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世界上第八種大猿、第三種紅毛猩猩,塔班努利紅毛猩猩問世啦!

曾 文宣
・2017/11/08 ・4627字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

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來到蘇門答臘島北方、多峇湖南邊的塔班努利縣,這一塊大小不過 1000 平方公里的熱帶雨林,是 800 頭蘇門答臘紅毛猩猩的南方樂園。這塊與世無爭的樂土,直至 1997 年才發現到住著這樣一身肉桂色的大塊頭。如今,這個月稍早發表在《Current Biology》的最新研究,將這群塔班努利的紅毛猩猩提升成全新的物種啦!這也是既 1929 年命名的侏儒黑猩猩(Bonobo)之後,睽違 88 年的「新種大型人猿」,這樣難得有趣的故事,你怎能錯過!

Pongo tapanuliensis sp. nov. Nurcahyo, Meijaard, Nowak, Fredriksson & Groves.

第三種紅毛猩猩—塔班努利紅毛猩猩,高調上線啦,圖/by Maxime Aliaga

為什麼發現新種人猿讓科學家這麼興奮?

在科學技術突飛猛進之下,能夠發現新種的大型哺乳動物實屬難得,像是 1993 年才首次發現並記錄的中南大羚(Pseudoryx nghetinhensis大概是近期我知道體型最大的例子。 順道一提,這個被譽為「亞洲獨角獸、亞洲麒麟」的神秘動物,可能數量相當相當稀少,目前記錄僅有 10 來隻,被列為嚴重瀕危的新種⋯⋯(好險有發現對不對?不然可能到牠們滅絕前我們都還不認識阿)

靈長類動物的新種更是如此,不少外型相似的不同地理族群,經研究後發現骨子裡都是截然不同的物種呀,每每有新種登場都格外引人注目!像是 2000 年過後,馬達加斯加一直有中小型的狐猴新種出現(e.g. 19 種鼠狐猴 (Microcebus spp.))。婆羅洲在2012 年也有 3 種懶猴Nycticebus spp.)新命名出來。這些夜行性的小傢伙們,確實非常低調,這麼晚被發現也不算太意外。那中大型的日行性靈長類呢?

(左)2016 年新命名的甘氏鼠狐猴(Microcebus ganzhorni)(右)2013 年新命名的加央懶猴(Nycticebus kayan),模樣和當今的其他物種都十分相似,圖/by Giuseppe Donati ; Ch’ien C. Lee

日行性的中大型猿猴新種不多,但不少物種的身世多相當悲情。像是2010 年,科學家起初從獵人手上得來的頭骨和毛皮,描述了緬甸北部新種的仰鼻猴(就是俗稱的金絲猴):黑身、白臉帶著粉厚嫩唇的緬甸仰鼻猴(Rhinopithecus strykeri。直至隔年才真的在野外發現活生生的族群,後來在中國境內的西南方也有零星族群。縱然新種的招牌響亮,但這一屬的仰鼻猴物種,大多數都處在滅絕邊緣。

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2012 年在剛果新描述、有著人眼般的深眸、和藍屁屁的洛馬米長尾猴(Cercopithecus lomamiensis,轟動一時。牠不只是非洲大陸睽違 28 年來的新種,這種長尾猴還登上年度十大新種哦。

到了今年初 (2017),中國西南方的高黎貢山出現一個更有梗的靈長類新種:天行者白眉長臂猿(Hoolock tianxing。你沒有看錯,這個有點中二的名字,正是來自相當喜愛《星際大戰》系列電影的靈長類學者——范朋飛副教授。用天行者路克一名,彰顯這種長臂猿在如天際般的樹冠層活動著。這個新種過去一直被視為東白眉長臂猿(Hoolock leuconedys)的高黎貢山族群,經過研究團隊 7 年多來的縝密研究,終於將牠正名!遺憾的是,就和仰鼻猴的瀕危狀況一般,天行者白眉長臂猿的數量可能不及 100 頭,急需相當高強度的火線救援阿。

棲居在高黎貢山的天行者白眉長臂猿和大多數長臂猿物種相同,都是一夫一妻制的動物。雄猿(右)正在幫心愛的雌猿(左)理毛,建立濃厚的伴侶情感。圖/by 雲山保護。

而我們的紅毛猩猩新種,也和天行者長臂猿相同,正好是第三種同一屬的動物、也同樣是過去被低估分類地位的隔離地理族群,然後,牠們都數量稀少、身處絕種邊緣。

新朋友上線啦——塔班努利紅毛猩猩

在今天以前,世界上一共只有七種現存大型人猿,或我們稱人猿總科(Hominoidea)的動物,分別是一種人、兩種黑猩猩、兩種大猩猩、和兩種紅毛猩猩。

紅毛猩猩相信大家不陌生,英文俗名的 Orangutan,正是當地語言的人(orang)+森林(utan),因此「森林中的人」便是紅毛猩猩的一大稱號啦。基礎的生態和行為資訊這邊就先不贅述,比較值得一提的是,各位在《與森林共舞》電影中看到那位睿智的路易王(King Louie),看起來就像巨人版的紅毛猩猩,對吧?沒錯,現生的紅毛猩猩確實沒有分布在故事場景的印度森林中,但回到幾十萬年以前,當地可有著直立達三公尺高的布氏巨猿(Gigantopithecus blacki),而根據研究,牠們可是和當今的紅毛猩猩親緣關係相當接近呢!

《叢林奇談》和《與森林共舞》中的路易王,由體型和分布地來判斷,很有可能是紅毛猩猩的幾十萬年前的近親—布氏巨猿(Gigantopithecus blacki),圖/by Cryptozoonews

現生的紅毛猩猩當然塊頭沒那麼大,不然高度樹棲的牠們,肯定愁著找不到樹上的家。現存的兩個物種,一個住在婆羅洲(婆羅洲紅毛猩猩,Pongo pygmaeus,以下簡稱婆猩猩)、另外一種住在蘇門答臘島的北方(蘇門答臘紅毛猩猩,Pongo abelii,以下簡稱蘇猩猩)。而我們的新朋友——塔班努利紅毛猩猩(以下簡稱塔猩猩),過去僅被視為一個在南方一點的蘇猩猩族群。具體一點,新朋友是住在蘇門答臘島北方「多峇湖(Lake Toba)」南邊的成員,而原來的物種則是住在「多峇湖」的北邊。

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在蘇門答臘島多峇湖(Lake Toba)以北的是蘇門答臘紅毛猩猩(淺紫色表示),湖的南邊是新種的塔班努利紅毛猩猩(暗紅色表示),而橫跨爪哇海另一岸的婆羅洲則是婆羅洲紅毛猩猩的分布地(淺紫色表示),圖/by Why Evolution is True?

這個新發現是怎麼開始的呢?原來,起先 2011 年,來自印尼和蘇黎世大學及默多克大學等的研究團隊就從現有的遺傳資訊(特別是粒線體基因體)注意到一件特別的事情:居住在塔班努利縣的紅毛猩猩族群,在親緣上竟然和遙遠的婆猩猩比較接近,反而和多峇湖對岸的蘇猩猩比較遠!

於是這幾年下來,除了紀錄行為上的差異之外,研究團隊也比對模式標本和他種共 33 隻成年雄性紅毛猩猩的頭骨差異。更大的跨國際研究團隊,進一步 從 2 隻塔猩猩和 35 隻他種紅毛猩猩的全基因體資訊,分析這三個物種的親緣關係和族群變動歷史。

新種 塔班努利紅毛猩猩的模式標本是一頭 2013 年闖入當地村莊的果園,被村民抓到毒打,臉和手都被砍傷的成年雄猩猩。這頭猩猩在 8 天之後仍然不治,四年後成為新物種的模式標本。同時也是唯一可以比對頭骨形質資料的塔班努利紅毛猩猩標本。Photo courtesy of Nader et al., 2017.

塔班努利紅毛猩猩哪裡不一樣?

  1. 從頭骨上:塔猩猩和另外兩種比起來,上犬齒的寬度較寬、臉部深度較淺、臉寬和頷寬都較窄,整顆頭骨的大小都較另外兩種小一些。但是,目前樣本數只有一,摁⋯⋯也只能有一(希望不要再有活的塔猩猩死掉阿~)。
  2. 從外觀上:塔猩猩較直線型的體態以及較淡紅褐色的毛皮,和蘇猩猩比較像(婆猩猩毛皮的紅褐色比較暗)。但塔猩猩的毛比較鬈曲、比較Q,這一點則跟鬆散長毛的蘇猩猩不像。另外,雄性塔猩猩有著非常明顯的落腮鬍,而且彰顯優勢地位的面盤比較扁平、周邊附有較多毛髮,老成個體的面盤則和雄性婆猩猩相似。BUT,婆猩猩的母猩猩沒有落腮鬍,但是我們的塔猩猩母猩和雄猩猩一樣有著很顯眼的落腮鬍
  3. 從行為上:雄性塔猩猩的長吼聲(long roar call)頻率,和雄性蘇猩猩比起來「較高」。雄性塔猩猩的長吼聲的長度單音節的數量都比婆猩猩來得「較長也較多 (急促)」。作者另外也有提到塔猩猩有觀察到取食另外兩種猩猩沒有吃過的植物,做巢的方式也略有不同,不過這兩點需要更多的佐證。
塔班努利紅毛猩猩的成年雄性猩猩,除了顯眼的大鬍子外,彰顯地位的面盤也較扁平,圖/by Tim Laman@Paratype_Photographed。

塔猩猩怎麼來的?遺傳資訊告訴我們的事情

現存三種紅毛猩猩大概在 1400 萬年前和所有其餘人科物種分家,而蘇猩猩大概在 340 萬年前步上分歧之路,最後,塔猩猩和最近緣的婆猩猩則大概在 67 萬年前分家。圖片編修自NewScientist (原圖有誤)

全基因體的親緣關係建立和粒線體基因體的結果相符,塔猩猩都是和遙遠的婆猩猩比較接近,而和多峇湖對岸的蘇猩猩比較遠。不過,Y 染色體上的重建,反倒就把塔猩猩和鄰近的蘇猩猩族群歸在一群了,多少反映了這兩個物種之間有著些許由雄性造成的基因交流(也就是雄塔猩猩北上找雌蘇猩猩交配、或是雄蘇猩猩南下找雌塔猩猩交配)。

時間點上,塔猩猩和婆猩猩的分支,大概在 340 萬年前和蘇猩猩分家。而塔猩猩和婆猩猩的分家時間,則大概落於 67 萬年前,好近期的分化事件呢,和過去的推估的時間有一些落差呀(從前認為婆猩猩和蘇猩猩大概在 150 萬年前分化)。

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有趣的是,在塔猩猩和婆猩猩分家後,塔猩猩就幾乎很少再和婆猩猩有基因流了(這可能就和爪哇海平面上升、巽他古陸的面積縮減有關)。但是,塔猩猩卻一直和鄰近的蘇猩猩族群,有著一定程度的基因流(註: 近十多年來的演化和支序分類學家在處理分類異動的問題時,已經很清楚地知道,種化也是可以伴隨著雜交等基因流事件,但兩個分之間仍保有一定程度的分化,且足以形成新物種哦)。這可能和雌性猩猩通常較宅、但雄性猩猩好闖蕩天下、跨區愛愛有關。類似的基因流事件,大概從 10 萬年前開始減少,大概到 1-2 萬年前終止。這個終止基因流的時間點,正好在 7 萬多年前多峇湖大型火山爆發之後。不難想像這樣的地質事件,就讓塔猩猩 BOY 沒辦法向北尋愛呀~

塔班努利紅毛猩猩令人堪憂的處境

文末特別有提到,整個塔猩猩這一個物種,就只侷限分布在那塊小小、1000平方公里的森林當中,面積大概只有新北市的一半那麼大。據估計,目前僅有不到 800 頭塔猩猩還棲息在這塊森林裡,而且還瓜分成三個不連續的族群、無法互通有無。更讓人提心吊膽的是,目前有個水力發電廠預計要在此設址,是近年來最大型的一項建案,估計會影響大約 8%的塔猩猩棲息地(直接在學術文獻中最後頭提到此事,不可小覷呀)。

在整個馬來西亞和印尼,不斷擴大的油棕產業,摧毀了上萬塊天然的雨林。據估計,過去 20 年,兩種紅毛猩猩的天然棲地就減少了將近 90%,而族群數量也在近半個世紀以來減損了超過 70%。回到塔班努利的森林,對於一個分布侷限、棲地破壞仍頻、族群量小、近親交配風險大的野生動物而言,可能無法再禁得起任何大型的開發案。塔猩猩才剛正名,就儼然就成為當今最瀕危的大型人猿物種,保育作業刻不容緩阿。

「清晨映入眼眸的陽光,會不會就是身處的家園一夕間倒下了上萬棵樹呢?」忐忑不安的小猩猩問道,圖/by  Maxime Aliaga.

漫步在森林、垂盪在枝頭的人們,為你們祈福。

參考資料

  1. Nater, A. et al. (2017) Morphometric, Behavioral, and Genomic Evidence for a New Orangutan Species. Current Biology. 27, 1–12.
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曾 文宣
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我是甩啊!畢業於臺灣師範大學生科系生態演化組|寫稿、審稿、審書被編輯們追殺是日常,經常到各學校或有關單位演講,寒暑假會客串帶小朋友到博物館學暴龍吼叫。癡迷鱷魚,守備領域從恐龍到哺乳動物,從陰莖到動物視覺,因此貴為「視覺系男孩」、或被稱呼「老二大大」。

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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。

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大雪怪、大腳怪真的存在嗎?口耳相傳的「野人」傳說
劉律辰
・2023/04/19 ・2896字 ・閱讀時間約 6 分鐘

「神秘動物學(Cryptozoology)」由法國動物學家貝爾納.厄韋爾曼斯(Bernard Heuvelmans)於 1955 年出版的《尋找未知動物(On the track of Unknown Animals)》提出。

蘇聯早期研究與原始人類孑遺

神秘動物學在蘇聯備受重視,1958 年就已成立「雪人研究委員會」。1973 年,學者德米特里.巴亞諾夫(Dmitri Bayanov)提出”Homins”與”Hominology”之詞,可譯作「野人」、「野人學」,泛指那些神秘類人猿的相關學問。

在俄羅斯南方至蒙古、新疆、高加索與土耳其廣大區域的民族,千年以來皆有讀音類似”Almas(阿爾馬斯)”的神靈。由於這個區域也是尼安德塔人分佈的東方區域,1964 年,蘇聯科學院提出阿爾馬斯可能是尼安德塔人。然據 2014 年英國分析含俄羅斯在內的各國野人毛髮,結果均為棕熊、馬、智人的基因,並無其他人族動物[1]

1850 年,高加索地區的阿布哈茲抓獲一隻女野人,被獻給當地貴族,取名”Зана(札娜)”。其身高近 2 公尺,一絲不掛,體毛遍佈,也與男人育有子女。1974 年,巴亞諾夫找到札娜頭骨,經牛津大學布萊恩.賽克斯(Bryan Clifford Sykes)檢驗,得出札娜為非洲人種。丹麥 Ashot Margaryan 於 2021 年提出札娜可能帶有先天性多毛症,另種說法為札娜身處野外導致多毛與智力退化。

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真正可能與原始人類有關者,是印尼蘇門答臘島傳說的「矮人(Orang Pendek)」。目擊稱其身高矮小,手臂較長,頭髮垂至肩下,比其他野人更像智人。2001 年,英國調查團隊取得毛髮樣本,後來分析屬於智人。2003 年,印尼弗洛勒斯島上發現一種身高不足 1 公尺的直立人──弗洛勒斯人,滅絕於 1.2 萬年前或 5 萬年前,與智人生存時間有重疊,或許是祖先口耳相傳的記憶。

北美洲大腳怪是人類嗎?

「大腳怪(Bigfoot)」是最著名的野人,集中於西部的洛磯山脈,有時甚至泛指世界各地的野人,佛州散發惡臭的「臭鼬猿(Skunk ape)」、北卡體型較小的「諾比(Knobby)」及俄亥俄州攻擊性強的「草人(Grass man)」應屬相同體系。早在歐洲人到達前,加州原住民的”Painted Rock” 岩畫就可見到大腳怪,近代以後相關報告更是數以萬計。

2012 年,DNA 診斷公司(DNA Diagnostics)的梅爾巴.科特徹姆(Melba Ketchum)對大腳怪毛髮、血液等樣本進行 DNA 定序,顯示大腳怪是 1.5 萬年前由智人女性與未知人族男性交配產生,然此文章僅刊登於研究發表前 9 天註冊的”DeNovo: Journal of Science”網站。隔年科特徹姆的團隊「大腳怪基因計畫」宣稱拍下清晰的大腳怪照片,並成功於國際動物命名法委員會的”Zoobank” 網站為大腳怪申請學名:”Homo sapiens cognatus”。

大腳怪受到的質疑與各種野人相同,包含缺乏活體樣本或化石,與族群的數量過少的物種不可能持續繁衍。回溯 2009 年 JD Lozier 等人一項受到矚目的研究:所謂「大腳怪」的生物分佈建模(SDM)近似美洲黑熊,因此直立的熊或許正是大腳怪傳說的來源。

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2013 年「大腳怪基因計畫」公佈的大腳怪錄像之一。圖/Sasquatch Genome Project[2]

「可惡的雪人」與巨猿

喜馬拉雅山雪人在當地藏民的神話中稱作”Yeti(耶提)”,並有寺廟供奉雪人頭皮。在 19 世紀探險家發現雪地裡的巨大腳印後,雪人就已被被西方重視,被稱為「可惡的雪人」。厄韋爾曼斯甚至於 1958 年為牠取了學名: “Dinanthropoides nivalis”。

2013 年,賽克斯檢測「雪人」毛髮,發現「雪人」可能為古代北極熊[3]

雪人時常被與步氏巨猿(Gigantopithecus blacki)聯結,牠於 30 萬年前滅絕,站立可達 3 公尺,吻合大腳怪等野人的特徵,因此在神秘動物學者心中占有重要地位。步氏巨猿分佈於華南、東南亞與印度等地,是雪人與不少野人的棲地,也是、或者曾是巨猿近親──紅毛猩猩的棲地。如:

中南半島的西馬來西亞的”Mawas” 的傳說,2005 年多次目擊。隔年柔佛州政府組成研究團隊,找到巨大腳印,並禁止外國人進入林區尋找巨猿;

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印度東北加羅丘陵的”Manda burung”,2007 年多次目擊,當地政府的調查團隊也發現巨大腳印,被認為與鄰近的耶提有相同來由;

2008 年,婆羅洲發現一個超過 1.2 公尺,推估此生物高達 7 公尺!據說當地在 1950 年代也曾發現類似腳印;千年以來,中國南方多地出沒的各種野人。

1951 年,英國探險家艾力克.希普頓(Eric Shipton)在喜馬拉雅山拍下長 45 公分、寬 32 公分的巨大腳印。圖/wikipedia[4]

歷史悠久的「野人」傳說

中國自周代以來就有大量關於野人的記載,據傳牠們生存於《山海經》的梟陽國(今廣西一帶):「人面長唇,黑身有毛,反踵,見人則笑,左手操管。」「南方有贛(戇)巨人,人面長臂,黑身有毛,反踵,見人笑亦笑,唇蔽其面,因即逃也。」這種可怖的「野人」主要於西南出沒,有雲南「倒腳仙」、貴州「月亮山野人(變婆)」、四川「黑竹溝野人」等,鄰近地域還有越南 “Người Rừng” 與湖北「神農架野人」,民間對牠們的描摹並未脫離《山海經》,仍有「反踵」、「長唇」、「愛笑」、「操管」等形象。

著名的神農架野人流傳超過百年,並於 1970 年代掀起熱潮:牠高達 3 公尺,全身遍佈紅棕色毛髮。1974 年起,中國科學院組成「鄂西北奇異動物考察隊」,三度深入神農架林區,最終幾乎完全否定了野人的存在。周國興等人提出以下觀點:

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當地人未經專業生物辨識訓練,村民所述「野人」特徵多為已知動物,其顏色亦有紅、黑、白等,十分不一,甚至曾經誤認外國探險家;送驗「野人」樣本為染色人髮、去爪熊掌與猴耳等;實地探查「野人」腳印,發現為變形動物腳印。經過模擬,兩個大型動物腳印可疊合為一個巨大的「野人」的腳印。

我們的祖先或許見過巨猿,但紅毛猩猩已足夠成為怪物一一化石證據顯示已滅絕的廣西魏氏猩猩(Pongo weidenreichi)與越南猩猩(Pongo hooijeri)符合梟陽國的地理位置;《呂氏春秋》記載「肉之美者,猩猩之唇。」同樣契合野人與紅毛猩猩的「長唇」特徵,可證明猩猩曾生存於華南。

現今的紅毛猩猩僅分佈於婆羅洲與北蘇門答臘,而壯碩的婆羅洲紅毛猩猩站立可達 1.8 公尺一一在那上古的嶺南蠻縣,有隻身高近 2 公尺、渾身赤髮、面目猙獰且形似人類的生物忽然映入你眼簾,張開那長得驚人的嘴唇、衝著你咧嘴大笑,這樣的生物,還能不被古人流傳於大江南北嗎?

紅毛猩猩可將嘴唇上翻,符合「唇蔽其面」的記載。圖/envatoelements

結語

觀覽上述資料,不難發現:所謂「神祕生物」多隨時代遞嬗而遭否定。清代袁枚尋找神農架野人時說:「余詢之土人,云傳聞有之,未有見之。」中國古動物館館長王原博士也曾提出相同質疑:「傳說中有各種各樣的野人、雪人、紅毛鬼、大腳怪等等,為什麼只有目擊或腳印,而毫無例外地沒有一例獲得活體(或者是屍體)樣本?」對此,長年探查野人的周國興給出了總結:「那些自稱看到野人的村民,連自己都說不清到底看到了什麼,最後在對別人的講述中,慢慢描繪成了所謂『野人』的模樣。」

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當然,我們仍期待著更多證據,期待著野人現身的那天,但也莫因牠們的不實而生惆悵。身為萬物之靈,窮林瘴霧與崔嵬雪窖裡的現存生物早已足夠珍貴,值得探尋與守護。

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「安靜的滅絕」——全球長頸鹿面臨生存危機?
風言
・2021/07/20 ・3593字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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「世界長頸鹿日」(6/21)剛過不久,一則長頸鹿受到不當圈養甚至死亡的新聞,就躍上媒體版面。長頸鹿雖然不是新聞報導的常客,但大家對牠們應該不會陌生:長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片,在世界各地的主要動物園,也幾乎都可以見到牠們的蹤影,牠們應該安好地在非洲生活繁衍著。可是近年的調查發現,原來牠們的數量一直在下降,正靜悄悄地在非洲大地上消失!

長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片。圖/Pixabay

無聲無息消失的長頸鹿

和大象和犀牛等野生動物相比,長頸鹿受到的關注相對較小;一直以來針對長頸鹿野外族群的研究也不太多,因此多年來各國均十分缺乏針對牠們族群數目的研究數據。2016 年,多國專家整理了各國零星分散的數據,才發現長頸鹿在過去數十年間的數字大幅下降了 30%:由 80 年代起超過 150,000 隻長頸鹿,下跌至 2016 年時只有約 97,000 多隻。

當所有族群數加起來,97,000 多隻看上去好像還不太差,但實際上若把不同種的長頸鹿分開計算,部份種類和亞種的數目實在下降得驚人,一些族群如努比亞長頸鹿(Nubian giraffe)的數目更大幅下跌超過 9 成。

國際自然保護聯盟從 1963 年起編製瀕危物種紅色名錄(IUCN Red List),根據物種及亞種的滅絕風險,把不同物種族群分成無危、近危、易危、瀕危、極危,以至野外滅絕和滅絕七個級別,代表不同物種族群數目受到的威脅。IUCN 把所有長頸鹿歸成易危(Vulnerable)級別,但也把數個他們認為是亞種的長頸鹿歸成瀕危或極危。這個評級引起了外界對長頸鹿保育的關注。在此之前,由於長頸鹿的族群危機並未受到一般民眾及新聞的注目,所以牠們也被形容為「安靜的滅絕(Silent Extinction)」。

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一張含有 地圖 的圖片

自動產生的描述
長頸鹿看似數量不少,其實各族群有著不同程度的滅絕風險,努比亞長頸鹿的數目更下跌超過9成,與科爾多瓦長頸鹿一同被列為極危級別。圖/discovergiraffe

為什麼長頸鹿的數目會直直下降?

對於某些瀕危動物,科學家很了解影響牠們數量下降的主要原因,就如大象和犀牛便因象牙和犀牛角而被大量獵殺;紅毛猩猩的棲地便因森林被大量開發而遭受破壞。長頸鹿在非洲分佈甚廣,為什麼牠們的數量會直直下降?

經過多年的調查和分析,科學家漸漸發現令長頸鹿族群數目下降並不只有單一原因,而是源自不同層面的威脅,在非洲的不同地方,因著環境和文化的不同,長頸鹿受到的威脅也會有分別,下文簡單地把不同的原因說明一下: 

  • 棲地的破壞:廣泛來說,這是現今世界很多物種的第一大威脅,長頸鹿也不例外。世界自然基金會(WWF)估計,瀕危物種紅色名錄內85%受威脅物種的主要威脅,來自棲息地的破壞。在非洲的草原,由於人類對土地有不同的需求,往往在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先應有的棲息環境。很多長頸鹿的棲地也不在保護區範圍之內,令長頸鹿的生活備受威脅。例如在東非北部生活的網紋長頸鹿(Reticultaed Giraffe)便因土地的開發和人類放牧而令牠們的數目下降了 50%。 
  • 棲地破碎化:長頸鹿是大型哺乳動物,需要很大的地方生活,由於人類的開發,很多長頸鹿的棲地被切割而變得破碎。試想像,如果我們家強行被一條通道分成兩部分,那將對生活帶來多大的不便和影響?在東非肯雅和坦桑尼亞生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),和在西非尼日爾(Niger)生活的西非長頸鹿(West African Giraffe),均由於城市建設、農業以及畜牧業的開發,使得很多長頸鹿的棲地被人類分割而變得支離破碎,牠們的棲地往往被人類的農地、道路或房屋分隔,這令很多長頸鹿族群被迫分離,也令牠們承受人為意外(如汽車碰撞、被鐵栅傷害)的機會大增。
人類在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先可用的棲地。圖/Pixabay
  • 原住民捕獵:很多原住民會捕獵羚羊、猩猩以及長頸鹿作為肉食的來源,長頸鹿由於身型巨大,牠們的生活範圍很多時候也在保護區以外,所以也是十分受歡迎的「野味」。當中最受此原因影響的便是在東非生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),牠們的族群數目已經下降了 50%。在肯亞,有報導指出在一個野味市場,一年可能有多達 800 公斤的長頸鹿肉出賣,而每頭長頸鹿的價值可以高達 600-800 美元。
  • 非法捕獵:捕殺長頸鹿販賣至國外是也長頸鹿族群減少的其中一個原因。近年便有兩隻十分罕見的白化長頸鹿在肯亞被非法獵殺,而引起廣泛的報導。英國的獨立報發現,美國在 2006-2015 年間,入口了 40,000 件從長頸鹿不同身體部份製成的物品,包括骨骼、皮膚,甚至是長頸鹿幼兒的標本。這也是導致努比亞長頸鹿(Nubian Giraffe)數目大幅下降的主因。
  • 政治因素:非洲部份國家多年的戰爭亦令很多長頸鹿的保育工作不能進行,很多地方的政府均無法在生態保育投入大量資源,長頸鹿的保育很多時也需要非政府組織(Non-governmental organization)或私人機構的幫助才能進行。
長頸鹿所面臨的各種人為生存壓力。圖/discovergiraffe

地方發起保護長頸鹿的支援前線

就此看來,保護長頸鹿並不容易,需要多方通力合作,針對不同原因而作出對應的方法。

就棲息地的保護,很多地方政府或私人保育機構會成立保護區,例如尼日爾便有一個專為保護西非長頸鹿而成立的 Koure Giraffe Reserve。在南非和納米比亞,南部長頸鹿(Southern Giraffe)由於相對上得到較多私人保育機構的妥善保護和管理,令牠們的族群數目在四個長頸鹿物種中唯一不跌反升。有保育組織會把長頸鹿轉移到受保護的區域,希望牠們能在新的地方落地生根,成功繁衍。專注長頸鹿保育的保育組織 Giraffe Conservation Foundation(GCF)便在非洲不同國家協助長頸鹿搬家,最近他們便幫助於烏干達的 Pian Upe Wildlife Reserve 成功引進了消失了 25 年的長頸鹿。

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重新引入烏干達默奇森瀑布國家公園的羅氏長頸鹿,是努比亞長頸鹿的一個亞種。圖/wiki

在禁止非法貿易方面,長頸鹿在 2019 年被列入瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)的動物名單附錄 II[註],儘管很多地方的法律只明訂進出口個體需要准許證,卻沒有規範動物身體部位的貿易,但被列入法律保護也是重要的成就。教育方面,很多保育組織也在非洲以及不同地方進行教育推廣,向公眾和下一代灌輸保育長頸鹿的知識。

除了合適的政策,增加對不同地方長頸鹿的認識也十分重要。保育專家近年便提倡正確的長頸鹿分類,生物學家也在非洲各地進行人類對長頸鹿族群影響的研究,希望更能針對性地為保育政策提供重要的資訊。

綜合來看,長頸鹿的生存受到多種原因的威脅,要全面保育長頸鹿免受滅絕的危險,需要政策、法律、科研、教育等一系列的配套措施,看來,我們還有漫漫長路要走。希望在各方的努力和大家的關注下,長頸鹿的族群可以穩定下來,讓我們及下一代可以繼續在非洲的草原上欣賞到這種美妙的動物。

註解

  • 瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES),是於 1963 年起草、1975 年正式執行的一份國際協約,其目的是希望透過限制對野生動植物的出口和進口,確保野生動植物的國際交易不會危害到物種本身的生存。

參考資料:

  1. 聯合新聞網:頑皮世界將引進18隻長頸鹿 挨轟飼養條件差10年死4隻
  2. Giraffe Conservation Status. Giraffe Conservation Foundation. https://giraffeconservation.org/giraffe-conservation-status/
  3. Giraffe. The IUCN red list of threatened species. https://www.iucnredlist.org/species/9194/136266699
  4. Giraffes facing ‘silent extinction’ as population plunges. BBC News. https://www.bbc.com/news/science-environment-38240760
  5. Losing their homes because of the growing needs of humans. World Wild Fund. https://wwf.panda.org/discover/our_focus/wildlife_practice/problems/habitat_loss_degradation/ 
  6. Two rare white giraffes killed in Kenya. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/2020/03/rare-white-giraffes-poached/
  7. CITES conference responds to extinction crisis by strengthening international trade regime for wildlife. The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES). https://cites.org/eng/CITES_conference_responds_to_extinction_crisis_by_strengthening_international_trade_regime_for_wildlife_28082019
  8. Kenya’s giraffes slump under local bushmeat trade. African Wildlife Foundation. https://www.awf.org/news/kenyas-giraffes-slump-under-local-bushmeat-trade
  9. A bold plan to save Africa’s shrinking giraffe herds. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/article/bold-plan-to-save-africas-giraffes-feature
  10. Bushmeat hunting: The greatest threat to Africa’s wildlife? Mongabay. https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife. /https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife/
  11. Bibles, bar stools and cowboy boots: How the US market in giraffe products is driving their ‘silent extinction’. Independent. https://www.independent.co.uk/environment/illegal-wildlife-trade-giraffes-extinction-africa-us-hunting-markets-a9674996.html?fbclid=IwAR26w_Cnt2g4OTmrTefItL1vBjT5Di1RKbHo0EBBZUFcSw2NyJ862iZSles
  12. In Tanzania, Survival of Giraffes Is Influenced by How Close They Live To Towns. Science The Wire. https://science.thewire.in/environment/in-tanzania-survival-of-giraffes-is-influenced-by-how-close-they-live-to-towns/
風言
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從少對動物行為和演化著迷,特別喜愛長頸鹿,修讀了生態學系的環境保護碩士。 愛到不同地方作生態旅遊,閒時也會觀鳥和閱讀有關書籍,希望透過文字介紹神奇的動物行為和生態冷知識。