放,導致全球暖化,南北極冰川融化,造成海平面上升等等。
 
根據《Weather》報導,科學家宣布在2018年,有3種鳥類確定從地球上完全消失,包括毛島蜜雀(Po’ouli)、亞格拉斯葉食雀(Alagoas Foliage-gleaner)和隱祕樹烈雀(Cryptic Treehunter)。其次,小頭鼠海豚(Vaquita)和金頂夏威夷樹蝸牛(Achatinella apexfulya)也遭到滅絕的厄運。另外,北非白犀牛(Northern White Rhino)也因為非法獵殺而遭到滅絕。目前,全世界現僅存2隻雌性白犀牛,被圈養在動物園之內,而惟一的雄性也在2018年3月死亡,因此科學家宣布白犀牛功能性滅絕。
 物種滅絕是一個不可逆轉的過程,但隨着生物科技的進步,科學家發明基因編輯技術,有望把已絕種的生物重現世間。根據報導,2018年8月,俄羅斯與南韓的研究團隊在西伯利雅庫次克地區(Yakutsk)的永凍層中,發現了4萬年前的史前馬屍體(Lenskaya breed),其屍體狀況保存相當良好。並且,研究團隊成功從此化石中抽取血液樣本,有望能夠以當今的基因編輯技術,使這種已絕種的史前馬重新復活。
 為達到此目的,研究人員必須從中萃取並培養良好的體細胞(Somatic Cells)。但是,到目前為止,研究團隊已經嘗試了二十多次,全部失敗。目前,研究團隊已成功從屍體的心臟血管中萃取出保存良好的液體血液樣本,但還未確定能否因此培養出可用的體細胞。然而,研究團隊沒有放棄,繼續對屍體進行更仔細的分析,務求成功複製史前馬。
 不過,利用基因編輯技術複製已絕種生物存有很多困難和爭議,例如研究團隊難以找到「代理孕母」,破壞基因多樣性,近親繁殖,以及缺乏適合生境等問題。另外,基因編輯史前生物也有機會造成生態危機,例如複製物種擁有多種生物基因,有機會演變成超級物種,危害原有生態系統。
 就着基因編輯史前馬這篇報導,筆者想起荷里活電影《侏羅紀公園》。故事講述生物科研集團進行恐龍化石開挖工作時,偶然發現一顆來自於侏羅紀時代的琥珀,內藏一隻蚊子。科學家從蚊子體內提煉出稀有的恐龍血液,由此獲得恐龍基因,並成功複製恐龍。這個生物科研恐團把科研成果用於商業用途,設立以恐龍為主題的「侏羅紀公園」,讓遊客在園內,親身近距離接觸活生生的恐龍。然而,因為基因編輯過程出現錯誤,恐龍擁有西非牛蛙的雙性DNA,使其能自行變性,進行無性繁殖,並不斷進化,成為可怕的怪物,嚴重威脅人類的生存。
 雖然《侏羅紀公園》只是一套科幻電影,許多橋段都是空想出來,未必會成為事實。但是,電影所提及的基因編輯技術卻日漸成熟,難保有朝一日會把史前馬復活過來。屆時,復活過來的史前馬對人類是禍是福?這是一個值得深思並慎重考慮的問題。
原文刊登於《新城教育+》15/5/2019

2019年4月28日 星期日

時事評論:中國高科技超前 美國望塵莫及

隨着5G的推進,世界越來越發現,沒有中國的5G,不論是成本還是推進速度,推進起來實在是太難。不單是使用中國的5G有多好,更是不用中國的5G損失會有多大。在美國的強力圍攻之下,中國5G技術的輸出卻意外增加。雖然不能完全說明中國已經領先,至少說明中國正在實現彎道超車。
以上論點可以從美國總統特朗普4月初的講話得以證明,他表示美國的私營公司和機構應盡快部署5G通訊網絡,應付來自其他國家和地區的激烈競爭。他又指出美國必須在5G網絡建設的競賽中取勝,並以「敵人」來形容競爭對手。這充分表明了特朗普對中國的彎道超車是多麼的擔心和焦慮。正因為擔心於中國彎道超車,所以美國不切實際的加速了5G網絡全面建設的步伐,但美國已經開始商用的5G卻無法達到預期的效果。而在這種情況之下,特朗普還在極力的加快推進速度,這有些揠苗助長。
可是,不這麼做又怎麼辦呢?總不能眼看着中國在網絡信息通訊技術,這一引領未來科技和經濟發展的高科技方面超越美國。可以說,目前的美國已經被迫得有些喘不過氣來了。然而,5G彎道超車,這只是高科技競賽途中中國加速的開始。在5G技術方面,美國已經失去了絕對的領先優勢。

中國領跑量子技術 人工智能

5G競賽之後,接下來的就是6G競賽。6G技術已經不是單純或簡單的5G升級,它很可能是一項新技術。2018年3月9日,中國工業信息部部長苗圩表示,中國已經着手研究6G。而華為方面傳出的信息是,5G研發已經收尾,已經開始組建團隊進行6G的研發。2019年3月15日,美國聯邦通訊委員會(FCC)一致投票通過開放「太赫茲波」頻譜的決定,以其大朝一日被用於6G服務。也就是說,在6G研發方面,中美是站在同一起跑線。
6G這項新技術則與人工智能(AI)與量子技術等高科技有很大的關係。在傳統科技領域裡,中國遠落後於美國,但在人工智能與量子技術方面卻並不落後,至少是各有優勢。關於人工智能,目前普遍的認為中國已經不落後於美國,甚至也有超越美國之勢。在量子技術方面,中國在量子通訊方面已經取得了領跑的優勢。中國首發了世界第一顆量子通訊衛星(墨子號),已成功實現量子通訊的遠距離傳輸,且開始試驗用量子通訊。
美國在量子計算機方面有領先優勢,但中國的量子計算機方面雖然起步較遲,但起步點卻不低。例如,作為核心的將量子維持在穩定迭加狀態方面,原先的世界紀錄是1分鐘,最近清華大學研究團隊延長到了10分鐘。而要製造穩定運行的量子計算機,則需將這種穩定的迭加狀態大幅延長。由此看來,中國在量子計算機上至少並不是太落後,而有量子通訊的基礎。
另一方面,美國史丹福大學發布了《2018年度全球AI報告》,旨在追蹤人工智能的活動和進展。報告指出,2016年中國AI論文被引用的次數比2000年提高了44%。2018年70%的國際人工智能協會論文來自中美兩國。2018年中美被史丹福大學接收的論文總量相近,但中國提交的論文數比美國多30%。根據論文數據庫Scopus的數據顯示,發布AI論文第一是歐洲(28%),第二是中國(25%),第三是美國(17%)。總括而言,中國AI人工智能發展速度驚人,而論綜合實力,美國AI實力稍強。

光纖網絡世界最大 無處不在

人工智能具有深度學習的能力,這需要基於大數據為基礎。有專家指出,人口越多產生的數據就越大。這在發展人工智能上是很大的一個優勢。有報道稱,亞洲互聯互通和一帶一路建設中,中國的光纖網絡也同時建成。目前已經建成了世界最大的一張覆蓋海陸空,無處不在的智能網絡。這樣中國就具有了獨特獲得大數據的能力。這是美國不能想像的,也是無法相比的。難怪有人說,在大數據領域中,中國已經獲得了重大的優勢。同時,人工智能的發展必須是在大規模應用的基本之上。中國近些年來在人工智能的應用上,發展得最快,應用得最廣泛。重要的是,目前美國堅持單邊主義和貿易保護主義,只想控制核心技術。這使美國與世界的合作越來越少,正在走向自我封閉。而現代高科技的發展,需要的正是國際合作共同推動,而不是閉門造車和自我封閉。中國持開放態度,不斷加強對外合作,以取長補短,發展人工智能。
美國的信息網絡呈現落後之勢,而目前美國連基礎建設的錢都難以籌集。信息通訊網絡的建設已經被中國實現了超越,這是5G、6G和AI競賽的重要條件之一。由此可見,雖然美國還有一些優勢,但由於中國在5G競賽中正在實現彎道超車,在接下來的6G和AI競賽中,中國將奮起直追,實現超越美國的目標。
原文刊登於《HKG報》28/4/2019

2019年4月11日 星期四

教育評論:姊妹校計劃 助兩地師生互了解

教育局自從2004年開始至今,已為本港多所學校協調,與北京巿、上海巿、寧波巿、廣東省、四川省、浙江省及福建省的學校締結為姊妹學校。
根據教育局的文件,姊妹學校計劃為兩地學校提供一個交流平台。透過交流與合作,姊妹學校擴大學校網絡,增強了解與溝通,加深認識兩地文化,共同提升教育素質。
筆者帶領內地高中同學參觀香港科技大學
互聯網世代多共同話題
筆者所在的中學於早年已跟順德區一所中學締結成姊妹學校,並連續第三年舉辦兩校師生互訪的交流活動。總結以往三年的經歷,我發覺計劃不但能達到教育局預期之目的,更能打破兩地師生的隔閡,彼此融和在一起,共建美好的學習氣氛。
筆者曾造訪順德區的姊妹學校,參觀該校環境,並觀課與專業交流活動。過程之中深深感受到內地教師的專業教研精神,用心設計教案,傾盡全力施教,並認真作課堂檢討,務求優化課堂內容,讓學生學到最多的知識。其次,他們在課堂教學之外,還要進行教學調研,並要發表論文,讓課堂力臻完美。相比之下,香港教師因課擔較重,行政工作過多而未能做到以上事情,致使工作多為原地踏步,停滯不前,未能自我突破,往往需要專家點撥,方能走出困局。
另外,兩地學生透過互訪,親身體驗兩地不同的生活文化。他們一起上課、一起遊戲、一起用膳,並一起進行競賽。雖然兩地學生因語言不同而有機會出現溝通障礙,但在互聯網世代,大家都有着共通的話題,例如韓星、K-pop、抖音,以及微信等等。因此,彼此都能在短時間之內破冰,互相認識,並交換通訊,甚至在活動尾聲擁抱話別,依依不捨。
香港現時充斥着本土思想,具有很強的排他性,不易接納內地的文化,特別是年輕人。筆者認為,若要打破這種困局,先要由學校做起,而姊妹學校計劃正是解決兩地誤解的好方法。
原文刊登於《都巿日報》12/4/2019

2019年4月10日 星期三

教育評論:不可見的黑洞終於被拍到

4月10日,由全球約200名科學家合作的「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope)項目,公布人類史上首張黑洞照片,解開黑洞的神祕面紗,讓人類更進一步了解宇宙的奧秘。
物理學家愛因斯坦(Albert Einstein)在1907開始研究物理的相對原理,在1915年發表《廣義相對論》,利用幾何語言來描述重力。根據《廣義相對論》,愛恩斯坦預言了某些大質量恆星終結後,會形成時空極度扭曲以至於所有物質,包括光都無法逃逸的區域,這便是黑洞(Black Hole)。
長期以來,天文學家多年嘗試觀察黑洞,但由於黑洞擁有強大重力場,甚至光都無法逃逸,導致難於進行觀測。這次「事件視界望遠鏡」透過蒐集黑洞的事件視界周邊的物質輻射數據,來拍攝黑洞的「剪影」。
「事件視界」是黑洞的界線,物體向着黑洞中心越過事件視界後,因逃逸所需的速度將超過光速,而《廣義相對論》指出沒有任何事物比光速更快,因此理論上進入黑洞的物體便無法離開,在事件視界外亦無法觀察黑洞內部。
雖然黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它其他事物的影響。天文學家藉由物體被吸入黑洞之前因高熱而放出的紫外輻射和X射線等「邊緣信息」,可以獲取黑洞的存在訊息。另外,黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行黑洞軌跡而推測出來,並知道其位置與質量。
這次「事件視界望遠鏡」集合全球約200名科學家,從各地天文望遠鏡連接組合,建造一個超型望遠鏡虛擬網絡。它們分別設於美國、墨西哥、西班牙、智利、法國、格陵蘭與南極,於2017年4月進行觀測,形成一個口徑相當於地球直徑的望遠鏡,所得數據隨後集中分析合併後形成照片。由於黑洞不會發光,所以科學家所「拍攝」的其實只是黑洞的「陰影」,完成後把所得數據拼湊出黑洞的輪廓,並花了2年時間「沖曬」照片。
今次觀測的其中一個超大質量黑洞「人馬座A*」位於銀河系中心,另一目標則位於「處女座A」星系,兩者大小懸殊。前者直徑1270萬公里,擁有400萬個太陽質量;後者直徑長達177億公里,約有10億個太陽質量。
這次人類首次成功觀測黑洞,對宇宙學的研究影響深遠。在宇宙學中,可觀測的常規物質佔4.9%,而不可觀測的暗物質(Dark Matter)卻佔95.1%。科學家以往因技術限制,未能觀測宇宙的暗物質,以致對宇宙的理解不足。但是,今次「事件視界望遠鏡」成功觀測黑洞,突破了這個缺口,讓人類能更進一步了解宇宙。
原文刊登於《新城教育+》11/4/2019

2019年4月1日 星期一

教育評論:復活節互動展覽 科學基地寓玩於學


將軍澳新都城商場於復活節期間,為小學生打造大型STEAM科學基地,配合復活節主題,讓大小朋友都可以動動手,透過有趣的科學實驗學習科學知識,寓玩於教育。

 現場有趣STEAM體驗包括幻變彩蛋隧道、百變實驗室、反轉蛋世界、畫蛋奇兵、繽紛齒輪盤及VR小太空人星際穿梭等。香港科學創意學會及香港STEM教育學會理事林伯強老師謂,現場裝置有不少過癮的玩意,例如反轉蛋世界可體會槓桿原理;齒輪盤是機械和電學,而幻變彩蛋隧道則可以看到鏡面的無限延伸現象。「最吸引是分層彩丄瓶,玻璃樽內儲存了不同濃度及密度的液體,例如燈油、梘液,以及加進不同材料。它利用物理中的浮力及材料密度差異原理,令物件懸浮各個顏色層中,形成獨一無二的效果,會見到物件會懸浮在第一層的底部,非常過癮。」

讓孩子玩STEM
SirSTEM雖有深奧理論,但在幼兒世界,只要一開始訓練大小肌肉,便可灌輸STEM教育了。「幼兒踩三輪車,看到齒輪互相推動;玩泥膠拼砌一件物品,都有工程知識在當中。」

反轉蛋世界
孩子能透過此裝置體會簡單機械,利用右邊添加迷你彩蛋形成抗力臂。孩子可以選擇不同支點的蛋托,自己試驗需要放多少隻蛋,才可令中央的水平尺氣泡移到中央,達到動手動腦。林Sir謂槓桿原理便是人為去調校重力點、支點及抗力點之間的距離,以減省氣力,在家中也可試驗。「我會跟大女用一枝筷子和一枝相交,嘗試在筷子一端托一本至幾本書,調校筷子和筆在怎樣的距離,可托到最多書本,槓桿其實是以小博大的科學道理。」

幻變彩蛋隧道
隧道內的魔鏡共有兩層結構,林Sir指,底層是一面鏡子,而面層玻璃貼上隔熱紙僅讓部分光線穿透,從而產生鏡面奇特效果。另外,很多人都曾看過將兩面鏡子相對時,可以看到鏡子互相反射,形成無限多的影像世界。「其實跟孩子在洗手間,拿小鏡對住大鏡已可以玩到,不用講解太深原理,跟小朋友做實驗已足夠。」

齒輪盤
Sir表示,這裡有3款齒輪如同小型手搖發電機。當孩子親自搖手柄便會令小燈發亮,也會發覺大齒輪推動小齒輪是很費力的。「大人可請孩子觀察齒輪是帶動摩打內的磁鐵旋轉,磁鐵與線圈因為電感作用產生電流,進而發電。另外,當攪動齒輪的速度愈快,也會產生更強動能,電流愈大,燈光愈亮。繽紛齒輪盤相當吸引,但幼兒需要大人幫助才能推動。」

2009年在台灣創立的「賽先生科學工廠」,亦會在場內設有快閃科學店,供小朋友選購各式原創科學玩具、DIY系列遊戲、益智解謎玩具、日常科學原理應用遊戲等近百款新奇科學產品。

原文刊於《經濟日報》2/4/2019