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神力女超人的身材跟能力不科學?那是因為你漏看了她科學的那一面

鄭國威 Portnoy_96
・2017/06/02 ・8150字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

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被譯為「神力女超人」的 Wonder Woman(我比較喜歡神奇女俠這個翻譯啦),前凸後翹的身材與高衩低胸長靴的衣著,看起來很「不科學」,甚至因此備受抗議:才上任兩個月,就在 2016/12 失去了聯合國「為女性賦權」榮譽大使一職。單看外型,神力女超人的確容易被當作是為了取悅男性才設計出來的角色。但身為女性超級英雄始祖,比起其他超級英雄,她的誕生故事實在是科學得很,而且可能是同性婚姻釋憲結果公布後的台灣,最該好好認識的角色。

單看外型,神力女超人的確容易被當作是為了取悅男性才設計出來的角色。但身為女性超級英雄始祖,比起其他超級英雄,她的誕生故事實在是科學得很,是一個很有意義的由來。圖片來源:IMDb

神力女超人背後的心理學家

從《蝙蝠俠大戰超人》這部滿載漫迷跟影迷期望,但最終失速跌落的 DC 超級英雄電影後,眾人「被迫」期待的,不是下一部超人或蝙蝠俠的電影,也不是閃電俠、鋼骨、或更不熟悉的水行俠等正義聯盟成員。讓漫迷及影迷敲碗敲到裂的,是剛上映(而且看來口碑還算正面)的神力女超人(Wonder Woman)。

source:IMDb

神力女超人這個 1941 年 12 月出現的角色,最初由雙人組創作者打造。除了畫家 H.G.彼得(Harry G. Peter)以外,真正賦與她靈魂的則是心理學家威廉.莫爾頓.馬斯頓(William Moulton Marston)。馬斯頓是哈佛大學的心理學博士,他發明了用血管收縮壓來測量情緒的方式,後來更發展成測謊機。說到這,不少朋友大概馬上聯想起神力女超人那可以讓人臣服的真言套索了吧!在神力女超人的早期故事中,時常出現她用真言套索在法庭上讓壞人自白。這對馬斯頓彷彿是種替代性滿足,因為現實生活中馬斯頓一直想要推銷測謊機給法院,但不斷失敗。

另外他也發明了 DISC 行為測量法的理論基礎。DISC 跟迪斯可或碟子沒有關係,而是代表 Dominance(支配性)、Influence(影響性,原先用的字是 Inducement)、Steadiness(穩定性,原先用的字是 Submission) 與 Compliance(服從性) 四種狀態。這個簡明清楚的測量法後來被廣泛用於招募適合的員工,儘管這可能不是馬斯頓的原意。馬斯頓認為,當人們處在對自己有利的環境,被動的臣服其實是一種自由。男性化的自由概念總是與推翻政府以及暴力有關,相反地,女性化的自由可以是臣服於慈愛的權威,這想法見仁見智,但馬斯頓的意思不是指女性就該臣服,而是認為男性也該體會這種臣服之後的自由以及快樂。

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如果你看過《格雷的五十道陰影》,或許會覺得這說法有點眼熟。的確,在神力女超人最初的漫畫故事中,出現許多「控制」與「臣服」的劇情,而「綑綁」、「束縛」,與這些行為所帶來的愉悅也頻頻出現。例如神力女超人就說,在天堂島,綑綁是女孩們最常玩的遊戲,而亞馬遜人對待犯人的方式,也不是把他們關進牢裡,而是替她們穿上神奇的維納斯束腰(Venus Girdle)。只要穿上,犯人就會心滿意足地臣服。馬斯頓還曾說過:「給他們(指男性)一個魅力十足,同時比他們更強大的女性,讓他們得以臣服,他們就會驕傲且心甘情願地成為她的奴隸!」我必須要說,這還真打動了我……(啊啊啊啊啊啊)

在神力女超人最初的漫畫故事中,出現許多「控制」與「臣服」的劇情,而「綑綁」、「束縛」與這些所帶來的愉悅也頻頻出現。例如神力女超人就說,在天堂島,綑綁是女孩們最常玩的遊戲。圖/By comicallyvintage @ tumblr

那這樣一名變態紳士科學家,到底是怎麼進入漫畫產業的咧?事實上,馬斯頓在當時不算是一位成功的科學家,他出過一本書,書名是《Emotions of Normal People》,書中強調各種情慾表現都是很正常的,不要覺得自己怪,在當時的保守氛圍下,其實算是毀了他的職業生涯。馬斯頓起初是在美國大學教書,也是因為出了些事情,丟了工作,就轉去了塔夫茨大學教書。

有一回馬斯頓接受雜誌採訪,他表示「漫畫具有極大的教育潛能」,就是這句話印在雜誌上,讓出版社老闆,同時也是當代漫畫行業締造者 Max Gaines 看到了,便邀請馬斯頓擔任公司的教育顧問,這就成了他加入漫畫行業的契機。而這家公司就是 DC 的前身。

在故事中,神力女超人一開始的設定是被賦予了生命的泥偶,後來的版本中則變成宙斯的女兒。但在神力女超人這個首位超級女英雄角色誕生的背後,真有幾位 hidden figures,其中一位便是馬斯頓的妻子伊麗莎白.霍洛維.馬斯頓(Elizabeth Holloway Marston),且讓我以伊麗莎白稱呼她吧。

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神力女超人誕生的背後,有幾位 hidden figures,其中一位便是馬斯頓的妻子伊麗莎白。圖/noblemania

還記得剛剛提到的測謊機嗎?根據他們的兒子所說,其實就是伊麗莎白對馬斯頓說,當她生氣或興奮時,血壓似乎有所上升,這才讓馬斯頓創造了用血管收縮壓來測量情緒的儀器。你以為伊麗莎白這句話是隨口說說的?那你就錯了,她除了跟先生一樣是心理學家外,更是一位律師,曾任多所大學的講師,大英百科全書的編輯,以及美國最大的人壽保險公司-大都會人壽保險(METlife,Inc)的行政總裁助理。伊麗莎白直到退休前一直保持著職業婦女的身份,在那個年代可是萬中無一。

伊麗莎白曾瀟灑地對媒體揭露,她原本要跟當時還是未婚夫的馬斯頓一起唸哈佛,但是哈佛「那批蠢貨」(她用的詞是「dumb bunnies」)竟然不收女學生,所以她只好改念波士頓大學了。她在求學期間積極參與女權運動。她一直活到 100 歲(1893-1993),馬斯頓於 1947 年因皮膚癌過世之後,獨力支持著整個大家庭。

馬斯頓除了在構思新的英雄角色過程中,聽取了伊麗莎白許多的建議,更直接以她作為神力女超人的原型。伊麗莎白的生平、智慧、堅毅……各方面都像是活生生的神力女超人,就連馬斯頓在世時無法預見的長壽這點,也神奇地符合了。另外,據傳在馬斯頓過世之後,伊麗莎白還曾主動向 DC 爭取擔任神力女超人的編輯,因為她認為她比任何人都了解這個角色。不過可惜後來 DC 沒有答應這個提案,反而交棒給一位其實不喜歡神力女超人這個角色的編輯,搞得神力女超人有一陣子變成追著史蒂夫崔佛示愛的角色。

雖然 DC 的電影不喜歡玩彩蛋,但神力女超人的真實創作故事中還真有個大彩蛋,那就是另一位關鍵女性奧莉芙.拜恩(Olive Byrne)。拜恩同樣對於神力女超人這個角色的誕生有極大貢獻,因為馬斯頓在名義上的妻子雖然只有伊麗莎白,但其實她們一家正是多元成家的經典範例。拜恩跟馬斯頓還有伊麗莎白一直在一起,他們三人的關係有點一言難盡,可以確定的是拜恩是馬斯頓的「另一個女人」,是馬斯頓在塔夫茨大學任教時教的學生。我就不用情婦或小三這些帶有貶意的詞彙了,因為他們三人合組家庭,從各方資料來看似乎和樂融融。至於伊麗莎白跟拜恩兩個人之間,是否也有情愫,就不得而知了,畢竟沒有什麼證據。畢竟當時就多元成家實在是太突破了,所以很長一段時間,這都被當成是家庭內外的秘密,別問,也別說。

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圖為馬斯頓一家,左前方這位是 Marjorie Wilkes Huntley,住在閣樓,算是一個有時來有時去的成員(?),其他依序向右是拜恩馬斯頓、奧莉芙馬斯頓、彼得馬斯頓、奧莉芙拜恩、當恩馬斯頓、以及伊莉莎白。圖/By themyskira @ tumblr

兩位女性感情好到什麼程度呢?伊麗莎白生了一男一女,竟然把自己的女兒也命名為奧莉芙。而拜恩生了兩個…嗯…私生子(?),後來都由馬斯頓家合法認養了。伊麗莎白除了賺錢讓四個小孩上大學,更一直在經濟上支持拜恩,兩人被暱稱為「夫人們」(ladies),到哪都在一塊,一直到拜恩逝世。而孩子從小獲得兩個媽媽的愛,似乎也覺得這樣很棒。這樣的家庭環境,不免令人聯想到神力女超人生長在女戰士國度的設定。從外觀上來看,神力女超人的內在、身為職業女性以及黑髮等設定,主要來自伊麗莎白,但其他外型與戴著護腕的設定,則更像是來自於拜恩。下面那張照片中,左邊的就是拜恩,注意啦,她手腕上正帶著一個護腕。

照片左側手上戴著護腕的就是拜恩。圖/By themyskira @ tumblr
神力女超人的設定主要來自伊麗莎白,但戴著護腕的設定,則更像是來自於拜恩(左)。圖/cotyniepowiesz

先前提到,神力女超人喜歡把人綁起來,自己也喜歡被綁,更常被敵人綁,然後掙脫。這些都跟「綁縛與性調教」很有關係。

但吉兒勒波(Jill Lepore)這位哈佛大學美國歷史學教授認為,除此之外,這其實也跟馬斯頓的早期獲得的女權啟蒙,以及後來跟美國女權運動者的關係緊密連在一起。馬斯頓這個人很早就跟女權主義有千絲萬縷的聯繫,在他剛進哈佛大學成為大學新鮮人的那年,也就是 1911 年,哈佛大學有個「支持女性參政權男性聯盟」邀請了英國女性參政權運動領導者艾米琳.潘克斯特(Emmeline Pankhurst)到哈佛最大的演講廳演講,不過當時的哈佛大學保守得很,禁止她在校內演講,因為潘克斯特以及她的夥伴在英國倡議時,有把自己用鎖鏈綁起來,擋在唐寧街 10 號,也就是首相官邸的門口的紀錄。「鎖鍊」與「掙脫」的意象,就這麼深植了馬斯頓的心中,也傳給了許多美國女性。

英國女性參政權運動領導者艾米琳.潘克斯特以及她的夥伴在英國倡議時,有把自己用鎖鏈綁起來,擋在唐寧街 10 號,也就是首相官邸的門口的事件。從此以後「鎖鍊」與「掙脫」的意象,就這麼深植了馬斯頓的心中,也傳給了許多美國女性。圖/By Comic Book Resources @ twitter

在美國內戰之後,女權運動人士也常將自已人用鎖鏈綁在一起,就在白宮的門外抗議。而瑪格麗特山額女士(Margaret Sanger),這位美國女權(特別是生育自主權)運動先驅,正巧也是奧莉芙.拜恩的阿姨。拜恩的媽媽艾索拜恩(Ethel Byrne)與山額女士是姐妹,兩人一起成立了計畫生育組織,還打算在布魯克林開第一間生育控制診所,然而就在開幕前幾天被偽裝的女警破獲,艾索拜恩被關,得入獄三十天,然而她開始絕食抗議,表示每天都有許多紐約女性因為不合法墮胎死去,她願意以死來換取其他女性合法墮胎的權利。山額無法忍受艾索受苦,於是跟紐約警方談好條件,承諾艾索拜恩永遠不會再參加生育控制運動,讓她出來。而之後艾索也的確(被迫)沒再參加女權運動,而是改將注意力投注在自己女兒,也就是奧莉芙.拜恩的培育上。她把女兒送去念好大學-塔夫茨大學,噹啷,就在那認識了開始對性與愛有著非傳統想法的馬斯頓博士。

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更有意思的是,拜恩在加入這個家庭之後,很長一段時間是以一位寡婦好友的身份寄居在馬斯頓家,為此還得虛構出一位死於毒氣室的先生,也叫做威廉,想來是這樣不小心叫錯比較不會尷尬,但也代表著這個家庭在創作神奇女超人的同時,更同時活在另一個創造出來的腳本中,而且別忘了,這群特殊家庭成員,他們一邊編織謊言,還一邊發明了測謊機…..

更神奇的是,拜恩在 30 多歲的時候,竟然開始為一本家庭雜誌《Family Circle》 寫文章。內容主要是描述她身為兩個孩子的媽(XD),很辛苦,遇到很多教養問題,於是便定期去諮詢心理學博士馬斯頓,馬斯頓博士就會告訴她該怎麼做。每一篇的專欄都是這樣開展的,文字中有時還帶著曖昧情愫。可說這家庭每一位都非常熱衷於科學傳播呢~

這不是「同志」婚姻,這就是婚姻:神力女超人是不是女同性戀呢?

神力女超人作為一個角色的誕生,跟馬斯頓-伊莉莎白-拜恩三人在心理學的共同鑽研,以及三人共組家庭的特殊「性」,是絕對相關的,了解這些背景資料,也會讓看完電影或準備看的你,對於這個角色更有感覺。但,回到文本來看,很多人其實更好奇神力女超人她本人到底是不是同性戀呢?要回答這個問題,有兩個切入的方式:

第一個方式是以作者意志為主軸,從歷來多位作者的設定來判斷,雖然作者們換了一代又一代,但,他們說什麼就是什麼囉。

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第二個方式是「作者已死」。事實上,神力女超人的原始作者的確死了,包括馬斯頓、伊麗莎白、拜恩等人到底內心是怎麼想的,我們永遠也不會知道了。即使後續作者不斷演繹神力女超人的故事,創造新的設定,但我們也不一定要通通買帳。

首先,根據歷史學家吉兒勒波的考據,伊麗莎白在大學時最喜歡的書就是古希臘女同性戀詩人莎芙(Sappho)留下來的著作。如果你沒聽過莎芙是誰,也沒唸過她的詩,總該知道「蕾絲邊」(lesbian)這個詞吧~就是來自於莎芙住的萊斯博斯島(Lesbos)啊!再加上古希臘亞馬遜女戰士的傳說也跟女同性戀關係匪淺……在在都顯示神力女超人的初始設定中就有著女同性戀的概念。然而也正是因為如此,弗雷德里克.魏特漢(Fredric Wertham)這位關注媒體效果的著名精神病學家,於 1954 年在他的著作《誘惑無辜》(Seduction of the Innocent)中,強烈抨擊了神力女超人,認為這部漫畫就是在引誘年輕人變成女同性戀,而這是不好的。他也沒放過蝙蝠俠,因為他認為蝙蝠俠跟羅賓就是一對男同性戀。

蝙蝠俠與羅賓。source:IMDb

根據最近幾位演繹過神力女超人的漫畫家跟編劇所說,她的確是女同性戀。這是最合理的設定,不然在一個都是女性的國度活數百年,人人身材都如此曼妙,外貌美如天仙(事實上她們就是沒錯),能幹嘛呢?在 2016 年的一期漫畫中,她替一對女同志證婚。以下是他跟超人的對話:

超人:「我不知道你是同志婚姻的支持者呢。」

神力女超人:「克拉克,我的國家只有女性,對我們來說,這不是『同志』婚姻,這就是婚姻。

神力女超人:「克拉克,我的國家只有女性,對我們來說,這不是『同志』婚姻,這就是婚姻」。圖/By hellyeahsupermanandwonderwoman @ tumblr

不過如果加入她後來在人類世界中的交往故事,神力女超人則更像是雙性戀。她在各個不同故事中交往過、或親暱過的男性包括 Steve Trevor、水行俠(金髮版本)、Trevor Barnes(黑人,髮型類似電影版水行俠)、蝙蝠俠(這真是出乎我意料)、還有超人(瞧這激烈的吻)

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神力女超人與超人這樣會不會太閃了點?圖/comicsalliance

不過,超人是氪星人、水行俠是人類跟亞特蘭提斯人的混種,而神力女超人自己則是半神半人,所以與其說神力女超人是異性戀或雙性戀,其實更早已經是跨物種戀情了。

有個很有趣的想法是:她或許是亞馬遜第一個出櫃的異性戀。在亞馬遜,同性戀是預設值,根本無從想像所謂的異性戀或雙性戀,更沒有「異性戀霸權」這種概念。但是神力女超人到了人類世界之後,幾乎只有發展出異性戀戀情,可見她可能是更偏向異性戀。

當然,還有個更科學的說法:那就是亞馬遜人根本是無性戀,因為除非受到難以恢復的傷害,她們長生不老,豐衣足食。在這種前提下,又沒有異性,根本沒有繁殖驅動力的必要,跟水螅差不多。所以神力女超人可能也根本沒有甚麼戀不戀的,只是配合編劇跟漫畫家表演囉(真是不負責任的結論啊~)。

我們或許很難確認神力女超人到底想戀什麼、怎麼戀,但對許多人來說,她肯定是女權運動的代表。她擁有強大的力量,但傾向於用愛,而不是暴力來解決問題。許多漫畫故事中將愛描述為弱點,但神力女超人認為愛才是力量。她讓許多視她為偶像的小女孩找到一個投射的對象,而不再只是被男性英雄角色拯救的標的。她在各個方面都超越其他男性英雄(基本上跟超人一樣強,而且沒有氪石這個弱點)。她強調身體自主,工作自主,承擔責任,掙脫束縛。

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We are all Wonder Woman!

事實上,神力女超人近來漸漸成為喜愛科學、技術、數學、工程的女性用來自我標榜的角色。如果你搜尋「Wonder Woman in Science/Tech…」,你會發現神力女超人常被使用作為女性科學與工程社群和活動的名稱,例如「Wonder Woman Tech」就是一間舉辦會展、營隊、教育活動的非營利組織,專注於鼓勵女性在創業、科技、科學等過去長期由男性主導,而女性存在感較薄弱的產業中,挺身而進,提高女性的能見度跟聲量。

這看似是近來才出現的突破,反倒是回歸了神力女超人漫畫的初心。在馬斯頓擔任編輯的 1940 年代,神力女超人的漫畫都加進了「Wonder Women of History」的附錄漫畫,也就是「歷史上的那些神奇女性」。54 期中介紹了 55 位歷史上的女性。其中有 16 位屬於 STEM 領域。包括英國傳奇護士與統計學家佛蘿倫絲.南丁格爾(Florence Nightingale)、美國第一位職業天文學家瑪麗亞.米切爾(Maria Mitchell)、英國皇家天文學會榮譽會員卡羅琳.赫歇爾(Caroline Herschel)、恆星光譜分類開創者安妮.坎農(Annie Jump Cannon)、諾貝爾獎得主瑪麗居里夫人(Marie Curie)、麻省理工學院第一位女教授以及家政學開創者艾倫.絲瓦羅.理查茲(Ellen Swallow Richards)、公共衛生與心理健康改革者,創辦了第一代美國精神病院的桃樂絲德克斯(Dorothea Lynde Dix)、以及開創新英格蘭婦幼醫院,教育出多位知名女醫師的瑪麗薩蘇卡(Marie Elizabeth Zakrzewska)。

在這些附錄漫畫中,刻畫了這些女性科學家如何從小就愛上科學,在追求科學的路上曾遭受到的性別歧視,來自男性同事的惡意對待等,但更重要的是,漫畫中呈現了她們如何應用智慧與堅毅去克服這些困難,而非超能力。

圖/womenyoushouldknow
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馬斯頓曾在受訪時說:「Frankly, Wonder Woman is psychological propaganda for the new type of woman who should, I believe, rule the world.」(翻譯:「講大白話,神力女超人是用上了心理學的宣傳手段,目的是讓新女性統治世界,我認為理當如此。」)

或許馬斯頓博士、伊麗莎白、以及奧莉芙等人的陽謀,將隨著新一代神力女超人的驚人螢幕魅力而慢慢實現,不管你喜不喜歡,我得說:我好興奮啊~

圖/womenyoushouldknow
  • 註:整合多項功能的測謊機原型後來由約翰拉森發明,馬斯頓試圖將產品商業化推銷至市場,但並不成功。許多科學家認為測謊是偽科學,沒有足夠的證據連結說謊與這些測試的生理反應間的關係。目前在司法調查中,測謊需要在嚴格的條件下執行,也不該作為最終判準。

參考資料:



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鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 1256 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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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

  • 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。

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明明不愛了卻又走不開?從《我們不能是朋友》談談「承諾」這件事
雞湯來了
・2019/08/24 ・1903字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

  • 文/雞湯來了 蔡季葦
    校稿/雞湯來了 張芷晴、陳世芃
    編輯/雞湯來了 蕭子喬

近期熱播的電視劇《我們不能是朋友》中,周惟惟在男友黎皓一與曖昧對象褚克桓之間,遲遲無法面對自己的真實感受、做出抉擇。

她急於跳進婚約之中,卻又遲疑是否該與皓一走入婚姻。連閨蜜韓可菲都看得出來,周惟惟並不想結婚,但她自己卻認為,這是她唯一可以走的路,沒有其他選擇。

明明對褚克桓動了情,為何還是要留在黎皓一身邊呢?她是在欺騙自己嗎?

周惟惟可能不是在自欺欺人,而是與黎皓一之間的關係承諾使她如此為難。

想要進入婚姻,卻又感到遲疑,跟多年男友結婚真的是唯一的路嗎?圖/《我們不能是朋友》劇照

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承諾是什麼?為了一棵樹放棄一片森林

什麼是承諾?

當選擇了你的伴侶,就等於對他/她做出一個承諾:在這麼多可能的選擇之中,我選擇了你/妳,放棄了其他人。

當別人問你為什麼想要堅守這份承諾,你會怎麼回答?

每個人堅守承諾都有不同的原因和考量,過去學者已研究出夫妻及伴侶之間維繫這份承諾的原因,大致上有「個人因素」、「道德因素」及「社會規範因素」三大不同的答案。

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我「想要」維繫這段關係——個人因素的承諾

「因為我愛他/她」、「因為我很滿意這段關係」、「因為進入婚姻是我的人生目標」

因為深愛對方,所以想要執子之手,與子偕老;因為對方給予的愛、信任和尊重,所以想要維持這段良好的關係;因為擁有婚姻對於自己來說是人生中很重要的事情⋯⋯這些答案都表現出這份承諾是積極、主動的,是自發「想要」維繫的。

我「應該」維繫這段關係——道德因素的承諾

「離開對方會讓我感到愧疚」、「婚姻是從一而終的」、「我不能失信於這段婚姻」

維持婚姻關係是基於「義務」,這類回答通常表現出對婚姻的道德感受,這份承諾大多代表個人對於婚姻制度的承諾及價值觀,而非「因為感情好」所以「想要維持關係」。

我「必須」維繫這段關係——社會結構因素的承諾

「離婚的話我就失去經濟依靠」、「擔心家人、朋友會對我失望」、「為了孩子」

這類回答中,無法離開婚姻的理由通常是比較實際的狀況,例如:依靠另一半才能維持生活所需的人,會考量離婚或分手後是否會遭遇經濟困難;當家人朋友都對你們的關係寄予厚望時,你會擔心如果離婚或分手了,他們會失望或看不起自己。

考慮分手時,除了自己的感受,我們也會在乎他人眼光。圖/《我們不能是朋友》劇照

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可菲逼問惟惟為什麼不直接承認自己對克桓的感情時,她對可菲說:「如果你今天是我,你可以喜歡他嗎?如果你喜歡上他,皓一會怎麼看你?他爸會怎麼看你?子媛會怎麼看你?所有的同事、朋友、還有你媽會怎麼看你?你會擔心我怎麼看你嗎?」我們可以由此得知,讓惟惟如此糾結的原因,其實大多與社會觀感有關。

她害怕就這樣「變心」,會讓周遭的人失望,同時也對於交往三年的男友感到愧疚。當這份關係的承諾傾向於道德與社會規範的因素、這些擔憂與思緒在她心中盤根錯節時,她別無選擇,她「應該」要留在皓一的身邊,她「必須」留在皓一的身邊。

讓人心安的承諾,也可能成為關係的枷鎖

周惟惟對褚克桓說:「雖然我手上沒有戴著,但皓一的戒指就在這裡,我沒有拿下來過。」

看不到的婚戒,其實是一種承諾。圖/giphy

婚戒象徵著惟惟對皓一的承諾,即使心裡知道自己已經喜歡上別人了,但心中的道德感使她無法背叛皓一,周遭親友的關注使她無法輕易地放棄與皓一的婚約,文化規範的壓力使她擔憂親友會對她的變心感到失望與鄙視。因此,她只能壓抑自己的情感、逃避褚克桓帶給她的變化和衝擊、無視自己和黎皓一感情的變質。

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我們都希望能與真正愛的人幸福地共度一生,而不是被一段關係綑綁一生而造成遺憾。研究指出,當伴侶在一段關係裡能獲得較多的愛、信任、親密等正向互動,他們的關係會更好、更幸福,也就越不會分開。

所以愛情如何走得長久?別無他法,用心經營即是最佳解答。

參考資料

  • 謝文宜(2006)。為什麼結婚:國內將婚伴侶婚姻承諾考量因素之探討。中華輔導學報,(20),51-82。DOI:10.7082/CARGC.200609.0051
  • JOHNSON, M. P., CAUGHLIN, J. P., & HUSTON, T. L. (1999). THE TRIPARTITE NATURE OF MARITAL COMMITMENT: PERSONAL, MORAL, AND STRUCTURAL REASONS TO STAY MARRIED. JOURNAL OF MARRIAGE AND FAMILY, 61(1), 160-177. DOI:10.2307/353891
  • PREVITI, D., & AMATO, P. R. (2003). WHY STAY MARRIED? REWARDS, BARRIERS, AND MARITAL STABILITY. JOURNAL OF MARRIAGE AND FAMILY, 65(3), 561-573. DOI: 10.1111/J.1741-3737.2003.00561.X

本文轉載自《雞湯來了》《我們不能是朋友》是什麼把周惟惟「綁」在關係裡? —談談「承諾」這件事

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