買賣交易下犀牛的哀歌－－《半個地球》

• 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？

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。

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：

• 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

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？

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。

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？

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?

（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）或。

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。

對於低估中醫的人而言，以不加思索的方式追逐中醫科學化當然不難。如同我在第九章解釋過的，由於西醫師最關心的就是防止這兩種醫學的交流互動，因此在中醫科學化的爭議中，他們只支持一種研究計畫，就是遵循「一二三四五」的程序而進行的國產藥物科學研究計畫。這個研究程序是中西醫之爭的一種政治策略，它建立在一種價值評估與風險的體制之上，又在實踐時重新強化了這種體制。

具體而言，就是認定中藥僅是自然界的原料，因此科學家應該把中藥視為可能造成性命威脅的「新」藥。藉著把常山乃至所有中藥貶低為只不過是自然原料，這種研究程序體現了華威．安德森（Warwick Anderson）所描述的「可能是殖民科學最具殖民色彩的特徵」：也就是「其歷史看起來彷彿純粹只是萃取和挪用，只是把先前毫無價值的物品納入科學體系裡，而抹去在地社會與政治的混亂影響。」（字體強調在原文即有）。

所幸，常山研究是一個能夠挑戰這種常識性研究程序的「異常案例」，證實常山抗瘧效果的過程不但將其中涉及的知識政治揭露無遺，更證明了任何以「萃取和挪用」方式進行的研究，都絕不是實現中醫潛在價值時，成本效益最高或最有效的研究取徑。

就連陸淵雷這位最激進的改革者，也對中醫科學化的破壞性後果感到疑慮。參與了自己所主張的整理中醫案所引發的激烈辯論之後，陸淵雷卻感到後悔，語重心長地指出：「今世科學程度，尚未能澈底瞭解自然界之對象。國醫固有方法，實驗有效而不得科學上理解者甚多。今之整理，欲醫藥利用科學，非以醫藥供科學之犧牲。」

令陸淵雷痛心的是，在科學化的名義之下，中醫付出了許多不必要的「犧牲」。是以改革派中醫師努力與中醫科學化方案折衝協商，希望能從這項中醫界正式支持的方案中，拯救出他們所珍惜的中醫。更重要的是，為了回應雙重背叛的指控，他們必須同時協商何謂「科學化」以及什麼是中醫的本真。

以科學與西醫補足傳統中醫限制？新中醫的誕生？

正因此，當中醫師被迫擁抱中醫科學化方案並投入推動時，他們致力於強調科學內部的不統一性以及異質性。他們拒絕將科學本質化為一個同質的實體，雖然那正是「科學化」一詞的預設。相反地，他們極力探索醫療科學內部的異質性，以便創造條件讓中醫與科學能夠進行有正面價值的跨種雜交。

現代醫療科學中，他們特別感興趣的領域包含神經系統、免疫學與抵抗力、淋巴系統，以及荷爾蒙，因為這些領域探討的現象都像「氣化」一樣無形而不可見。本書的一個重要發現，就是許多中醫師都不相信中醫之於科學與現代性，必然是水火不容、全然對立。深切體認到中醫的各種缺陷與限制，他們積極地由科學與西醫中選取若干元素納入中醫，以實現心中的宏大目標──創造新中醫。

這些中醫師不僅拒絕把科學本質化為一種同質的實體，也同時拒絕把中醫保存為一種永恆不變的、同質的傳統。相反地，他們致力於由中醫內部相互競爭的「學派」中找出有價值的次傳統，從而重組出一個現代的中醫。舉例而言，我在第四與第八章曾指出，他們利用經驗的概念而抬高宋朝之前那種比較「經驗性」的醫學傳統，相對地貶抑金元時期的醫學，更把《傷寒論》視為一部以經驗為導向、因此較為重要的經典，從而將其地位提升至《黃帝內經》之上。

許多中醫師都深切體認到，想要讓中醫延續長存，就一定要重新組合、甚至重新發明中醫的傳統。他們把中醫裡一些不合時宜的實作排除在外，但也把一些在近代歷史中遭到邊緣化的實作重新納入其中，例如針灸。如同在本書裡已數度闡述的，日本的學術研究為現代中醫的重組提供了關鍵性的資源與啟發。

細菌理論納入中醫歷史？發展有效療法重於理解疾病肇因？

選擇性地借用科學以及重組中醫，是兩項交引互動的歷史過程。最明白顯示這一點的，莫過於將細菌理論納入中醫的歷史。如同第八章詳述過的，中醫師雖然認識到細菌理論對於中醫的病因學構成了重大的挑戰，卻還是致力於將其納入中醫，為的就是改進中醫預防以及控制急性傳染病的能力。依據蘭安生的分析，急性傳染病是中國每年比美國多出六百萬死亡人口的根本原因。

另一方面，為了保存中醫的「治療價值」，他們援引現代免疫學及抵抗力理論，大力主張必須保存「證」的概念與名稱。為了達成雙重的目標──一方面讓中醫納入細菌理論的新知，另一方面又保存中醫有實效的治療與診斷技術──他們發展出「辨證論治」的雛形，而這個雛形在中共建政後被提升為「傳統中醫」（Traditional Chinese Medicine）的決定性特徵。

如同辨證論治這項公式所強調的，醫學理論的功能在於「介入世界」而不是「再現世界」──在於發展有效的療法，而不是理解疾病的肇因。由於辨證論治超越了再現主義的真實觀，因此它有效地拆解了將中醫與現代性視為水火不容的對立兩極的思想基礎。

「非驢非馬」醫的挑戰與貢獻

「雜種醫」的批判者斷言這種醫學難以持續成長，他們這麼說是有道理的。首先，創造價值的努力絕對沒有保證一定會成功。此外，中醫裡有價值的元素究竟為何？這個問題的答案不免會受到特定的社會政治情境所影響，因此也會隨著時代而持續改變。

即便如此，這些努力還是為中西醫的跨種雜交開啟了一扇大門，使中醫師不再認為自己是在同時追求本真性與科學化兩種邏輯上相互衝突的目標，而可以新的方式來思考中西醫交融的可能性，從欣賞、轉譯、犧牲，尤其最重要的是價值的角度（包含知識論的價值、臨床的價值，以及社會經濟的價值）。

透過協商現代性論述以及重組中醫的具體成果，改革派人士承擔了發展「非驢非馬」醫的歷史性挑戰。雖然他們通常都被視為食古不化的保守派，但這些懷抱改革意識的中醫師卻是積極的行動者，他們致力於實現中醫的現代性，從而探索中國自身的現代性。

——本文摘自《非驢非馬：中醫、西醫與現代中國的相互形塑》，2024 年 02 月，左岸文化出版，未經同意請勿轉載。

國產藥物科學研究

提倡中醫以防文化侵略？提倡中藥以防經濟侵略？

中藥最先引起公眾注意時，主要是由於經濟民族主義的訴求，與麻黃素的研究突破沒有什麼關係。如同第五章探討過的，當中醫支持者在一九二九年三月十七日集結起來展開國醫運動之時，會場的兩幅巨聯明白表述了他們的主要目標：「提倡中醫以防文化侵略！」以及「提倡中藥以防經濟侵略！」為了爭取盟友，中醫支持者同時訴諸文化民族主義與經濟民族主義。

透過把中藥描述為「國貨」，中醫支持者不只能夠爭取傳統藥業的從業者，也可以爭取到原本不關心醫學鬥爭的國貨運動支持者。興起於二十世紀初的國貨運動，敦促民眾拒絕洋貨而購買國貨，以此抵制帝國主義並表達民族情感。這個運動在一九二五年的五卅慘案之後愈趨激烈，並在一九二八年後獲得國民黨政府支持，無怪乎中醫支持者會在這個節骨眼上試圖和這項廣受支持的運動結盟。

於是，中醫師在報紙上的宣傳聚焦於廢止中醫此「國貨」的經濟後果。中醫師的宣傳文章指出，中醫一旦遭到廢止，西藥公司就會接手整個市場，從而大幅增加中國的貿易赤字。

西醫如何面對洋貨買辦的指責？中藥等於國藥嗎？

西醫師不太在乎文化民族主義者批評他們毀棄「國粹」，卻以非常認真的態度看待經濟民族主義的問題，非常介意於自己被指控為西醫的買辦。為了突顯自己對這兩種民族主義所抱持的不同立場，他們強調「中藥」與「國產藥物」的不同。在他們的觀點中，「中藥」這個詞語本身就大有問題。所謂的中藥其實是「草根樹皮」，是來自於自然界的原料，和中國文化或中醫理論完全無關。

他們雖然否認中藥與文化民族主義之間有任何關聯，卻承認有些中藥對於經濟民族主義的重要性。我在此之所以特別強調「有些」，因為就如有些中醫批評者所指出的，許多所謂的中藥根本不是源自於中國，而且有些中藥實際上也不再是中國生產的，而是從外國進口。

更糟的是，根據中國海關的一份報告，進口「中藥」──包括西洋蔘、日本蔘、犀牛角等等──所造成的花費，實際上比購買西藥的費用還多出一百萬美元以上。因此，中藥能否算是國貨其實大有問題。這樣一來，如果說西醫有推廣「洋貨」的罪責，那麼看起來中醫也不遑多讓。

將中國貨外銷全世界？麻黃素研究對經濟民族主義影響？

為了強調只有一部分中藥可以視為國貨，余巖於是創造了「國藥藥物」一詞。相較於只是高呼國貨運動的口號「中國人用中國貨」，西醫師宣稱他們能做得更多，可以把國產藥物賣到世界各地──只要他們能成功地利用這些國產藥物製造出現代藥品。在西醫的想像中，如果這項科學計畫能夠成功，許多人或許就會轉而支持西醫，像是中藥業的工人、國貨運動的擁護者，乃至文化民族主義者。

非常幸運地，麻黃素的科學研究所獲得的成功，即時地支持了他們想像中最理想的劇情。根據陳克恢所言，當他們證明麻黃素可以用於治療氣喘病之後，麻黃就立刻變成全球市場上的搶手貨。陳克恢在論文裡列出一幅表，顯示出口到美國的麻黃數量的驚人成長，甚至還附上一張照片，畫面裡是個開心的中國工人，手上拿著一把鏟子，站在一堆麻黃上方。

陳克恢在下方以文字說明：「許多人找到了年度採收麻黃的新營生。這種生藥從中國大量運往世界各地，以供製造麻黃素。」由於麻黃素的案例具體證明了國產藥物能夠對經濟民族主義的政治目標有所貢獻，是以變成國產藥物科學研究的原型。

——本文摘自《非驢非馬：中醫、西醫與現代中國的相互形塑》，2024 年 02 月，左岸文化出版，未經同意請勿轉載。