如何測試蜜蜂有沒有彩色視覺?諾貝爾獎得主想到一個簡單又直接的方法...

如何測試蜜蜂有沒有彩色視覺?諾貝爾獎得主想到一個簡單又直接的方法...
Photo Credit: k yamada CC BY SA 2.0

我們想讓你知道的是

馮·弗里希在1914證明了蜜蜂有彩色視覺。在一百年前,許多人以為只有人類才有彩色視覺。

研究蜜蜂的行為算得上是一種有點浪漫的科學。我的好友AD是蜜蜂行為學專家。有一陣子學校的研究場地整修不能用,他索性把蜂巢搬回家,把自己家的後院當實驗室,找來8歲大的女兒當研究助理。父女兩人在院裡子就做出了一些成功的研究。現代科學研究通常需要複雜的設備,與相當程度的人力資源,很少有這種看來業餘人士也能做的科學。

這種「後院科學」是蜜蜂行為研究的傳統,開山祖師是奧地利動物行為學家卡爾·馮·弗里希(Karl von Frisch)。他僅僅用一些今日看起來非常簡單的實驗技巧,就做了一系列重大的發現。他最著名的研究是破解蜜蜂的「舞蹈語言」,因此與Konrad Lorenz跟Nikolaas Tinbergen三個人在1973年共同得到諾貝爾生理學獎。不過馮·弗里希的一生最令我感興趣的是他在1914證明了蜜蜂有彩色視覺。在一百年前,許多人以為只有人類才有彩色視覺。這個驚人的發現完全地打破了這個人類中心主義。他發明的實驗方法,成功的讓我們探索動物的心靈世界,一直到今天還被廣泛的使用。

馮·弗里希是怎麼做這個實驗的?蜜蜂行為學家津津樂道的一件事就是他的方法簡單又直接,連中學生都想得出來1。我承認馮·弗里希的實驗的確看起來非常簡單,不過簡單的東西不見得容易想出來。我每年要跟生理系大三的學生講一小時的彩色視覺概論,我趁個這機會,在期末考的時候出一題簡答題,要學生設計一個行為學實驗證明蜜蜂有彩色視覺。我出這個考題,除了好奇有多少人可以憑空想出馮·弗里希的實驗外,有一個更深層的理由︰我在課堂上花了很多時間解釋彩色視覺的原理,也談了不同動物的彩色視覺,我希望學生至少想一下這種知識是怎麼得來的。

結果是一百多個學生,只有4、5個正確的回答這個問題。有一些學生回答︰在院子裡放一些不同顏色的假花,看看蜜蜂有沒有特別喜歡哪一種顏色的假花。有的話就是有彩色視覺。這個回答的問題在於要是蜜蜂沒有特別喜歡哪一種顏色的假花,有兩種可能︰一是他們沒有彩色視覺,二是他們有彩色視覺,但沒有特別喜歡某個顏色。這種實驗不能區分這兩種可能性。

Photo Credit︰作者提供

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好在大部份的學生能夠想到馮·弗里希實驗的一個重點︰為了避免第二個可能性,我們一定要給蜜蜂喜歡某個顏色的理由才行。這就是為什麼訓練蜜蜂的行為是關鍵了。我們可以給蜜蜂看兩個不同顏色的假花,但其中只有一個(例如說藍色的假花)有花蜜。蜜蜂慢慢學會把藍色跟花蜜關聯在一起後,我們可以任意調換花的位置,要是蜜蜂還是會飛到藍色的假花上,那就是有彩色視覺了。

這些學生很不幸的只能得到一半的分數。他們沒有想到假花有兩個不同的屬性,一是亮度,二是顏色。以上的實驗,蜜蜂就算是沒有彩色視覺,還是可以靠著亮度找到有蜜的假花。也許蜜蜂看到的世界是灰階的。不同顏色的假花在蜜蜂的眼裡可能對應到不同的灰階。那他們還是可以靠著灰階分辨哪一個假花有蜜。

這些學生其實是問錯了問題。他們問的問題是︰不同顏色的假花,看起來是否不一樣?不過我課堂上有解釋,這個條件太弱了,並不足以證明彩色視覺。真正關鍵的問題是︰在蜜蜂的眼裡,一個有顏色的假花(例如說藍色),跟沒有顏色,只有灰階的假花比起來,有沒有不一樣?

馮·弗里希的做法比大部份學生設計的實驗還要簡單︰他先訓練蜜蜂學會藍色的紙片上有花蜜。然後他把一張藍色的紙片放在許多紙片之中,藍色以外的紙片都是不同深淺的灰色。如果蜜蜂沒有彩色視覺,藍色會跟某些灰階無法區分,於是蜜蜂會降落在兩個以上不同的紙片上。如過蜜蜂有彩色視覺,那藍色的紙片跟所有的灰色的紙片都不會混淆,所以他們只會降落在那張藍色的紙片上。

這個實驗證明了蜜蜂至少能看到一個顏色。要證明蜜蜂能分辨不同的顏色,也是可以,不過實驗就沒有那麼優雅了。

註1︰為什麼這麼簡單的實驗,一直要到二十世紀初才做出來?為什麼像牛頓或是Thomas Young這些研究彩色視覺的人沒有想到過?這實在是一個有趣的問題。我的猜想是關鍵在一直要到馮·弗里希的時代,才發現可以訓練動物做許多複雜的行為。

本文獲授權轉載,原文見職業科學家的業餘科學

責任編輯:tnlhk
核稿編輯:歐嘉俊




2022沙崙資安新秀大賽盛大登場!新世代「資蛛人」攜手產官學研,共編臺灣縝密資安網

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Photo Credit: ACW SOUTH沙崙資安服務基地

我們想讓你知道的是

日前2022第一屆沙崙資安新秀大賽決賽於臺灣資安館盛大舉行,跟著我們一起走入現場,掌握臺灣資安產業最新脈動,並進一步了解沙崙資安服務基地(以下簡稱:沙崙基地)為培育臺灣未來的資安新秀,注入了哪些巧思吧!

近年資通訊科技飛速發展,數位轉型在公私企業組織間早已形成浪潮,我國政府也在8月27日正式掛牌成立數位發展部,結合施行多年的「智慧國家方案」推動策略,展現落實數位轉型的十足決心。在全面發展數位基礎建設、資通訊技術時,如何應對新世代的資訊攻擊、抵擋駭客入侵也成為我們必須齊心面對的挑戰。

資安防護並非依靠單點施力就可輕鬆完成,而是需要軟硬體、產業、技術、人才的綜合支撐。就好比要鋪展一張綿密的防護網,若要保證能接下每一次的衝擊,需要依賴的不僅是排列有序、堅固牢靠的絲線,還需要專業的「資蛛人」居中操盤,運用專業的繩結與技術,強化整體防護網的韌性;倘若操作過程有任何不慎,都可能導致鬆脫,讓防護網出現漏洞、失去張力。因此無論硬體再堅固、防護技術再完備,若缺乏具備資安意識的操作人才,任何一小步的失誤仍可能讓整體資安防護功虧一簣。

2022沙崙資安新秀大賽:硬體支援、知識分享、產業嫁接,資源挹注育人才

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Photo Credit: ACW SOUTH沙崙資安服務基地

面對未來全新的資安挑戰,臺灣資安人才培育搖籃「 ACW SOUTH 沙崙資安服務基地」於八月中辦理「2022第一屆沙崙資安新秀大賽」,從人才育成的角度出發,延長黑客松(Hackathon)賽制的競賽時間以強化實作環節,並緊扣沙崙基地的資安推廣使命,採智慧製造、關鍵基礎設施、智慧綠能與跨領域資安應用作為四大競賽主題,期待藉此提攜臺灣年輕世代的資安新秀、強化產業防駭能力。如此專為「人才育成」量身打造的賽制,不只是創造大專校院生投入資安專題實作的機會,也企圖為臺灣的資安產業找尋創新可能。光在短短一個月的報名期間,就有17所大專校院,共計79位學生報名參加,共計33支隊伍提出研究專題參加初選,競爭相當激烈。

為了進一步養成選手的資安技術力,沙崙基地義不容辭地成為選手們的輔導擔當,投入豐富多樣的培育資源:初選入圍的20組隊伍不只能免費租借沙崙基地中超高規格的硬體設施與共創空間,還能優先參加沙崙基地辦理的資安實戰課程、工作坊與主題講座;在年底的成果發表會中,還會邀請臺灣業界的資安廠商參與,讓競賽隊伍不只獲得媒體露出機會,還能與產業實務對話交流,認識產業現況,甚至媒合進入資安產業,獲得工作或合作的珍貴機會。

如此豪華的培育資源更凸顯沙崙資安新秀大賽的特別之處,讓它從單純資安人才自我磨練、發光發熱的黑客松競賽,提升為拔擢資安新秀而舉辦的年度盛會!

資安新秀大賽現場報導:凝聚資安後起新秀,為臺灣注入產業新血

剛進入臺灣資安大會的會場,就看到滿滿的資安新秀們列席而坐,每個人皆摩拳擦掌準備決賽簡報。看著大家因為「沙崙資安新秀大賽」由臺灣北中南東齊聚一堂,為了爭取榮譽及獎勵,彼此競爭、腦力激盪的模樣,不禁令人熱血沸騰感到充滿希望,也深刻感受到沙崙基地對賽事舉辦及人才培育的用心。

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Photo Credit: ACW SOUTH沙崙資安服務基地

決賽共有20組學生團隊從初賽的33支隊伍中脫穎而出,團隊分別來自大同大學、中山大學、中正大學、成功大學、宜蘭大學、南臺科大、高科大、雲科大、嘉義大學、臺東大學、臺科大等11所大專校院,他們在決賽中透過專案簡報來決定到底獎落誰家。而正式競賽開始前,評審們也再三強調,所有決賽團隊的研究主題及概念橫跨多領域且都相當完整,不只想法新穎、也十分切合當今產業的痛點,無論最終是否從決賽中脫穎而出,都希望大家能把握沙崙基地提供的輔導資源,努力實踐專案構想,並在年底的成果展中呈現最棒的結果;來自產業的評審更迫不及待地拋出橄欖枝,願意在產業實務中對同學們伸出雙手,期待未來更多的合作機會。

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Photo Credit: ACW SOUTH沙崙資安服務基地

經過競爭激烈的簡報時間,當下不只驚嘆同學對於社會、產業細膩的觀察,也意識到原來資安與我們的日常其實距離這麼近,例如網頁防駭的主動偵測、通訊軟體訊息的AI辨識等,其實都是與生活密切關聯,但容易存在資安危害或漏洞的小地方。

既然是競賽,終究會決出勝負。本次「2022第一屆沙崙資安新秀大賽」最終分別由國立中山大學的「Starlight」以數獨資訊加密進行隱私保護的研究、國立宜蘭大學的「若『隱』若『線』」以AI動態無線頻譜的安全偵測系統榮獲佳作;國立臺東大學的「哩哪來臺東請你斟酌看」以AI針對資安入侵進行主動判斷並示警的研究榮獲第三名;國立臺灣科技大學的「K459」以工業物聯網之實體密罐系統的開發榮獲第二名;國立中山大學的「特洛伊獵手」以硬體木馬的設計及檢測榮獲第一名。

從得獎的組別也可以發現,今年沙崙資安新秀大賽的議題十分多元,從高度專業的產業面到平易近人的生活面都有所著墨,其中出題觀點與解題手法也令評審大為驚豔,期待年底成果發表會時,這些資安技術有進一步的實踐,未來更對臺灣的資安產業及日常生活帶來協助或補強。

打造全民數位韌性,從自我培力做起

當數位服務深入日常角落,資訊安全與你我的距離其實比你想像的還要接近。大至水廠電廠等國家民生基礎設施、提供資訊服務的民間企業;小至日常中滑滑臉書、撥打電話的舉動,都可能成為駭客攻擊的目標,資安危機甚至還會變換型態,愈來愈難以防範。

因此,沙崙基地培育人才、強化資安能量的使命,不只是影響國家長期發展的重要因子,也是影響「全民數位韌性」能否切實落地的關鍵因素。其實資訊安全的敏銳度、應用科技的數位力,是你我可以從生活中開始培養的,而沙崙基地展示了七大實作平台,透過互動展示與簡易圖說,讓民眾可以具體了解各種資安形式與威脅,如果對於數位發展有所遲疑、或是擔心面對突如其來的資安議題手足無措,不妨找天來沙崙基地晃晃,認識當前資安最新發展,培養與資安大賽選手們一樣敏銳的觀察力與資安意識。

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