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童年逆境經驗,如何影響生理與心理?《深井效應》所說的故事

貓心
・2019/10/05 ・4850字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 559 ・八年級

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從佛洛伊德以來,心理學界所探討的不外乎是童年創傷。哈利·哈洛(Harry Harlow)的恆河猴實驗、約翰·鮑比(John Bowlby)的依附理論,將精神分析中童年創傷的說法,帶入了科學化的心理學當中。然而,童年創傷影響的不只是心理層面,竟也有可能影響生理層面。

娜汀·哈里斯(Nadine Harris)的著作《深井效應》,在去年年底於台灣問世,書中的許多片段在網路上引起了許多討論。如今我拾起這一本書,想一窺童年創傷的究竟。

娜汀·哈里斯讀的是公共衛生學碩士、醫學博士,從未接觸過心理創傷這一塊,但卻從一名生長停滯的七歲孩童身上,開啟了通往研究童年創傷的那扇門。這位孩童在四歲時被性侵後,身體就不再發育了。但另一篇在  1998 年發表的研究,裡面的案例更不可思議1

童年逆境經驗,讓人們比較容易生病?

1998年文斯·費利帝(Vincent Felitti )等人所發表的研究,主要探討童年受虐及家庭關係失衡等童年逆境經驗( Adverse Childhood Experiences, ACE)對於多項成人死因的關聯性。該研究將童年逆境經驗區分為十個種類:

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情感虐待(一再發生)、肢體虐待(一再發生)、性虐待(曾經發生)、肢體忽視、情感忽視、家中有藥物濫用情形(和酗酒者或濫用藥物者同住)、家中有心理疾病患者(和憂鬱症患者、心理疾病患者或曾嘗試自殺者同住)、母親遭受暴力對待、父母離異或分居、家中有犯罪情形(家人入獄)等十項,每一個類別都計 1 分。

該份問卷的樣本數大得嚇人,有 17421 名病患作為他們的受試者。受試者中在 18 歲以前,曾經遭受過上列的 10 項中至少一項者占 67%,且有 12.6% 的人遭遇到四種以上的童年逆境經驗。而一個人遭逢越多項童年逆境經驗,他們長大之後身體不健康的可能性就越高。

童年逆境經驗與疾病的關聯性讓人好奇。圖/maxpixel

若一個人曾遭逢四種以上的童年逆境經驗,那麼他罹患冠狀心臟病的機率是沒有童年逆境經驗者的 2.2 倍、罹患任何癌症的機率是 1.9 倍、罹患慢性支氣管炎或肺氣腫(慢性阻塞性肺病)的機率是 3.9 倍、中風的機率 2.4 倍、糖尿病的機率 1.6 倍曾試圖自殺的可能性是 12.2 倍、嚴重肥胖的機率是 1.6 倍、過去一年有兩周以上心情憂鬱的機率是 4.6 倍、曾使用非法藥物的機率是 4.7 倍、曾注射藥物的機率是 10.3 倍、目前有抽菸習慣的機率是 2.2 倍、曾患有性病的機率則是2.5倍。

有些科學家試算了童年逆境經驗、危險行為和身體健康之間的關係。結果發現,抽菸、喝酒、缺乏運動、過胖等危害健康的行為,確實會帶來心臟病、肝病等等,但發現這些行為的解釋率只佔了五成左右。也就是說,即便有著童年逆境經驗的人,小心避免這些危害健康的行為,依然比別人更有可能得到心臟病或肝病1

why?難道不是因為童年逆境經驗,讓他們更有可能做出這些危害健康的行為,所以才讓他們生病的機率比較高嗎?這後面到底還隱含著什麼呢?

童年逆境經驗與失調的生理機制

對於這個缺口,有個關於身體壓力反應的研究,提供了一絲絲的線索。研究者探討寄養家庭的學齡前孩童,身體的壓力反應(特別是下視丘-垂體-腎上腺軸,簡稱HPA軸),會不會受到痛苦的經歷所影響?

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曾受虐的兒童,即使離開受虐環境調控皮質醇濃度的機制還是很可能失衡。圖/imdb

他們收集了 117 名曾遭逢童年逆境經驗,而寄宿在寄養家庭中的孩子,與 60 名貧窮家庭,但不曾遭受虐待的孩童,分析他們的皮質醇濃度註1。結果發現,雖然寄養家庭和貧窮家庭的孩子,父母教育程度或收入都差不多,但貧窮家庭的孩子依然和父母同住,即便家庭清寒,但他們沒有受虐經驗,也沒有接觸過兒童保護服務單位,這些孩子的皮質醇濃度很正常;但那 117 名曾經受虐的孩童,皮質醇濃度較高,一整天下來皮質醇分泌的量也不規律──晨間的皮質醇濃度比清寒家庭的孩子低,但夜間與整天平均的皮質醇濃度比清寒家庭的孩子高。也就是說,他們調控皮質醇濃度的機制失衡了3

而卡瑞恩醫師則進一步研究皮質醇對於創傷後壓力症候群的孩子腦部的影響,主要受測對象是 10 到 16 歲的病人。結果發現,孩子創傷後壓力症候群的症狀越多,皮質醇濃度就越高,海馬迴體積也越小,過了 12 到 18 個月,研究者第二次測量孩子海馬迴的體積,發現他們的海馬迴又變得更小了。即便他們已經不再經歷創傷事件,但他們負責學習與記憶的腦區,卻不停地縮小,顯示著過去的壓力依然不停地損害著他們的腦神經系統4

我曾經在我的文章《童年創傷經驗與海馬迴萎縮的關聯性》中提到其中可能的機制,而這篇研究又再次支持了這樣的假說——童年創傷經驗確實有可能造成我們的海馬迴萎縮。

但是,這篇研究似乎還是沒有辦法回答「為什麼有著童年逆境經驗的人,小心避免這些危害健康的行為,依然比別人更有可能得到心臟病或肝病?」這個問題。

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沒關係,讓我們再看看其他的研究。其他研究發現,壓力反應除了影響海馬迴之外,也會打亂了他們的內分泌系統、大腦系統,以及免疫系統。

有過童年逆境經驗的孩子通常更容易渴望高油、高糖的食物。/pexels

先來談談內分泌系統。遇到壓力時,有過童年逆境經驗的孩子,他們的生長激素、性激素(雌激素與睪固酮)、甲狀腺素、胰島素(負責調節血糖)的濃度都會下降,而這些生理反應,影響了一個孩子的發育與生理平衡。這就是為什麼那個在 4 歲時被性侵的孩子會停止發育生長的可能原因。

除此之外,壓力反應也可能會影響一個人的大腦的腹側被蓋區,這個區域和多巴胺有關,當它失調之後,孩子更容易渴望高油、高糖的食物,使得他們更容易受到肥胖所擾。

除了腹側被蓋區之外,童年逆境經驗也會導致大腦其他區域失調。本書的作者認為,有許多 ADHD 孩子,事實上並非是 ADHD,他們注意力無法集中的真正原因來自於壓力反應系統長期失調,使得他們大腦前額葉皮質受到抑制、杏仁核過度活化,以至於身體的壓力反應調節功能壞掉了——在她評估過 702 位病人之後,她發現,若一個孩子有四種以上的童年逆境經驗,這個人遇到學習或行為問題的機率是一般人的 32 倍1

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再者,壓力激素也會影響免疫系統。在費利帝參與的後的研究中,分析了 15000 筆資料,檢驗童年逆境經驗和因為類風濕性關節炎、狼瘡、第一型糖尿病、乳糜瀉、特發性纖維化等自體免疫疾病而住院的關聯性,結果發現,童年逆境經驗分數兩分以上的人,因自體免疫疾病而住院的機率,是一般人的兩倍5

嗚嗚嗚我不依。圖/giphy

而一群紐西蘭的研究者,則花了 30 年追蹤研究 1000 人,並記錄他們生命中的一些健康資訊,找到了測量發炎程度的方法。他們發現,即便孩子遭到虐待已經是 20 年之前的事情了,但他們體內依然有四種發炎標記比一般人高。

由於他們是從孩子遭逢受虐事件之前就已經開始追蹤孩子的狀況,因而更能證實童年逆境經驗與健康狀況不佳的因果關係。這份研究再次支持了免疫系統的平衡會受到童年逆境經驗所影響6,而免疫系統的受損,恰好回答了「為什麼有著童年逆境經驗的人,小心避免這些危害健康的行為,依然比別人更有可能得到心臟病或肝病?」這個問題。

綜合而言,惡性壓力反應不僅僅會影響神經系統、內分泌系統,免疫系統也深受其害。然而,這還不是故事的全貌。

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不只是生理系統,依附不被滿足導致基因問題

如果你曾經讀過我關於依附理論的文章,肯定會了解依附關係對於兒童發展的重要性。我曾經在《人際的「溫度」,依附的基礎》一文當中提及,根據哈洛的研究,擁抱與安撫,是創造安全堡壘的基礎。

愛舔媽媽能改變寶寶一輩子的壓力反應。圖/peakpx

然而,擁抱與安撫,竟有可能改變一個人基因展現的方式。邁克爾·梅尼 (Michael Meaney)的研究團隊,觀察了兩組大鼠媽媽和大鼠寶寶的互動,他們發現大鼠寶寶在被研究者觸碰之後,大鼠媽媽會透過舔毛、梳毛 (licking/grooming)的方式安慰大鼠寶寶,但是有的大鼠媽媽舔的頻率高,有的則是一下就結束了,就像人類、恆河猴的擁抱與安撫一般。

結果,研究者發現,高舔毛、梳毛組的老鼠,在面對高壓刺激時,他們的皮質酮等壓力激素比低舔毛、梳毛組來得更低,且舔的越多,壓力激素就越低;再者,高舔毛組的老鼠,比低舔毛組的老鼠,更容易關閉他們的壓力反應。更重要的是,老鼠寶寶剛出生的那十天當中所發生的舔毛頻率高低,足以影響牠們的一生,甚至當牠們在成為母親的時候,愛舔媽媽養出來的孩子,也會成為愛舔媽媽7

但更重要的是,這些舔毛反應,影響了大鼠的表觀遺傳(epigenetics)註2,所謂表觀遺傳學指得是,在不改變基因序列的情況下,透過其他的機制,改變了遺傳基因的表現與變化。

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那些愛舔媽媽的行動,讓孩子體內分泌了大量的血清素,同時改變了調控壓力反應的 DNA 轉錄的方式,改變了寶寶一輩子的壓力反應7

為了進一步確認是表觀遺傳學決定了大鼠寶寶的壓力反應方式,他們進一步將「愛舔」與「不愛舔」媽媽生出來的小孩互換,讓愛舔媽媽照顧不愛舔媽媽生出來的孩子,不愛舔媽媽照顧愛舔媽媽生出來的孩子,結果發現,愛舔媽媽生出來的孩子,被不愛舔媽媽帶大之後,會變成焦慮的成鼠,壓力激素濃度比較高,而且在他們生孩子之後,也比較不愛舔自己的孩子8

鼠寶寶的快樂成長就從舔舔開始。圖/giphy

除了表觀遺傳學之外,DNA上的端粒註3也會受到童年逆境經驗所影響。一份研究分析了美國 4598 名參與美國健康與退休調查研究者的資料,結果發現,端粒縮短的原因,大部分是童年逆境經驗所致,和成年逆境經驗沒有顯著相關。參與者每經歷一種童年逆境經驗,端粒較短的機率就上升 11%。而比起家庭的金錢壓力,家中的負面事件,如虐待、家長濫用酒精或藥物等等,和端粒縮短更有關係9。另一份研究則發現,有過童年逆境的人,患有創傷後壓力症候群後,端粒會比較短,但──沒有童年逆境經驗的人,就算患有創傷後壓力症候群,端粒也不會比較短10

結果證明了,童年逆境經驗影響的層面,可以深入到基因的層次。然而,知道了童年逆境經驗對我們的影響甚深,我們又該怎麼做呢?下一篇文章,就讓我們把焦點轉移到童年逆境經驗的處方。

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註解

  1. 用以因應長期壓力的一種激素,關於身體面對壓力的機制,可以參考:面對壓力時,我們的身體會如何反應?–《知識大圖解》
  2. 在不改變DNA序列下,影響基因的表現或變化,可參考:拉馬克的逆襲?從用進廢退說到表觀遺傳學
  3. 端粒是DNA上的一部分,端粒變短是促使我們老化的主要因素,可參考:細胞可以長生不老?海佛列克極限說不行!

延伸閱讀

  1. 深井效應:治療童年逆境傷害的長期影響
  2. Vincent, Robert, Dale, David,, Alison, Valerie, Mary & James(1998)Relationship of Childhood Abuse and Household Dysfunction to Many of the Leading Causes of Death in Adults:The Adverse Childhood Experiences (ACE) Study.America Journal of Preventive Medicine,Volume 14, Issue 4, Pages 245–258.
  3. Jacqueline,Philip,Katherine & Seymour(2009)Morning Cortisol Levels in Preschool-Aged Foster Children: Differential Effects of Maltreatment Type.Developmental Psychobiology 51(1):14-23
  4. Carrión, Weems,& Reiss(2007). Stress predicts brain changes in children: a pilot longitudinal study on youth stress, posttraumatic stress disorder, and the hippocampus. Pediatrics. 119:509–516.
  5. Shanta,Delisa, William,Vincent,Robert and Janet(2009).Cumulative Childhood Stress and Autoimmune Diseases in Adults.Psychosomatic Medicine 71(2):243-50
  6. Two psychologists followed 1000 New Zealanders for decades. Here’s what they found about how childhood shapes later life
  7. Michael & Moshe(2005). Environmental programming of stress responses through DNA methylation: life at the interface between a dynamic environment and a fixed genome.Published in Dialogues in clinical neuroscience.
  8. Champagne, Weaver, Diorio, Dymov, Szyf , Meaney  (2006). “Maternal care associated with methylation of the estrogen receptor-alpha1b promoter and estrogen receptor-alpha expression in the medial preoptic area of female offspring”. Endocrinology147 (6): 2909–15.
  9. Eli, Alison, Deborah, David, Nancy, Aric and Elissa(2016).Lifespan adversity and later adulthood telomere length in the nationally representative US Health and Retirement Study. Proceedings of the National Academy of Sciences113(42)
  10. O’Donova, Epel, Lin, Wolkowitz, Cohen, Maguen, Metzler, Lenoci, Blackburn, Neylan.(2011).Childhood Trauma Associated with Short Leukocyte Telomere Length in Posttraumatic Stress Disorder.Biological psychiatry 70(5):465-71
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貓心
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心理作家。台大心理系學士、國北教心理與諮商所碩士。 寫作主題為「安全感」,藉由依附理論的實際應用,讓缺乏安全感的人,了解安全感構成的要素,進而找到具有安全感的對象,並學習建立具有安全感的對話。 對於安全感,許多人有一個想法:「安全感是自己給自己的。」但在實際上,安全感其實是透過成長過程中,從照顧者對自己敏感而支持的回應,逐漸內化而來的。 因此我認為,獲得安全感的兩個關鍵在於:找到相對而言具有安全感的伴侶,並透過能夠創造安全感的說話方式與對方互動,建立起一段具有安全感的關係。 個人專欄粉專: https://www.facebook.com/psydetective/ 個人攝影粉專: https://www.facebook.com/psyphotographer/

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 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?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

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。

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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:

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  • 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

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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?

圖形處理的例子

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。

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典型的CPU與GPU架構

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?

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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?

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(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)

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。
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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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從童年創傷到大規模暴力瘋狂──《小丑》背後的心理分析
貓心
・2019/10/08 ・3644字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 578 ・九年級

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這次受泛科學所邀,撰寫《小丑》這部電影的心理分析,實在是讓我感到戰戰兢兢,一來是我不敢說我對犯罪心理的層面有多了解,二來是因為,這部電影本身極具煽動性,而文章所做的分析,都有可能被做出過度的詮釋,因此在本文的開頭,我要引用《誰都可以,就是想殺人》一書中的開頭,黃致豪律師寫下的這一段話:

「正因為人的思想與行為模式極其複雜,從來不易歸因於單一因子或事件,因此無論從科學、法律,甚至哲學的觀點,長期浸淫於司法行為科學與法律的實務工作者,其累積的知識越多,往往越不願走那條思考上的捷徑,不希望把犯罪單純地簡化為犯罪者一身、一時、一地的個別行為,進而主張單純地給予對應的懲罰或殺戮。因為這樣的認定根本無助於解決人類所面對的犯罪或司法問題,只是找出一頭供多數群眾洩憤的代罪羔羊而已。」

電影《小丑》描述了這個經典反派的起源故事。圖/IMDb

 

(本文有雷,慎入)

 

 

針對這部電影,我會將我的分析架構分成兩個部分,第一部分探討主角亞瑟的哪些經歷引發他對社會展開報復行動,第二部分則探討群眾群起效尤的效應。

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失效的家庭,先天不良的開始

如果探討一下《小丑》的主角亞瑟,之所以會犯下殺人案的起因,可能可以追溯到童年非常早期:受虐等「童年逆境經驗」( Adverse Childhood Experiences, ACE)對大腦的影響。

《深井效應》一書就有提到,情感虐待、肢體虐待、性虐待等童年逆境經驗( Adverse Childhood Experiences, ACE),和成年後憂鬱症、藥物濫用、酒精濫用、試圖自殺、各種慢性疾病等等都是有關的1。從我們出生的時候開始,我們就有依賴他人的本能。這種本能,即便當我們的照顧者,無法為我們提供照顧,當我們遮風避雨的避風港,同時又成為虐待我們的施虐者時,我們依舊會依賴他們,因為依附是人的本能(可參考依附理論系列文章)。在這種情況下長大的小孩,除了比較有可能發展成矛盾依附之外,同時還有可能帶來更多負面的效果。

電影中呈現,亞瑟在童年養母親不但患有妄想症與自戀型人格,且放任他被虐待。除了受虐,母親遭受暴力對待與家中有心理疾病患者1這兩項童年逆境經驗,也都發生在了亞瑟身上。這些經驗可能使得亞瑟的大腦,遭受到了許多發展上的負面影響。童年逆境經驗可能會因為高皮質醇濃度而導致海馬迴縮小2,3、大腦前額葉皮質受到抑制、杏仁核過度活化4

本劇的主角在幼年時期遭遇可能造成了他對於暴力行為的「先天失調」。圖/IMDb

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探討暴力行為的時候,我們會比較關注前額葉被抑制與杏仁核過度活化的部分。不知道你有沒有聽過費尼斯·蓋吉(Phineas Gage)這位先生,他原本是個好好先生,因為一場意外造成鐵棍穿過前額葉,從此性格大變、暴力無比。沒錯,前額葉是有助於我們做出道德判斷的重要腦區,如果一個人前額葉受損,確實做出暴力行為的可能性就提高了,再加上杏仁核這個讓我們警戒外界危機的腦區,在童年受虐的人身上過度活化,也讓他們變得更容易對外在感到威脅、產生敵意。

在《上帝的黑名單》一書當中,作者引用 1984 年美國聯邦調查局針對 36 名連續殺人案公布的調查報告,裡面指出了這些連續殺人犯,有幾個共同特徵,其中包含家庭破碎、家族遺傳精神疾病、幾乎都遭受虐待、有高智商卻無法專注,以致於長大後很難學得一技之長,難以找到工作5。正因為他們的童年,無法提供他們良好的成長環境,甚至還成了他們的人間煉獄,因而導致這些人的大腦受損。

但是大腦受損並不代表著會犯罪,是什麼讓亞瑟走上暴力犯罪這條路的呢?要回答這個問題,可能可以從變態心理學的角度來做探討。

缺少的保護因子與漸增的危險因子

變態心理學在探討人格違常時,主要會採取「保護因子」與「危險因子」兩個角度。當週圍的保護因子越多、危險因子越少的時候,無論先天條件如何,就不容易發生後天失調造成人格違常,這是變態心理學的觀點。

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針對這個部分,可以簡化為以下的圖:

什麼是保護因子?保護因子就是「保護一個人免於後天失調的因子」。在《深井效應》一書中,作者就提到,睡眠、心理健康、健康的人際關係、運動、營養、冥想等六大項目,是讓一個經歷童年逆境經驗的人,能夠免於後天失調的重要因素4。然而,從電影中可以看到,亞瑟的保護因子──定期的晤談──被政府給裁撤掉了,他也不再吃藥,再加上他缺乏良好的人際關係,這些都是他缺少或後來喪失的保護因子。

而危險因子指的是「讓一個人陷入後天失調的因子」。亞瑟無故被小屁孩搶走廣告看板並被痛毆、被老闆責罵、被同事硬塞了一把槍、因為槍枝被發現而被革職,這些環境中的強大挫折都是造成亞瑟犯罪的危險因子。再加上接下來一連串的事件引爆才造成他走上暴力犯罪的道路。並不是所有遭受童年逆境經驗的人,都會成為殺人犯,亞瑟或許就剛好那麼衰的,先天不良、後天失調。

除了先天失調,還包括了許多危險因子才讓主角走上了危險犯罪的道路。圖/IMDb

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然而,我還是必須要說,先天失調加上後天不良,並不代表一個人就一定會犯罪,心理學探討的是機率與可能性。與其讀完這篇文章後,將身旁受挫的人們貼上危險人物的標籤(這就是一個危險因子),倒不如成為他們的保護因子,為他們提供適當的醫療、心理諮商等資源,以及同理與關心他們。

個人行為如何引發集體暴動

在文章後半段,我則要談談,電影中亞瑟殺害三名上流人士,為何會引發接連群起暴動。

亞瑟在殺害三名欺侮他的人的時候,並不是事先策劃好的,他也沒有想到會帶來社會這麼大的動盪。之所以會如此,是由於整個故事的背景集合,包含了「他殺的剛好是上流人士」、「這座城市貧富差距很大」、「媒體渲染式的報導」。這樣的背景在電影中使得一些過得不好的人,自我投射、站在「小丑」這邊,戴上小丑面具上街遊行抗議。

我們的大腦中,有一種叫做鏡像神經元的神經,這種神經元很特別,例如我們看見別人的身上有蟲在爬,也會覺得自己的身體癢,就是這種神經造成的。這種天生「認同」的本能會受到一些訊息而激發,就像《小丑》電影中一樣,讓這些平時過得不好的人,站到了小丑這一邊,對抗那些滿口「我是來幫助他們的」的政治人物。

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過去研究發現,當受試者觀看與自己相同族群的人做一件事情,比起觀看與自己不同族群的人做一件事情,鏡像神經元的反應是比較強烈的。也就是說,我們天生就有對認同的族群產生模仿行為的腦神經 註 1

而這些貧窮的群眾充滿不滿的情緒,看見有人對富人展開殺戮,便比較有可能站在小丑這邊。在電影中就出現了上街示威遊行抗議,甚至隨意破壞市政、殺戮有錢人士等行為,讓整部劇的張力來到最高點。

不過,這些人之所以敢做出這些行為,除了鏡像神經元帶來的認同感,還有兩個很重要的因素可以討論:「挫折侵略假說(Frustration–Aggression Hypothesis)」與「去個人化(Deindividualization)」。

小丑在故事中成為群眾暴力的引爆點。圖/IMDb

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「挫折侵略」簡單來說就是「遷怒」:當人們對政府、對有錢人的不滿無處發洩時,若遭受這些人的侵略,便成為他們犯罪的最好理由,例如警察要求火車上的每個人拿下面具,就造就了他們毆打警察的結果。

而去個人化則是指:當每個人隸屬於一個群體裡的時候,他們代表的是這個群體,個體感也就消失了,也因此,他們的所作所為,並不需要由個人來負起責任,而是群體共同承擔(Diffusion of Responsibility),個人自認需要承擔的責任也就降低了。當每個人都戴著小丑的面具,每個人都是小丑,人們便越有可能做出在地鐵中痛毆警察、在街上到處破壞等等的行為註2

許多歷史上重大的事件,都是在這樣的情形下發生的,如納粹的迅速崛起,便是一個最佳的例子。如果對這部分有興趣的朋友,我另外推薦《惡魔教室》這部探討群體效應的電影,很值得一看。

最後,我還是想說,《小丑》這部電影,雖然點出了人性中最黑暗的一面,但同時也告訴著我們,如果在任何一個階段,有人伸出援手幫助了亞瑟,都有可能阻止整齣慘劇的發生。

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註解

  1. 想了解鏡像神經元,可參考下列兩篇文章:喜歡他 喜歡他的一舉一動人人都是拷貝貓──暴力影片造就模倣犯?
  2. 想了解群體效應、挫折侵略假說、去個人化,可參考: 鎮暴手中棍,學子身上依: 論警察打人的心理機制

參考資料

  1. Vincent, Robert, Dale, David,, Alison, Valerie, Mary & James(1998)Relationship of Childhood Abuse and Household Dysfunction to Many of the Leading Causes of Death in Adults:The Adverse Childhood Experiences (ACE) Study.America Journal of Preventive Medicine,Volume 14, Issue 4, Pages 245–258.
  2. Jacqueline,Philip,Katherine & Seymour(2009)Morning Cortisol Levels in Preschool-Aged Foster Children: Differential Effects of Maltreatment Type.Developmental Psychobiology 51(1):14-23
  3. Carrión, Weems,& Reiss(2007). Stress predicts brain changes in children: a pilot longitudinal study on youth stress, posttraumatic stress disorder, and the hippocampus. Pediatrics. 119:509–516.
  4. 深井效應:治療童年逆境傷害的長期影響
  5. 上帝的黑名單:美國七大連續殺人犯實錄
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貓心
76 篇文章 ・ 122 位粉絲
心理作家。台大心理系學士、國北教心理與諮商所碩士。 寫作主題為「安全感」,藉由依附理論的實際應用,讓缺乏安全感的人,了解安全感構成的要素,進而找到具有安全感的對象,並學習建立具有安全感的對話。 對於安全感,許多人有一個想法:「安全感是自己給自己的。」但在實際上,安全感其實是透過成長過程中,從照顧者對自己敏感而支持的回應,逐漸內化而來的。 因此我認為,獲得安全感的兩個關鍵在於:找到相對而言具有安全感的伴侶,並透過能夠創造安全感的說話方式與對方互動,建立起一段具有安全感的關係。 個人專欄粉專: https://www.facebook.com/psydetective/ 個人攝影粉專: https://www.facebook.com/psyphotographer/

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面對童年逆境經驗,又該如何才能過得健康?《深井效應》所說的故事
貓心
・2019/10/05 ・1789字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 565 ・九年級

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上一篇文章裡,提及了許多童年逆境對於生理所造成的負面影響。但是,本書的作者哈里斯,正是致力於治癒這些影響的一名醫師,因此,在《深井效應》的後半段,全都是在談她所找尋到的治療計畫1

治療童年逆境的六大項目

哈里斯針對童年逆境經驗有一套自己的治療模式,而她的治療模式,根據兩位研究端粒脢的學者依莉莎白·布雷克本(Elizabeth Blackburn)與伊莉莎·艾波(Elissa Epel ) 的著作來看確實是有效的──睡眠、心理健康、健康的人際關係、運動、營養、冥想等六大項目,是有助於提升體內端粒酶含量的重要因素,而端粒酶正是能夠重建縮短的染色體端粒的重要酵素2

而運動除了能幫助端粒酶的釋放之外,作者也提到,在臨床研究上,規律運動會促進身體釋放一種叫做「腦源性神經營養因子」的蛋白質,這是大腦和神經細胞的肥料,作用於海馬迴和前額葉皮質等對學習與記憶很重要的腦區,藉此增強大腦的運作1

規律運動的好處多。圖/pixabay

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除此之外,規律運動也能調節壓力反應,改善失調的免疫系統,如果每天做一小時會出汗的運動,就有助於有惡性壓力反應的人調節其免疫系統,讓免疫系統選擇在對的時機發揮作用1

而飲食健康也有助於增強免疫力、提升大腦功能,透過攝取 omega-3脂肪酸、抗氧化劑、水果、蔬菜、全穀植物纖維等食物,能夠增加免疫系統的活化,減緩發炎反應1

冥想的益處也不遑多讓。圖/pixabay

至於近年來很流行的靜坐冥想,也名列作者提到的六大保護因子之一。早在 1996 年,就有醫生將 21 名患有冠狀動脈疾病的成年患者,區分為冥想組與對照組,並測量他們在跑步機跑步的能力,再經過 8 個月的冥想訓練之後,冥想組跑步的強度可以來到控制組的 112%,跑步時間則是控制組的 115%。而在跑步時,如果受試者的心電圖產生變化,代表心臟受到壓迫,在 8 個月的冥想訓練之後,心電圖產生變化的時間延後了18%,控制組則沒有變化3

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而除了增加心臟的強度之外,作者也整理了一系列冥想的效果,其中包含降低壓力症狀、提升生活品質、增強HPA軸線、降低皮質醇濃度、促進健康睡眠、增加免疫功能、降低發炎反應1

哈里斯認為,這是因為壓力會啟動戰或逃的交感神經系統,冥想則有助於啟動我們的副交感神經系統,讓心跳變慢、血壓降低,帶來和壓力反應相反的效果。

由研究轉型青少年身心健康中心

事實上,哈里斯也曾在她的醫院內,進行冥想的療程,她找來了 15 位逆境分數高達 4 分以上的女孩,進行 10 周的正念訓練,每週花費 2 小時練習正念和瑜珈。從她的冥想計畫中,以及其他的營養飲食、運動計畫中,確實看到了孩子們每天的進步,有的孩子在學校能夠專心學習了,有的孩子有效控制氣喘,或是減重成功了。

他們一步一步的建立起對抗童年逆境的六大保護因子:睡眠、心理健康、健康的人際關係、運動、營養、正念。

但可惜的是,他們的人力只能在實作和撰寫研究報告當中選一個,而作者認為,比起發表研究,她覺得能夠讓這些孩子復原,是她更想要做的事情,所以她的實作沒有論文可供參考,但如同前面所述,這六大保護因子有著科學根據足以支持。

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在 2011 年8月,本書的作者哈里斯成立了舊金山灣區青少年身心健康中心,並逐漸展開了跨部門的聯合診治,讓不同科別的醫生以及心理諮商師、社工師,形成了一個完美的分工網絡,為該區的孩子提供良善的照護,並且將篩檢「童年逆境分數」作為診斷的一個重要指標。

哈里斯的這些醫療成果,造就了一場醫學上的變革,但是關於變革的內容,已經超出了本篇文章要討論的範圍。而《深井效應》一書中,最重要的是,讓人們得以用不同的角度重新審視童年逆境經驗——這不只是社會問題、不只是心理問題,同時也是公共衛生、生理醫療的問題。

在文章的最後,附上哈里斯在 TED 的演講。儘管童年逆境經驗足以影響人們的一生,但足夠的保護因子,也為受害的孩子們開啟了一個通往治癒的可能性。

 

延伸閱讀

  1. 深井效應:治療童年逆境傷害的長期影響
  2. Blackburn & Epel(2017). The Telomere Effect:A Revolutionary Approach to Living Younger, Healthier, Longer.Grand Central Published
  3. Zamarra, Schneider, Besseghini, Robinson, Salema (1996).Usefulness of the transcendental meditation program in the treatment of patients with coronary artery disease.The American Journal of Cardiology.Volume 77, Issue 10, pp.867-870
貓心
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心理作家。台大心理系學士、國北教心理與諮商所碩士。 寫作主題為「安全感」,藉由依附理論的實際應用,讓缺乏安全感的人,了解安全感構成的要素,進而找到具有安全感的對象,並學習建立具有安全感的對話。 對於安全感,許多人有一個想法:「安全感是自己給自己的。」但在實際上,安全感其實是透過成長過程中,從照顧者對自己敏感而支持的回應,逐漸內化而來的。 因此我認為,獲得安全感的兩個關鍵在於:找到相對而言具有安全感的伴侶,並透過能夠創造安全感的說話方式與對方互動,建立起一段具有安全感的關係。 個人專欄粉專: https://www.facebook.com/psydetective/ 個人攝影粉專: https://www.facebook.com/psyphotographer/