日  期：2020.10.15

主講人：曾志朗院士

講  題：科技未來式就是現在進行式

編  輯：蕭郁鈞

校  稿：蔡元豪、蘇郁秦

一、 迷惘與啟蒙：在台大實驗室的鴿子、兔子與老鼠

在政大教育系讀了四年後，我去台大念研究所，因為我對我對人跟動物怎麼學習、彼此有什麼區別、又有什麼共同之處，有著非常濃厚的興趣，又剛好遇上從國外回來的劉文茂老師引薦我去台大做研究，所以我在台大研究所待了兩年，這兩年裡，我做了很多鴿子、兔子、羊的實驗，以及很多不同種類的老鼠實驗，天天研究牠們到底怎麼學習。

畢業前，我做了一個碩士論文，探討：「在不確定狀態下，什麼叫做學習？」，所謂的不確定狀態（uncertainty），就是說當你還沒有學會一樣事情的時候，你眼前的資訊完全是模糊的，很多替代方案（alternative）你都不知道，各種可能性你也不曉得。這個時候，你大腦處理的資訊流（information flow），在我們那個年代——也就是 1950 年代，最有名的就是先人所提出的資訊理論（Information Theory）。然後我就把這個理論轉化過來，去研究人在做認知實驗時，對於熟悉的事情（像是 ABCD 這種熟悉的符號）跟你不熟悉的圖形（像是一些特別設計的 design），如果你在不同的不確定狀態之下，你學習曲線的變化方式會是怎麼樣。

那時候的感受非常深刻。我覺得這個領域真的很有意思，覺得這個東西是有未來的。這就是我當時做這個研究的起點。

二、 追尋控制台：從行為心理學跨入腦神經科學

這麼多年來，我心裡一直想找到這個不確定性的計算是在哪裡進行，不容置疑，這個計算一定是在大腦裡面。所以，我不得不從一個完全不懂腦神經是怎麼一回事的人，開始去旁聽課程，甚至到美國的賓州大學念博士，從頭學解剖學、神經學。

在那個時代，大家慢慢意識到，如果你要懂得人的功能、人的學習功能，你必須要在好幾個不同的層次上，去理解行為是怎麼回事，背後應該有哪些底層機制支撐，而這理所當然會談到你的神經系統。

三、 引進《科學人》：看見台灣科學研究的潛力

我要跟各位同學講：「你們正處在一個非常興奮的時代。」現在的社會正迅速的變化著、科技也日新月異。我剛好也是《科學人》中文版這本雜誌的負責人之一，20年前我們把它引進台灣，就是想透過這本國際頂尖雜誌帶來改變，讓台灣的科學界也能夠參與國際的對話。而這20年來讓我最感動的事情是：在台灣發行的《科學人》雜誌上，從以前完全是由美國人主導科學研究的報導，現在已經有高達三分之一的報導與研究，是來自台灣本土的研究團隊！

同時，我們也在美國開會時得到了極大的讚賞，以及許多崇拜且欣賞的眼光，那時候你就深刻地覺得，台灣真的很有潛力。而在座的各位就是那些潛力的代表！

今天的主題是教你們該如何 READY，把自己完備好？當某一件事情發生、當時代的浪潮來臨的時候，你可以跟別人不一樣的地方，就在於你已經準備好了。

四、 智慧爆發力的公式：AI × 知識 × 經驗

我們都知道，人一生下來就有自然的智慧，而我們現在常常談的 AI（人工智慧），廣義上來看，對人類而言，任何一個發明出來的工具都是AI。在10萬年前，當我們祖先發明的鋤頭就是當代的AI，所以有了工具，就是擁有了人工智慧的延伸。

再來，你擁有的智慧是從你自己的經驗裡面學到知識，聽你自己的想法、觀察別人的想法，或是吸取別人失敗的教訓，這些東西內化之後，你就擁有了知識，而它慢慢會在群體與個人中累積。

所以，我們認為人類的智慧是沒有上限的。因為一旦你的工具變得越來越好，加上你能夠善加運用它，你的智慧就會擴增，這就稱作「智慧的爆發力」。

我們可以用一個公式來看：「智慧的爆發力 = AI（工具） × Knowledge（知識） × Experience（經驗）」

在這當中，經驗（experience）是最重要的！在人類社會裡，一個團隊中最強勢、最能發揮影響力的人，通常不是那個長最高大的，而是懂得做事情、懂得美感的人，只有那種具備遠見與偉大特質的人，才能真正做領袖。

只要我的工具（AI）不斷地進步、我的知識在累積、我的經驗更好，我的智慧就會越來越好，不斷地螺旋上升。所以，大家不要害怕說以後機器人、AI會把你吃掉，你只要掌握了這個公式，你一定贏牠。 

五、 緣起與未來：我們是誰？要去何方？

推薦大家一本書叫作《ORIGIN》，作者叫做丹．布朗（Dan Brown）他最有名的一本小說是《達文西密碼》，這本書問世後，改變了世界很多地方，尤其是歐洲的觀光事業。因為他的小說每到一個地方去描繪那個地方的古蹟，所以全世界的觀光客都湧過去看。

而作者前幾年出版的小說就是這本《ORIGIN》，裡面談到原子彈、白堊紀、生物演化，以及我們人類到底是從哪裡來的。他在書中引用了畫家高更非常著名的一幅畫。那幅畫中畫了一個剛出生的小孩，小孩慢慢長大，然後到了成年，再到生小孩繁衍後代，最後走到衰老與死亡。這就是人的一生。經過這樣的生命歷程之後，你會看到人類展現了神的智慧，或者展現了自己的一種靈性。

但是高更在這幅畫的角落寫了幾個字：「Where do we come from? Who are we? Where are we going?」 （我們從哪裡來？我們是誰？以及我們要去何方？）

我想，從5萬年前我們的大腦發生關鍵變化開始以來，我們的人生就出現了許多突破，這些都是我們的大腦在與高科技不斷交織、變化的成果。

六、 科技跨越世紀：從登月、黑洞到大腦可塑性

在最近短短的20年間，科技的進展不僅神速，甚至可以用「神奇」來形容。

(一) 現代科技的無所不在

手機徹底改善並改變了人類的生活。隨著知識累積發生大變化，真實世界和虛擬世界開始並存，虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、混合實境（MR）正不斷擴大應用。現在不論是娛樂還是進行醫學教育，很多都要靠這些技術。同時，人類的平均壽命也從英國維多利亞時代的45歲，飛躍到現在的至少80歲，這些通通都是科技與醫學進步的功勞。

(二) 歷史背後的隱形功臣與太空探索

回顧1969年阿姆斯壯登陸月球，這是人類的一大步。但在那個年代，有一位非裔女性數學家凱瑟琳（Katherine Johnson）常被忽視，沒有她的天才計算，太空船根本無法成功登月並平安返回。這告訴我們：人的一小步，背後凝聚了無數人的很大一步

(三) 整合數據的跨域超能力

人類史上第一張黑洞照片，是透過分散在地球 8 個地方的電波望遠鏡收集資料、並指向同一地點才完成的。最終，是由一位年輕女生運用重要的演算法將龐雜數據整合出來。

這個跨領域整合的想法，源自她高中的科學計畫：把同學們郊遊時用手機從不同角度拍的照片與經驗，組合成一個完整的故事。NASA讚賞她的遠見並資助她，她後來在MIT 展現卓越能力，甚至領導200位資深男性工程師完成黑洞照片的壯舉。

這證明了當人類與環境產生互動、去解決問題時，我們就在改變大腦的神經結構。我們大腦的可塑性是非常高的，你只要拿到、看到、算到工具，你就能改變世界。

(四) 重建與合作的力量

面對災難時，能留下來的人基本上都擁有特別的能力或工具。人類的工具不止發生在外面，也發生在腦裡面，那就是「合作」。不論是Covid-19疫情，還是1999年的921大地震，台灣展現了強大的凝聚力。當時南投倒塌的國民小學由台灣建築師用心重建，如今每間都與大自然融合、非常漂亮，這是台灣人值得驕傲的重建能力。

(五) 小腦的晶片化分工

現代神經科學證實：小腦包含的神經細胞數量，比大腦足足多了4.5倍。這就像電腦晶片的發展，體積縮小卻能封裝更多微小晶體。大腦與小腦扮演著完美的「分工角色」。當人類「一心二用」時，大腦在前面衝刺思考，小腦則像專業顧問管控公司，在後方默默進行精準的監控與自動化管控。

(六) AI 時代的挑戰與無人機仿生啟示

現在 AI 透過深度學習打破各項紀錄，從下贏圍棋高手到計算複雜的蛋白質結構，人類正走向手機不離身、 真實與虛擬交織的世界。

面對大自然，科學家研究蝗災時發現：幾百萬隻蝗蟲高速飛行卻絕不相撞，是因為牠們的視神經系統擁有兩條極敏銳的通道，能在微秒間計算彼此的速度與相對距離。如果我們能模擬蝗蟲的仿生視覺構造，將演算法放置在無人機上，無人機編隊在空中飛行時就絕對不會相撞。這就是我們從科技、科學以及各種基礎研究中所看到的「英雄面孔」。

七、 結語

我們可以看到世界正在劇烈變化，你們這個世代所要面對的世界，比我們當年要複雜得太多太多了。所以，因為世界更複雜，你們未來最需要的核心能力就是「合作」，以及複雜問題的解決能力，那些純粹機械化、死記硬背的解決問題部分，以後通通交給AI去完成就可以了，真正重大的、方向性的、充滿人文關懷的事情，必須交給我們人類自己來做。

再推薦大家看一部電影叫作《關鍵少數》，劇中深刻探討了當年黑人在NASA如何克服嚴重的種族隔閡──像是她們甚至不能夠用同一棟大樓的洗手間，為了上廁所，必須在大雨天辛苦地跑到另一棟大樓的「黑人專用洗手間」等等議題。

現在，整個國際社會都在反省當年對女性、對少數族裔的壓抑。NASA後來也把凱瑟琳．強森（Katherine Johnson）她當年工作的大樓，正式用她的名字來命名，以此紀念她，這代表社會在改變、人類的價值在改變。

我覺得，將來你們的世界要碰到的是高度的移動性（Mobility），世界變遷很快，我們的基因因為未來的難民、移民、各個不同種族的融合，變得不一樣了。所以，建立我們本土與國際的「基因庫」，是一件非常重要的事情。

我也非常希望，未來能有機會在貴校——高醫，也建立這麼一個頂尖的腦科學實驗室！現在我們的腦科學研究已經擴散到很多地方，因為我們發現，很多老化的過程，跟你的社區環境、家庭結構以及教育程度，都有著密不可分的關係，所以之後或許有機會，能把高醫的醫學強項給納入進來，共同合作。

最後，我對在座的學生們有幾個深深的期許。我希望學生一定要有兩樣東西：「Make up condition」（完備自己的條件）與「Knowledge」（知識）。

而「Knowledge」又分為兩種：一種是「Special knowledge」（專業知識），像你們在醫學院學的精準醫學；另一種是「General knowledge」（通識與博雅知識），也就是對世界萬物的人文關懷。

今天，一個優秀的學生，跟別人相比，你最有本事、最大的差別在哪裡？ 就差在兩點：第一，你有沒有警覺性；第二，你有沒有預測能力。你能不能在事情發生之前，先去預測、去想想看接下來可能會有什麼事情要發生？這在未來的AI時代至關重要。

我希望同學們要知道，我們活在世界上，終究要做到：Free your body.（解放你的身體） Free your heart.（解放你的心靈）Free your mind.（解放你的思想）Free your soul.（解放你的靈魂）。當你把這四個層次都解放了，你才能夠得到社會的互相合作與信任，而且你要讓自己擁有一個充實、飽滿的靈魂，可以多看書、多思考，多去知道世界上正在發生什麼事。

現在是一個全球需要和平對談、共同合作的時間。大家要共同來創作、共同累積生命經歷。我由衷地希望大家：

Intellectually, socially, spiritually, we all then live happily together, okay? Let's hold on. （在理智上、在社會上、在心靈上，我們大家都能夠幸福地生活在一起。讓我們一起堅持下去！）

Q&A

問：「以前我們在課本上學到，小腦對於我們的認知來說，是一個單純平衡身體、控制動作的器官。那為什麼現在科學會發現它跟語言、情緒也有很大的相關？語言跟情緒的主管區域應該是在大腦的聯合皮質區域才對？想請問小腦在這裡到底扮演什麼角色？」

答:「為什麼以前大家不知道？因為以前我們在照腦部造影（影像醫學）的時候，大家都把所有的焦點與鏡頭對準大腦，很少有人會刻意去注意到後面那一塊小小的小腦。

如今在研究小腦受傷的病人後發現，他們很多都有情緒上、社會功能上的變化，華盛頓的聖路易士大學就做了一個研究後，發現小腦的功能其實不只有平衡。當我們在講話、在產生情緒功能的時候，功能性造影顯示小腦的某些區域其實非常活躍，但主角依然是大腦，小腦只是配角，大腦會先去完成這些任務後再輪到小腦，小腦會建立一個「內在模型」（MODEL）來進行精準的管控與修正。

很多人都以為小腦的功能很少，但其實那只是因為我們以前技術限制，而忽略了它。還有一個很有趣的實驗：科學家在研究人們喝酒、宿醉的時候，去照小腦，發現主管認知那一塊的小腦區域也有強烈的反應，它會呈現出一種類似認知失調的狀況。

近10年來，大家對於小腦的印象開始改變，所以大家要重新思考並學習小腦的功能。小腦的議題太重要了，希望你們這個世代能弄懂，這樣諾貝爾獎就是你們的了。」

問：「想問現在資訊發達，對於現在年紀很小的小朋友過早接觸手機、黏著在螢幕上這件事情，教授以腦科學和教育的專家角度來看，您有什麼樣的想法或建議嗎？？」

答：「現在的情況是，不只小孩子在用，父母親自己也天天都在低頭用手機。在這種環境下，父母目前能做的，通常只能消極地去管控小孩子玩手機的時間。盡量多帶孩子去戶外接觸大自然，或者嚴格規定在教室上課的時候絕對不准使用手機。

現在國際上有非常多的實驗與臨床研究，都在試圖找出一個標準答案：『到底一天當中，小朋友玩手機的時間「上限」是多少個小時才不會受傷害？』從腦科學的角度來看，我們還是強烈希望小孩子能夠有充足的、在自然的野外活動的時間，去享受身為一個孩子該有的純真童年。

不過話說回來，其實這件事情在現實生活中真的很難徹底執行。因為有時候家長自己玩手機玩起來，自己都忘記時間了，你要怎麼去叫小孩子放下手機？所以這件事情要控制起來真的不容易。

我們最終的教育目的，是希望透過引導，讓小孩子建立起屬於自己的「自我控制能力」（Self-control）。因為大量的腦科學研究已經證實，一個孩子從小培養出來的自控力，對他將來的學業成就、智力發展以及品格健全，有著非常巨大的深遠影響。」

問：「據我瞭解語言掌管的地區是在大腦的「頂葉」，然後經驗的部分是在大腦的「額葉」，那我會很好奇想瞭解，大腦在運作的時候，到底是如何在這些不同的區域之間，去轉換與整合這些不一樣領域的模式？」

答：「我們來看看一個嬰兒是怎麼發展出語言的。小孩子牙牙學語大概是從出生後6個月開始，他會開始試驗他的聲音，抓抑揚頓挫，在嬰兒期的這個初步階段，大腦活躍的地方主要是在右腦頂葉的區域。

但是，隨著他的年齡增長，語言發展到要開始嘗試理解字義、甚至自己要講出有意義的句子時，這個大腦的活躍區域就會發生神奇的「移動」。它會慢慢移動到左腦，特別是主管語言輸出的「波卡區」（Broca's area），那個地方的訊號就會非常明顯地出現。

所以，一個小孩子在語言的發展曲線上，大腦的活化區域是會經過很多不同的地方的。它會在那邊移來移去，隨著功能的成熟不斷地進行重新整合。

而且，這裡面還存在著非常有趣的「男女構造差異」男女生又會有差異，科學研究發現，男生的語言區在發展時，區域相對比較局限、集中在左腦，訊號的傳導習慣往上、往下傳遞；可是女生的腦袋很不一樣，女生的語言在運作時，訊號是在左腦與右腦之間頻繁地來回奔跑、交流。這就是為什麼通常女生對於講話語音中的抑揚頓挫、細微的情感變化，會比男生普遍要來得更敏感、更擅長捕捉。所以說，語言是一個包含極其多層次結構的複雜系統，它不單單只是我們看到的詞彙、或是一個單純的字詞，它背後是有著非常多豐富的情緒與神經網路在共同支撐的。」

問：「我們在生物學上常看到，人類跟大猩猩或者其他靈長類動物相比，彼此之間的DNA相似度極高，大概有99%都是一模一樣的，只有大約1%到的關鍵差異

您剛剛演講中講到，人類從5萬年前開始有了一些歷史與時代的大改變，如果我們再把時間往前推到360萬年前的露西時代。那我們人類接下來的這些巨大發展——比如說人類跟大猩猩分道揚鑣、開創文明，到底是因為最早先前那1%或2%的基因差異所決定的？還是說，是因為這1%的差異衍生出來的後天改變，才足以解釋我們現在人類所擁有的生存價值，或者是人類所創造出來的這整個複雜的社會結構？」

答：「這個問題非常有深度，觸及了遺傳學與演化生物學的核心辯證。

我們可以這樣看：雖然從數據上來看，人類跟靈長類動物之間就只有僅僅1%或2%的基因差異，可是你千萬不要小看這1%。因為正是這僅僅1%的關鍵基因，它所控制與主導的「全新神經網絡發育」方式，是完全不一樣的！

它所釋放出來的發展潛力、以及我們大腦後天非常巨大的「可塑性，是極其驚人的，在微觀結構上，它能多產生出多麼龐大的神經元連結，再加上我們人類後來面對的自然環境與社會環境的複雜性，這種「基因與環境的交互作用」，讓我們原本看似微小的 1% 差異，在後天發展中被無限地放大、加寬，最終成為了好大好多好寬的寬度，形成了人猿之間不可逾越的文明鴻溝。」

問：「您剛剛在演講中提到了男女的大腦差異，也提到了大腦與小腦的一心多用。我自己是一個在偏僻、物資比較匱乏的地方長大的小孩，所以我們那一代的人，習慣做事情、學東西要穩紮穩打，由「 0到1」慢慢去摸索、去建立。

可是，在我這一、二十年的臨床教學中，我在我們新進的住院醫師身上，發現了一個讓我非常擔憂的現象：現在年輕一代的住院醫師，他們好像很不會、也很不習慣「從0到1」去摸索。如果你給他的指令是從3開始，他憑著聰明才智，很快就可以發展到10。這就是我的憂慮——明明我們高醫招收進來的，通通都是全台灣最優秀、最棒的頂尖學生，他們在學生時代非常活躍、履歷拿出來有數不盡的獎盃與榮譽。

可是，當他們一進到臨床醫院現場當住院醫師時，只要你同時給他兩件事情，他忽然間兩件事都不會做了，整個人卡在那裡；但如果你一次只給他一件事情、叫他專心只做這個，他居然可以做得比任何人都還要好！可是我們實際的醫療生活與臨床現場，是根本不可能讓人坐在那裡、開開心心只處理一件事情的。

教授您長年擔任教育要職也是資深老師，我想請問，這是不是代表在我們現行的台灣教育制度裡，不小心漏掉什麼重要的東西？還是說，是因為我們現在這一代的父母都太盡責、太直升機父母了，把孩子的生活一切打理得太好，導致孩子們從來沒有機會去體驗什麼叫「從零開始」？這是我困擾、困惑了非常多年的問題。」

答：「教育這件事，是一個非常非常複雜的系統工程，尤其是「家庭教育」，影響最為深遠。我們以前傳統的觀念總以為，小孩子要等到3歲長大懂事了，教育與學習才真正開始。

但我們實驗室與最近國際上的最新研究發現：其實早在6個月大、還整天躺在床上的嬰兒，他對周遭環境的聲音、刺激，就已經開始產生極其敏銳的「知覺與預測」了！

這種大腦的微觀偵測機制，在腦科學裡面有一個專業術語叫做 MMN（Mismatch Negativity，不匹配負電位），在嬰兒僅僅 6 個月大的時候，我們就可以透過腦波數據去統計這個MMN的振幅大小

這代表從生命最開始的時候，我們就能知道，這個小孩子大腦的感官預測能力正在運作。他會主動去預測接下來他的環境周遭可能會發生什麼事情。而大腦這種「去預測即將發生之事的自我能力」，決定了他未來長大後的很多處事模式。

那真正關鍵的變數是什麼？就是「環境的變化與互動」。

我舉個歷史上的知名案例：美國在當年的尼克森總統時代，政府曾經為了消除貧富差距、提升貧窮地區孩子的智力，推行了一個非常宏大的計畫叫作「豐富化計畫」（The Enrichment Program）。這個計畫的核心，就是朝著那些貧窮落後地區的孩子身上，拼命塞進去很多外來的、高強度的文化刺激。

可是計畫實施了很久，最後卻失敗了，因為科學家後來發現，那些外來塞給孩子的刺激，跟那些孩子原本在底層生活的真實情況與生命經驗是完全脫節的！所以小孩子的大腦根本無法去理解、也無法內化。這時候，你就算塞給他再多、再豐富的刺激，在大腦發育上也是完全沒有實質效果的。

相反地，如果一個小孩子是在他原本最熟悉、最安心的環境裡面，由父母引導、主動去調配與變化環境裡面的小東西，讓他自己從零去探索、去預測變化，這對他的大腦發展和解決問題的能力來講，才是真正極其有效的！

您看到的那些優秀住院醫師，他們從小到大在台灣的升學體制裡，習慣了環境給予高度確定的「餵養式刺激」——你給他完美的教科書、給他3的起點，他靠著高智商可以解題解到 10。可是當他們來到臨床，面對千變萬化、高度不確定的醫院現場時，他們大腦的「預測與自發性多工解決能力」就當機了。

這也是我們常年來在科學界看到，關於「真實環境、腦神經網絡、以及個人天賦潛能到底是如何進行動態互動」的課題。這是一個非常巨大的、尚未完全解開的世紀謎團，我們科學界目前也還在努力尋找更好的解法。但這絕對提醒了我們，未來的教育，必須要放手讓孩子有機會「從零開始」去碰撞、去學習預測不確定性。」