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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)

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

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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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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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AI 也會出差錯?使用人工智慧可能帶來的倫理與風險——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/02/19 ・3976字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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  • 甘偵蓉|清華大學人文社會 AI 應用與發展研究中心博士後研究學者。

Take Home Message

  • Facebook 或 Instagram 的訊息推薦、YouTube 或 Netflix 推薦觀賞影片、掃瞄臉部以解鎖手機,AI 應用早已在我們日常生活中隨處可見。
  • AI 應用中四種常見的倫理和風險:演算法偏誤、相關技術或產品偏離原先使用目的、擁有善惡兩種用途,以及演算法設計不良或現有技術限制。
  • 近年來各國家皆制訂有關 AI 發展的規範,臺灣則在 2019 年制訂「AI 科研發展指引」,期望能改善 AI 發展帶來的問題與風險。

當談到人工智慧(artificial intelligence, AI)、也就是 AI 時,讀者會想到什麼?是多年前由史匹柏(Steven Spielberg)導演的那部《A.I. 人工智慧》(A.I. Artificial Intelligence)中那個一直盼不到人類母愛而令人心碎的機器人小男孩?還是由史密斯(Will Smith)主演的《機械公敵》(I, Robot)裡那些沒遵守機器人三大法則的機器人或中央系統?

《A.I. 人工智慧》(A.I. Artificial Intelligence)電影海報,上映於 2001 年。圖/IMDb

或許未來有一天,人類真的可以設計出如電影中那些像人一樣的 AI 系統或機器人。但目前為止,你常聽到的 AI 其實既很厲害又很不厲害,為什麼呢?厲害的是它下圍棋可贏過世界冠軍,還能夠比放射科技師更快、更準確地辨識 X 光片中疑似病變的細胞;但它不厲害的是,很會下圍棋的 AI 就只能下圍棋,別說不會打牌,連撲克牌是什麼都不知道!而且每次學新事物幾乎都是打掉重練,得不斷做好多考古題才有可能學得會,不像人類通常教幾次就會舉一反三。

不過,即使目前世界上的 AI 都是這種只具備特定功能的「弱 AI」(artificial narrow intelligence, ANI),但已經為這個世界帶來相當大的進步與便利。所以,以下要談的就是 ANI 的倫理與風險。

談到這種只具特定功能的 ANI,讀者知道目前生活周遭有哪些事物有利用 AI 技術嗎?其實 Google 上的搜尋資訊、Facebook 或 Instagram 的訊息推薦、對智慧型手機喊「Siri 現在外面有下雨嗎?」等功能,或是以掃瞄臉部解鎖手機與進入大樓、YouTube 或 Netflix 推薦觀賞影片,甚至是投履歷求職、銀行審核貸款申請等都常用到 AI 技術,它早在我們日常生活中隨處可見。

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AI 技術在日常生活中隨處可見,如 YouTube 推薦觀看影片。圖/Pexels

但也正是如此,讓人們這幾年在使用 AI 時,逐漸發現它可能造成的問題或傷害,以下簡單介紹常見的四種AI應用可能造成的倫理問題或風險。

演算法偏誤

第一種是演算法偏誤(algorithmic bias)。什麼是演算法偏誤?簡單來說就是 AI 在某些群體的判斷準確率或預測結果上總是很差,導致結果可能對於此群體造成系統性的不利。但為何會造成演算法偏誤?常見原因有三項。

第一項原因是,建立 AI 模型的研究資料集有偏誤,在性別、種族、社經地位等特徵上,沒有真實世界的人口分布代表性。例如數位裝置採用 AI 臉部辨識技術解鎖,原本是希望保護個人使用數位裝置的安全性,結果皮膚深的人卻常常遇到辨識失敗而無法解鎖。這通常是因為目前許多 AI 模型都是以機器學習技術設計,而機器學習的主要特性就是從過去人類留下的大量資料中學習;當初提供電腦學習臉部辨識的圖片時,如果多數都是白皮膚而非黑皮膚、多數都是男性的臉而非女性的臉,那麼電腦在學習辨識人臉的準確率上,整體而言辨識男性白人就會比辨識女性黑人要高出許多。

第二項產生演算法偏誤的原因是建立 AI 模型的研究資料集不只有偏誤,還反映現實社會中的性別、種族、社經地位等歧視;例如美國警政單位以過往犯罪資料訓練出獄後犯人再犯風險評估的 AI 模型,那些資料不意外地有色人種的犯罪紀錄遠多於白人犯罪紀錄。然而,那些紀錄也反映美國社會長久以來對於有色人種的歧視,其中包含警察對於有色人種的盤查比例遠高於白人、法院對於有色人種的定罪比例及判刑嚴重程度也遠高於白人、警力通常被派往多黑人與拉丁裔人種居住的窮困社區盤查等。所以根據過往犯罪資料所訓練出來的 AI 模型,不意外地也就會預測有色人種的再犯機率普遍來說比白人高。

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第三項產生演算法偏誤的原因則是 AI 學會了連系統開發者都沒有察覺到,潛藏在資料裡的偏誤。例如科技公司人資部門本來想借助 AI 更有效率地篩選出適合來面試的履歷,所以挑選在該公司任職一定年資且曾升遷二次的員工履歷來訓練 AI 模型。問題是,高科技公司向來男多女少,所提供給 AI 學習的資料自然就男女比例相當不均。AI 也就學會了凡是出現偏向女性名字、嗜好、畢業學校系所等文字的履歷,平均所給的評分都比出現偏向男性等相關文字的履歷還低。

潛藏在資料裡的偏誤造成 AI 預測結果彷彿帶有性別歧視。圖/Envato Elements

但目前科技公司陽盛陰衰,是受到以往鼓勵男性就讀理工、女性就讀人文科系,或男性在外工作女性在家帶小孩等性別刻板偏見所影響。所以 20~30 年來許多人做出各種努力以消除這種性別刻板偏見所帶來的不良影響,政府也努力制定各種政策來消除這種不當的性別偏見,像是求才廣告基本上不能限定性別、公司聘雇員工應該達到一定的性別比例等。因此,訓練 AI 的研究資料一旦隱藏類似前述性別比例不均的現象,訓練出來的 AI 預測結果就彷彿帶有性別歧視,讓人們過往致力消除性別不平等的各種努力都白費了!

其他 AI 應用帶來的倫理與風險

除了演算法偏誤的問題外,第二種可能帶來的倫理問題或風險是 AI 技術已經偏離原先使用目的,例如深偽技術(deepfake)原本用來解決圖片資料量不夠的問題,後來卻被利用在偽造名人性愛影片等。

第三種則是有些 AI 技術或產品本身就可能有善惡兩種用途(dual-use)。例如 AI 人臉辨識技術可用在保護數位裝置的使用者或大樓保全,但也可用來窺探或監控特定個人;無人機可以在農業上幫助農夫播種,但也可作為自動殺人武器;可用來搜尋如何產生毒性最少的藥物合成演算法,也能反過來成為搜尋如何產生毒性最強的藥物合成演算法。

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最後,第四種是演算法設計不良或現有技術限制所導致的問題。在演算法設計不良方面,例如下棋機器人手臂可能因為沒有設計施力回饋或移動受阻暫停等防呆裝置,而造成誤抓人類棋手的手指且弄斷的意外。在現有技術限制方面,道路駕駛的交通標誌在現實中可能時常有老舊或髒汙的情況,儘管對於人類駕駛來說可能不影響判讀,但對於自駕車來說很可能就因此會嚴重誤判,例如無法正確辨識禁止通行標誌而繼續行駛,或是將速限 35 公里誤判成 85 公里等。但前述情況也有可能是自駕車網路、控制權限或物件辨識模型受到惡意攻擊所致。

以上介紹了 AI 常見的四種倫理問題或風險:演算法偏誤、相關技術或產品偏離原先使用目的、擁有善惡兩種用途,以及演算法設計不良或現有技術限制。但人們該如何減少這些倫理問題與風險呢?

培養AI使用倫理與風險的敏銳度

近五、六年來國際組織如聯合國教育科學及文化組織(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, UNESCO)、歐盟(European Union, EU)、電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)或是國家、國際非營利組織皆紛紛制訂有關 AI 發展的白皮書或倫理指引(ethical guidelines),甚至逐漸朝向法律治理的方向,如歐盟的人工智慧規則草案等。儘管這些文件所提出的倫理價值、原則或行為規範,看似各有不同,但經過這些年的討論與摸索,也逐漸匯聚出一些共識。

「人工智慧科研發展指引」提出三項倫理價值,包含以人為本、永續發展、多元包容。圖/Pexels

臺灣相較於前述國際文件來說,在制訂的時間上比較晚。2019 年由當時的科技部(現改為國科會)制訂「人工智慧科研發展指引」,裡面提出的三項倫理價值以及八項行為指引,基本上涵蓋了前述各種國際 AI 發展指引文件最常提及的內容。所謂三項倫理價值包含以人為本、永續發展、多元包容,行為指引則有共榮共利、安全性、問責與溝通、自主權與控制權、透明性與可追溯性、可解釋性、個人隱私與數據治理、公平性與非歧視性共八項。

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未來當讀者看到又出現哪些 AI 新技術或產品時,不妨試著評估看看是否有符合這三項價值及八項行為指引。若沒有,究竟是哪項不符合?不符合的原因是上述所介紹常見的四種倫理問題或風險的哪一種?若都不是,還有哪些倫理問題或風險過去被忽略了但值得重視?

AI 技術發展日新月進,在日常生活中的應用也愈來愈廣。但考量法律條文有強制性,在制訂時必須相當謹慎,免得動輒得咎,也很可能在不清楚狀況下反而制訂了不當阻礙創新發展的條文;再加上法律制定也必須有一定的穩定性,不能朝令夕改,否則會讓遵守法規者無所適從。因此可以想見,法令規範趕不上新興科技所帶來的問題與風險本來就是常態,而非遇到 AI 科技才有這種情況。

人們若能培養自身對於 AI 倫理問題或風險的敏銳度,便可發揮公民監督或協助政府監督的力量,評估 AI 開發或使用者有無善盡避免傷害特定個人或群體之嫌,逐漸改善 AI 開發者與大眾媒體常過度誇大 AI 功能,但對於可能帶來的倫理問題或風險卻常閃爍其詞或避而不談的不好現象。

本文感謝工業技術研究院產業科技國際策略發展所支持。

  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 2 月號〉
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科學月刊_96
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3 萬年前截肢手術,婆羅洲有史前黑傑克?
寒波_96
・2022/12/02 ・2362字 ・閱讀時間約 4 分鐘

即使沒有現代的醫療知識,古人也能進行截肢這類外科手術,不過手術很成功,但是病人死掉的狀況也不意外。一項考古研究宣稱發現已知最早的截肢手術,地點位於東南亞的婆羅洲雨林,年代距今 3.1 萬年。那麼久以前的原始人,真的有能力截肢嗎?

請注意,本文包含人類遺骸的圖像。

3.1 萬年前手術成功,而且病人活著?

之前知道最早的截肢手術年代是 7000 年前,法國新石器時代的 Buthiers-Boulancourt 遺址。

這項研究調查的地點是一處名喚 Liang Tebo 的石灰岩洞,位於婆羅洲東部。考古學家在這兒尋獲一位長眠者 TB1,估計於 3.1 萬年前去世。此時處於舊石器時代,一小群一小群人們不長期定居,沒有農業,以採集、狩獵維生。

考古學家由埋葬狀況判斷,排場儘管簡陋,應該為他人有意識的體面墓葬,骨頭保存相當完整。估計去世時 20 歲左右,憑藉骨盆無法判斷性別,他的身高不矮,可能是男生或高個子的女生。

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遺址位於圖中的紅框內。婆羅洲如今是東南亞外海的島嶼,冰河時期海平面較低時,卻直接連結東南亞大陸。圖/參考資料 1

經歷好幾萬年的歲月,遺骸少掉一些部位也很合理。然而,這位就是少掉左小腿中段以下的骨頭。考古學家仔細分析後,判斷他經歷過小腿的截肢(amputation)手術,之後至少又經過 6 到 9 年,直到去世。

考古學家根據什麼理由判斷他是截肢,而不是一般的斷腿呢?主因是他的小腿骨斷面非常平整,不像是事故摔斷,也沒有感染的跡象,表示腿骨離開身體後沒有造成嚴重的病變。

他左小腿保留的脛骨(tibia)和腓骨(fibula)尺寸比右邊小,明顯有生長落差。推論他在 10 歲多時由於未知原因,被身邊的人用某種利器將左邊小腿骨切斷,而且照護得宜,又生活至少 6 年,去世時受到妥善埋葬。

如果上述推論正確,這位 3.1 萬年前的東南亞人,就是世上截肢手術最早的成功紀錄。

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遺骸 TB1 的下半身。圖/參考資料 2

東南亞的史前黑傑克

執行手術的工具不明,肯定不是金屬,可能是黑曜石或某種石材,或是鋒利的貝殼或骨製器具,甚至是加工處理過的竹子,都可能用於切斷骨骼,或是在手術中使用。

截肢不是簡單的小手術,當時的婆羅洲人懂得截肢手術需要的消毒、麻醉、止痛嗎?

即使是身強體壯的(十幾歲)原始人,完全沒有藥物輔助下,要在截肢後全身而退,連明顯感染都沒有,想來不太可能。當地環境一定找得到可供藥用的植物,雖然缺乏直接證據,不過可以假設施術者懂得這些知識。

手塚治虫創作的角色「怪醫黑傑克」開刀出神入化,黑傑克也成為動手術的代名詞。婆羅洲的史前黑傑克是如何習得開刀技能呢?

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我自己的想法是,古早人處理動物時,可以獲得不少練習機會,對於骨、肉、血想必不會陌生。在決定截肢的時候,操刀者應該自認有成功的機會,有信心又技術熟練地下刀,否則不會有如此漂亮的手術結果。

截肢者想像圖。圖/參考資料 4

光憑極為零星的考古調查,無法估計當時的截肢狀況,不清楚這位是成功的特例,或是大批犧牲者中唯一的幸運兒。只能確定當時的婆羅洲人,不只已經有相關的醫療知識,還有團隊照顧的精神。

考古沒有發現,不等於真的沒有,也要考慮到遺骸保存的狀況。成功的截肢手術會在四肢留下痕跡,但是舊石器時代的遺骸,四肢骨頭保存往往不全,考古上難以辨識。我猜舊石器時代應該有更多截肢的成功案例,大部分卻無法被我們知曉。

之前研究得知東南亞的婆羅洲、蘇拉威西這塊區域,超過 4 萬年前便有壁畫等藝術創作。史前黑傑克與截肢者所屬的人群,應該和藝術家有關連。醫療、藝術,果然皆為高端的人類技能。

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延伸閱讀

參考資料

  1. Maloney, T. R., Dilkes-Hall, I. E., Vlok, M., Oktaviana, A. A., Setiawan, P., Priyatno, A. A. D., … & Aubert, M. (2022). Surgical amputation of a limb 31,000 years ago in Borneo. Nature, 609(7927), 547-551.
  2. Earliest known surgery was of a child in Borneo 31,000 years ago
  3. Prehistoric child’s amputation is oldest surgery of its kind
  4. World’s oldest amputation: Foot removed 31,000 years ago—without modern antibiotics or painkillers
  5. Buquet-Marcon, C., Philippe, C., & Anaick, S. (2007). The oldest amputation on a Neolithic human skeleton in France. Nature Precedings, 1-1.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。