[爆卦]die三態變化是什麼?優點缺點精華區懶人包

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    2021-03-08 16:45:22
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    軟體吞噬硬體的 AI 時代,晶片跟不上演算法的進化要怎麼辦?

    作者 品玩 | 發布日期 2021 年 02 月 23 日 8:00 |

    身為 AI 時代的幕後英雄,晶片業正經歷漸進持續的變化。

    2008 年之後,深度學習演算法逐漸興起,各種神經網絡滲透到手機、App 和物聯網。同時摩爾定律卻逐漸放緩。摩爾定律雖然叫定律,但不是物理定律或自然定律,而是半導體業發展的觀察或預測,內容為:單晶片整合度(積體電路中晶體管的密度)每 2 年(也有 18 個月之說)翻倍,帶來性能每 2 年提高 1 倍。

    保證摩爾定律的前提,是晶片製程進步。經常能在新聞看到的 28 奈米、14 奈米、7 奈米、5 奈米,指的就是製程,數字越小製程越先進。隨著製程的演進,特別進入10 奈米後,逐漸逼近物理極限,難度越發增加,晶片全流程設計成本大幅增加,每代較上一代至少增加 30%~50%。

    這就導致 AI 對算力需求的增長速度,遠超過通用處理器算力的增長速度。據 OpenAI 測算,從 2012 年開始,全球 AI 所用的演算量呈現等比級數增長,平均每 3.4 個月便會翻 1 倍,通用處理器算力每 18 個月至 2 年才翻 1 倍。

    當通用處理器算力跟不上 AI 演算法發展,針對 AI 演算的專用處理器便誕生了,也就是常說的「AI 晶片」。目前 AI 晶片的技術內涵豐富,從架構創新到先進封裝,再到模擬大腦,都影響 AI 晶片走向。這些變化的背後,都有共同主題:以更低功耗,產生更高性能。

    更靈活

    2017 年圖靈獎頒給電腦架構兩位先驅 David Petterson 和 John Hennessy。2018 年圖靈獎演講時,他們聚焦於架構創新主題,指出演算體系結構正迎來新的黃金 10 年。正如他們所判斷,AI 晶片不斷出現新架構,比如英國 Graphcore 的 IPU──迥異於 CPU 和 GPU 的 AI 專用智慧處理器,已逐漸被業界認可,並 Graphcore 也獲得微軟和三星的戰略投資支援。

    名為 CGRA 的架構在學界和工業界正受到越來越多關注。CGRA 全稱 Coarse Grained Reconfigurable Array(粗顆粒可重構陣列),是「可重構計算」理念的落地產物。

    據《可重構計算:軟體可定義的計算引擎》一文介紹,理念最早出現在 1960 年代,由加州大學洛杉磯分校的 Estrin 提出。由於太過超前時代,直到 40 年後才獲得系統性研究。加州大學柏克萊分校的 DeHon 等將可重構計算定義為具以下特徵的體系結構:製造後晶片功能仍可客製,形成加速特定任務的硬體功能;演算功能的實現,主要依靠任務到晶片的空間映射。

    簡言之,可重構晶片強調靈活性,製造後仍可透過程式語言調整,適應新演算法。形成高度對比的是 ASIC(application-specific integrated circuit,專用積體電路)。ASIC 晶片雖然性能高,卻缺乏靈活性,往往是針對單一應用或演算法設計,難以相容新演算法。

    2017 年,美國國防部高級研究計劃局(Defence Advanced Research Projects Agency,DARPA)提出電子產業復興計劃(Electronics Resurgence Initiative,ERI),任務之一就是「軟體定義晶片」,打造接近 ASIC 性能、同時不犧牲靈活性。

    照重構時的顆粒分別,可重構晶片可分為 CGRA 和 FPGA(field-programmable gate array,現場可程式語言邏輯門陣列)。FPGA 在業界有一定規模應用,如微軟將 FPGA 晶片帶入大型資料中心,用於加速 Bing 搜索引擎,驗證 FPGA 靈活性和演算法可更新性。但 FPGA 有局限性,不僅性能和 ASIC 有較大差距,且重程式語言門檻比較高。

    CGRA 由於實現原理差異,比 FPGA 能做到更底層程式的重新設計,面積效率、能量效率和重構時間都更有優勢。可說 CGRA 同時整合通用處理器的靈活性和 ASIC 的高性能。

    隨著 AI 演算逐漸從雲端下放到邊緣端和 IoT 設備,不僅演算法多樣性日益增強,晶片更零碎化,且保證低功耗的同時,也要求高性能。在這種場景下,高能效高靈活性的 CGRA 大有用武之地。

    由於結構不統一、程式語言和編譯工具不成熟、易用性不夠友善,CGRA 未被業界廣泛使用,但已可看到一些嘗試。早在 2016 年,英特爾便將 CGRA 納入 Xeon 處理器。三星也曾嘗試將 CGRA 整合到 8K 電視和 Exynos 晶片。

    中國清微智慧 2019 年 6 月量產全球首款 CGRA 語音晶片 TX210,同年 9 月又發表全球首款 CGRA 多模態晶片 TX510。這家公司脫胎於清華大學魏少軍教授起頭的可重構計算研究團隊,從 2006 年起就進行相關研究。據芯東西 2020 年 11 月報導,語音晶片 TX210 已出貨數百萬顆,多模組晶片 TX510 在 11 月也出貨 10 萬顆以上,主要客戶為智慧門鎖、安防和臉部支付相關廠商。

    先進封裝上位

    如開篇提到,由於製程逼近物理極限,摩爾定​​律逐漸放緩。同時 AI 演算法的進步,對算力需求增長迅猛,逼迫晶片業在先進製程之外探索新方向,之一便是先進封裝。

    「在大數據和認知計算時代,先進封裝技術正在發揮比以往更大的作用。AI 發展對高效能、高吞吐量互連的需求,正透過先進封裝技術加速發展來滿足。 」世界第三大晶圓代工廠格羅方德平台首席技術專家 John Pellerin 聲明表示。

    先進封裝是相對於傳統封裝的技術。封裝是晶片製造的最後一步:將製作好的晶片器件放入外殼,並與外界器件相連。傳統封裝的封裝效率低,有很大改良空間,而先進封裝技術致力提高整合密度。

    先進封裝有很多技術分支,其中 Chiplet(小晶片/芯粒)是最近 2 年的大熱門。所謂「小晶片」,是相對傳統晶片製造方法而言。傳統晶片製造方法,是在同一塊矽晶片上,用同一種製程打造晶片。Chiplet 是將一塊完整晶片的複雜功能分解,儲存、計算和訊號處理等功能模組化成裸晶片(Die)。這些裸晶片可用不同製程製造,甚至可是不同公司提供。透過連接介面相接後,就形成一個 Chiplet 晶片網路。

    據壁仞科技研究院唐杉分析,Chiplet 歷史更久且更準確的技術詞彙應該是異構整合(Heterogeneous Integration)。總體來說,此技術趨勢較清晰明確,且第一階段 Chiplet 形態技術較成熟,除了成本較高,很多高端晶片已經在用。

    如 HBM 儲存器成為 Chiplet 技術早期成功應用的典型代表。AMD 在 Zen2 架構晶片使用 Chiplet 思路,CPU 用的是 7 奈米製程,I/O 使用 14 奈米製程,與完全由 7 奈米打造的晶片相比成本約低 50%。英特爾也推出基於 Chiplet 技術的 Agilex FPGA 系列產品。

    不過,Chiplet 技術仍面臨諸多挑戰,最重要之一是互連介面標準。互連介面重要嗎?如果是在大公司內部,比如英特爾或 AMD,有專用協議和封閉系統,在不同裸晶片間連接問題不大。但不同公司和系統互連,同時保證高頻寬、低延遲和每比特低功耗,互連介面就非常重要了。

    2017 年,DARPA 推出 CHIPS 戰略計劃(通用異構整合和 IP 重用戰略),試圖打造開放連接協議。但 DARPA 的缺點是,側重國防相關計畫,晶片數量不大,與真正商用場景有差距。因此一些晶片業公司成立組織「ODSA(開放領域特定架構)工作組」,透過制定開放的互連介面,為 Chiplet 的發展掃清障礙。

    另闢蹊徑

    除了在現有框架內做架構和製造創新,還有研究人員試圖跳出電腦現行的范紐曼型架構,開發真正模擬人腦的計算模式。

    范紐曼架構,數據計算和儲存分開進行。RAM 存取速度往往嚴重落後處理器的計算速度,造成「記憶體牆」問題。且傳統電腦需要透過總線,連續在處理器和儲存器之間更新,導致晶片大部分功耗都消耗於讀寫數據,不是算術邏輯單元,又衍生出「功耗牆」問題。人腦則沒有「記憶體牆」和「功耗牆」問題,處理訊息和儲存一體,計算和記憶可同時進行。

    另一方面,推動 AI 發展的深度神經網路,雖然名稱有「神經網路」四字,但實際上跟人腦神經網路運作機制相差甚遠。1,000 億個神經元,透過 100 萬億個神經突觸連接,使人腦能以非常低功耗(約 20 瓦)同步記憶、演算、推理和計算。相比之下,目前的深度神經網路,不僅需大規模資料訓練,運行時還要消耗極大能量。

    因此如何讓 AI 像人腦一樣工作,一直是學界和業界積極探索的課題。1980 年代後期,加州理工學院教授卡弗·米德(Carver Mead)提出神經形態工程學的概念。經過多年發展,業界和學界對神經形態晶片的摸索逐漸成形。

    軟體方面,稱為第三代人工神經網路的「脈衝神經網路」(Spike Neural Network,SNN)應運而生。這種網路以脈衝信號為載體,更接近人腦的運作方式。硬體方面,大型機構和公司研發相應的脈衝神經網路處理器。

    早在 2008 年,DARPA 就發起計畫──神經形態自適應塑膠可擴展電子系統(Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Sc​​alable Electronics,簡稱 SyNAPSE,正好是「突觸」之意),希望開發出低功耗的電子神經形態電腦。

    IBM Research 成為 SyNAPSE 計畫的合作方之一。2014 年發表論文展示最新成果──TrueNorth。這個類腦計算晶片擁有 100 萬個神經元,能以每秒 30 幀的速度輸入 400×240pixel 的影片,功耗僅 63 毫瓦,比范紐曼架構電腦有質的飛躍。

    英特爾 2017 年展示名為 Loihi 的神經形態晶片,包含超過 20 億個晶體管、13 萬個人工神經元和 1.3 億個突觸,比一般訓練系統所需的通用計算效率高 1 千倍。2020 年 3 月,研究人員甚至在 Loihi 做到嗅覺辨識。這成果可應用於診斷疾病、檢測武器和爆炸物及立即發現麻醉劑、煙霧和一氧化碳氣味等場景。

    中國清華大學類腦計算研究中心的施路平教授團隊,開發針對人工通用智慧的「天機」晶片,同時支持脈衝神經網路和深度神經網路。2019 年 8 月 1 日,天機成為中國第一款登上《Nature》雜誌封面的晶片。

    儘管已有零星研究成果,但總體來說,脈衝神經網路和處理器仍是研究領域的方向之一,沒有在業界大規模應用,主要是因為基礎演算法還沒有關鍵性突破,達不到業界標準,且成本較高。

    附圖:▲ 不同製程節點的晶片設計製造成本。(Source:ICBank)
    ▲ 可重構計算架構與現有主流計算架構在能量效率和靈活性對比。(Source:中國科學)
    ▲ 異構整合成示意動畫。(Source:IC 智庫)
    ▲ 通用處理器的典型操作耗能。(Source:中國科學)

    資料來源:https://technews.tw/2021/02/23/what-to-do-if-the-chip-cannot-keep-up-with-the-evolution-of-the-algorithm/?fbclid=IwAR0Z-nVQb96jnhAFWuGGXNyUMt2sdgmyum8VVp8eD_aDOYrn2qCr7nxxn6I

  • die三態變化 在 素食舉重女孩Wanda Facebook 的最佳解答

    2020-06-20 12:11:36
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    “You can’t spell diet without ‘die’”
    這句話的意思是 
    你如果沒有“死”這個字,就無法拼出“減肥”的字⚰️
    Diet雖然在英文是飲食的意思,
    但在口語談話之間也是「減肥」的意思。
    
    很多人在減肥時都會限制自己
    禁止吃蛋糕、餅乾、麵包...等等🍰🍪🍩❌
    也都會斤斤計算熱量,
    重點是還設不切實際的超低攝取熱量目標。
    每天日子都過得很痛苦、渾渾噩噩的😵😵😵
    
    這樣逼自己
    不就跟把自己逼“死” 沒兩樣?🤷🏻‍♀️
    攝取過低的營養,
    殘害自己的健康💔
    加快生病、死亡降臨的速度🥀🥀🥀
    
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    就不要在用“DIE”T的方式減脂了。🙅🏻‍♀️🙅🏻‍♀️🙅🏻‍♀️
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  • die三態變化 在 Eddie Tam 譚新強 Facebook 的最讚貼文

    2020-05-22 08:28:54
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    譚新強:慶祝聯合國成立75周年 十個改革建議

    近月我多次提到今季美中名義GDP將很接近,是一個非常、非常、非常(重要事情講三次)重要的歷史里程碑。美國國會CBO預測第二季度GDP將下跌至前所未見的38%,如成真,或是中國有史以來第一次(最少是鴉片戰爭以來)超越美國。當然,美國經濟逐漸重開,不管多參差,甚至不管死多少人,美國GDP必將有所反彈,但A.C.後的美中差距,必比B.C.前收窄很多。

    過去三年,特朗普經常自誇美國經濟規模遠比中國大(缺乏安全感?),且許下諾言,在他任內,誓不會讓中國超越。所有貿易戰、科技戰、意識形態鬥爭,以至其他種種紛爭,都是由此而起,其他所有的滿口仁義道德,對不起,都只是藉口! 但如這情况在今季馬上出現,實在有點好奇,他將如何向人民交代?但有如皇帝的新衣,或許無人願意戳破。

    有些人誤會我因中國加速追上美國而高興。非也,非也,事實上我非常憂心。不幸中美已墜進修昔底德陷阱,中國固然不會放棄繼續發展的應有權利,人口是美國的4倍多,每年中國的STEM畢業生約470萬,近美國的8倍。當然平均中國人也不蠢,更非常勤力,所以中國絕不需要擁有征服世界的野心,只要有正常的上進心,已根本無辦法避免在賽道上跟美國碰撞,除非出現嚴重意外,否則超越美國只是時間問題,今次Covid疫情,成為意外的催化劑。但從相反的美國角度來看,當然不可能,亦不會把二戰後從充當世界警察、無數次正義與不正義戰爭,再加上發展出多項最尖端科學和科技,和培養出多家最優秀企業,辛苦經營得來的全球霸主寶座,拱手相讓給中國。

    美國二戰後被「黃袍加身」

    從歷史上我們輕易能找出不少類似競爭情况,最值得參考的是19世紀末至二戰結束,國際權力變化和轉移。早在約1890年,美國的經濟規模已開始超越英國,甚至整個大英帝國。但當時美國是一個擁有兩個海洋為天然屏障、非常內向、工業剛剛起步、但仍以農業為主的國家。大部分美國人都是為逃避歐洲戰亂、宗教紛爭和饑荒的移民。

    到了20世紀初,歐洲戰雲密佈,德國崛起,開始挑戰英國。1914年,神推鬼擁,奧匈帝國王儲Archduke Ferdinand被一個Bosnian Serb暗殺,牽動多國的共同防衛協議,結果整個歐洲被拉進第一次世界大戰。美國總統Wilson是peaceful globalist(和平全球主義者)的始祖,本來極不願參戰,拖了兩年多,才因德國有意支持墨西哥奪回部分美國領土,勉強在1917年4月宣布參與The war to end all wars(歷史性謊話)。

    一戰打到1918年中,德方敗象已露,開始求和。Wilson非常雀躍,美國總統首次出國,到巴黎牽頭籌備巴黎和談,並建議成立League of Nations(國際聯盟)。

    半年巴黎和談達成5條和約,包括可說是最失敗的凡爾賽條約。戰後的英、法等國欠下美國大量債務,瀕臨破產,所以對德國非常苛刻,企圖榨取巨額賠償。後來德國無力償還,帶來的經濟困境,反成為二戰的導火線。國際聯盟雖是Wilson的主意,但戰後美國再轉內向,結果議案未被參議院通過,國際聯盟變成無牙老虎,對防範第二次大戰完全無效。結果不到20年,幾乎原班人馬又回到殺戮戰場(最重要改變是日本改站德國那邊)。悲哀!

    二戰後,世界一片頹垣敗瓦,美國是唯一例外,更擁有核武,即使不想承擔世界一哥責任,但已到了「黃袍加身」地步。美國再次支持聯合國的成立,終堅決加入,首次會議在1945年4月三藩市舉行,完成聯合國憲章起草。洛克菲臘更捐出紐約市地皮,建立聯合國總部。戰後以美國為首的世界秩序自此成形。

    重要議題 全人類公投決定

    今年是聯合國成立75周年,值得慶祝,但更值得檢討。過去數年,西方的所謂民粹主義急漲,反對全球化,實則是極醜陋的種族主義捲土重來,威脅世界和平。

    哈佛生物學家E.O. Wilson的名句發人深省:「人類擁有早石器時代的感情,中世紀的社會體制和機構,和神級科技」,一個足以毁滅人類自己的危險組合。所以聯合國也必須探討改革,與時並進,才可發揮更大維持和平和推進人類發展的作用。我是一個die-hard peaceful globalist(死硬世界和平主義者),在此拋磚引玉,提出十個改革建議,部分較實際,部分較幻想化,但全部認真。

    (1)雖然聯合國不是一個世界政府,但可領先探討以先進科技來實行direct democracy(直接民主),避免如美國選舉人制度的扭曲。聯合國秘書長一職實權不大,何不嘗試由全球人類,通過智能手機,直接提名和選舉出來?甚至某些如氣候變化和如何對抗新型病毒等重要議題,以全球公投形式來作決定。更先進一點,可探討模仿Amazon、淘寶和Google,利用AI技術來收集實時全球生活習慣、趨勢和意見,可能比投票更準確反映民意。

    (2)安全理事會的重組已討論了多年。中、英、美、法、俄的永久席位和否決權,仍反映二戰後的國際局勢,跟75年後的今天已脫節。最多人建議的是增加4個永久席位,引進德國和日本,兩個二戰戰敗國,現已變為愛好和平的發達國家,再加上印度和巴西,代表發展中國家的重要地位。

    這改革仍不夠,應考慮讓聯合國維持小型永久性和平部隊,比每次出現滅族大屠殺,侵略戰爭,才臨時拉夫好,反應快並更有效。更大膽一點,可否考慮把部分國家層面的核武控制權,託管給聯合國。以前我提過有學者建議No First Use(NFU)加上Guaranteed Second Use(GSU)的核武使用原則,非常有創意,但誰來擔當這個大公無私的世界警察任務,是個大難題。假如以色列先對伊朗使用核武,世界會否相信美國真的會以核武對以色列還擊?如果中立機器式決定權在聯合國,阻嚇力會否更大?

    設永久性和平部隊

    (3)IMF和World Bank雖不隸屬聯合國,但也是二戰後的同期產物。在Bretton Woods會議,Keynes的原意是賦予IMF更多資源,用來拯救面對經濟危機會員國,未必需要償還。但最後代表強大美國的Harry Dexter White大獲全勝,結果IMF變成一個如普通銀行般的借錢機構,條件頗苛刻,且訂明借款國家需準時歸還。我建議回歸初衷,放寬條件,成為一家真正的世界央行。

    IMF在1969年推出SDR(Special Drawing Rights),雖只是一個理論貨幣,美元仍是最重要儲備貨幣,但為未來的多極化世界設想,實在有更大力進動SDR發展的需要,定期檢討SDR的組合和權重,更貼近國際經濟情况的變遷。再大膽一點,即使不印SDR現鈔,何不順應潮流,嘗試發行數碼SDR貨幣,與Bitcoin和其他虛擬貨幣,爭一日之長短?

    (4)如要擴大IMF資源,聯合國建立長期和平部隊,必須增加可靠收入(會員經常賴帳)。我建議兩個可行辦法。第一是賦予聯合國一點全球徵稅權,譬如全球工作者收入的0.2%。全球GDP有80多萬億美元,即可收稅約1600億美元,大概等同一個中型國家的稅收。另外,從2009年起,IMF已開始發債,現在每年只約300億美元,有擴大需要。我建議亦可讓聯合國直接發行真正的global bond(全球債券),必受歡迎。我知道不容易,歐洲即使在疫情下,都仍未能發出Covid bond(私心太重),但值得考慮。

    (5)雖然近日美國不停攻擊世衛,但其實今次疫情,令到大家更感受到新疫症愈來愈頻密的威脅。如世衛有不足之處,正是因為資源嚴重不足,和各國政策缺乏協調。我建議世衛必須升級成為一個世界CDC,建立自己的科研團隊和實驗室,並儲存各種疫苗、藥物和保護設備,隨時供應給有需要地區。除此,世衛亦應加緊對新病毒與氣候和環境變化關係的科學研究(由蚊子傳播的瘧疾,與全球暖化關係已毋庸置疑)。如能找出強力證據,對推動可持續發展政策有很大幫助。

    (6)我建議成立一個新的聯合國組織,正式以可持續發展為目標,直接對抗氣候和環境變化,此舉刻不容緩。Covid疫情是給人類的wake-up call,警告不可再過度自私,毁壞地球環境。雖然世界經濟停擺對短期減少碳排放有幫助,但隨着社會重開已在反彈。如要防止地球溫度上升小於攝氏1.5度的臨界點,未來10年,每年平均排放必須減少7%。

    (7) 世界政府可以是烏托邦,亦可以是噩夢。毋須急於實現,需要很多先決條件,但值得由聯合國去研究。過去二三百年的政治和經濟理論,資本與社會主義、議會政制,或共產體制,都因多方面科技進步或已變得過時。能源瓶頸已逐漸打開,加上生產力大幅提升,人類基本需求如食物、衣服、運輸,甚至住屋、教育和醫療都有足夠供應。因自動化和AI發展,反而所需人類工人數目和時間減少。其實資本和社會主義的區別已逐漸模糊,今次疫情中,連美國都急派大量金錢,實在已執行MMT和UBI等極端社會主義政策。再根本一點,有了超級電腦,fiat currency(法定代幣)的存在價值都值得研究,更直接的高科技bartering(易貨貿易)是否可行?

    本土化實乃醜陋種族主義

    (8)近年全球盛行排外的所謂本土化,雖有其背景原因,但其實亦包含醜陋的種族主義。我亦不相信過去人類1萬年的全球化大趨勢,會長久逆轉,最多只是一次短暫休息。長遠來說,人類仍將跟隨人口密度、經濟機會、政治、氣候和環境變化等因素而繼續遷徙。但如要防止更多種族衝突,聯合國應帶頭推動文化交流,語言教育尤其重要。我並非建議重倡Esperanto世界語,但支持全球普及教育英文和中文,和以及更重要的computer literacy(電腦認字)。有點妙想天開,聯合國更可嘗試開發鼓勵異國通婚的App,對長遠世界大同的願景或有很大幫助!

    (9)從前我已討論過一些尋找外星人的計劃,最有名的是美國從1970年代已開始的SETI(Search for Extraterrestrial Intelligence),但至今仍未有發現,Fermi paradox(費米悖論)仍是個謎。但理論上,外星人存在的概率非常高,可能只是人類仍未投放足夠資源去尋找,假以時日,絕對有機會成功。此任務最適合交給聯合國,既有重要科學意義,又可推動各種太空科技發展。最重要的是,如發現外星人,不論是友是敵,人類都必變得更團結。假如找不到,發現人類非常孤寂,更值得珍惜地球!

    (10)如果人類科技真的遠遠走在社會體制前面,有何方法彌補?從前我指出過法律並不正式承認科學的存在,譬如在交通或槍擊案中,科學家只可以專家證人身分作證,法庭無必要一定採納意見。固然科學證據都可有爭議性,但只憑人類經驗和偏見建立出來的法律系統,反而凌駕於永恒的科學定律上,實屬本末倒置。

    所以我建議在聯合國憲章中作出修訂,明確把最簡單、最實用和最具代表性的牛頓三大運動定律放進去,將是人類法律史上里程碑!當然象徵意義大於實際,等同美鈔上印有「In God We Trust」。

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