0

0
0

文字

分享

0
0
0

你一定吃過「越王頭」!關於椰子的二三事──《吃出堅果的學問》

時報出版_96
・2016/05/17 ・1774字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在熱帶旅遊城市的大街小巷,常能見到叫賣新鮮椰子的商店或攤販。這些椰子大都從樹上採摘下來不久,飽滿、光滑、青綠泛黃。烈日炎炎,口乾舌燥,這時若來一個椰子,喝上幾口鮮甜清爽的椰汁,該是何等幸福!要是當場取飲椰汁則更有趣:水果攤老闆會俐落地拿起大刀劈開一層厚厚的果殼。從橫切面上看,果殼外圍綠色部分最薄,為外果皮;往內是纖維質的中果皮,俗稱椰棕,這部分最厚。用力剝下中、外果皮,便露出帶有三個洞、乾燥堅硬的內果皮。
吃出堅果的學問(第132頁)

恐怖名字其來有自

西晉文學家嵇含所著的《南方草木狀》一書,是世界現存最早的區系植物志。書中提及一事:林邑王曾與越王有怨,於是派遣俠客刺殺越王,得手後將越王的首級懸掛在樹上,沒想到越王的首級竟化成了一顆果子。林邑王命人剖開這果子,喝掉裡面的汁液,並把果殼當杯子用來飲酒。據說遇刺時,越王是喝了酒的,所以他的頭顱化成的果子其漿如酒般香醇。從此,南國人紛紛仿效林邑王,飲用這種果子的漿汁,並用殼來盛放食物,而「越王頭」也成了椰子的中文別名。

這就是關於椰子來歷最「血腥」的傳說。這個傳說的真假討論暫且擱下,但故事本身卻是十分生動而準確地刻畫了椰子的關鍵特徵、主要用途和分布區域:身為喬木,椰殼似顱骨,一側猶如人面,內含甘甜如酒之漿液,既可飲食又可作器皿,遍布南方,廣受喜愛。

認真追溯一下,椰子的英文名為「Coconut」,源於十六世紀葡萄牙語和西班牙語詞彙「Coco」,意指「頭」或「腦殼」。拋開食用價值不說,椰子最令人稱奇的莫過於它形似人腦的古怪內殼—椰殼(內果皮)近基部有三個凹陷的萌發孔,極像一個米色的人類顱骨,或是一張搞笑的猴臉。這三個洞其實是萌發孔,種子萌發時,會從其中一個未封閉的洞口伸出幼葉。老闆只需在此孔上輕捅一刀,插進吸管,顧客就能立刻享用甘涼無比的椰汁了。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

椰子全身都是寶

喝完椰汁,可別立刻丟掉椰殼,那簡直是暴殄天物。作為高級饕客,我們應當把可愛的「笑臉」遞給老闆,他便又操刀劈開內果皮,再從外果皮上取下一塊,斜向削平一端,用作「小勺」挖椰肉—貼在椰殼內表皮上的白色胚乳。胚乳層(椰肉)內裝有富含養料的乳狀汁液,即我們飲用的椰汁。挖起胚乳時,還能看到胚乳背面緊貼一片薄薄的深色種皮。而種子最重要的部位—胚,則低調地長在與萌發孔相對的一側。種皮、胚乳、漿液和胚,共同構成了椰子的種子。因此,椰子是最特別的核果之一,我們食用的是它的種子。

吃出堅果的學問(第124頁)

喝完椰汁、吃罷椰肉,剩下硬邦邦的內果皮是否就無用處了?答案當然是:不!難道內果皮也能吃?這個嘛……別什麼都往吃的方向想。中果皮厚厚的纖維可以製成毛刷、草席、地毯、纜繩、麻袋等;而抗冷耐熱的椰殼則可以做成各種器皿和工藝品,或製成能有效去除汙漬的優質活性碳,還可做成特殊樂器。要是在劇院那種聚音效果好的場地,擊打半個椰子殼就能產生類似馬群奔跑的蹄聲。乾燥的椰殼是製作椰胡和板胡的原材料,亦是一種菲律賓傳統舞蹈的伴奏樂器。

這還不算完,就連軍事應用方面,也有椰子的一份功勞呢。第二次世界大戰期間,一位海岸放哨員收到後來成為美國總統的約翰.甘迺迪之命令,從索羅門群島前往一艘魚雷艦的失事地點救助傷亡船員。那時物資條件艱難,缺乏紙張,放哨員便把失事魚雷艦的情況寫在椰子殼內側,再用獨木舟向外傳遞。後來,這個刻有重要消息的椰子殼便一直被擺在總統桌上,如今已被甘迺迪博物館收藏。

JFK_PT-109_Coconut
當初刻有重要訊息的椰子,現改作為鎮紙。圖/wikipedia

而懂得椰子好處的又豈止我們人類。澳大利亞學者曾發現在印度尼西亞的峇里島海域有種章魚,居然會利用椰殼來防禦敵人和掩護自己,這是已知的第一例無脊椎動物懂得利用工具的發現。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

正封_(小)

 

 

 

本書由植物學角度出發,融合飲食歷史與文化,趣談十六種日常堅果,從其樣貌特性、營養價值、食用方式等,帶你看透堅果身世,遍嘗「仁」生百味!《吃出堅果的學問》,時報出版

文章難易度
時報出版_96
174 篇文章 ・ 35 位粉絲
出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

0

3
3

文字

分享

0
3
3
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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
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?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(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。
文章難易度

討論功能關閉中。

賴昭正_96
43 篇文章 ・ 56 位粉絲
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。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
今天吃堅果了沒?
cacbug
・2013/08/03 ・623字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 578 ・九年級

自從20世紀初期開始,支持攝取堅果有助健康的證據逐漸地增加。最新的一項來自西班牙 PREDIMED 試驗1的研究發表在 BMC Medicine 期刊上,增進我們攝取堅果好處的認識。

這項研究調查7,216位年齡介於55-80歲的中老年人,將他們隨機分成三組,在他們的飲食中分別添加堅果、特級初榨橄欖油或者建議的低脂食品(對照組)。在平均面訪調查的4.8年期間,總共有323個人死亡,其中81位是罹患心血管疾病,另外130位是罹患癌症。

這項研究發現因罹患心血管疾病或癌症死亡的人數在每周至少攝取三份堅果(每份=28克)的族群明顯地比沒有攝取任何堅果的族群來得少。此外,癌症造成的死亡率跟核桃(walnuts)的攝取量呈負相關,但其他種類的堅果則沒有發現這種相關性。

這份飲食研究報告還增加一個以前流行病學研究無法解答的重要發現:降低因為疾病而早逝(premature mortality)的效果只見於堅果攝取的族群中,而這樣的效果並未在增加橄欖油攝取或是低脂食物的族群裡發現。目前已經知道堅果裡面富含多元不飽和脂肪酸、礦物質、維他命以及植物性化合物,但是堅果如何能夠降低罹患癌症的風險之機制仍然未知。綜合目前已知的證據,在一般人每天的飲食中添加各種堅果的確是不錯的健康選擇。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

註1: PREDIMED 全名為PREvención con DIeta MEDiterránea,是西班牙國內的長期膳食研究計畫,從2003年開始採隨機挑選受試者進行訪談並追蹤,針對地中海膳食習慣添加堅果或特級初榨橄欖油對於防止心血管疾病發生的影響。詳細內容可參閱PREDIMED官方網站

原始文獻:BMC Medicine 2013, 11:164  Frequency of nut consumption and mortality risk in the PREDIMED nutrition intervention trial

0

0
1

文字

分享

0
0
1
以椰子濾淨水資源
thisbigcity城事
・2013/03/09 ・633字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 590 ・九年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

椰子能及時止渴,但是否能同時提供潔淨穩定的水源?研究機構RTI對椰子深具信心,又獲得比爾及梅琳達蓋茨基金會贊助,致力開發低成本廢水過濾系統,以處理開發中國家衛生不佳問題,這項新技術的神奇關鍵在於椰糠,亦即椰子移除外殼後留下的粉末,可用來分離與淨化水中的有機質。

廢水通過椰糖製成的生物濾網時,會留下懸浮固體物質,有機質會成為椰糠內微生物的食物,這項流程可移除家庭廢水九成固體物質及病原體,過濾後的水質可灌溉作物或直接回流環境。

椰糠一大優點在於相當耐久,每半年才需更換一次,且每天成本不到兩美分,就足以供應單人所需用水;此外,污泥可分解用過的椰糠,產生具有養分的土壤添加物,能促進水土保持,也對保水有益;過濾裝置體積很小,故很適合高人口的都會區。

RTI水資源與衛生專家羅賓斯表示,這項技術落實最大障礙為貧困社區是否願意支付成本。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

他表示,「這些居民所得極低,糧食、居住、用水等項目都得爭搶微薄資源,要說服人們花錢處理廢水並不容易」。

不過羅賓斯認為,椰糠生物濾水器仍有投資吸引力,因為成本比人工濕地等其他淨水方式便宜30%,故預計在2013年進入商業市場。

作者:Kyla MandelGreen Futures
本文原載於獨立永續專業組織「未來論壇」雜誌《Green Futures》。照片來源:qnr
轉載自 This Big City 城事

thisbigcity城事
45 篇文章 ・ 0 位粉絲
《城事》為永續城市部落格,長期發掘關於建築、設計、文化、科技、運輸、單車的都市創新構想,曾數度獲獎。《城事》網羅世界各地城市生活作者,文章曾發表於Next American City、Planetizen、Sustainable Cities Collective、IBM Smarter Cities等網站。《城事》遍尋全球,在世界奮力邁向永續的時刻,呈現城市帶來的種種機會,力求保持樂觀,但不忘批判。