《暴露評估傳》：疑似有麝香來襲，甄嬛該怎麼做？

• 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。

文/毛球控

編者按：如何在《武媚娘傳奇》裡活下來（上篇）中介紹了不少宮鬥中真真假假的有毒植物，還有哪些宮鬥中可能用到的害人技倆呢？本篇繼續為您講解。

上回說到因食用蟹肉而死的李淳風，看起來他是食物過敏。不過，指望過敏畢竟不靠譜，下毒者一般不會完全寄希望於此，所以往往還有另外兩個選擇：河豚和魚膽。

河豚也可寫作「河魨」，常見於沿海、漢江、長江中下游流域。在中國食用河豚的歷史極長，古代對於河豚的叫法有數十種之多，常見的有鮧、鯸鮐、鮭魚、嗔魚等。歷代詩詞中對河豚「魚中之王」的讚美也屢見不鮮，比如大吃貨蘇東坡的《惠崇春江晚景》。從這些詩句來看，可能直到宋才逐漸統一稱為河豚。

早在先秦兩漢時期已有對河豚及其劇毒的記載，到了唐，《本草拾遺》中則出現了描述河豚生殖系統毒性的字句。對愛吃魚的唐朝人來說，絕大部分人都知道或吃過這種魚，對其毒性缺乏了解而死的人恐怕也不在少數。現在已知河豚各部位毒性以卵巢、肝、血為最強，精巢、肌肉最弱。引起中毒的物質有河豚毒素、河豚酸、河豚肝毒素以及河豚素四種，其毒性隨季節變化。一般來說洗淨的河豚都是無毒的，但個別河豚在繁殖季節時肉中也會含有少量毒素。此外若死亡時間較久，內臟毒素也會浸染魚肉。

到了現代，國內外市場河豚的銷售、處理、培訓、烹飪都趨於規範化，其複雜的處理工藝需要專門登記培訓，普通人想接觸它，很有可能是在不小心毒死自己之前就先把警察招來了。所以事實上死於河豚中毒的多為食客，自殺或他殺的案例極少。此外近幾年日本學者已經在無毒河豚的培養上取得了一定的突破，等商業化後有毒的河豚估計只有實驗室才見得到了。

河豚毒素不僅非常穩定，也是自然界中最強的非蛋白類神經毒素之一，難以通過一般手段去除。在服用後直接作用於中樞神經和特定肌肉群，從口部麻痺開始往四肢迅速蔓延，伴有頭暈、全身無力、腹痛嘔吐，直至全身癱瘓、感覺冰涼、心律失常以及身體大面積紫紺，最後因呼吸麻痺而死。由於河豚毒素並不作用於心臟，因此受害者在肌肉癱瘓呼吸停止後，心臟依然會持續跳動相當長時間，受害者從頭到尾都清醒的知道發生了什麼，卻無力反抗。如果在生活中吃了河豚或疑似海產品後，三小時內出現口齒不清，發麻，呼吸困難等症狀，必須立即就醫。

魚膽一般不含毒，但一些特定魚類的魚膽中含有魚膽毒素，這類魚以鯉科的草魚（也稱鯇魚）、青魚、鰱魚、鯉魚等為主，因此它們也被稱為膽毒魚。由於味苦，所以古人雖和我們一樣不把這東西當飯，但偶爾用來勵志，更常用於治療眼疾、氣管炎、「燥熱瀉火」、「解毒」以及咽部異物等。

魚膽毒素中毒後通常會對心肝造成嚴重傷害，由於毒素及其代謝物經腎排泄，又會造成急性中毒性腎病，繼而引發急性腎衰竭。一般吞服後14小時內發作，初期會出現類似急性腸胃炎的症狀，兩三天后肝部開始腫大，劇痛併伴有黃疸，看起來就像普通的急性肝炎，其實此時肝腎已經開始出現組織壞死。在此期間可伴有心絞痛，部分病人還會因為急性溶血反應出現全身皮膚出血點、嘔血、便血等情況。受害者最後會因中毒性心肌炎等多器官功能衰竭而死亡。

由於其最明顯——幾乎也是唯一的——外部病徵與肝炎相似，在古代有可能被誤診為肝病，甚至以魚膽治療，火上澆油。即使在現代，也缺乏對魚膽毒素中毒快速有效的檢驗手段。話雖如此，但是怎麼能讓人心甘情願吞下這麼古怪的玩意又不被察覺，就夠下毒者抓破頭了。想用魚膽坑爹，估計要先悶頭苦學十幾年，混成能給娘娘們開藥的太醫再說。

宮鬥之坑媽篇

宮鬥劇必不可少的情節就是各種墮胎藥，不要以為這些全都是編劇腦洞大開，這都是有生活基礎的，由於古代一妻多妾制導致爭寵，以及嫡長子繼承等帶來的一系列矛盾，下至民間上到皇室都無法避免。古代的墮胎藥最早叫斷產藥，根據懷孕的時間分為前中期的引產藥和後期的下胎藥。由於古代避孕技術有限，墮胎藥在一開始為那些想生活「性福」但養不起一窩熊孩子的家庭提供了有力的後勤保障。之後它的業務領域有了較大的拓展，比如南宋時期就有「然亦有臨產艱難，或生育不已，或不正之屬，為尼為娼，不欲受孕，而欲斷之者。故錄驗方以備其用」的記載。此時曾經目的單純的斷產藥已被稱為墮胎藥。

由於宋之後的醫學領域（其實是很多領域）缺乏唐代的制式製度，後世草藥命名及記錄方式比較混亂，以至於墮胎藥一度多達近百種，其中重要來源是宋的《證類本草》 。在它的墮胎欄目中共收錄藥物55種，這些藥物多為「活血化瘀」，「通暢五臟」以及毒性較大的「攻伐類」藥物。但實際上，它們以毒藥為主，往往並非真正的墮胎藥，只是對孕婦可能具有副作用，因此在後世經常將其稱為妊娠禁忌藥而不是墮胎藥。譬如，宮鬥戲裡常常出場的麝香，其實原本是做解毒等用處，並未記載具有墮胎效果，現代的實驗也未確認有墮胎作用。

這55味墮胎藥中，34味源自成書於秦漢時期的中國最早的醫學著作《神農本草經》。這34味藥中一些是著名的毒藥，一些效果未得到確認，所以在此僅介紹其中兩味較常見的藥：斑貓和栝樓。

斑貓（Lytta spp. 與Mylabris spp.）並不是貓，它是鞘翅目芫菁科下的一組甲蟲。更廣為人知的寫法其實是斑蝥（m á o）——雖然《從百草園到三味書屋》裡提到的「斑蝥」更可能是氣步甲。它還有個名字是「西班牙蒼蠅」，不過這個名字往往是和它的另一個傳說效果聯繫在一起——春藥；「蒼蠅水」之名也是來自於它。當然，斑蝥並不是蒼蠅，也不是蒼蠅水的原料，只是由於中毒後可能出現生殖器充血興奮的現象才得了這麼一個古怪的名字。

斑蝥中的主要毒性物質為斑蝥素，目前在皮膚病，肝炎以及部分癌症的臨床治療領域應用廣泛，但因誤服，亂服而中毒甚至致死的病例，最常見的原因就是聽信墮胎藥的偏方。斑蝥素既可以通過口服，也可以通過皮膚及粘膜吸收進入人體。由於斑蝥素對皮膚、黏膜有強烈刺激，皮膚會紅腫，起水泡，而體內諸如食道，肺胸膜，胃，腸壁都會糜爛，潰瘍，出血，中毒者的肝，腎等臟器也會出現不同程度的壞死。

口服斑蝥後，先是牙齦出血，口腔潰瘍，2小時內開始出現急性腸胃炎症狀，伴有劇烈腹痛。之後會對泌尿，生殖系統產生強烈刺激，除了伴有腰疼、尿頻、血尿外，還會導致生殖器官興奮，男性持續勃起，女性子宮劇烈收縮，導致大出血和流產，少則半日多則十幾日後就會死亡。正是由於古代缺乏對斑蝥素的了解，片面看到其刺激生殖系統的副作用，才被錯誤的當成墮胎藥上千年之久——它確實有效，如果服用的人不介意一屍兩命的話。

栝樓（Trichosanthes kirilowii）的根叫天花粉，具有毒性。現代使用栝樓導致中毒的病例基本都是由誤用，濫用導致的。

由於天花粉內服沒有明顯毒性（也就是說沒法流產），所以民間的無照遊醫或無知民眾，往往遵循古代的粗獷方式——將整棵根部剝皮或磨碎後塞入陰道使用，這樣天花粉蛋白很容易經陰道超量吸收進入人體，之後可能會損傷胎盤滋養層細胞，使之發生壞死，導致胎兒死亡。而胎盤滋養層在失去內分泌功能後會釋放前列腺素，使子宮收縮從而引發流產。

但這絕對不是推薦的墮胎方法，因為嚴重的情況下會導致大量纖維蛋白在胎盤內沉著，引起纖維蛋白溶解——與前陣子沸沸揚揚的羊水栓塞相似，會引起子宮為主的全身廣泛性大出血，陰道壁及宮頸廣泛凝固性壞死（當然古代是沒法看到了）。中毒者肝腎也會有一定程度的壞死病變。此外還伴有反覆的高溫、寒顫、哮喘等症狀，3天內就會死亡。

最後，再說說《武》劇中提到的流產神器五行草——其實就是馬齒莧。現代有用馬齒莧與其他幾種藥草配成的縮宮靈，雖有一些用於產後出血治療和瘀斑治療的研究，但在流產方面的應用並未有可靠的報導或研究，網上號稱記載其流產效果的《本草綱目》中雖有「利腸滑胎」四字，但滑胎不等於流產，況且這四個字後面緊跟著「治產後虛汗」的描述。所以除了馬齒莧很好吃之外，在此不多作評述。

至於下蠱……別鬧。

PS：把本文作為下毒指南是不對的！

參考文獻：

1. 梁茂新,妊娠禁忌藥源流考;《中成藥研究》1988年第04期
2. 周楊，河魨命名小考；《中國科技術語》2012年05期
3. Noguchi, T.; Arakawa, O.; Takatani, T. Toxicity of pufferfish Takifugu rubripes cultured in netcages at sea or aquaria on land. Comp. Biochem. Phys. D 2006, 1, 153–157.
4. 胡祥仁等，急性魚膽中毒86例臨床分析；中華內科雜誌2000年4月第29卷第4期
5. 孫洪濤等，魚膽中毒的實驗病理研究；《中國法醫學雜誌》 1991年01期
6. 胡祥仁等，62例重症魚膽中毒急性腎功能衰竭救治探討；《西南國防醫藥》 2000年04期
7. 曹菁華等，去甲斑蝥素衍生物Nd3對人卵巢癌細胞SKOV3增殖的作用及機制初步探討；《癌症》 2007年04期
8. 李先茜等，去甲斑蝥素通過線粒體信號轉導途徑誘導人肝癌SMMC-7721細胞凋亡；《中國免疫學雜誌》2010年第07期
9. 陳金華，斑蝥中毒死亡的檢驗附五例報告兼論斑蝥墮胎的危險；《雲南醫藥》 1981年01期
10. 朱衛紅等，天花粉蛋白羊膜腔注射配伍米非司酮用於高危中期妊娠引產的療效分析；《中國全科醫學》 2009年11期
11. 中國有毒及藥用魚類新志，中國農業出版社; 第1版(2002年6月1日)
12. 論衡，岳麓書社；第1版（2006年11月）

本文轉載自果殼網

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