拯救肩頸痠痛的伸展大全來啦！

• 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／ 白映俞 醫師
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《檢查這十點，保持好姿勢，別變懶骨頭》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「今天你怎麼看起來無精打采的模樣？」開會的時候，王副問了小奧一句。

「報告王副，我很有精神喔。」小奧連忙換上了笑容，打直身軀，坐得直挺挺的。

你平常的姿勢好嗎？姿勢是我們身體語言的一部分，萬一姿勢不良，很可能就會被視為一個懶骨頭，或是沒有精神活力，很難給人好印象。然而，保持好姿勢，不僅是為了做做樣子，還影響著長期的身體健康。如果你長期姿勢不良，脊椎更容易磨損，神經更容易受到壓迫，引發肩頸與背部的疼痛。各種疼痛會讓你的姿勢更不好，部分肌肉更為緊繃，影響到肌力平衡，進而增加跌倒的風險。

而且，姿勢不良除了影響到肌肉骨骼的狀況，其實也會影響到胸腔和腹腔。當胸腔的空間變化或侷限，呼吸就會受到影響；而腹腔的狀況也影響體內器官的運作，尤其影響到腸胃活動和消化，都會帶來更多的麻煩。

怎樣算是好姿勢？

「姿勢」就是你如何擺放你的身體，如何 hold 住你的身體，包含了走路、跑步等「動態姿勢」，也包含坐著、站著、睡覺的「靜態姿勢」。沒錯，即使你現在正進行著網路追劇馬拉松，我們也需要放點心思，注意姿勢。

基本上，好的姿勢就是讓身體重量平均分布於地面或椅子上，而脊椎維持正確自然的弧度，沒有過度前傾或後彎，也沒有往一側傾斜，讓骨架、肌肉、筋膜不緊繃，也不過度伸展。

我們先來看最基本的站姿和坐姿：

• 站姿：

練習站姿站直的時候，可以先靠著牆站好，像要量身高那樣。背部打直並維持自然的弧度，下巴微收，肩膀往後，雙手自然垂放，收進肚子，膝蓋打直，注意重量平均分布於兩腳，且不要翹出臀部。

• 坐姿：

椅子不要太低。良好坐姿通常代表椅子坐到底，維持脊柱自然的彎曲弧度，在背部中段可以用一捲毛巾或買個椅子靠背墊來輔助。雙腳放在地上，膝蓋九十度，最重要就是不要翹腳，要讓臀部平均分配重量。不要坐太久，每個小時要記得變換姿勢、站起來走一走。

保持好姿勢，還要這幾招

開車的時候不要坐太低，讓膝蓋和髖部約在同一個高度。方向盤高度約在胸口，不要在臉的高度。椅背不要往後倒太多，盡量讓身體一樣是坐直的，屁股坐到底。當然，盡量不要長時間開車。

不要太常低頭看手機，日復一日，月復一月反覆看著訊息與閱讀網頁，加諸在頸椎的壓力可是不小，已經是現代人頸椎快速退化的主因了。要有意識地注意自己使用手機時的姿勢，盡量抬頭、挺胸、縮下巴使用。不要低頭使用手機，要把手機拿高，讓手機上方高度約與鼻子同高。坐著的時候要靠著椅背，調整好螢幕高度，減少駝背或低頭的機會。

延伸閱讀：
脖子緊，頭好暈，站不穩 — 可能是「頸因性眩暈」

少穿高跟鞋！穿高跟鞋的時候，會讓背部弧度太過彎曲，容易引發背痛。而且對膝蓋來說，負擔也會比較大。平常還是多穿著舒適，腳底有軟墊的低跟鞋子吧！

不要選擇太軟的床墊，硬一點的反而能讓脊椎維持正常的彎曲弧度。仰睡的話，枕頭不要選太大，低低的就可以。如果要側睡的話，膝蓋稍微彎曲，並在頭部墊個枕頭，才能保持脊椎的自然弧度。

平常多運動，各種運動對姿勢都有幫助，像是多做背部肌群的訓練，姿勢通常會好一些。而多做瑜珈、皮拉提斯、或芭蕾雕塑類型的練習，也是特別讓你會注意自己的動作與姿勢，並有很大一部分會鍛鍊到背肌和核心，讓你在平時都有好姿勢。

每天至少花十分鐘做伸展拉筋，改善肌筋膜和肌肉張力平衡。如果比較沒有時間，可以做帶有有氧運動效果的動態伸展。

如果需要久坐或久站的時候，可以稍微緩慢地動一下脖子，轉向左邊，再轉向右側，反覆做個幾次來舒緩緊繃的頸部肌肉。

持之以恆保持著「維持好姿勢」的概念，多多檢查自己的姿勢，是為了健康很棒的投資。

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• 作者／ 白映俞 醫師
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肌筋膜網路常因為過度使用或是經常固定姿勢而緊繃，假使每次都是找人按摩，雖然奇摩子很好很舒服，但日積月累下花費可不少，因此你需要更經濟、實惠、有效的選擇。其一是自己常做全身筋膜活動度訓練，另外一個則是利用滾筒放鬆。

滾筒是種放鬆筋膜的器材，利用滾筒時，會替結締組織與肌肉帶來壓力，這些不同層次的壓力，改變了筋膜裡面的液體分布，增進淋巴與代謝物質的交換，因而改變肌筋膜內張力緊繃的狀況，增加肌肉、筋膜的局部血流和彈性。所以，滾筒放鬆是種靠著穩定、緩慢的壓力，減少筋膜變僵硬的方式。

做滾筒放鬆，你需要器具，先去選擇一個自己喜歡的滾筒，就可以開始練習囉。練習的時間點並沒有太大的限制，你可以把滾筒放鬆當成是運動前的暖身，或於運動後來改善痠痛感。假使不在運動前後，只是純粹用來當邊追劇時邊做的舒緩，也是可以的。當然，睡前做也沒問題。

滾筒放鬆的過程中，請保持順暢的呼吸，不要因為痛而憋住氣，也不要追求一定要按到很痛。接下來，我們就從幾塊大肌肉做起吧。

股四頭肌

採取手肘撐地的趴姿，將滾筒橫放在大腿下方，讓滾筒在大腿下方滑動。過程中你可以減少手撐的力道，將重心盡量轉到大腿與滾筒的接觸點上，讓滾動時的按摩力道更明顯。

如果你介意的是感覺還不夠深層，那就把另一隻腳跨到與滾筒接觸的腳上，讓雙腳都疊在滾筒上，滾動時會更有感。

但如果你覺得這樣太痛了，就先將滾筒移到單側的腳，另一隻腳跨出撐地，將重心轉到撐地的那隻腳上，這樣能減少滾筒與大腿的接觸痛感。如果你選擇的滾筒不夠長，也可以先從一側開始練習。

滾多久並沒有太大的限制，大約30秒到一分鐘都很可以。在滾來滾去的過程中，你可能覺得某個點特別的緊繃，你可以試著讓滾筒停留在那個點，接著把腳彎起來，反覆彎腿→直腿的動作，也是對激痛點的另一種按摩方式。

記得，在大腿來回滾動的過程，不要往下滑過膝蓋！利用滾筒放鬆的時候，絕不要壓在關節上喔。

髖屈肌

髖屈肌是核心深層的肌肉，每次我們跑步要抬高膝蓋，或從坐著要起身，都需要髖屈肌的幫忙。不過，因為大家都常久坐，讓髖屈肌維持著收縮僵硬的狀態，導致髖部變緊。（開髖看這裡）

當大家練完股四頭肌之後，兩手肘繼續撐地，讓右腳彎曲著地，將滾筒往左大腿上方移動一下，使滾筒位在左側髖部下方，開始滾動。

大腿內側

維持剛剛手肘撐地趴著的姿態，兩腳先伸直，接著把滾筒擺與身體同方向，再滾筒前側稍微朝外，左腳彎曲跨上滾筒，如此大腿內側和滾筒呈垂直的，開始來回滾動。

如果有遇到某一點特別緊繃，記得像剛剛說的，停留在那個點，然後做彎腿→直腿的反覆動作，特意放鬆那個點。過程中就以自己能承受的程度來改變強度。

大腿外側髂脛束

右側躺，兩腳伸直，兩手可撐於地，把滾筒放在右大腿下方，接著手出力撐起身體，轉移身體重量到與滾筒的接觸點上，開始來回滾動。

通常按摩大腿外側的感覺挺強烈的，如果覺得太痛，就把左腳撐在地上，轉移一點重量到左腳。若覺得希望感受更強，就把左腳交疊在右腳上，把重量都放在右腳。

大腿後側肌群

坐姿，兩腳伸直，兩手可撐於地，把滾筒放在大腿下方，接著手出力撐起身體，轉移身體重量到與滾筒的接觸點上，開始來回滾動。

大腿後側的肌群很厚實，通常這樣做時感受沒有其他位置強烈。假使還喜歡重一點的，就讓兩腳交疊，一次按單腿。

臀肌

與大腿後側肌群的做法類似，坐姿，兩手可撐於地，把滾筒放在臀部下方，但把左腳彎屈，左腳踝跨放在右腳膝蓋上方，身體重心傾向左側臀部，利用滾筒與左側臀部的接觸來做舒展。

同樣的，如果要按右側臀部，身體要把重心放在右側臀部，右腳踝跨放於左腳膝蓋來做。久坐的人一定要記得多放鬆髖部的前後，也就是髖屈肌和臀肌這兩部分。

小腿後側肌群

坐姿，兩腳伸直，兩手可撐於地，把滾筒放在小腿下方，腳尖勾往自己的方向，接著手出力撐起身體，轉移身體重量到與滾筒的接觸點上，開始由上到下來回滾動。

這時可以讓兩腳交疊，加深滾筒按摩的深度。到某一個特別有感的定點想要多按的話，可以停留並轉動腳踝，順時針、逆時針各轉個幾下，都會有不錯的感覺。放鬆小腿後側對減少足底筋膜炎很有幫助。

脛前肌

小腿前側的肌肉相對比較小一點，可以採取類似平板支撐的姿勢，然後讓左腳跨上滾筒，與滾筒的接觸面是在小腿的外前方，然後讓滾筒來回。

身體側邊

身體左側躺，身體斜往前下，把滾筒放在低於左側腋下的側胸處，右手撐地，左手肘著地往前平伸，左腳彎曲平貼於地，右腳彎曲右腳著地，開始移動身體滾動滾筒。

如果你常常久坐一整天，姿勢不良，運動時總覺得筋骨不對勁，記得解套方法並不是到健身房追求大重量，而要多思考肌筋膜網路，讓肌肉筋膜更平衡發展，獲得更棒的運動力喔

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