第一部科幻作品《科學怪人》的誕生──〈談科論幻話創意〉

• 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。

星際捷徑

一個無底深淵怎能成為星際飛行的捷徑呢？原來按照愛因斯坦的理論，黑洞是一個時空曲率趨於無限大——也就是說，時空本身已「閉合」起來的區域。但往後的計算顯示，若收縮的星體質量足夠大的話，時空在閉合到某一程度之後，會有重新開敞的可能，而被吸入的物體，將可以重現於宇宙之中。只是，這個「宇宙」已不再是我們原先出發的宇宙，而是另一個宇宙、另一個時空（姑毋論這是甚麼意思）。按照這一推論，黑洞的存在，可能形成一條時空的甬道（稱為「愛因斯坦－羅森橋接」），將兩個本來互不相干的宇宙連接起來。

這種匪夷所思的推論固然可以成為極佳的科幻素材，但對於克服在我們這個宇宙中的星際距離，則似乎幫助不大。然而，一些科學家指出，愛因斯坦所謂的另一個宇宙，很可能只是這一宇宙之內的別的區域。如果是的話，太空船便可由太空的某處飛進一個黑洞之內，然後在遠處的一個「白洞」（white hole）那兒走出來，其間無須經歷遙遠的星際距離。把黑洞和白洞連結起來的時空甬道，人們形象地稱之為「蛆洞」、「蛀洞」或「蟲洞」（wormhole）。

「蛆洞」是否標誌著未來星際旅行的「捷徑」呢？不少科幻創作正以此為題材。其中最著名的，是《星艦奇航記》第三輯《太空站深空 9 號》（Deep Space Nine, 1993-1999），在劇集裡，人類發現了一個遠古外星文明遺留下來的「蛆洞」，於是在旁邊建起了一個龐大的星際補給站，成為了星際航運的聚散地，而眾多精彩的故事便在這個太空站內展開。

我方才說「最著名」，其實只限於《星艦》迷而言。對於普羅大眾，對於「蛆洞」作為星際航行手段的認識，大多數來自二○一四年的電影《星際效應》（Interstellar，港譯：《星際啟示錄》），其間人類不但透過蛆洞去到宇宙深處尋找「地球 2.0」（因為地球環境已大幅崩壞），男主角更穿越時空回到過去，目睹多年前與年幼女兒生離死別的一幕。電影中既有大膽的科學想像，也有感人的父女之情，打動了不少觀眾。大家可能有所不知的是，導演基斯杜化．諾蘭（Christopher Nolan, 1970-）邀請了知名的黑洞物理學基普．索恩（Kip Thorne, 1940-）作顧問，所以其中所展示的壯觀黑洞景象，可不是憑空杜撰而是有科學根據的呢！

那麼蛆洞是否就是人類進行星際探險的寄託所在呢？

然而事情並非這麼簡單。我們不要忘記，黑洞的周圍是一個十分強大的引力場，而且越接近黑洞，引力的強度越大，以至任何物體在靠近它時，較為接近黑洞的一端所感受到的引力，與較為遠離黑洞的一端所感受到的，將有很大的差別。這種引力的差別形成了一股強大之極的「潮汐張力」（tidal strain），足以把最堅固的太空船（不要說在內的船員）也撕得粉碎。

潮汐張力的危險不獨限於黑洞，方才提及的中子星，其附近亦有很強的潮汐力。 拉瑞．尼文（Larry Niven, 1938-，港譯：拉利．尼雲）於一九六六年所寫的短篇〈中子星〉（Neutron Star），正以這一危險作為故事的題材。

尤有甚者，即使太空船能抵受極大的潮汐力，在黑洞的中央是一個時空曲率趨於無限，因此引力也趨於無限的時空「奇點」（singularity）。太空船未從白洞重現於正常的時空，必已在「奇點」之上撞得粉碎，星際旅程於是變了死亡旅程。

然而，往後的研究顯示，以上的描述只適用於一個靜止的、沒有旋轉的黑洞，亦即「史瓦西解」所描述的黑洞。可是在宇宙的眾多天體中，絕大部分都具有自轉。按此推論，一般黑洞也應具有旋轉運動才是。要照顧到黑洞自旋的「場方程解」，可比單是描述靜止黑洞的史瓦西解複雜得多。直至一九六三年，透過了紐西蘭數學家羅伊・卡爾（Roy Kerr, 1934-）的突破性工作，人類才首次得以窺探一個旋轉黑洞周圍的時空幾何特性。

旋轉的黑洞

科學家對「卡爾解」（The Kerr solution）的研究越深入，發現令人驚異的時空特性也越多。其中一點最重要的是：黑洞中的奇點不是一個點，而是一個環狀的區域。即只要我們避免從赤道的平面進入黑洞，理論上我們可以毋須遇上無限大的時空曲率，便可穿越黑洞而從它的「另一端」走出來。

不用說，旋轉黑洞（也就是說，自然界中大部分的黑洞）立即成為科幻小說作家的最新寵兒。

一九七五年，喬．哈德曼（Joe Haldeman,1943-）在他的得獎作品《永無休止的戰爭》（The Forever War, 1974）之中，正利用了快速旋轉的黑洞（在書中稱為「塌陷體」——collapsar）作用星際飛行——以及星際戰爭得以體現的途徑。

由於黑洞在宇宙中的分佈未必最方便於人類的星際探險計劃，一位科學作家阿德里安．倍里（Adrian　Berry,1937-2016）更突發奇想，在他那充滿想像的科普著作《鐵的太陽》（The Iron Sun, 1977）之中，提出了由人工製造黑洞以作為星際轉運站的大膽構思。

要特別提出的一點是，飛越旋轉黑洞雖可避免在奇點上撞得粉碎，卻並不表示太空船及船上的人無須抵受極強大的潮汐力。如何能確保船及船員在黑洞之旅中安然無恙，是大部分作家都只有輕輕略過的一項難題。

此外，按照理論顯示，即使太空船能安然穿越黑洞，出來後所處的宇宙，將不是我們原先出發的那個宇宙；而就算是同一個宇宙，也很可能處於遙遠的過去或未來的某一刻。要使這種旅程成為可靠的星際飛行手段，科幻作家唯有假設人類未來對黑洞的認識甚至駕馭，必已達到一個我們今天無法想像的水平。

然而，除了作為星際飛行途徑，黑洞本身也是一個怪異得可以的地方，因此也是一個很好的科幻素材。黑洞周圍最奇妙的一個時空特徵，就是任何事物——包括光線——都會「一進不返」的一道分界線，科學家稱之為「事件穹界」（event horizon）。這個穹界（實則是一個立體的界面），正是由當年史瓦西計算出來的「史瓦西半徑」（Schwarzschild radius）所決定。例如太陽的穹界半徑是三公里，也就是說，假若一天太陽能收縮成一個半徑小於三公里的天體，它將成為一個黑洞而在宇宙中消失。「穹界」的意思就是時空到了這一界面便有如到了盡頭，凝頓不變了。

簡單地說，穹界半徑就是物體在落入黑洞時的速度已達於光速，而相對論性的「時間延長效應」（time dilation effect）則達到無限大。對太空船上的人來說，穿越界面的時間只是極短的頃刻，但對於一個遠離黑洞的觀測者，他所看到的卻是：太空船越接近界面，船上的時間變得越慢。

而在太空船抵達界面時，時間已完全停頓下來。換句話說，相對於外界的人而言，太空船穿越界面將需要無限長的時間！

無限延長的痛苦

了解到這一點，我們便可領略波爾．安德遜（Poul Anderson, 1926-2001）的短篇〈凱利〉（Kyrie, 1968）背後的意念。故事描述一艘太空船不慎掉進一個黑洞，船上的人自是全部罹難。但對於另一艘船上擁有心靈感應能力的一個外星人來說，情況卻有所不同。理由是她有一個同樣擁有心靈感應能力的妹妹在船上，而遇難前兩人一直保持心靈溝通。由於黑洞的特性令遇難的一剎（太空船穿越穹界的一剎）等於外間的永恆，所以這個生還的外星人，畢生仍可在腦海中聽到她妹妹遇難時的慘叫聲。

安德遜這個故事寫於一九六八年，可說是以黑洞為創作題材的一個最早嘗試。

太空船在穹界因時間停頓而變得靜止不動這一情況在阿爾迪斯一九七六年寫的《夜裡的黑暗靈魂》（The Dark Soul of the Night）中，亦有頗為形象的描寫。恆星的引力崩塌，在羅伯特．史弗堡（Robert Silverberg）的《前往黑暗之星》（To the Dark Star, 1968）之中卻帶來另一種（雖然是假想的）危險。故事中的主人翁透過遙感裝置「親身」體驗一顆恆星引力塌陷的過程，卻發覺時空的扭曲原來可以使人的精神陷於瘋狂甚至崩潰的境地。

以穹界的時間延長效應為題材的長篇小說，首推弗雷德里克．波爾（Frederik Pohl, 1919-2013）的得獎作品《通道》（Gateway, 1977），故事描述人類在小行星帶發現了由一族科技極高超的外星人遺留下來的探星基地。基地內有很多完全自動導航的太空船，人類可以乘坐這些太空船穿越「時空甬道」抵達其他的基地，並在這些基地帶回很多珍貴的，因此也可以令發現者致富的超級科技發明。

故事的男主角正是追尋這些寶藏的冒險者之一。他和愛人和好友共乘一艘外星人的太空船出發尋寶，卻不慎誤闖一顆黑洞的範圍。後來他雖逃脫，愛人和好友卻掉進黑洞之中。但由於黑洞穹界的時間延長效應，對於男主角來說，他的愛人和好友永遠也在受著死亡那一刻的痛苦，而他也不歇地受著內疚與自責的煎熬。

故事的內容由男主角接受心理治療時逐步帶出。而特別之處，在於進行心理治療的醫生不是一個人，而是一副擁有接近人類智慧的電腦。全書雖是一幕幕的人機對話，描寫卻是細膩真摯、深刻感人，實在是一部令人難以忘懷的佳作。

由於這篇小說的成功，波氏繼後還寫了兩本續集：《藍色事件穹界以外》（Beyond the Blue Event Horizon, 1980）及《希徹會晤》（Heechee Rendezvous, 1984）。而且兩本都能保持很高的水準。

時間延長效應並非一定帶來悲劇。在先前提及的《永無休止的戰爭》的結尾，女主角正是以近光速飛行（而不是飛近黑洞）的時間延長效應，等候她的愛侶遠征歸來，為全書帶來了令人驚喜而又感人的大團圓結局。

七○年代末的黑洞熱潮，令迪士尼（Walt Disney）的第一部科幻電影製作亦以此為題材。在一九七九年攝製的電影《黑洞》（The Black Hole）之中，太空船「帕魯明諾號」在一次意外中迷航，卻無意中發現了失蹤已久的「天鵝號」太空船。由於「天鵝號」環繞著一個黑洞運行，船上的人因時間延長效應而衰老得很慢。這艘船的船長是一個憤世疾俗的怪人，他的失蹤其實是故意遠離塵世。最後，他情願把船撞向黑洞也不願重返文明。

比起史提芬．史匹堡（Steven Spielberg, 1946-）的科幻電影，這部《黑洞》雖然投資浩大，拍來卻是平淡乏味，成績頗為令人失望。除了電影外，科幻作家艾倫．迪安．霍斯特（Alan Dean Foster, 1946-）亦根據劇本寫成的一本同名的小說。

——本文摘自《超次元．聖戰．多重宇宙》，2023 年 11 月，二○四六出版，未經同意請勿轉載。

• 作者／寒波

如果你收到寫作主題「從醫學技術到生命藝術－後人類與後物種」，你會怎麼理解這個題目？嗯，這題一定有人寫過，萬事問 Google，演算法讓一篇 2006 年的論文名列前茅，就從它開始好了。

藝術家的身體改造

這篇已顯過時的文章〈醫學干預—視覺藝術遇見醫學技術（Medical interventions—visual art meets medical technology）〉，提到幾位藝術家及他們的創作，第一位叫作奧蘭（Orlan）。這位法國藝術家最出名的事蹟，是在 1990 年代經歷多次整形手術，將自己身體的某部分改造成蒙娜麗莎、維納斯的外觀。

自己整形昭告天下，來反思別人的整形，奧蘭以自體為素材的創作轟動一時。她較新的新聞是 2013 年時，控告女神卡卡 2011 年的〈天生完美〉音樂錄影帶，抄襲她 1996 年的概念，並且索賠 3170 萬美金。最後奧蘭敗訴，還要賠償 1.8 萬美金。她應該是沒有演出行為藝術的意思。

整形手術自古有之，隨著醫學技術不斷進步，如今「醫美」成效可謂鬼斧神工，身體改造程度遠超過奧蘭的人也為數不少。然而，現實世界中最激進的肉體改造實踐，在科幻想像中只能算是幼幼班。

科幻很豐滿，現實很骨感

許多科幻作品中，運用自如的義肢和指甲彩繪同等級，大腦如電腦可以連結數據庫，人造人、改造人是常態角色，觀眾時常爭議某個角色到底是人或不算人，算生化人、仿生人，還是賽伯格。

這篇文章的高端讀者們，若看到舉例是《攻殼機動隊》、《魔鬼終結者》或《銀翼殺手》，肯定認為作者只會跟風。那就舉些冷門又沒那麼冷門的例子：《阿伊朵（IDORU）》、《海伯利昂（Hyperion）》、《小黑盒子（The Little Black Box）》。

隨著生物科技發展，科幻的眼鏡鍵盤俠，也讓出不少空間給試管白袍人。可惜科幻與科學往往是兩回事，《曼谷的發條女孩》藝術成就頗為可觀，對遺傳學的描述卻一塌糊塗，水準堪比《星海爭霸》。

然而，人造人講起來那麼順口，如今的科學技術不要說造人，即使只是最簡單的生命體，想要無中生有也非常困難。1818 年問世《科學怪人》描述的人造生命，至今依然是無法突破的障礙。

現實中的進度到哪兒呢？病毒不算，最小的生物僅有 525 個基因，叫作生殖道黴漿菌（Mycoplasma genitalium）。假如只求維生，有些基因是不需要的，於是科學家去除其一個一個基因，以此為基礎創造出名喚「JCVI-syn3.0」的人造生命，只有 473 個基因……好了，這種題材要是寫成科幻小說，不加入大量的屍體、裸體，應該是賣不出去。

來改造基因吧

人類不會無中生有新生命，改造既有的生物倒是在行。自古以來人類便透過人為挑選，造就一種又一種馴化的動物、植物，而且持續育種。在了解 DNA、蛋白質的法則，又研發出分子生物學的工具以後，每個人只要有裝備與材料，都可以改變遺傳訊息。

說起來簡單，其實也沒有那麼容易。單純「改變遺傳訊息」非常簡單，只要用 X 光、紫外線等輻射直擊細胞，就可以破壞性的改變 DNA 序列，但是一般人想像的好像不是這種。若是希望比較精確的修改，則需要借用生命的產物：各種酵素。

DNA 遺傳訊息由許多 ATCG 排列組成，有些酵素可以切割特定組合的 DNA 位置，例如見到 AATGCC 這種序列，便切斷成 AATG 和 CC。此一技術在 1970 年代開始使用後，協助人類邁入生物科技的時代。

基因改造的另一常用技術來自「跳躍的基因」，和轉座子、轉位子等中文名詞，皆指稱英文的 transposable element。生物所有的遺傳訊息合稱基因組，「玉米田裡的先知」麥克林托克率先發現，有些遺傳片段會在基因組的不同位置跳躍。後來有人想到可以利用轉座子的特質，去改變遺傳訊息為人所用。

這些方法使用上算是不難，卻沒那麼精準。每一個 DNA 位置都有 ATCG 四種可能性，讓 6 個位置隨機組合，有 4096 分之 1 的機率會出現 AATGCC 這樣的片段。乍看機率不高，可是人的基因組總共有 30 億個位置，一乘起來……而轉座子實用上也有不少限制。

基因剪刀：幾個改寫生命密碼的工具

切割 DNA 的酵素及其辨識序列，搭配起來類似密碼。排列組合一致的機率愈低，密碼愈難靠亂槍打鳥的試誤破解；DNA 序列符合辨識的機率愈低，操作也能愈精準，不容易影響其餘不想改變的位置。

那麼有沒有習慣辨識十幾二十個位置的酵素呢？要是能隨心所欲控制酵素在基因組上作用的位置，像控球大師麥達克斯（Greg Maddux）那般想投哪就投哪，將有多大的實用價值？

不少專家經歷多年奮鬥，研發出兩款尖端科技的結晶：鋅手指（Zinc finger）、類轉錄活化因子核酸酶（transcription activator-like effector nucleases，簡稱 TALEN）。名字是聽起來很科幻，可惜它們都不太好用，這也使得另一款技術一推出便大受好評：CRISPR。

如今還沒下檔就乏人討論的科幻電影，都已經出現 CRISPR 之名，說明它的成功。CRISPR 原本是細菌的免疫系統，被人變成基因改造的工具，它的全名 clustered regularly interspaced short palindromic repeats 其實也很科幻。

和之前的技術相比，CRISPR 尊絕不凡，不能屈就基因改造這舊名詞，要配上「基因編輯」才高端（其實本質上還是同一回事）。由於操作簡單又迅速，相關技術被廣泛應用，發明人也已經獲得諾貝爾獎。

佛蘭金仙的想像與實踐

受到諾貝爾獎肯定，被普遍使用的尖端生物科技，不時要來上幾條醜聞。影響不下 CRISPR 的幹細胞，曾經有小保方晴子的造假事件。濫用 CRISPR 最知名的案例，無疑是 2018 年底賀建奎的基因改造嬰兒：他用 CRISPR 技術移除一個基因，隨後兩位基因改造人誕生。

我們身體的細胞分為兩種：體細胞和生殖細胞，體細胞不會遺傳給下一代，生殖細胞會。目前各界普遍接受的底線是，針對人類的基因改造研究，不可以遺傳到下一代，所以禁止對人類胚胎幹細胞的操作。賀建奎不但打破底線，還真的搞出活生生的寶寶，真可謂當代的「佛蘭金仙」，實現梁啟超、嚴復一百多年前的野望。

一百多年前的中國在內憂外患下，不少知識份子抱持讓國家民族強大的夢想。造就「科學怪人」的英國以及西方文化，普遍將其視為負面形象的怪物，但是嚴復 1898 年介紹科學怪人時，採取非常正面的態度，他甚至覺得一個人成為別人眼中的科學怪人，也是歷史進步的方式。隔年梁啟超在文章〈動物談〉中更是讚頌「佛蘭金仙」，也就是 Frankenstein 為「沉睡中的獅子」、「先睡後醒的巨物」。

賀建奎應該聽過梁啟超、嚴復，大概不知道佛蘭金仙。不過不要緊，作為中國先賢的繼承人，賀建奎成為這個時代的佛蘭金仙，創造出別人眼中的科學怪人——沈睡的獅子醒了，中國人民站起來了！

邁入未來前，先回首智人這個物種的過去

好消息是，站起來的中國人又坐了回去。賀建奎和科學怪人一樣消聲匿跡，至少暫時如此。短時間內，中國人並不至於自我改造為全新的物種，進入「後人類」的階段。

如今的「人類」都屬於同一個「物種」，並沒有明顯分化，預備形成新物種的跡象。如上所述，僅管科學技術持續進步，和科幻想像相比，當下能做的仍很有限。

科技、文化快速發展的我們什麼時候會邁向後人類呢？思考這個問題，不妨反過來思量已經發生過的歷史：如何從「前人類」與「前物種」演變為當今的人類物種。

物種是分類的概念，方式很多。人類這類兩性生殖的動物，可以用「生物物種（biological species）」定義，也就是「個體間可以生下後代，沒有生殖隔離發生，後代彼此間也能再生下後代」。一些遺傳學研究指出，如今分家最久的人類族群可能超過 30 萬年，卻依然不存在生殖隔離，仍可歸類為同一物種。

生殖隔離有程度之別，原本屬於同一物種的生物，若是開始生殖隔離，累積到一個程度而不再能產下共同的後代，便能視作有新物種誕生。簡單說來，我們所屬的物種稱為智人（Homo sapiens），和平行發展的近親尼安德塔人、丹尼索瓦人，擁有共同的祖先海德堡人（Homo heidelbergensis），因此海德堡人（或其他定義下，算是我們直系祖先的那種人）可以算是智人的「前物種」。

智人的基因組中存在少量尼安德塔人、丹尼索瓦人的 DNA 特徵，源自幾萬年前的情慾交流。既然可以生下後代，能算是同一個物種嗎？答案因智人而異。考慮到三者遺傳上分家超過 55 萬年，又已經存在相當的生殖隔離，否則也分不出彼此的遺傳差異，我想區分成不同物種比較合適。

身心俱全，成為完全體的現代人類

但是人類不只由 DNA 定義，尤其是我們智人。與近親在遺傳上分家後，智人走上愈來愈獨特的道路，漫長的過程並非一步到位，至少可以分為身心兩個方面。

近來學術文獻描述智人時，流行一個名詞：「解剖學意義上的現代人（anatomically modern human）」，這兒的「現代」不是看年份，而是和海德堡人、直立人（Homo erectus）等古早人（archaic hominin）對照。具備智人形態特徵的化石，最早距今 30 多萬年；所以有 30 多萬年前的現代人，也有 11 萬年前的古早人。

身體形態比較容易辨識，頭腦心智、行為表現卻難的多。兩位外觀相似的人，心靈和行為可能截然不同。光看化石的形態特徵，能分辨誰長的像智人，卻無法判斷是否為「行為學意義上的現代人（behaviorally modern human）」。採用此一概念，尚未發展出類似我們心智、行為的智人，或許可以算是「前人類」的階段。

前人類是怎樣過渡到人類的？這是人類演化學爭論不休，近來成果可觀的一大問題。最直接的設想是，假如古代人展現出抽象、象徵思維、藝術創作等特徵，便足以視為「跟我們一樣的人類」。

儘管證據稀少而零碎，逐漸累積的考古學證據指出，距離遙遠的東南亞與歐洲兩地，智人距今 4 萬年前就會在壁畫、雕刻中展現明確的象徵思維；可見當時的智人，肯定擁有和我們一樣複雜的心靈。貝殼珠之類缺乏實用價值的物品，具有價值交換、情感互動、身份認同等用途，在非洲、中東的使用歷史有 10 多萬年。

更早以前不清楚，但是十萬多年前的智人，現代價值應已足夠，足以貼上「人類」的標籤。也就是說，心智和我們平起平坐的同類，已經有超過十萬年的歷史。

人類的下一階段，從神獸到神人？

目前的人類如何演變而來？按照上述脈絡，先是智人與近親在遺傳上分家，累積生殖隔離（超過距今 50 萬年），接著產生特定的形態特徵，形成新的身體（超過距今 30 萬年），從「前物種」轉型為智人物種；接著又出現行為、思維、文化上的轉變（超過距今 10 萬年），從「前人類」過渡到心靈複雜的人類。

即使長期缺乏接觸，智人間要產生生殖隔離也不容易，實際看來幾萬年都不夠。未來人們只要持續情慾交流，幾乎不可能讓生殖隔離累積到形成新的「後物種」。但是「人類不只由 DNA 定義」的道理一如過往，倘若人為影響導致非常巨大的文化差異，衍生自現代人的「後人類」便有機會誕生。

哈拉瑞的暢銷書「人類三部曲」，前兩本的中文副標題分別叫作「從野獸到扮演上帝」和「從智人到神人」，可謂以劇烈變化的觀點看待人類演化的路徑。我想也可以反過來，採取連續演進的解讀：智人其實早有成為神人的潛力，即使早在野獸的階段，也已經是配備神性的野獸；從神獸到智人，再到神人的發展，是發揮潛能而實踐的過程。

人類持續演化下，假如過程中沒有滅亡，或是受到其他智慧生命干預，神獸有機會徹底開發潛能而成為神人。未來將如何發生？到時候帶來轉變的，會是不斷在已知疆域之外探索的藝術家、科學家、思想家、政治家，或是其他角色，像是哈里．謝頓（Hari Seldon）、保羅．亞崔迪（Paul Atreides）之類的人物？

如果人類真的邁入下一階段，我猜不會是任何特定角色或人物，而是心智的集體成果。過程中會涉及極少數幾位天選之人，如精通科學的思想家、具備藝術感的科學家、洞觀事物本相的藝術家、某件事以外什麼都不懂的專業精英（為避免誤會，本文提及的所有真實人名皆不屬於上述行列），甚至是覺醒的人工智慧。

不過想像力再強大，發揮出的超能力，還是要擺在人類集體的框架中落實。我們不論願不願意，或許都牽涉其中。

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