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【Gene思書齋】群眾的非凡智慧

Gene Ng_96
・2014/07/25 ・2888字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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有些書,決定不得不讀,是因為看到太多書引用該書了,像是《群眾的智慧:如何讓整個世界成為你的智囊團》The Wisdom Of Crowds: Why The Many Are Smarter Than The Few, And How Collective Wisdom Shapes Business, Economies, Societies, And Nations)。

《群眾的智慧》作者是《紐約客》(The New Yorker) 雜誌的專欄作家索羅維基(James Surowiecki),這本書的影響力頗大到其書名「群眾的智慧」(the wisdom of crowds)也成了流行用語。他在書中指出, 平均並不決然平庸,在大多數情況下,一個眾人的猜測平均更有可能比那些其個別成員的準確。雖然它可能是違背我們的直覺,群眾可以比單打獨鬥的專家更聰明。

索羅維基在《群眾的智慧》舉了許多有趣的例子,從流行文化、心理學、生物學、經濟行為學、人工智慧、軍事歷、社會現象、政治理論來論述群眾的智慧在真實的世界是如何運作的。《群眾的智慧》中 的例子最早從英國維多利亞時代開始:一群人猜牛隻屠體的重量的平均數居然高達99%準確!這讓統計學家高爾頓(Francis Galton,1822-1911)非常的驚訝。他篤信只有極少數的人具有能令社會維持健康的優良特質,也唯有將權力及掌控權交到經過挑選的,品種優良的 少數人手中,社會才可能保持健康與強壯。

《群眾的智慧》探 討了許多有趣的問題,例如為什麼美國的的情報機構未能準確預測並預防2001年的911事件?不管好片爛片,電影院何以死守單一票價的策略?科學界中為何 既是競爭又是合作?股票市場中「做空」與「做多」為何同樣重要?我們為什麼要繳稅?為什麼你排的隊伍總是看起來最長?為什麼你在世界任一角落買一顆螺絲 帽,都能與距離它一萬英哩之外的一顆螺絲釘相吻合?如果你得在某一天,在巴黎與某人碰面,但卻沒辦法聯絡到她,你們可能會在何時、何地碰面?塞車是怎麼形 成的?什麼方法最有機會贏得電視益智節目的獎金?為何你在凌晨兩點,走進一家便利商店想買瓶汽水,而汽水就會坐在架上等著你?為什麼好萊塢的黑幫電影,能 讓我們了解企業是怎麼回事?

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在另一個有趣的例子中,太空梭挑戰者號(STS Challenger,STS是太空運輸系統Space Transportation System的縮寫,是美國官方對於太空梭這種設備的正式稱呼)爆炸發生21分鐘後,光看各家漲跌就能「知道」哪家公司的零件有問題。1986年1月28 日,上午11點38分,太空梭挑戰者號爆炸發生21分鐘後,製造大空梭及其零件的洛克希德(Lockheed)股價跌落百分之五,馬丁馬瑞艾塔 (Martin Marietta)股價跌落百分之三,洛克威爾(Rockwell International)則跌落百分之六。製造固態燃料輔助引擎的莫頓希爾科(Morton Thiokol)的股價掉得最慘。換句話說,在爆炸發生後不過半小時,股市就「知道」哪家公司有罪。沒有證據顯示,有人大量賣出莫頓希爾科的股票。人類好 像是經過程式設計,成為能夠展現集體智慧的動物。

在911事件之前,美國情報圈衍生出一大串各行其是、分權的團體,大家前進的目標都相同,都要確保美國安全,不要受到攻擊,但是大家各走各的路。直到 911事件,大眾都沒有注意到這個體系的缺點。911事件後,有參議者認為集權才是王道,可是索羅維基指出,統合不是一把抓,過去未來匯集各方情報,無法 有效聚集多樣的意見才是問題所在。他又舉了Linux的開放源碼軟體的傳播的例子,顯示了群眾的智慧甚至能夠與來自微軟等公司一較高下,提供可靠和廉價的 電腦軟體。

《群眾的智慧》指 出,如果能集結到一群具備不同程度知識與見解的人,大可將重要的棘手問題交給他們去處理,強過交到一兩個人手中,無論他們有多聰明。期待專家能解決一個組 織的問題,是在浪費時間。我想,這就是為何經濟問題總是無法由幾個官大學問大的專家來解決,甚至過度自以為是的干預還擾亂市場,更甭提要強行通過眾人皆知 會對全民極為不利的協議等等。有時候政府只要做好重分配的稅制就好,把選擇權交給人民和市場吧。

要利用集體的智慧來解決問題,要有四個條件符合:一、意見真正的多樣性;二、獨立意見(所以它們之間沒有相關性);三、經驗權力下放; 四、意見聚集的適當機制。為什麼專家沒有那麼聰明?因為專家所見往往是略同,因此並不反映意見最大的多樣性;當見解和實際狀況有出入時,他們往往也無法修 改或調整自己的見解,而且往往過度自信。過去的表現從來都不是未來成功的預測,他們可能只是幸運。

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他指出美國NASA任務小組,在2003年討論面哥倫比亞號太空梭(STS Columbia OV-102)的因機翼遭泡綿撞擊時沒有預料到其極高的風險,導致它要在進入大氣層,因大空梭的機翼受損而爆炸。同樣的,美國和英國的情報部門沒有考慮到 伊拉克並沒有窩藏大規模殺傷性武器的可能性。在這兩種情況下,多樣的意見並沒有真正被匯整過。

我們為什麼願意與那些幾乎不認識的人合作?索羅維基很崇尚羅伯.賴特( Robert Wright)在《非零年代:人類命運的邏輯》Nonzero: The Logic of Human Destiny)的答案:經過一段時間後,我們自然會學到買賣與交易是能讓人皆大歡喜的遊戲,不像零和遊戲,永遠要分出誰贏、誰輸。

《群眾的智慧》表 示,最理想的企業總裁,當然應該要承認自己的知識有限,而且個人的決策也有限。而這也是為什麼通用汽車在它最風光,身為全球最成功企業的時候,重大決策都 是採取史隆(Alfred P. Sloan,1875-1966)所謂的「群體管理」方式。他以流行服裝品牌ZARA為例解釋由下而上的管理之效率。

不過,對於群體決策的效力,索羅維基也沒有一味地吹噓。《群眾的智慧》解釋金融泡沫和崩盤,指出確定股票的價格既是一種認知和統合的問題。我們總是在該公司的未來表現和其他股民之間的平衡作猜測。泡沫和崩盤發生時,這個平衡點過度轉移至統合那方,我們更擔心其他股民的動作多過公司的未來表現。

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只要有足夠的煽動,一大群人甚至可以真的以為,黑色的確是白色的。包括17世紀30年代的荷蘭鬱金香狂熱、南海泡沫、十字軍東征等等,稱不上是群眾的智 慧,只能稱上是群眾的瘋狂。加上上世紀90年代末的達康熱潮,和20世紀50年代的不太知名,但更有趣的保齡球泡沫,當時投資者大力投資保齡球球瑒,他們 的計算居然是,全美每一個男女和小孩,一年52週每週打兩小時的保齡球。金融市場也是群眾的活動,只是根據凱因斯(John Maynard Keynes, 1883-1946),其自我修正的時間長到你不會有機會看到。

最後,索羅維基在《群眾的智慧》指 出,歐美政界抱怨投票率太低。但是若從經濟學家的觀點來看,令人困惑的應該是,為什麼會「有人」肯去投票,因為想靠手中那一張票來改變選舉結果的機會,幾 乎等於零。民主,作為一個群眾的智慧之經典案例,可以是優於柏拉圖主義的精英主義。民主的決策或許不是群眾的智慧,可是決定採用民主這種方式來達成策的事實,卻證明了群眾的智慧。

本文原刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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