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你覺得老外都長得很像嗎?

鄭國威 Portnoy_96
・2010/11/04 ・187字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 543 ・八年級
相關標籤: 種族 (16)

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這不只是你的問題,然而這問題可能影響法庭的判決。英國格拉司哥大學(Glasgow University)的Roberto Caldara研究團隊利用腦電波儀(EEG)對高加索白人與東亞的亞洲人進行實驗[英],證明這種認知症狀普遍存在,但他也強調,只要常常與其他種族的人相處就能辨識得更好。而這項實驗結果也讓法院未來有可能採用腦電波來判斷證人對被告的指證是否有效力。

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鄭國威 Portnoy_96
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。

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伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

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但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

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散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

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那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

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液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

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整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

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另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

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家境和母語環境會影響學生的智商嗎?資優生篩選機制的不平等——《隱性偏見》
平安文化_96
・2022/12/18 ・2114字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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高智商成績分數可以用買的!?

當時,在布洛瓦郡鑑別資優生的程序在一、二年級時展開。如果老師判斷一個孩童可能有資格參加資優課程,就會轉介孩子去學校心理師那裡作一個測驗。家長也可以聘請私人心理師來進行測驗。凡是被測出智商在一百三十以上的孩童就會被評估納入資優課程。由於幼年貧困和英語能力有限已經被證明會影響標準化測驗的成績,低收入戶學生以及英語非母語的學生被判定為資優生的門檻比較低,是一百一十五。

可是該郡學生的智商分數看起來很怪。分數並非正常分布,而是在一百二十九分時人數歸零,然後在一百三十分時(亦即被認定為資優的最低門檻)人數驟然升高。而且沒有一個孩子拿到不達門檻的一百二十九分。

後來分析這些數據的經濟學家蘿拉.朱里安諾(Laura Giuliano)帶著冷冷的幽默感告訴我:「高智商分數似乎是有市場的。」私人心理師表面上是被聘請來評估孩子,可是以每次幾百美元的價格,他們實際上是被雇來確保孩子被認定為資優。朱里安諾告訴我,當她自己的孩子接近入學年齡,其他的家長低聲告訴她哪些心理師是「好的」。「好」似乎意味著掌握了「發現」智商一三〇的技巧。

這種買來的智商是理解這種差距的一條線索:大多是白人的富有家長基本上是替子女買到資優生的名額。但是這仍舊無法解釋黑人孩童和拉美裔孩童、英語非母語的孩童、低收入戶孩童被鑑別為資優的人數何以如此之少。就算富有的白人小孩被鑑別為資優的人數超出正常比例,這也不該壓低其他孩童被鑑別為資優的人數。

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私人心理師會被雇來評估孩子為「高智商」。圖/envato.elements

辨別資優生的新作法——剔除老師和家長的推薦制度

帕克懷疑篩選過程的第一步可能有問題,亦即當老師和家長推薦學生去作測驗。於是在二○○三年十一月,她把那張地圖展示給學校董事會看,並且提出了一種鑑別資優生的新做法。帕克說,關於誰該接受測驗,布洛瓦郡不該仰賴任何人的個別判斷。該郡應該對每一個孩子進行篩選。面對那張凸顯出不平等的閃亮紅色地圖,學校董事會一致投票贊成。

二○○五年,布洛瓦郡展開了全面篩選。員工得到加班費,加班對該郡兩萬名二年級學生進行測驗。由於眾所周知智商測驗和其他標準化測驗都含有偏見,所選用的測驗是一種非語言的認知測驗,把這種風險降到最低。該測驗不依靠與任何特定文化有關的文字或圖像,而是測量解決問題的綜合能力。

在學生作過測驗之後,帕克的團隊就親手把用葡萄牙文、西班牙文和海地克里奧爾語寫成的家長同意書送到每個學校,讓家長能夠同意接下來的步驟。他們有技巧地回答家長的來電,那些家長擔心這張有關「特殊學生」的書面通知乃是表示孩子有行為問題。團隊成員要他們放心,說事情正好相反,說這是個好消息。

等到篩選程序完成,結果很驚人。在全面進行篩選之後,黑人孩童和拉美裔孩童被認定為資優的人數增加為三倍。在接下來那一年裡,有資格參加資優課程的另外數百名孩童中,有八成來自低收入戶或是英語非母語的學生。這些學生當中有許多人的分數明顯高出門檻,這表示即使是資賦特別優異的孩子從前也被排除在資優課程之外。

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問題不在於這些孩子的資賦不優異,而在於沒有人費心去把他們找出來。

黑人孩童常被資優生篩選制度排除,但其實他們智商與白人孩子無差異,甚至可能更聰明。圖/envato.elements

改變篩選制度與教育環境——不同種族間的成績差距就消失了

改變不僅止於此。布洛瓦郡規定:只要學校裡有資優兒童,哪怕只有一個,該校就必須替這名學生設立一間特殊的「高成就學生教室」,配備有受過特殊訓練的教師和更進階的課程。然後這間教室就會把分數接近門檻的那些學生也收進去──例如,某個年級有四名資優生,而一間「高成就學生教室」可以容納二十四名學生,就表示分數緊跟在後的二十名學生也可以在這間教室學習。

於是這些學生就也能從更快的步調、更豐富的課外活動、更高的教師期望和同儕支持中獲益。朱里安諾及其同事大衛.卡爾德(David Card)發現:在這種特殊教室學習的黑人和拉美裔「高成就學生」在數學和閱讀的成績大幅提升。在被安排進入這些教室之前,這些學生的數學和閱讀成績比不上智商相同的白人學生。在那之後,這個差距消失了。

這些學生當中有更多人變得有資格繼續參加步調加速的課程,使他們走上新的學習道路。事實上,黑人和拉美裔學生的整體數據情況都有了改變。事實證明,在進行普遍篩選之前,這些學生不僅比較不可能被篩選為資優,而且更可能被篩選出有學習障礙。而這種加強篩選反映在智商分數的整體分布上。在進行普遍篩選之後,黑人和拉美裔學生的分數分布圖和白人學生的分數分布圖變得一致。

——本文摘自《隱性偏見》,2022 年 10 月,平安文化出版,未經同意請勿轉載

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你習慣偏見了嗎?當偏見成為文化中的刻板印象——《隱性偏見》
平安文化_96
・2022/12/17 ・2846字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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隱性偏見的概念指出偏見起作用的方式就像電路。這個電路始於我們從周圍世界吸收「文化知識」,當家人、媒體、課堂、鄰居給予我們有關不同群體的大量資訊。

這些知識當中有些是真實的,例如,從統計數字來看,男性和女性的平均身高的確有差異。有些知識則並不為真:平均而言,男孩的數學成績並不優於女孩。隨著時間,這些訊息變成深埋在我們腦中的聯想和刻板印象。

當我們遇見觸發了這些聯想的某個人或某件事,我們的文化知識就會影響我們對當下情況的反應,包括我們會有什麼行動,會說些什麼,以及會有什麼感受。因此而出現的歧視行為會助長差異,而差異又會進一步餵養引發這整個過程的文化知識。而且我們每一次所看見的並非單一層面的身分,而是多重類別的身分,包括種族、性別、年齡以及其他,每一種身分都帶有可能被融入感知者腦中的聯想。

把隱性偏見視為一種電路,這個概念有助於解釋許多遭遇。

黑人學生在學校所受到的差別待遇

以小男孩小傑.鮑威爾(JJ Powell)為例。四歲時,小傑聰明而且合群。他能熟練地寫出自己和弟弟的名字,喜歡玩上學的遊戲,通常行為良好。可是他在家鄉內布拉斯加州奧馬哈市去上幼稚園的第一年春天,他母親圖妮特.鮑威爾(Tunette Powell)開始接到電話,要她去接小傑回家。他因為把口水滴在同學身上而被停學。另一次是因為他扔了一張椅子,還有一次則是在午睡時間不聽話。鮑威爾感到不解。她那個優秀、樂觀的兒子?「哇!」在一次訪談中她回憶說,「我是個失敗的家長。」

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可是後來她參加了小傑班上一個同學的生日會,開始和幼稚園的其他家長交談。有一個母親說她兒子狠狠地打了一個男孩,對方因此進了醫院。她的兒子並沒有被停學,她就只接到了一通電話。更多的家長說起自家小孩的行為問題。並沒有其他小孩被停學。事實上,其他的家長甚至不知道學校會使用這種懲罰。小傑被停學了三次。就鮑威爾所知,唯一的差別在於她的小孩是黑人,而其餘的小孩是白人。

黑人學生在學校更容易被懲罰。圖/envato.elements

鮑威爾的兒子不是特例。德州的一項研究檢視了幾百萬份的學校成績單和懲戒紀錄,其中有每一個在二○○○年至二○○二年之間開始就讀七年級的學生一直到十二年級的在校紀錄。這些紀錄包括所有違反行為規範(例如遲到或是服裝不整)的懲戒處分。校方可以自由裁量針對這些違紀行為的反應,可以做出校方認為適當的任何處罰。這項研究發現,黑人學生在第一次犯規時就被罰停學的可能性超過兩倍。

多項研究證實了此一模式。在心理學家菲利普.阿提巴.戈夫(Phillip Atiba Goff)及其同事所進行的一組研究中,受試者得知一個男孩的故事,這個男孩有反社會的行為,範圍從輕罪到重罪。接著受試者被問了一些問題,關於這個孩子的行為責任,以及在他行為背後的意圖。

在評估同樣的行為時,如果這個男孩是黑人,受試者就認為他更應該為他的行為受到責備;他們也高估了他的年紀,多達四歲以上,例如一個十三歲半的男孩被認為是個成年人。比起一樁輕罪,黑人小孩被視為更應該為一樁重罪受到責備;對白人小孩來說,情況則正好相反:當他行為的嚴重性增加,白人小孩被認為所需負的責任更小。

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在另一項研究中,研究者把一名行為不檢的學生的在校紀錄拿給幾位老師看。如果那個學生是黑人,那些老師就更可能替這名學生貼上「惹是生非者」的標籤,而且更可能把第二次違規視為一種更嚴重的不良行為模式的一部分。

按照隱性偏見的概念,小傑的老師吸收了帶有種族歧視的有關黑人兒童的刻板印象。當小傑拒絕午睡,她腦中的刻板印象影響了她對他和他的行為的解讀,使得她把這種行為看得比白人小孩的同等行為更嚴重,而把小傑視為更應該受到懲罰。

隱性偏見塑成某些族群的刻板印象

在一個名叫郭伽(Philip Guo)的年輕計算機科學學生身上,有偏見的待遇對他有利。郭伽成長於一個華裔美國家庭,家人都主修人文科學。他在六年級時嘗試自學BASIC程式語言,但因為太難而放棄。後來,他在中學修了一門計算機科學課,那門課的老師在開課前幾週才學了教材。

這激發了他對撰寫程式的興趣,可是當他在二○○一年上了大學,他基本上是個初學者,尤其是相對於他的同學而言,他的許多同學在大一時就已經擁有十年撰寫程式的經驗。他修了入門的計算機科學課程,開始做暑期實習,這時他注意到一件不尋常的事。他回憶說:「在開會時,別人似乎總是假定我知道自己在做什麼。」其實他並不知道。當他因為感到茫然而沉默,同事以為他沉默是因為他懂了。

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在學年當中,郭伽冒昧地寫電郵給教授,得到了一個研究職位。在接下來那幾年裡,他得到了一個又一個的工作,而他知道自己其實尚未擁有這些工作所需要的技能。在這些工作上,他有機會習得知識,同時還獲得報酬,一直受益於別人對於他專業能力的假定。他回憶:「技術水準與我相似的其他人並未得到我所得到的鼓勵。」

郭伽的主管可能吸收了一種刻板印象,把他那種背景的人和技術專業能力連結在一起。當他們看見他在苦思一個問題,這些刻板印象就在他們腦中跳出來,影響了他們對他的所言所行、他的疑問乃至他的沉默的解讀。郭伽的經驗凸顯出偏見的一個重要面向:偏見不僅會在某些情況下造成不利條件,也會在另一些情況下創造出優勢。

亞裔美國人容易被認為有很優秀的專業技術。圖/envato.elements

同一個群體可以受到有利於他們之刻板印象的影響,也受到有害於他們之刻板印象的影響,有時候甚至是同一種刻板印象。例如,亞裔美國人給人的「模範少數族裔」刻板印象掩蓋了諸如騷擾、種族歧視、貧窮、暴力和歧視的種種難題;這種刻板印象暗示出並不存在的同質性。

在學校裡,它掩蓋了學生對於資源與支持的需求。而且它無法保護人們不受到剝奪人性的待遇:一項針對哈佛大學入學申請紀錄的分析甚至表示亞裔申請人經常在「個性」這一項的評估中得分較低。

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對生物學家本.巴雷斯來說,這個偏見迴路在他變性之前與之後發揮了不同的功能。在變性之前,別人透過對女性之刻板印象的鏡片來看待他,認為女性的科學能力比較差。這種刻板印象影響了同事對他的工作與言行的看法。

他們認為他比較缺少權威、才華和價值,於是以打斷他、質疑他、否定他的專業能力作為回應。在變性之後,巴雷斯有了相反的經驗:他被視為更有能力、更有知識、更有權威,而且比較不適合被打斷。假如巴雷斯是屬於另一個種族或族裔的科學家,或是有某種身心障礙,他在變性前後的經驗就會有所不同。

——本文摘自《隱性偏見》,2022 年 10 月,平安文化出版,未經同意請勿轉載

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