人與人連結是傳播關鍵?科學家畫出人際「連通分支」,解密疾病擴散的路徑
人與人連結是傳播關鍵?科學家畫出人際「連通分支」,解密疾病擴散的路徑

西元1347至1352年間,肺鼠疫(俗稱「黑死病」)緩慢而持續地在歐洲蔓延。

罪魁禍首正是鼠疫耶氏桿菌,這種病菌透過跳蚤帶原,跳蚤吸食染病宿主的血液後,病原就進入跳蚤體內。這種病菌會阻塞跳蚤的腸道,導致牠們無法攝取營養而感到極度飢餓,變得飢不擇食,貪婪地尋找血源,進而感染更多宿主。

跳蚤極易寄生在老鼠、人類及其他動物身上;有些抵抗力較強的宿主不會發病,只是充當帶原者;但有些宿主一旦被叮咬感染,很快就會死亡。這種傳染病叫人聞風喪膽:一開始就像是流感,初期症狀只是發燒或感到虛弱,但很快地會惡化成大範圍出血。患者因為組織壞死而全身發黑,給了這場瘟疫「黑死病」(Black Death)的俗稱。

編按:從疫情蔓延、金融風暴、歷史事件和網紅效應都「人際網絡」息息相關,網絡科學重量級通俗讀物《人際網絡解密》,受諾貝爾經濟學獎得主、Google首席經濟學家極力推薦,為當代「網絡經濟學」大師馬修.傑克森(MATTHEW O. JACKSON)25年研究精華,《數位時代》獲先覺出版授權與讀者們分享。

病毒沿絲路西進,擴散緩慢而緊密

當時的衛生條件不佳,人畜居住環境緊鄰,加上人們對傳染病的認識不足,使得病菌如入無人之境,在中世紀的歐洲各大城市中橫行。幾年之間,巴黎與佛羅倫斯的人口減少了大約一半,在漢堡、倫敦等城市,死亡的人數甚至更多。

一般認為,疫情始於中國,沿著絲路傳播到君士坦丁堡,接著在1347年,隨著熱那亞商船進入西西里島,很快地奪走了島上將近一半的人口。

疫情繼續蔓延,先是在義大利部分地區開始流行,然後來到馬賽,接著在整個法國和西班牙境內擴散,幾年後北方的歐陸國家也相繼淪陷。據估計,這場瘟疫在歐洲奪走了超過40%的人命,在那之前,中國與印度已經有2,500萬人因此喪生。

黑死病 鼠疫 The_plague_of_Florence_in_1348,_as_describe
黑死病約在14世紀40年代散布到整個歐洲,在全世界造成了大約7500萬-2億人死亡,是人類歷史上致死人數最多的流行病。圖為藝術家根據薄伽丘《十日談》描繪1348 年佛羅倫薩的黑死病慘況。
圖/ Science Museum Group

從現代的視角來看, 這場瘟疫不尋常之處在於,疫情的擴散雖然緩慢,但卻彷彿經過計畫般,有條不紊地推進。 儘管這場瘟疫的傳播偶有長距離的躍進,像是沿著絲路或透過商船等貿易路線散播,但它在歐陸的推進,平均每天只有兩公里,就算以當時徒步的標準來看也是相當緩慢。

雖然鼠疫很少人傳人,但這種疾病卻是透過人際網絡傳播(隱藏在衣服中或是叮咬過船上老鼠、家畜、人類的跳蚤);人與人以及各種家畜所組成的接觸網絡,成為了病菌不斷向外蔓延的傳播途徑。

黑死病蔓延的緩慢過程告訴我們,中世紀人們的移動能力與交際範圍是多麼有限。現代的大流行就不是這麼一回事了:病菌的傳播速度非常快,通常在幾週甚至幾天內,疫情就可以延燒到其他大陸板塊。

涵蓋288個學生的「最大連通分支」

2014年,在南加州某主題公園通報麻疹與接觸案例後沒幾天,位在幾百哩外的學校,就爆發了麻疹疫情,許多未接種疫苗的成年人和兒童紛紛染疫。2015年,一名醫護人員在獅子山共和國確診伊波拉出血熱,之後僅僅一週的傳播,疫情就蔓延至歐洲以及北美洲的城市。
雖然現代的人際網絡樣貌已與中世紀大相徑庭,觀察特定類型的現代網絡,仍有助於了解中世紀的瘟疫傳播,何以如此緩慢卻又勢不可擋。

雖然大部分學生的交往對象只有一到兩人,但網絡已形成明顯可見的「最大連通分支」(giant component),即圖3-1左上角最大塊的相連區域,其中涵蓋288個學生,彼此透過層層關係鏈而相連在一起。

「連通分支」是指網絡中相連的部分,其上的任兩個節點可以找到一條相連的路徑,互相拜訪。如圖3-1所示,超過一半以上的學生座落於最大連通分支上,其餘的學生則散落在幾個較小的分支。另外有超過1/4的學生,沒有任何交往對象。(是的,我們都知道高中生活可以多麼孤單……)此處我們不加以繪出。

圖3-1
圖3-1的樣本來自一所美國高中,圖中網絡描繪了青少年間戀愛和/或性關係的網絡。學生列出了過去18個月曾交往過的對象。
圖/ 先覺

這張圖突顯了一件事: 即使大部分的人(平均來說)都只有少數性伴侶,仍有很高比例的人會感染性病。

圖中的每條連線,都代表一條潛在的疾病傳播路徑。如果最大連通分支上,有一個學生染病(例如接觸到校外的感染源),這個疾病就可能在分支內廣泛地傳播,引發校內流行。

舉例來說,HPV(人類乳突病毒)主要透過性行為傳播,可誘發子宮頸癌等多種癌症。HPV危險之處在於,初期通常沒有明顯症狀,患者很難意識到自己染病,因而繼續傳播給他人。據研究估計,約有超過40%的美國成人為HPV帶原者,其中很多人並不自知。大部分感染者的性關係並不複雜;他們只是剛好位於最大連通分支內。

如圖3-1所示,在每個人的接觸對象不多的情況下,傳染病的擴散可能很緩慢;然而,一旦疫情蔓延到最大連通分支內,就很可能引發大規模的感染,就像是中世紀的鼠疫。

這張圖告訴我們的另一件事是, 複雜的性關係或是性工作者的存在,並不是造成性病流行的主因。 的確,高點度的個體擴大並加速了疾病傳播的速度,但這些人並不是最大連通分支出現的必要條件。光是每個人有一個以上的性伴侶,就足以成形。網絡的連通程度才是疫情快速傳播的關鍵。

人際網絡的相變,竟是抑制病毒傳播的基礎?

熱力學中「相變」的概念,通常指物質狀態上的改變。例如,水從固態的冰轉變成氣態的蒸氣,可以視為經歷了一次相變。

網絡也可能出現相變,從幾個孤立的節點和小型連通分支,到形成涵納相當數量節點的最大連通分支,最終變成一個彼此相連的網絡,所有節點都能找到一條路徑,觸及彼此。網絡中的連結數量增加,就好比溫度提高,於是冰變成水,水變成蒸氣。

圖3-2
圖/ 先覺

相變的一個明顯特徵是,它可能在一瞬間突然發生。這一刻的溫度剛好低於冰點,你還能站在冰上,但下一刻你可能就落入水中,僅僅因為溫度升高了一度。同樣地,當連結增生的頻率有一點點微小變化,整個網絡分支的結構就可能有劇烈的改變。如圖3-2所示,當每個人的朋友從0.5個(如圖3-2(a))增加為1.5個(如圖3-2(b)),整個網絡就從彼此不相連的狀態,轉變為大多數人能夠聯繫彼此的狀態了。如果再增生一些連結(如圖3-2(c)和(d)),網絡不久就變成「路徑連通」(path-connected)的狀態,一般簡稱「連通」(connected)。所謂「連通」狀態,代表網絡內的任何人,都能找到一條路徑聯繫所有其他人(圖3-2(c)接近連通狀態,但還有兩個落單的節點)。

控制相變是抑制傳染病傳播的基礎。「基本再生數」(basic reproduction number)是一個重要的參考數字,它決定了疫情最終會在網絡內擴散或消散。這個數字代表,一個典型的感染者還會繼續感染多少健康的人。如果基本再生數大於1,則疫情擴散;如果小於1,則疫情消散。

網絡產生相變的臨界點,是在基本再生數達到1的時候,此時網絡將出現最大連通分支,如圖3-2。背後的道理簡單而意義重大:超過臨界值時,代表每個感染者會繼續感染超過一個人,此時傳染鏈將會擴張,同時這些新感染者還會繼續感染更多人,造成疫情持續蔓延;小於臨界值時,傳染鏈則逐漸萎縮。

以網絡的術語來說,如果每個人都擁有超過一個朋友,那麼連通分支就會不斷地向外擴張,形成最大連通分支;但如果每個人的平均朋友少於一個,則網絡內只會出現多個互不相連的分支以及許多孤立的節點。

責任編輯:張庭銉

本文授權轉載自《人際網絡解密》,先覺出版
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從缺工到食安:古吉系統科技如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
從缺工到食安:古吉系統科技如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?

Computex 2026 圓滿落幕,除了 AI 與機器人應用之外,服務業數位化也成為展場上的另一項焦點。其中,自助服務設備品牌古吉系統科技展出的多款新品,以「雙機整合」概念吸引不少參觀者目光。無論是雙面自助點餐機、POS 與自助點餐二合一雙系統機,或桌上型 1 托 2 點餐機,皆為台灣首創、自主研發的創新設計,不僅展現古吉深厚的產品研發與系統整合能力,放眼國際市場也具有高度差異化。

古吉系統科技總經理吳三奇表示,古吉長期聚焦於如何用更高效率、更低成本的方式協助業者解決營運痛點,希望透過持續創新,滿足不同場域與業態的需求,進一步推動服務業數位轉型。

#3 從缺工到食安:古吉系統如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
圖/ 數位時代

從連鎖品牌走向街邊小店,自助設備迎來新一波普及潮

事實上,相較於連鎖餐廳、速食店或手搖飲品牌,自助設備在傳統市場、市集攤販、街邊小吃等中式餐飲場域的普及率一直不高。古吉系統科技總經理吳三奇分析,背後原因主要來自資訊落差、經營習慣與成本考量三大因素。

不過,隨著食藥署修正《食品良好衛生規範準則》,明定餐飲從業人員在調理即食食品時,手部不得接觸現金,這樣的市場現況正逐漸出現改變。關鍵在於,傳統餐飲業者的人力本就有限,「老闆一人負責點餐、備餐兼找零」的作業模式已成常態,即便有意增聘人力,也往往受限於缺工問題而不易實現。

在此背景下,自助點餐機/售票機、自助付款機等自助設備成了最佳解答。吳三奇形容,業者導入自助設備就像多聘請一位櫃檯人員,不僅能協助處理點餐、收款等重複性工作,符合法規要求及降低第一線人力負擔,也能減少找錯錢、收到假鈔,以及尖峰時段來不及應對顧客需求等問題,讓業者能將更多心力投入餐點製作與服務品質提升。

從早餐店到主題樂園,自助設備如何解決不同產業的營運痛點?

而從古吉服務的客戶案例來看,自助設備所解決的問題,不只是作業效率而已,而是涵蓋人流分散、收款管理與消費體驗等不同面向,且應用場景橫跨餐飲業、觀光休閒等各種服務場域。

像連鎖早餐品牌晨間廚房便透過自助設備解決尖峰時段的人流問題。由於早午餐產業的顧客高度集中在特定尖峰時段,且普遍不願久候,因此,點餐與出餐效率往往直接影響門市營運表現。為此,晨間廚房在原有的 POS 與手機點餐系統外,再導入古吉自助點餐機進行分流顧客,不僅提供更多元的點餐選擇,也有效降低櫃檯壓力並提升整體點餐與出餐效率。

而手搖飲品牌茶之魔手則透過自助收款設備改善門市收銀流程,其將自助收款機整合既有 POS 系統,店員只需負責點餐即可,由消費者自行完成付款流程,不僅減少收款、找零所耗費的時間,也能降低錯誤風險,進而快速消化排隊人流。

值得注意的是,自助設備的應用也早已跨出餐飲產業。例如主題樂園遠雄海洋公園便導入自動售票機並整合園區消費系統,遊客在購票的同時,還可取得折價卷,折抵在園區內的消費,不僅降低售票窗口的人力需求,也讓遊客從購票到入園的流程更加順暢。

#1 從缺工到食安:古吉系統如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
圖/ 數位時代

從店家痛點出發,打造跨產業的一站式解決方案

從餐飲到觀光,不同產業面臨的營運挑戰雖然各不相同,卻都能在古吉的解決方案中找到對應答案,關鍵在於,古吉從市場需求角度出發,建立起涵蓋點餐、收款、叫號、廚房作業及營運管理的一站式解決方案,並透過多元產品組合滿足不同場域需求。

吳三奇進一步說明,古吉系統科技早在 2014 年便投入研發自助點餐系統,長期與第一線店家合作的過程中,發現許多業者面臨相似的經營難題,例如:人力不足、店面空間有限等。因此,古吉的產品開發始終圍繞著「省空間、更有效率、降低成本」三大目標,希望透過科技協助店家減輕人力負擔,同時優化營運流程。

正因如此,古吉系統科技不斷研發新產品,目前市場上多數品牌僅能提供 3 至 5 種機型,古吉卻已發展出 12 至 15 種不同尺寸與安裝形式的設備,讓業者能依照自身業態與空間條件選擇最適合的配置。

這樣的研發思維,也體現在古吉 2026 年推出的多款新產品上。例如:雙面自助點餐機採用兩個螢幕共用一台主機的設計,可同時服務兩位顧客;桌上型 1 托 2 點餐機則讓兩台點餐機共用一台付款設備,在有限空間中提升服務量能;而 POS 與自助點餐二合一雙系統機,則兼具店員服務與顧客自助操作兩種模式,可依現場需求靈活調整,無論是店員點餐、顧客自助結帳,或由顧客自行完成點餐與付款,都能有效提升整體營運效率。

「我們不是為了追求產品數量而開發新產品,而是從店家真正遇到的問題出發。」吳三奇表示,正因為持續思考如何解決店家在人力與空間上的限制,古吉才能持續創新產品,並成為台灣商家導入數量最高的自助點餐機品牌。

展望未來,吳三奇認為,隨著食安規範逐步落實,加上缺工問題短期內難以緩解,自助設備在服務業中的角色也將持續轉變,從過去提升效率的選配工具,逐漸成為維持營運、兼顧合規與優化顧客體驗的基本配備,並進一步推動餐飲業展開新一波數位轉型。

#0 從缺工到食安:古吉系統如何推動餐飲業數位化的下一波浪潮?
圖/ 數位時代

面對市場需求持續升溫,古吉系統科技也將持續投入產品創新,包括導入 AI 應用、縮減設備體積,以及開發更多符合不同場域需求的解決方案。同時,古吉也正積極布局日本、香港、越南等海外市場,希望將台灣自主研發的自助服務技術推向國際,讓更多企業透過科技提升營運效率與服務品質。

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