困境使用說明書：關於失敗與擁抱未知，科學教我們的事
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內容簡介
當人生遇到困境，就用科學家的思維來突破吧！
以好奇心面對未知，以實驗精神接納失敗，
在一次次探索與修正中，找到屬於自己的人生答案。
《人類使用說明書》作者卡蜜拉．彭，另一部以科學解讀人生佳作
我想要推薦大家，以科學的態度來克服人生困境：
不輕易因失敗而氣餒、面對批評時保持心胸開闊、
意識到自身的偏誤，並避免過度沉迷於自身的見解。
——卡蜜拉．彭
科學是理解世界的最好手段，也是認識自我的絕佳管道。
你不需要擁有博士學位才能像科學家一樣思考，
也不需要戴上實驗室護目鏡才能改變你看待與理解世界的方式，
你也不需要對數字很在行，
抱持學習的意願及求知的好奇心，
就是你踏上這段人生旅途所需要的全部資格與配備。
科學家從觀察走向發現的旅程，從來不是一條直線，而是充滿失敗、意料之外的轉折，以及令人欣喜的頓悟時刻。
「英國皇家學會科學圖書大獎」得主卡蜜拉．彭博士，在本書中帶領我們探討當今科學面臨的一些大謎題，及那些頂尖科學家們如何在自身生活中進行觀察、提出假說、深入探索、排除疑難與發現真相的方法。
其實，我們每個人心中都藏著一位科學家。科學帶給人類最珍貴的禮物，不是公式，而是那股驅使我們不斷探索、讓我們真正成為「人」的力量。
當你以科學家的思維來面對人生，看懂失敗與擁抱未知，那眼前遇到的每一次人生困境，或許都能找到最佳解方。
文森說書 YouTuber/Podcaster
林大利 國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所助理教授
陳建仁 中央研究院院長
焦傳金 國立清華大學生命科學系特聘教授
黃貞祥 國立清華大學生命科學系助理教授
鄭俊德 閱讀人社群主編
盧郁佳 作家
謝伯讓 國立臺灣大學心理學系教授
蘇益賢 臨床心理師
聯合推薦（依姓名筆畫排序）
這是一首獻給科學方法的精彩讚歌，讚頌其最深遠的重要發現，以及它如何教導我們過上更美好、更豐盛的人生。
──達奈爾（Lewis Dartnell），《人類文明：生物機制如何塑造世界史》（Being Human: How Our Biology Shaped World History）作者
以好奇心面對未知，以實驗精神接納失敗，
在一次次探索與修正中，找到屬於自己的人生答案。
《人類使用說明書》作者卡蜜拉．彭，另一部以科學解讀人生佳作
我想要推薦大家，以科學的態度來克服人生困境：
不輕易因失敗而氣餒、面對批評時保持心胸開闊、
意識到自身的偏誤，並避免過度沉迷於自身的見解。
——卡蜜拉．彭
科學是理解世界的最好手段，也是認識自我的絕佳管道。
你不需要擁有博士學位才能像科學家一樣思考，
也不需要戴上實驗室護目鏡才能改變你看待與理解世界的方式，
你也不需要對數字很在行，
抱持學習的意願及求知的好奇心，
就是你踏上這段人生旅途所需要的全部資格與配備。
科學家從觀察走向發現的旅程，從來不是一條直線，而是充滿失敗、意料之外的轉折，以及令人欣喜的頓悟時刻。
「英國皇家學會科學圖書大獎」得主卡蜜拉．彭博士，在本書中帶領我們探討當今科學面臨的一些大謎題，及那些頂尖科學家們如何在自身生活中進行觀察、提出假說、深入探索、排除疑難與發現真相的方法。
其實，我們每個人心中都藏著一位科學家。科學帶給人類最珍貴的禮物，不是公式，而是那股驅使我們不斷探索、讓我們真正成為「人」的力量。
當你以科學家的思維來面對人生，看懂失敗與擁抱未知，那眼前遇到的每一次人生困境，或許都能找到最佳解方。
文森說書 YouTuber/Podcaster
林大利 國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所助理教授
陳建仁 中央研究院院長
焦傳金 國立清華大學生命科學系特聘教授
黃貞祥 國立清華大學生命科學系助理教授
鄭俊德 閱讀人社群主編
盧郁佳 作家
謝伯讓 國立臺灣大學心理學系教授
蘇益賢 臨床心理師
聯合推薦（依姓名筆畫排序）
這是一首獻給科學方法的精彩讚歌，讚頌其最深遠的重要發現，以及它如何教導我們過上更美好、更豐盛的人生。
──達奈爾（Lewis Dartnell），《人類文明：生物機制如何塑造世界史》（Being Human: How Our Biology Shaped World History）作者
目錄
前言
第1章 觀察：如何用科學的角度看世界
觀察的力量在於它會為你指路，卻不會對你發號施令
第2章 假說：如何產生點子
再好的點子若不大聲說出來或寫下來，終究一文不值
第3章 聚焦：如何面對問題、處理資料、選定路徑
科學不僅可以被視為尋找答案的過程，更是一場尋求關聯性的追尋
第4章 詮釋：如何解讀資訊
我們絕不該對所見所聞照單全收，但我們也不能思慮過度到陷入癱瘓
第5章 錯誤、失敗與疑難排解：如何在出錯後找到正確解方
我們也許只有透過失敗，才能學到真正重要的事，並改變我們的思考與行動
第6章 團隊合作：如何有效協作
遇到疑慮時，開口求助──若你對此感到害羞或難為情，請記住，是科學准許你這麼做
第7章 證明：如何尋找（但未必能尋獲）答案
無論想達成什麼目標，耐心都是我們擁有的最佳工具之一
第8章 偏誤：如何（更加）保持客觀
與其將偏誤妖魔化為客觀性的敵人，我們更該擁抱它，將其視為理解人類思維與行為動機的關鍵
第9章 想像力：如何建構世界，並拓展現實
想像力並非只是虛構出一個不同（或許更美好）的世界，它也是開創性研究的根本信條
結論 為什麼「少」也許是「多」
注釋
致謝
第1章 觀察：如何用科學的角度看世界
觀察的力量在於它會為你指路，卻不會對你發號施令
第2章 假說：如何產生點子
再好的點子若不大聲說出來或寫下來，終究一文不值
第3章 聚焦：如何面對問題、處理資料、選定路徑
科學不僅可以被視為尋找答案的過程，更是一場尋求關聯性的追尋
第4章 詮釋：如何解讀資訊
我們絕不該對所見所聞照單全收，但我們也不能思慮過度到陷入癱瘓
第5章 錯誤、失敗與疑難排解：如何在出錯後找到正確解方
我們也許只有透過失敗，才能學到真正重要的事，並改變我們的思考與行動
第6章 團隊合作：如何有效協作
遇到疑慮時，開口求助──若你對此感到害羞或難為情，請記住，是科學准許你這麼做
第7章 證明：如何尋找（但未必能尋獲）答案
無論想達成什麼目標，耐心都是我們擁有的最佳工具之一
第8章 偏誤：如何（更加）保持客觀
與其將偏誤妖魔化為客觀性的敵人，我們更該擁抱它，將其視為理解人類思維與行為動機的關鍵
第9章 想像力：如何建構世界，並拓展現實
想像力並非只是虛構出一個不同（或許更美好）的世界，它也是開創性研究的根本信條
結論 為什麼「少」也許是「多」
注釋
致謝
序／導讀
前言
我原本並不害怕滿三十歲，直到過生日那天，父親帶著笑容看著我，對我說：「妳不再需要接受訓練了。」就是這一刻：我畢業了。來到那個彷彿只要眨眼三下，就會變成一個功能健全的成年人的瞬間，就像腳踏車上最後一對輔助輪被拆掉了一樣。由於我罹患自閉症類群障礙（Autistic Spectrum Disorder, ASD），在一個往往難以接納異質者的世界中成長的這段過程，對我們全家而言，這始終是個耐人尋味的經驗。我（不知怎地）完成了學業、拿到了博士、寫了本書，甚至離開父母家自己住。不可否認地，我已是成年人。
這一切都未曾令我擔憂或畏懼，除了蛋糕吃完後好幾天仍在我腦海盤旋的那句話：「不再需要接受訓練了。」因為儘管我嚮往成為真正的大人（這正是家父的本意），但我擔心這代表著我將停止探索新事物。我這輩子都在瘋狂吸取知識，並嘗試理解每套模式與系統，這一直是我的生活，但難道這就是全部了嗎？我的求知欲望會隨代謝變慢而減退嗎？我心智上的靈活度，會像我的五公里跑速那樣急遽衰退嗎？
隨之而來的些微恐慌，使我重返生命中恆久的慰藉來源―科學。如同我在我的上一本書《人類使用說明書》（Explaining Humans）所述，科學是我成長歲月裡的救贖。面對一個令自閉症大腦難以理解、甚至（經常）毫無道理可言的世界，是科學引領我尋得出路。正如翻向枕頭冰涼的那一側那般，每當人類行為顯得全然模糊，且持續充滿那種使我腦中充斥雜訊、雙頰因挫折發燙的曖昧時，我總會在科學理論與定律的確定性中，尋求那份甜美的慰藉。
這種情況延續至今，但當我將童年對科學的熱忱化為職業後，我與科學之間的連結也隨之演進。過去我仰賴牢不可破的證明與定律獲得安慰，現在卻日益察覺，現實並非如此黑白分明：還有許多科學規則無法解釋的異常現象（anomalies）、例外情況與離群值（outliers）。各種理論會持續演變，最後不是變得更加完善，就是遭到汰換。新穎的想法會使我們對已知的知識有所質疑，同時開啟全新的探索視角（如後文所述，這有時會帶領我們進入新的世界，甚至新的宇宙）。
當我取得蛋白質結構研究的博士學位，並開始投入機器學習工作―那時的我大多聽著艾拉．費茲潔拉（Ella Fitzgerald）的音樂―我體悟到科學並不像是那種含在嘴裡就能逐漸接近核心的硬糖，反而更像是會在口中散開的棉花糖：同樣甜美卻更加混亂複雜，留下無數細碎的麻煩，讓你接下來還得費心處理。
以前我把科學當成用來自我防衛的盔甲，如今我體認到科學本質上是個工具箱，由各種知識、技術、學門與心態組成，賦予我們闖蕩世界的能力，而非地圖上固定不變的標記點。這並沒有減損我對科學的熱愛，反倒使我陷得更深。接受科學固有的不確定性，只會使我更渴望去發現新事物、擴大探索版圖。我曾埋首於細胞培養，嘗試從極微量的透明液體中產生蛋白質；曾花費數週研究癌細胞，觀察改造單一基因能達成什麼效果，甚至建立電腦模型來模擬癌症發展與病毒擴散的規律。這正是科學帶給我的樂趣：科學使我既能在大片畫布上探索，也能審視微小細節，並將兩者連結起來：釐清單一蛋白質的表現形式，或許就能洞悉整體細胞的運作模式，從而更精準找到治療的目標。世間萬物皆息息相關，這代表即便再細微的差異，都可能成為解決重大問題的關鍵。
在此過程中，我比以往任何時候都更加確信，科學不僅是理解世界的最好手段，也是認識自我的絕佳管道之一。科學家的基本目標就是尋找答案―提升我們對宇宙各個角落與各種事物的理解。而人生也是如此：我們同樣花費大半輩子，用來追尋各種形式的解答。我們期盼找到某個人（通常是某個特別的人）攜手走過這一生。我們想要發掘一份既能帶來成就感，又能填滿銀行帳戶的職業。我們想要培養興趣、擁抱熱情、累積經驗、養成好習慣，也想享受熱量讓人有罪惡感的墨西哥玉米片。我們都渴望活出最理想的人生，但這對任何人來說都不是件容易的事。這意味著必須經歷無數次的嘗試與失敗、眼淚與自我責難，才能一路找到那些真正適合自己的人與事。即使他們有時候會把我們惹得火冒三丈、氣到不行，但那依然是最契合我們的存在。
而這正是棘手之處。如果我們誠實面對自己―且我是懷著善意、以最溫和的方式這麼說―我們大多數人在這方面其實都做得不太好，我自己當然也不例外。很多時候，我們只有犯錯而沒有試錯：一再重蹈覆轍、陋習難以根除，且只要一碰到需要挑戰新事物或突破困境的時刻，那股無法抗拒的拖延欲望就會湧現。這未必是我們的錯。學校裡不會有「怎麼過好人生」這個考試，也沒有什麼大學科系是在教你怎麼活得更好、更有成就感。這種知識無法像可靠的雞湯食譜一樣代代相傳。我們反而只能自行理出頭緒，試圖運用常識，再加上從家人、朋友，及在雜誌／IG／TikTok（請根據你的年齡層自行刪減）所見的人物身上汲取一些正反面教訓。我們一路矇混過關，並試著妥協將就。
有趣的是，當碰上生命中最重要的事情，比如說：我們想成為誰？渴望做什麼？打算如何運用在世的時光？我們往往傾向親力親為。車子壞了你會打給維修技師，需要測量血壓或身體檢查時你會尋求醫護人員協助。但當面臨要釐清人生方向，以及尋找那些可能需窮盡一生追尋的解答時，我們卻索性決定單憑直覺行事。
好消息是，面對人生的大哉問，我們無須再接受這種純碰運氣的做法。事實上，我們可以尋求專家的協助：也就是科學界的集體智慧。在各位開始抓頭納悶，心想為何要向那些出門連兩隻腳上的鞋都可能穿錯的人尋求人生建議之前，請容我先把話說清楚。我的意思並非科學家已把所有事情都整理妥當，我們只需照抄他們的作業即可。而是因為我們在嘗試實踐的事：尋找答案、梳理選項、做出決定，並大致搞懂事情的來龍去脈，就是他們的謀生之道。科學家是提問和追尋真理的專家。他們知道如何策畫實驗、將計畫執行到底，並對結果提出誠實的評價。他們更懂得如何察覺問題所在、引進自身缺乏的專業知識，並克服過程中無可避免的阻礙。他們對於解決錯誤十分在行，也習於規避偏誤這類的陷阱，而在分辨趨勢與異常值之間的差異時，更是你的好朋友。例如判斷你究竟是真的喜歡某個人，還是只是在第二次約會時玩得很開心。
關於如何活出最美好的人生，科學家並沒有所有的答案，但說到提出對的問題、設計實驗，及理解實驗所得出的證據，絕對無人能出其右。因此，為了撰寫這本書―一本期盼能闡明科學思維與過程，將如何協助所有人面對人生的種種困境與難題的著作，我到處去徵詢科學家們的想法。我獲得十幾位傑出科學家的指點，這群人與我分享他們的工作內容、做事方法、在應對不確定性所學到的經驗，及激勵他們的動機。他們的專業不僅精深，領域更是無所不包：從癌症生物學到資料科學，從理論物理學到工程學，還有心理學、奈米科學、機器學習與科學哲學。我運用許多他們的故事來為本書的不同章節提供佐證，也記錄他們如何看待自身工作的智慧，還有科學家這個身分帶給他們的啟發。我拋出了自己心中長久以來的疑問，話題從最尖端的研究領域，一路延伸到為這些研究奠定基礎的悠久學問。在本書中，我也回顧了科學史及其中幾項最著名的突破―從原子如何分裂的故事，到量子理論的發展、愛因斯坦（Albert Einstein）的狹義相對論，還有我們對宇宙中那些被稱為暗物質的未知部分之探索。所有的案例都有助於揭示科學發現的追尋過程所涵蓋到的面向，及身為人類的我們能從中學到什麼。
這本書裡將要訴說的人物故事，他們都曾經歷過極戲劇化的靈機一動，促使他們在深夜跑回辦公室繼續工作、在計畫中途扭轉昂貴的研究方向、在旁人視為浪費光陰的領域裡埋首苦幹數年，甚至是在陪孩子組樂高積木，或點心棒在口袋裡融化後，迸發出絕佳的點子。他們的故事說明，科學可以發生在任何時間與地點―這些突破可能僅需一個下午就能實現，也可能要傾注畢生心血才能累積而成。
而那些還只是有著美好結局的故事。科學的故事既是一部成功史，也是一部失敗史。事實上，科學史主要是關於那些無效、或勉強有效，又或是僅得出些許結論碎片以供後續發展的故事。耗費幾十年心血去追尋的某個偉大概念，到頭來可能只是在探索某個根本不存在的事物。某個領域中備受讚譽的專家，有時也會沉迷於行不通的想法，或是無從證明的概念。就連愛因斯坦也有失算的時候。嗯，至少有幾次是如此。
人們對科學的刻板印象是，這全都是由秩序與過程、理論與定律，及一連串我們不可偏離的步驟所組成。我過去經常享受這種確定感。可是，真實情況其實混亂得多，也有趣得多。這當中當然包含極高的嚴謹態度、知識和技術―畢竟，唯有先徹底摸透規則，你才有辦法打破規則。但成為一名科學家，骨子裡就是一種創意的實踐。這關乎你是否能對這個世界東戳西碰，看看自己能創造或破壞些什麼。去觀察某件事物，決定你想弄懂這項事物的運作原理，或是複製其功能的手段。去判定我們能否借用某套系統的特點，將之套用於另一套系統中，或是去思考僅憑對電子的運動、癌症腫瘤的成長或宇宙星系隨時間演變的縝密研究，能帶給我們什麼樣的啟發。
我對本書的期盼之一，是希望能幫助更多人深入理解投身科學的迷人之處―科學所能呈現的多元樣貌，及科學家正在進行的各種驚人研究：從鑽研智力的祕密、強化人體抵禦致命疾病的能力、探索宇宙的奧祕（甚至可能是多重宇宙，我們後續將會探討），或是弄清楚次原子粒子在無人觀測時有何動靜。這也是在向那些奠定現代生活基礎的偉大科學家，獻上最誠摯且實至名歸的敬意。
與此同時，我也想要揭開科學的神祕面紗。我想向各位展現科學過程的內涵、科學家必經的幾個關鍵步驟，以及這些步驟如何協助他們將觀察轉化為假說（hypothesis）、將假說化為實驗，最終將實驗變成能應用於現實世界的成果。這些是所有人都該具備的觀念，這不僅是為了滿足好奇心，而是因為科學思想的推演過程能教導我們許多事。本書的核心思想是，我們都能透過培養科學思維而獲益。這並不是要各位脫下居家辦公的休閒服並換上不合身的實驗室白袍，也不是要在爭論時刻意賣弄「理性」這類流行語來贏得辯論，而是調整自己更接近科學家的思維模式、運用的技巧，與那股驅策他們的內在好奇心。我想要推薦大家，以科學的態度來克服人生困境：不輕易因失敗而氣餒、面對批評時保持心胸開闊、意識到自身的偏誤，並避免過度沉迷於自身的見解。
倘若這番話勾起你過去因星期五下午連上兩堂自然課所造成的心理陰影，請放輕鬆。這本書不會出現任何數學公式（好啦，其實有一個，但我保證篇幅非常短），也不需要你添購本生燈或背誦週期表。這不是另一堂科學課程，書的結尾也沒有任何考試。本書不會從頭到尾對科學過程進行探討，而是期盼提供一段你能盡情享受、並內化為自身觀點的旅程。我們將從最基礎的觀察與假說開始，但由於研究過程往往是循環而非直線前進的，我們也難免會經歷走回頭路、必須從頭來過的情況（這就跟生活中的其他經歷沒啥兩樣）。這段過程可能會雜亂無章。歡迎來到黑暗面。
我們準備展開一場極度高速的導覽，一探科學家的工作日常：他們所經歷的過程、必備的特質，及經常展現出的行為模式。我們會探討科學家觀察世界的方法，認識他們如何尋找不合常理的現象，或是找出主流觀點中的潛在缺陷。我們會探索如何將這些觀察結果組織成能夠進行驗證的假說、他們如何選擇探究的焦點、詮釋所獲證據的方式，以及一個觀點究竟該如何（甚至是否可能）獲得證明的棘手難題。在深入科學過程核心的途中，我們會審視通往科學最高境界的助力與阻力：在常被誤解為個人成就的領域裡，團隊合作的根本價值；無可避免的錯誤與失敗（以及應對之道）；還有以各種形式存在、猶如雙面刃的人類偏誤。最後，我們將一起展開想像的翅膀，翱翔至科學探索的最深處，直達我們對宇宙理解的邊界；在那裡，專精於量子理論及其分支的研究者，正在顛覆我們對世間萬物的認知。
在整個過程中，我們將明白科學為所有人帶來重要的啟示，而這並不需要我們去深入理解複雜的定理就能領會。我們最關注的將會是科學的實踐方式，這是一種鼓勵好奇心、幫助我們以不同視角看待世界，同時賦予我們思考彈性與紀律的探究方法。這絕對不是你在學校裡學到的那種科學，而是關於科學家如何戰戰兢兢走在通往偉大研究的鋼索上：全心投入主流觀點的同時，努力尋找其中的漏洞；堅信自身想法的同時，也願意虛心接受回饋與指教；設定路線去蒐集證據和追查證明，卻也樂於根據新發現隨時調整路線。
我在書中即將介紹到的科學家，他們身處不同時代、鑽研不同領域，且運用到風格迥異的研究手段。有人選擇大膽挑戰那種足以翻轉世界、規模龐大的構想，也有人窮盡一生去完善他們對某個微小領域的理解。這些人雖然分屬科學殿堂中包羅萬象的領域，卻也具備某些共通點。他們都能教導我們許多事，包括如何獨立思考、發現機會、承擔經過衡量的風險、接觸新的觀念，以及為自身的成敗擔起責任。這些要素不單是優良科學實踐的基石，更是一套能使整個人生強韌而圓滿的法則。在閱讀本書的過程中，我希望能向各位展現，懂一些科學就能為生活增添趣味―它不僅會讓你感覺自己更有見識、說起話來更有深度，更能賦予你能力，以更自信且清晰的態度去處理人生中的各種困境與重要決定。因為你不需要擁有博士學位才能像科學家一樣思考，也不需要戴上實驗室護目鏡才能改變你看待與理解世界的方式，更不需要對數字很在行。抱持學習的意願以及求知的好奇心，就是你踏上這段旅途所需要的全部資格與配備。當一名科學家並不是件輕鬆的差事，但我可以向你保證，這是一份美妙的工作。它不僅能教會我們如何進行研究，更能教會我們許多關於人生的道理。
我原本並不害怕滿三十歲，直到過生日那天，父親帶著笑容看著我，對我說：「妳不再需要接受訓練了。」就是這一刻：我畢業了。來到那個彷彿只要眨眼三下，就會變成一個功能健全的成年人的瞬間，就像腳踏車上最後一對輔助輪被拆掉了一樣。由於我罹患自閉症類群障礙（Autistic Spectrum Disorder, ASD），在一個往往難以接納異質者的世界中成長的這段過程，對我們全家而言，這始終是個耐人尋味的經驗。我（不知怎地）完成了學業、拿到了博士、寫了本書，甚至離開父母家自己住。不可否認地，我已是成年人。
這一切都未曾令我擔憂或畏懼，除了蛋糕吃完後好幾天仍在我腦海盤旋的那句話：「不再需要接受訓練了。」因為儘管我嚮往成為真正的大人（這正是家父的本意），但我擔心這代表著我將停止探索新事物。我這輩子都在瘋狂吸取知識，並嘗試理解每套模式與系統，這一直是我的生活，但難道這就是全部了嗎？我的求知欲望會隨代謝變慢而減退嗎？我心智上的靈活度，會像我的五公里跑速那樣急遽衰退嗎？
隨之而來的些微恐慌，使我重返生命中恆久的慰藉來源―科學。如同我在我的上一本書《人類使用說明書》（Explaining Humans）所述，科學是我成長歲月裡的救贖。面對一個令自閉症大腦難以理解、甚至（經常）毫無道理可言的世界，是科學引領我尋得出路。正如翻向枕頭冰涼的那一側那般，每當人類行為顯得全然模糊，且持續充滿那種使我腦中充斥雜訊、雙頰因挫折發燙的曖昧時，我總會在科學理論與定律的確定性中，尋求那份甜美的慰藉。
這種情況延續至今，但當我將童年對科學的熱忱化為職業後，我與科學之間的連結也隨之演進。過去我仰賴牢不可破的證明與定律獲得安慰，現在卻日益察覺，現實並非如此黑白分明：還有許多科學規則無法解釋的異常現象（anomalies）、例外情況與離群值（outliers）。各種理論會持續演變，最後不是變得更加完善，就是遭到汰換。新穎的想法會使我們對已知的知識有所質疑，同時開啟全新的探索視角（如後文所述，這有時會帶領我們進入新的世界，甚至新的宇宙）。
當我取得蛋白質結構研究的博士學位，並開始投入機器學習工作―那時的我大多聽著艾拉．費茲潔拉（Ella Fitzgerald）的音樂―我體悟到科學並不像是那種含在嘴裡就能逐漸接近核心的硬糖，反而更像是會在口中散開的棉花糖：同樣甜美卻更加混亂複雜，留下無數細碎的麻煩，讓你接下來還得費心處理。
以前我把科學當成用來自我防衛的盔甲，如今我體認到科學本質上是個工具箱，由各種知識、技術、學門與心態組成，賦予我們闖蕩世界的能力，而非地圖上固定不變的標記點。這並沒有減損我對科學的熱愛，反倒使我陷得更深。接受科學固有的不確定性，只會使我更渴望去發現新事物、擴大探索版圖。我曾埋首於細胞培養，嘗試從極微量的透明液體中產生蛋白質；曾花費數週研究癌細胞，觀察改造單一基因能達成什麼效果，甚至建立電腦模型來模擬癌症發展與病毒擴散的規律。這正是科學帶給我的樂趣：科學使我既能在大片畫布上探索，也能審視微小細節，並將兩者連結起來：釐清單一蛋白質的表現形式，或許就能洞悉整體細胞的運作模式，從而更精準找到治療的目標。世間萬物皆息息相關，這代表即便再細微的差異，都可能成為解決重大問題的關鍵。
在此過程中，我比以往任何時候都更加確信，科學不僅是理解世界的最好手段，也是認識自我的絕佳管道之一。科學家的基本目標就是尋找答案―提升我們對宇宙各個角落與各種事物的理解。而人生也是如此：我們同樣花費大半輩子，用來追尋各種形式的解答。我們期盼找到某個人（通常是某個特別的人）攜手走過這一生。我們想要發掘一份既能帶來成就感，又能填滿銀行帳戶的職業。我們想要培養興趣、擁抱熱情、累積經驗、養成好習慣，也想享受熱量讓人有罪惡感的墨西哥玉米片。我們都渴望活出最理想的人生，但這對任何人來說都不是件容易的事。這意味著必須經歷無數次的嘗試與失敗、眼淚與自我責難，才能一路找到那些真正適合自己的人與事。即使他們有時候會把我們惹得火冒三丈、氣到不行，但那依然是最契合我們的存在。
而這正是棘手之處。如果我們誠實面對自己―且我是懷著善意、以最溫和的方式這麼說―我們大多數人在這方面其實都做得不太好，我自己當然也不例外。很多時候，我們只有犯錯而沒有試錯：一再重蹈覆轍、陋習難以根除，且只要一碰到需要挑戰新事物或突破困境的時刻，那股無法抗拒的拖延欲望就會湧現。這未必是我們的錯。學校裡不會有「怎麼過好人生」這個考試，也沒有什麼大學科系是在教你怎麼活得更好、更有成就感。這種知識無法像可靠的雞湯食譜一樣代代相傳。我們反而只能自行理出頭緒，試圖運用常識，再加上從家人、朋友，及在雜誌／IG／TikTok（請根據你的年齡層自行刪減）所見的人物身上汲取一些正反面教訓。我們一路矇混過關，並試著妥協將就。
有趣的是，當碰上生命中最重要的事情，比如說：我們想成為誰？渴望做什麼？打算如何運用在世的時光？我們往往傾向親力親為。車子壞了你會打給維修技師，需要測量血壓或身體檢查時你會尋求醫護人員協助。但當面臨要釐清人生方向，以及尋找那些可能需窮盡一生追尋的解答時，我們卻索性決定單憑直覺行事。
好消息是，面對人生的大哉問，我們無須再接受這種純碰運氣的做法。事實上，我們可以尋求專家的協助：也就是科學界的集體智慧。在各位開始抓頭納悶，心想為何要向那些出門連兩隻腳上的鞋都可能穿錯的人尋求人生建議之前，請容我先把話說清楚。我的意思並非科學家已把所有事情都整理妥當，我們只需照抄他們的作業即可。而是因為我們在嘗試實踐的事：尋找答案、梳理選項、做出決定，並大致搞懂事情的來龍去脈，就是他們的謀生之道。科學家是提問和追尋真理的專家。他們知道如何策畫實驗、將計畫執行到底，並對結果提出誠實的評價。他們更懂得如何察覺問題所在、引進自身缺乏的專業知識，並克服過程中無可避免的阻礙。他們對於解決錯誤十分在行，也習於規避偏誤這類的陷阱，而在分辨趨勢與異常值之間的差異時，更是你的好朋友。例如判斷你究竟是真的喜歡某個人，還是只是在第二次約會時玩得很開心。
關於如何活出最美好的人生，科學家並沒有所有的答案，但說到提出對的問題、設計實驗，及理解實驗所得出的證據，絕對無人能出其右。因此，為了撰寫這本書―一本期盼能闡明科學思維與過程，將如何協助所有人面對人生的種種困境與難題的著作，我到處去徵詢科學家們的想法。我獲得十幾位傑出科學家的指點，這群人與我分享他們的工作內容、做事方法、在應對不確定性所學到的經驗，及激勵他們的動機。他們的專業不僅精深，領域更是無所不包：從癌症生物學到資料科學，從理論物理學到工程學，還有心理學、奈米科學、機器學習與科學哲學。我運用許多他們的故事來為本書的不同章節提供佐證，也記錄他們如何看待自身工作的智慧，還有科學家這個身分帶給他們的啟發。我拋出了自己心中長久以來的疑問，話題從最尖端的研究領域，一路延伸到為這些研究奠定基礎的悠久學問。在本書中，我也回顧了科學史及其中幾項最著名的突破―從原子如何分裂的故事，到量子理論的發展、愛因斯坦（Albert Einstein）的狹義相對論，還有我們對宇宙中那些被稱為暗物質的未知部分之探索。所有的案例都有助於揭示科學發現的追尋過程所涵蓋到的面向，及身為人類的我們能從中學到什麼。
這本書裡將要訴說的人物故事，他們都曾經歷過極戲劇化的靈機一動，促使他們在深夜跑回辦公室繼續工作、在計畫中途扭轉昂貴的研究方向、在旁人視為浪費光陰的領域裡埋首苦幹數年，甚至是在陪孩子組樂高積木，或點心棒在口袋裡融化後，迸發出絕佳的點子。他們的故事說明，科學可以發生在任何時間與地點―這些突破可能僅需一個下午就能實現，也可能要傾注畢生心血才能累積而成。
而那些還只是有著美好結局的故事。科學的故事既是一部成功史，也是一部失敗史。事實上，科學史主要是關於那些無效、或勉強有效，又或是僅得出些許結論碎片以供後續發展的故事。耗費幾十年心血去追尋的某個偉大概念，到頭來可能只是在探索某個根本不存在的事物。某個領域中備受讚譽的專家，有時也會沉迷於行不通的想法，或是無從證明的概念。就連愛因斯坦也有失算的時候。嗯，至少有幾次是如此。
人們對科學的刻板印象是，這全都是由秩序與過程、理論與定律，及一連串我們不可偏離的步驟所組成。我過去經常享受這種確定感。可是，真實情況其實混亂得多，也有趣得多。這當中當然包含極高的嚴謹態度、知識和技術―畢竟，唯有先徹底摸透規則，你才有辦法打破規則。但成為一名科學家，骨子裡就是一種創意的實踐。這關乎你是否能對這個世界東戳西碰，看看自己能創造或破壞些什麼。去觀察某件事物，決定你想弄懂這項事物的運作原理，或是複製其功能的手段。去判定我們能否借用某套系統的特點，將之套用於另一套系統中，或是去思考僅憑對電子的運動、癌症腫瘤的成長或宇宙星系隨時間演變的縝密研究，能帶給我們什麼樣的啟發。
我對本書的期盼之一，是希望能幫助更多人深入理解投身科學的迷人之處―科學所能呈現的多元樣貌，及科學家正在進行的各種驚人研究：從鑽研智力的祕密、強化人體抵禦致命疾病的能力、探索宇宙的奧祕（甚至可能是多重宇宙，我們後續將會探討），或是弄清楚次原子粒子在無人觀測時有何動靜。這也是在向那些奠定現代生活基礎的偉大科學家，獻上最誠摯且實至名歸的敬意。
與此同時，我也想要揭開科學的神祕面紗。我想向各位展現科學過程的內涵、科學家必經的幾個關鍵步驟，以及這些步驟如何協助他們將觀察轉化為假說（hypothesis）、將假說化為實驗，最終將實驗變成能應用於現實世界的成果。這些是所有人都該具備的觀念，這不僅是為了滿足好奇心，而是因為科學思想的推演過程能教導我們許多事。本書的核心思想是，我們都能透過培養科學思維而獲益。這並不是要各位脫下居家辦公的休閒服並換上不合身的實驗室白袍，也不是要在爭論時刻意賣弄「理性」這類流行語來贏得辯論，而是調整自己更接近科學家的思維模式、運用的技巧，與那股驅策他們的內在好奇心。我想要推薦大家，以科學的態度來克服人生困境：不輕易因失敗而氣餒、面對批評時保持心胸開闊、意識到自身的偏誤，並避免過度沉迷於自身的見解。
倘若這番話勾起你過去因星期五下午連上兩堂自然課所造成的心理陰影，請放輕鬆。這本書不會出現任何數學公式（好啦，其實有一個，但我保證篇幅非常短），也不需要你添購本生燈或背誦週期表。這不是另一堂科學課程，書的結尾也沒有任何考試。本書不會從頭到尾對科學過程進行探討，而是期盼提供一段你能盡情享受、並內化為自身觀點的旅程。我們將從最基礎的觀察與假說開始，但由於研究過程往往是循環而非直線前進的，我們也難免會經歷走回頭路、必須從頭來過的情況（這就跟生活中的其他經歷沒啥兩樣）。這段過程可能會雜亂無章。歡迎來到黑暗面。
我們準備展開一場極度高速的導覽，一探科學家的工作日常：他們所經歷的過程、必備的特質，及經常展現出的行為模式。我們會探討科學家觀察世界的方法，認識他們如何尋找不合常理的現象，或是找出主流觀點中的潛在缺陷。我們會探索如何將這些觀察結果組織成能夠進行驗證的假說、他們如何選擇探究的焦點、詮釋所獲證據的方式，以及一個觀點究竟該如何（甚至是否可能）獲得證明的棘手難題。在深入科學過程核心的途中，我們會審視通往科學最高境界的助力與阻力：在常被誤解為個人成就的領域裡，團隊合作的根本價值；無可避免的錯誤與失敗（以及應對之道）；還有以各種形式存在、猶如雙面刃的人類偏誤。最後，我們將一起展開想像的翅膀，翱翔至科學探索的最深處，直達我們對宇宙理解的邊界；在那裡，專精於量子理論及其分支的研究者，正在顛覆我們對世間萬物的認知。
在整個過程中，我們將明白科學為所有人帶來重要的啟示，而這並不需要我們去深入理解複雜的定理就能領會。我們最關注的將會是科學的實踐方式，這是一種鼓勵好奇心、幫助我們以不同視角看待世界，同時賦予我們思考彈性與紀律的探究方法。這絕對不是你在學校裡學到的那種科學，而是關於科學家如何戰戰兢兢走在通往偉大研究的鋼索上：全心投入主流觀點的同時，努力尋找其中的漏洞；堅信自身想法的同時，也願意虛心接受回饋與指教；設定路線去蒐集證據和追查證明，卻也樂於根據新發現隨時調整路線。
我在書中即將介紹到的科學家，他們身處不同時代、鑽研不同領域，且運用到風格迥異的研究手段。有人選擇大膽挑戰那種足以翻轉世界、規模龐大的構想，也有人窮盡一生去完善他們對某個微小領域的理解。這些人雖然分屬科學殿堂中包羅萬象的領域，卻也具備某些共通點。他們都能教導我們許多事，包括如何獨立思考、發現機會、承擔經過衡量的風險、接觸新的觀念，以及為自身的成敗擔起責任。這些要素不單是優良科學實踐的基石，更是一套能使整個人生強韌而圓滿的法則。在閱讀本書的過程中，我希望能向各位展現，懂一些科學就能為生活增添趣味―它不僅會讓你感覺自己更有見識、說起話來更有深度，更能賦予你能力，以更自信且清晰的態度去處理人生中的各種困境與重要決定。因為你不需要擁有博士學位才能像科學家一樣思考，也不需要戴上實驗室護目鏡才能改變你看待與理解世界的方式，更不需要對數字很在行。抱持學習的意願以及求知的好奇心，就是你踏上這段旅途所需要的全部資格與配備。當一名科學家並不是件輕鬆的差事，但我可以向你保證，這是一份美妙的工作。它不僅能教會我們如何進行研究，更能教會我們許多關於人生的道理。
試閱
摘自〈第一章 觀察：如何用科學的角度看世界〉
從我有記憶以來，就一直想知道萬物運作的原理。我會將東西拆解開來（現在依然如此），無論是實際動手或在腦內拆解，我會反覆挪動各個零件，試圖明白它們是如何拼湊在一起的。我會拆掉玩具車的車輪，或是花好幾個小時凝視花園裡的昆蟲。就像許多長大後成為科學家的人一樣，我有一股想理解周遭世界的衝動：不想單純把現狀視作理所當然，而是想要抽絲剝繭、解開謎團，並在自己製造的一團混亂中盡情探索。
大眾有時會將這類兒童，形容為愛追根究柢或好奇心旺盛。其他時候，長輩會翻著白眼抱怨他們的問題太多，或拿「好奇心害死貓」來警告孩子。然而，一旦你有幸能念完博士學位且如願當上科學家，這些反對聲音便會逐漸消失。我的經驗是，星期天進實驗室照料細胞培養物已是生活常態，而且會開始幻想，塑膠孔盤（托盤上九十六個孔洞之一）裡微量的液體，能孕育出美麗的蛋白質結構，進而成為改良新藥或研發疫苗的關鍵。你能理所當然去閱讀十幾篇不同的論文，且每篇都堅稱自己提出進行某項實驗的「最佳」手段。這並非某種深奧難懂的消遣方式──這就是你的工作。身為職業科學家，你的好奇心不再會引人注目，也不再遭人視為潛在的麻煩。你可以花上一整天盯著東西看，且沒有人會對此大驚小怪。我們甚至為此創造出一種專屬大人的詞彙：觀察。
觀察既是展開科學研究的起點，也是理解科學運作方式的開端。我們藉此調動感官、質疑所經歷之一切，進而開始察覺新的可能。每一位科學家都從這裡起步，不論你是在認識世界並從中找到自身的定位，還是在仰賴受研究經費與咖世家（Costa）忠誠卡所推動的高級實驗室裡，展開科學探索。科學界所有重大發現的根本皆來自觀察：可能是某個行得通的方法、某個無效的嘗試、某個神祕遺失的片段，或是某種尚未有人思考過的可能。這些觀察就如同火花，點燃了值得探索的想法、準備驗證的假說、有待發展的理論，與需再雕琢的結論。這些觀察，正是科學家從零開始建構出完整世界觀的起點。
觀察也是一個我深有共鳴的主題：身為神經多樣性的個體，你經常同時是自身感官的主人，卻又任其擺布。正因為你所經歷的生活細節，既鮮明又強烈，你往往會察覺其他人忽略的地方。不管你多費力去掩飾自身的差異，或試著「如同常人般」思考（順道一提，這完全行不通），都無法攔阻你去留意那些起初看似毫無道理的細節。擁有一顆像我這樣的腦袋，代表每一天都得在吸收資料和細節的無盡漩渦裡打轉，並努力想搞懂眼前所見的一切。又或者，用我喜歡的說法：這才叫活著。
觀察聽起來是件頗為簡單的事：你看著某樣事物、仔細端詳、挑出漏洞，然後從中得出見解。然而，觀察遠不僅止於是科學的起跑線。正是藉由觀察，我們得以學習、累積知識，進而能夠看得更清楚──比過去的觀察更為敏銳。觀察與知識間的循環關係，及兩者像逐漸加速的浪潮般相輔相成，是任何科學職涯的基礎，更是促使我們去理解世界的人類本性。就像傳奇物理學家暨諾貝爾獎得主理查．費曼（Richard Feynman）所說：「我不能創造的東西，我就不瞭解。」這或許是這位二十世紀最傑出科學家之一，最為人所知的一句名言。一九八八年他逝世時，這句話仍留在他於加州理工學院教室的黑板上，正下方則是另一句座右銘：「知道如何解決每一個已解決過的問題。」當麻省理工學院的博士後研究員拉明．哈薩尼（Ramin Hasani）向我說明他在人工智慧領域的開創性研究時，便引用到前述的費曼名言。他的研究正是觀察、見解與發現間關聯的絕佳例證。這項研究展現出科學家如何釐清複雜的主題：將其分解為更容易研究及觀察的事物，並在面對新觀察結果時更能彈性適應。這是我個人的聖杯。
哈薩尼的研究主題是神經網絡：這種電腦程式包含多層節點，負責重現大腦神經元（也就是神經細胞）的運作，在節點之間傳遞訊息，來詮釋與歸類那些它們訓練來要仔細分析的資料集。我們經常利用神經網絡來辨別事物，例如判斷身體組織是健康或有癌變，及訊息是出自人類、還是電腦之手。這項概念其實頗有歷史，早在一九四四年就有理論提出，而如今相關應用在我們身邊隨處可見：從信箱的垃圾郵件過濾功能，到即時確認個人是否符合貸款或透支資格，皆以此為基礎。這就是為什麼即使今天你的髮型一塌糊塗，你iPhone上的臉部辨識系統依然會愛著你。
就像上述例子所展現的，神經網絡相當擅長辨別事物的差異、找出規律，並將其歸類分組。倘若我們要求人工智慧嘗試執行大腦認為理所當然的任務（也就是我們粗略稱之為智力、直覺和意識）時，情況就會變得更加複雜。這正是哈薩尼與諸多人工智慧研究者，在二○一四年就開始探索的課題。他「試圖釐清隨機性在個別神經元島嶼間的交流中扮演何種角色」──換言之，他想描繪出大腦的實際運作模式，藉此理解自己希望（透過演算法）創造的到底是什麼。
但結果不出所料（畢竟人腦中有八百六十億個神經元在運作），這種做法很快就為他帶來更多疑問，而非解答。「我認識得越深，就（越）明白關於這些東西我們所擁有的資料並不多，甚至光是開始探究『什麼是智力』這個問題，就已經十分複雜。」於是他改變策略，尋找另一種不同的透鏡來進行觀察：一種能協助他看得更清晰的透鏡。如果像人類大腦這樣複雜的系統難以全面參透，或許不那麼複雜的系統會是個好選擇。為了找出神經元在現實世界的行為模式，他決定去尋找自己所能找到的最簡單案例。「我對自己說，我必須用最基本的原則來解決這個問題。我們來找出動物界裡能找到的最小神經系統……那就是線蟲這種蠕蟲的大腦。這種蠕蟲擁有三百零二個神經元，（是個）超級微小的神經系統，但依然是一片資訊的汪洋。我們對於那顆小小的大腦仍有如此多的未知之處，實在是很沒道理。」
因為線蟲的神經系統非常單純，我們才得以用研究複雜動物時不可能做到的方式，去理解、研究──也就是去觀察這隻生物。哈薩尼在接受我們採訪時回想：「我得從線蟲的神經系統出發，不斷深入探究，才能理解神經迴路（也就是神經系統內負責執行功能的基本迴路）究竟是如何運作的？為此，我們必須去理解神經元與突觸（也就是神經元傳遞訊息的通道）彼此互動的基礎機制。」這項研究的結果，是一項令他既驚喜又開心的發現。「我觀察到，僅由十九個神經元和約兩百個突觸組成的網路，就能夠開動一輛車。這實在令人震驚。這正是我們超級興奮的原因……因為我們看見只需極小的能力，就能締造驚人的動態表現。」
哈薩尼的觀察結果，成為麻省理工學院開發出所謂「液態」神經網絡的重要基石。傳統的神經網絡基本上是會預先寫好程式，再訓練它去根據龐大的過往範例資料庫中「學來」的內容，對資訊進行分類；相較之下，液態網絡的設計特點在於能夠靈活適應。實際上，這些網絡具備邊做邊學的能力，根據全新輸入的資料調整行為，而不是設法將資料硬套入預設的框架裡。正如哈薩尼的解釋，這為人工智慧開拓出新局，使其有能力複製動物思考機制中某些更為複雜的功能。「說穿了，現實世界就是由各種序列組成。就連我們的感知也是如此──你察覺到的不是單一影像，而是影像的序列。」液態網絡所具備的極高複雜度，能夠顯著提升人工智慧於現實世界場景的應用表現，例如自駕車及工廠或醫院裡的自動化設備。在這些場域中，應對不斷變化或突發狀況（包含人為疏失）的能力，是風險管理的基礎。這些網絡所具備的適應能力，代表我們朝著人工智慧領域的終極目標（white whale）又邁進了一步：完美複製人類大腦的靈活度、創造力及直覺──也就是所謂的「通用人工智慧」。
液態網絡不只是人工智慧發展史上的一項重大發展，其概念更是有違常理。任何研究者都會理所當然認為，一個擁有更高靈活度且能與資料進階互動的優秀演算法，勢必會更加複雜且強大。若要複製人類大腦，我們很顯然會需要一個具備同等頻寬的人工智慧。
不過麻省理工學院團隊卻展示出，光憑藉一個小得令人難以置信的神經網絡，就能朝這種進階功能邁進一步，甚至只需占蠕蟲用來蠕動所需容量的一小部分。透過觀察並完全掌握他們能找到最單純、最不複雜的神經系統，並且徹底理解其運作方式，他們成功找出了某些特徵，使人工智慧得以更進一步接近複製最複雜的神經系統。他們從簡單之處起步，卻達成了複雜的目標：將研究領域縮小到一塊畫布般的大小，藉此在其中分離出關鍵的行為與特徵。在這個過程裡，他們掌握了科學界的永恆真理之一：各種發現多半發源自觀察，包含察覺趨勢、注意異常現象，並找出能夠跨情境轉移的要素。全球最先進的科學進展，經常始於人類最單純且最基礎的技能，那就是張開眼睛，觀察身旁事物，然後對眼前所見有所質疑。科學始於觀察這個觀念，可說是非常直白。
從我有記憶以來，就一直想知道萬物運作的原理。我會將東西拆解開來（現在依然如此），無論是實際動手或在腦內拆解，我會反覆挪動各個零件，試圖明白它們是如何拼湊在一起的。我會拆掉玩具車的車輪，或是花好幾個小時凝視花園裡的昆蟲。就像許多長大後成為科學家的人一樣，我有一股想理解周遭世界的衝動：不想單純把現狀視作理所當然，而是想要抽絲剝繭、解開謎團，並在自己製造的一團混亂中盡情探索。
大眾有時會將這類兒童，形容為愛追根究柢或好奇心旺盛。其他時候，長輩會翻著白眼抱怨他們的問題太多，或拿「好奇心害死貓」來警告孩子。然而，一旦你有幸能念完博士學位且如願當上科學家，這些反對聲音便會逐漸消失。我的經驗是，星期天進實驗室照料細胞培養物已是生活常態，而且會開始幻想，塑膠孔盤（托盤上九十六個孔洞之一）裡微量的液體，能孕育出美麗的蛋白質結構，進而成為改良新藥或研發疫苗的關鍵。你能理所當然去閱讀十幾篇不同的論文，且每篇都堅稱自己提出進行某項實驗的「最佳」手段。這並非某種深奧難懂的消遣方式──這就是你的工作。身為職業科學家，你的好奇心不再會引人注目，也不再遭人視為潛在的麻煩。你可以花上一整天盯著東西看，且沒有人會對此大驚小怪。我們甚至為此創造出一種專屬大人的詞彙：觀察。
觀察既是展開科學研究的起點，也是理解科學運作方式的開端。我們藉此調動感官、質疑所經歷之一切，進而開始察覺新的可能。每一位科學家都從這裡起步，不論你是在認識世界並從中找到自身的定位，還是在仰賴受研究經費與咖世家（Costa）忠誠卡所推動的高級實驗室裡，展開科學探索。科學界所有重大發現的根本皆來自觀察：可能是某個行得通的方法、某個無效的嘗試、某個神祕遺失的片段，或是某種尚未有人思考過的可能。這些觀察就如同火花，點燃了值得探索的想法、準備驗證的假說、有待發展的理論，與需再雕琢的結論。這些觀察，正是科學家從零開始建構出完整世界觀的起點。
觀察也是一個我深有共鳴的主題：身為神經多樣性的個體，你經常同時是自身感官的主人，卻又任其擺布。正因為你所經歷的生活細節，既鮮明又強烈，你往往會察覺其他人忽略的地方。不管你多費力去掩飾自身的差異，或試著「如同常人般」思考（順道一提，這完全行不通），都無法攔阻你去留意那些起初看似毫無道理的細節。擁有一顆像我這樣的腦袋，代表每一天都得在吸收資料和細節的無盡漩渦裡打轉，並努力想搞懂眼前所見的一切。又或者，用我喜歡的說法：這才叫活著。
觀察聽起來是件頗為簡單的事：你看著某樣事物、仔細端詳、挑出漏洞，然後從中得出見解。然而，觀察遠不僅止於是科學的起跑線。正是藉由觀察，我們得以學習、累積知識，進而能夠看得更清楚──比過去的觀察更為敏銳。觀察與知識間的循環關係，及兩者像逐漸加速的浪潮般相輔相成，是任何科學職涯的基礎，更是促使我們去理解世界的人類本性。就像傳奇物理學家暨諾貝爾獎得主理查．費曼（Richard Feynman）所說：「我不能創造的東西，我就不瞭解。」這或許是這位二十世紀最傑出科學家之一，最為人所知的一句名言。一九八八年他逝世時，這句話仍留在他於加州理工學院教室的黑板上，正下方則是另一句座右銘：「知道如何解決每一個已解決過的問題。」當麻省理工學院的博士後研究員拉明．哈薩尼（Ramin Hasani）向我說明他在人工智慧領域的開創性研究時，便引用到前述的費曼名言。他的研究正是觀察、見解與發現間關聯的絕佳例證。這項研究展現出科學家如何釐清複雜的主題：將其分解為更容易研究及觀察的事物，並在面對新觀察結果時更能彈性適應。這是我個人的聖杯。
哈薩尼的研究主題是神經網絡：這種電腦程式包含多層節點，負責重現大腦神經元（也就是神經細胞）的運作，在節點之間傳遞訊息，來詮釋與歸類那些它們訓練來要仔細分析的資料集。我們經常利用神經網絡來辨別事物，例如判斷身體組織是健康或有癌變，及訊息是出自人類、還是電腦之手。這項概念其實頗有歷史，早在一九四四年就有理論提出，而如今相關應用在我們身邊隨處可見：從信箱的垃圾郵件過濾功能，到即時確認個人是否符合貸款或透支資格，皆以此為基礎。這就是為什麼即使今天你的髮型一塌糊塗，你iPhone上的臉部辨識系統依然會愛著你。
就像上述例子所展現的，神經網絡相當擅長辨別事物的差異、找出規律，並將其歸類分組。倘若我們要求人工智慧嘗試執行大腦認為理所當然的任務（也就是我們粗略稱之為智力、直覺和意識）時，情況就會變得更加複雜。這正是哈薩尼與諸多人工智慧研究者，在二○一四年就開始探索的課題。他「試圖釐清隨機性在個別神經元島嶼間的交流中扮演何種角色」──換言之，他想描繪出大腦的實際運作模式，藉此理解自己希望（透過演算法）創造的到底是什麼。
但結果不出所料（畢竟人腦中有八百六十億個神經元在運作），這種做法很快就為他帶來更多疑問，而非解答。「我認識得越深，就（越）明白關於這些東西我們所擁有的資料並不多，甚至光是開始探究『什麼是智力』這個問題，就已經十分複雜。」於是他改變策略，尋找另一種不同的透鏡來進行觀察：一種能協助他看得更清晰的透鏡。如果像人類大腦這樣複雜的系統難以全面參透，或許不那麼複雜的系統會是個好選擇。為了找出神經元在現實世界的行為模式，他決定去尋找自己所能找到的最簡單案例。「我對自己說，我必須用最基本的原則來解決這個問題。我們來找出動物界裡能找到的最小神經系統……那就是線蟲這種蠕蟲的大腦。這種蠕蟲擁有三百零二個神經元，（是個）超級微小的神經系統，但依然是一片資訊的汪洋。我們對於那顆小小的大腦仍有如此多的未知之處，實在是很沒道理。」
因為線蟲的神經系統非常單純，我們才得以用研究複雜動物時不可能做到的方式，去理解、研究──也就是去觀察這隻生物。哈薩尼在接受我們採訪時回想：「我得從線蟲的神經系統出發，不斷深入探究，才能理解神經迴路（也就是神經系統內負責執行功能的基本迴路）究竟是如何運作的？為此，我們必須去理解神經元與突觸（也就是神經元傳遞訊息的通道）彼此互動的基礎機制。」這項研究的結果，是一項令他既驚喜又開心的發現。「我觀察到，僅由十九個神經元和約兩百個突觸組成的網路，就能夠開動一輛車。這實在令人震驚。這正是我們超級興奮的原因……因為我們看見只需極小的能力，就能締造驚人的動態表現。」
哈薩尼的觀察結果，成為麻省理工學院開發出所謂「液態」神經網絡的重要基石。傳統的神經網絡基本上是會預先寫好程式，再訓練它去根據龐大的過往範例資料庫中「學來」的內容，對資訊進行分類；相較之下，液態網絡的設計特點在於能夠靈活適應。實際上，這些網絡具備邊做邊學的能力，根據全新輸入的資料調整行為，而不是設法將資料硬套入預設的框架裡。正如哈薩尼的解釋，這為人工智慧開拓出新局，使其有能力複製動物思考機制中某些更為複雜的功能。「說穿了，現實世界就是由各種序列組成。就連我們的感知也是如此──你察覺到的不是單一影像，而是影像的序列。」液態網絡所具備的極高複雜度，能夠顯著提升人工智慧於現實世界場景的應用表現，例如自駕車及工廠或醫院裡的自動化設備。在這些場域中，應對不斷變化或突發狀況（包含人為疏失）的能力，是風險管理的基礎。這些網絡所具備的適應能力，代表我們朝著人工智慧領域的終極目標（white whale）又邁進了一步：完美複製人類大腦的靈活度、創造力及直覺──也就是所謂的「通用人工智慧」。
液態網絡不只是人工智慧發展史上的一項重大發展，其概念更是有違常理。任何研究者都會理所當然認為，一個擁有更高靈活度且能與資料進階互動的優秀演算法，勢必會更加複雜且強大。若要複製人類大腦，我們很顯然會需要一個具備同等頻寬的人工智慧。
不過麻省理工學院團隊卻展示出，光憑藉一個小得令人難以置信的神經網絡，就能朝這種進階功能邁進一步，甚至只需占蠕蟲用來蠕動所需容量的一小部分。透過觀察並完全掌握他們能找到最單純、最不複雜的神經系統，並且徹底理解其運作方式，他們成功找出了某些特徵，使人工智慧得以更進一步接近複製最複雜的神經系統。他們從簡單之處起步，卻達成了複雜的目標：將研究領域縮小到一塊畫布般的大小，藉此在其中分離出關鍵的行為與特徵。在這個過程裡，他們掌握了科學界的永恆真理之一：各種發現多半發源自觀察，包含察覺趨勢、注意異常現象，並找出能夠跨情境轉移的要素。全球最先進的科學進展，經常始於人類最單純且最基礎的技能，那就是張開眼睛，觀察身旁事物，然後對眼前所見有所質疑。科學始於觀察這個觀念，可說是非常直白。
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