《荔荔皆辛苦？探討楊貴妃所食用之荔枝之產地》————2019數感盃／國中組專題報導類銅獎

• 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。

文／蔡明真
醫師，希望能用好懂的描述及有趣的故事，讓醫學更為平易近人。

自 1995 年開始，在印度最大的荔枝產區穆扎夫法爾普爾（Muzaffarpur），每年均會季節性地爆發一種無法解釋的急性腦病變。這群病人以孩童為主，病例開始出現的時間點大概是在每年五月中旬，並在六月到達顛峰，恰與荔枝採收的季節相符。這群病人會表現急性癲癇及意識狀態改變，最常在早晨發生，且伴隨高死亡率。

到底是什麼原因呢？是感染性腦炎？殺蟲劑？或者食用了荔枝果實？一群來自印度與美國的研究人員與醫學專家花費多年時間，絞盡腦汁試圖解開這個謎團。最近，透過一篇在 2017 年 4 月發表在國際醫學權威期刊 The Lancet Global Health 的文章 [1]，終於在迷霧中透露一線曙光，指出最可能造成這個現象的元兇。

2014年，數百位有符合收案條件的病童被收入穆扎夫法爾普爾（Muzaffarpur）當地醫院，共有 390 位住院接受治療，其中 122名（31%）死亡。住院當下，204名孩童有低血糖的情形。

經過統計分析，在發病前24小時內攝取荔枝以及沒吃晚餐，與疾病發生相關。病童的血液及腦脊髓液在感染、化學藥物及殺蟲劑的測試結果均為陰性。

約 66% 尿液樣本測出Hypoglycin A 及 methylenecyclopropylglycine（MCPG）─兩種存在荔枝中的毒素，會造成低血糖及代謝異常─的代謝物，90% 的血漿樣本則呈現異常的 acylcarnitine 濃度，顯示脂肪酸代謝異常。

總是發生在荔枝成熟時？

根據這個研究，病童的照護者或家長表示，在荔枝收成期間，白天孩子大部份時候都待在附近的果園裡吃荔枝，直到晚上才回家。孩子因為吃荔枝吃飽了所以對晚餐沒興趣，通常直接跳過晚餐，上床睡覺。

不吃晚餐而上床睡覺，很可能會造成夜間低血糖（night-time hypoglycemia）的現象，尤其容易在肝醣儲存不足的孩童身上發生。低血糖的狀況讓身體想要分解脂肪酸以獲得足夠的葡萄糖供身體利用。然而，hypoglycin A 及 MCPG 的毒性會讓脂肪酸的代謝產生問題，既無法產生足夠的葡萄糖，造成嚴重低血糖，更可能因為脂肪酸及有機酸的堆積，造成腦部病變。

這個研究結果詳細地呈現毒素 hypoglycin A 和 MCPG 在穆扎夫法爾普爾（Muzaffarpur）爆發的急性腦病變的相關性。為了預防為了預防疾病的發生及降低死亡率，專家們提出幾點建議：

1. 孩童照護者應確認孩童吃過晚餐並限制荔枝攝取。
2. 醫療照護者應對於疑似病例，進行快速血糖矯正。

後來呢？根據一篇 New York Times 的報導 [2]，自 2015 年來，當地衛生組織根據此研究結果持續衛教父母及醫護人員。近兩個荔枝產季，穆扎夫法爾普爾（Muzaffarpur）當地急性腦病變的病例數大減，目前已從數百例降到少於少於 50 例。希望有一天，能夠不再有犧牲者。

太棒了，科學萬歲。

參考資料

1. Shrivastava A, Kumar A, Thomas JD, Laserson KF, Bhushan G, Carter MD, Chhabra M, Mittal V, Khare S, Sejvar JJ (2017) Association of acute toxic encephalopathy with litchi consumption in an outbreak in Muzaffarpur, India, 2014: a case-control study. The Lancet Global Health 5 (4):e458-e466
2. Dangerous Fruit: Mystery of Deadly Outbreaks in India Is Solved.

「日噉荔枝三百顆，不辭長作嶺南人。」——宋．蘇軾〈惠州一絕〉

欸欸，東坡先生，別急著吃荔枝，先檢查熟不熟、自己有沒有先吃飽再說吧！君不見南亞有多少人因為吃到未熟透的荔枝而身體不適，甚至死亡。

是的，大家沒有看錯，在南亞國家就曾經發生過不少兒童因為空腹吃荔枝而死亡的案例。

大半夜兒童病因不明緊急送醫

2013 年，印度發現有許多兒童發生抽筋、類似日本腦炎（Japanese encephalitis）或者寄生蟲感染造成的腦病症狀，但詳細病因不明。相關的案例可以追溯到 1995 年，印度與尼泊爾也發生這種謎一般的狀況^[1]，病患症狀出現的高峰時段在凌晨，許多兒童被緊急送醫。每每發生這種症狀，都在當地引發了極大的恐懼，因為病因未知，大家像面對著一個躲在暗處的的不明敵人，束手無策。那麼可怕的症狀，如果真是傳染病，可能引發大規模流行，因此專家們紛紛投入研究，透過不同面向的分析，找出了一些線索。

首先，因為許多小孩沒有出現伴隨感染的發燒症狀，驗血也檢測不出白血球數目升高，因此先排除感染性疾病的可能。再者，發現許多不幸死亡者血糖極低，這是當初大家沒有設想到的症狀。同時，有不少家長表示小孩在吃荔枝前沒有吃正餐，再觀察了此病症盛行時節，又正好與荔枝的產季吻合。

怎麼會把頭腦動到荔枝身上？

這要從一系列的研究說起。

早在 1950 年代， 有種症狀「牙買加嘔吐症」（Jamaican  vomiting sickness）被歸因於食用了西非荔枝果（Blighia sapida, Ackee）所造成，並且分析出了其中的成分次甘胺酸（Hypoglycin）可能是元凶^[2]。1960 年代，大鼠實驗證實，次甘胺酸會透過阻止脂肪酸的代謝，影響葡萄糖的糖質新生作用（Gluconeogenesis），葡葡糖無法生成、無法進入血液，最後就引發了低血糖症（Hypoglycemia）^[3]。

講完了名字有像但骨子裡不一樣的西非荔枝果，我們的主角荔枝終於出場。同樣在 1960 年代，與西非荔枝果同為無患子科（Family Sapindaceae）的荔枝（Litchi chinensis），種子中被發現含有與次甘胺酸結構與作用相似的 α-亞甲環丙基甘胺酸（α-(Methylenecyclopropyl) glycine, MCPG）^[5] 。

有了上面幾個文獻回顧，加上此症與荔枝產季的吻合，引起一些人的注意。2015 年，美國疾病控制與預防中心（Centers for Disease Control and Prevention, CDC）發表文章指出，這些兒童的病症可能是因為攝入荔枝中的某種毒素所致^[5]。而今（2017）年的最新研究明確指出此症與荔枝的關聯，並且提出元兇就是次甘胺酸與 MCPG^[6]，兩者都會透過阻礙糖質新生作用產生葡萄糖，造成低血糖症。

研究針對不同成熟程度荔枝分析，又發現了未熟荔枝的假種皮（Arils，就是我們吃的多汁半透明部分）中，次甘胺酸與 MCPG 含量比成熟荔枝還高。那些兒童除了因為在空腹情況下撿食過多荔枝，也可能因為吃到了未熟果，引發低血糖症狀。

不過從證據與現象中，我們只能知道荔枝（與其成分）與神祕怪病有相關性，並不能從此宣稱兩者有因果關係，我們還需要其他工具來協助驗證。

從荔枝與病症兩現象，配合各路證據與相關性的研究，最後研究人員們使用了流行病學領域常使用的 Bradford Hill criteria，驗證了兩事件的關聯強度（Strength of association）、兩事件出現的一致性（Consistency）、地區特異性（Specificity）、時間性（Temporality）、擬定推論的合理性（Plausibility）、實驗與流行病學結果的一致性（Coherence between the laboratory and epidemiological findings）以及西非荔枝中毒與南亞發生病症的類比性（Analogy），Bradford Hill criteria 總共 9 項規範，而這些有相關性的線索與假定的推論符合其中 7 項，因此研究人員據此可以宣稱，荔枝中的成分與低血糖症兩者有因果關係（Causal relationship），神秘病症謎題就此解開。

講到這邊，前因後果大概串起來了：沒吃晚餐且有點營養不良的兒童，開心地在地上撿了當季盛產爛熟掉落的荔枝食用。荔枝中的次甘胺酸與 MCPG，阻礙了身體的糖質新生與代謝作用，無法及時供應血糖，加上本來就沒吃晚餐，血糖就較低。一直到睡夢中或者凌晨時分，各種因素疊加造成的嚴重低血糖相關症狀（抽搐、口齒不清、精神恍惚、像小孩做惡夢）引起了家長們的注意，不過因為事發突然，且之前沒有相關案例的研究，送醫之後也讓醫生們手足無措，有些較嚴重且未得適當處理的個案就此離開人世。

針對發生的兩個可能要件：空腹與誤食未熟荔枝，CDC 於 2015 年的報告中，就建議荔枝最好讓小孩於飯後食用，且避免食用未熟的荔枝。

古人早就跟我們說了，荔枝應該飯後吃

荔枝原產亞洲南部，是重要的果樹，鮮美的滋味受大家喜愛。根據記史書《華楊國志》記載，秦漢時代就有荔枝的相關紀錄；到了元代，更是遠銷西夏、新羅、琉球等地。歷來愛吃荔枝的歷史名人不少，例如唐朝的楊貴妃、杜甫，還有篇首的蘇東坡，被貶至惠州（今廣東省惠州市）時，吃到當地荔枝驚為天人，便成就了〈惠州一絕〉中永世流傳的那句「日噉荔枝三百顆，不辭長作嶺南人」。

長久的食用歷史，民間也發展出許多關於荔枝的說法，最著名的是吃荔枝會「上火」，會造成口舌生瘡、大便閉結等等，不過目前大家對於「上火」的成因與解釋莫衷一是，比較廣為流傳且獲認同的說法是因為攝入高糖份食物造成身體部分水分分布不均所致。

除了上火說之外，還有一種「荔枝病」，發病描述為面色蒼白、四肢發軟等低血糖症狀，其實成因就是因為荔枝中的次甘胺酸與 MCPG 造成低血糖現象，建議治療方法是趕緊補充葡萄糖以回復過低的血糖，預防方法跟 CDC 建議的一樣，避免空腹吃荔枝，看來古今中外對荔枝病的瞭解還滿一致的。

「紅關公（皮）、白劉備（假種皮）、黑張飛（籽）」，看著趣味的荔枝食來亦美味，但在滿足口腹慾之餘，健康還是要顧。凡物適量即可，別學著東坡先生一日攝取如此大量荔枝，吃之前最好不要空腹，未熟的荔枝不要吃，這樣就可以避免荔枝成分引發的低血糖症，開心大啖囉。

參考資料

1. The New York Times(2013), As Mystery Illness Stalks Its Young, India Intensifies Search for a Killer
2. Hassall, C. H., Reyle, K., & Feng, P. (1954). Hypoglycin A, B: biologically active polypeptides from Blighia sapida. Nature, 173(4399), 356-357.
3. McKerns, K. W., Bird, H. H., Kaleita, E., Coulomb, B. S., & De Renzo, E. C. (1960). Effects of hypoglycin on certain aspects of glucose and fatty acid metabolism in the rat. Biochemical Pharmacology, 3(4), 305-315.
4. Gray, D. O., & Fowden, L. (1962). α-(Methylenecyclopropyl) glycine from Litchi seeds. Biochemical Journal, 82(3), 385.
5. Shrivastava, A., Srikantiah, P., Kumar, A., Bhushan, G., Goel, K., Kumar, S., … & Tulsian, Y. (2015). Outbreaks of unexplained neurologic illness—Muzaffarpur, India, 2013–2014. MMWR Morb Mortal Wkly Rep, 64(3).
6. Shrivastava, A. et al. Association of acute toxic encephalopathy with litchi consumption in an outbreak in Muzaffarpur, India, 2014: a case-control study. Lancet Glob. Hlth. (2017) doi: 1016/S2214-109X(17)30035-9

延伸閱讀與報導

1. Epidemiological and statistical blog(2014)。流行病學的因果推論(Causal inference in Epidemiology)
2. The New York Times(2017), Dangerous Fruit: Mystery of Deadly Outbreaks in India Is Solved
3. Medscape(2015), Ackee Fruit Toxicity
4. TIME(2010), Top 10 Most Dangerous Foods – Ackee
5. 百度百科。荔枝病

「數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後，一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習，運用數學知識，培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力，盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。
本文為 2019數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類銅獎之作品，為盡量完整呈現學生之作品樣貌，本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

• 作者：江承羲／台中市立光榮國中

一、選擇主題

日前在讀古詩時，發現詩中描述楊貴妃所食用之荔枝，利用驛站之方式運送至長安，且運到長安時，荔枝色澤依然鮮豔，並十分可口。但荔枝產地聽說距離長安有幾千里之遙，而楊貴妃所食用之荔枝產地眾說紛紜，有些文獻中指出荔枝是從嶺南所運來的，但又有些人認為楊貴妃生於蜀地，喜歡吃四川產的荔枝，還有些人覺得那些荔枝，是產自涪州，另有說法那些荔枝是產自福建。但古代保存技術並沒有很先進，白居易在《荔枝圖序》中講「若離本枝，—日而色變，二日而香變，三日而味變，四日五日色香味盡去矣」。所以楊貴妃所食用之荔枝應該是在一日內由產地運至長安的。本研究將透過分析，推測楊貴妃所食用之荔枝最有可能之產地。

二、研究目的

（一）探討楊貴妃所食之荔枝最有可能之產地

（二）探討各文獻中，認為是荔枝產地的地域

（三）探討若以唐代其他交通方式相互搭配送往長安之可能性

三、研究過程

（一）各文獻中所提到之荔枝產地分析

（１）嶺南

嶺南大概是在二廣地帶，而距離長安是 2665.1 里，2665.1*0.63 大約是 1679，也就是 1679 公里（非直線距離），而若使用襲步（古代馬的速度分有四種，由速度慢到快分別是慢步、快步、跑步和襲步。）送去，一分鐘可行走約 1.27 里，但唐代的「里」和現在所使用的公里並不同，1里約為0.63公里，則換算成現在的單位，襲步 1 分鐘可跑約 1.27 里，1.27*0.63=0.8001，約是 0.8公里，1 小時則是 0.8*60=48，48 公里，一天則是 48*24=1152，1152 公里，用產地與長安的距離除以襲步一天能走的的距離，1679/1152 大約是 1.46，1.46 天早已超過了荔枝保存的期限，若產地在嶺南，送去的荔枝便會是色變，與古文地描述相去甚遠，於是刪除此地的可能性。

（２）四川

四川距離長安 1463.5 里，1463.5*0.63 大約是 922，也就是 922 km（非直線距離），襲步（快跑）運送，襲步 1 分鐘可跑約 1.27 里，1.27*0.63=0.8001，約是 0.8 公里，1 小時則是0.8*60=48，48 公里，一天則是 48*24=1152，1152 公里，用產地與長安的距離除以襲步一天能走的的距離，922/1152 大約是 0.80，0.80 天，送去的荔枝便會是新鮮的，因此四川可能是荔枝的產地。

（３）涪州

涪州距離長安 1177.8 里，1177.8*0.63大約是 742，也就是 742 公里（非直線距離），襲步運送，襲步 1 分鐘可跑約 1.27 里，1.27*0.63=0.8001，約是 0.8 公里，1 小時則是 0.8*60=48，48 公里，一天則是 48*24=1152，1152 公里，用產地與長安的距離除以襲步一天能走的的距離，742/1152 大約是 0.64，0.64 天一樣也是新鮮的，因此涪州也有可能是荔枝的產地。

（４）福建

福建距離長安是 2869.8 里（非直線距離），2869.8*0.63 約是 1808，也就是 1808 公里，若以襲步運送，襲步 1 分鐘可跑約 1.27 里，1.27*0.63=0.8001，約是 0.8 公里，1 小時則是0.8*60=48，48 公里，一天則是 48*24=1152，1152 公里，用產地與長安的距離除以襲步一天能走的的距離，1808/1152大約是1.57，送去的荔枝便會是色變，所以不太可能是荔枝的產地。

（二）各文獻中的支持

調查多份文獻，其中有多數認為楊貴妃所吃的荔枝是來自四川，楊貴妃生於四川，小時候就有吃過荔枝，代表四川在當時是有產荔枝的，而楊貴妃聽說十分喜愛故鄉的味道，所以楊貴妃所食用的荔枝，很有可能是從四川所運來的。而涪州的部分，支持的文獻相當少，而支持的文獻中，大多數又是從較主觀的角度推測，較無實質之證據，所以透過文獻，發現四川最有可能是楊貴妃所食用之荔枝的產地。

（三）若以唐代其他交通方式相互搭配送往長安之可能性

（1）馳道

國都長安東西 15.3 公里，南北 12.7 公里設有唐代的馳道，但由於這些馳道並非全國性的馳道，只有一點點距離，而若從運送荔枝的路程來看，這麼短的距離，幾乎對運送荔枝的時間沒有影響，所以大部分的路程，還是要仰賴驛站的運輸，除非唐代設有專門用來運送荔枝的馳道，否則對運送荔枝的幫助甚小。

（2）運河

以距離運河最近的涪州為例，若要以運河前往，路線是：涪州－杭州－江南河－邗溝－通濟渠－黃河－長安，福州到杭州是 962 里，962*0.63=606.06，約是606公里，襲步 1 分鐘可跑約 1.27里，1.27*0.63=0.8001，約是 0.8 公里，1 小時則是0.8*60=48，48 公里，606/48=12.625，也就是 12 小時又 37.5分鐘。

接下來從杭州到長安的水路距離共是 2203 里，2203*0.63=1387.89，約是 1388 公里，但我們無法確定不同段河道的水流素，所以通用成黃河的水流速（1.5公尺/秒），1.5*60=90，一分鐘是 90 公尺，90*60=5400，也就是 5.4 公里/小時，而唐朝較快的船速約是 25 公里/小時，但從杭州到長安的這段水路是逆流，所以 25-5.4=19.6，時速約是 19.6 公里/小時，1388/19.6約70.81，70.81 小時，超過了荔枝保存期限，而福州是距離運河最近，有可能的產地，連此地要前往長安都十分困難了，更何況是其他的產地，所以用運河送荔枝到長安的方法，是幾乎不可能的。

而若只走水路一小段，其他則依靠陸路或是水路與陸路穿插使用時，因為水路航速過慢，而一心想把荔枝盡快送入楊貴妃口中的唐玄宗，便不可能會用水路運送，否則可能會延長運送的時間，而楊貴妃也無法吃到新鮮的荔枝。

三、結論

（一）透過計算馬奔跑之速度，發現有可能是荔枝產地的，是涪州和四川，而其他產地雖然也有文獻支持，但距離長安太遠，送到京城後荔枝就會壞掉，但古詩中描述的荔枝是色香味俱全，所以產地距離京城應該在 1152 公里以下，送到長安的荔枝才會是新鮮的。而符合此條件的產地只有涪州和四川。

（二）透過各古代文獻的說法，大多數的文獻中透過楊貴妃的家鄉在四川，進而推論荔枝最有可能的產地，而他小時候吃到的荔枝，應該是本地所生產的，所以楊貴妃所食用之荔枝最有可能是來自四川。

（三）利用馳道與運河將荔枝運往京城因為耗時太久，所以用來運送楊貴妃所食用之荔枝的可能性極小。

四、參考文獻

• 薛宗保（2010）。唐代貢鮮荔枝途徑考辦。江西農業學報，22（2），149-150。
• 胡可先（1994）。杜甫詠荔枝詩探幽——兼論古代詠物詩的政治內涵。杜甫研究學刊，4，34。
• 莊虛之。（1988）。試論我國古代的荔枝儲運技術及其意義。河北農業大學學報，4（11）。
• 佚名。（2017）。唐朝鼎盛版圖到底有多大？新疆、蒙古，東北算不算唐朝的領土。ＫＫ　Ｎｅｗｓ。取自：
• 佚名。（2019）。中國古代驛站與郵傳。中國文化研究院。
• 佚名。（2017）。中國歷代王朝（隋-清）紀年。每日頭條。

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