小小的動後助詞『kah、了、著』背後的語言祕密

115年03月10日

【本篇報導由臺灣語文學系  劉承賢副教授研究團隊提供】 　　在台語裡，當動詞或形容詞後面接著一個句子或述語時，常常會冒出三個神祕的小幫手：「kah」、「liáu」或「tio̍h」，但過去的研究對它們一直沒有明確的解釋，這讓想學台語的外國人很頭痛，也讓語言學家傷透腦筋。 　　為了搞懂這三個小幫手到底怎麼用，本研究找了九位「台語通」母語者來當顧問，透過問卷調查的方式，終於把它們的用法摸透了！ 　　研究發現：「liáu」和「tio̍h」的使用頻率正在逐漸減少，而且這三個小幫手前面能接什麼樣的詞，其實有特定的限制，最有趣的是，它們表達「結果」的方式竟然各有不同： 　　V-kah 像是個「超級結果王」，能吃下任何不明顯的因果關係。 　　V-liáu 則比較含蓄，是個「佛系結果王」，對動詞與後面補語的因果關係要求非常嚴謹。 　　V-tio̍h比較特別，它既可以是「超級結果王」，也可以是「佛系結果王」，這取決於補語描述的是「主語」還是「賓語」。 　　劉教授也首次發現，這些小幫手後面的賓語其實也有限制，不是什麼詞都能跟在後面。最後，本文還釐清了過去研究中，V-liáu 和V-tio̍h在表達時間概念時，常常讓人搞混的地方。總而言之，這項研究就像是為台語的 「kah」、「liáu」、「tio̍h」三兄弟寫了一本詳盡的「使用說明書」，希望能幫助更多人輕鬆學好台語！    　　你可能聽過台語的「走kah真緊」或「洗了真清氣」，這些句子中的「kah」、「了(liáu)」、「著(tio̍h)」就像是句子的魔術師，為動詞或形容詞添加了額外的描述。然而，這三個字該怎麼用？過去的語言學家一直沒有定論，也讓台語學習者傷透腦筋。 　　這篇論文透過問卷調查進行詳細的分析，系統性分析這三種結果標記的使用差異，以下為它們三兄弟各自建立清楚的「個性檔案」：   老大： 「kah」 　　「Kah」幾乎可以用在各種情境，且似乎正在取代其他兩兄弟的地位。原因不外乎「kah」的結果式對主要述詞和後面的結果描述之間，不需要與前面主要述詞之間存在明確的因果關係。舉例來說，「指甲鉸kah一四界」，指甲的動詞「鉸」（中文：剪）和「散得到處都是」因果上並不明顯，但透過「kah」就能完美連接在一起。 　　雖然「kah」很萬用，但它和「瞬成動詞」不對盤，除非把重點放在最後存續的結果；所以你不能說「鉛筆斷kah真緊」，但卻能說「甌仔破kah碎糊糊」。 　　此外，如果「kah」後面跟著形容詞，這個形容詞必須帶有「程度意」。例如，你不能說「我台語講kah無好」，因為「無好」沒有明確的程度概念。但如果你說「我台語講kah真無好」，加上了「真」這個程度副詞，句子就變通順了。   老二：「了 (liáu)」 　　「了」的地位和使用頻率相對較低，限制也更嚴格，且不同於「kah」，「了」所連接的述詞和結果之間，必須存在某種明顯的因果關係。比如「寫報告寫了手痠」，手痠是寫報告這個動作的自然結果，因此句子成立。但如果是「寫報告寫了足有內容」，就不是每個人都覺得通順，因為寫報告和內容豐富之間沒有必然因果關係。「了」的使用有時間上的限制。它通常暗示著後面的結果，是在前面的動作進行一段時間後才出現的。「了」不太能和「狀態」或「瞬成動詞」共存，因為這些動詞通常沒有一個可觀察的「過程」。例如，「瘦了強欲予風吹走」，這在台語中就聽來顯得相當不自然。   老三：「著 (tio̍h)」 　　「著」和「了」在某些方面很相似，但時間上的意涵上卻完全相反。「著」後面的描述通常是在動作一開始或進行中就出現的。例如，「教學生教著足忝」，這句話代表教書一開始就感到疲累，而非教了一段時間後。 　　同樣的，「著」也不喜歡和「狀態」或「瞬成動詞」搭配，因為這些詞缺乏「著」所需要的「過程」和「起始點」。所以你不能說「瘦著強欲予風吹走」聽起來不太合理，因為「瘦」這個狀態沒有一個明顯的起點。 　　「著」的結果式用法比較特殊。當它後面的補語修飾主語時，不需要有明確的因果關係；不過若補語修飾的是賓語時，因果關係的要求就會變得嚴格許多。 　　總結來說，「kah」、「了」和「著」雖然都能用來標記結果，卻在因果關係、時間結構與動詞類型的搭配上，展現這三兄弟個性截然不同！這項研究不僅填補了長期以來類型學上的空白，也為理論提供了額外的佐證，更讓我們更能理解台語的精妙之處，未來對於台語教與學，也能提供更明確的指南。   原文出處：Lau, S. H. (2024). On the uses and restrictions of postverbal markers kah, liáu, and tio̍h in Taiwanese. Concentric: Studies in Linguistics, 50(2), 145-200. https://doi.org/10.1075/consl.00037.lau

「捨不得」和「不捨得」：一字之差的語法與語用解析

115年03月10日

【本篇報導由華語文教學系  黃薈如博士生提供】 　　「捨不得」和「不捨得」的結構只有細微不同，展現在「不」和「捨」的順序調換。前人研究認為「捨不得」和「不捨得」是「捨得」同等的否定式或同素逆序詞（李思旭 2021；李琳 2021），兩者意義和功能等同。基於功能語法的觀點，「捨不得」和「不捨得」的同等對應情況或許還有討論空間。本文基於前人對「捨不得」和「不捨得」是「捨得」進行更深入的語義、句法、語用對比分析，目的為清楚區分二者差異，希望對日後進行相關研究人員提供有價值的參考，以及針對「捨不得」和「不捨得」的對比分析結果，提出以英語母語者為教學對象的教學建議。本文以認知功能對比分析法，結合語料庫進行深入分析，發現「捨不得」和「不捨得」的語義基本相同，其主要差異體現在句法和語用方面。本文以英語母語者為對象，根據標記性理論、語法難易度原則、以學習者為導向原則，給予面向英語母語者的「捨不得」、「不捨得」教學建議。其教學順序為「捨得」>「捨不得」>「不捨得」，分為四個階段，其中「捨不得」為教學重點，進行最為細緻的說明，最後再引導學習者比較「不捨得」句法和語用層面的差異。    　　在語言中，細微的結構差異往往隱藏著深層的語用意涵。本文以漢語中「捨不得」與「不捨得」這一對看似同義的否定結構為研究對象，透過語料庫與功能語法分析，揭示兩者在句法、語用上的微妙區別。研究發現，儘管兩者語義相近，但其否定範圍、情感強度與交際功能卻大不相同，挑戰了過去將二者視為完全等同的觀點，為語言結構與語用互動提供了嶄新的理解視角。 　　這項研究的重要性在於它深入探討了語言中「形式相近、功能相異」的現象，並從認知功能角度釐清其使用規律。這樣的區分不僅對漢語本體研究具有理論價值，更對第二語言教學產生實質影響。尤其在全球化背景下，華語學習者日益增多，精準區分易混淆結構能有效提升學習效率與交際準確性。此外，本研究也展示了如何透過語料庫與理論分析相互印證，深化對語言細微差異的理解，為跨語言比較研究提供具體可行的方法論參考。 　　本研究的特殊貢獻在於，有別於多數研究將「捨不得」與「不捨得」視為同義結構，本文透過實證語料與句法測試，明確指出「捨不得」為詞彙化單位，屬「句內否定」，情感較弱；而「不捨得」則為短語結構，屬「句外否定」，情感強烈且結果明確。這種區分不僅修正了過去文獻的簡化觀點，更提出具操作性的教學分級建議，體現了理論與應用的緊密結合。  　　在研究過程中，最大的挑戰在於如何從有限的語料中提取出兩者在使用情境與篇章功能上的差異。作者透過多語料庫交叉比對，並引入「合作原則」與「禮貌原則」等語用理論，成功論證「捨不得」常伴隨語意轉折，而「不捨得」則傾向於語意連貫。此外，研究也發現英語譯詞無法反映兩者區別，凸顯了漢語教學中結構對比與語境教學的必要性。 　　本研究不僅釐清了「捨不得」與「不捨得」的結構與語用層面系統性差異，更提出了具體而實用的教學建議，預期將對華語教材編寫與課堂實踐產生實質影響。未來，這類微觀對比研究可延伸至其他易混淆結構，進一步豐富語言介面研究與教學應用，並促進跨語言認知與溝通交流的深度發展。   原文出處：黃薈如（2024）。「捨不得」和「不捨得」對比分析與教學建議。華語文教學研究，21(2)，27-53。https://doi.org/10.6393/JCLT.202406_21(2).0002 

出國學外語真的比較有效嗎？──劉宇挺教授的研究重新檢視「留學效應」

115年03月10日

【本篇報導由英語學系  劉宇挺教授研究團隊提供】 　　本研究透過「多層級統合分析」（multi-level meta-analysis）方法，重新檢驗出國學習（study abroad）對第二語言（L2）習得成效的真實影響。長期以來，出國被視為最有效的語言學習途徑，但既有研究結果並不一致，顯示其效益可能受多重因素調節。為釐清此議題，研究團隊系統性蒐集並分析1995至2019年間42篇相關實證研究，共計283組效果值，整合不同語言、地區與學習情境的資料，以量化比較出國與國內學習的差異。結果顯示，整體而言，出國學習對語言能力的提升具中至高度效果（平均效果值 g = 0.87），尤以聽力與口說表現最為顯著。研究同時發現，學習成效受多項因素影響：學習時間若不足12週，進步有限；逗留時間越長、與當地人互動越頻繁，語言成長越顯著。住宿環境亦具關鍵作用，寄宿家庭的沉浸式互動明顯優於宿舍環境。此外，學生的語言程度與課程設計也會調節學習成果。初級與高級學習者的進步幅度均大於中級者，而能結合語言課與內容課的課程效果最佳。研究指出，出國學習的價值不僅在於地點的轉換，而在於互動的深度與文化參與的廣度。劉宇挺教授強調：「留學並非語言學習的萬靈丹，唯有主動交流與反思，才能讓語言真正成為溝通的力量。」本研究不僅釐清了留學效應的實證基礎，也為國際教育與課程設計提供了可操作的建議。   　　「出國學語言一定比較好！」這句話幾乎成了許多人心中的不證自明之理。然而，這樣的說法真有那麼絕對嗎？國立臺灣師範大學英語學系特聘教授、教師教育學院院長劉宇挺，在國際期刊《Language Teaching Research》發表的重要研究，挑戰了這個普遍的信念。他透過對過去二十多年來大量實證資料的統合分析，重新檢驗「出國學習語言」的實際效果，並釐清在什麼條件下，出國學習才真正能帶來顯著成效。 　　劉宇挺教授指出，雖然直覺上我們認為留學能提供最佳語言環境，但學術界的研究結果並不一致。有些研究發現出國學生的語言能力進步明顯高於國內學習者，但也有許多研究顯示兩者差異不大，甚至在特定條件下，留學生的進步速度會停滯。因此，劉教授與國內外合作團隊進行了大規模的「多層級統合分析」（multi-level meta-analysis），系統性整合了1995至2019年間全球相關的42篇研究，總計分析283組效果值，希望能以更科學的方法回答這個老問題：出國學外語真的比較有效嗎？ 　　研究結果顯示，整體而言，出國學習確實能帶來顯著的語言進步，特別是在聽力與口說表現上。劉教授指出，這項結果證實了「沉浸式學習環境」的優勢──當學習者每天被目標語環繞、必須用該語言應對日常生活時，語言習得會自然加速。不過，他也提醒，這種效果並非人人都能擁有，而是取決於多種因素，包括學習時間長短、生活環境、互動機會以及個人特質。 　　分析顯示，留學時間若不足三個月，語言進步幅度相對有限；而逗留超過十二週的學生，在各項語言技能上皆有顯著成長。此外，住宿型態也扮演關鍵角色。住在寄宿家庭的學生因能與母語者進行真實對話，在語音、詞彙與文化理解上的進步遠高於住在學生宿舍的學習者。劉宇挺教授指出：「語言學習不僅是課室內的事，更發生在日常生活的互動中。當學生在晚餐餐桌上用外語聊天，或在街頭詢問路線時，語言才真正活起來。」 　　值得注意的是，學習成效也會受到學生語言程度的影響。初學者與高階學習者都能從出國環境中受益，前者在實際交流中獲得大量基礎詞彙，後者則能精進語用與流暢度；相對地，中間程度的學習者進步有限，可能因語言尚未熟練到能流暢交流，但又不足以吸收大量語料，導致學習瓶頸。劉教授認為，這提醒教師在派遣學生出國前，應評估其語言程度與心理準備，並提供適切的學習策略指導。 　　此外，研究也發現課程設計與文化參與的重要性。純粹修讀語言課雖能鞏固語法與字彙，但若能同時選修內容課（例如文化、歷史或社會課程），並在課外參與社區活動，語言與文化學習的整合效果會更顯著。劉宇挺教授指出：「出國學習不該只是換個地方上課，而是要在真實語境中使用語言。只有當學生積極參與當地生活，語言才能轉化成溝通能力。」 　　綜合分析結果，劉教授總結出一個關鍵觀點：「留學本身並非萬靈丹，學習成效取決於投入的時間與互動的深度。」換句話說，出國學習若缺乏真實交流或反思，效果可能與國內學習無異；但若學生願意走出舒適圈，積極與當地人互動，那麼留學確實是語言成長的強力助推器。 　　這項研究的貢獻不僅在於驗證「留學效應」的真實性，更提出了具體可行的實務建議。對教育機構而言，未來設計留學與交換計畫時，應重視課程深度與文化參與，而非僅以「時間長短」衡量價值。對學生而言，則應了解：真正的學習成果，不取決於飛多遠，而在於是否願意在新環境中用心交流、主動學習。 　　劉宇挺教授的研究提醒我們，語言的習得不是一場短暫的旅行，而是一段需要持續互動、反思與文化投入的過程。出國確實能開啟語言成長的新契機，但能否學得深、學得久，最終仍取決於學習者本身如何參與與實踐。   原文出處：Tseng, W. T., Liu, Y. T., Hsu, Y. T., & Chu, H. C. (2024). Revisiting the effectiveness of study abroad language programs: A multi-level meta-analysis. Language Teaching Research, 28(1), 156-200. https://doi.org/10.1177/1362168820988423

空位何處生？從現代漢語解開寄生空位與全域結構的語法密碼

115年03月10日

【本篇報導由英語學系  丁仁教授研究團隊提供】 　　本研究指出，儘管在英語資料的分析上尚未達成共識，現代漢語中的寄生空位（parasitic gap, PG）與全域結構（across-the-board, ATB）在變項約束（variable binding）與重建效應（reconstruction）方面呈現出相似的平行現象，同時在空位認可（gap licensing）的類別上顯示出顯著的非對稱性。這些語法現象可由「側向移動理論」（sideward movement approach）統一解釋，支持一種兼容兩類結構的統一分析觀點。具體而言，兩種結構中的空位皆由變項所填補，顯示它們可透過側向移動推導而來。這一分析不僅統一了解釋PG與ATB的形成機制，也能說明兩者在語法限制上的差異。研究中觀察到的非對稱性支持以下假設：ATB結構的空位認可條件相對寬鬆，原因在於對等結構中額外的條件（如「平行性要求」〔Parallelism Requirement〕）可使側向移動合法化，從而使ATB句的空位得以被認可；相較之下，PG的認可則受較嚴格條件約束。本文的分析顯示，現代漢語的PG與ATB結構在表層差異之下共享相同的推導機制，為側向移動理論及統一分析框架提供了跨語言的支持，並對理解語法結構之間的互動關係與限制條件提供了新視角。   　　在語言學的世界裡，有一類句子竟能讓語法學者既驚訝又著迷：一句話裡，竟能出現兩個「空位」都與同一個名詞或代詞有關，例如英語的parasitic gap（寄生空位）與across-the-board（全域）結構。這些結構挑戰了傳統句法理論對「移動」與「句法鏈」的理解。長久以來，學界對英語資料意見紛歧―兩種結構究竟是否源於同一語法機制始終爭論不休，本研究以現代漢語為分析對象，首次提供清楚且一致的實證證據，顯示兩者的相似與差異可透過「側向移動理論」（sideward movement）統一解釋，為長達半世紀的語法爭論帶來嶄新視角。   研究的重要性與特殊性 　　本研究的重要性在於，它不僅回應了自Ross (1967)以來的核心問題—寄生空位與全域結構是否平行—更將理論焦點轉向先前少被探討的語言：現代漢語。與英語不同，現代漢語在兩種結構中皆呈現一致的「變項約束重建效應」，顯示兩類空位可由相同的前置語所控制。然而，在空位認可（gap licensing）上卻出現顯著非對稱：全域結構的認可條件明顯較寬，而寄生空位受到較多結構性限制。這種「同中有異」的模式，使現代漢語成為檢驗理論假說的理想語料，並為側向移動理論提供跨語言層面的支持。該研究發表於國際頂尖期刊Syntax，該刊以理論嚴謹與創新見長，其刊載本身即顯示研究成果在理論句法領域的突破性。   研究過程與主要發現 　　本研究指出，現代漢語的寄生空位與全域結構雖皆可透過移動產生，但其差異源於認可類別的不同。現代漢語的寄生空位可由名詞短語（NP）與具指涉語意的介詞短語（PP）授權，而非如英語般僅限於名詞短語。這一發現不僅顛覆了傳統觀點，也揭示語言之間的「參數變異」：不同語言對側向移動的觸發條件各異，但皆遵循相同的基本語法原理。研究過程中，作者細緻比較英語與現代漢語的句法差異，並以語意變項約束、空位可接受度與移動理論三者交叉驗證。結果不僅在理論層面證實側向移動能統一解釋兩類結構，更在實證層面首次提出寄生空位可由「具指涉的介詞短語」認可的證據，擴展了跨語言句法研究的疆界。   預期影響與未來展望 　　此研究的理論意涵深遠。首先，它為「統一分析」提供了實證基礎，使寄生空位與全域結構不再被視為偶然的句法異常，而是語言普遍機制的不同展現。其次，它揭示語言之間的微觀差異如何透過參數設定反映在句法結構中，對生成語法理論的跨語言比較研究具高度啟發性。未來，此框架可延伸至其他東亞語言，如日語、韓語與越南語，以檢驗是否呈現類似模式；同時，也可能啟發語言處理與語言學習模型，促進語法理論與心理語言學、自然語言處理等領域的對話。   原文出處：Ting, J. (2024). A unified approach to parasitic gap and across-the-board constructions: Evidence based on Mandarin Chinese. Syntax, 27(2), 393-411. https://doi.org/10.1111/synt.12278 

化學系陳頌方以質譜為核心，打造能回應真實問題的多體學研究平台

115年03月10日

　　疾病如何在體內發生？藥物是透過哪些分子路徑發揮作用？環境中的污染物，是否正在悄悄改變我們的生理機制？面對這些高度複雜的問題，單一指標往往難以給出完整答案。臺灣師範大學化學系教授陳頌方，近年以「質譜驅動的多體學平台」作為研究室核心，展開多項研究計畫，嘗試從分子層次出發，系統性地理解疾病機制、藥物反應、食品安全或環境暴露帶來的影響。  　　「如果只看一個蛋白質或一個代謝體，很容易忽略背後真正的機制。」陳頌方的研究取向，源自其長期累積的臨床與生物分析化學背景，無論是博士期間投入臨床分析方法開發，或後續在工研院生醫所從事生物質譜與定量蛋白質體平台建置，他逐漸體認到，許多生物醫學與環境健康議題，並非單一分子異常所致，而是多個分子層次同步改變的結果。 　　陳頌方研究室的研究可概括為四大方向：定量蛋白質體與標的蛋白質分析平台建置、代謝體分析方法學與應用、轉譯後修飾與蛋白質結構解析，以及質譜導向的生物醫學與藥物研究。團隊擅長以液相層析串聯質譜（LC-MS/MS）為核心分析工具，整合蛋白質體、代謝體與轉譯後修飾分析，藉由高靈敏度與高解析度的質譜技術，從整體分子網絡角度理解疾病、藥物反應與環境暴露對生物系統的影響。 　　其中一項具代表性的成果，是成功建立可同時進行蛋白質體與代謝體分析的整合式質譜平台，並實際應用於環境暴露與疾病模型研究。陳頌方表示，透過多體學資料整合，研究團隊觀察到粒線體能量代謝與氧化還原平衡等關鍵分子路徑出現系統性變化，這些結果往往難以透過單一分析層次察覺。 圖說：臺灣師範大學化學系教授陳頌方，近年以「質譜驅動的多體學平台」作為研究室核心，展開多項研究計畫。    　　近年備受關注的塑膠微粒議題，也是研究室的重要研究方向之一。陳頌方說明，團隊設計動物實驗，讓老鼠攝取塑膠微粒，再分析腎臟、肝臟與腦部的蛋白質體與代謝體變化，藉此追蹤哪些生物途徑受到影響，進一步理解潛在毒性如何產生。  　　類似的多體學分析策略，也被應用於痛風、肝再生與乳癌研究。陳頌方以乳癌研究為例，團隊與成功大學醫學院合作，比較健康對照組、罹癌個體，以及接受藥物治療後的分子變化，嘗試從分子層級理解疾病發生與治療反應的差異。 　　在生物標記研究方面，研究室也完成一項具指標性的成果—攝護腺特異抗原（PSA）異構物的精準定量分析。傳統免疫分析雖可測量 PSA 總量，卻難以區分不同結構形式的 PSA，研究團隊結合免疫沉澱、穩定同位素標定與質譜分析技術，成功在高度複雜的生物體液中，準確區分並定量不同 PSA 異構物，為攝護腺癌相關生物標記的臨床應用，提供更具鑑別力的分析工具。  　　陳頌方強調，質譜本身只是一項分析工具，關鍵在於如何將其應用於具臨床與公共意義的問題。目前研究室的合作對象，涵蓋醫學院研究團隊、工研院，以及從事藥物開發的生技公司，期望讓分析成果能真正回到生醫與產業端。 　　然而，多體學研究並非毫無門檻。陳頌方指出，生物樣本中分子種類繁多、濃度差異極大，對樣本前處理、分析穩定度與定量準確性都是嚴峻考驗。多體學研究通常需要長時間、大量樣本分析，如何確保定量結果在不同批次間具備良好再現性，是研究團隊必須持續面對的問題。 　　另一項挑戰來自資料解析。陳頌方坦言，多體學資料量龐大，也需要高階儀器、耗材與長時間的分析流程，不僅資料解析與生物意義詮釋相當具有挑戰性，必須結合分析化學、生化背景與生物資訊分析，計畫經費的配置與使用，也必須非常謹慎。 　　展望未來，陳頌方表示，研究團隊將持續深化多體學的整合層次，並朝更高靈敏度與更具臨床可行性的分析策略發展。同時，也希望能與臨床研究、藥物流行病學或真實世界資料分析接軌，讓質譜多體學不只是「看得到分子變化」，而是能將這些分析方法平台化、標準化，讓質譜成為更多研究與應用場域中的可靠工具。 (採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。  

臺師大永續所攜手中研院環變中心 從古籍到科學數據 重建六百年颱風史

115年02月02日

研究發現小冰期颱風最為頻繁 顛覆氣候冷暖既有認知   　　熱帶氣旋對人類社會影響深遠，但現代觀測資料多侷限於近百年，長期變化趨勢仍待釐清。由臺灣學者領銜的跨領域研究團隊，透過系統性分析歷史文獻資料，成功重建西北太平洋自14世紀以來的熱帶氣旋活動紀錄，研究發現，處於「小冰期」的1650至1680年，反而是颱風最頻繁的時期，此一結果顛覆「氣候愈冷、颱風愈少」的直觀認知。  　　異常極端氣候日益成為全球關注焦點，颱風帶來強風豪雨與災害風險，持續衝擊臺灣與東亞沿海社會，其生成與變化機制亦是當代氣候科學的重要議題。不過，當科學家試圖以科學方式理解並預測颱風行為時，卻面臨一項根本限制，現代衛星觀測資料僅自1979年開始，系統性的氣象儀器觀測也不過百餘年，使得人們難以掌握颱風在更長時間尺度下的變化規律。  　　臺灣師範大學永續管理與環境教育研究所所長林冠慧副教授、中央研究院環境變遷研究中心通信研究員王寳貫院士、臺灣大學海洋中心助理研究員(將轉任清華大學永續經營與氣候政策研究所助理教授)曾琬鈴、中央研究院環境變遷研究中心人為氣候變遷專題中心執行長許晃雄特聘研究員等多位學者組成跨校研究團隊，整合中國歷史文獻、氣候重建資料與現代儀器觀測記錄，成功重建西北太平洋自1368年至1911年，橫跨543年的熱帶氣旋活動紀錄，研究成果以〈東亞在蒙德極小期間的熱帶氣旋活動顯著增強〉為題，於2025年12月22日刊登於國際頂尖學術期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS），並列為重點文章，為理解極端天氣與長期氣候變遷提供前所未有的歷史深度。   顛覆直覺認知：氣候最冷時，颱風卻最頻繁 　　研究顯示，西北太平洋熱帶氣旋活動的高峰期，出現在1650至1680年間，正好對應17世紀的「蒙德極小期」（Maunder Minimum）。該時期因太陽黑子活動顯著減弱，北半球陸地氣溫普遍偏低，亦是小冰期的重要階段之一。一般認為，氣候轉冷應會抑制颱風生成，但研究結果卻呈現完全相反的趨勢。  　　林冠慧指出，這項發現顯示，熱帶氣旋的活動強度與頻率，並非單純由氣溫高低所決定，而是受到更複雜的大氣與海洋交互作用影響。若僅依據近代短期觀測資料，容易忽略氣候系統在長時間尺度下所展現的非線性行為。   從古籍到資料庫：讓歷史成為科學證據 助力現代氣候模式驗證 　　本研究的核心資料，來自研究團隊在中研院與國科會永續科學計畫資助下，從2014年建置的「歷史氣候資料庫」（REACHES）。團隊透過系統性整理中國歷代地方志、史書與官方紀錄，辨識並標準化編碼與颱風相關的描述，包括強風、豪雨、海潮、船難與毀損等相關記載，透過事件辨識、時間比對與空間定位，將文字敘述轉化為可供統計分析的科學資料。 　　為確保資料可靠性，避免重複計算或誤判，研究人員進一步將文獻重建結果與19世紀後期的早期儀器觀測紀錄進行比對，發現兩者在年際與年代際變化趨勢上高度一致，證實歷史文獻不僅是文化資產，也能成為理解極端氣候的重要科學依據。  　　王寳貫院士表示，REACHES資料庫的建立，使非中文背景的國際學者也能運用這些珍貴史料進行研究，促成真正跨文化、跨學科的氣候研究。                   陸冷海暖：揭開颱風活躍的氣候機制  　　進一步分析指出，蒙德極小期期間，東亞陸地氣溫顯著偏低，但來自珊瑚、沉積物與其他海洋代用指標的重建結果卻顯示，西太平洋海表溫度反而呈現異常偏暖狀態，形成顯著的「陸冷海暖」溫差。  　　研究推論，這樣的溫差結構可能強化夏季季風環流，增加低層水氣輸送與大氣不穩定度，進而營造有利於熱帶氣旋生成與發展的環境條件。換言之，即便在全球平均氣溫偏低的背景下，只要區域性的海洋熱量與大尺度環流條件適合，颱風活動仍可能相當活躍。 　　此外，研究亦發現該時期颱風活動的季節分布與現代有所不同，南部沿海地區的颱風發生時間明顯延後，反映當時大氣環流型態可能與今日氣候系統存在結構性差異。   全球暖化下的颱風演變：長期資料提供科學決策依據 　　研究團隊強調，這項研究對於當前氣候變遷議題具有重要意義。隨著全球暖化持續推進，未來的颱風變化，可能不僅表現在強度增強或路徑改變，更可能與區域性的陸海溫差、季風系統與太陽活動等因素交互影響。 　　對臺灣與東亞沿海地區而言，長時間尺度的颱風重建資料，有助於提升氣候模式的模擬能力，並為防災政策、都市規劃與基礎建設提供更具歷史縱深的科學依據。   歷史不只是回顧 也為未來發聲  　　回顧研究歷程，研究團隊表示，這項以歷史文獻重建氣候的研究，補足現代觀測資料的時間侷限。透過跨領域合作，團隊不僅證明古籍能「說話」，更讓過去六百年的颱風記憶，成為理解未來氣候風險的重要線索。 　　研究團隊期盼，透過這項研究，能促進更多人文與自然科學的對話，讓歷史不只是回顧，而是成為面對氣候變遷挑戰的重要指南。 (採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。   原文出處：Lin, K. E., Tseng, W. L., Lin, Y. S., Lee, C. Y., Lin, Y. H., Hsu, H. H., & Wang, P. K. (2025). Intensified tropical cyclone activity in East Asia during the Maunder (solar) Minimum. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 122(52), e2419759122. https://doi.org/10.1073/pnas.2419759122

機理性的探討混合相氧化鈮作為高功率鋰離子電池的陽極材料

115年02月02日

【本篇報導由化學系　王禎翰教授研究團隊提供】 　　高功率的鋰離子電池需要找到能夠快速儲存和釋放能量的耐用陽極材料。本文闡述了一種H和M混合相的Nb2O5(H、M-Nb2O5)，此材料作為鋰儲存電極材料表現出優異的性能。透過密度泛涵理論（Density functional theory，DFT）計算的分析，本研究確定了H、M-Nb2O5的幾個優秀的特性。首先，混合多面體結構之間的邊緣共享有效的減輕了體積的膨脹，從而實現了穩定的可逆性。其次，這種混合相的結構誘導了連續的鋰離子吸附的途徑，能使鋰離子順利的傳輸並快速的充電。因此，H、M-Nb2O5電極材料在超高充電速率下表現出了高容量，同時能保優良的穩定性。從這篇報告中發現了耐用且能快速充電的陽極材料。   　　在進行計算分析的過程中，研究團隊假設H和M混合相的Nb2O5(H、M-Nb2O5)具有週期性的結構，並製備了多氧（O/Nb > 2.5）和缺氧（O/Nb < 2.5）兩種模型的H、M-Nb2O5（分別表示為Orich-H、M 和Odeficient-H、M），如圖一(a)和(b)所示。此外，如圖一(c)和(d)所示，研究團隊也模擬了純M和H相的Nb2O5（分別表示為M 和H）與d-H、M-Nb2O5 進行比較。 圖一：H、M-Nb2O5的計算模型。(a) 為Orich-H、M，(b) Odeficient-H、M；(a)和(b)的O/Nb 值分別為2.508和2.482。(c) 純M相和 (d)H相的Nb2O5的計算模型。   　　接著，本研究利用密度泛涵理論計算進一步分析了這些Nb2O5的電子結構。態密度（Density of State，DOS）（圖二）顯示所有Nb2O5具都有相似的帶隙，這意味著它們有著相似的電導率。另一方面，與純M和H相相比，Orich-H、M和Odeficient-H、M分別具有更高和更低的能量的DOS。H、M-Nb2O5的DOS能量變化歸因於它們的O/Nb比；Orich-H、M具有更多的氧（O/Nb>2.5），導致電子缺乏並提高DOS的能量；而Odeficient-H、M具有較少的氧（O/Nb<2.5），累積了更多的電子並導致能量降低。此外，能量偏移的態密度會造成電荷分離（Orich-H、M 為正，Odeficient-H、M 為負），進而增強H、M-Nb2O5 的電導率。 圖二：Nb2O5的電子態密度：包括Orich-H、M（黃色）、Odeficient-H、M（青色）、M（藍色）和H（紅色）Nb2O5。   　　為了研究充放電過程中鋰離子的流動或捕獲機制，本研究徹底檢查了Orich-H、M、Odeficient-H、M、M 和H 相Nb2O5 上所有可能的吸附位點，包括共角、共邊和四面體O位點。圖三顯示了四種Nb2O5上鋰離子吸附能的等值線圖。比較不同位點上的吸附能，鋰離子在共角位點中心的吸附最強，包括3×4（圖一中的綠色陰影）、3×5（青色陰影）和4×4（黃色陰影）；另一方面，這些塊邊緣的共邊位點吸附能較弱。雖然四種Nb2O5中這些區塊的組合不同，但吸附能趨勢都沒有變化。比較四種不同Nb2O5；Orich-H、M具有最強的吸附能，這歸因於其最高能量的電子態密度（圖二）；而Odeficient-H、M具有最弱的吸附能，對應於其最低能量的電子態密度。整體觀察吸附能的輪廓，具有均勻結構的M相Nb2O5具有棋盤狀分佈，預計會捕捉鋰離子並阻礙其流動。H相Nb2O5的吸附能分佈有些隨機，在充電/放電過程中既不會增強也不會阻礙鋰離子的流動。另一方面，Orich-H、M和Odeficient-H、M具有條帶狀吸附能分佈，可以更好地幫助鋰離子沿著具有更高吸附能的條帶流動（圖三中的黃色箭頭）。H、M-Nb2O5的有利分佈歸因於它們的混合相，這些混合相將對齊塊體和共邊邊界，形成明顯的高和低吸附能區域。此外，與Odeficient-H、M區域相比，Orich-H、M區域有更強的吸附能，也預計具有更高的鋰離子濃度。由於H、M-Nb2O5具有混合的Orich-H、M 和Odeficient-H、M，這兩個區域之間的濃度梯度可以進一步促進鋰離子流動。因此，由於有序的流動通道和濃度梯度的驅動力，混合相H、M-Nb2O5在充電/放電過程中將表現出增強的電化學性能。   圖三：鋰離子吸附能在Orich-H、M、Odeficient-H、M、M和H相Nb2O5上的等高線圖。較大的球表示鋰離子的吸附位點；顏色越深代表吸附能越強。黃色箭頭表示Orich-H、M和Odeficient-H、M上的潛在鋰離子流；青色陰影圓圈表示M相Nb2O5上可能存在的鋰離子陷阱。     原文出處： Ahn, Y., Li, T., Huang, S., Ding, Y., Hwang, S., Wang, W., Luo, Z., Wang, J. H., Nam, G., & Liu, M. (2024).Mixed-Phase Niobium Oxide as a Durable and Ultra-Fast Charging Anode for High-Power Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials, 34(8),2310853.https://doi.org/10.1002/adfm.202310853 

多跑道飛機著陸優化問題的綜合調查

115年02月02日

【本篇報導由電機工程學系　Saeed Saeedvand助理教授研究團隊提供】 　　民航客運量的大幅成長導致航站區域頻繁擁堵，並引發各種負面後果。為了應對這些挑戰，妥善處理和研究飛機降落問題（ALP）至關重要。該問題涉及在考慮多種運行約束的情況下，安排飛機在機場跑道上的起降順序並調度其運行。空中交通管制是一個持續存在的最佳化問題，且面臨多目標挑戰。本文將全面回顧ALP的最新研究，其中涵蓋了多種方法，包括混合整數規劃、動態規劃、啟發式演算法、元啟發式演算法和強化學習技術。此外，本文還提出了ALP的分類，並總結了所有已識別的限制條件、目標、其發生頻率以及這些研究所使用的資料集（包括一條或多條跑道）。此外，基於現有文獻，本文討論了ALP的優點（例如延誤和污染最小化）以及缺點（例如問題規模不可擴展以及將問題限制為單跑道模式）。    　　空中交通需求持續成長，並且在最近幾十年呈現顯著增加。其中，西方國家廉價航空的快速發展是是空中交通量成長的原因之一。根據美國聯邦航空管理局的報告，未來二十年，航空公司數量將增加100%至150%。2006年的航班總數約為610萬架次，到2022年將達到7120萬架次，預計到2030年將達到9590萬架次，取得了顯著的進步。根據國際機場協會（ACI）的報告，2012年，全球約有60億旅客透過飛機出行，預計到2025年旅客數量將增加50%。報告指出，機場缺乏長期規劃將在未來幾年面臨多項關鍵挑戰。機場跑道的容量限制是造成瓶頸的主要原因之一。新建基礎設施不僅挑戰重重且成本高昂，而且運作維護和管理成本亦需投入大量資源。儘管增加機場跑道數量和建造新機場以緩解機場擁塞雖然是基本解決方案，但在大多數情況下並不可行。例如，都柏林機場僅建造一條跑道就耗資約3.2億歐元。 　　因此，相較於擴建基礎設施，透過優化利用現有基礎設施被認為是解決機場擁塞問題的可行且有效的最佳方案。空中交通管制（ATC）中最重要的操作之一是著陸程序，同時也是造成交通擁堵是航班延誤的主要原因之一。例如，美國航空業每年因航班延誤而損失5,050億美元。此外，航班延誤不僅會導致乘客不滿和對航空公司的投訴，還會對環境造成負面影響。此外，航班延誤還會增加飛機的燃油消耗與污染大氣。 　　因此，在本研究中，研究團隊將研究飛機的著陸規劃（ALP），包括單跑道或多跑道飛機。ALP是最佳化問題面臨的最大挑戰之一，對該領域的科學家來說仍然至關重要。不同的研究人員對飛機著陸操作的相關性提出了不同的觀點。此外，文獻中提出的模型和解釋方法在許多方面都各不相同。因此，在本研究中對過去40年主要發表的多項研究進行了廣泛的研究。後續內容將對每個面向進行進一步闡述。 　　為了在考慮各種運行限制的情況下有效安排飛機著陸，飛機必須在機場跑道上按特定順序分配至機場跑道。針對該問題的不同子議題，學界已經進行了大量研究，並提出了各種解決方案。因此，本文對近年來提出的眾多研究進行了彙整並概述。過去的幾十年中，人們採用了多種的最佳化方法來求解自適應規劃（ALP），其中最佳化方法的核心在於從特定問題的潛在解的集合中選擇最優答案。 　　在過去的20年中，元啟發式演算法已成為解決最佳化問題的主流方法之一。近年來，隨著各種新型演算法發展，研究團隊能夠應用不同策略來解決各種實務中最佳化的挑戰。然而，即使已經開發了大量最佳化演算法，是否仍需要開發新的最佳化策略仍然是一個值得探討的問題。此一問題可答案可以用「沒有免費午餐」（NFL）定理來表達，該定理認為，沒有一種最佳化策略能夠成功解決所有最佳化問題。根據這個思想，某種最佳化方法在解決大量最佳化問題時可能比其他方法表現更好，但在特定問題組中可能表現更差。因此目前還沒有一種元啟發式演算法能夠比其他所有演算法都表現得更好，並解決所有最佳化問題。航空運輸系統被視為是最複雜的人造系統之一如Kjenstad 等人所指出，尋找全域最優解不僅計算非常耗時且困難，而且問題的複雜性會隨著飛機和跑道數量的增加而增加。因此，ALP可以被歸類為NP-hard問題。（意即找到「全域最佳的著陸順序與時間」在計算上極為困難，目前不存在能在合理時間內保證找到最佳解的演算法。)   原文出處： Shirini, K., Aghdasi, H.S. & Saeedvand, S. A Comprehensive Survey on Multiple-Runway Aircraft Landing Optimization Problem. Int. J. Aeronaut. Space Sci. 25, 1574–1602 (2024). https://doi.org/10.1007/s42405-024-00747-z 

用演算法搜尋經濟實惠的發電配置方案

115年02月02日

【本篇報導由資訊工程學系　蔣宗哲副教授研究團隊提供】 　　在發電廠中，電力調度（economic dispatch, ED）問題旨在滿足電力需求的前提下分配各發電機組的發電量，以期最小化總發電成本。ED問題經常被描述為一個具限制式的連續型最佳化問題，歷年來有許多研究者採用啟發式演算法（metaheuristics）求解此問題。本研究提出一個以差分演化（differential evolution, DE）為基礎的演化演算法L-HMDE，結合混合突變策略（hybrid mutation strategy）、線性族群縮減機制（linear population size reduction）與改良型單機組修復操作（improved single-unit repair），在演化過程中同時兼顧搜尋效率與解的可行性。除了提出具高效能的演算法外，本研究亦進行系統化的文獻回顧與資料彙整。透過22組經典測試案例與超過90種既有演算法的比較實驗，結果顯示L-HMDE能以穩定且高品質的方式求得近似最佳解，展現優異的效能與可靠性。此外，本研究驗證並整合文獻中測試案例與模型參數資料，建立可公開下載的標準化基準資料集，為後續ED研究提供一致且可信的比較基準，促進該領域的延伸研究與實務應用發展。   　　電力調度問題探討如何在遵守系統限制的前提下，讓發電廠內的發電機組產出滿足需求的電量，同時花費最少的燃料成本。本研究運用一種受自然界啟發的演化演算法，讓電腦運用如同生物演化的步驟來不斷改善問題的解答，最終找到最佳的發電配置。 　　演化演算法求解問題時，包含幾個核心步驟：個體基因編碼（encoding）、評估適應度（fitness）、交配（crossover）、突變（mutation）與天擇（environmental selection）。假設電廠中有N個發電機組，我們可以想像每個個體的基因包含N個實數，每個實數代表相對應發電機組的發電量。所謂評估個體的適應度，即為計算這一套發電量配置的成本，成本越低，代表該個體的適應度越高。交配與突變是自然界生物繁衍新個體的方式，在演化演算法中，則被轉化為數學運算操作。透過交配（組合親代的基因數值）和突變（改變個體基因數值）的概念，設計一些運算操作來調整個體內基因的數值，以產生新的個體解（也就是新的發電量配置方案）。在產生新解後，透過天擇篩選出適應度較高的個體存活，這樣就稱為完成一個世代的演算。經過數百個世代的演化，族群中個體的適應度會越來越高，也就代表越來越接近問題的最佳解。 　　演化演算法有許多經典型式，本研究基於差分演化演算法，進一步結合兩種突變操作，引入線性族群縮減機制，並同時提出改良型單機組修復操作。由於不同的突變操作在求解時各有其特性，混合突變策略可以截長補短發揮互補的效果，提升整體搜尋效能。線性族群縮減機制會在演化過程中逐漸縮小族群中的個體數，有助於在演化後期聚焦於特定的搜尋空間，有效使用計算資源。此外，ED問題中對於發電機組有一些系統限制（例如各機組的發電量上下界以及總發電量），在交配與突變產生新解後，新解可能不滿足限制而需要進行修復操作，本研究的改良型單機組修復操作可以提升解的修復成功率。 　　ED問題已經被研究了二、三十年，文獻中提出許多測試案例。然而，絕大多數研究都只在少數案例上測試其提出的演算法。本研究整理並驗證文獻中22組經典測試案例，並以超過90種既有演算法作為比較對象。實驗結果顯示，本研究提出的L-HMDE 方法能以相對少量的計算資源，穩定地求得高品質解答，效能表現優於多數現有方法。同時，研究團隊建立了一套可公開下載的標準化資料集，讓未來研究者能在相同基準上進行比較與延伸研究。   原文出處：Visutarrom, T. & Chiang, T. C. (2024). Economic dispatch using metaheuristics: Algorithms, problems, and solutions. Applied Soft Computing, 150, Article 110891  https://doi.org/10.1016/j.asoc.2023.110891 

臺師大跨域團隊以光電結合AI讓牙垢現形 推動口腔照護走向可視化與日常化

115年01月12日

從魚鬆檢測技術到口腔AI成像 開光神醫打造牙垢診斷新路線  　　當你每天刷牙時，牙齒表面那些幾乎看不見的白色附著物，可能正悄悄發展成影響全身健康的隱形威脅。根據世界牙醫聯盟（FDI）統計，全球超過 35 億人曾罹患蛀牙或牙周疾病，牙菌斑與牙結石已被聯合國視為最普遍的慢性傳染病之一。 　　來自臺灣師範大學光電工程研究所謝振傑教授及學生組成的「開光神醫」團隊，和管理學院全球經營與策略研究所林舒柔教授合作設計商業模式，試圖用科技改寫這場全民健康保衛戰。光電所學生以光電技術結合 AI 打造「牙垢診斷病例魔法棒」，讓牙菌斑可視化、診斷更直觀，全營所同學則深入教育展/醫療展，進行市調與商模探究，最後獲得經濟部「智慧創新大賞」AI 應用類學生組銀牌肯定，也獲得2025國科會產學計畫績優獎，為口腔診療開出新的創新路線。 　　謝振傑教授笑說：「這個案子最早其實是從魚鬆來的。」數年前，臺師大光電所與新東陽合作，要在大量魚鬆裡找出 1 公釐以下、近乎隱形的魚刺。核心技術正是利用光學成像與對「鈣」的高靈敏辨識能力。也是在那時，團隊萌生關鍵想法：魚刺是鈣，牙結石也是鈣，「既然能辨別魚刺，為什麼不能抓出牙菌斑？」 　　循著這條技術邏輯，他們聯手北醫口腔學院，將原本用於食品檢測的光電技術轉譯到臨床現場，從實驗室跨向牙科椅，走出難得的跨域創新路徑。 圖1:「牙垢診斷病歷魔法棒」具安全性、操作簡易快速，讓原本透明不易看的牙垢(含牙菌斑與牙結石)可清楚直觀。     藍光成像讓牙垢現形 AI 使牙齒診斷變得可視化與結構化 　　團隊研發的系統以420以上奈米藍光成像為核心，刻意避開深藍光與紫外線的風險，但能顯著提高牙菌斑、牙結石的對比度。透過客製化光學鏡頭與 AI 模型，牙垢的形狀、位置、邊界都能清楚呈現。 　　相較於市面上常見、以螢光顯影為主的牙垢檢測產品（例如韓國 Q-Ray 等 FDA 核准品），謝振傑指出，這類產品大多只有模糊點狀訊號，「沒有邊界，也沒有細節，其實很難判讀。」開光神醫的影像採用曲線擬合原理，可呈現區塊式邊界識別，臨床判讀與居家清潔都更具可用性。 　　這支「牙垢魔法棒」也能自動完成全球通用的 PCR 牙菌斑紀錄表。透過 AI 與「圖像化病例卡」，每顆牙齒的狀態一目了然。自動化紀錄也能減少牙醫師在臨床上的紀錄負擔，使病例資料更一致、更標準化。 　　使用者可在家透過 App 掃描牙齒、比對刷牙成果；牙醫師則能在雲端掌握患者的居家口腔狀況，形成新型態的遠距健康照護方式。 圖2：「牙垢診斷病歷魔法棒」的AIoT APP可以即時辨識牙齒、牙垢(含牙菌斑與牙結石) ，並可以自動生成傳統牙垢控制紀錄表PCR、病歷圖像。      讓口腔照護走向日常  牙垢AI成像邁向家用化與大健康應用 　　對謝振傑而言，智慧創新大賞不只是競賽，而是一次讓技術與場域、使用者、產業對話的過程。「首輪報名就非常踴躍，但比名次更重要的是交流、觀摩與學習。」他認為，學研人才的培育必須透過舞台建立循環，才能讓技術真正走到使用者面前。 　　目前團隊已完成原型機，臺灣光電製造夥伴也已就緒，只差一位具國際視野的「爐主」加入，協助推動醫療器材認證、整合通路並帶領技術走向更廣泛的應用場景。「這位爐主不只是投資者，更是帶動整體生態系的關鍵角色。」謝振傑說。 　　牙科設備市場本身不小，但若進一步跨向「大健康」與「家用自我監測」領域，潛在規模將更為可觀。現有數位牙科裝置售價落在10至30萬元區間，競品雖超過 20 款，但多數仍停留在螢光顯影層次，難以做到開光神醫這種影像化、邊界清晰與自動紀錄的整合能力。 　　在AI應用快速演進的此刻，開光神醫提出的並不只是技術，而是一種新的照護觀念：口腔診斷不該只屬於專業，而是讓人人都能看懂、用得起、用得上。謝振傑說：「科技來自人性，這句話到今天都還適用。」當技術真正走入日常，這支牙垢魔法棒或許會成為全球口腔照護市場下一個值得期待的新方向。  (採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。