自主水下載具（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）是一種無人水下載具，外型多半類似小型潛艇或魚雷，根據不同需求搭配探測器，可幫助人類進行長期性、例行性的水下檢查或深海探勘。無人水下載具研發需要結合多種領域，包含材料創新、感測器、巡航及定位技術等，隨著機器人技術發展日新月異，無人水下載具逐漸朝向外觀自然且自動化方向進行。 　　美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)計算機科學與人工智能實驗室（Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory，CSAIL）打造了一隻18英寸長單眼機器魚-SoFi，外殼由軟矽膠、柔性塑料和3D列印的元件組裝而成，而尾部則搭配液壓系統與精密感測器，使其能如同真實魚類般左右擺動。 　　傳統的無人水下載具通常體積較大，且馬達運轉所產生之噪音常影響海中生物，而SoFi構造則更為輕巧，包覆電子零件的頭部含有少量嬰兒油，幫助抵抗水壓，且感測器配置與柔軟的外殼使其在水中移動時可減少對珊瑚礁的撞擊；此外馬達噪音則盡量降低到不影響周圍生物，通訊系統使用30,000-36,000 Hz的超音波發送，以減少環境干擾，「魚翅」及浮力裝置的調整也可使得水中移動更為順暢。【延伸閱讀】邁向商業生產的花椰菜採收機器人 　　SoFi的開發展示了絕佳的防水、動力、材料的技術成就，不但能靈活地泳動、轉彎與潛水，還能搭配防水的Super Nintendo控制器使用，是第一隻能在三維空間中長時間自由活動的機器魚。在最近的斐濟彩虹礁的潛水測試中，SoFi的游泳深度超過50英尺，時間長達40分鐘。未來，該團隊打算讓SoFi更加智慧化，使工作人員在沒有潛水員的情況下也能做出決策，最終希望將該技術提供給其他生物學家，幫助收集海洋生物和氣候變化的相關數據。 　　相關研究發表於〈Science Robotics〉。

過去數百年來，工業革命帶動人類生活與科技的快速發展，開採與使用的石化能源也導致溫室氣體大量排放，使得全球氣候變遷逐漸加速，而再生性極低的石化能源也正逐漸枯竭中。為解決此一困境，各國政府與科學家正努力尋找減少溫室氣體排放與氣候變化的方法，其中一種令人矚目的方向是生物燃料的開發。 　　近年來，利用玉米或大豆所生產的生物燃料已成為機器動力或燃料的來源之一，這種以糧食作物為原料轉化的「第一代生物燃料」在種植此類作物時會壓縮其糧食用途，因此部分地區則利用非糧食作物或廢棄物的纖維素為原料進行轉化，是為「第二代生物燃料」。其中美國科羅拉多州立大學(Colorado State University，CSU)則開發柳枝稷(switchgrass)作為新的原料。柳枝稷是北美洲原生的多年生草本植物，具有容易繁殖、草梗粗壯、根系深、環境適應性強等特點；相較於種植玉米，柳枝稷所花費肥料與灌溉成本更少，故具有做為生物燃料的絕佳潛力。 　　研究團隊利用一種稱為「DayCent」的生態系統建模工具進行模擬，此系統可通過追蹤農業系統中的氣候狀況、土壤因子、植披覆蓋等因素推測碳循環與氮循環之狀況，幫助科學家評估某地區生產某植物的可行性。透過DayCent模擬堪薩斯州西南部商業化種植柳枝稷的狀況，並量化相關燃料生產成本和溫室氣體排放量，顯示種植柳枝稷進行生產會比美國再生燃料之標準少22 g CO2 e MJ−1。【延伸閱讀】新型技術以3D虛擬模型建構禾本科花朵結構 　　綜上所述，柳枝稷非常適合做為第二代生物燃料來源，且生產所製造的碳足跡更低。此外，以前對纖維素生物燃料的碳足跡研究集中在生產農場和製造工廠之間的距離；然而經CSU分析發現，生產植物的地點和生產方式對於碳足跡計算也是極為重要的部分。相關研究發表於<Nature Energy>

世界人口成長的速度越趨快速，加上全球環境變遷與污染的影響，考驗著各地區農業生產的速度與產量，以及運輸儲藏之相關技術。然而，除了人口急遽增加外，過度集中於城市也是另一個潛在的問題，未來的糧食來源除了現有土地產出以外，在有限的建築空間中生產也將成為另一種新的趨勢。 　　植物細胞培養(Plant cell culture，PCC)技術是生產植物性食品的一種新方法，藉由全程環境監控，直接大量培養植物細胞做為食品、化妝品或藥品之原料，具有快速、品質統一、全年均可生產等商業化特點。此技術在農藝性狀改良篩選方面已行之有年，但目前尚未跨足到直接生產食品的相關領域，因此芬蘭科技研究中心(VTT Technical Research Centre)正在努力開發PCC於此領域之應用。 　　實驗使用雲莓（Rubus chamaemorus）、石生懸鉤子（Rubus saxatilis）和越橘（Vaccinium vitis–idaea）等三種漿果做為細胞培養材料，懸浮於培養液中震盪生長。再針對培養過後的細胞群與鮮果進行營養素含量分析、分解率與感官比較。結果發現，人工培養出的細胞群在顏色、香氣、風味與鮮果差異不大，而其內含的部分營養物質含量甚至高於鮮果，因此科學家對於使用此類人工培養材料取代一般生產之農產做為食材抱持一定的信心。【延伸閱讀】揮發性化合物誘導植物防禦啟動的影響 　　雖然要廣泛運用至餐桌仍需很長一段時間，且須等待其他安全性評估與管理規範的制定，但PCC產品在加工處理相對簡單，仍具相當大的食品工業應用潛力，未來發展不容忽視。芬蘭於食品經濟4.0(Food economy 4.0)中也積極推動此一概念，希望推動各方進行合作。 　　相關文獻發表於〈Food Research International〉

大腸桿菌廣泛存在人體或動物腸道內，其部分菌種會引起下痢、腹痛等症狀，因此稱為「病原性」大腸桿菌。最具代表性為腸道出血大腸桿菌，為一種人畜共通菌，主要存在於牛、羊腸道與排泄物內。當食品被檢驗出含有此菌，即已受到直接或間接的糞便汙染，故常被作為飲水、食品衛生檢定指標。 　　根據美國疾病管制與預防中心統計，其中由賀氏桿菌毒素產生的O157:H7型大腸桿菌，已導致每年有超過6萬人受到感染，甚至有20位的個案死亡。但值得注意的是，O157:H7型大腸桿菌並不會使牛群生病或有其他臨床症狀，因此在飼養過程中容易被忽略。美國康乃爾大學獸醫學院Renata Ivanek副教授表示，近年相關研究多利用益生菌、抗生素、疫苗或飲食策略等減少牛群排泄後糞便內的大腸桿菌量，以幫助改善動物管理的問題，然而這些方法所呈現的結果並不明顯。【延伸閱讀】未來牛舍的設計將為乳牛和氣候變遷保留更多的緩衝空間 　　因此Ivanek團隊與其它研究者合作，發現農場中牛隻所飲用的水槽，可能作為病原性大腸桿菌的汙染途徑之一，牛群經由飲水過程將病原菌藉著糞便傳播，而此項研究近期刊登於PLOS ONE期刊。團隊分別於2014年與2015年間的兩個夏季進行隨機對照實驗，比對降低水槽水量與正常控制組的影響，採樣牛群糞便與水槽飲用水之大腸桿菌數（包含常見大腸桿菌與O157:H7型大腸桿菌）。團隊預期降低水量能預防大腸桿菌散佈，但實驗結果發現O157:H7型大腸桿菌濃度卻比控制組高約3成。 　　雖然可懷疑低水量是否易使牛吞入底層碎屑而吃入更多細菌，或高水量將大腸桿菌的濃度稀釋，不過目前樣本數仍不足必須投入更多研究。因此團隊正積極研究相關實驗，並希望未來也能從季節與溫度角度探討，了解大腸桿菌如何傳播的機制，幫助畜牧業減少用藥成本與動物健康管理。

冰淇淋是一種冷凍甜品，以牛奶或奶油為原料，加入其他水果、香料、甜味劑和色素等成分混和製成。由於冰淇淋曝露於高溫下會迅速融化，因此從生產、包裝、運送至販賣均須維持在零度以下，且離開冰箱後儲藏時間極短。2017年日本開發了抗融冰淇淋，其中添加了從草莓萃取的多酚類化合物，能夠長時間維持冰淇淋中的油水成分不易分離，使其於室溫下經過長時間仍能維持一定形狀。 　　除了日本開發的草莓多酚，哥倫比亞的Universidad Pontificia Bolivariana大學也嘗試使用香蕉中的纖維素奈米纖維(cellulose nanofibrils，CNFs)減緩冰淇淋融化。CNFs來自植物纖維素中的層狀結構，除了來源天然以外，也具有良好的親水性與高強度，因此可應用於食品工業中作為部分材料的替代物。研究人員從香蕉果梗中取得比人類頭髮的寬度小幾千倍的CNFs，然後將其混入冰淇淋中，評估CNFs對冷凍狀態維持的影響，發現可增加低脂冰淇淋的粘度，顯示CNFs幫助穩定冰淇淋中的脂肪結構，或許能替代冰淇淋成分中的部分脂肪，降低產品熱量。【延伸閱讀】控制可可豆烘烤條件能夠增進食用益處 　　雖然目前尚未了解CNFs如何在不影響冰淇淋質地的情況下降低其融化速率，但此一發現可以幫助農民利用香蕉果梗等不宜食用之部位，增加農產品的利用性。相關研究發表於3月21日於洛杉磯舉辦的255屆美國化學學會會議，未來將計畫探討不同類型的脂肪(如椰子油和乳脂)如何影響CNFs在其他冷凍食品中的狀況。

全球農業目前面臨著人口爆炸和氣候變化帶來的巨大挑戰，全球暖化嚴重影響乾燥地區可耕作用地之數量，為了滿足糧食供需，提高糧食安全，因此尋找促進作物生長與生產的方法刻不容緩。國際生物農業中心(International Center for Biosaline Agriculture，ICBA)、阿拉伯阿布都拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology，KAUST)、荷蘭瓦赫寧恩大學(Wageningen University)與德國聯邦種植植物研究中心(Julius Kühn-Institut，JKI)提出了「Darwin21」計畫，旨在調查沙漠微生物及乾燥地區重建永續農業系統的應用。 　　作物需要更強的抗逆境能力，育種技術與基因工程雖可解決此一需求，但也耗費大量時間；若是可以現有之微生物直接或間接輔助植物生長，則更能節省時間和成本。存在植物根圈附近的微生物能夠影響土壤性質與植物健康，故DARWIN21計畫的其中一個項目為探索沙漠微生物多樣性，期望能在高溫、高鹽或缺水條件下仍然存活的先鋒植物找出提升其存活率的根圈微生物，並調查其在沙漠及其邊緣地區改善農業永續性的潛力，藉此重建當地農業。 　　由Heribert Hirt教授所帶領的團隊就針對了SA187細菌進行研究，此細菌從一種稱為「木藍(Indigofera argentea)」的沙漠植物根留中分離；經過全基因組定序，目前已發現其具多種促進植物於逆境中生長的基因。此外，受到SA187細菌處理的阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)幼苗於逆境中的生長較未處理組更佳，顯示細菌可調節其酵素分泌以幫助植物健康生長。而該團隊將SA187細菌的基因組進行分析，發現它可能屬於腸桿菌科(Enterobacteriaceae family)內的新屬，此結果尚待進一步調查，才能準確描述其分類地位。【延伸閱讀】研究可抵抗多重逆境環境之關鍵基因 　　該團隊還開發了此細菌的應用性，現在正創建一家非營利性公司，向世界各地的貧困農民推廣SA187，於播種前塗在植物種子上，希望能夠增加農民收成，以改善其農業生產與生活。

細胞間的訊息依其分泌的胞外囊泡(Extracellular vesicles, EVs )傳送，通過血液或體液傳達到身體其他區域，這些囊泡扮演著溝通與微環境調節的角色。因此囊泡運輸系統中與疾病相關的生物標記分子(biomarker)，可作為協助癌症、心血管或血液疾病的臨床診斷之用。但囊泡顆粒為奈米大小，具高擴散性及流動性，因此分離過程較為困難且耗時，傳統上需要依靠超高速離心機執行。 　　來自新加坡國立大學(National University of Singapore)研發新型裝置，名為microfluidic CEntrifugal Nanoparticles Separation and Extraction (µCENSE)，具有短時間分離與疾病相關的循環生物標記分子(Circulating biomarker)之相關潛力。此項技術較為簡單、快速且方便，能幫助臨床液態生物檢體(liquid biopsy)診斷。 　　研究團隊首先利用微流體離心技術(Microfluidic centrifugal technique)，分離癌細胞培養液中的囊泡。將樣本置入具有特殊設計之彎曲分離微通道的μCENSE晶片，之後把μCENSE加裝至一般實驗室專用之離心機，以離心力分離界於100-1000奈米(nm)的囊泡。透過分析其中的核酸與蛋白質等biomarker成分及含量，便能協助特殊疾病的檢查及診斷。【延伸閱讀】以犬骨、羊骨做為家鴿骨折的新興固定材料 　　研究顯示，此裝置能成功分離出帶有標記分子CD63的囊泡，且分離速度比傳統的超高速離新技術快100倍。目前團隊正積極朝向優化μCENSE晶片設計以增加分離量。希望此項技術未來能協助臨床癌症、心血管或血液疾病等研究，或許在未來也能將其擴增應用於動物醫學領域，加速動物疾病診斷與生理途徑相關研究等，保障動物健康及福利。 　　相關研究發表於AIP Biomicrofluidics

雷射的應用範圍非常廣泛，包含金屬切割、印刷、手術治療、武器使用等，而美國萊斯大學(Rice University)化學系則使用雷射將目標物印在日用品上，包括食物、布料、紙和木頭等，稱為雷射加工石墨烯(laser-induced graphene，LIG)。由於這類多孔性石墨烯奈米材料特殊的物理及化學性質，因而具有廣大的應用潛力。 早期研究指出，含有木質素的材料可在惰性氣體或還原性氣體中通過雷射轉換為LIG，而軟木、椰子殼和花生殼含有較多的木質素，因此較容易轉換成石墨烯。此研究團隊去年發表了由聚酰亞胺(polyimide)合成LIG的方法，可用於超級電容器、電催化劑、光電探測器、電化學生物傳感器等多種裝置，但此法會受到材料限制。因此本次使用阻燃劑預先處理物體表面，將其轉化為不定形碳，後續再利用紅外光的選擇性吸收將不定形碳轉化為LIG；透過雷射散焦可加速製程，並精密控制圖案。 與先前使用的聚酰亞胺作為襯底，再使用雷射生成石墨烯相比，使用新方法並不會增加作業時間，且作業時無需特別使用惰性氣體。此外，任何可轉化成不定形碳的材料或許都可利用此法直接轉化成石墨烯，以後或許有機會做為新一代「可食用之電子產品」。 作者認為可穿戴電子產品為石墨烯技術應用的早期市場，隨著雷射工藝的多功能化，我們逐漸可以更加簡便的方法與大氣環境中產生各式物體表面的導電圖案。未來或許食物表面都將會有一個微小的RFID標籤，可以告知消費者存放的時間、來源以及到達餐桌前的輸送過程；LIG標籤也可能作為檢測食物中的大腸桿菌或其他微生物的傳感器，潛力無窮。

在農業與盆栽園藝中，泥炭苔(Peat moss)常被作為無土栽培的重要介質；因其有層層薄壁細胞，能將水分與空氣容納於其中，具良好吸濕性，並可吸附養份，幫助植物固著與平衡生長環境而被廣為使用。 　　泥炭苔主要由高緯度寒冷地區之苔蘚類(Moss)植物經長時間腐化所沉積形成，且大部份發生的地點位於沼澤中。由於沼澤泥炭累積過程緩慢，每年深度不超過一毫米，故其被視為不可再生的自然資源。此外有專家指出，在泥炭苔的開採過程或是作為混合介質使用於盆栽種植時，容易造成二氧化碳釋放於大氣中，增強溫室效應，因此為了維護自然環境，現已有許多高緯度國家不再開採。 　　在最近的一項研究中，美國伊利諾大學厄巴納大學-香檳分校的作物科學系助理教授Andrew Margenot與選用選伐林(Selective logging)中的軟木(Softwood)製成生物炭，替代泥炭苔進行萬壽菊盆栽種植研究。生物炭類似於木炭，藉由有機質廢棄物如玉米桿、風傾草(Switchgrass)、稻桿等，於無氧環境下經過熱裂解(Pyrolysis)過程所製成，其性質會因原料和熱裂解溫度而異；且生物炭分解非常緩慢，因此有助於將碳封存於土壤中，減緩大氣中二氧化碳濃度。【延伸閱讀】研究人員將澱粉和纖維素結合在一起以開發出可水解塑膠 　　研究團隊指出生物炭其酸鹼值(pH)可高達10.9，對於植物生長較為困難，發芽初期容易造成缺氮、矮化或葉綠素減少等徵狀。但根據實驗結果，種植於溫室中的萬壽菊仍能完成生命週期至開花結果，且萬壽菊外觀性狀未受影響；最後測得盆栽混和介質之酸鹼值也被中和，其推論是由於植物根部與盆栽內混合介質進行自然過程的離子交換所造成。 　　雖然以生物炭作為泥炭苔的替代介質，有理論負面影響，但在萬壽菊實驗發現效果良好，因此仍有潛力應用於其他商業化盆栽植物之種植與研究，以間接幫助大氣中溫室氣體濃度減少，維護自然環境。 　　相關研究發表於 Industrial Crops & Products

英國政府環境、食物及鄉郊事務部(Department for Environment, Food & Rural Affairs)國務卿Michael Gove於2018年NFU (英國農民聯盟，National Farmers Union) Conference上發表了未來願景，表示未來的農業政策將目標鎖定於「公共財」。 　　Meurig Raymond在辭去NFU主席前的最後一次會議演講中，強調農業是英國鄉村經濟的核心，而英國作為世界農業領導者之一，農業生產須達到食品安全、合理價格與優質供應的目標。英國農產品若要打進歐盟市場，需要採取相關措施幫助相關產業提高生產力和品質。NFU提出了英國食品和農業成功脫歐後的農業發展三大基礎，包含環境、生產力和抵禦經濟波動的能力。 　　動物健康福利是現今重視的議題之一，英國是世界上眾所皆知重視動物福利的國家。英國未來的農業政策，將利用大部分的資金於改善農場福利與環境；另外也用於新技術投資，藉由提高農業生產力與環境效益的相關教育與培訓，也可促進民眾參與與支持這些公共財。 　　Michael Gove重申，英國不會在脫離歐盟後的新貿易協議下降低動物福利和環境標準，反而更應該致力於提升相關目標。立法只能規定動物福利的最低標準，目前仍有許多地區的農場未達合法標準，投資相關行業的新技術與試驗方法，可以幫助農民改善未達標準的動物福利。【延伸閱讀】加拿大2017-2022年創新超群計劃 　　為了使英國展現真正的農業潛力，必須改善貿易環境，擁有一個平等分擔風險的食品供應鏈，而非把所有風險都集中在農民身上。

針對現今人口快速增加，即將面臨的糧食不足問題，人工智慧(artificial intelligence, AI)技術是否可以應用於農業領域，協助解決此一難關?目前已有許多公司將AI運用於農業，提高農產品生產效率。 　　加拿大San Jose的Resson公司開發比人眼更精確的影像辨認系統，可偵察與分辨植物病蟲害疾病，Resson公司和McCain Foods公司合作，已將此技術運用於馬鈴薯生產線上，減少馬鈴薯生產之損失。 　　新成立的Orbital Insights、Descartes Labs、Gro Intelligence與Tellus Labs公司，利用人造衛星影像、氣象資訊、歷年生產資料，開發預測軟體。Tellus Labs公司表示利用此預測軟體可以比USDA報告提早一個月，得知生長季節中每日農產品之產量。 　　位於美國聖地牙哥市新成立的Slantrange公司，成功開發準確量測作物與雜草數量之影像偵測機，可使用於美國中西部與南非等植物種植較稀疏之沙質土壤地區，Slantrange公司近期與Bayer Crop Science公司合作，共同從事植物生產工作。 　　AI與農業機械結合最成功之案例是位在美國加州Sunnyvale的Blue River Technologies (BRT)公司，運用自動化辨視噴灑(See and Spray)系統，有效消滅棉田中的雜草。利用AI分析高解析度影像，辨認雜草種類與所在位置，精確噴灑除草劑，有效減少90%除草劑之使用量。【延伸閱讀】以次世代人工智慧技術加速孕育抗性作物品系 　　另外，AI也應用於植物生產領域上，孟山都(Monsanto)公司在玉米育種方面，利用過去累積15年之田野試驗資訊和分子標誌技術，預測並擬定在一年期田間試驗中，具有最佳表現型之育種策略，加速玉米育種時程，相較於傳統育種方式，孟山都公司藉此方式可擴大生產線規模達5倍以上。 　　AI在農業上之運用，目前已初見成效，未來仍需要農民與各界持續提供田間農作物資料，建立完整農業大數據資料庫。同時，期待AI此強大工具，在不久的將來，能夠在農作物品種改良、提高生產效率與產量方面，具有更多突破性之發展。

乳癌是女性好發的重要癌症之一，其中約有四分之一的癌細胞為HER2基因過度表現的類型。HER2基因(第二型人類表皮生長因子受體，英文Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)位於人類的第17對染色體上，具有訊號傳遞及管控細胞分裂等功能；然而部分乳癌中的HER2基因則會過度表現，造成患者的癌細胞分裂速度較快、容易轉移、化療後易復發等情形。 　　東方人乳癌發生率較西方國家低，但移居西方國家後採當地飲食習慣的東方人發病機率與西方國家相似，故推測含ω-3脂肪酸較豐富的東方飲食能夠影響乳癌的發生；雖然目前尚未得知乳癌發生的主要原因，但若能了解飲食與癌症發生的關聯性，便能有效降低乳癌發生的風險。 　　ω-3脂肪酸屬於多元不飽和脂肪酸，這一類脂肪酸中最廣為人知的是α-亞麻酸(α-Linolenic acid, ALA)，二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid, EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid, DHA)。其中ALA能夠於亞麻籽等可食用種子、大豆等植物來源中取得；EPA和DHA則多存在於海洋生物中，如魚類、藻類和浮游植物等。目前已知如EPA和DHA等來自海洋的ω-3脂肪酸能抑制乳癌發生，但針對ALA的研究較少，因此加拿大貴湖大學(University of Guelph)人類健康與營養科學系投入研究，希望藉小鼠實驗比較不同ω-3脂肪酸對HER2+乳癌的影響。 　　實驗小鼠在腫瘤尚為發展前就食用不同的ω-3脂肪酸，直到二十週齡時記錄最終的腫瘤重量和體積，並分析小鼠體內相關基因的表現量，以探討飲食中添加ω-3脂肪酸對腫瘤發育的作用。透過實驗顯示，餵食魚油比亞麻籽油效果更佳，且ω-3脂肪酸可能經由阻斷腫瘤生長發育與免疫調節而減緩HER2+型的乳腺癌發生。【延伸閱讀】利用植物根部生產人類蛋白質 　　根據實驗推估，人類每週應食用兩到三份魚才能有類似效果；除了富含EPA和DHA的食物外，額外的補充劑和功能性食品也能幫助預防癌症。相關研究發表於<The Journal of Nutritional Biochemistry>，作者下一步將調查ω-3脂肪酸對其他乳癌類型的影響，以便確認此種脂肪酸是否能廣泛延遲乳癌發展。