發佈日期:2019-03-13

諾貝爾獎映照日本科研投入的光與影 我國如何從中借鑑

作者: 周芷羽

科研投入 諾貝爾獎 科研投入 選擇與集中 多元性 Nobel Prize Investment in Science Research Selection and Concentration Diversity

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一、日18年造就18座諾貝爾獎政策與經濟繁榮奠定研究成果

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2018年諾貝爾獎頒獎典禮,日本京都大學特聘教授本庶佑成為生理醫學獎共同得主之一,是日本第26人獲得諾貝爾獎(含2名取得美國籍的得主)。在這26人中,獲得最多獎項的是物理學領域,共11人,化學領域以7人居次,生理學・醫學領域則有5人,文學2人,和平獎1人。且日本自2000年以後,幾乎年年都有學者獲獎,總計18名得主,僅次於美國,皆來自物理、化學與生醫領域,反映日本在科研上的成就(見下表1)。諸多媒體也以「以科學技術立國的日本大展國際影響力」為題報導。各界歸納日本之所以在2000年之後幾乎連年獲得諾貝爾獎的原因,多半是重視科學教育、基礎研究紮實,在知識性與基礎研究有長期累積的成果,以及社會閱讀風氣盛行。

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表1 1949-2018年間諾貝爾獎物理、化學、生醫領域日籍得主統計

時間
物理
化學
生醫
10年合計
1949-1959
1
0
0
1
1960-1969
1
0
0
1
1970-1979
1
0
0
1
1980-1989
0
1
1
2
2000-2009
4
4
0 8
2010-2018
4
2 4
10
4 4

根據統計 1 ,諾貝爾獎得主從開始投入研究到獲獎的時間平均經歷22年。依據該數字往前推算,2000年代日本能在諾貝爾物理、化學與生醫獎項取得18座獎項,多數是從1970年代至1990年代便開始投入研究。這段期間也是日本的「高度經濟成長期」和「經濟穩定成長期」。當時的日本通商產業省(今經濟產業省前身)為培育本土產業發展,利用外資法與外國匯率法引進國際技術和外資、控管外企進軍日本、借款等政策手段,創造了「Japan as No.1」的榮景。1980年代,日本不再以「追趕歐美技術落差」為目標的,而是轉為重視基礎研究。

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根據Nikkei Electronics專題報導(Nikkei Electronics,2008) ,轉變的背景在於,自認已取得國際社會認同技術實力的日本產業界,認為應該要從基礎研究培育獨創技術,不能只仰賴大學,企業應該也能取得諾貝爾獎。於是,日本產業界、科學技術政策負責人、國立研究所、研究學者像是毫不在意研究最終能否轉換為產業價值般,全力投入基礎研究。由此可知,日本在諾貝爾獎的成就,並不只是來自於政策面影響,還包含經濟因素和產業支持,奠定獲獎研究產出來源的多元性。 至於在日本進入長期停滯期投入的研究成果,現階段雖已有三座諾貝爾獎的成績,但因尚未達到足夠的時間(平均22年)驗證,仍待未來持續觀察。

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表1 日本諾貝爾獎得主研究進行年代與獲獎年代

姓名
得獎年
研究進行年代
諾貝爾獎領域
湯川秀樹
1949
1930(戰前)
物理學獎
朝永振一郎
1965 1940(戰間期至戰後初期)
物理學獎
江崎玲於奈
1973
1950(戰後復興期)
物理學獎
福井謙一
1981
1950(戰後復興期)
化學獎
利根川進
1987 1970(高度經濟成長期)
生理醫學獎
白川英樹
2000
1970(高度經濟成長期)
化學獎
野依良治
2001 1970(高度經濟成長期)
化學獎
田中耕一
2002
1980(經濟穩定成長期)
化學獎
小柴昌俊
2002
1980(經濟穩定成長期)
物理獎
下村修
2008
1960(高度經濟成長期)
化學獎
小林誠
2008
1970(高度經濟成長期)
物理獎

益川敏英
2008
1970(高度經濟成長期)
鈴木章
2010
1970(高度經濟成長期)
化學獎
根岸英一
2010
1970(高度經濟成長期)
山中伸彌
2012
2000(經濟長期停滯期)
生理醫學獎
赤崎勇
2014
1980(經濟穩定成長期)
物理學獎
天野浩
2014
1980(經濟穩定成長期)
梶田隆章
2015
1980(經濟穩定成長期)
物理學獎
大村智
2015
1970(高度經濟成長期)
生理醫學獎
大隅良典
2016
1980(經濟穩定成長期)
生理醫學獎
本庶佑
2018
1990(經濟長期停滯期)
生理醫學獎
南部陽一郎(日裔美籍)
2008
1960(高度經濟成長期)
物理學獎
中村修二(日裔美籍)
2014
1990(經濟長期停滯期)
物理學獎
資料來源:日本媒體;本研究製表。
7 7

二、諾貝爾獎的光:穩定且長期的科研投入

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根據表1與表2內容,本研究共有四點觀察。首先,這些獲得諾貝爾獎的研究完成地多數是在日本,顯示日本社會對於研發項目的投資達到一定成效。其次,從獲獎研究的進行年代來看,從1930年代至今皆有,代表在教育與研究層面的長期投資結果,特別是以1970至1990年代為主。第三,獲獎的研究產出單位並不僅限於研究型大學,尚包含地方大學、企業與研究機構,顯示多元研究的重要性,以及企業對於應用研究的重視。

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最後,接續第三點,由於基礎研究轉換成實用技術需要較長時間,而應用研究時程較短,以日本諾貝爾獎獲獎的研究性質來看,應用研究的數量明顯高於基礎研究,推論可能是和過去產業技術發展過程中,不斷追求在既有的基礎上更精進,期盼能獲得國際認同的認知有關。以下將詳述四點觀察。

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表2 日本諾貝爾獎自然科學與生醫領域歷年得主背景與獲獎研究屬性彙整

姓名
最高學歷
得獎研究主要產出單位(日本大學分類)
諾貝爾獎得獎原因
基礎/應用
研究完成地
湯川秀樹
大阪大學理學博士
京都大學(研究型)
物理學獎以核作用力理論基礎預言介子的存在
基礎
日本
朝永振一郎
東京大學理學博士
筑波大學(研究型)
物理學獎量子電氣力學
基礎
日本
江崎玲於奈
東京大學理學博士
東京通信工業(Sony前身)(產)
物理學獎發現半導體與超導體的隧道效應發明江崎二極體
應用
日本
福井謙一
京都大學工學博士
京都大學(研究型)
化學獎量子化學
基礎
日本
利根川進
加州大學聖地牙哥分校博士
瑞士巴塞爾免疫研究所等
生理醫學獎發現抗體多樣性的遺傳學原理
應用
美國
白川英樹
東京工業大學工學博士
賓州大學
化學獎導電高分子
應用
美國
野依良治
京都大學工學博士
名古屋大學(研究型)
化學獎不對稱氫化反應
應用
日本
田中耕一
東北大學名譽博士
島津製作所(產)
化學獎發明軟雷射揮離法(SLDI)解析蛋白質
應用
日本
小柴昌俊
美國羅徹斯特大學博士、東京大學理學博士
東京大學宇宙線研究所神岡實驗室(研究型)
物理獎天體物理學,探測宇宙中微子
基礎
日本
下村修
名古屋大學理學博士
普林斯頓大學
化學獎綠色螢光蛋白(GFP)
基礎
美國
小林誠
名古屋大學理學博士
京都大學(研究型)
物理獎夸克研究

基礎
日本
益川敏英
名古屋大學理學博士
京都大學(研究型)
基礎
日本
鈴木章
北海道大學理學博士
北海道大學(研究型)
化學獎以鈀金屬做為觸媒的有機偶合反應

應用
日本
根岸英一
賓夕法尼亞大學博士
普渡大學等
應用
美國
山中伸彌
大阪府市立大學大學院醫學研究科博士
奈良先端科學技術大學院大學(NAIST)(研究型)
生理醫學獎iPS幹細胞
應用
日本
赤崎勇
名古屋大學工學博士
名古屋大學(研究型)
物理學獎氮化鎵結晶化技術藍光LED

應用
日本
天野浩
名古屋大學工學博士
名古屋大學(研究型)
應用
日本
梶田隆章
東京大學理學博士(大學畢業於琦玉大學理學部)
東京大學(研究型)
物理學獎微中子研究
基礎
日本
大村智
東京藥學博士、東京理科大學理學博士
北里大學(私立大學)
生理醫學獎寄生蟲新療法
應用
日本
大隅良典
東京大學理學博士
東京大學(研究型)
生理醫學獎自噬機制
應用
日本
本庶佑
京都大學醫學博士
京都大學(研究型)
生理醫學獎免疫療法
應用
日本
南部陽一郎
東京大學理學博士
芝加哥大學
物理學獎亞原子物理學中的自發對稱破缺機制
基礎
美國
中村修二
德島大學工學博士
日亞化學工業(產)
物理學獎藍光LED
應用
日本
資料來源:日本媒體報導;本研究製表。
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備註1:應用研究與基礎研究的區分僅根據得獎理由進行判斷。由於經費方面無法查詢這些諾貝爾得主拿到的經費類別,是為本文研究限制,因此判斷結果不一定完全準確。備註2:南部陽一郎於1970年取得美國國籍。中村修二於2005年取得美國籍。

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(一)科研投入是百年大計

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日本的科研發展從明治維新時期開始建立長遠計畫,綜觀百年發展目的,皆為發展國力,追趕國際。從明治時代設置大學、專科學校、實驗機構、聘用外籍人士等措施。大正年間,在有識之士奔走政府機構之間遊說、募資之下,1917年成立擁有「國民研究所」之稱的「理化學研究所」,並開啟結合基礎研究與應用研究之先例。1918年,日本政府開始運用「科研補助事業經費」獎勵科學技術研發,發展本土技術,並成為日本科研費用重要來源之一 (日本學術振興會網站,無日期)。從這段歷史來看,日本政府在100年前,即有意識地將科學視為國力建構的一環。此後,日本政府陸續成立獨立行政法人「日本學術振興會」等科研機構,配合計畫制定研究重點與具體內容。於2015年、2016年、2018年獲得諾貝爾獎的大隅良典、梶田隆章、本庶佑 也表達對於該經費提供研究援助的感謝之意(日本經濟新聞,2018)。

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1990年代,歐美日亞洲進入以基礎研究為科學競爭核心的「Mega Competition」時代。1996年日本政府以國家力量制定第一期「科學技術基本計畫」支持基礎研究發展,至今每5年會公布一次。且自第二期基本計劃開始,啟動產官學研發體制「產官學Summit」,大學機構與國立研究機構將科研重點改為強化研究與應用。

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表3 日本百年科研發展歷程

時期
特色
時間
日本科研發展大事記
草創期




跟隨國際重視科學發展為國力建構的來源




1917年
不再只是追趕歐美技術發展,而是創造屬於日本獨有的技術。在研究學者與資本家合作下,呼籲政府出資,正式成立「國民科學研究所」理化學研究所(理研)。且在營運初期便打破物理學與化學分科,成立研究室制度,設置主任研究員,決定預算、研究方向與人事任命,確保學術自由與多樣性
1918年
成立「科學研究獎勵金」支援65項領域
1932年
日本學術振興會成立
1939年
新增科學研究費補助金(科学研究費交付金)
1917年至1945年
1923年起,第三代所長認為須善用技術研發成果,為日本基礎研究實用化的開始。陸續成立許獨立子公司,巔峰時期1939年有63家相關企業,和121座工廠,收入達理研營運經費的8成。出售產品的獲利成為支撐基礎研究進行的來源,形成「財團理研」。但在二次世界大戰後被GHQ勒令解散。
發展期



科學是文化國家、和平國家的基礎



1949年
日本科學家代表機構「日本學術會議」成立
1956年
舊科學技術廳成立
1965年
支援研究的多項補助金等科研經費整合,形成現在的科研費。且隨著日本經濟成長,該項金額也增加,大隅教授35年來獲得18億日圓支持,本庶教授40年來獲得47億日圓支持,從初期階段就接受政府資金挹注,並獲得諾貝爾獎
1982年
日本「技術立國」口號
轉換期



重視競爭時代



2001年
文部科學省成立
2004年
國立大學法人化。使得原本國立大學可獲得的營運補助金,從2004~2018年之間減少將近1500億日圓。大學對於資金的運用自由度變低。與之相反的是,但與此同時科研費增加400億日圓,競爭募資的難度也增加。通過計畫審查的比例低於政府設定目標30%,約25%。獲得補助的研究者可長期進行計劃,但沒申請到經費補助,等於無法維持研究環境與品質。而且隨時都有可能中斷。
2011年
引進基金制度,提升科研經費使用效率
2018年
科研獎勵金創設100週年
資料來源:文部科學省;理化學研究所;本研究製表。
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(二)「自由研究」的百年傳統 培育好奇心與研究熱忱的基礎

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日本對於科研基礎的重視,起源於明治維新。當時政府大量派遣人才赴歐美學習,回國後成為推動日本各項軟硬體建設發展的關鍵推手。當時,日本仍以追趕歐美技術為主流,直到1917年,日本成立第一個由產官學合作成立的正式科學研究機構「(物)理化學研究所」(簡稱:理研),才轉向探究以日本獨特的創見為基礎推動的科學研究。

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與此同時,距今100年前的大正時代(1912-1926),日本仿效19世紀末至20世紀初在歐美蔚為風潮的新教育運動,創造「大正自由教育運動」,以重視每個學生的獨特性格,讓教育現場更加生動,更有意願深入學習為宗旨,在暑假作業讓學生嘗試進行「自由研究」。這一項延續百年的傳統(1947年度起納入《學習指導要領》,成為必修科目之一),被視為可能成為未來研究發想的搖籃。「自由研究」顧名思義,是讓學生依照感興趣的題目,自行設定研究主題,並發揮追根究柢的精神,發掘現象與疑問背後的原因,摸索解決方式的學習型態。雖説是自由研究,但研究步驟誠如正規學術研究過程,從尋找課題開始,制定研究計畫、做好研究前的各種準備、研究方法、研究途徑、實際操作,做出最後結論。校方也會讓學生嘗試用易懂的圖表闡述自己的構想與實驗設計。日本總務省國家統計局為「自由研究」設置專門網頁 ,引導學生如何利用數據進行人口、社會、體育等各領域兼具邏輯性與科學性的研究(日本總務省,無日期)。

19 19

透過這些過程,除了讓學生與監護人之間有更緊密的互動,也能讓學生探索自我,發現自己的志向與夢想。且隨著網路普及,自由研究的主題與研究成果也成為日本社群平台的討論話題。例如,在台灣日本抓「精靈寶可夢」蔚為風潮之際,一份關於「寶可夢骨骼研究」 的自由研究報告在日本網友間廣泛流傳(gaym.jp,2016)。還有小學生因為對平常使用的文具設計感興趣,利用自由研究比較各文具業者設計文具的實用度與巧思,獲得出版社青睞,銷量甚至達到5萬多冊 (PRTIMES,2016)。日本國內教育機構也相當重視自由研究帶來的學習效果,如「理數教育研究所(Rimse)」等教育類財團法人,每年度也會徵集優良自由研究作品進行評選,並給予獎勵。

20 20

除了自由研究之外,如同台灣中小學生有自然科學展覽競賽,日本讀賣新聞社也在1957年創設「日本學生科學獎(Japan Student science Award;JSSA)」,是日本最權威也悠久的科學獎,由於競賽性質是日本國高中生的科學自由研究競賽,因而有「科學甲子園」的名號。學生科學獎從一開始由讀賣新聞社主辦,到之後日本科學教育振興委員會、日本制定科技政策的機構科學技術振興機構(自2002年起)成為共同主辦單位,獎金額度也大幅提高。日本知名化纖業者旭化成也於2008年成為協辦單位,日本內閣府、文部科學省與環境省為該獎項提供協助。這些制度顯示日本教育從小鼓勵對於事物保持好奇心與熱情,這些動能可能引導學生日後從事科學研究之路,為日本日後在科研的發展提供更多新動能。另一方面也是檢視科研教育品質,科學技術振興機構等科研相關政策單位會隨時調整教育方針。例如,學生科學獎因時制宜,因應網路革命的時代需求,增設「問題解決獎」,除了鼓勵既有的化學、物理、數學、生物領域的技術研究之外,也能實際應用。從日常生活的解決方案做起,結合技術與實務經驗,體現日本科研成果多為應用性質的原因。

21 21

誠如曾受邀到臺大演講的2015年諾貝爾獎得主田隆章對學生暢談研究心路歷程時所說,不必執著學歷,重要的是找到自己的興趣和熱情,研究就能持續。這一點從中小學生的自由研究到國家層級的科研計畫都適用。

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(三)重視學術多元性 日本地方大學也能造就諾貝爾獎得主 

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早稻田大學創造理工學部教授森康晃2014年接受中國媒體訪問時表示 ,日本科學家能獲得諾貝爾獎的原因,在於且這些得主大多擁有研究型國立大學 的博士學位,相當注重基礎研究(Record China,2014)。從數據來看,在獲得諾貝爾獎自然科學相關領域的23位日本人中,學經歷與京都大學有關的得主就有10位。若單純以學歷來看,畢業於京都大學的人數為7位,還勝於自東京大學畢業的5位。

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也有大多數意見認為「日本人的基礎學力程度高,才能造就日本能在21世紀初在自然科學領域連年獲得諾貝爾獎」。但是從許多得主的學歷來看,這些推論並不成立。例如以藍光LED發明獲得2014年諾貝爾物理獎的中村修二,畢業於四國地區的德島大學。2015年諾貝爾物理獎日本籍得主梶田隆章,大學時代畢業於埼玉大學。2015年獲得諾貝爾生理・醫學獎,出身自山梨大學的教授大村智畢業於山梨大學。由此可知,非研究型國立大學的地方型國立大學科研實力也不見得遜色。日本產經新聞 引述日本教育界人士的說法指出,雖然地方國立大學獲得的經費規模不比文部科學省選定的研究型國立大學,但相較之下,在研究、教學時間擁有較大彈性,研究領域的選擇也較為自由,讓有志於從事研究的學者,在地方國立大學實現研究夢想(產經新聞,2015)。

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也因為日本諾貝爾獎得主的出身,讓地方大學在利用在地優勢產業,培養科技研究人才的努力上獲得支持。大村曾表示 ,山梨大學是在二次世界大戰後,自師範大學轉型成為地方綜合性國立大學,由於首任校長主張學術需為地方特色的產業振興做出貢獻,因此山梨大學基於山梨為葡萄知名產地,不僅設置酒類科學研究中心,與當地農家,談妥產學合作,建立就業與研發網絡,還有獨樹一格的「發酵生產學科」,栽培各式葡萄或釀酒。此外,水晶也是山梨縣的知名特產,能就地取材進行人工水晶相關研究。大村回憶自己的求學時代,上課不單只是硬梆梆的板書和教科書,而是藉由做實驗研究如何讓水晶長出更大的結晶,或是品嘗美酒。除了山梨大學之外,秋田大學利用該地擁有的地質資源,設置國際資源學部,囊括實地探查、挖掘到銷售資源等實務課程(日本文部科學省,2016)。日本學術會議會長大西隆也指出,不論是技術專門學校還是研究型大學,在設置科系時須以思考如何解決當代諸多課題與需求的課程為主,從而激發學生對於問題保有熱情與關心,這才是教育最重要的目的 (產經新聞,2015)。

26 26

(四)日本大型企業是技術領導者 中小型企業尊重研究自由

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曾擔任產業技術審議會專門委員的日本著名科技評論家志村幸雄,在2011年的著作《世界に勝てる!日本発の科学技術》中指出,「日本型研發模式」並未將歐美的科學研究歷程視為金科玉律,而是「應用研究」和「基礎研究」並行,或是「開發研究」和「基礎研究」並行。由於日本在「下游」的技術應用透過政策與法規累積基礎,彌補「上游」基礎研究的不足,完成了日本獨有的「科學型創新」,也就是將「科學研究工業化」(志村幸雄,2011)。

28 28

日本企業在1980年代主導日本基礎研究的進行。日本朝日新聞出版社旗下週刊雜誌《AREA》2017年10月14日的報導 指出,日本大型企業內部研究所過去曾是技術領導者,特別是在與量子力學、電磁學、統計力學有關的凝聚體物理學、應用物理、材料科學、分子生物學等基礎研究領域,大學研究機構。而這些企業內部的基礎研究成果,等於培育一個產業的成形,以及相關技術的持續研發。例如,1960年代至1980年代,日本在半導體技術發展上達到巔峰,1990年代全球營業額前10大半導體業者,就有6家是日本企業。因日本在矽晶圓、光罩、塗層、封裝材料等14種重要材料擁有逾5成的市佔率(AREA,2017)。

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表4 日本諾貝爾獎研發獲獎類型與產業領域

諾貝爾獎得主
獲獎類型
對應產業領域
湯川秀樹
物理學獎(基礎)
超級電腦
江崎玲於奈
物理學獎(應用)
半導體產業
白川英樹
化學獎(應用)
半導體產業
赤崎勇
物理學獎(應用)


光學
天野浩
光學
中村修二
光學
梶田隆章
物理學獎(基礎)
超級電腦
資料來源:日本媒體;本研究製表。
30 30

基礎研究要能實際應用,需要相關設備與技術支持。例如在全球擁有超過9成市佔率的光電子倍增管業者「濱松光子(Hamamatsu Photonics (浜松ホトニクス))」,是日本國內外4座諾貝爾獎項的幕後功臣 (產經新聞,2015)。分別是小柴昌俊、梶田隆章、英國物理學家Peter Higgs和比利時理論物理學家Francois Englert(因發現「希格斯玻色子(Higgs Boson)」獲獎)。又如2001年名古屋大學教授野依良治獲得諾貝爾化學獎,高砂香料工業與帝人出力協助。2002年獲得諾貝爾化學獎的田中耕一,是在創立於1875年的科學儀器製造業者島津製作所擔任工程師。同樣於2002年獲得物理學獎的東京大學教授小柴昌俊,除了獲得日本政府給予的特定研究資助外,三井金屬也提供免費設備與實驗場地。2010年諾貝爾獎得主京都大學教授山中伸彌的iPS細胞研究則是獲得來自樂天集團的支持。

31 31

企業的功能不僅在於擁有雄厚的技術實力,還給予有心研究者自由的空間。2014年獲得諾貝爾物理學獎的中村修二,在1990年代在一家中小企業日亞化學的實驗室中,未取得國家級資金援助的情況下,自行成功研發出當時仍難產的藍光LED,甚至到達商用化的階段。中村曾在接受韓國中央日報(日語版) 採訪時表示,這類「別人不敢做的『賭博』研究」只有在中小企業才有機會成功,因為企業領導者會樂於接納員工意見,不會干涉研究內容。在大企業相對來說較難從事這類研究(中央日報日語版,2014)。從中村的案例可知,研發活力來自於中小企業。

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(五)小結

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日本諾貝爾獎映照科研投入的「光」(優勢)在於,對於科學研究的重視,和引進歐美「自由研究」教育思維的兩個「百年」,讓日本產學研界皆能培育出諾貝爾獎得主。雖然研究型大學仍是諾貝爾得主孕育搖籃,但地方大學也具備一定的科研實力。此外,日本企業界在高度經濟成長期之後對於基礎研究投入的積極度,政策上也以「技術立國」呼應,引起日本各界的重視。1960年至2000年的日本在科研投入的成就,到20~30年後的諾貝爾獎獲獎數證明,是由政策、經濟、教育基礎與企業四個因素發揮綜效。

34 34

三、諾貝爾獎之影:經濟泡沫化恐成日科研成就分水嶺 

35 35

前半段闡述「光」(優勢),接下來將以日本科研界當前的討論與相關數據,觀察日本未來在基礎研究可能遭遇的課題,也就是「影」(隱憂)。

36 36

2001年日本科學技術基本計畫中揭露未來目標為「在未來50年內至少培育出30名諾貝爾獎得主」,日本在18年內已有17位得主。不過,以研究成果到獲獎的平均22年推算,目前尚無法得知日本在2001年之後的研究能否在更久遠的未來獲得諾貝爾獎。最直接的證據反映在日本論文產出數量、品質與影響力下滑,使得日本科研界提出警告:「若日本不改變當前的科研環境,恐怕未來20年就不再有日籍諾貝爾獎得主」。本研究認為這樣的隱憂可歸因於以下五點。

37 37

(一)經濟泡沫化後的日本企業 縮手研發投資、眼光短淺

38 38

前述Nikkei Electronics專題報導 指出,日本企業在1980年代帶動日本上下全力投入基礎研究,奠定諾貝爾獎的成就與主要產出單位的多元性(Nikkei Electronics,2008)。然而,這份自信,反而讓日本在1980年代走上與歐美截然不同的道路。當時的歐美社會開始省思以往由中央研究院主導的技術研發成效,轉向產學合作,並重新定義大學的角色,應該是創造新興產業、提供新工作機會的泉源,大學是掌握基礎研究的核心。相對而言,日本則是在經濟泡沫化後,因債臺高築的日本企業基於營運考量,只得逐漸關閉需要投入大量資源的內部研究所,轉而以應用研究或開發研究為主軸,才終於理解大學是創造產業價值的源頭。與此同時,日本經濟表現低迷,日本政府試圖如法炮製1960年代經濟高度發展期的模式,以國家力量於1996年起推動《科學技術基本計畫》確立重點研究領域,再度以歐美經驗為師,推動產學合作。然而,日本政府也因本身財政問題,採取「選擇與集中」的策略,卻讓2000年之後的日本科研實力出現下滑警訊。

39 39

企業將研發重心放在很快就能商用化的開發研究,會造成什麼樣的後果?其一是,日本知名科學領域評論家・作家竹內薰 指出,由於企業不再重視基礎研究,基礎研究的需求僅在大學以及國立研究所,讓原本打算在取得博士學位之後進入企業,利用企業本身資源從事獨創性研究的學者,少了一項職涯選擇,影響學子就讀研究所的意願。(竹內薰,2016)

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其二是,2018年諾貝爾獎得主本庶佑批判日本企業缺乏前瞻視野 。其根據來自於,日本大學機構的論文研究成果,有高達41.5%和10.4%分別成為美國和德國取得專利的基石,相較之下,留在日本本土的專利僅25.2%。本庶直言,日本企業多將資金投入國外研究所,並未花心力關注日本自身大學機構的研發成果,遑論從中發掘擁有前瞻創新潛力的研究種子,使得日本大學機構的研發成果反為他國所用。本庶也以自身例子說明,原本獲獎研究癌症免疫治療法是和小野藥品工業等企業合作,然而過程並不順利,有一段時期甚至被小野藥品工業拒絕合作,本庶只好轉向美國企業討論共同研究。小野藥品工業才警覺到事態嚴重,不然諾貝爾獎成果產出地恐怕就是美國。(日本經濟新聞,2018)

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不只是本庶,2014年諾貝爾獎得主赤崎勇在松下電器產業(Panasonic前身)時期,研究藍光LED(1965年至1981年)的歷程並不順遂,因為上司一直要他放棄原本的研究,他只得在企業和大學間轉業無數次。且就算赤崎最後完成氮化鎵(GaN)藍光LED,並於1981年在美國技術展推出試作品,但松下並未將之商用化。赤崎辭職後,到名古屋大學繼續完成氮化鎵研究。這案例也證明中村所說,中小企業才有自由研究餘地的說法。

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(二)資金短缺影響研究品質 甚至成為國安危機

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目前,日本的基礎研究主要是由大學(約佔54%)和研發機構(約佔24%) 扮演推手,而這兩個單位的最主要投資者是日本政府 (經濟產業省,2016)。以日本科學技術相關預算來看,金額自2000年至2018年度金額約在3.5兆至3.8兆日圓(約320億~347.4億美元)上下,其中「科學技術振興費(科研經費)」也維持1.3兆日圓水準 (內閣府政策統括官,2018)。但相較於其他主要國家增加該項目預算,日本政府態度顯得並不積極。例如中國在該預算(以購買力平價指數換算後)約22.4兆日圓,是2000年的7倍。美國同期成長幅度雖僅約1.2倍,但規模也有14.9兆日圓。另根據日本經濟產業省公開資料顯示,日本政府負擔的研發經費佔比自2001年至2015年一直低於20%,該比例明顯低於其他主要國家,如法國的情況一直維持35%至40%。單就2015年數據來看,OECD主要國家政府負擔研發費比例約26.2%,日本卻降至15.4%。非屬OECD的韓國約23.7%,中國大陸約21.3%,台灣也達到21.1%。

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日本國內探討科研經費停滯的主要原因在於財政面與政策面。日本大學的科研經費來源52.5%來自日本政府,43.8%是學校本身負擔,但日本企業、NPO和外資合佔僅3.7%,比例遠低於美、德、法、中、韓國。根據日本媒體報導,從2004年到2017年間,來自中央政府科研經費補助金額就被刪減近1,500億日圓之譜。換句話說,這段期間每年以1%的幅度減少,十多年來已經減少1成以上。對此,日本財務省主計局次長神田真人在2018年2月出刊的《週刊東洋經濟》專訪中指出,全世界只有日本的國立大學高度依賴政府撥款的科研預算。根據比重計算,英國牛津大學仰賴政府預算的約15%,美國加州大學則是26%。東京大學高達41%。但在日本政府財政情況惡化的前提下,屬於未來可商用的技術研究,應以民間投資為主,避免政府過度介入,扭曲市場競爭原則。至於公共財則應該用在距離實用階段尚遠的研究上。

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(三)「選擇與集中」恐斲傷日研究多元性

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東京大學的情況則反映出另外一個課題在於「研究資金效率」。根據《週刊東洋經濟》2018年2月10號出刊的報導,從其定義的「研究資金效率」(判斷依據為,每1億日圓的研究費可生產多少篇論文)列出前50名國立大學,研究資金效率最高的是埼玉大學,東京大學則是敬陪末座。儘管這項判斷方式並不能計算出品質,和是否與企業共同研究的比例高等細節,但這項數據不免引起是否資金過度集中的質疑。

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從學界角度來看,鈴鹿醫療科學大學校長豐田長康就認為,日本政府為了達到10所日本大學進入全球百大名校的目標而主導的「選擇與集中」策略,只是讓原本就擁有豐富資源的傳統帝國大學 2 更受惠,而地方國立大學卻更為研究資金來源而苦惱,結果讓整體研發競爭力更加低落。大村教授也對於日本政府的「選擇與集中」策略的不以為然,認為研究領域的專長不能只集中在特定領域,日本的科研環境應確保地方學術研究單位擁有多樣性,才能在培育出研究的種子。日本內閣府總合科學技術改革會議常勤議員上山隆大也持相同看法,若由國家主導「選擇與集中」,勢必造成扭曲,大學應該自主決定發展領域。

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然日本政府仍延續過往模式,制定科學技術基本計畫,強調重點領域。但根據文部科學省科學技術暨學術政策研究所發表的《Science Map 2014(サイエンスマップ2014)》 數據指出,全世界研究領域在2002年共598項,2014年已經擴增到844項,然而日本研究的涵蓋度卻從38%下降至32%,顯現研究主題多元性下滑。且更值得注意的是,姑且不論美國的涵蓋度達91%,這現象要傳達的訊息是,只有日本是下降的。研究人員總數少於日本的英國,涵蓋度從56%上升至63%,德國也從51%上升至55%,中國更是從12%倍增至42%。(內閣府,2018)

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這些數據印證幾位日籍諾貝爾得主的主張,認為日本政府在科研經費與學術資源的投入,不應只循「選擇與集中」的方式給特定研究單位的原因。對於投入長期研究的第一線人員而言,「選擇與集中」不只可能阻礙多元研究發展,且要用有限的預算投入廣泛的領域,僅是杯水車薪,恐無法真正產生實際成效。

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(四)研究前景茫然 研究人力難保障

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除了經費之外,研究人力短缺也是一大重點。文部科學省雖然在第一期科學技術基本計劃推出為期5年的「博士後研究員一萬人援助計畫」,立意在於確保研發人才留在國內,但實施至今增加的員額多以定期人員為主,且不保證穩定性。對於研究人員而言,要在短期內就拿出研究成果,以便尋找下一個博士後缺額,意味著研究無法長期持續,且職涯前景未明,使得有志從事研究者越來越少。竹內薰也指出 ,日本教育系統培育博士人才,卻未能提供完善的就業方案,意味著博士畢業後在就職市場毫無用武之地。在大學,沒有充足的資金聘僱新任教職,日本企業聘僱新進職員,認為博士難以訓練,人力成本又昂貴,不願僱用,導致越來越多人不願就讀研究所,該現象等於是自毀科研前程(竹內薰,2016)。

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日本政府在2004年推動的「日本大學法人化」政策,更成為日本諾貝爾獎得主梶田隆章所說「日本科研基礎弱化的最關鍵原因」 (NEWSポストセブン,2018)。因為大學法人化之後,常任職缺因所獲經費減少而無法增聘。固然大學法人化看起來是增加學校營運的自由度,但是為了籌措足夠的研發經費,只能縮減人力,使得助理教授相關缺額被砍掉大半,常任教職人員只得兼顧行政事務,壓縮研究時間,形成惡性循環。種種因素使得日本國內就讀博士課程的人數,自2003年度(2003/4~2004/3)的1.8萬人達到頂點後,一路降至2016年度(2016/4~2017/3)的1.5萬人。與國際情況相比,文部科學省科學技術暨學術政策研究所公布的「科學技術指標2018」顯示,先進國家中每百萬人中有博士學位人數的佔比僅日本逐年下降。該比例從2008年的131人,降至2014年的118人。德國則是從312人上升至348人。

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固然大學的經營應注重效率,但缺人缺資金的情況,不僅無法提升效率,讓專心研究成為學者奢侈的夢想,這將是未來日本在科學研究最大的問題(mixiコミュニティ,2018)。 2016年獲得諾貝爾醫學・生理學獎的日本東京工業大學榮譽教授大隅良典指出,希望能藉著獲獎受到關注的時期,透過設立研究機構等方式,讓大眾更理解、重視基礎研究的重要性。若市場仍只是重視幾年內就能商用化的研究,勢將危及整個科學、工業的發展基礎。大隅也在2017年9月成立鼓勵基礎研究發展、連結產學研究的「大隅基礎科學創成財團」,經費來源為諾貝爾獎金與募款。

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(五)日論文質量與影響力皆下降 未來年年諾貝爾獎榮景恐難維持

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大學原本應該是培育創意的搖籃,但現在日本的大學因為受限於經費,為爭取中央科研經費補助,力拚達到中央制定的「論文發表數・刊登數」標準,或是為了確保獲得研發補助,維持產學合作機制。且校方申請補助時,還得面臨過度重視實際成績的審查機制,造成學術研究主題越來越「主流」,對於研究的考量只在乎有無實績可證明,而非著眼於未來潛能,只能聚焦於較容易拿出成果的IT、奈米技術與材料、生命科學、環境等領域。這傾向阻礙研究人員的學術自由,或挑戰新研究,研究心態越趨保守(瀨田博,2005)。

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經費問題使得學術自由度和積極度打折扣,質量與研究人員的投入皆大受影響。日本基礎研究缺經費缺人才造成的負面效應,在近幾年逐漸顯露。如下圖1所示,日本各大學每年產出的論文數,在2004年「國立大學法人化」政策之後,便出現明顯下降趨勢。

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圖1 1975年至2015年日本自然科學領域、生醫領域學術論文數量變化
資料來源:本研究根據京都大學教授山口榮一於第二屆國立研究開發法人創新戰略會議(2018年1月17日)之發表重製 。

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另一個直接的證據是,觀察衡量高等教育研究品質的指標項目,也就是研發費增加率與論文數增加率。根據2000年代各主要國家的科研表現來看,這兩個指標具有高度相關性(豐田長康,2015)。 日本經濟新聞和Elsevier於2018年底彙整自2013年至2018年全球共1,720萬篇論文後的結果顯示,中國已是全球尖端科技的領導者 (日本經濟新聞,2018)。在全球最備受矚目的30項科技領域的論文中,中國在23項領域中拔得頭籌。以引用次數等標準來看,自2014年至2016年間最具影響力的論文,中國也佔將近11%。儘管日本在燃料電池、耐熱材料、密碼技術等領域仍保有領先地位,但已是岌岌可危 (日本經濟新聞,2017)。

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直至2001年,日本發表的論文數量在主要國家中所佔比重約10-13%,維持第二。然而根據文部科學省科學技術暨學術政策研究所資料顯示,2014年到2016年平均發表的論文數,日本落在美國中國與德國之後,但10年前,日本僅次於美國。此外,日本研究的品質也明顯下降,2014~2016年日本僅是全世界第九,從10年前的第4名一口氣滑落5個位置,如表5。

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表5 國際間被引用數最高的前10%論文出處國家

順位
2004~2006年度
2014~2016年度
1 美國
美國
2 英國
中國
3 德國
英國
4 日本
德國
5 中國
義大利
6 法國
法國
7 加拿大
澳洲
8 義大利
加拿大
9 荷蘭
日本
10 西班牙
西班牙
資料來源:文部科學省科學技術暨學術政策研究所 (2018年9月);本研究製表。
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此外,講求成果卻無足夠奧援的研究環境,也讓日本學術品質變調,論文造假事件也越來越多。其中讓人印象深刻的案件是STAP細胞研究者小保方晴子的案例,還釀成其指導教授笹井芳樹自殺。日本商業週刊《東洋經濟ONLINE》在2016年專訪撰寫『學術不端-科學家的假造、竄改、剽竊(日文書名:研究不正-科学者の捏造、改竄、盗用)』的東京大學名譽教授黑木登志夫,寫成「日本成為全球最大論文假造國的根本原因(日本が世界一の「研究捏造大国」になった根因)」 的報導,指出直到2014年的11年間,國際學術研究論文遭撤稿次數最多的10人中,就有2名日本人,其中1人還是被退回最多次的「世界(倒數)第一」(東洋經濟ONLINE,2016)。此外,日本經濟產業省也在2018年2月的報告 中引述OECD 「Science、Technology and Industry Scoreboard 2017」和Elsevier的統計指出,調查自2012年至2016年各國學術論文獲得引用所發揮的學術影響力,以及該論文屬於國際共同研究的實施比例來看,日本論文發表數量約53萬篇,不僅遠低於美國(約250萬篇)和中國,品質也較歐美等主要國家低落,與韓國、中國同被歸類在第四象限,也就是「國際共同研究數量偏低、品質粗劣」(日本經濟產業省,2018)。若說諾貝爾獎能證明日本的強項是在「應用研究」,與國際保持密切合作便是必要作為,以彌補基礎研究上的相對不足。但這現象看起來,日本未來的科研實力確實有下降之虞。

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(六)小結

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對於上述問題,日本政府並非毫無警覺。文部科學省於2017年4月發表的「關於強化基礎科學能力-超越『三大危機』,讓科學成為文化的一部分(基礎科学力の強化に向けてー「三つの危機」を乗り越え、科学を文化に)」報告中,將「日本各大學在支持基礎經費與自主性研究的經費越來越少,難以維持」、「年輕世代研究人員雇用制度與研究環境不佳,動搖科研基礎」、「日本科研據點優勢逐漸流失,國際影響力逐漸薄弱」等三大情況列為重要解決課題,並提出四大解決方向,分別是:「強化日本社會對於科學研究領域的關心程度」、「引進民間資金挹注延續科研過程」、「將科學認知定位為文化素養的一環」、「改善科研環境與人才培育活用制度」。然而,只要受限於財政預算負擔,勢必只能做出抉擇。

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三、結論:維繫科研多元性與鼓勵學術熱忱的制度

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綜觀日本科研百年發展的歷程,到目前在諾貝爾自然科學與生醫領域取得26座獎項的成果,我國可從中思考的方向是,(1)從教育維持多元研究的必要性,(2)產學合作,讓基礎研究的成果直接回饋社會(如日本最早期的理化學研究所成立「財團理研」的做法)。(3)長期的政策規劃,向社會各界宣示政府關注科研動態的明確立場。

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 從日本政府「選擇與集中」的現階段結果可看出,讓「資源集中在最受矚目的領域」的影響,即是研究失去多元性。日本內閣府總合科學技術・創新會議議員橋本和仁也曾指出「科研費是特別針對培育年輕研究者所設立的,因此應該要廣泛給予補助,這與研究多樣性有很大的關聯」 (日本經濟新聞,2018)。對於經費受限的我國而言,也有類似的反彈,學界提出取消獨厚特定領域或年齡層的專案補助等訴求,也反映政策推動出現問題。對照日本的案例,以及日本諾貝爾獎得主自身在學術研究的心路歷程與呼籲,以及日本中小學生的暑期自由研究、學生科學獎項等科學教育的設計,確保學術研究自由與多元性,以及找到在研究領域的自我定位,是政府在制定科研政策時必須確立的核心。在政策上,宣示目標固然有其必要性,但仍需考量該目標是否反而成為衡量研究成果的評判標準,阻礙研究多元性發展,甚至澆熄學術熱忱等影響。

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從這點來看,政府在政策傾向上,可能不宜過度「選擇與集中」,以確保科研環境的活力與多元。如同日本的諾貝爾獎不僅來自於東京大學、京都大學這類頂尖的研究大學,也有地方型的研究大學。在鼓勵多元的同時,也應該藉此機會讓各大專院校行定位該校角色,這點如以盛產葡萄與水晶出名的山梨大學,因而發展出獨樹一格「發酵生產學科」,還能達到產學合作的目的。

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本研究認為,多元與創意活力是日本諾貝爾獎的搖籃,且來自於產官學的配合。在最根本的教育層面,不只是遵循傳統分科教育模式,而是從如何引導學生在探索自己有興趣的現象中,透過實際操作,運用系統性的研究途徑思考,和周圍的人討論,尋求解答,進而了解一個現象可能包含不同層面,感受研究的樂趣。從日本的教育理念到諾貝爾獎得主的經歷分享可知,小至自由研究,大至學術研究的出發點,都是基於於好奇心和熱忱。

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在產業方面,同樣是以中小企業為發展主力的我國(97.7%) (經濟部中小企業處,2018),值得借鑒日本的經驗(中小企業比例為99.7%)。中小企業與既有的技術實力,是支持基礎研究、應用研究不可或缺的基礎,而大企業則應扮演發掘新趨勢的關鍵,讓基礎研究的成果更有效運用的領導者。

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從政府角度來看,在資金有限的情況下,需在「分配」又「不扼殺創意」持續調整。「選擇與集中」有其必要性,但也需要多元性。特別是在當前全球科研領域因軟硬體設備技術不斷進步,每個領域都有可能性大放異彩之際,政府可能也需要更大膽地「賭」一次,讓產學研主導方向,政府則是扮演後方補給的角色,除了引進資金之外,完善研究環境與制度,讓年輕研究者不必在煩惱前途發展的前提下進行大膽創新的研究,確保活水不斷注入既有的學術循環,以期我國未來在科研領域上獲得更高成就。

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註解

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註1:統計範圍自1901年起至2017年,針對「物理學」、「化學」、「生理學・醫學」獲獎的591人分析研究經歷。根據報告,諾貝爾獎每10人中就有9人是在35歲前就投入之後獲得諾貝爾獎的研究。開始投入研究的年齡平均是37.1歲,物理學得主是37.1歲,化學獎得主是37.6歲,生醫獎得主則是36.6歲。而獲得諾貝爾獎的科學家,當年平均年齡約59歲,推算從投入研究到獲獎之間相隔22年。在1940年代開始研究的科學家,平均經過18.5年得獎。但進入2010年代之後的獲獎者,從投入研究到得獎期間平均經歷29.2年,顯現長期化的趨勢。日本のノーベル賞受賞者は10年後には激減する! データが示す「暗い未来」。2015年10月12日, https://gendai.ismedia.jp/articles/-/45793?page=3(瀏覽日期:2019年1月8日)。

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註2:傳統帝國大學是指:東京大學、京都大學、東北大學、九州大學、北海道大學、大阪大學、名古屋大學

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  31. 豊田長康(2015)。はたして日本は今後もノーベル賞をとれるのか?。2015年10月09日,資料取自: https://blog.goo.ne.jp/toyodang/e/5d3d11c6983ad788103f992083f82b84 (瀏覽日期:2019年1月8日)。
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