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寫在《天氣之子》之後:來自古今氣候變遷的呼喊

嚴融怡_96
・2019/11/15 ・5330字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

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編按:本文有動畫電影《天氣之子》劇情。

「晴女」源頭背後的世界:所有人都為大雨所苦的古老時代

source:IMDB

「這個屋頂上是八百年前的畫了,天氣巫女的使命是治療天氣。她們可以看到天上的龍;上達天聽,讓人間的天氣回歸正常。」天氣巫女活躍的八百年前左右,這個世界的天氣是什麼樣子呢?

西元 1315 年,復活節結束不滿一個月的歐洲,被長達四個月的傾盆大雨侵襲,無論城市、農田都未能倖免於難。這場雨令許多地方農作減產,甚至開始有書籍將這場天災解釋為「天主的復仇」。

然而接下來的 1316 年並沒有帶來新年新希望,而是在春天再度降下大雨,更糟的是,西歐地區刮起了強風。這下不僅秧苗全被淹死;畜產也蒙受大量損失,再加上去年的陰霾,全歐洲都陷入了漫長的絕望。這樣的嚴峻氣候與環境一直持續到了 1321 年,造成全歐 150 萬人死於饑荒與瘟疫。屍體與被拋棄、毀壞的聖物遍佈的慘狀,令過去因職業、宗教對立的人們無暇紛爭,看不到盡頭的清運工作使他們都逐漸相信:這是上帝對人間長年戰爭降下的懲罰。

不過,後世的科學家們發現這為期 7 年的豪雨循環,其實只是長達 6 個世紀小冰河時期轉變期的其中一角。遠在地球另一端的日本,早在 13 世紀就面臨了氣候惡化,比歐洲更慘的是,飢荒、瘟疫之外,農民與武士發起的民變頻傳,甚至當時的皇城京都,也飽嚐物資缺乏之苦。

天氣巫女與從 13 世紀開始的惡劣氣候

「這是只有我和她才知道的,世界的秘密。」

一道微光從雲層中照向地面,一個女孩從醫院病房走出去,走進微光祈禱,瞬間,她和周邊的一切一起飄向天空。電影從驚人的美景與奇蹟開始,預示了男女主角的相遇,也將帶來晴天,無論外在內在。

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在雨天抵達東京,卻無從謀生、飢寒交迫的帆高,幸運遇見女服務生陽菜救濟他一個漢堡(這可能成為了他十六年來最美味的一餐)。不只如此,陽菜還以 100% 晴女的能力使陽光重現,從此,兩人改變了彼此的生命。

source:IMDB

《天氣之子》之所以讓不分世代的日本人都感受深刻,是因為今年東京才剛剛經歷史上少見的漫長梅雨季1,從六月下旬開始東京就幾乎沒有出現過晴天,可想而知,人們多少隨天氣沾上了一抹陰鬱。

13 世紀的古代日本人面對的不只是心情上的陰鬱,還包括隨雨水而來的各種天災人禍。

「這個屋頂上是八百年前的畫了,天氣巫女的使命是治療天氣。她們可以看到天上的龍;上達天聽,讓人間的天氣回歸正常。但是她們的結局是悲慘的,因為她們是活祭品。」—— 2019 年,氣象神社的老爺爺如是說。

日本巫女文化大致在平安時代後期到室町時代(約西元 11 世紀到 16 世紀)達到最興盛期,爺爺所說,天氣巫女活躍的八百年前,正好非常接近日本氣候劣變的 13 世紀。

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13 世紀以後小冰河時期開始的多變氣候,讓人們經常得面臨寒冷、多雨、日照量不足等氣候景況的歲月。並且世紀阿爾卑斯山冰帽越過高原地帶進入到落葉松樹林區,英法海峽到北海一帶低氣壓發達,暴風雨頻繁,從荷蘭到日耳曼地方沿海有數萬人因此溺斃。緊接著,1315 年引起前文所說的歐洲大饑荒(Great Famine),14 世紀全球氣候不穩加劇,查士丁尼瘟疫、黑死病接二連三席捲歐亞非區域。

在日本,這一波氣候振盪更持續蔓延到 15 世紀,戰亂也隨之繼續肆虐。偏偏江戶時代又繼承了中世紀晚期的氣候劣變情勢,時有大風暴與低溫的席捲。17 世紀的平均溫度甚至曾降到過去兩千年以來最低,日本亦因此發生過六次嚴重饑荒。(與日本相鄰的台灣,也在同一時期荷蘭東印度公司的在台紀錄中,留下「台灣北風強勁」的文字記載。)如果真的曾有過天氣巫女犧牲自己而去換得天氣恢復正常,在這長達幾百年的時間中,更顯得偉大與值得傳頌。

回到近現代的日本,天氣信仰與傳說自然也不斷圍繞著氣象的災變深化。根據文獻記載,直到江戶時代末,日本都仍流傳著大量和天氣有關的神怪傳說故事,像是可以預測天氣的小孩波小僧;在積雪的地方出現的冰柱姬;流傳在岐阜縣和愛知縣的木曾川流域,會在颱風天和豪雨天引起大洪水的遺水;在颱風旺季司掌暴風雨的獨眼龍一目連;擅長景氣和疾病預言,長有鳥喙的人魚狀妖怪天日子等等。這些神怪都是科學發展之前,人們對天氣異變的解釋與想像。

同樣面對氣候異常,有些人選擇了科學,有些人選擇了神靈。哪一邊才是扭轉劣勢的方向呢? source:IMDB

然而儘管天氣巫女神話跨越了時空,無私精神令人敬佩,現代人卻早已有了不同的氣候認知,氣象神社老爺爺向都市文明人須賀先生、夏美小姐解說故事的同時,也隱隱透露了古老文化觀與現代科學衝突:浩瀚天地始終運行,而渺小的人類似乎是用科學自顧自地解釋天地的樣貌。氣候變遷是事實,或是人的誤解呢?

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近代氣候變遷研究小史:從樂觀看待到發覺大事不妙

20 世紀初瑞典的阿瑞尼士(Svante August Arrhenius)是首批注意到氣候變遷並預言今日全球暖化的科學家之一。他首次針對大氣中二氧化碳含量增加對地球氣候影響進行量化評估。他當時的估計是,工業革命後大氣中的二氧化碳含量加倍,可以使地球平均溫度上升約攝氏 4 至 6 度,這個數字與 21 世紀聯合國跨政府氣候變遷專門委員會(IPCC)評估報告推估的相距不遠。不過阿瑞尼士那時並未考慮海洋酸化、海平面上升、永凍土釋放微生物、與區域極端天氣等問題,純粹以自己身處的中高緯度農業區樂觀地認為,氣候增暖將有利於中高緯度地區農作物的生產。

到了 1939 年,地質學家法蘭索瓦.馬隆斯(Francois E. Matthes)在提交美國地球物理學會冰河委員會的報告書當中,首次提出了「小冰河時期(little ice age)」的概念,開啟我們對於氣候變遷週期的全新研究方向。而我們今日已知造成小冰河時期氣候寒冷化的原因包括:太陽黑子減少、火山爆發頻仍、地球軌道與傾角變率等等,氣候變遷、全球暖化更成為人人皆知的氣象研究顯學。

在人類古代歷史當中所見到的氣候變遷,多半是受到天氣變冷(小冰期)所造成的災難,但是當我們放大地質年代的軸線,卻可以發現許多重要的生物滅絕事件與極端氣候暖化的關係卻比較密切。像是泥盆紀後期滅絕事件(Late Devonian extinction)、二疊紀-三疊紀滅絕事件(Permian – Triassic extinction event)、古始新世極熱事件(PETM)等等。其中古始新世極熱事件發生在大約 5600 萬年前,對地球歷史尺度來講是極快的全球變暖時期,當時大量的碳釋放與溫度峰值極大改變了地球氣候,並使得深海生物體系徹底改變。

必須警惕的是,地球生物自己把自己消滅掉的案例不是沒有發生過。5 億年前,第一批類蠕蟲生物在海底演化時,牠們恣意在海床沉積物當中鑽洞,增進了水下沉積物的分解速度;加劇氧氣消耗與二氧化碳釋放,最終使全球暖化,自取滅亡。殷鑑不遠,偏偏人類近代持續向大氣中排放二氧化碳的速度,竟是古始新世極熱事件期間所釋放溫室氣體的 9 至 10 倍,若再加上其他的環境破壞與污染,是超速拉近我們與滅絕漩渦的距離啊!

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虛構與現實互相輝映的無奈

陽菜竭盡全力扭轉天氣的樣子,與奮力應對氣候變遷的一些學界或生態人士為很相似——充滿無私精神。然而現實是,他們對抗災難,往往必須犧牲自己。

陽菜為了拯救東京,不得不犧牲與帆高的生命羈絆,甚至是自己。科學家和氣候工作者則必須走在最危險的氣候工作前線,面對來自四方的政治、經濟巨頭威脅。而帆高以及科學家、氣候工作者背後的家人,僅管不希望自身的愛人走在最危險的氣候工作前線,卻往往只能默默守候。

此外,在整部電影當中,帆高和陽菜在社會的最邊緣過著飄零的生活,雖然當中有須賀和夏美這些善心的大人給予溫暖義助,更多的卻是警察、告密者、冷漠商家的傷害。這些或許可以看成在氣候變遷的大時空當中,與先知先覺者拉扯的負面力量:可能是像川普這樣無視氣候變遷的政治人物;也可能是完全不相信氣候日趨嚴峻的市井小民。《天氣之子》當中最令人感動的是人——那些溫暖人士所帶來的小確幸,但是最讓人悲傷的也是人——大人們名為社會現實的無情枷鎖。

面對天地氣候的變遷,人類能扭轉局面,還是只能順應命運?

在《天氣之子》的結尾,須賀曾對帆高不屑地說:「你們還以為你們改變了世界?省省吧。自戀也要有個限度。」雖然須賀應該隱約猜測到男女主角確實曾經短暫地改變了東京的天氣,但是少數人的努力和那大千世界的混亂相比真的相當渺小,如果人類繼續沉淪下去,就算犧牲再多晴女也無法挽救世界。

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正如同老奶奶對帆高所說的話:「東京在 200 年前也曾是一片海灣。如果真的變回一片海灣只是恢復原狀而已。」新海誠對於這個現代童話的處理相當地另類——沒有好萊塢式的壯烈犧牲挽救全世界,陽菜被勇闖天界的帆高救了回來,而東京繼續被極端豪雨所壟罩,甚至有大半被大水淹沒了。自然環境的改變下人類依舊渺小,毫無插手改變的餘地。

很多時候,我們說拯救環境,其實是「拯救我們原本所適應的環境」。畢竟,當環境的劣變達到人們所無法忍受的地步時,輕則中世紀氣候災難的重演,重則也許是人類滅絕。新海誠在《天氣之子》蘊含的,其實是更深層的氣候警世寓言吧!

後話:在現實世界也充滿特色的《天氣之子》場景

浮世繪裡的素戔鳴尊形象。 Source:wikipedia 

動畫中的氣象神社其實是「高圓寺冰川神社」——日本唯一供奉氣象之神的神社,除了天氣之子,過去也有許多日本電影、動畫以之作為故事場景。冰川神社的主祭神是素戔鳴尊,在這裡被視為掌理海洋與暴風雨的神明。2現在除了想要往氣象科學發展的學生會到此地來參拜,一些希望擺脫雨男、雨女身份;或是希望自己和家人的重要行程不會被雨打亂的人,也會來這個神社祈求天晴。緊扣氣象主軸,冰川神社還有販賣可愛晴天娃娃的造型御守;木屐形狀繪馬供人購買留念。(日本最久遠的占卜氣象方式,是以木屐拋擲落下的正反面作為判定依據(和台灣的擲筊類似),因此冰川神社才有這樣特殊造型的繪馬。)

表面上是祈求晴天,但每個繪馬上的願望背後都是祈禱者所重視的人生時刻。    source:IMDB

讓陽菜變成晴女的廢棄大樓頂樓神社,原型則是隱匿於銀座車站附近大廈中的小神社「朝日稻荷神社」。在日本傳統文化當中,高天原是天上眾神所住的地方,而在日本各地相傳是高天原;或與高天原相連的地方多為險峻的山岳地帶。動畫將高樓之上的神社當作人間和天界交會的邊界,這樣的場景設定也與傳說的有部分吻合。(祈求「生意興隆」的朝日稻荷神社因為《天氣之子》一夕成名,真是有趣的現象呢!)

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Source:IMDB

注解:

  1. 日本氣象廳已釋出令和元年的夏季天氣報告,詳情請見〈夏(6~8 月)の天候
  2. 實際上素戔鳴尊在《日本書紀》、《先代舊事本紀》、《古事記》等古籍中也相當有名,比起作為氣象之神,他在出雲國的事蹟可能更廣為人知:身為葦原中國統治者的素戔鳴尊,因斬殺八岐大蛇挽救出雲國;並迎娶出雲國神么女奇稻田姬,從此成為出雲國守護者。近日蔚為話題的歷代天皇信物之一——天叢雲劍,傳說便是素戔鳴尊斬殺八岐大蛇時,在蛇尾當中發現的。

參考資料:

  1. 小松和彦、飯倉義之著,黃昱翔譯。2015。《日本妖怪完全圖解事典》(日本の妖怪完全ビジュアルガイド)。楓樹林出版社。
  2. 山口敏太郎著,涂紋凰翻譯。2019。《日本妖怪大百科詭祕檔案3:大迫力!世界の妖怪大百科》。楓樹林出版社。
  3. 田家康著,歐凱寧翻譯。2012。《氣候文明史:改變世界的攻防八萬年》。臉譜出版。
  4. 平藤喜久子著,陳家恩翻譯。2019。《日本神樣解剖圖鑑》。楓書坊文化出版社。
  5. 多田克己著,歐凱寧翻譯。2009。《日本神妖博物誌》(GENSO SEKAI NO JUNINTACHI4-NIHON HEN)。商周出版。
  6. 村上健司著,蘇暐婷翻譯。2018。《日本妖怪物語》(怪しくゆかいな妖怪穴)。麥浩斯出版。
  7. Brian Fagan 著,黃煜文翻譯。《漫長的夏天:氣候如何改變人類文明》(The Long Summer: How Climate Changed Civilization)。麥田出版。
  8. Gale E. Christianson 著,達娃翻譯。2017。《全球暖化文明史:從 18 世紀首度發現溫室效應開始,回溯 200 年來影響人類文明大變化的 19 個關鍵時刻》(GREENHOUSE: The 200-year story of Gloabal Warming)。野人出版。
  9. Mark Lynas 著,譚家瑜翻譯。2010。《改變世界的 6℃》(SIX DEGREES:Our Future on A Hotter Planet)。天下雜誌出版。
  10. 「東京・高圓寺」壞天氣快快遠離! 天氣之子聖地巡禮・氣象神社〉,《蹦蹦走跳東京的小日子》。
  11. 維基百科〈素戔嗚尊
  12. 維基百科〈八岐大蛇
  13. 研究發現首批促成全球暖化並自取滅亡的動物〉,環境資訊中心
  14. 新海誠《天氣之子》5 個「隱藏彩蛋」揭密!粉絲狂找《你的名字》主角在哪〉,柯夢波丹
  15. 蓮華胎藏院(Padma-garbha-avasani・きよきあかきはなむすびのみや)
  16. 新海誠《天氣之子》聖地巡禮地圖:新宿歌舞伎町、六本木展望台、台場 6 大必朝聖景點!〉,樂吃購!日本
  17. Earth may be 140 years away from reaching carbon levels not seen in 56 million years , ScienceDaily
  18. Review: “Weathering With You” Is a Giant Allegory for Climate Change , CINEMA ESCAPIST
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嚴融怡_96
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曾就讀中興大學土壤環境科學系,曾在中央研究院地球科學研究所擔任助理,長期作為台北鳥會的生態解說志工,並曾在多個學校社團擔任過講師;喜歡生態學、環境科學、地球科學、生物學、與科學史等領域,對科普教育和環境教育都有著很大的熱情。居里夫人曾說:『我們應該不虛度一生,應該能夠說我已經做了我能做的事。』希望一生都徜徉在科學的星河當中。

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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

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  • 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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新北「氣候行動徵件」活動總獎金 8 萬元 號召青年展開行動成為氣候領袖
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/23 ・1247字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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全球正面臨急遽的氣候變遷,世界公民必須共同面對,環保局發布「新北 2024 國際青年氣候行動論壇——氣候行動團隊創意徵件」,鼓勵臺灣青年從校園或社區出發,針對觀察到的環境問題提出行動方案,入選隊伍將獲得專業導師指導並帶領實踐提案內容,最終勝出者不只可獲新臺幣 4 萬元獎勵金,更有機會放眼國際,於年底的紐約荒野中心青年氣候高峰會上展現成果。環保局將於 5 月 24 日下午辦理線上說明會,徵件日期至 6 月 24 日截止,歡迎有興趣參與的學生及老師報名參與!

報名網址:https://reurl.cc/Ke0gQn

環保局表示,新北市已連續 3 年辦理青年氣候論壇,建立與青年交流對話的平台,今(113)年更持續與紐約荒野中心(The Wild Center)攜手,號召青年以行動應對氣候變遷,培養青年成為氣候領袖。實踐淨零永續的道路上,青年的角色非常重要,去年新北市青年氣候論壇邀請到荒野中心氣候行動主任 Jen Kretser,分享了許多紐約青年行動案例,像是大學生於學院頂樓設置太陽能板,實現「上課教室自主發電」的校園計畫,又如同學自發建立校園田園、自主提出畢業晚會減塑需求等,引起與會臺灣青年們的廣大迴響,提出許多問題進行討論。

新北市環保局「2023 新北青年氣候論壇」,邀請到美國紐約荒野中心氣候行動主任 Jen Kretser(左 3),分享了許多紐約青年行動案例

環保局長期關注青年行動力,辦理「環保小局長計畫」、「永續未來學院」、「青年氣候論壇」等活動,致力推動全齡化的環境教育,今發布的「氣候行動團隊創意徵件」,進一步鼓勵臺灣「青」世代成為行動發起者,提出自己的問題觀察與創意解方,並真正落實行動,由青年自己決定從何處開始改變,即使是日常生活中觀察到看似微小的行動,都有可能在實踐後擴大影響到整個校園、社區,甚至整座城市。

環保局說明,氣候行動徵件邀請全臺高中職及大專院校學生,透過影像紀錄、實體行動、循環設計、社群媒體傳播等多元方式呈現創意永續行動提案,徵件至 6 月 24 日止,經初選後 4 組入選隊伍將在新北市展開為期一個月的短期氣候行動實踐,同時由環保局媒合專業導師進行線上課程,最後於 8 月「新北 2024 國際青年氣候行動論壇」進行決選,優勝的隊伍除可獲得獎勵金外,更能持續推展氣候行動並製成行動影片,影片有機會在年底紐約荒野中心青年氣候高峰會上進行分享,讓青年氣候行動與國際接軌。

環保局將於 5 月 24 日下午辦理線上說明會,歡迎有興趣參與的學生及老師報名參與,徵件簡章及更多相關資訊可至環保局官網或「新北 2024 氣候行動團隊創意徵件」活動網站查詢。

※ 5/24 徵件線上說明會報名網址:https://reurl.cc/Ke0gQn
※ 環保局官網簡章:https://www.epd.ntpc.gov.tw/Article/Info?ID=11254
※ 「新北 2024 氣候行動團隊創意徵件」活動網站:https://greenage2024.com

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本文轉自新北市政府環境保護局網站

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經濟重要還是環境重要?明朝末年發生了什麼事?氣候如何影響國家?——《價崩》導讀
衛城出版_96
・2024/05/07 ・4105字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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眼皮底下的事實:環境史研究者看《價崩》

洪廣冀(臺灣大學地理環境資源學系副教授)

著名的漢學家卜正民以如下段落為《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》一書定調:

生活在這個時代,我們彷彿逃不出莫測變幻的手掌心。變化讓人這麼痛苦、氣餒,為了安慰自我,我們便告訴自己:當代的生活特徵就是接連不斷的變化,正是這種不穩定,讓世界變得比以往更複雜。

他告訴我們,作為一個「長壽之人」,「過去十年來,氣候變遷、物價通膨,以及政治豪奪的速度與規模」,他認為也是前所未見。只是,作為一個歷史學者,他還是想問,若我們放大時空的尺度,當代人在過去十年來經歷的變化,真的是前所未見嗎?他的答案是否定的。在一六四○年代早期的中國,也就是明朝末期的中國,是一個連「生存條件都被剝奪,平安度日的尊嚴都被否定的時代」,因為「大規模的氣候寒化、疫情與軍事入侵,奪走數以百萬計的人命」。

在一六四○年代早期的中國,也就是明朝末期的中國,是一個連「生存條件都被剝奪,平安度日的尊嚴都被否定的時代」,因為「大規模的氣候寒化、疫情與軍事入侵,奪走數以百萬計的人命」。
圖/unsplash

藏在眼皮下的事實是什麼?小冰期如何發生?

一六四○年代初期的中國發生什麼事?這便是卜正民試圖回答的問題。他反對傳統史學的兩大見解:一者是訴諸人禍,即訴諸當時宮廷內的派系鬥爭,統治階層道德淪喪,導致民不聊生;二者是訴諸十六至十七全球的白銀貿易,即當時從美洲與日本湧入中國的白銀,造成物價波動與社會不安。卜正民認為,訴諸人禍與貿易會讓我們看不見「藏在眼皮底下的事實」:小冰河時期(簡稱小冰期)。

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廣義地說,小冰期是從十四世紀至十九世紀初期的地球寒化現象,氣溫平均掉了攝氏兩度。乍看之下,攝氏兩度的溫差或許微小,但對作物而言,這樣的溫差已經足夠讓作物減少一次收成,或根本無法收成。再者,必須注意,兩度的溫差是「平均」,即可能是極熱與極寒的氣溫交錯變化造就此兩度溫差。這確實也是在小冰期中發生的事。

地球科學家推測,寒冷的氣候讓兩極的冰山範圍擴張,讓海水變得更鹹,也就是變得更重,影響洋流的流動方式,從而牽引了大氣與洋流間的循環。影響所及,所謂「聖嬰-南方震盪現象」(El Niño-Southern Oscillation, ENSO,即傳統上所說的「聖嬰現象」加「反聖嬰現象」)變得格外激烈,乾旱、水災等極端氣候頻傳。不僅如此,地球科學家也指出,小冰河期也是火山活動格外頻繁的時期。火山噴出的煙塵,遮蔽了太陽輻射,更加速了地球的寒化。

地球科學家推測,寒冷的氣候讓兩極的冰山範圍擴張,讓海水變得更鹹,也就是變得更重,影響洋流的流動方式,從而牽引了大氣與洋流間的循環。
圖/unsplash

小冰期的起因為何?目前普遍接受的見解是太陽活動改變。此外,也有研究者指出,這與所謂歐洲人「發現」新大陸有關。受到所謂「哥倫布大交換」的衝擊,美洲原住民大量消失,森林擴張,吸收大量二氧化碳。眾所周知,二氧化碳是溫室氣體;二氧化碳濃度的減低,讓大氣保溫的能力下降,與前述太陽活動與火山噴發的效果耦合,讓寒化成為不可逆的過程。總之,我們現在已經知道,地球是個混沌系統,牽一髮不只動全身,甚至整個身體都會分崩離析。

回到《價崩》這本書。卜正民指出,明朝的存續時間(一三六八至一六四四年)即落在小冰期,並成為明朝覆亡的主因。他將小冰期之於明朝的影響分為六個泥沼期:一、永樂泥淖期(一四○三年至一四○六年)。二、景泰泥淖期(一四五○年至一四五六年)。三、嘉靖泥淖期(一五四四年至一五四五年)。四、萬曆一號泥淖期(一五八六年至一五八九年)。五、萬曆二號泥淖期(一六一五年至一六二○年)。六、崇禎泥淖期(一六三八年至一六四四年)。

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永樂泥淖期欠缺災荒記載,景泰泥淖期以饑荒收尾,嘉靖泥淖期氣候異常乾冷,萬曆一號泥淖期爆發饑荒、洪水、蝗災與大疫,「人民相食,枕籍死亡」;萬曆二號泥淖期的乾旱與水災頻繁,饑荒再度爆發,「朝廷賑濟的請願如潮水湧來」。崇禎泥淖期是明代乃至於「整個千年期間最慘痛的七年」,「米粟踊貴,餓殍載道」。一六四四年四月末,闖王李自成兵臨北京,致書要求崇禎帝歸順。崇禎不從,在命皇后、貴妃與女兒自盡後,他爬上皇居後的煤山,自縊身亡。李自成稱帝後,滿人入關,將中國納入大清國版圖。

不可忽視的幽靈?拔除合理征服者的解釋,明朝滅亡原因還有哪些?

如此的歷史解釋是否會流於環境決定論?卜正民的回答是:「如果環境決定論的幽靈就在門外徘徊,我也不會在分析時將其拒於門外。」那麼,是什麼讓寫出《縱樂的困惑》、《維梅爾的帽子》等名著的歷史學者相信環境的決定作用?答案就是糧價。

卜正民先生像。
圖/wikipedia

以他的話來說,「太陽能與人類需求的關係,是透過糧價調節的。從景泰年間到崇禎年間,糧價在五次環境泥淖其中激增,每一次都把價格多往上推一截,這樣的事實也說服我必須採用氣候史的大框架。」卜正民表示,「一旦經濟體仰賴太陽輻射為能源來源,那麼無論大自然是幽而不顯還是顯而易見,都必然是社會或國家生命力的決定因素。」

在結語「氣候與歷史」中,卜正民再次反駁那些把明朝覆滅推給「失德」的見解。他認為,這種論調是「合理化明清兩朝遞嬗的過程」,且「編出這種敘事並為之背書的,就是征服者」。他強調,「明朝的滅亡固然不能推給災荒糧價,但講述崇禎末年重大危機時不把氣候因素納入考慮,那簡直就像莎士比亞所言,宛如癡人說夢,充滿著喧譁與騷動,卻沒有任何意義。」

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然而,不至於將環境決定論「拒於門外」是一回事,認為社會變遷就此被環境「決定」,又是另一回事。卜正民並不認為,面對氣候因素帶來的種種挑戰,明朝各級官員只能雙手一攤,感嘆天要亡我,不做任何努力。就如其他生活在小冰期的人們一般,卜正民認為,明朝人建設基礎設施、育種、建立制度、開發新科技與控制生育力等;但問題是,一六三○年代晚期的種種災害,並未催出社會的適應力,反倒是摧毀其適應力。

拜此時勃發的火山活動與激烈的聖嬰-南方震盪現象「之賜」,不論是政府還是市場,都變不出糧食。卜正民認為,至少在前五個泥淖期,明朝人還是表現出相當的韌性,努力予以調適。然而,進入崇禎泥淖期後,春夏乾冷,田地龜裂,運河無水。當每公斤的米得需要兩千五百公升的水,而老天爺就是不願意降下一滴雨時,糧食供應體系就此崩潰,連帶把物價與政治體系拖下去陪葬。

是誰忽略了眼皮底下的事實?這段歷史帶給我們什麼警訊?

回到卜正民所稱的「眼皮底下的事實」。我們要問,是誰忽略了這項事實?誰是這對眼皮的擁有者?卜正民的答案有二。一則是以研究社會、政治與環境變遷的人文社會科學研究者。以小冰期的相關研究為例,他表示,當他開始研究明代中國糧價變異與氣候變化之關係時,驚訝地發現,「其他地方的環境史對糧價幾乎不提」。與之對照,精通糧價的歷史研究者,如不是太快地把糧價理解為「公平交易」的指標,便是視之為社會關係的一環,忽略了糧食必得是在特定的環境條件下孕育出來的。

另一個忽略氣候或環境此事實者便是卜正民的同代人,也就是在閱讀這本書的你我。現代人對物價飛漲的關注程度遠比全球暖化、極端氣候與環境破壞來得高;畢竟,前者是切身之痛,後者則相當遙遠,是北極熊與紅毛猩猩的事。
圖/unsplash

另一個忽略氣候或環境此事實者便是卜正民的同代人,也就是在閱讀這本書的你我。現代人對物價飛漲的關注程度遠比全球暖化、極端氣候與環境破壞來得高;畢竟,前者是切身之痛,後者則相當遙遠,是北極熊與紅毛猩猩的事。然而,卜正民的分析告訴我們,即便明代中國離現在相當遙遠,所謂的小冰期至少也是一百五十年以上的事,但物價恐怕還是可作為某種氣候指標。換言之,若人們以關心物價的熱誠來關心環境,面對當代的環境危機,說不定人們多少可找出個解方。

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此外,讓人心生警惕的是,卜正民告訴我們,小冰期多少是個漫長的地球系統變化。小冰期本身並未造成明朝衰亡,是相伴的極端氣候摧毀了明代社會的韌性與調適。他也認為,面對小冰期、火山噴發與聖嬰-南方震盪現象誘發的極端氣候,從後見之明來看,明朝人也做了他們可以做的,但也只多苟延殘喘了七年,且還是生存條件都被剝奪、生活尊嚴都被否定的七年。

那麼,當人類誘發的氣候變遷可能已加劇了聖嬰-南方震盪現象,讓去年(二○二三年)夏天成為有紀錄以來地球最熱的夏天,而極端氣候彷彿成為日常,人類還有多少時間可以調適?如果說明朝多少是被地球系統的正常運作摧毀,當今地球系統的異常,是人類自己造成的,數百年後的歷史學家,在回顧這段歷史時,恐怕無法如卜正民對待明朝人一樣地寬厚,只能說這是咎由自取。諸如此類的思考,都讓《價崩》有了跨越時代的現實意義。

畢竟,明朝人不是外星人,他們跟我們都生活在同一個地球上。

——本文摘自《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》,2024 年 05 月,城出版出版,未經同意請勿轉載。

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