「黑暗三性格」和詹姆斯．龐德－《非典型力量》

• 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。

• 作者： 傑克．路易斯（Jack Lewis）
• 譯者： 鄧子衿

你實在太虛榮了，我敢說你認為這本書是為了你而寫的

八卦雜誌和追蹤名流的部落格，經常會計算每個明星利用自己各式各樣的社群平台帳號所放上網的自拍照總數。2013年在IG中放最多自拍照的是凱莉．詹娜（Kylie Jenner），好姊妹坎達兒（Kendall）和金．卡戴珊（Kim Kardashian）只稍微落後，分別名列第四與第五。

光憑自拍的數量當然不能用來判斷虛榮程度高低，但這種自我推銷的社群媒體機器，影響力非常廣泛。卡戴珊三姊妹和詹娜兩姊妹的追蹤人數，加總起來有一億五千萬，有數百萬人每週觀賞他們的電視節目《與卡戴珊一家同行》（Keeping Up with the Kardashians），好密切追蹤她們一連串的攝影工作、購物行程，以及家庭爭端。這種社交媒體的流行，讓愈來愈多人能夠接受極端現象：人們把自己對外貌之美的講究推到極限。極度虛榮並不會直接導致自戀（見四十八頁），那只是形成自戀的七個因素之一，但大眾把虛榮當成正常社會現象而接受它，卻會讓自戀的情況惡化。

從前從前，但不是太久之前，大家認為男性如果太注重自己的外貌是沒有氣概的事情。當然在特殊的場合會打理外貌，但是一般男性在打理時會盡量注意要把招搖的程度降到最低，但是現在不一樣了。同樣的，在幾十年前，女性如果動刀整容，通常會好好保守祕密，可能只會讓最信賴的密友知道。如果在公開場合問她「是否進廠修了一下」，大多女性都會否認。而今，女性往往會大方承認隆乳，受到稱讚之後還會對朋友說：「如果想，可以試試看。」時至今日沒有人覺得過度虛榮有什麼好害羞的。牙齒美白到整容手術等，現在都已經太普遍了，甚至已不值一提。

如果在街上有人拿著針要對你的臉部進行皮下注射，你可能會叫警察。不過現在每年有許多人接受肉毒桿菌注射，拉平皺紋，好隱藏年歲的痕跡。英國整容外科醫生協會公布的資料指出，二○○三年到二○一三年這十年間，在英國進行整容手術的人數增加了五倍。以往是有錢人和名人才進行隆鼻、臉部拉皮和隆乳等手術，現在這些則已成為十六歲女孩的生日禮物。

在名人的社群帳號中找尋虛榮的蛛絲馬跡實在是輕而易舉。例如IG上的火紅人物庫特．寇曼（Kurt Coleman），他自稱是澳洲男版的派瑞絲．希爾頓（Paris Hilton）。問他為什麼要照那麼多的自拍，他的各種回答包括了「我喜歡相機裡那些畫面」、「我很性感而且我愛我自己」、「其他人只是嫉妒我，這我懂，我不會為了任何人而改變，因為我愛我自己」之類的。對於這類毫無一絲謙虛的超高自我評價，絕大多數人都會考慮再三才說出口，但是在網路上，大家完全可以接受這樣的虛榮、浮誇與自我膨脹。

我們也來看看唐．比瑟瑞恩（Dan Bilzerian）的例子。他是億萬富翁的兒子，喜歡玩槍、開坦克，在IG上有兩千萬人追蹤。在訪問中他提到，自己經歷過兩次古柯鹼引起的心臟病突發，他經常把數不盡的照片放在網路上，讓粉絲知道他目前開的跑車、射擊的致命武器，以及養著玩的大型貓科動物有哪些。網路上有一支影片，內容是他把未滿二十歲的色情影片演員從屋頂往花園中的游泳池丟下去（她掉到了游泳池邊）。這個超級不尊重女性的行為非但沒有引起大眾反感，反而讓他更受歡迎。看來這個世界並不只愈加能夠忍受這種自溺的表現主義，而是希望多來一點。

意料中事

說名人大多愛慕虛榮，只是在陳述再明顯也不過的事情，但是誰是最佳負面教材？你認為哪個類型的名人最自戀？流行音樂巨星瑪丹娜、賈斯汀．提姆布萊克（Justin Timberlake）與麥莉．希拉（Miley Cyrus）？或是頂級紅星，例如從以前的瑪莉蓮．夢露（Marilyn Monroe）、詹姆士．狄恩（James Dean），到梅莉．史翠普（Meryl Streep）與吉維．蔡斯（ChevyChase）。還是尤塞恩．博爾特（Usain Bolt）、麥克．喬登（Michael Jordan）與C羅（CristianoRonaldo）等身價億萬的運動員？這裡我們不用靠猜的，在《鏡像效應》（The Mirror Effect）這本書中，作者德魯．平斯基（Drew Pinsky）博士和馬克．楊（S. Mark Young）提供了「自戀性格量表」（Narcissistic Personality Inventory, NPI），他們測試了許多有錢人和知名人士，好依據自戀情形加以分類並比較自戀程度的高低。出人意料之外、也令許多人半信半疑的結果：「世界上最自戀的」其實不是音樂人、不是電影明星，更不是運動員。這類自戀到令人反感的名人類型，一直到近期才出現。

無畏

傑米和他的同伴並不是最早把無畏和堅毅二種特質聯繫在一起的人。

舉例來說，根據英國林肯大學（University of Lincoln）李．克拉斯特（Lee Crust）和理查．季根（Richard Keegan）的研究顯示，有冒險精神的人在「堅毅」這項目的得分，比討厭冒險者要高。在測試中，「挑戰和願意體驗新事物」的得分，是決定個人有沒有冒險精神的最主要指標；而信心指數的高低，則是決定冒險精神程度的最主要因素。人格病態者的二種特質都比一般人強很多。

還記得前一章提到安迪講的話嗎？你知道自己很可能在執行任務時被殺，你知道自己很可能被敵軍俘虜，你知道自己高空跳傘時很可能被異國的滔天巨浪吞沒。但是，「管他的」，你繼續做你該做的事。當特種兵就是這樣。

毫無疑問，特種部隊的成員既無畏又堅毅（我測試過他們，許多人的結果都跟人格病態者差不多）。其實，英國皇家特種空勤隊篩選新兵的過程相當殘酷，通常持續長達九個月，並且只有幾人能過關。教官利用這種嚴格篩選，從中找出能忍受這種惡夢般的折磨、具備無畏和堅毅等特質的人。

舉例來說，我在採訪過程中，有一位從特種兵篩選中拔得頭籌的士兵，讓我明白是哪種堅毅特質區別大丈夫和小男孩，也讓我們知道最後通過嚴格考驗的入選者，究竟具備怎樣的心態和心理結構。

「真正擊垮你的不是暴力，」他跟我說明，「而是暴力的威脅。這讓你覺得即將發生什麼可怕的事，讓你隨時戰戰兢兢。結果就被這種思維過程擊垮。」

接著，他詳述篩選過程中的一個特殊場景，嚇得我再也不敢自己修理汽車排氣管。

「通常到了這個階段，候選人已經筋疲力盡。我們把他的頭罩上頭套，他最後看到的景象是一輛兩噸重的卡車。我們讓他躺在地上，聽著卡車聲音漸漸逼近。大約三十秒後，卡車開到他的正上方，卡車引擎距離他的耳朵只有幾英吋。我們請司機突然猛踩油門，然後跳出車外，砰一聲把門關上就走開。這時卡車引擎還繼續運轉。過一會兒，遠處有人問手煞車有沒有拉起來。這時，我們會派人把備用輪胎輕輕推到地上那傢伙的太陽穴，然後用手逐漸增加壓力，而另一個人讓卡車稍微加速，讓地上那傢伙覺得卡車好像馬上要開動。這樣折騰幾秒後，我們把輪胎拿開，把地上那傢伙的頭套拿掉，然後把他痛毆一頓……通常，很多人在這個時候都會認輸。」

我談起某次參加電視試播特種兵選拔的體驗，讓丹尼、拉里、傑米和萊斯利笑笑。當時我被綁著，躺在陰暗倉庫冰冷的地板上。無法動彈的我，驚恐地看著一輛堆高機，把裝有水泥的拖板懸吊在離頭上幾碼高的地方。拖板慢慢降下來，我可以感覺到拖板底部尖銳不平的表面輕壓我的胸口。大概過了十幾秒後，我聽到堆高機操作員在嘈雜噪音聲中抱怨說：「真該死，機器壞了，沒辦法發動了……」

回想起來，那天我在洗完熱水澡後，整個人好好的，好像什麼事都沒發生過。其實堆高機上的「水泥」根本不是真的，而是上過色的聚苯乙烯，而且堆高機也正常運轉。只不過堆高機下的我，就跟經歷特種兵嚴格篩選的候選人一樣，都被矇在鼓裡。在那一刻，如同我在《瞬間說服》（Split-Second Persuasion）這本書裡談到，情況逼真到嚇人。

然而，這種驚險場面根本嚇唬不了傑米。「就算機器真的故障，」他說，「也不表示拖板一定會壓到你身上，不是嗎？只是你必須在機器下面多待一會兒，但那又怎樣呢？ 你知道嗎，這件事我已經想通了。人們都說勇敢是一種美德，對吧？

「但是，如果你根本就不需要勇氣呢？那又怎麼說？如果你打從一開始就不害怕呢？如果你一開始就不害怕，你就不需要勇氣戰勝恐懼，不是嗎？老兄，那種水泥和卡車輪胎的驚險動作根本嚇唬不了我，那只不過是心理遊戲罷了。但是那種遊戲無法讓我更勇敢，要是我一開始就什麼也不在乎，這樣做怎麼可能讓我更勇敢？

「所以，你知道我不認同這種說法。在我看來，你一直提到勇氣，那是因為人們覺得自己需要勇氣，但我天生就有這種勇氣。或許你認為勇氣是一種美德，但我認為勇氣只是一種天賦，是讓人情緒高昂的興奮劑。」

本文摘錄自《非典型力量：瘋癲的智慧、偏執的專注、冷酷的堅毅，暗黑人格的正向發揮》，大牌出版