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【科學簡史】誰有資格替病人做決定?–人體試驗的黑暗史(3)

miss9_96
・2016/01/18 ・4497字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

六十多年前,一萬多名沒有手臂的嬰兒出生,悲痛的母親們不知道為何自己會產下畸形兒,這無疑地是項悲劇……

1960年,歐洲藥廠推出了沙林竇邁(Thalidomide),能夠減緩孕婦嘔吐的現象,新藥快速地推廣到歐洲、澳洲和日本,惟獨美國的FDA拒絕上市。1961年,全球出現數萬名「海豹症」畸形兒,嬰兒的手掌直接連在驅幹,缺乏應有的上、下臂,經科學證據顯示,兇手正是被FDA擋下的沙林竇邁。此事件讓美國社會留下深刻的印象,藥物的安全和有效必須要有完整的人體實驗證明,才能避免嚴重的副作用。而到了1970年代,塔斯基吉梅毒試驗的曝光更健全了臨床試驗的制度,美國立法規定人體試驗都必須由試驗倫理委員會(以下簡稱IRB)審查,以多元觀點檢視實驗計畫,避免受試者遭受傷害。理論上是。

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上圖:罹患海豹症的兒童;下圖:擋下沙林竇邁的FDA法蘭西斯·凱爾絲博士,正接受約翰·甘迺迪總統表揚,攝於1962年。Souce: Luciana Christante & wikimedia

誰有資格替病人選擇?

「根本不用猜病人被分到那一組……新藥組的存活率將近90%,舊藥組的只有一半而已……」

移植醫學一直到了1970年代仍是黑暗期,北美的腎臟移植存活率還不及50%,夢想中的抗排斥藥物仍不知在何方。1976年的藥劑作用(Agents Actions)期刊裡,刊出了一篇由約翰·伯烈爾(Jean-François Borel)為首的研究,報告裡陳述了一種從真菌萃取出的新藥-環孢靈(Cyclosporine),能夠有效地抑制小鼠的淋巴細胞,提高動物皮膚移植的成功率。大西洋兩岸的研究團隊紛紛看到這股潛力,1980年的夏天,美國的史達策醫師拔得頭籌,他以環孢靈+類固醇的雞尾酒療法進行了22例腎臟移植,只有一名死亡(死於心臟病,推測和移植無關)。從醫師的眼中看來,那座藥物的聖杯已然誕生了!

「不公平的制度是多數人的團體,強加在那些不團結的少數族群上的枷鎖。」-馬丁·路德·金(Martin Luther King, Jr.)

僅管前導實驗展現了新式療法的優越性,病人存活率幾乎是舊療法的兩倍,但仍然無法撼動FDA堅持執行大規模隨機臨床試驗的決定。在設計裡,一半的病人將採用新式療法,而剩餘的患者,只能使用舊療法。這樣的決定遭到病人和醫護人員的強烈反彈,多數醫師認為在移植手術上使用隨機臨床試驗並不公平,因為對患者來說,使用療效較差的舊療法代價過於巨大,治療失敗的代價可能就是-死亡!最後,FDA將決擇權下放給各醫院,由IRB委員們來決定執行隨機試驗的必要性。

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一幅諷刺漫畫。當時參議員艾斯帝斯基福弗(Estes Kefauver)正推動藥物審查的新法案,漫畫諷刺擱置此法案的其他參議員。因為沙林竇邁引起的龐大輿論,新法案迅速地通過,從此之後藥品需要自行向美國FDA舉証安全性和有效性(在此之前的舉証責任在FDA)。Source: wikimedia

IRB的審查將以1979年貝爾蒙特報告為最高指導,內文的三大原則是:對人的尊重對病人的好處,以及公平。

美國政府在1976年頒布的法令,衍伸出IRB審查機制的誕生,史達策醫師認為IRB確實避免了如塔斯基吉梅毒試驗等非人道實驗,但龐大的公文行政制度和近乎官僚的組成,是否扭曲了醫病關係,反而剝奪了病人選擇的權力呢?史達策醫師任職的匹茲堡大學醫院IRB認為,有必要進行隨機臨床試驗。一年後,新療法的器官存活率逼近90%,舊療法大約僅有50%。史達策醫師的自傳裡寫著:

「隨機臨床試驗什麼也沒證明,只有證明了預料中的悲劇而已。」

我們並非要批評法令制度的死板,事實上,現代社會所演化出的制度,都是為了讓未來的人能夠依循更明確的道路,打造更加美好的未來而設計的。在醫學領域中,再簡單的議題也需要經過長期的演化和討論,比方說「誰的器官可以捐?」這個問題,也是討論了數十年,才逐漸成為發展呈現今的樣貌。

誰的器官可以捐?走向制度化

1963,哈佛醫院的摩爾醫師登上時代(Times)雜誌的封面,上頭還寫了簡潔有力的標語:「如果他們願意動手術,那你就是幸運兒(If they can operate, you’re lucky.)」,器官移植的名氣登上頂峰,彷彿這項醫學已走在康莊平坦的大道。事實上,這項科學仍在萌芽期,當時全球成功的案例寥寥可數。媒體報導科技的發展,總是表現得過於樂觀或是太過恐慌,古今皆然。

當時的移植醫學面臨兩個問題,一是存活率仍然太低,低到比較像是藝術,而非治療,這問題直到環孢靈出現才真正的被解決;而另一個問題則更加困難,也就是器官捐贈的合法性

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1954年,史上第一例成功的移植手術在美國哈佛醫院完成,正當全世界向摩爾醫師團隊道賀(請見【科學簡史】–器官移植(二))之時,麻州法院卻在審理這項手術是否違法(宣判違法的話難道就放手看著病人死嗎…?O_o)。結果出爐了,法院認定本次的雙胞胎移植手術,雖然捐贈者損失了一枚腎臟,但兄弟間的血緣情感,遠超過一枚腎臟的價值。最終判決此手術合法,此判例讓器官捐贈有了法源上的依據,加速了各地的研究。而幾乎是同時,一個全新的概念在法國醫界逐漸成型,此概念衝擊了宗教、法律界,當然也包括醫學界。

重新定義「死亡」

在醫學界的認知中,心跳停止才算是死亡,直到出現了「超越昏迷(coma dépassé)」,這種描述腦幹死亡的概念為止。1929年,和心導管之父-佛斯曼醫師首次進行自體實驗的同一年,德國科學家漢斯·伯格(Hans Berger)首次發現並記錄大腦的神經活動,也就是今日所稱的「腦電波圖」。科學界開始發現到,大腦死亡與心跳停止似乎是可以分開的,當腦電波圖顯示腦部已無神經活動時,就代表腦組織已經死亡,且無回復的可能。隨著資訊的傳播,模糊的腦死概念逐漸地在學術圈裡流傳開來。

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上圖:史上第一張人類的腦電波圖;圖:第一名發現且記錄腦電波圖的伯格先生。Source: wikimedia

到了1959年1月,法文的醫學出版社(La Presse Médicale)期刊登出了一篇敘述神經系統死亡的論文,作者認為大腦的死亡,等同於心肺功能的喪失。而同年7月,法文的神經評論(Revue neurologique)期刊也出現了一篇論文,內文描述了大腦死亡的症狀(無自主呼吸、反射等),作者並提出了「超越昏迷」的概念,科學界逐漸對腦死的定義有了共識。

人的靈魂存在那裡?

腦死概念的出現,對移植醫學非常重要,由於當時的法規僅接受心跳停止,因此必須要等到大愛者心臟停止後才能宣布死亡,而消失的血液循環可能會對臟器產生許多不良影響(如:血栓、組織缺氧壞死或其他藥物的影響),導致捐贈器官的品質下降,進而影響移植手術的成功率。

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此概念不僅在法國醫界成型,宗教界的領袖更推了一把!天主教教宗庇護十二世(Pius ⅩⅡ)主張人的靈魂存於腦中,所以腦死之後,軀體是不存在靈魂的。此思想跨海後逐漸被美國接受,1968年哈佛醫學院的醫師們在美國醫學協會(The Journal of the American Medical Association, JAMA)期刊發表聯合報告-「無法回復的昏迷(A Definition of Irreversible Coma)」,陳述腦死的定義,並促請各州政府將標準列入法規。從此之後,腦死在醫學、法律上都有了明確的定義,移植醫學開始大步向前邁進。

但在現實裡,還是會遇到連科學和法律都不知所措的時刻,例如父親和兒子都想要同一顆腎臟的時候……

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洋基隊的米奇.曼托(Mickey Charles Mantle),於 1961 年和隊友 Roger Maris 追尋貝比魯斯在 1927 年單季全壘打的 60 支記錄,最終 Roger Maris 以 61 支打造新紀錄,而米奇.曼托則是 54 支。Source: Tony Fischer & wikimedia

在科學和法律之外

在各國的法律裡,都會避免器官買賣的發生,因此在我國的法律中明文規定,活人的器官,僅能捐給五等親以內的親屬。但總有許多的故事,是無法用科學和法律來解決的。

1987年的台大醫院,朱樹勳醫師正準備執行心臟移植手術,才剛打開病人的胸膛時,副院長的命令傳至手術房:「文件尚未呈報衛生署,立即停止手術!」。朱醫師看著血淋淋的病人,傻了眼……而在2003年,一名女子的哥哥需要進行換肝手術,幸運的是有名陌生人配對成功,為求符合法規,女子立即離婚改嫁給該名陌生人。長庚醫院認定道德瑕疵,呈報衛生署詢問是否同意手術?如果你是第一個例子的朱醫師,或第二例的衛生署署長,在必要為生命做決策時,你會怎麼做呢?

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上述的案例已經讓人難以定奪,但接下來的就完全超脫科學和法律的範圍了。在移植醫學的早期,就已經觀察到血親間的移植會有最好的療效。但,家人間的感情都這麼好嗎?史達策醫師看到數次令人尷尬的情況,整個家族排擠不願割捨器官的家人,或是家屬被迫捐贈器官給他不愛的手足。而在中國,還發生過更令人不知所措的案例。

河南中醫學院附屬醫院的王光策醫師曾提到:一名18歲少女,腎臟皆已壞死,僅以洗腎續命。而她的50歲母親兩枚腎臟,其一完好、另一長有腎結石。母親堅持割取健康的腎臟給女兒,說道:「我已達天命之年,只求救我女兒……」。少女不肯,兩人堅持不下。而另一例則完全相反:30歲壯男,亦僅靠洗腎續命,其55歲父親的兩枚腎臟,其一完好、另一枚長有囊腫 (良性),經嚴密的檢查後,該枚腎臟功能完全正常。父親欲將有囊腫但功能良好之腎臟捐出,但兒子表明只想要完好的腎臟,父子僵持不下……

回首1987年,朱醫師以「將在外,君命有所不受!」的信念,無視副院長之命開刀。該手術成為台灣首例成功的心臟移植手術,從那天起,心臟移植在台灣救活了數百名患者。事後衛生署裁罰朱醫師12萬元,而不願具名的民眾手捧現金親送台大,指名替朱醫師繳交罰款,讓朱醫師深受感動。而上述中國河南的兩個病例,所幸最後都順利完成手術,醫師取出母親有結石的腎臟,清除結石後植入女兒的體內;而兒子終於接受了那顆有囊腫的腎臟,完成手術,據王醫師說:「術後追蹤2年,兩個家庭都完美、和諧」。嗯,結局盡是格林童話般美好,我想是吧。

寫在文末

法規永遠都只能夠跟著科學發展的後面,而且法規的制定並不具有「可預測性」,因此不論再完美的制度,永遠都會有意料之外的事件會發生。也許下次我們在痛斥政府「為何當初沒有想到?」的時候,可以轉念想「這可能是當初再怎麼想,都想不到的」,如此就能夠静下心來,再設計一個更完善的制度,進而打造一個更美好的未來吧。

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本文感謝衛生福利部台東醫院檢驗科張昱維(Yu-Wei Chang)協助

參考文獻

  • Francis D. Moore (2010) 奇蹟與恩典:細數半世紀來的外科進展,望春風文化,台北市,中華民國
  • Thomas E. Starzl (2007) 拼圖人:一個器官移植外科醫師的回憶錄,望春風文化,台北市,中華民國
  • Calixto Machado, Julius Korein, Yazmina Ferrer, Liana Portela, Maria de la C García, and José M Manero (2007) The concept of brain death did not evolve to benefit organ transplants, Journal of Medical Ethics, 33, 197-200
  • Harvard Medical School (1968) A Definition of Irreversible Coma, The Journal of the American Medical Association, 205, 337-340. DOI: doi:10.1001/jama.1968.03140320031009
  • Borel JF, Feurer C, Gubler HU, Stähelin H. (1976) Biological effects of cyclosporin A: a new antilymphocytic agent, Agents Actions, 6, 468-475
  • 亞東紀念醫院‧朱樹勳醫師【醫師介紹】 (2013) WeGenius第36刊。
  • 妹救兄 「肝」願離婚嫁給捐贈者。自由時報。
  • 王光策 (2012) 活體親屬腎移植供腎選取的心路歷程。我們的一步一腳印,第一章,中華民國,國立成功大學出版中心

其他篇章:

  1. 納粹醫師心中的惡魔–人體試驗的黑暗史(1)
  2. 當國安凌駕於人權之上–人體試驗的黑暗史(2)
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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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

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  • 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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「人無照天理,天無照甲子」?人比畜生便宜?明代鄉紳筆下的災荒紀實!——《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》
衛城出版_96
・2024/05/22 ・3411字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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第一章 陳其德的故事

居安思危的明朝鄉紳

陳其德晚年回首過去時,總是萬分感嘆。崇禎十四年七月十五日的中元鬼節(按今曆為西元一六四一年八月二十一日),陳其德懷著愁緒提筆為文,描述自己周圍世界的崩壞。他親眼看見故鄉土崩瓦解──那是位於長江三角洲,距今上海西南一百公里處的桐鄉。

陳其德在當地教書,沒有什麼值得一提的成就。要不是他描述明朝最慘受災年的文章傳了下來,說不定世人早已忘卻此君是何許人也。

關於陳其德,我們所知的就只有他在自己著作中提到的事情,例如他在一五七○年前後出生,當時一切欣欣向榮。陳其德提到,自己生為傳統「四民」(士農工商,先後順序就是身分高低)中的最高階級,成長於「耕讀」之家,並為此感到慶幸──這代表他們家是鄉間的中等富裕之家,明史學者會稱之為「鄉紳」。

陳其德與其他鄉紳子弟一樣,努力讀書,期盼有朝一日能中舉登科,光耀門楣,為國效勞。二十多歲時,他每隔三年應試一次,卻始終未能中舉。三十歲時,他放棄了入試出頭的抱負,決定好好過生活,轉而從事教學,並且在接下來二十五年間用心教書,知足常樂。也就是說,陳其德相當認分,他受過教育,日子還過得去,也安於當他的低階鄉紳。

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陳其德為了證明萬曆年間豐衣足食,提出了充分的證詞:

斗米不過三四分。

陳其德用來稱呼穀物的字是「米」這個通用詞,指的可以是米心或米粒。「米」在長江三角洲的脈絡中通常指稻米,而不是北方人吃的小米或小麥,南方人比較愛吃米。他用「斗」這個單位來為米計價,而「斗」字面上是指一杓或一桶。陳其德提到的貨幣單位,是白銀的標準小單位「分」,「分」本意指「百分之一」,而這句話裡所說的是什麼的百分之一呢?是「兩」這種重量的百分之一。「兩」是中國主要的貨幣計算單位。

圖/unsplash

物價這麼低,榮景似乎觸手可及,至少陳其德寧願這麼想。誰都不用擔心東西不夠吃。 陳其德用戒慎的態度來勾勒這種安逸,提醒大家榮景不只能讓人豐衣足食,也會讓人鬆懈了道德。一五八八年至一五八九年這兩年間發生嚴重的天災,先是豪雨成災,然後是嚴重乾旱。身為重視道德的儒生,陳其德只能把這兩波天災歸諸於「人禍」。他認為,萬曆初年的富足,讓大家失了道德準繩。雨水與乾旱不只是天災,也是上天的警告。

令人驚心的災年物價

陳其德回過頭來談米價,把老天爺警告的嚴重程度加以量化。

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當是時,積米一擔,博價一兩有六。然米價騰貴,僅以月計,便覺野無青草,樹無完膚,而流離載道,橫屍遍路。

一擔有十斗,等於一斗要價十六分,也就是說米價漲了四到五倍。米價這麼貴,窮人只好盡可能從身邊的大自然找尋替代品,從青草到樹皮都不放過。社會愈來愈動盪。

講完一五八九年的天災,陳其德跳到天啟年間的一六二○年代,宦官派系在統御無方的明熹宗治下抬頭,朝綱混亂,讓政治菁英與衛道人士大感失望。陳其德簡短描述當時的混亂,將之視為上天的警告,接著跳到他為文的主軸,也就是繼位的崇禎皇帝統治末年。

陳其德再次以米價來量化災害並追蹤其進展。

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米價初自一兩餘,漸至二兩餘。至水退而吳興農父重覓苗於嘉禾,一時爭為奇貨。即七月終旬,猶然舟接尾而去也。

陳其德在此把單位往上翻了一番,從「斗」上調到「石」,大約等於一百「升」。數字除以十就能還原出每斗的價格:價格在一六四○年先漲到每斗十分,接著二十分。

這些物價對經濟的影響,是導致市場關閉。至於社會影響,則堪稱災難。連當鋪都關門大吉,因為誰都沒有東西能典當。農民還是打起精神,出門耕田,但作物才剛種下去,蝗蟲便席捲而來,連剛發芽的東西都不放過。溪流乾涸,有水桶也無用武之地。

接下來疫情爆發,很可能是鼠疫,百分之五十到六十的家戶染疫。陳其德提到有許多人「就木」,至於「無木可就者,不過以青蠅為弔客」。

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接著陳其德重新回來談物價,把敘事主軸從米價轉向其他食品的價格,藉此強調物價漲到難以置信的水準。陳其德在文章最後提醒讀者「勿視為老生腐談」。光是能活命就足以感恩涕零,但大多數人都想忘記受過的苦難,假裝什麼壞事都沒發生過,那可不行。

就連豬都比人貴?

災難還沒到頭。陳其德在一六四一年中元節擱筆時,也沒想過情況還可以變得更糟。一年又一個多月之後,陳其德在中秋節(一六四二年九月十九日)再度提筆為文,把去年的故事接著說下去。他在文章開頭提到,那年冬天嚴重缺米。他不是說米價有多高,而是沒提價格,因為根本沒米可以標價。

填不飽肚子的人或者拋棄自己的孩子,或者殺了他們來吃。染疫的比率上升到百分之九十。情況愈來愈慘,無計可施的老百姓甚至不惜把自己討來的丁點食物拿去拜拜,尤其疫情復燃之後更甚,期盼神明能出手幫忙。陳其德說,這種可悲的做法只會讓糧價變得更貴。

又因病者祈祝太甚,食物倍貴於去年。大雞二足,得錢一千;即小而初能鳴者,亦五百六百。湯猪一口,動輒自五兩至六七兩;即乳豬一口,亦一兩五六錢至一兩七八錢。若小廝婦女,反不過錢一千二千。又安見人貴而畜賤耶?

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陳其德此處提到物價時,講到兩種不同的貨幣。豬用銀兩,雞用銅錢,人也用銅錢。社會上普遍把「銅」跟「銀」的用處區分得很清楚,銅錢用來買便宜的東西,銀兩則是用於大手筆的買賣。陳其德用銅錢替奴僕定價,其實是反指不該用銅錢給人標價,銅錢應該是用來給雞標價才對。然而在經濟崩潰的年代,就連豬都比人貴。

大明王朝的儒家宇宙觀

人們往往在逆境中尋求倫理教訓,尤其是陳其德這種道學之士。身居鄉紳底端的他,不停反省自己享有的那一點點特權,免得讓僅有的一絲絲福德溜走。他父母之所以為他取名「其德」(大概可以解為「有德之人」),或者也有這一番期許吧。陳其德身家有限,又沒有中過舉,只能仰賴其德來維持自己的社會地位,而他對此也是戒慎恐懼。

儒家把倫理與宇宙觀緊密結合,讓兩者之間幾乎沒有分別。雨水來自天上,天不下雨,是因為天決定不下雨,做為某種警告或懲罰。今日的我們抱持著大不相同的宇宙觀,但就連我們都會在日常生活中替天氣與疾病生態所受到的擾動賦予道德意義,宛如破壞環境與氣候變遷的警告。

所以,雖然我們的道德權衡基準與明代百姓截然不同,但我們跟他們其實相去不遠。在本書裡,我希望大家各退一步,試圖找回明代百姓生活的世界。我們如今把「世界」想成某個深受條件變化影響的有形生態體系,而他們當年則是把「世界」看成某種形而上的桌上遊戲,主導遊戲走向的則是上天。兩種觀念的建構方式並不相同,我也不覺得非得採用儒家道理,但我確實覺得當時人有他們的體會,他們用自己覺得有意義的方式在理解世界,我們不妨盡可能去貼近他們的體悟與認知。如果我們不去觀照生存危機對他們的意義,就等於是掏空了歷史。

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其實,無論是我們還是他們,大家都生活在一個容易遭受擾動的全球生態系,擾動的因素也許是蒼生愚昧阻礙了天恩,也許是人類製造的碳與氣膠阻擋了太陽能。我們大家還有一個共同習慣,就是從必需支付的物價來看自己財富的變化。本書要順著陳其德的腳步,觀察糧價,但為的不是當成天怒程度的氣壓計,而是做為氣候變遷的衡量指標。

——本文摘自《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》,2024 年 05 月,城出版出版,未經同意請勿轉載。

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間質性膀胱炎是什麼?有哪些症狀?如何治療?
careonline_96
・2024/05/15 ・2573字 ・閱讀時間約 5 分鐘

劉育志醫師:請問什麼是間質性膀胱炎?

蔡青倍醫師:間質性膀胱炎,其實是一個慢性非細菌性的膀胱炎,所以既然是慢性,通常這些病人,會有超過六個禮拜以上,不舒服的情況,怎麼樣的不舒服,其實是很像細菌性膀胱炎的,解尿疼痛、下腹痛,所以它的核心症狀其實是疼痛,它的診斷需要,還有輔助一些下泌尿道的症狀,譬如有一些解尿疼痛,頻尿、急尿,一直要去上廁所,這樣非常困擾的下泌尿道症狀,它的盛行率,其實在女生的族群比較常見,也許有八到九成都是女性的病患,而且相對是年輕的,平均可能是四十幾歲左右,會被做診斷,也因為慢性,所以是無時無刻,可能病人都有覺得這樣的不舒服,在這種解尿疼痛、下腹痛,無時無刻的影響,也因此這些病人的生活品質,是非常的差的,甚至有些人覺得這些病人的生活品質,甚至比洗腎的病人還要來得差。

劉育志醫師:請問在確診間質性膀胱炎,會遭遇哪些困難?

蔡青倍醫師:間質性膀胱炎,基本上是一個慢性的過程,所以很多病人,在一開始的症狀,本來就是比較模糊不清,或者是一開始的症狀,其實是反反覆覆發生,也因為有些病人會在性行為之後,或者是月經來以前,這樣的症狀又再發作,也因此像這樣的疼痛、解尿不舒服,很容易被診斷為泌尿道感染,也許這些病人在給了藥物治療之後,症狀又有稍微得到緩解,沒有再進一步追根究柢,把根本的原因找出來,也有一個文獻說,平均這些病人,要經過七、八年的時間,可能會遇到五到七位,不一樣的主治醫師,最後才得到診斷。

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劉育志醫師:請問間質性膀胱炎該如何治療?

蔡青倍醫師:第一步,要先能夠好好的照顧自己,跟疾病能夠長期共處,所以第一點的保守治療,要能夠先了解自己,應該會有一些壓力、情緒,或者是飲食,會讓疼痛、解尿不舒服的情況,又再次發作,所以如果找到自己容易誘發的因素去避免,以平常的生活習慣,維持一個良好的生活習慣,不要有太大的壓力,適當的飲水,去減少發作,在比較一些緊急發作的狀況,會需要用到一些藥物治療,這樣的藥物治療,還是以一些止痛劑,適當的止痛劑,或者是一些膀胱,或者是一些骨盆肌肉,放鬆治療藥物為主,很多病人應該也會問到說,目前有玻尿酸的膀胱灌注治療,這樣的治療其實是藉由玻尿酸的溶液,可以修復膀胱上皮的黏多醣層,對於尿液裡面的一些刺激物,就會比較沒有那麼敏感,這也是病人常常在我們門診,有可能會反覆回來,做灌藥的一個療法,如果口服藥物治療,或者是膀胱灌注治療,可能都沒有辦法紓解,這麼嚴重疼痛的狀況,也會有比較侵入性的,像膀胱進水擴張手術,或者是膀胱鏡的注射手術。

劉育志醫師:請問玻尿酸灌注會如何進行?

蔡青倍醫師:玻尿酸其實是 50 cc 的一個透明的溶液,它的結構因為跟膀胱表皮的,黏多醣層類似,也因此如果能夠灌注到膀胱內側,其實是可以修復,補充破損的黏多醣層,病人的症狀也會獲得緩解,在診間醫師會經由導尿的方式,將 50 cc 透明的玻尿酸,直接灌注到病人的膀胱內側,之後導尿管其實就可以拿掉,病人就可以馬上下來活動,也許過一、兩個小時之後,再自己把玻尿酸,隨著尿液一起排出來,其實就可以了,病人也許在灌注之後的幾天,甚至到幾個禮拜之內,就會覺得這樣的疼痛,解尿不適的狀況舒緩許多。

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劉育志醫師:請問玻尿酸灌注治療的選擇,有何注意事項?

蔡青倍醫師:其實在全球而言,這樣的玻尿酸產品非常多,目前真正進入台灣的品項,也都有台灣衛福部的核可,但是大家在選擇這樣的產品,其實可以注意,是不是有標明來源,它的純化,整個過程到底是怎麼樣進行,再來是這些產品,是不是都有比較多的文獻,去佐證它的使用概念,所以其實建議大家,在選擇產品的時候,是可以稍微詢問,玻尿酸的來源跟廠牌。

蔡青倍醫師:她(患者)在來看我之前,的確也經歷了超過五年以上,蠻痛苦的就醫過程,因為她在一開始的症狀,其實是有點反反覆覆,大部分其實是在憋尿之後,開始就會覺得肚子痛、排尿不順,解尿痛的狀況,她就到處去看醫生,反反覆覆、來來回回,她可能看了也許不下十家的醫院,一開始的症狀是會好的,可是在來看我的前面那一、兩年,就發現這樣的症狀,在吃了藥之後,變得好像沒有什麼效果,那一年她其實是沒有辦法上班,所以她的工作也因此就沒有,就變成到處看醫生,可以想像其實她的生活非常痛苦,她的說法是每天尿尿超過二、三十次,在經過膀胱鏡的檢查之後,確定這樣的診斷,我們幫她做的治療,除了口服藥物之外,其實是玻尿酸的灌藥治療,她其實也蠻認真配合,所以在第一個月,她每個禮拜都來報到,她覺得那一個月,是這幾年最大的轉折點,她開始比較有辦法出門,後來她的玻尿酸的灌藥治療,是採用一個比較維持性的療法,也就是每一、兩個月,她再回來接受治療,後面變得非常的穩定之後,我們也慢慢的拉長灌藥時間,可能到兩、三個月,再回來灌藥一次,而且幾乎所有的止痛藥,或者是頻尿的藥物治療,也都不太需要了,給我最大的鼓勵是,她也很高興的回來跟我說,她後來又找到了工作。

蔡青倍醫師:雖然她是一位蠻年輕的病人,目前也才三十幾歲,可是看得出來,她從很年輕的時候,就開始慢慢的出現症狀,經過了那麼長時間,吃藥跟就醫治療,最後找到了確切的治療之後,其實是可以維持一個非常好的生活品質。

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