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人工智慧的發端 │ 科學史上的今天:08/31

張瑞棋_96
・2015/08/31 ・1033字 ・閱讀時間約 2 分鐘

很久很久以後,當銀河飛龍裡的生化人百科少校 (Data) 要尋根追溯他所擁有的人工智慧最初源頭時,他會發現「人工智慧之父」這個頭銜除了圖靈之外,更多是連結到約翰 · 麥卡錫 (John McCarthy, 1927-2011) 這個名字。

麥卡錫也是天才兒童,雖然自小體弱多病而常缺課,卻靠自學而比一般人早兩年自高中畢業;也靠自學讀完高等微積分,因此進入加州理工學院後得以免修。只是他因體育課屢屢被當,因而直到 1948 年才順利畢業。

就在這一年,第一屆「希克森研討會」(Hixon Symposium) 在加州理工學院舉行,會議主題是「大腦機制與行為」,主要探討認知科學。出席者包括物理學家、心理學家,以及馮紐曼、圖靈與夏農這幾位催生現代電腦的先驅。跑來旁聽的麥卡錫就是聽了馮紐曼的演講──「自動機的一般與邏輯理論」,而受到啟發,才開始思考電腦模擬人腦的可能性。

不過麥卡錫無法接觸當時仍相當稀有的大型電腦主機,因此只停留在抽象思考的階段。1951 年,他取得普林斯頓的數學博士學位後,留在學校教書。第二年就利用暑假跑去貝爾實驗室打工,主動接觸夏農,討論智慧型電腦的可能性。而他在蒐集資料時,發現大家著重的自動機演算法根本稱不上「智慧」,於是他偕同夏農、閔斯基等人,於 1955 年 8 月 31 日發表論文,提議次年舉辦人工智慧的研討會;這正是人工智慧 (Artificial Intelligence) 一詞首度問世。

1956 年他在任教的達特矛斯 (Dartmouth) 學院召開第一次大型的人工智慧會議,凝聚大家對人工智慧的認知與發展方向。四年後他公開發表 LISP 程式語言,成為日後人工智慧領域最受歡迎的程式語言,其中的許多概念後來也被其它不同語言採用。除此之外,目前蔚為風潮的雲端運算,其背後的概念最早也是源自麥卡錫在 1961 年提出的時間共享模式 (time-sharing model)。

麥卡錫的先見影響深遠,例如 iPhone 上的 Siri 語音助理即體現了他這兩項創見,可說已略見人工智慧的雛形;隨著 IBM 的華生電腦打敗人腦贏得機智問答冠軍,2014 年又有電腦程式在圖靈測試中邁進了一大步,誰也不敢說麥卡錫夢想的人工智慧未來會走得多快、走得多遠。

圖靈率先提出電腦能否思考的可能性與測試方法,但真正提出實際架構,並登高一呼帶動後續研究風潮的卻是麥卡錫,因此很多人認為他才是真正的「人工智慧之父」。1971 年,麥卡錫獲得計算機領域最高榮譽的圖靈獎,除了表彰他的貢獻,也頗有承先啟後的意義。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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在臺灣,哪些人該優先接種第 3 劑 COVID-19 疫苗?——淺談開打前應評估的重要因素

miss9_96
・2021/09/28 ・4152字 ・閱讀時間約 8 分鐘

你覺得在臺灣,第幾類應該優先接種第 3 劑 COVID-19 疫苗?

隨著新型冠狀病毒(COVID-19)持續蔓延,美國於 9 月 22 日追隨英國,提供加強針疫苗給特定族群(高齡、脆弱族群,或生活中容易染疫者)[1, 2]。臺灣也考量在未來提供第 3 劑給民眾[3]。那麼,為啥需要?打了就變得好棒棒嗎?

為什麼需要額外的第 3 針?

1. 萬中選一的體質:打了疫苗,還是沒抗體

就有人對疫苗無感

每個人的體質都不同,因此疫苗無法保證「每個人」都有相同的反應。就各家疫苗 1, 2 期試驗的數據得知,儘管產生抗體的比例,也就是血清轉化率(seroconversion rate)很高,約 94% 以上[4] [註1];但施打族群放大到百萬、千萬人後,必然有數千、甚至萬人的體內,不會產生抗體。而這種現象,在免疫系統較弱的族群(如:年長者、免疫抑制族群)裡會更加嚴峻,如:需服用免疫抑制藥物的器官移植患者,接種莫德納(Moderna)疫苗後的血清轉化率僅有 49% [5],而他們同時也是 COVID-19 的易重症族群;對他們而言,原始的 2 劑疫苗設計下,保護可能不足。

2. 全球煉蠱場,病毒快樂成長

病毒長得和祖先越來越不像。

COVID-19 確診者已超過二億人,全球猶如超大型煉蠱場,養出各式變異株。而病毒突變後,疫苗的效力可能會下降。以現今流行的 Delta 株而言,AZ 疫苗的保護力從 66% 降至 59%、輝瑞(BNT)疫苗從 93% 降至 87%(對照 Alpha 株)[6]。可以想見,未來在疫苗普遍施打的「人擇」下,新變異株將會更有效地躲避疫苗,因此在原始的 2 劑疫苗設計下,保護可能出現缺口。

3. 抗體自然衰退

體內抗體濃度會減少。

針對 COVID-19 染疫康復者的研究,中和抗體效價的半衰期約 108 天[7]。換言之,即使病毒沒有突變、人人都有抗體,在歲月的摧殘下,未來某一天,我們身上的抗體也會衰退到無法抵禦病毒

即使病毒沒有突變、人人都有抗體,未來某一天,我們身上的抗體也會衰退到無法抵禦病毒。圖/Pixabay

真實世界裡,疫苗保護力減弱多快?威脅很嚴重嗎?

聽起來很可怕,那真實世界裡,疫苗保護力衰退很快嗎?不幸的是,不同研究都指向相似的結論──「疫苗保護力正以『逐月』的速度衰退」。

英國調查發現,剛接種兩劑輝瑞(BNT)疫苗的保護力約 92%,但第 30、60 和 90 天後,保護力衰退為 90%、85% 和78%。而 AZ 疫苗衰退較為緩慢,到了第 90 天,保護力將從 69% 降至 61% [8]

美國研究指出,在對抗住院重症方面,相較於莫德納疫苗,輝瑞(BNT) 疫苗似乎衰退得更明顯(表1)[9]。接種後的 4 個月內,兩款 mRNA 疫苗的效力都超過九成,但超過 4 個月後,輝瑞 (BNT) 疫苗保護力衰退至 77%。雖然不清楚原因,但輝瑞 (BNT) 疫苗的減弱速度,似乎比莫德納、AZ 還來得快

疫苗效力(95% 信賴區間
莫德納(Moderna)
完整接種後 14~120 天93% (90-95)
完整接種後 >120 天92% (87-96)
輝瑞(BNT)
完整接種後 14~120 天91% (88-93)
完整接種後 >120 天77% (67-84)
表1:美國 3~8 月期間,接種 COVID-19 疫苗後,對抗重症住院的效力變化。資料來源 / 參考文獻 9

獨立的研究皆指出,疫苗的保護力正以「逐月」的速度衰退,雖然還尚未知不同品牌、不同族群的影響,但英美研究已足以令人皺眉。然而,以色列的報告更加令人不安。

以色列科學家進行調查,分別在 1~5 月接種疫苗,且在六月的當月確診的民眾資料後,發現「輝瑞(BNT)疫苗的保護力正在減弱」,且各年齡層的趨勢皆同 (下圖)[10]。3 月才接種疫苗的年長者,避免重症的能力是 1 月接種者的 1.7 倍;換言之,距離施打的時間越久,接種者染疫、重症的風險也提高

基於各種研究,以色列針對脆弱族群和 60 歲以上長者,在 7 月 12 日批准第 3 劑的施打政策,成為全球首個提供加強針的國家。

不同時段接種輝瑞(BNT)疫苗的以色列民眾,在六月感染、重症的比例。請注意,上圖在 16~59 歲區間之白色區塊,是屬於脆弱族群,而單獨專案施打,應謹慎解讀。資料來源 / 參考文獻 10

真實世界裡,給了第3劑就好棒棒嗎?

近日,新英格蘭醫學期刊《New England Journal of Medicine》刊出以色列第 3 劑政策的成果[11]。研究超過 110 萬長者(> 60 歲)的數據發現,相較於僅 2 劑疫苗,提供第 3 劑輝瑞(BNT)疫苗後:

  • 感染機率,降低 11.3 倍
  • 重症可能,降低 19.5 倍

重要的是,即使是 Delta 變異株肆虐的當下,提供第 3 劑後的保護力,都可衝回 95%,對於降低醫療負擔,相當值得期待

給了第 3 劑,不會出問題嗎?

當然有風險

美國曾召開專家委員會,就第 3 劑進行討論(會議直播網址)。令人讚嘆的是,專家群反對拜登總統表示「所有成年美國人,都追加第 3 劑」,理由是壯年、青少年的第 3 劑安全性資料不足、無法說服專家,施打效益高於副作用風險;專家僅建議高齡、脆弱族群的第 3 針[12],此等風骨、令人敬佩。

為什麼第 3 劑有顧慮呢?

實際案例已發現,有些罕見但可能傷殘的副作用,似乎隨著劑數而增加,如:mRNA 疫苗的心肌炎、腺病毒疫苗的格林─巴利症候群(GBS, Guillain-Barré syndrome,罕見神經炎),相較於第 1 劑,這些副作用更常發生在第 2 劑[13, 14]。因此有理由擔心,在COVID-19 重症風險低的壯年、青少年身上,若接種第 3 劑,其疫苗帶來的風險,可能大於疫苗效益

而美國食品藥物管理署(U.S. Food and Drug Administration)大致遵從專家建議[15],再增加一類,即「工作、生活中容易接觸新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)」,包含醫院工作者、教師等,可接種第 3 劑。而美國疾病管制中心(U.S. Centers for Disease Control and Prevention)則依循食藥署的授權範圍,正式宣布第 3 針的優先族群[16]

「應該」接種第 3 針:

  • 65 歲以上長者
  • 18 歲以上之長照住民
  • 50~64 歲,且有其他疾病(如:糖尿病等),若感染 COVID-19 可能惡化為重症者

「可以」接種第 3 針:

  • 18~49 歲,且有其他疾病(如:糖尿病等),若感染 COVID-19 可能惡化為重症者
  • 18~64 歲,且因職業因素,容易接觸或傳染 COVID-19 者(類似我國疫苗順序的第 7 類),其中包含且未來可能增加:
  1. 急救:如醫護、警消
  2. 教育:如教師、日托
  3. 監獄
  4. 郵政
  5. 公共交通
  6. 製造業
  7. 賣場
實際案例已發現,例如如mRNA 疫苗的心肌炎副作用,在重症風險低的青少年身上,施打第 3 劑的風險恐大於效益。圖/Pixabay

個人想法

關於臺灣的第 3 劑 COVID-19 的政策,以下是個人想法,歡迎討論:

  1. 因為抗體自然衰退、病毒「人擇」演化等因素,未來的第 3 劑,甚至第 4 劑的加強針,是必然的策略。身在臺灣的我們,應討論的是:誰優先?打什麼品牌?
  2. 因為青少年、青年接種第 2 劑 mRNA 疫苗的不適感、心肌炎的機會陡增,因此合理擔憂,第 3 劑 mRNA 疫苗的風險可能更高!是否要讓他們承受此不確定風險,需審慎、公開地討論。
  3. 綜合上述兩點,可以合理推論,向部分族群提供第 3 針,雖是必然,卻又有風險。個人建議,可考慮選擇蛋白質疫苗作為加強針,因為該技術之優勢為安全性高、副作用低(每年廣泛且重複接種的流感疫苗即為範例)。臺灣政府應支持高端疫苗、或引進 Novavax 疫苗,進行第 3 劑研究,做為第 3 劑,甚至每年一劑的主要選項。

保持冷靜,繼續前進。Keep Calm and Carry On.

註解

註 1:聯亞 COVID-19 疫苗的血清轉化率,在高風險的年長者組僅 88.57%,相較於其他品牌疫苗,著實偏低(中央社新聞)。

參考文獻

1. Jacqui Wise (2021) Covid-19: Booster doses to be offered to 30 million people in UK. BMJ. DOI:  https://doi.org/10.1136/bmj.n2261

2. FDA Authorizes Booster Dose of Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine for Certain Populations. 2021/09/22. U.S. Food and Drug Administration

3. 陳時中:第3劑疫苗採購中 確保111年夠用。2021/09/03。中央社

4. 蔣維倫 (2021) 「抗體中和效價」是什麼?看懂高端疫苗二期試驗的眉角。泛科學

5. Julian Stumpf, Torsten Siepmann. et. al. (2021) Humoral and cellular immunity to SARS-CoV-2 vaccination in renal transplant versus dialysis patients: A prospective, multicenter observational study using mRNA-1273 or BNT162b2 mRNA vaccine. Lancet Regional Health – Europe. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lanepe.2021.100178

6. 蔣維倫 (2021) Delta變異株傳播力真的比較強嗎?疫苗還有沒有用?泛科學

7. 蔣維倫 (2021) 落後的COVID-19疫苗難進行三期臨床試驗,該怎麼辦?科技報導

8. Katharine Sanderson (2021) COVID vaccines protect against Delta, but their effectiveness wanes. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02261-8

9. Wesley H. Self, MD; Mark W. Tenforde, MD, PhD. et. al. (2021) Comparative Effectiveness of Moderna, Pfizer-BioNTech, and Janssen (Johnson & Johnson) Vaccines in Preventing COVID-19 Hospitalizations Among Adults Without Immunocompromising Conditions — United States, March–August 2021. Morbidity and Mortality Weekly Report. DOI: http://dx.doi.org/10.15585/mmwr.mm7038e1.

10. Yair Goldberg, Micha Mandel. et. al. (2021) Waning immunity of the BNT162b2 vaccine: A nationwide study from Israel. medRxiv. DOI: https://doi.org/10.1101/2021.08.24.21262423

11. Yinon M. Bar-On, M.Sc., Yair Goldberg, Ph.D. et. al. (2021) Protection of BNT162b2 Vaccine Booster against Covid-19 in Israel. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa2114255

12. FDA vaccine advisers vote to recommend booster doses of Covid-19 vaccine in people 65 and older and those at high risk. 2021/09/18. CNN health

13. Philip R Krause, MD, Prof Thomas R Fleming, PhD. et. al. (2021) Considerations in boosting COVID-19 vaccine immune responses. The Lancet. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)02046-8

14. 蔣維倫 (2021) 青少年接種「輝瑞 BNT 疫苗」安全嗎?——憂慮的家長們不妨看看「美國統計數據」!泛科學

15. FDA Authorizes Booster Dose of Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine for Certain Populations. 2021/09/22. U.S. Food and Drug Administration

16. Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine Booster Shot. 2021/09/24. US Centers for Disease Control and Prevention

miss9_96
9 篇文章 ・ 2 位粉絲
蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9
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