• 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。

文／李彥輝（生態環境調查工作者）

「海底陷阱」博比特蟲（Bobbit worm）

提到博比特蟲（Bobbit worm），想必大家會想到網路上流傳的影片：一種疵牙裂嘴的潛伏在海底沙中的蠕蟲，當哪個倒楣鬼路過時，就猛然伸出去咬住拖到洞穴裡。

網路上的影片或文章介紹博比特蟲時，也會有簡單介紹：這是一種環節動物門（Annelida）、多毛綱（Polychaeta）、磯沙蠶屬（Eunice）、學名為 Eunice aphroditois 的多毛蟲，生活在印度­洋、太平洋、大西洋較溫暖的海域，通常約 1 公尺長、2.5 公分寬，是一種體型很大的磯沙蠶。

事實上，除了 博比特蟲（Eunice aphroditois），還有其他大型的磯沙蠶，文獻紀錄裡面，有發現 5 毫米的種類，也有長至 6 公尺的紀錄；此外，雖然磯沙蠶大多為 100 至 200 節，但也有 35 節與 1500 節的兩個極端的紀錄。

目前全世界的磯沙蠶屬共有 259 種，廣泛分布於潮間帶到深海的海洋底棲環境，特別是熱帶淺海的珊瑚礁岩等含石灰質的環境。在生態地位上，被視為造成生物侵蝕作用（bioerosion）[註 1] 的主要生物種類之一，通常是鑿洞生物演替（succession of borers）[註 2] 趨於成熟之後的常見物種。

提到這邊，台灣有沒有像博比特蟲這樣子的磯沙蠶呢？台灣有多少種磯沙蠶呢？答案是有的，台灣目前發現有 6 種，2 種為新紀錄種、4 種為世界新種，其中有大型的磯沙蠶還帶著「番刀」呢！以下就一一的介紹台灣的磯沙蠶。

台灣的磯沙蠶

1. 節鬚磯沙蠶（Eunice annulicirrata Miura, 1986）

按照學名直翻中文，稱為節鬚磯沙蠶，最明顯的是牠擁有長且像念珠形狀一節一節的觸角，擁有梳狀的鰓（pectinate branchiae），因為鰓絲（branchial filament）很多，看起來就像是一把把長梳子。牠的體型不大，目前已發現最大的個體約 5 公分長、0.3 公分寬，不過是不完整的標本，真正的長度未知。

世界上有發現節鬚磯沙蠶的地方，目前是日本的相模灣到種子島、父島，從潮間帶到 170 公尺深的亞潮帶（潮間帶低潮線以下一直到 20 至 30 公尺深的海域）都有分布。而台灣目前採集到標本的地方是新北市的蚊子坑、屏東縣的後壁湖與核三廠入水口。此外，筆者檢視小琉球海洋志工隊清理上來的海洋垃圾時，也發現了這種磯沙蠶。

2. 扁磯沙蠶（Eunice dilatata Grube, 1877）

直接翻譯學名的話，稱為扁磯沙蠶，最明顯的特徵就是身體後段體型是扁平的，像是被卡車輾過一樣。牠的觸角形狀像手指，有不明顯的分節；也有梳狀的鰓，不過比較短，鰓絲數目少，看起來像是金龜子鰓葉狀的觸角，屬於體型較大的磯沙蠶，目前已發現最大的個體約 24 公分長、0.5 公分寬。

世界上目前有發現的地方是南半球的帝汶島，北半球日本南部的天草，東南方的父島、母島，西南方的種子島、與論島、沖繩、西表島，以潮間帶為主要分布區。台灣採集到標本的地方則有屏東的萬里桐、核三廠入水口、墾丁，以及台東的基翬和花蓮的石梯坪。

3. 基翬磯沙蠶（Eunice jihueiensis Hsueh & Li, 2014）

這個物種最早被發現的地點在台東的基翬，因此學名也以發現的地點命名。牠的觸角是指狀的，但是沒有分節，像香腸一樣，並有單一的鰓絲，屬於小型的磯沙蠶，個體長度約 2 公分、寬 0.8 公分，發現的環境是珊瑚礁與藻礁的潮間帶區域。看到這邊想必各位會納悶，介紹得這麼簡單，這種磯沙蠶有甚麼特別的？為什麼會被認為是新種？

在提到這種磯沙蠶特別的地方之前，先談到在磯沙蠶屬的分類鑑定時，會按照鰓的分布特徵、跟一種稱為亞足刺鉤（subacicular hook）的構造，用顏色跟末端的型態做為分群（Group），以便可快速的比對相似的種類。而基翬磯沙蠶按照上述的分群方式去比對，發現座落在沒有近似種可以比對的群，所以說，基翬磯沙蠶特別的地方，是鰓的分佈狀況跟亞足刺鉤（subacicular hook）型態結合起來的特徵，是世界上未發現的種類。

4. 網紋磯沙蠶（Eunice reticulate Hsueh & Li, 2014）

這種磯沙蠶特別的地方在於背側有蛇紋狀、具金屬光澤的花紋，這個特徵在全世界已知的種類上都沒有描述到，所以稱為網紋磯沙蠶，不過這個花紋是隨著磯沙蠶長大、體型逐漸發育才越來越明顯的。牠的觸角形狀像手指，有不明顯的分節。這種磯沙蠶也有像長梳子的鰓，是體型較大的種類，個體長度約 26 公分、寬 0.6 公分。發現的環境是珊瑚礁與藻礁的潮間帶區域。

台灣採集到標本的地方包括新北市的蚊子坑、屏東核三廠入水口、台東的基翬。

5. 石門磯沙蠶（Eunice shihmenensis Hsueh & Li, 2014）

這個物種首次被發現的地點為新北市的石門，因此以發現的地點命名。牠是一種小型的磯沙蠶，長度只有 1.2 公分，最寬約 0.09 公分。牠的觸角成棒狀，像肥短的鑫鑫腸。牠最大的特徵是沒有鰓，全世界已知的種類共有 9 種是沒有鰓的，這種是第 10 種。發現地點在潮間帶的藻礁環境。

6. 達悟磯沙蠶（Eunice taoi Hsueh & Li, 2014）

這是一種大型的磯沙蠶，長度有 56 公分，0.4 公分寬，牠的體型是目前台灣已發現的磯沙蠶種類裡面最大的，有 600 多節的紀錄，可以說是台灣的博比特蟲了。牠的觸角尖細狀沒有分節，有梳狀的鰓，不過比較短，鰓絲數目少。牠最特別的地方，是具有一種稱為複合刺形剛毛（compound spinigers）的構造，全世界已知的種類原只有 3 種，這是第 4 種，而此一複合刺形剛毛的外觀，就像是有長柄的原住民番刀。

在網路上流傳影片裡的博比特蟲，都是住在沙地裡面，但是這個物種不僅是住在珊瑚礁或藻礁等環境，還會在裡面鑽洞，構築皮質（leathery）的蟲管，居住在裡面。達悟磯沙蠶的蟲管會延伸出礁岩表面數公分長，甚至可達 30 到 40 公分，上面往往長滿藻類，以致外觀常常看不出來是蟲管。

每根蟲管的主幹挺直，形狀有點波浪狀，有互生的開口位於每個波鋒處。有些蟲管也發現在東部的砂岩與頁岩上，可從潮間帶分布至亞潮帶約 5-7 公尺深。台灣採集到此物種的標本的地方，有屏東萬里桐、台東的伽路蘭、基翬、衫原，花蓮石梯坪。此外，筆者在花蓮港外海潛水的時候，在消波塊上面也有發現這種蟲管，在小琉球潮間帶跟浮潛的時候也有發現，可以說是廣泛分布在台東跟台灣南部的生物礁環境。

最後談談為這個物種命名時發生的小插曲，筆者原本想將這種命名為「台灣磯沙蠶」，原本滿心期待的可以用「台灣」（ taiwanensis）來命名新物種，可是在投稿審核的階段，對方來信說「台灣」這個種名已經有人使用在特磯沙蠶屬（Euniphysa）的物種上了，由於與磯沙蠶屬形態特徵很相似，未來有可能將特磯沙蠶屬歸類在磯沙蠶屬裡面，所以建議我們再取新的名字。收到這樣的回覆，心裡正覺得奇怪，當初在做文獻回顧的時候，台灣明明沒人研究過這個題目啊，結果一查，原來是中國人發表的新物種，因採集地點是在「台灣海峽」而以台灣命名，遇到這種狀況，心裡免不了嘀咕。因此只好另外取名，最後決定採用代表台灣海洋文化的達悟族來命名。另外，雖然筆者還未去過蘭嶼，但是我相信這種磯沙蠶遍布台東的珊瑚礁、藻礁海岸，那裡理應也會有這種磯沙蠶才是。

生長在易被忽視的海濱 尚待研究的磯沙蠶

台灣目前發現的磯沙蠶大多生長在珊瑚礁、藻礁的環境，但對於牠們的生態習性、以及牠們對珊瑚礁或藻礁影響的研究都還付之闕如。台灣擁有豐富多元的海岸環境，除了潮間帶，還有亞潮帶至深海，以及最近爭議不斷的桃園藻礁，可能都還存有未被發現的種類，值得大家花費心思挖掘跟探索。

＊本文轉載自環境資訊中心

注解：

• 注 1：bioerosion：生物對海洋硬基質的侵蝕作用，可由軟體動物、多毛類、帚蟲動物、海綿、甲殼類、海膽以及魚類所造成的，主要探討對珊瑚礁的影響，作用方式為刮蝕、刻蝕、或是鑿洞。
• 注 2：succession of borers：探討新形成的死亡珊瑚礁體，鑽孔生物添入的演變過程，主要有微藻、真菌、海綿、軟體動物、多毛蟲、星蟲動物。這些鑽孔生物在死亡的珊瑚礁造成蜂窩狀的結構，使珊瑚礁結構變得脆弱，進而讓更多鑽孔的生物添入，持續影響讓孔洞變大。

參考資料

1. Day, J.H. (1967) A Monograph on the Polychaeta of Southern Africa, Part I. Errantia. British Museum (Natural History) Publications, London, 374-393 pp.
2. Fauchald, K. (1986) Revision of the Types and Key to the Species of Eunice (Eunicidae: Polychaeta) from the Australian Region. Records of the Australian Museum, 38, 241-262.
3. Fauchald, K. (1992) A revision of the genus Eunice (Eunicidae: Polychaeta) based upon type material. Smithsonian Contributions to Zoology, 523, 1-422.
4. Grube, A.E. (1877) Anneliden-Ausbeute S.M.S. Gazelle. Monatsbericht der Koniglich Preussischer Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 1877, 509–554.
5. Hartman, O. (1944) Polychaetous Annelids. Part V. Eunicea. Allan Hancock Pacific Expeditions, 10, 1-237.
6. Hsueh, P.W. & Li, Y.H. (2014) New species and new records of eunicids (Polychaeta, Eunicidae) from Taiwan. Zootaxa (3802), 151-172.
7. Hutchings, P.A. (1986) Biological destruction of coral reefs. Coral Reef, 4, 239-252.
8. Hutchings, P.A. (2008) Role of polychaetes in bioerosion of coral substrates. Current Developments in Bioerosion, Erlangen Earth Conference Series, 2, 249-264.
9. Lu, H. & Fauchald, K. (2000) A phylogenetic and biogeographic study of Euniphysa (Eunicidae, Polychaeta). Journal of Natural History, 34, 997-1044.
10. Eunice aphroditois. Wikimedia
11. World Register of Marine Species. WoRMS

來到蘇門答臘島北方、多峇湖南邊的塔班努利縣，這一塊大小不過 1000 平方公里的熱帶雨林，是 800 頭蘇門答臘紅毛猩猩的南方樂園。這塊與世無爭的樂土，直至 1997 年才發現到住著這樣一身肉桂色的大塊頭。如今，這個月稍早發表在《Current Biology》的最新研究，將這群塔班努利的紅毛猩猩提升成全新的物種啦！這也是既 1929 年命名的侏儒黑猩猩（Bonobo）之後，睽違 88 年的「新種大型人猿」，這樣難得有趣的故事，你怎能錯過！

Pongo tapanuliensis sp. nov. Nurcahyo, Meijaard, Nowak, Fredriksson & Groves.

為什麼發現新種人猿讓科學家這麼興奮？

在科學技術突飛猛進之下，能夠發現新種的大型哺乳動物實屬難得，像是 1993 年才首次發現並記錄的中南大羚（Pseudoryx nghetinhensis）大概是近期我知道體型最大的例子。 順道一提，這個被譽為「亞洲獨角獸、亞洲麒麟」的神秘動物，可能數量相當相當稀少，目前記錄僅有 10 來隻，被列為嚴重瀕危的新種⋯⋯（好險有發現對不對？不然可能到牠們滅絕前我們都還不認識阿）

靈長類動物的新種更是如此，不少外型相似的不同地理族群，經研究後發現骨子裡都是截然不同的物種呀，每每有新種登場都格外引人注目！像是 2000 年過後，馬達加斯加一直有中小型的狐猴新種出現（e.g. 19 種鼠狐猴 （Microcebus spp.））。婆羅洲在2012 年也有 3 種懶猴（Nycticebus spp.）新命名出來。這些夜行性的小傢伙們，確實非常低調，這麼晚被發現也不算太意外。那中大型的日行性靈長類呢？

日行性的中大型猿猴新種不多，但不少物種的身世多相當悲情。像是2010 年，科學家起初從獵人手上得來的頭骨和毛皮，描述了緬甸北部新種的仰鼻猴（就是俗稱的金絲猴）：黑身、白臉帶著粉厚嫩唇的緬甸仰鼻猴（Rhinopithecus strykeri）。直至隔年才真的在野外發現活生生的族群，後來在中國境內的西南方也有零星族群。縱然新種的招牌響亮，但這一屬的仰鼻猴物種，大多數都處在滅絕邊緣。

到了今年初 （2017），中國西南方的高黎貢山出現一個更有梗的靈長類新種：天行者白眉長臂猿（Hoolock tianxing）。你沒有看錯，這個有點中二的名字，正是來自相當喜愛《星際大戰》系列電影的靈長類學者——范朋飛副教授。用天行者路克一名，彰顯這種長臂猿在如天際般的樹冠層活動著。這個新種過去一直被視為東白眉長臂猿（Hoolock leuconedys）的高黎貢山族群，經過研究團隊 7 年多來的縝密研究，終於將牠正名！遺憾的是，就和仰鼻猴的瀕危狀況一般，天行者白眉長臂猿的數量可能不及 100 頭，急需相當高強度的火線救援阿。

而我們的紅毛猩猩新種，也和天行者長臂猿相同，正好是第三種同一屬的動物、也同樣是過去被低估分類地位的隔離地理族群，然後，牠們都數量稀少、身處絕種邊緣。

新朋友上線啦——塔班努利紅毛猩猩

在今天以前，世界上一共只有七種現存大型人猿，或我們稱人猿總科（Hominoidea）的動物，分別是一種人、兩種黑猩猩、兩種大猩猩、和兩種紅毛猩猩。

紅毛猩猩相信大家不陌生，英文俗名的 Orangutan，正是當地語言的人（orang）＋森林（utan），因此「森林中的人」便是紅毛猩猩的一大稱號啦。基礎的生態和行為資訊這邊就先不贅述，比較值得一提的是，各位在《與森林共舞》電影中看到那位睿智的路易王（King Louie），看起來就像巨人版的紅毛猩猩，對吧？沒錯，現生的紅毛猩猩確實沒有分布在故事場景的印度森林中，但回到幾十萬年以前，當地可有著直立達三公尺高的布氏巨猿（Gigantopithecus blacki），而根據研究，牠們可是和當今的紅毛猩猩親緣關係相當接近呢！

現生的紅毛猩猩當然塊頭沒那麼大，不然高度樹棲的牠們，肯定愁著找不到樹上的家。現存的兩個物種，一個住在婆羅洲（婆羅洲紅毛猩猩，Pongo pygmaeus，以下簡稱婆猩猩）、另外一種住在蘇門答臘島的北方（蘇門答臘紅毛猩猩，Pongo abelii，以下簡稱蘇猩猩）。而我們的新朋友——塔班努利紅毛猩猩（以下簡稱塔猩猩），過去僅被視為一個在南方一點的蘇猩猩族群。具體一點，新朋友是住在蘇門答臘島北方「多峇湖（Lake Toba）」南邊的成員，而原來的物種則是住在「多峇湖」的北邊。

這個新發現是怎麼開始的呢？原來，起先 2011 年，來自印尼和蘇黎世大學及默多克大學等的研究團隊就從現有的遺傳資訊（特別是粒線體基因體）注意到一件特別的事情：居住在塔班努利縣的紅毛猩猩族群，在親緣上竟然和遙遠的婆猩猩比較接近，反而和多峇湖對岸的蘇猩猩比較遠！

於是這幾年下來，除了紀錄行為上的差異之外，研究團隊也比對模式標本和他種共 33 隻成年雄性紅毛猩猩的頭骨差異。更大的跨國際研究團隊，進一步 從 2 隻塔猩猩和 35 隻他種紅毛猩猩的全基因體資訊，分析這三個物種的親緣關係和族群變動歷史。

塔班努利紅毛猩猩哪裡不一樣？

1. 從頭骨上：塔猩猩和另外兩種比起來，上犬齒的寬度較寬、臉部深度較淺、臉寬和頷寬都較窄，整顆頭骨的大小都較另外兩種小一些。但是，目前樣本數只有一，摁⋯⋯也只能有一（希望不要再有活的塔猩猩死掉阿～）。
2. 從外觀上：塔猩猩較直線型的體態以及較淡紅褐色的毛皮，和蘇猩猩比較像（婆猩猩毛皮的紅褐色比較暗）。但塔猩猩的毛比較鬈曲、比較Ｑ，這一點則跟鬆散長毛的蘇猩猩不像。另外，雄性塔猩猩有著非常明顯的落腮鬍，而且彰顯優勢地位的面盤比較扁平、周邊附有較多毛髮，老成個體的面盤則和雄性婆猩猩相似。BUT，婆猩猩的母猩猩沒有落腮鬍，但是我們的塔猩猩母猩和雄猩猩一樣有著很顯眼的落腮鬍～
3. 從行為上：雄性塔猩猩的長吼聲（long roar call）頻率，和雄性蘇猩猩比起來「較高」。雄性塔猩猩的長吼聲的長度和單音節的數量都比婆猩猩來得「較長也較多 （急促）」。作者另外也有提到塔猩猩有觀察到取食另外兩種猩猩沒有吃過的植物，做巢的方式也略有不同，不過這兩點需要更多的佐證。

塔猩猩怎麼來的？遺傳資訊告訴我們的事情

全基因體的親緣關係建立和粒線體基因體的結果相符，塔猩猩都是和遙遠的婆猩猩比較接近，而和多峇湖對岸的蘇猩猩比較遠。不過，Y 染色體上的重建，反倒就把塔猩猩和鄰近的蘇猩猩族群歸在一群了，多少反映了這兩個物種之間有著些許由雄性造成的基因交流（也就是雄塔猩猩北上找雌蘇猩猩交配、或是雄蘇猩猩南下找雌塔猩猩交配）。

時間點上，塔猩猩和婆猩猩的分支，大概在 340 萬年前和蘇猩猩分家。而塔猩猩和婆猩猩的分家時間，則大概落於 67 萬年前，好近期的分化事件呢，和過去的推估的時間有一些落差呀（從前認為婆猩猩和蘇猩猩大概在 150 萬年前分化）。

有趣的是，在塔猩猩和婆猩猩分家後，塔猩猩就幾乎很少再和婆猩猩有基因流了（這可能就和爪哇海平面上升、巽他古陸的面積縮減有關）。但是，塔猩猩卻一直和鄰近的蘇猩猩族群，有著一定程度的基因流（註: 近十多年來的演化和支序分類學家在處理分類異動的問題時，已經很清楚地知道，種化也是可以伴隨著雜交等基因流事件，但兩個分之間仍保有一定程度的分化，且足以形成新物種哦）。這可能和雌性猩猩通常較宅、但雄性猩猩好闖蕩天下、跨區愛愛有關。類似的基因流事件，大概從 10 萬年前開始減少，大概到 1-2 萬年前終止。這個終止基因流的時間點，正好在 7 萬多年前多峇湖大型火山爆發之後。不難想像這樣的地質事件，就讓塔猩猩 BOY 沒辦法向北尋愛呀～

塔班努利紅毛猩猩令人堪憂的處境

文末特別有提到，整個塔猩猩這一個物種，就只侷限分布在那塊小小、1000平方公里的森林當中，面積大概只有新北市的一半那麼大。據估計，目前僅有不到 800 頭塔猩猩還棲息在這塊森林裡，而且還瓜分成三個不連續的族群、無法互通有無。更讓人提心吊膽的是，目前有個水力發電廠預計要在此設址，是近年來最大型的一項建案，估計會影響大約 8％的塔猩猩棲息地（直接在學術文獻中最後頭提到此事，不可小覷呀）。

在整個馬來西亞和印尼，不斷擴大的油棕產業，摧毀了上萬塊天然的雨林。據估計，過去 20 年，兩種紅毛猩猩的天然棲地就減少了將近 90％，而族群數量也在近半個世紀以來減損了超過 70％。回到塔班努利的森林，對於一個分布侷限、棲地破壞仍頻、族群量小、近親交配風險大的野生動物而言，可能無法再禁得起任何大型的開發案。塔猩猩才剛正名，就儼然就成為當今最瀕危的大型人猿物種，保育作業刻不容緩阿。

漫步在森林、垂盪在枝頭的人們，為你們祈福。

參考資料

1. Nater, A. et al. (2017) Morphometric, Behavioral, and Genomic Evidence for a New Orangutan Species. Current Biology. 27, 1–12.