豐胸才是真空吸引器的正確使用方式？(大誤)

• 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。

• 作者／ 照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《乳房發育、提早轉大人！留意兒童性早熟，把握治療黃金期，兒童內分泌專科醫師圖文解析》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「醫師，我突然發現妹妹的胸部有硬塊，這是腫瘤嗎？」林媽媽幫忙掀起小女孩的衣服讓醫師檢查。

「妹妹現在幾歲？」醫師問。

「我 7 歲。」小女孩答。

「這不是腫瘤，而是乳房開始發育的現象，」仔細檢查後，醫師解釋，「如果在 8 歲前乳房就開始發育，就算是性早熟喔。」

所謂「性早熟」指的是女生在 8 歲前，男生在 9 歲之前，開始出現第二性徵。臺中榮民總醫院兒童醫學中心許嘉琪醫師指出，女性的第二性徵包括乳房出現硬塊、長陰毛、長腋毛、甚至來月經；男生的第二性徵包括生殖器（陰莖、睪丸）變大、變聲、長陰毛、長腋毛、長鬍鬚、長青春痘等。

小孩提早發育，一定要帶到醫院的專科門診評估。許嘉琪醫師表示，除了做身體檢查，還會安排骨齡、超音波、抽血等相關檢查，再決定是否需要進一步處置。

希望改善小孩的成長，得從小養成良好生活型態，睡眠、飲食和運動，三方面都要兼顧。許嘉琪醫師提醒，晚上十點之前一定要上床睡覺，而且要留意是否有好的睡眠品質，早睡、睡得好，生長激素才會正常分泌。

飲食的部分，鈣質食物不能少，例如奶類、小魚乾、黑芝麻都是富含鈣質的食物，請不要用鈣片取代鈣質食物。許嘉琪醫師說，蛋白質攝取量要足夠，例如奶類、蛋類、瘦肉、魚類、和豆類都是優質蛋白質來源。請避免油炸食物和甜食，以及含糖飲料及碳酸飲料，這些都是抑制生長激素的殺手食物。

運動部分，可多做跳躍的運動，每天跳繩至少 5 百下，有空出去打打球、曬曬太陽，對長高一定有幫助。許嘉琪醫師說，疫情期間，在家遠距教學影響小孩的飲食和生活習慣，因為吃得多、動得少，衍生肥胖導致性早熟個案也有增加。

揪出性早熟的原因

臨床上較常見到女生有性早熟的現象，許嘉琪醫師說，因為女生乳房的變化比較容易被察覺，9 歲的男生多半都自己洗澡，家長較沒有機會發現生殖器變大、長出陰毛，有的男生在變聲前的聲音就比較粗，變聲現象不明顯，而容易被忽略。

父母、照顧者應該多關心小孩的轉變，如果女生在 8 歲前，男生在 9 歲之前，就提早發育，千萬不要輕忽，以免錯過治療的黃金期。

性早熟可區分為「中樞型性早熟」和「周邊型性早熟」。許嘉琪醫師解釋，「中樞型性早熟」是因為下視丘—腦下垂體—性腺軸提前啟動，促性腺激素分泌亢進。而「周邊型性早熟」就不是經由下視丘—腦下垂體－性腺軸發生，是因周邊荷爾蒙腺體分泌出現問題所導致，如腎上腺增生症、腎上腺腫瘤、卵巢腫瘤、睪丸腫瘤等病因。

女生性早熟的發生率為男生的 5 至 10 倍，超過 90% 原因不明，也就是經過所有檢查都找不出病因。男生的中樞型性早熟，約 25 至 75% 是有病理性原因，如腦瘤、腦外傷、腦部感染所造成。

中樞型性早熟怎麼辦？

「並非每個中樞型性早熟的小孩都要治療！」許嘉琪醫師說，性早熟治療與否還是需要臨床醫師根據骨齡並參考未來身高預估值，做出綜合性的評估與建議，例如小孩骨齡並沒有超前實際年齡兩年，或雖有骨齡超前但不影響未來成人身高的小孩，可先在門診定期追蹤。

若追蹤期間，發現骨齡相較實際年齡有異常速度進展的情況，可在專科醫師的建議下，考慮接受性釋素類似物的注射治療。許嘉琪醫師說，台灣目前有四週一次的劑型和三個月一次的長效劑型，只要定時注射都可達到長期控制的目標。

根據臨床經驗，施打三個月一次的長效針劑的小孩，可減少到院次數，對療程有較佳的順從性，提升治療的便利性。

貼心小提醒

性早熟可能使骨骼加速成熟，在生長板閉合之後，孩童便無法繼續長高。父母親或照顧者要留意小朋友的變化，如果女生在 8 歲前，男生在 9 歲之前，開始出現第二性徵，例如乳房發育、變聲、長出陰毛等，便要盡快至兒童內分泌科就診，把握治療黃金期！

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• 作者／ 黃致旻 醫師
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除了月經要來之前有點胸部脹痛感之外，妲妲沒想過乳房會有什麼問題，但看到新聞幾位年輕的女藝人罹患了乳癌，甚至因此喪命。妲妲雖然覺得自己還很年輕，仍是聽從了好姊妹們的建議，到醫院做了乳房超音波檢查。

做完檢查後，醫師告知妲妲：「你的左邊乳房有一顆一公分大的結節，很可能是乳房纖維腺瘤喔。」

「那是什麼東西？我為什麼自己摸不出來？」妲妲急著問。

「乳房腫瘤還小的時候，自我檢查很難發現，要靠儀器才能注意到喔。」醫師說明。

妲妲很著急：「那我怎麼知道這個結節會不會變成惡性的？難道不能開刀拿掉這顆嗎？」

「所以我們需要定期檢查，建議你半年後要再次做個乳房超音波，我們會依據腫瘤在超音波下的形狀、大小、性質、生長速度等評估，有明顯生長跡象的腫瘤可能需要以手術處理，但絕大部分的人可以跟纖維腺瘤和平共存。」醫師解釋。

妲妲對這樣的說法並不放心，想要找到更明確的說法。

怎麼會冒出乳房纖維腺瘤？

乳房纖維腺瘤通常是在乳房內一個界線明確，無痛，且類似橢圓形的實心腫瘤，且乳房纖維腺瘤可說是乳房內最常見的良性腫瘤，雖然提到腫瘤，大家常常會直接聯想到惡性腫瘤，也就是癌症。但乳房纖維腺瘤是一種良性的腫瘤，絕多數並不會增加乳癌的機率。

會被稱為「纖維腺瘤」，代表這顆腫瘤的成分包含了「纖維組織」和「腺體組織」。目前多數的專家認為，乳房纖維腺瘤與女性荷爾蒙的刺激有關。原本乳腺組織裡就含有雌激素與黃體激素的受體，對女性荷爾蒙比較敏感，當乳腺組織感受到女性荷爾蒙的高低起伏變化，就會受到刺激，可能會引起組織過度增生改變型態，因而形成纖維腺瘤。

由於纖維腺瘤的出現與女性荷爾蒙波動有關，因此大概從青春期的時候就有機會出現乳房纖維腺瘤。

到二十幾歲、三十幾歲的時候都還可能繼續冒出新的纖維腺瘤；懷孕的過程之中，纖維腺瘤很可能體積會變得更大一些。但等到停經之後，少了女性荷爾蒙的刺激，基本上是不會冒出新的纖維腺瘤，且原本纖維腺瘤的體積很可能會逐漸縮小。

研究發現，如果不到 20 歲就開始服用調經藥、避孕藥，長出乳房纖維腺瘤的機率就比一般女性來得高。

乳房纖維腺瘤的特性

乳房纖維腺瘤最常見於兩側乳房的外上方，這也是女性本身乳腺組織比較發達之處。

乳房纖維腺瘤是實心的腫瘤，裡面是充滿了實質的組織，並不是液體。摸起來常常會有種硬硬的，有點紮實的感覺，且可以感覺到乳房纖維腺瘤界線明顯，類似一顆玻璃珠在皮下動來動去的感覺，比起惡性腫瘤來說，乳房纖維腺瘤的活動度較高。

通常乳房纖維腺瘤不會造成什麼疼痛感，即使壓著那個硬塊處，也不會感覺到疼痛。常常要到乳房突然痛起來的時候，才會讓女性朋友們想要求診就醫，檢查是否乳房出了狀況；這裡要強調一下，真正乳房長了腫瘤時，其實很少會引起乳房痛。然而，如果自己發現到乳房硬塊，務必要就醫檢查，千萬不要拖延，尤其絕不要因為這個腫塊不會痛就不理它。

無論是良性或惡性的乳房腫瘤，常常都不會引發疼痛，但一定要用影像檢查確認腫瘤的特性，才能知道是否為惡性！

檢查乳房纖維腺瘤

乳房纖維腺瘤比較常見於十幾歲到三十幾歲的年輕女性身上，無論是有摸到硬塊，或只是想要做健康檢查，這個年齡層的女性乳房檢查首選是超音波。在乳房超音波檢查時，乳房纖維腺瘤會呈現以下特性：

• 界線明確清楚
• 橢圓長形
• 裡面是個實心的成分，而不是含有液體的水泡
• 超音波下呈現低迴音

如果在超音波下有幾個特徵，我們就需要懷疑這個實心腫瘤的特性，可能並不單純只是個纖維腺瘤：

• 腫瘤的邊界並不明確
• 腫瘤並不是個橢圓長型，而比較像雲朵或貝殼般有許多突出的型態，甚至邊緣不規則
• 超音波影像在腫瘤的下方變得很黑，像是拖了一個長長的黑掃把尾巴
• 整個腫瘤內部呈現的顏色並不均勻，可能腫瘤內部含有小水泡或內有鈣化點

延伸閱讀：常見的乳房囊腫與纖維腺瘤

我有乳房纖維腺瘤，該怎麼辦？

當女性朋友被告知乳房纖維腺瘤之後，常常有想要「除之而後快」的想法。然而，醫師常常會告訴患者，我們通常並不需要治療乳房纖維腺瘤，絕多數被診斷為有乳房纖維腺瘤的女性朋友，可以與體內的纖維腺瘤和平共存到老，且有的纖維腺瘤會在停經幾年後逐漸消失蹤影。

因此，在這過程中，最重要的是定期追蹤！

那追蹤是要幹嘛呢？就是定期看看這個腫塊，確認有沒有變化，是變大、變小、還是變形了。在剛看到纖維腺瘤的前一兩年，最好至少半年追蹤一次乳房超音波，如果狀況穩定，之後可改成一年追蹤一次。

目前沒有任何口服藥物是讓大家一吃下去，這顆乳房纖維腺瘤就會不見的。因此若在追蹤過程中，發現乳房纖維腺瘤測量起來大於兩到三公分，或在追蹤的過程之中逐漸長大，且長大的速度很快，有增生的特質；影像中看起來有比較不理想的特徵，或在抽吸之後發現非典型細胞，就要認真考慮以手術移除。

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