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關於日本非福島食品輸台,我們知道什麼?

PanSci_96
・2016/11/16 ・6479字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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  • 2016/11/16編按:關於日本核災地區的食品輸入,目前仍未開放。日本食品議題正在進行風險評估與溝通階段,未來則朝加強管制和安全輸入兩大方向進行。
  • 衛福部及農委會擬採取二階段開放進口,第一階段先開放群馬、櫪木、茨城、千葉等四縣市(不包含福島縣),除了飲用水、茶飲料、奶及乳製品、野生菇類、野生蔬菜、野生鳥獸肉和日本原本就不得流通的食品等不得進口以外,其他食品需檢附日本官方「輻射檢驗報告」和「產地證明」(所有地區皆要有)才可進口。第二階段則視第一階段實施情況調整。
  • 有鑒於近期大眾對於日本食品輸入有諸多討論,泛科學將衛福部「日本非福島食品輸臺說明」資料整理在此,作為討論的起點,歡迎各位夥伴秉持科學精神來了解、質疑、反駁。我們也會持續補充關鍵的問題跟我們找到的解答,以協助大家做更好的判斷。若有任何想問的問題也歡迎留言給我們
source:Danny Choo
source:Danny Choo

在311大地震之後,臺灣怎麼管制日本食品進口?

日本於 2011 年 3 月 11 日發生大地震導致福島第一核能電廠事故,臺灣即於 3 月 25 日起針對福島縣及其鄰近之茨城縣、櫪木縣、群馬縣、千葉縣等共 5 縣生產製造之食品,實施暫停受理輸入報驗,並針對其他地區輸臺之 9 大類食品實施逐批查驗輻射量。

後因 2015 年 2 月發生以申報不實方式違規輸入福島等 5 縣食品事件,衛福部爰公告自 2015 年 5 月 15 日起,日本輸入食品應檢附產地證明,特定地區之特定食品並應檢附輻射檢測證明。

source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包

在臺灣,食品的輻射污染容許量標準怎麼訂?

在今(2016)年 1 月 18 日以前,臺灣原規定食品碘 131 污染安全容許量為 300 貝克 / 公斤,銫 134 與銫 137 污染安全容許量總和則為 370 貝克 / 公斤, 這些標準已與美國、歐盟及國際食品法典委員會 (CODEX)規定相當,或甚至更為嚴格。

日本於 2012 年 4 月 1 日調整銫 134 與銫 137 之總和限量標準,一般食品為 100 貝克 / 公斤、乳品及嬰兒 食品為 50 貝克 / 公斤、飲料及水為 10 貝克 / 公斤, 對此,臺灣要求自日本輸入之食品,必須同時符合臺日雙方污染容許量標準,始得輸入,並於今年 1 月 18 日修正標準,比照日本採取較嚴格之銫 134 與銫 137 總和限量標準。

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source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
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這些年,我們吃的食物有經過檢測嗎?

臺灣自日本進口農產品及加工食品並未受到福島第一核能電廠事故的影響,仍呈現逐年增加趨勢。 2015 年自日本進口數量為 251,891 公噸,較未發生核災前 2010 年 167,645 公噸增加 50.3%;進口金額則較 2010 年增加 2.1 億美元(27.6%)。

日本輸臺食品統計(2010 - 2015)
日本輸臺食品統計(2010 – 2015)

那日本進口食品檢驗結果,合格嗎?

日本輸臺食品檢驗結果。
日本輸臺食品檢驗結果。

100 年 3 月 15 日至 105 年 10 月 31 日共計檢驗 9 萬 3,374 批,全部符合輻射標準;其中只有 216 件檢出微量輻射(蔬菜類 2 件、水產類 35 件、嬰幼兒食品 1 件、加工食品 25 件、茶類 145 件、水果類 6 件及乳製品 2 件),105 年度迄今(11 / 4)檢出 2 件(茶類、魚各 1 件。均符合標準)。

不是所有食物都能進口:限制特定食品上市

依據「核災對策特別措置法」規定,核能災害對策本部限制福島縣、青森縣、岩手縣、宮城縣、山形縣、茨城縣、櫪木縣、群馬縣、琦玉縣、千葉縣、新潟縣、山梨縣、長野縣、靜岡縣等 14 縣部分地區之特定農產品出貨上市,例如青森縣 2 市 2 町的野生菇類、岩手縣全縣的鹿肉與熊肉、茨城縣 5 市 3 町的竹筍、壢木縣 2 市 1 町的栗子、群馬縣 2 市 3 町 2 村的野生菇類、福島縣 1 市 6 町 3 村的稻米、千葉縣內利根川下游的鰻魚等。日本不能上市的,未來也不能輸入。

示意圖。source:Wikimedia
熊肉示意圖。source:Wikimedia

只有臺灣開放福島等五縣食品進口?

目前在世界各國中,只有臺灣和中國完全禁止福島等五縣核災地區食品進口。

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source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
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日本食品輸入管制措施會有哪些調整?原則又是什麼?

基於「加強管制,安全輸入」原則,擬由「地區食品管制」改為「風險食品管制」方式,亦即針對高風險食品進行管制。高風險產品禁止輸入,低風險產品則採嚴格抽驗與雙證(輻射檢測報告及產地證明)措施。採兩階段處理,第一階段執行 6 個月,實施成效做為第二階段檢討參考。

第一階段:加強管制、安全輸入

加強管制:日本國內限制上市之 14 縣特定地區特定食品均不得輸入。日本野生菇類、野生蔬菜、野生鳥獸肉類等及其製品均不得輸入。日本福島縣食品仍然禁止輸入。

source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
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安全輸入:「茨城縣、櫪木縣、群馬縣、千葉縣 4 縣的飲用水、嬰幼兒奶粉、茶類產品及野生水產品等高風險的產品,維持管制」;其他產品輸入時需檢附日本官方或其授權單位開立之輻射檢測報告及產地證明(雙證),衛福部食藥署並將加強查驗,倘檢測出有超過輻射標準值情形,除該批貨物應予以銷毀或退運外,將暫停該縣該項產品之輸入。

日本其他地區(42都縣)食品,輸入時需檢附日本官方或其授權單位開立之產地證明(單證)。

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source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
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第二階段:在第 1 階段實施 6 個月後,政府相關部門將進行檢討與評估,做為後續管制措施調整之參考。

相關配套措施

要求輸入日本食品檢附相關證明並加強查驗

茨城縣、櫪木縣、群馬縣、千葉縣 4 縣食品,飲用水、嬰幼兒奶粉、茶類產品及野生水產品等 4 類高風險食品仍維持管制,其他產品要求輸入需檢附日本官方或其授權單位開立之輻射檢測報告及產地證明,衛福部食藥署並將逐批查驗,以確保民眾的飲食安全。至於其他 42 都縣目前已可輸入食品,也將要求輸入時需檢附日本官方或其授權單位開立之產地證明,並加強查驗,避免冒充產地情形發生。

source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
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  •  加強臺日食品安全合作:臺日雙方將簽署「臺日食品安全及進出口合作備忘錄」,加強臺日雙方食品安全合作。在合作備忘錄架構下,兩國將進行食品安全資訊之通報與交換,並設置聯繫窗口,就食品進出口通關事宜加強聯繫,確保臺日食品貿易之便利與安全。
  • 持續針對輸入日本食品及漁獲進行輻射檢測:政府將持續針對輸入之日本食品及漁獲進行輻射檢測,將結果公布於衛福部食藥署及農委會漁業署網站,供民眾查詢。
  • 資訊透明化:衛福部食藥署針對所有日本食品資訊已建立專區,將持續採公開透明方式提供相關資訊。邀請所有公民團體和學術界一起監督。
source:衛福部日本非福島食品輸臺說明《一次看懂政府規劃怎麼做》懶人包
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你或許會想問:

Q1.為什麼要開放日本核災地區食品進口?是否犧牲食安來換取經貿利益?

臺灣是世界貿易組織(WTO)的成員,依據 WTO 規範,各國採取食品安全檢驗措施,必須要有科學根據。日本核災發生至今已 5 年多,世界各國也多已調整對日本食品的管制措施,臺灣也將依風險管理原則,以保障進口食品安全無虞為前提,擬定管制措施。

Q2.如何確保日本進口食品安全無虞?

要求日方政府落實源頭管理,確保輸出食品安全無虞。日本食品輸入時,政府將加強查驗,倘查獲不合格產品,即進行退運或銷燬,並檢討不合格產品情況,適時調整特定品項之管控措施。政府將持續稽查輔導相關業者,確保日本食品清楚標示原產地。日本食品輸臺的管理措施,以「加強管制安全輸入」,同時會視業務量進行整體性調整,彈性調度人力以支應輸入查驗業務。

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Q3.如何避免偽標事件重演?是否要求臺日司法互助?

為杜絕偽標事件,政府將持續要求輸入檢附產地證明,並與日方共同向業者宣導,詳實標示,提供消費者知與選擇的權利。政府將運用臺日食安合作備忘錄要求日方提供食安事件調查之行政協助,倘有類似案件再度發生,透過臺日雙方共同查處,將可儘速查明真相及針對不肖廠商進行裁罰。

Q4.日本食品檢測分析為何不使用門式輻射偵檢器(RPM)?

門式輻射偵檢器(RPM)是設置於港口等地,由海關負責進行貨櫃之偵測,主要目的為阻絕非法輻射物質的走私與擴散。 由於 RPM 儀器外圍並無屏蔽,直接量測貨櫃表面輻射,量測時間低於 10 秒,容易受到天然背景輻射的影響,且無法鑑別貨櫃中所含核種。

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門式輻射偵檢器。

臺灣所使用純鍺半導體偵檢器測量食品,是國際間公認最精密的儀器,計測分析時間為 1,000 秒以上,可實際測出食品的微量輻射與核種。

純鍺半導體偵檢器。
純鍺半導體偵檢器。

Q5.目前邊境查驗輻射的人力足夠嗎?

食藥署目前自 100 年收回自辦食品及相關產品邊境查驗業務,已增加輸入查驗業務人力,對於日本食品輸臺的管理措施以「加強管制 安全輸入」為宗旨,會視業務量進行整體性調整,彈性調度人力支應,完成輸入查驗工作。

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Q6.輻射半衰期至少為 30 年以上,日本輻射事件至今過了才約 5 年半的時間,臺灣有這麼急迫嗎?

台灣對於調整日本食品管制措施並無時間表,近年來各國對於確認無污染情形或風險低之日本產品,均以解除或放寬為管理方向,管理制度應以科學證據為依據,管制有輻射污染及特定風險的食品輸入,因此台灣規劃對於日本輸入食品之管理,朝風險產品為管理對象之方向修正,而非管制特定地區(福島等特定縣)之所有食品。

Q7.在日本來自 4 縣市產品有標示少服用,這是真的嗎?

經查證日本國內並沒有對來自 4 縣市食品要求標示「少服用」,僅有標明產地資訊。

2016-11-15_大問哉菜

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Q8.為什麼公聽會的標題裡完全沒提到輻射核災這些字?

(1). 本次公聽會是說明對於日本食品進口食品之全面性管理原則,因此未提及核災字眼。

(2). 自 2011 年 3 月 25 日台灣針對福島五縣生產製造之食品暫停受理輸入報驗,並針對其他地區 9 大類食品實施逐批查驗輻射量,截至目前共計檢驗超過 9 萬批,全部符合輻射標準。

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Q9.為什麼要急急忙忙的辦這 10 場公聽會呢?而且都沒有看到或聽到宣傳的資訊呢?

(1). 依據立法院第 9 屆第 2 會期社會福利及衛生環境委員會第 10 次會議決議辦理。行政院、農委會與衛福部分別於北中南花東地區共辦理 10 場公聽會。

(2). 考量民眾參與方便性,擇定於 11 月 12 日至 14 日舉行,目的為儘快向國人說明政府相關評估結果與未來規劃方向,消除社會大眾疑慮,並澄清若干誤解;擇於週末假日舉辦,亦為因應社會福利及衛生環境委員會要求,便利民眾能有時間參與,充分表達意見。

Q10.這麼急著開放,是不是想用犧牲國人健康當條件來換取外交?

有關日本輸臺食品進口管制措施,相關部會在維護國人健康的前提下,進行縝密的風險評估,並充分對外溝通說明;絕對不會因為外交經貿的壓力,枉顧國人飲食安全。

Q11.我們檢測輻射污染的標準是不是能保證安全?食品是不是應該修正為零輻射,才能放心吃?

(1). 衛生福利部針對食品訂有「食品中原子塵或放射能污染容許量標準」,係以年劑量 1 毫西弗(此為管制標準而非安全標準)為基準,保守假設成人攝入食品 50 %遭受污染,且均達容許量標準而訂出。

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(2). 環境中本來就存在輻射背景值,食品或水中檢測出輻射無須恐慌,只要輻射在標準值以下,而且不是長期食用,並不至於對身體健康造成威脅。

(3). 目前台灣採行之食品容許量標準已屬國際間較嚴格之標準。衛生福利部仍持續為民眾食品安全把關,提供一個讓民眾安心的飲食環境。

2016-11-15_1
點擊看大圖
2016-11-15_2
點擊看大圖

Q12.若是開放以後,民眾要如何知道哪些食品是來自日本核災區?

日本食品之管理,比照其他輸入食品嚴格執行「管源頭」、「管邊境」、「管市場」措施,確保食用安全:

(1). 在源頭管理方面:日本出口至台灣之日本食品應符合日本國內輻射標準,且所有日本輸入食品須檢附產地證明文件,其產地需載明至都、道、府、縣產地證明;另,日本輸入特定地區之特定食品應檢附輻射檢測證明,始得申請食品輸入查驗。

(2).   在邊境查驗方面:日本食品輸入台灣時,食藥署將持續於邊境針對證明文件內容是否符合台灣規定、是否為允許輸入之特定品項等管制措施,並且依食品及相關產品查驗辦法規定進行輸入查驗。倘查獲不合格產品,即進行退運或銷毀,並檢討不合格產品情況,適時調整特定品項之管控措施。

(3). 在市售管理方面:地方政府衛生局將持續稽查輔導相關業者,確保日本食品均清楚標示原產地。

Q13.為什麼連大陸都不進口,我們卻要進口?各國開放進口的標準到底是什麼?

(1). 目前國際間多數國家未禁止日本單一縣之全部產品,全球僅中國大陸針對日本福島等10 縣,以及台灣針對福島等 5 縣所生產之食品採取全面禁止輸入措施。

(2). 台灣與日本為世界貿易組織(WTO)會員國,應以科學證據為依據,針對有輻射污染及特定風險食品管制輸入,近年來各國均以解除或放寬為管理方向調整日本食品管制措施。

(3). 台灣則在確保食安之前提下有義務檢討調整,政府對於日本食品的管理,將在做好風險評估及風險溝通後,確保食用安全無虞,才會進行調整。

Q14.為什麼要急著解禁日本核災區食品?是不是開完 10 場公聽會就要開放了?

不是,舉辦 10 場公聽會是根據立法院 11 月 7 日衛環委員會決議辦理,主要目的是向國人說明政府相關評估結果與未來規劃方向,消除社會大眾對日本核災食品進口管制議題的疑慮,澄清若干誤解,並廣徵各界意見,以作為未來採取相關措施的參考,絕非開完公聽會就要開放。

台灣對於調整日本食品管制措施並無時間表,日本政府管制流通的產品,台灣也不會開放進口,政府對於日本食品的管理,會做好風險評估及風險溝通,並確保食用安全無虞,才會進行管制措施調整。


 

以上資料主要來自衛福部。我們知道政府的說帖不必然為所有人相信,但起碼應該先「看見」,然後才有討論的基礎。同樣地,我們也不該輕信網路上資料來源不確實的各種說法。實體的公聽會吵吵鬧鬧辦不下去,有其原因,但我們也不用因此停止溝通。在此泛科學誠摯邀請各位夥伴一起提出你的問題,或是你認為現在還不清楚的資訊是什麼。請至: https://www.facebook.com/events/706698796151171/

本篇 Q&A 會根據我們能掌握的最詳實資訊持續更新。

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

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  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。