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機器人時代來臨了嗎?

潘 震澤
・2011/03/18 ・1913字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

本文作者為科普作家潘震澤|作者部落格:生理人生,經授權轉載。

「危機情境」(Jeopardy!)是個歷史悠久(1964年3月至今)、且廣受歡迎的美國電視益智問答節目,其特殊的提問方式(從答案反推出問題)、包羅萬象的問題內容、參賽者的競爭搶答、現任(1984年至今)主持人崔貝克(Alex Trebek)的魅力,以及不時舉辦的名人賽、青少年賽、大專生賽,甚至銀髮族賽等特別節目,在在吸引人觀賞而不厭;但今年二月中連續播出三天的兩場比賽,可說是劃時代的歷史性事件。

這三場稱作「IBM挑戰」的節目,是由國際商務機器公司(IBM)特別針對危機情境所設計的超級電腦「沃琛」(以IBM的第一任總裁Thomas J. Watson為名),挑戰之前在該節目中得勝次數最多及獲得獎金最高的兩位參賽者詹寧斯(Ken Jennings)與路特(Brad Rutter)。

電腦與人腦之前已經有過一回出名的交手,那就是1997年IBM的「深藍」(Deep Blue)與世界棋王卡斯帕羅夫(Garry Kasparov)進行的六場比賽,深藍以三勝二負一和的成績獲勝。該項成就讓許多人擔心機器即將超越並取代人類,但有識之士都曉得電腦長於記憶與計算,不但能記住成千上萬局高手棋譜,還能比最優秀的棋手多預測好幾步棋,所以占了上風。但深藍只是按指令行事,並無獨立思考能力;這一點深藍的主要設計人、來自台灣的許峰雄博士說得好:這還是人與人的比賽,一方是當眾表演的棋士,另一方則是隱身幕後的工具設計者(注一)。

然而沃琛的出現,又拉近了人與機器的距離:沃琛不但能理解主持人的問題,還能在短短幾秒鐘內找出答案,趕在兩位超級冠軍前按鈕作答,這可是讓任何看過該節目、並試圖回答問題的人驚訝不已的表現。因為這裡頭牽涉到對人類自然語言(而非電腦程式語言)的了解(注二),這是理解問題的第一步,接下來則是尋找資料、建立假說、評比推理以及做出決定等系列過程,難度可是比下棋高出太多。

雖說沃琛擁有幾千顆IBM最新的微處理器、及高達16兆位元(16 terabytes)隨機存取記憶體(RAM),儲存了全套維基百科以及各種字典、文學作品、網路文章及資料庫的內容,但重點是其軟體若不能從相當於兩億頁面的資料大海中撈出針來,或是耗時需三秒以上的話,也就沒戲唱。結果沃琛在連續兩場比賽中都擊敗了對手,取得優勝。這不僅是機器的勝利,更是工具設計者的勝利。

電腦除了記憶與速度外,還有不會疲倦、不受情緒及主見左右等長處,與電腦交過手的卡斯帕羅夫與詹寧斯都提到了這一點;但現今的超級電腦造價高、體積龐大、不單耗能且受限於軟體,是其缺點。沃琛的表現,讓人想起電視影集《星際爭霸戰》(Star Trek)裡可聽懂人話、隨時提供答案的星艦電腦,但比起《星際爭霸戰》第二部影集《銀河飛龍》(Star Trek-The Next Generation)裡的機器人Data,還差得很遠:Data不但長得同真人一樣,還能行動自如,與人溝通無礙,且智力體力都超人一等。但Data還是有一點與真人不同,就是不知喜怒哀樂等情緒為何物,也不懂幽默(好些劇情橋段都以此為題),這大概是人與機器最大的差別。

有人根據電腦處理器速度不斷成級數增加的事實,預測再過三十五年,電腦智慧不但超越人腦,還會取得獨立性。到時機器將與人類並存於世,不是取代人類就是與人合而為一;這些人給該情況取了個名字,叫「奇異點」(singularity),說是「人類歷史織錦出現斷裂的一刻」(注三)。

老實說,像仿生人(android)、生化人(bionic man)或電子人(cyborg)等名詞與概念,在科幻小說與電影裡已是老生常談;機器人進步到能自我複製、繁衍並取代人類的情節,也早不新鮮。這種對未來科技發展的預測,每個時代都不乏其人;雖然猜不中的比例遠高過猜中的,但也絲毫無損許多人樂於扮演先知的興致。

利用機器的長處來增進人類能力與智慧(IA, intelligence augmentation)的做法,自古有之,於今尤烈,沃琛就是最新的例子。但在還不了解人的情緒與意識如何產生之前,就擔心會有危及人類生存的人工智慧(AI, artificial intelligence)出現,並無多大意義。

尤有甚者,奇異點的提倡者還進一步預測:可將人的思想記憶掃描後輸入電腦,如此可保人的永生。只要懂得一點人腦如何組成及運作的生物學家,大概都不會認為那是可行之道,但也絕對阻止不了有人作夢。我們在讚嘆沃琛的表現之餘,大可靜觀其未來的應用,對人類的前途希望有所幫助,而不必杞人憂天。

注一:參見Hsu, Feng-Hsiung: Behind Deep Blue: Building the Computer that Defeated the World Chess Champion. Princeton University Press, 2002.

注二:沃琛是在主持人唸問題的時,同步接收以電子文字傳來的訊息。本文在《中時》發表時,誤以為沃琛已具備語音辨識的能力,下筆有誤,承蒙讀者茄子來信指正,特此致謝。看來沃琛要達到星艦電腦的水準,與人類即時聽講溝通,還有段路要走。

注三:參見Grossman, Lev: Man and machine. Time, Feb. 21, 2011, pp. 42-49. http://www.time.com/time/health/article/0,8599,2048138,00.html?xid=newsletter-weekly

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潘 震澤
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在大學裡教了二十幾年書,專長是生理學(再往下細分是「神經內分泌學」)。十來年前從象牙塔裡伸出頭來,投入科普書譯介及專欄寫作工作,至今已翻譯了十來本科普書、兩本生理學教科書,以及兩本科學散文結集。目前任教美國大學。


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小鼠研究指「間歇性禁食」可延年益壽——重點不在總熱量,延長用餐間隔才是重點!

台灣科技媒體中心_96
・2021/10/24 ・2679字 ・閱讀時間約 5 分鐘

2021 年 10 月 18 日,國際期刊《自然醫學》(Nature Medicine)公開的一篇研究論文,探討飲食模式和改善生理健康之間的關係。研究將小鼠總共分為五組:(1)自由取食、(2)限制 30% 的熱量攝取,但沒有禁食期、(3)限制 30% 的熱量攝取,半天內給食三次,另外半天禁食、(4)限制 30% 的熱量攝取,每天只給食一次,其他 21 小時禁食、(5)熱量攝取總量不變,但每天禁食 21 小時。

研究運用液相層析質譜儀(Liquid chromatography–mass spectrometry),以及轉錄組分析(Transcriptional profiling)等方法,發現僅「禁食」而沒有減少攝取的總熱量,就足以得到在限制熱量的飲食模式時出現的大部分代謝與核酸轉錄的特徵,以及延長壽命、防止衰弱等健康上的好處。

該研究歸納出以下三大結論:

  1. 過往研究限制熱量攝取的好處時,無法分辨原因是「總卡路里攝取下降」還是「有規律的長時間禁食」。這篇研究協助釐清熱量限制帶來好處的原因,發現單純禁食而並不減少總熱量攝入,就足以達到有助代謝和延緩老化這些健康效果。
  2. 研究是在特定的條件下所觀察到的現象,不同性別及不同品系的小鼠,禁食的效果就不同,無法廣泛推論於不同物種或不同飲食文化的個體。
  3. 禁食很可能是限制卡路里攝取時,可改善健康和長壽所必需的關鍵。如果可以證明適用於人類,未來可能幫助人們在不需要減少卡路里攝取總量的情況下,也能延緩老化、促進健康。
圖/Pixabay

大爆吃再間歇性禁食更健康?仍有待證實

臺大醫學院腦與心智科學研究所教授王培育指出,適當的飲食限制對於促進代謝、預防疾病及延長壽命的益處已是廣為人知。然而在早期用酵母菌、線蟲及果蠅作為實驗對象的研究中,受限於實驗模式,大多是以稀釋食物中的營養成份且自由飲食的方式來觀察飲食限制的好處 [1][2][3]

而在哺乳類中,小鼠或猴子實驗則是以每日一到二次或數日一次的方式,餵食正常食量的 40-80% [4][5],因此,一直以來飲食限制所帶來的好處被認為是降低日常飲食中卡路里的總量所導致。但是這些傳統的觀點在近年來的研究中已是備受挑戰,例如每日限制時間或食物量的餵食或禁食(於幾個小時內自由飲食或吃完定量的食物),也可明顯的達成健康長壽的好處 [6]

所以,重要的究竟是卡路里減量,還是禁食?本篇研究利用特定品系的小鼠,以系統性的方法實驗數種飲食的模式並且分析多種代謝及生理指標。結果顯示適當的禁食,可能是影響健康指標的關鍵,然而這是否意味著大吃大喝但間歇性的禁食是比少量及少餐更好的選擇呢?有待日後有更多的研究證據來說明。

規律禁食/進食,比總熱量攝取更重要

王培育也指出,這份研究僅使用了兩種品系的公、母小鼠進行研究,便可觀察到飲食限制對於不同性別及兩種品系小鼠的生理反應造成許多的差異,顯示本研究是在特定的條件下所觀察到的現象,無法廣泛推論於不同物種或不同飲食文化的個體。

這份研究提供一個重要的概念,適當的禁食可以達成傳統的飲食限制(禁食加上卡路里減量)對身體健康的好處,因此營養均衡、不必在卡路里上斤斤計較,一樣可能擁有健康長壽。

王培育指出,這份研究詳盡的比較了長期限制總熱量攝取與間歇性禁食,對代謝、老化以及壽命的影響,結果也顯示了有規律的間歇性禁食也許就足以帶給我們健康上的各種好處。這告訴我們,吃什麼、吃多少固然重要,何時吃以及飲食是否規律也許更重要。這結果與上月一篇發表在期刊《自然》(Nature)上的果蠅間歇性禁食實驗結果不謀而合 [7]

這份研究提供一個重要的概念,適當的禁食可以達成傳統的飲食限制(禁食加上卡路里減量)對身體健康的好處。圖/Pixabay

「禁食」才是有助代謝的關鍵

國立中興大學食品暨應用生物科技學系特聘教授蔣恩沛指出,過去許多研究都發現「限時進餐」或「限制進餐量」具有代謝益處,並延長小鼠的壽命。然而這些發現並無法釐清,哪些是純粹因為減少熱量攝入引起的好處,而哪些是因實驗要控制卡路里而無形中施加了禁食所致。

本研究在小鼠實驗中發現,限制卡路里的飲食方式,促成葡萄糖代謝、虛弱和壽命的各項改善,其實需透過「禁食」來達成。研究推翻了長期以來認為卡路里限制飲食對哺乳動物有益僅是由於減少總熱量攝取的觀點,並強調當中的「禁食行為」才是有助代謝(例如提升胰島素敏感性)和延緩老化這些保護作用的重要原因。

研究結果揭示了我們何時以及吃多少食物,如何調節代謝健康和壽命,並證明每天延長禁食,而不僅僅是減少熱量攝入,可能是熱量限制飲食對改進代謝和延緩老化的原因。過去已有研究表明,延長兩餐間隔對健康有益,本研究結果與過去研究也有相當的一致性。

蔣恩沛表示,人類老化過程中所伴隨的退化過程和疾病,有許多變因,除了攝食量、飲食方式、種類,還有基因、環境因素,甚至腸道菌相,均可能扮演角色,遠比實驗動物複雜。然而可以確定的是,限制熱量攝取可提供代謝上的益處,並可能減緩衰老、延長壽命。

圖/Pexels

本文編譯自科學期刊文章,完整文章來源:

參考資料:

台灣科技媒體中心_96
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