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《刀劍神域》元年?——從實現《刀劍神域》來看現今元宇宙技術

天竺鼠
・2022/12/31 ・6047字 ・閱讀時間約 12 分鐘

  • 文/吳政佳|國立中央大學通訊研究所碩士班

《刀劍神域》小說在 2002 年開始連載於網路,而「刀劍神域」也是故事中網路遊戲的名稱。這部小說在 2012 年製作成動畫,也成為許多人踏入動漫領域的第一步。以下是《刀劍神域》中一段故事設定:

「 2022 年 5 月,大廠牌電子機械製造商 ARGUS 發佈了能夠實現虛擬實境的機器 NerveGear,人們可以通過 NerveGear 進行完全潛行以進入虛擬世界。不久,全球首款虛擬實境 MMORPG《刀劍神域》,在經過大約一千人參加的封測後正式發佈,首次共限量發售一萬份。」[2]

在故事中 2022 年 MMORPG[註1]《刀劍神域》「Sword Art Online」遊戲正式發售,而今年正好就是 2022 年。或許你也會像我一樣好奇,現實與故事裡那令人嚮往的虛擬世界距離還有多遠? 

SAO——艾恩葛朗特。圖/參考資料 25

什麼是「元宇宙」?

如果你了解《刀劍神域》,也看過其他科幻電影,比如《駭客任務》、《一級玩家》,那你肯定不會對「元宇宙」這概念陌生。元宇宙簡單來講,是一個大家共享的 3D 虛擬世界,它可以將現實世界有的甚至是沒有的東西,在虛擬宇宙中建構出來。未來你甚至可以在裡面上班、跟朋友聚會、參加演唱會,所有你想的到經濟活動[註2]都可以裡面實現。

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(一)元宇宙熱潮和起源

2021 年 10 月 28 日祖克柏親自宣告 Facebook 將改名為 Meta,他們不再是一家社群媒體公司而是「元宇宙」公司。加上自從 2020 年的疫情爆發,人們對於虛擬互動平台需求增加,網路上開始興起了大量對於元宇宙的討論。[4]

元宇宙「Metaverse」一詞來自於 1992 年出版的小說《潰雪》,作者在裡面描述了一個平行於現實世界的網路世界名稱「Metaverse」,有趣的是人們在裡面的網路分身叫作「阿凡達」(Avatar)。而 Metaverse 一詞可以看出,它是從宇宙(Universe)演變過來的,Meta 有「之後、超越」的意思,所以翻譯也可稱之為「後設宇宙」[5]

(二)VR、AR比較

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在元宇宙提出之前,提到虛擬世界大家可能會聽過 VR 或者 AR,那他們分別是什麼? 

VR 虛擬實境(Virtual Reality),是創造出一個虛擬的 3D 環境,並透過各種技術讓使用者身歷其境般地體驗。不侷限視覺、聽覺,未來也希望加入觸覺、溫度覺、嗅覺和虛擬物件的互動回饋等感官體驗。[6]這描述就很像元宇宙,後文將介紹它們的差異。

AR 擴增實境(Augmented Reality),定義是在現實世界的基礎上疊加資訊或內容[6]。簡單講就是以真實世界為背景,在上面添加虛擬物件,舉例如前幾年爆紅的 Pokémon GO 遊戲就是使用 AR 技術。

(三)元宇宙和 VR 一樣嗎?

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元宇宙和 VR 看起來都是建立一個 3D 的虛擬環境,盡可能還原人們在現實世界中的感官體驗。不過如果單純 3D 建模世界,沒有與現實世界有更多的連結,去賦予虛擬事物價值,它無法真的稱之為「世界」。

在刀劍神域故事中,茅場晶彥說過的名言:「這雖然是遊戲,但可不是鬧著玩的。[2]」因為他訂下了規則,在遊戲中死去現實中也會喪失生命,所以遊戲就不再是遊戲,之後才會有精彩的故事。

元宇宙是一個相對複雜的概念想像,在之後陸續加入的虛擬貨幣 NFT[註3]等概念,使元宇宙裡的虛擬物件確定了價值。所以現在你可以在虛擬世界中購買土地,在虛擬世界裡工作,獲得現實世界中的薪水,如果日後普及,是不是想想就很科幻呢?

實現《刀劍神域》的「完全潛行」

在介紹元宇宙後,考慮如何實現《刀劍神域》,最大問題就是如何讓人與虛擬世界之間進行互動的裝置。我們需要先來看看故事中對於連接虛擬世界「完全潛行」一詞的技術描述。以下是以故事中初代的頭戴裝置 NERvGear 為對象。

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頭戴裝置——NERvGear。圖/參考資料 26

「它的內側還藏了無數的元件,而頭盔則藉由這些元件所產生的電場,與使用者的腦部直接連結,使用者不需要使用自己實際的眼睛與耳朵,就能因為機器直接給予腦的視覺質區與聽覺質區情報,而讓使用者有聽到與看到的感覺。其實除了聽覺與視覺外,觸覺、味覺與嗅覺,也就是所謂的五感,全都能由 NERvGear 讀取出來。」[8]

「因為(完全潛行)的使用者不只是接收假想的五感情報而已——連由腦部向自己身體所發出的命令也會遭到阻斷與回收」[8]

以上是書中對於 NERvGear 的設定,可以看出需要以下關鍵科技。

(一)非侵入式的腦機介面

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從故事中可以看到,主角們在連接時,只需要戴上頭盔,很明顯這是個非侵入式的腦機介面[註4]。它的原理是透過,大腦裡的神經細胞活動會產生電位差,一個神經細胞所產生的電流很小,但一群神經細胞同步活化,就能匯集成足夠大的電流產生電磁場,一層層穿過組織來到頭皮,這樣我們就能將量測到腦波訊號繪製成腦電圖(Electroencephalography, EEG)。

不過由於腦內活動非常複雜,彼此區塊間負責的功能也有所不同,大腦裡約有 860 億個神經細胞[10],造成的電訊號夾雜在一起,大大增加分析的難度。加上從頭皮表面量測腦波,會受到皮膚、腦蓋骨、腦組織液的干擾。因此而有侵入式腦機介面,侵入式會穿過頭蓋骨將電極放在大腦皮層上。因為要動手術,所以不為大眾接受, 但這種方式確實能有效降低雜訊。

現在在設計給使用者時,盡量會以非侵入式的方式,但其相對量測準確度相差很多。現在技術能有效量測、判斷的腦波訊號,是比如手臂上舉、眨眼皮等特定或大型動作,及最早發現的睡眠時腦波的頻率變化。所以想要透過頭戴裝置就在虛擬世界暢遊,仍有很大的難度。

(二)感覺訊號與動作訊號

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已知人類是透過五官、皮膚等器官去感受外界,但刀劍神域的完全潛行,是透過訊號直接刺激神經或大腦,讓人們如同進入虛擬世界。這裡列舉最基本的視覺、聽覺,這也是現今多媒體主要傳播方式。還有為了使沉浸體驗更好,我們得要試著解決攔截動作訊號的問題。

  • 視覺技術

早在 70 年前,就發現以電流刺激大腦視覺皮層,會感知到閃光或者說光幻視[註5][11]。2020 年《科學》(Science)期刊上有發表了採用光幻視的技術[12],利用電流刺激在大腦中產生一個個小光斑,光斑組成簡單的圖像,而實驗結果成功讓猴子「看到」並分辨出英文字母、線條和移動的小點等這些圖案。這如同我們螢幕上顯示的畫面,也是一個個小到肉眼觀察不到的光點(像素)組合而成,但即便如此,這項技術也無法直接讓我們大腦看到如同眼球接收般細緻的畫面。

  • 聽覺技術

人工電子耳可以說是現今最成熟的醫療輔具之一,現在助聽器或人工電子耳已經非常常見。助聽器主要只是將聲音放大傳入耳朵,而人工電子耳則是如果內耳絨毛細胞受損嚴重,無法接收聲音,它則可以直接刺激聽覺神經,產生聽覺[14]。不過這仍與故事設定不同,非直接刺激大腦皮層。

以上看來感覺訊號,現今都受限於大腦電刺激技術,不過一直仍有無數人前仆後繼去研究,還是很期待有一日達成突破。

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(三)潛行中阻止身體動作

完全潛行還有一個重點,就是在虛擬世界中活動,不會影響到外界的身體,也就是我們控制的運動只會在我們腦中進行。由於攔截腦波的研究,我沒有查到,所以這邊提出假設方法。排除使用藥劑去使人無法動作,若利用身體機制可以嘗試俗稱「鬼壓床」的「睡眠癱瘓症」。

觸發原因是因為睡眠周期中的快速動眼期(REM),人們在這期間容易做夢甚至夢遊,因此大腦會發出命令分泌激素,使肌肉癱瘓避免危險,若這時清醒,就會產生大腦已經有知覺了,但全身仍無法動作的情況[13]。因此如果能夠主動誘發以上情況,或許就能達成完全潛行想像中,現實的人們如同深睡,在虛擬世界展開冒險。不過以上假設需要實驗求證可行性。

元宇宙概念相關的遊戲

回過頭來看元宇宙,除了刀劍神域等科幻作品與它的概念有關,遊戲作為人們對於幻想實踐嘗試的方法之一,隨著元宇宙的熱潮,也伴隨之相關的遊戲誕生。前陣子,因為可以在虛擬遊戲中買地交易,甚至賺取收入爆紅的 The Sandbox、Decentraland 等,前者已經有如愛迪達等大品牌進入,後者則如名人林俊傑在裡面持有 3 塊地,但兩者同樣價格不斐,以今年 5 月底以太幣的匯率,價值都在 20 萬台幣以上[15]。除了以上新遊戲,不少經典遊戲也能幫助我們審視未來元宇宙的發展。

(一)Minecraft

Minecraft 幾乎人人都知、人人都玩過,發行已超過 10 年,但人氣依然不減,每日仍有大量玩家活躍在線。儘管畫面簡單,但卻能使玩家有良好的沉浸式體驗,Minecraft 也逐漸成為許多玩家們的社交場所。

下面列出兩個得元宇宙借鏡的優點。

Minecraft 遊戲畫面。圖/參考資料 27
  • 去中心化[16]

每個玩家在裡面擁有自己的世界,它就像是屬於你的元宇宙,你可以邀請朋友造訪,一起經營起一個龐大的世界。相比現在各大科技公司爭相所提出的元宇宙未來,營運仍控制在企業手上,Minecraft 或許更加符合理想中屬於玩家、使用者的專屬世界。

  • 高自由度[16]

這也是 Minecraft 最迷人的地方,它需要你發揮創意改造,官方不限制你開發新的遊戲模組[註6](Mod),這使的遊戲自由度大大提升,使得 Minecraft 已經不是一個遊戲,而是一個眾人合力組成的遊戲平台。

(二)Roblox

Roblox 於 2005 年問世,在台灣的玩家與討論熱度較少,但在美國尤其是疫情之後,統計超過一半 16 歲以下兒童青少年在玩該遊戲[17]。作為一款大型多人線上遊戲平台,由樂高積木組成世界,玩家們透過開發工具,設計出專屬於你的遊戲,上傳到遊戲平台上[18],現在上面已有超過 4000 萬種遊戲,不少人因此一夕爆紅,賺到大筆收入[19]

Roblox 被稱作「元宇宙第一股」,除了一上市估值破 450 億美元外,大家看好它實現創作者獲得利潤,由玩家們去參與定義元宇宙該要有的樣子。就像是 Youtube 一樣,所有人都有可能是創作者。

Roblox 。圖/參考資料 28

(三)Second Life

第二人生發行於 2003 年,在 2006、2007年獲得媒體關注[20]。這款遊戲的存在似乎就是想訴說,元宇宙不是一個新東西,而它就是先行者。開發商當初就是想要實現《潰雪》裡面所描述的世界,這是一款 3D 仿真實社會遊戲,玩家在裡面對話交流、開店經營,同樣也可以換成真實貨幣。

當年這款遊戲也掀起熱烈討論,大大小小企業、團體入住。在 2011 年 IBM 在裡面購買了 12 座島嶼,作為員工訓練、線上開會。哈佛大學在遊戲裡開過課,政治人物在裡面接受記者採訪[21]。但從現在回頭看,它也漸漸淹沒在時光長河裡,直到元宇宙熱潮再起,它才重新回到大眾面前,不知它將會見證成功還是歷史的重演。

《Second Life》遊戲畫面。圖/參考資料 29

結語

雖然目前的技術還無法實現像《刀劍神域》等科幻作品中的場景,不過隨著技術日新月異,只要還有人研究,那麼總有可能成真的一天。

如今元宇宙相關技術發展,除了很多先行應用在遊戲產品上,還有祖克伯的 Meta 公司,計畫改變未來社群媒體的型態,讓人們在 3D 虛擬世界中社交、開會等等,如果普及化就搞不好會像當年 Facebook 的誕生一樣,對我們的生活帶來巨大的改變。

前方看來還有很多挑戰,是否現在的使用者產品可以讓大眾接受,成為下個革命性產品,有許多質疑。不過作者私心希望這個熱潮不會那麼早消退,畢竟我還期待有一天可以在《刀劍神域》虛擬世界中冒險呢!

註解

[註 1]大型多人線上角色扮演遊戲(MMORPG)為電子遊戲的一種,是電子角色扮演遊戲按電子遊戲人數分類分別出來的一種網路遊戲。[23]

[註 2]經濟活動主要是以勞力等「生產資料」換取商品和服務,貨幣只是交易的媒介。[24]

[註 3]非同質化代幣(Non-Fungible Token,簡稱:NFT),是一種被稱為區塊鏈數位帳本上的資料單位,每個代幣可以代表一個獨特的數位資料,作為虛擬商品所有權的電子認證或憑證。[25]

[註 4]腦機介面(Brain-computer interface, BCI),是指大腦與電腦的連接口裝置。[9]

[註 5]光幻視(phosphene)是在沒有光實際上進入眼睛的情況下看到光的現象。[26]

[註 6]遊戲模組,「Mod」(全寫「Modification」),多指遊戲廠商或者熱心玩家對於原版電子遊戲在功能方面的修改。[27]

參考資料

  1. 刀劍神域 , 維基百科
  2. 不可不知的元宇宙熱潮,IEK產業情報網
  3. 元宇宙, 維基百科
  4. VR、AR、MR 介紹:AR 擴增實境、VR 虛擬實境,有何差異? , AR PLAZA
  5. Link Start- 以電機工程與神經科學的角度研究《刀劍神域》中「完全潛行」技術之可行性,班尼.史克斯, 巴哈姆特
  6. 腦機介面 (Brain-Computer Interface) 專題 (上) ,The Investigator Taiwan
  7. 不可思議的大腦-《知識大圖解》,PanSci 泛科學
  8. Beauchamp, M. S., & Yoshor, D. (2020). Stimulating the brain to restore vision. Science, 370(6521), 1168-1169.
  9. 1Chen, X., Wang, F., Fernandez, E., & Roelfsema, P. R. (2020). Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex. Science, 370(6521), 1191-1196.
  10. 《睡眠麻痺症》不用怕 症狀很快就消散,亞洲大學附屬醫院
  11. 人工電子耳和助聽器有什麼不同?,衛生福利部國民健康署網站
  12. 在元宇宙裡買塊地?區塊鏈虛擬土地購買全攻略【2022 最新版】,INSIDE
  13. The Metaverse Is Already Here — It’s Minecraft | by Clive Thompson | ,Medium Debugger
  14. Over half of US kids are playing Roblox, and it’s about to host Fortnite-esque virtual parties too ,The Verge
  15. 你從沒聽過的電玩 讓這些青少年成了千萬富翁,天下雜誌
  16. Roblox如何成為元宇宙第一股?創作者與平台互利共生,背後模式是什麼?,數位時代
  17. 第二人生 (網際網路) ,維基百科
  18. 可創業賺錢的線上遊戲-「第二人生」,天下雜誌
  19. 第二人生兔子集體長眠事件,香港01
  20. 大型多人線上角色扮演遊戲,維基百科
  21. 經濟活動,香港教育城
  22. NFT,維基百科
  23. 光幻視,維基百科
  24. 遊戲模組,維基百科
  25. SAO——艾恩葛朗特,(2012) (imdb.com)
  26. 頭戴裝置NERvGear ,(2012) (imdb.com)
  27. Minecraft遊戲畫面 ,(2009) (imdb.com)
  28. Roblox Facebook封面2017年
  29. Second life Facebook 2014年官方相簿
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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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如果在虛擬實境裡尋找伴侶,真的可以建立舒服的戀愛關係嗎?——《元宇宙超圖解》
azothbooks_96
・2023/09/27 ・983字 ・閱讀時間約 2 分鐘

在元宇宙的世界裡,比較容易和價值觀相近的對象,談一場少摩擦的戀愛。

所謂的「談戀愛」,其實就是彼此價值觀的碰撞。

在價值觀日趨多元、細分的現代社會,實體世界裡的戀愛,情侶之間免不了會發生一些摩擦。

所謂的「談戀愛」,其實就是彼此價值觀的碰撞。圖/pexels

越來越多人在實體社會的戀愛關係中感受不到舒適,大眾認為「談戀愛風險很高」的傾向,更是一年比一年更鮮明。

可見「談戀愛」的魅力,正逐步下降。不論是在元宇宙內或外,都有一套很現代的方法可以解決這個問題,那就是配對服務。

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迴避戀愛和元宇宙

當我們對戀愛的價值觀細分化之後,在生活周遭便很難找到滿足條件的人選;但只要像在社群網站上找興趣相近的同好那樣,從一個規模龐大的母群體當中找出伴侶的話,發生摩擦的狀況,會比不假思索就交往的對象減少許多。

若想找更根本的解決之道,那麼元宇宙上還有一個獨門絕招,就是乾脆把伴侶化為虛擬實境的一部分——因為情侶在元宇宙上會隔著虛擬替身,建立起隔一道防火牆的溝通方式。

有些人會覺得「虛擬替身碰不到、摸不著」,不過,時下認為談戀愛不見得一定要有實體互動或性接觸的人已越來越多,或有些原本潛伏噤聲的族群浮上檯面。

想必今後會有越來越多人願意相信這不是逃避實體戀愛,而是元宇宙上的愛情,比實體更美好。圖/azothbooks

要是這些虛擬替身由 AI 操控的話,還能與另一半建立更舒適的戀愛關係——如果對象是 AI,不論是再怎麼極端的戀愛觀,或是任何性傾向,它應該都會接受吧!

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想必今後會有越來越多人願意相信這不是逃避實體戀愛,而是元宇宙上的愛情,比實體更美好。

——本文摘自《元宇宙超圖解:從刀劍神域到寶可夢,一小時讀懂78個概念,掌握本世紀最大商機》,2023 年 9 月,漫遊者文化出版,未經同意請勿轉載。

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azothbooks_96
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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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你會想試試「VR 睡眠」嗎?直到睡著前都在虛擬實境之中——《元宇宙超圖解》
azothbooks_96
・2023/09/26 ・857字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「VR 睡眠」能讓你我感受到實體世界絕對無法實現的入眠體驗。

在元宇宙的世界裡,現在還興起了一種「VR 睡眠」的文化。

它並不是指玩家在遊戲過程中不小心打盹的「睡著」,而是置身在虛擬實境中,直接戴著VR眼鏡睡著。

這種直到睡著前都能置身同好社群,和同伴共度的體驗,很受好評,讓人直呼「簡直就像校外教學的晚上一樣」,引人入勝。

這種直到睡著前都能置身同好社群,和同伴共度的體驗。圖/azothbooks

還有,在現實世界裡,我們會和別人同床共枕;而在元宇宙裡還有更不一樣的體驗,就是可以在 VR 才能去得了的地方,例如南極的冰上、崖邊、太空、動物的背上等,一直待到睡著為止。

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這正是「方便好用」的虛擬實境才做得到的獨門絕活。

今後,為了讓這些體驗更普及,VR 眼鏡等裝置可望朝更輕巧、更安靜的方向進化。

另外,「VR 睡眠直播」活動也蔚為話題。據了解,這個活動是由當紅的虛擬替身,在虛擬實境上直播睡眠時的模樣。

它的目的,是為了向那些對 VR 還不太熟悉的使用者,介紹 VR 睡眠的概念。

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這場長達八小時以上的直播,共有逾百位使用者一路守著直播到天亮,收視總人數更達三千人之多。

簡直就像校外教學的晚上?

「VR 睡眠直播」可以去平常去不了的地方,例如南極的冰上、崖邊、太空、動物的背上等,一直待到睡著為止。圖/azothbooks

——本文摘自《元宇宙超圖解:從刀劍神域到寶可夢,一小時讀懂78個概念,掌握本世紀最大商機》,2023 年 9 月,漫遊者文化出版,未經同意請勿轉載。

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