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按摩棒和遙控老鼠--開發板的應用

本篇文章由 聯發科技創意實驗室 (MediaTek Labs) 贊助,泛科學策畫執行。

這是關於遙控按摩棒開發板推動科學進步的故事。

「我想知道使用按摩棒時,怎麼震動才會感到高潮?」;
「我想知道我家的狗半夜聽到了什麼?」;
「我想…」

上述的問題也許不如發射火箭探索太空的偉大,但對許多人來說,這是更貼近生活的科學研究。在過去,分析科學計畫需要許多大型的探測儀、電腦、金錢、文獻,無形的巨牆阻礙了科學的發展,如今,自由下載的文獻大眾的科學募資開放原始碼的自由軟體,讓民眾開始有資金和工具進行自己的科學研究。不限於軟體,許多大型機構開始釋出過去自身主導的專案與技術,例如美國電動車Tesla開放自身專利,歡迎「抄襲」;而國內知名企業聯發科技也積極投入拓展開發平台,設立創意實驗室 (MediaTek Labs) ,推出開發板Linkit One,邀請所有人共做;而這些開發板-像是Linkit OneArduino等,以親民的價格投入硬體市場,讓更多人願意嘗試。

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Linkit、Arduino等開發板讓更多人投入自造者的行列。

Open Source, Open Science開源、開放

對於不曾讀過電路學的學生來說,要自行組裝電子用品幾乎是不可能的。但這面硬體的高牆,在十年前開始被打破了,2005年Arduino首次問世,這塊手掌般大的電路板,能讓沒有電機背景的人也能作出很有趣的產品,如:懶人必備-免下床即可用iPhone關燈

開發板能改變世界的原因就在於其背後的精神-「Open Source」。Arduino採用開放的授權條款。任何人都能生產、改寫和銷售開發板。只要求註明原始Arduino的貢獻,已及新的設計也必須使用創用CC許可。這種Open Source的精神,讓使用開發板的人都樂於創造,並不吝於分享彼此的作品,這也讓許多前所未有、充滿想像力的產品持續產生。

創意+開發板的無限可能-按摩棒和遙控老鼠

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以Arduino為元件的按摩棒--HUM,使用者可以自行上傳程式碼,微調按摩棒的振動模式。source:indiegogo

欲望帶來了需求,而有需求就會有產品相應而生。今年年初的募資平台上,出現了以Arduino為元件的按摩棒HUM,內藏的壓力感測器能配合使用者的動作,變換按摩棒的振動模式,以達到讓人最高「性」的效果,不僅如此,使用者還可以自行上傳程式碼,微調按摩棒的振動模式,更加貼近使用者的需求!

開發板的誕生也促進了設備縮小化,代表各式檢測儀器能夠輕量化,更便於攜帶使用。美國紐澤西州立羅格斯大學(Rutgers University)的Srinivas Devarakonda團隊,開發了手持式的一氧化碳檢測器 [1],不僅能檢測密閉空間裡看不見的有毒氣體分子,該團隊更帶著檢測器走遍了整條紐澤西高速公路,繪製了一張另類的紐澤西空氣汙染地圖。

在南半球的科學家們,也許是受到鋼鐵人能從掌心發射衝擊波的啟發,利用Arduino發明了一組能發射聲波的手套 [2],南澳大利亞大學(University of South Australia)的Thuong N. Hoang和Bruce H. Thomas製備了能發射超音波的手套,讓穿戴者像蝙蝠一樣,利用手套「看見」眼前的事物。

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超音波手套能讓盲人「看見」眼前的事物。source:WCL

而縮小化的控制設備也讓仿生科技和大腦研究有了嶄新的開始。紐約大學理工學院(Polytechnic Institute of New York University)的Vladislav Kopman仿生科技團隊,想研究魚類的游泳姿態,於是研究員們就利用Arduino開發了一隻會游泳的機械魚 [3],在模仿活魚游泳型態的過程中,科學家持續的修改運動模式,讓機械魚能像活魚般地在水中游泳。在2014年,位於比利時的天主教魯汶大學(KU Leuven),由Hemmings Wu等人主導了一項研究動物大腦的計畫 [4]。研究團隊利用Arduino製作了感測的電極,能夠同時刺激及紀錄大腦的活動,研究團隊甚至能夠控制動物的活動,讓動物聽從指令而動作。

能調查沿海環境的「海洋機械魚」和人人都可成為釀酒大師的「智慧釀酒瓶蓋」,都是台灣學生自行研發的產品 [5]。台大工科海洋系的學生製造出的「海洋機械魚」,其核心是Linkit One,能夠調查海洋的溫度、含氧量和養分濃度,更具備GPS定位功能,能調查全球的海洋系統,不僅是一隻能預報海洋氣候的機械魚,更是一座會游泳的海洋生態實驗室!而交通大學學生開發的「智慧釀酒瓶蓋」則是滿足了每個人釀造私房酒的夢想,瓶蓋內的Linkit One搭配檢測器,能即時地感測酒精濃度等資訊,再回報到釀酒師的手機上,讓使用者不會錯過葡萄酒最芳醇的一刻!

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交大團隊發明的「BREWER智慧釀造師」。source:國立交通大學

開發板的誕生不只讓龐大的科技縮小,而接上了探測器後所開發出的功能更是千變萬化,超級英雄世界裡的科技似乎真的在實驗室裡一步步地開發完成,也許在不久後,「鋼鐵人」的衝擊波盔甲或「蟻人」操控螞蟻晶片就不再只是想像了呢!

 

本文特別感謝中華民國開放文化基金會 趙柏強(Po-Chiang Chao)協助。

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參考文獻

  1. Srinivas Devarakonda, Parveen Sevusu, Hongzhang Liu, Ruilin Liu, Liviu Iftode, Badri Nath (2013) Real-time Air Quality Monitoring Through Mobile Sensing in Metropolitan Areas. The 2nd ACM SIGKDD International Workshop on Urban Computing. DOI: 10.1145/2505821.2505834
  2. Thuong N. Hoang and Bruce H. Thomas (2012) Distance-Based Modeling and Manipulation Techniques Using Ultrasonic Gloves. Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2012 IEEE International Symposium on. DOI: 10.1109/ISMAR.2012.6402577
  3. Vladislav Kopman, Jeffrey Laut, Giovanni Polverino and Maurizio Porfiri (2013) Closed-loop control of zebrafish response using a bioinspired robotic-fish in a preference test. Journal of The Royal Society Interface. 10(78), DOI: 10.1098/rsif.2012.054
  4. Hemmings Wu, Hartwin Ghekiere, Dorien Beeckmans, Tim Tambuyzer, Kris van Kuyck, Jean-Marie Aerts & Bart Nuttin (2014) Conceptualization and validation of an open-source closed-loop deep brain stimulation system in rat. Scientific Reports 4, article number: 9921 DOI:10.1038/srep09921
  5. 2015通訊大賽官方網頁 https://www.mobilehero.com/

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