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輕薄柔軟的觸控螢幕

PanSci_96
・2014/08/30 ・1299字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

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圖片來源:display central
圖片來源:display central

採訪/L編

十幾年前,行動電話要輕巧方便好攜帶;而這個年頭,人們為追求大螢幕的視覺效果,反而接受逼近平板大小的手機。雖然在大螢幕手機上玩遊戲、看影片比較舒服,閱讀文章能防老花,又可以顯得臉小,卻有個麻煩的缺點:實在太大了。若想將大螢幕配件放入口袋說走就走,有什麼好方法嗎?

不如就把螢幕折一半帶著走吧!有別於常見的玻璃螢幕,工研院利用「多用途軟性電子基板技術」(FlexUP),做出紙張般的觸控式螢幕,不僅可以彎曲,也能摺疊,彎曲的特性讓螢幕可以安裝在任意曲面,配備在腕戴式互動裝置,能做成更大螢幕、貼合身體的智慧型手錶,或是裝在衣服上做成天線寶寶裝;摺疊的特性賦予螢幕收納功能,例如以軟性螢幕取代投影機和布幕,或是更棒的:放在行動裝置上,讓平板、手機合而為一。

工研院研發FlexUP技術時,雖然要創造突破性的產品,但也不能太天馬行空,要讓業者的設備勝任新技術,因此工研院以現有的面板生產技術加以開發,在一般製作面板的玻璃載板黏上塑膠基板,讓廠商只需做些微的調整,就能在既有生產線製造軟性面板。製作完成後,再進行塑膠基板切割,從玻璃取下軟性面板。為了讓成品輕鬆與玻璃載板分離,工研院在玻璃跟塑膠基板之間加入「離型層」,讓塑膠基板在加工時維持牢固,完工後又能輕易拆卸。

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Tri-Fold AMOLED可以兩方向摺疊

軟性觸控式螢幕將顛覆使用者習慣

現在智慧型手錶等腕戴式互動裝置的設計,皆因硬式螢幕有所限制,為配合手部曲線,只能做小巧的螢幕,且較不舒適。工研院發表了利用軟性觸控螢幕的腕戴式互動裝置,圓弧的線條可以包覆手臂,做大面積的螢幕,讓腕戴式裝備有更多元的應用。捨去玻璃的FlexUP螢幕厚度只有100微米,如此輕薄的螢幕也讓穿戴式裝置更加舒適。

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可摺疊的觸控螢幕,可以同時擁有手機和平板的功能。

智慧型手機、平板電腦各有其不可取代性,卻又有許多重疊的功能;滑臉書、上PTT、用Line聊天、看影片、聽音樂、查資料等等,在行動裝置上皆大同小異,差別只在螢幕尺寸造成的使用限制,若能將兩機合體,將會方便許多。配上可摺疊主動有機發光二極體(AMOLED)的可摺疊觸控螢幕,可望讓智慧型手機及平板電腦合而為一:摺疊手機好攜帶、攤開平板防老花。其實任天堂DS遊戲機就有摺疊收納螢幕的概念,但兩個螢幕之前還是有很大的斷層,可摺疊的軟性螢幕讓摺疊機構也是顯示器,形成流暢的大螢幕,不會有銜接的斷層。只有60微米厚的軟性螢幕以塑膠取代玻璃,不僅減輕重量、體積,也能避免玻璃因撞擊造成的碎裂。

電容式觸控面板的原理是感測手指觸摸螢幕時產生的電場,而觸控面板的準確度會被顯示器的電流干擾,當兩者越靠近,干擾會越大。FlexUP觸控板輕薄的優點這時卻成了缺點,FlexUP觸控面板比玻璃面板薄了幾倍,距離下方的顯示器較近,受到較多的干擾而降低觸控螢幕的感應。軟性觸控螢幕雖然很令人期待,但研究人員還在努力突破許多困難,讓技術和成果更加完美。

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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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從色彩恆常性的兩個實驗,來理解人類怎麼看見色彩
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/03/22 ・2871字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 文/陳彥諺

大腦是很有趣的東西,聰明的大腦,可以幫我們快速判斷、掌握當下狀況,有助於我們適應多變的環境。不過,有時候卻會聰明反被聰明誤——大腦判讀的顏色,和真實的顏色竟然不一樣!

前陣子引起網路上瘋狂討論的「藍黑還是白金洋裝」以及「灰綠還是粉白的鞋子」,就是兩個經典案例。

藍黑還是白金洋裝的案例中,同樣一張雙色相間的條紋洋裝圖,有人看到的是「藍黑條紋」,另一部分的人,看到的則是「白金條紋」。看到藍黑條紋的人,因為大腦主動幫你忽略了圖片右上角的光源,因此判斷出來的顏色,比較接近裙子的原始色像素。而看到白金條紋的人,大腦可能是太聰明了,主動幫你將圖片右上方的光源考量進去,根據過往的經驗,大腦認為,在金色背光光源的照射下,如果畫面中出現了偏藍的顏色,那麼這個部分的原始色應該是白色,因此,感謝聰明的大腦,你看到的是白金條紋洋裝。

灰綠還是粉白鞋子的案例,也是同樣道理。某些人的大腦,會自動將光源顏色的因素考量進去,快速提供根據過去經驗判斷後的結果,導致最終看到的是鞋帶、LOGO、鞋底處是綠色,鞋體是灰色的結果;另一些人,看到的則是鞋帶、LOGO、鞋底處是粉紅色,鞋體是白色。

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這些案例背後的運作機制,其實可以理解為「大腦的自動白平衡功能」,也就是心理學家或神經生物學家所說的「色彩恆常性」。

發現色彩恆常性——蒙德里安色板實驗

為了理解「色彩恆常性」到底是怎麼發生的,科學家蘭德(Edwin H. Land)進一步做了著名的「蒙德里安色板實驗」。蒙德里安(Piet Cornelies Mondrian)是 1940 年代的荷蘭畫家,他為了達到藝術創作中的「純粹實在」,終身致力於進行色彩實驗。他的代表作有《構成第十號》與《百老匯爵士樂》,都以非常簡單的線條、極為單純的紅黃藍色塊,構成了畫面上的和諧平衡。而蘭德所做的色彩恆常性實驗中,刺激物的圖板與蒙德里安的畫作非常相像,因此就稱之為「蒙德里安色板實驗」。

蒙德里安色板實驗。圖/參考資料 4

1964 年,蘭德運用不同波長(即不同顏色。不同顏色的波長便不同。)的光源,照射在蒙德里安色板上,讓受試者在回答特定區域是什麼顏色的同時,一面用機器偵測反射光的波長。如圖所示。左邊三台裝置是 RGB 三原色的光源,用來控制光線的顏色,右方的黑色裝置,則用來偵測反射光的顏色。

蘭德透過這個實驗,發現人們即使在不同光線的照射下,仍然可以準確地回答該色塊的顏色,這說明了一件事——人類辨識物體顏色的方式,並不是單純靠著該物體的反射光來決定的,還會受到周圍物體反射光的影響。進一步來說,人類對於顏色的判斷,並不是絕對的,而是相對比較出來的。

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如此一來,也就可以解釋另一個有趣的小實驗了。當灰色的小女孩圖片,加上了紅色的濾鏡,猛然一看,加上紅色濾鏡圖的那一側,小女孩眼珠的顏色似乎就變成了藍色。不過,再拉近仔細一看,其實小女孩眼珠的顏色並沒有改變,仍然是原先的灰色,只是由於色彩恆常性,當大腦偵測到畫面中的環境偏紅,便自動補色,補出了原先根本不存在的藍色。

啟動色彩恆常性——馬克西莫夫的鞋盒實驗

所以說,人體的色彩恆常性,在什麼時候會開啟呢?有趣的鞋盒實驗告訴我們答案。

科學家馬克西莫夫(Vadim Maximov),以一個鞋盒做成實驗裝置。他在鞋盒一側,開了一個小孔作為觀看孔,另一側內壁則有類似於榻榻米的色塊圖案。從正上方打入特定光源進入盒中後,要求受試者觀看刺激物,結果發現,兩張畫面結構相同,但色塊完全不同的原圖,在不同的特定光源照射下,受試者的色彩恆常性並沒有發揮作用,他們所看到的圖案顏色,是兩張一模一樣的圖。

馬克西莫夫的鞋盒實驗示意圖。圖/參考資料 4

接著,在圖案上加入一圈白色色塊後,再次請受試者觀看,受試者的色彩恆常性開始發揮作用,能分辨出圖案的原圖顏色了。實驗結果再次確認了,我們所認定的物體顏色其實是相對的,會隨著周遭顏色進行修正,而當白色有顏色變化的時候,特別能啟動我們的色彩恆常性機制。

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加上白線後對顏色的影響。圖/參考資料 4

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大腦太聰明了,會根據狀況,自動幫我們把某些真實的部分,轉換成另一種樣子。只是,從古至今,作為創作者,最需要的就是傳達真實了。那麼,該怎麼辦呢?

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參考資料

  1. 實驗檢測色彩恆常性理論之正確性
  2. The Retinex Theory of Color Vision
  3. Physiological explanation of Land’s Retinex Theory
  4. Retinex at 50: color theory and spatial algorithms, a review
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