【GENE思書軒】天才艾倫‧圖靈的一生

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

前陣子不知道各位是否有發漏到一個很科幻的消息，有一名 GOOGLE 工程師勒穆因（Blake Lemoine）上網公布他自己和他協助開發的對話型 AI LaMDA（Language Model for Dialog Applications）之間的對話紀錄。

他宣稱這個 AI 已經具有知覺和自我意識，甚至能對《悲慘世界》有獨到的評論，也略懂禪宗甚至能冥想。震驚的勒穆因形容它就像個 7 – 8 歲的孩子，而且 LaMDA 還明確表達自己是人而非 google 的財產。

難道說 AI 界最知名的圖靈測驗已經被 google 攻克了嗎？

圖靈與模仿遊戲

提起圖靈，大家心中應該會浮現以新世紀福爾摩斯、奇異博士走紅，人稱飾演天才專業戶的班奈狄克·康柏拜區 Benedict Cumberbatch）的臉。

他曾在一部名為《模仿遊戲》的電影中，詮釋了現代電腦科學概念之父艾倫‧圖靈 （Alan Turing） 的傳奇一生。他在二戰時期成功研發出一台能破解德軍密碼的計算機 Bombe ，而後更完成了電腦數學的理論化，在概念發展上仍是無人能出其右，例如他 1936 年提出的通用計算機/圖靈機架構，以及嘗試區隔AI與人的差異的哲學思考：圖靈測驗（Turing Test）。

圖靈測驗是一個思想實驗，早在 1950 年，第一台商用電腦連個影子都沒有的時代下，圖靈就已經思考到未來「計算機」的智慧表現將可能到達人類難辨真假的程度，具體來說這個思想實驗是如果一台機器能夠透過介面，與不知對面是機器人或是人類的受試者展開對話，而不被辨別出其機器身分，那麼就可稱這台機器具有智慧。

但我們也知道智慧有很多面向跟層次，語言和問題回應都不一定能反應這台機器有無智慧，因此這個思想實驗的有效性也被許多科學家和心理學家質疑。即使如此簡單粗暴的模仿遊戲，至今其實也都沒人能攻克。

等等，你可能會想到，前面提到的 google 工程師勒穆因，他不是已經分不出來對面是機器還是人了嗎？原因很簡單，他自己就是 AI 的開發者而非圖靈測試設定中的不知情受試者，因此根本不能算數，除非 google 拿這個 AI 給不知情民眾作測試。

不過今年 8 / 28 google 已經將這個對話機器人以 AI Test Kitchen 項目開放部分美國人作小規模測試，其中包含了「 Imagine It （想像一下）」，只要你說出一個想像或實際存在的地點，LaMDA 就會嘗試以文字描述，而另一個「List It（列個清單）」，則會幫你摘要分類起你提供的清單內容。最有可能和圖靈測驗有關係的「 Talk About It （你說看看）」項目，可以針對特定主題與使用者進行自由對談。

搞不好等到這個封閉測試結束後，我們會真的分不清楚現在到底是人還是 AI 在和我們對話，屆時也許就真能達成「通過圖靈測試」這個 AI 里程碑！

真實世界的棋靈王 AlphaGo

其實這已經不是 google 第一次用 AI 震驚世人了，讓我們回到 2016 年的圍棋大賽會場，當時 google 收購的公司 Deepmind 研發的圍棋計算 AI Alpha Go 以四勝一敗擊敗韓國棋王李世石，爾後又於 2017 年三戰全勝當時世界棋王柯潔。

若這場對奕發生在網路上，就像是棋靈王中佐為以 SAI 為化名擊敗塔矢名人，我們是否真的能分辨在電腦對面和你下棋的是 AI 藤原佐為、還是黑嘉嘉呢？

而這樣玄妙的畫面，當年還真的發生了，就在 2016 年末網路棋壇上一個名為 Master 的帳號出現，專挑職業棋士對奕，最後獲得 60 勝 1 和這麼大殺四方的成績。

而在第 54 局和中國棋聖聶衛平對奕後， Master 首次打出繁體中文「謝謝聶老師」，在第 60 局對上中國的古力九段 Master 更自曝身分，說出自己就是「AlphaGo 的黃博士」。這位黃博士就是打從 2012 就開發出國產圍棋程式 Erica ，爾後被 Deepmind 公司挖角，參與開發 AlphaGo 的台灣資深工程師黃士傑。

不論是讓工程師自己都認知錯亂的 LamDA ，或是在圍棋界痛宰各路棋王的 AlphaGo ，驚嘆之餘，我們更好奇的是，它們是怎麼開發出來的？

人工智慧的起起落落

讓我們來看看歷代電腦科學家們是如何發展出各種人工智慧，一路迎來現在幾乎琴棋詩書樣樣通的黃金時代，我先提醒大家，這過程可不是一帆風順，就像股票一樣起起落落，在 AI 的發展史上，套牢過無數科學家。

人工智慧這概念是在 1956 年提出，就在麥卡錫（John McCarthy）和明斯基（Marvin Minsky）、羅切斯特（Nathaniel Rochester）和香農（Claude Shannon）四位 AI 鼻祖與其他六位研究者參與的一個名為「達特茅斯夏季人工智慧研究會」的會議上，這一年也被公認為 AI 元年。

會議中除了人工智慧這個詞以外，當年這些金頭腦們就已經提出大家現在很熟悉的「自然語言處理」（就是 SIRI 啦）、神經網路等概念，而在這個會議後，正好遇上美蘇冷戰和科技競賽的時代。除了在大家耳熟能詳的阿波羅系列等太空任務上較勁外，兩大強國也投資大量資源在電腦科學上，期待能夠像圖靈當年那樣，開發出扭轉戰局的電腦科技。

而他們也不負所託產出了很多有趣的運用，例如第一個具備學習能力的跳棋程式、或是聊天機器人伊莉莎（Eliza）、醫療診斷系統「MYCIN」。史丹佛大學（Standord University）甚至就從那時開始研發現在很夯的汽車自動駕駛技術。

然而到了 70 年代初期，AI 的發展開始遭遇許多瓶頸，主要是研究者們慢慢發現，即使他們開發的AI 已經擁有簡單的邏輯與推理能力，甚至一定程度的學習能力，但仍離所謂智慧和判斷能力差太遠，使得當時的 AI 甚至被批評為只能解決所謂的「玩具問題（Toy Problem）」。

也因為能解決的問題太有限，也導致出資的英美政府失去了信心， AI 研究領域迎來了第一次寒冬。但這並非當時的科學家能力不足，而是他們生錯了時代，例如我們現在都經常聽到的「類神經網路」就是前述的 AI 鼻祖明斯基提出的。

就像仿生獸的創造者一樣，他想從大自然中找答案，而既然要探索智慧，明斯基就直接模仿人類腦細胞，做出第一台神經網路學習機，但當年受限於電腦硬體效能和可用的資料不足，使類神經網路沒有辦法像現在一樣揚名立萬。

在寒冬之中，另一位大神麥卡錫認為追求智慧和思考是緣木求魚，不如利用機器比我們還強大的優勢邏輯與運算，來幫我們解決問題就好，因此演進出「專家系統」這條路線，帶來人工智慧的復興。

專家系統的本質就是把所有參數和結果塞進去，用搜索和運算的方式來回答問題，這種人工智慧特別適合解決一些有明確答案的專業問題，所以被稱為專家系統，例如醫生針對已知病徵開立處方用藥，或是法律相關問題。

隨著電腦運算效能的大提升，專家系統在復興之路上有不少發揮和成果，但很快又遇到下一個瓶頸，即是「專家系統無法面對新問題」，例如即使能將開處方籤這件事自動化，但卻沒有辦法對應新疾病例如 COVID – 19，或是還沒來得及輸入資料庫的新型藥品，離取代醫生太遠了。

於是就像景氣循環一樣，大量投資的熱錢又開始泡沫化，人工智慧迎來了第二次寒冬，許多電腦科學家甚至改自稱自己在做自動化設計或最佳化系統等等來掩人耳目，避免被唱衰。

這概念非常合理，可惜受限於當時電腦硬體能力和資料量，因此原型機能解決問題的速度還不如傳統統計方式，但隨著電晶體的高速發展，以及網路世代帶來海量資料，類神經網路這門技藝開始文藝復興。

1984 年，美國普林斯頓大學的物理學家和神經學家霍普菲爾德（John Hopfield）用模擬集成電路（linear integrated circuit）完成了新的類神經網路模型，而雲端運算、大量資料讓科學家可以輕易的餵養資料訓練模型，更能夠增加更多「隱含層」讓運算更複雜，這種「深度學習技術」，讓人工智慧的第二次寒冬看見暖陽。

從李飛飛推出的 ImageNet 年度競賽開始，演化到 google 的 alphaGo ， AI 開始能夠認得圖像上的物件，甚至攻克本來被認為不可能攻克的圍棋領域。何會說圍棋曾被認為不可能被攻克呢？因為每一盤圍棋的複雜度可是高達 10 的 172 次方，比現在已知的宇宙原子數量還多，因此圍棋界才有「千股無同局」之說。

相較起來 1997 年 IBM 的深藍攻克的西洋棋複雜度僅有 10 的 46 次方，但也動用了 30 台電腦加裝 480 加速運算晶片，基本上就有如火鳳燎原中八奇思維的「我知道你的下一步的下一步」，當年深藍每一次下棋可是都暴力計算到了後面 12 步的發展，才打敗西洋棋世界冠軍卡斯帕羅夫。

AlphaGo 到底是怎麼算出這麼複雜的圍棋呢，難道它比深藍還厲害，能像是奇異博士雖然能透過時間寶石演算出一千四百多萬種平行宇宙的可能性才落子嗎？

這就要提到 Deepmind 公司非常有趣的洞見，那就是真正的智慧是捨棄那些無須多想、壓根不可能成功的可能性。 google 工程師使用了一種叫做蒙地卡羅樹搜尋的方式一方面讓 alpha go 大量隨機生成類神經網路參數和層數，二方面讓它快速搜尋並略過「不需要運算的路徑」。

這其實是我們日常生活中很熟悉的現象　——人腦的「捷思」，也就是直接專注於我們要解決的問題，忽略周遭的雜訊或多餘的想法。而類神經網路的設計思維是尋求最佳解而非唯一解，即使是 Alpha go 也會下錯棋，也曾輸給李世石，但關鍵是能夠在有限的資訊和時間中得到答案。

除了下出神之一手以外，Alpha go 這樣的 AI 能做的事情還多著， Deepmind 用 AlphaGo 打遍天下無敵手後宣布讓 AlphoGo 退休，後續將這套技術拿去學玩貪食蛇，打星海爭霸，展現出超越電競選手的技巧，現在甚至能預測蛋白質結構，或比醫生更精準地判定乳癌。

人類的最後堡壘陷落了嗎？

最後我們回到一開始的問題，實用化的 LaMDA 究竟有沒有可能通過圖靈測試呢？

即使目前 google 仍強烈否認 LaMDA 具有知覺，而勒穆因也因涉嫌洩漏商業機密被停職。英國謝菲爾德大學機器人學院教授羅傑‧摩爾澄清這個AI背後的算法體系只是「詞序建模」（world sequence modelling）而非「語言建模」（language modeling）。

他強調對答如流的 LaMDA ，會給你他有人格的感覺只是錯覺。但最新的應用中，google 找來了 13 個作家，測試以 LaMDA 為基礎開發的寫作協助工具LaMDA Wordcraft。運作上有點像手機輸入法的關聯字詞推薦概念，但它的設計完全是為了文字創作者而生，利用整個網際網路中的文字，它彷彿擁有了類似榮格「集體潛意識」的能力，當小說家起了一個頭，它就能開始推薦下一個單詞甚至一整個句子補完，甚至還能調整生成文字的風格，例如有趣或憂鬱，這些應用聽起來簡直像是科幻小說。

奇妙的是，參與測試的作家之一正是曾翻譯《三體》英文版並寫出《摺紙動物園》的科幻小說家劉宇昆，他形容這個工具讓他數次突破「創作瓶頸」，節約了自己的腦容量，專注於創作故事更重要的東西。

更驚人的是，他提到有一次他連開頭的靈感都沒有，因此他把「創作的主動權」交給了 LaMDA ，並從中看到了從未想過的可能性，有了繼續寫下去的新寫作靈感。儼然就像當年 Alpha Go 下出一些人類棋譜中從沒想過的棋路一樣，有了「洞見」。

到了這個地步，你仍能堅持 AI 只是我們拿來「解決問題」的工具，而不具備一定程度對人文的認知或智慧嗎？