水汽是指空氣中以氣體形式存在的水分；濕度則是指空氣中的水汽含量。
如果你曾造訪過熱帶地區，那你可能體驗過那種讓人感到既悶熱又不舒服的濕熱氣候。這是因為周遭空氣中的水分已達飽和，無法再容納更多水汽，於是你皮膚上的汗水便無法藉由蒸發作用帶走熱能，因此你會感到悶熱。
即便在氣候涼爽的地區，濕度一樣會對你產生影響，因為空氣中的水汽會把低溫傳導至你的皮膚，讓你覺得更加寒冷。 最近接觸了一款任天堂上面的遊戲《 KIZI 》，深深覺得遊戲能做到這種程度已經不是厲害可以形容了，決定為文好好談談這款遊戲精巧在哪裡。
本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 30 期（2017 年 03 月號）
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本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。
每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？
想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。
這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。
邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。
當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。
那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。
第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。
第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？
第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。
所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！
知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！
所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。
以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。
此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。
當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。
你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。
但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。
當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。
模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！
然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。
建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。
這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。
模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。
想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。
舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。
但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。
像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？
一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！
你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！
二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。
三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。
研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。
無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。
台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。
如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！
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你也有這樣的經驗嗎？冬天，尤其是冷氣團來襲時，喉嚨特別容易乾癢。這種季節若在戶外運動，對喉嚨更是一大挑戰！每吸入一口氣，喉嚨就彷彿被餐巾紙抹過一次，愈發乾涸。此時若想開口說話，總得先吞吞口水、潤潤嗓子後才得以清晰表達。其實，天冷對喉嚨的影響不僅於此，甚至還可能影響語言演化的歷程！就讓我們來看看氣候環境能如何形塑語言吧！不過在此之前，我們先來科普一下溫度、濕度及乾喉嚨之間的關聯。
相信大家都有過雨天衣服晾不乾的經驗，也或許對午後雷陣雨前的悶熱難耐再熟悉不過。一般而言，環境中水分蒸散的速率取決於相對濕度：在相同溫度下，相對溼度越低，空氣擁有越多攜帶水蒸氣的「潛力」，因此能從物體表面帶走更多的水份。而雨天衣服晾不乾，就是因為相對溼度高 ( 接近或是等於 100% ) 所造成的。
聰明的讀者可能會馬上聯想到，那喉嚨容易乾，是否也直接受到相對濕度的影響？答案是……但情況會更加複雜一點，因為我們還需額外考量氣溫的改變。由於呼吸時，空氣會經過呼吸道而逐漸加溫（假設環境溫度低於體溫），此時空氣的「飽和蒸汽壓」（即空氣所能攜帶水氣的最大總量）會逐漸上升，因而能吸收更多水分。舉例來說，若目前溫度為 10°C，此時每立方公尺的空氣中最多 ( 當相對溼度為 100% 時 ) 可以帶有約 9 克的水氣 [1]；再假設吸氣後所吐出的空氣增至 30°C，此時，這團空氣最多能夠攜帶31克/公尺3的水氣。換言之，經過一次呼吸之後，這團空氣多出了 22 克/公尺3以上的空間來吸納水氣。
因此，當我們考量到空氣吸入及吐出時的溫度差，便能清楚看出喉嚨乾燥與否其實主要是受絕對溼度而非相對溼度的影響——氣溫低時 ( 例如，10°C 以下 ) ，絕對溼度也一定低（小於 9 克/公尺3），我們因此較容易感到喉嚨乾燥。
所以喉嚨乾不乾到底跟語言有何關聯？其實，它跟台灣人最熟悉的幾種語言 （華語、台語、客語）關係非常密切喔！
台灣人在學習講英語或其他歐洲語言時，舌頭經常會感覺打結。與此同時，來自歐美的中文學習者，也經常難以準確地唸出中文的各種聲調。語言作為一套表達意義的系統，必需仰賴語音上的各種對比來區辨及表達意義。像是英語之所以對我們來說那麼難發音的緣故，是因為它們仰賴許多相近但不同的子音 (consonant) 來區辨及表達意義。舉例來說，/s/ (sand)、/ʃ/ (sheep) 及 /ʒ/ (genre) 這三種子音皆為類似的擦音 (fricative)，但華語中僅有 /s/ 的音 (ㄙ)。
相對而言，我們熟知的華語（北京官話）、台語、客語等，皆為聲調語言 (tonal language)。這類語言中的聲調系統透過母音音高 (pitch) 的變化來達到區辨語意的功能。例如，華語的「嗎」、「麻」、「馬」、「罵」這四個字音僅在聲調 (及時間長度) 上有所差異，其它影響語音的變項如舌位、唇位等則維持不變。
換言之，說話者僅能透過聲調的操弄來表達這四個字的差異，而要能精確操弄聲調，需仰賴的就是精細的聲帶控制——從下圖我們可以看到，要表達出這四種聲調的差異，控制聲帶的肌肉必須在 0.5~0.8 秒內非常精細地調控聲帶，以精確呈現出各種聲調音高的輪廓 (pitch contour )。因此，當聲帶因為濕度、氣溫或是感冒而變得乾燥時，發出母音本身已經很難了 [2]，還需作出聲調變化更是難上加難。
根據上文的這些現象，Everett、Blasi 及 Roberts [4] 提出一個有趣的想法：既然絕對濕度對聲帶的生理有如此顯著的影響，這些影響會不會早已在上千上萬年的尺度上推動著語言聲調系統的演化？為了驗證這個想法，作者分析了 The World Atlas of Language Structures (WALS) [5] 與 World Phonotactics Database 這兩個資料庫的語言，並使用美國國家環境預測中心 ( National Centers for Environmental Prediction, NCEP ) 與國家大氣研究中心 ( National Center for Atmospheric Research, NCAR ) 的資料計算各語言起源地的平均絕對溼度與平均氣溫。
分析結果顯示，一地的平均絕對溼度與平均氣溫皆與該地之語言聲調系統的發展有著顯著的關聯，並且，溼度的與聲調的關聯最為強烈：氣候環境越為乾燥，該地發展出聲調語言的機率越低。當然，直接由地理分布去論證氣候環境對語言之演化影響是大有問題的，畢竟語言的分布同時也受到語族及語系 ( language family ) 的歷史影響。例如，兩種聲調語言在地理分布上皆位於潮濕的地區，或許並非受到氣候影響，而是由於它們恰巧有著共同的祖先，因而在地理分布上相當接近。
面對這種可能性，作者們嘗試分析單一語族「內」的語言（皆為聲調語言），發現「濕度與聲調」以及「溫度與聲調」之間的關係仍然穩定存在：潮濕地區所發展出的聲調語言，其聲調系統相較於起源地乾燥之聲調語言，通常更為複雜多樣、更需仰賴精細的聲調控制。綜上所述，作者認為除了社會與文化因素之外，氣候環境因子如濕度與氣溫，也很有可能是推動語言變遷與演化的因素之一。
看似毫無關聯的「天氣」與「語言」，其實有著很深的淵源。從聲帶的細微震動到語言的地理分布，不知不覺中可能都受了環境左右。下次天氣轉涼時，這些有趣的研究或許能提醒我們，多圍圍巾、多喝溫水，對於呵護嗓子有多重要！
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時值夏季，對於學生，夏天與暑假畫上等號，悠閒在家的日子總算到來；而對於上班族而言，夏天的假日可以到海邊避暑踏浪，享受烈日下的悠閒；對於主掌家事的父母或家庭主婦主夫而言，夏天，更是一個適合洗曬衣服的季節！
相信大家一定有聽過，或是特別感受過，在夏天洗曬衣服時，常常晚上洗完衣服，到隔天早上衣服竟然已經乾了！但冬天洗曬衣服卻時常需要兩三天時間衣服摸起來才不會有潮濕的感受，為什麼夏天的衣服比冬天的衣服容易乾呢？
國中理化時常學到的固態、液態、氣態三態變化，套用在水的身上，便是冰、水、水氣，而氣態的水氣與固態的水，正是影響著衣服會不會乾的主要因素！
科學家為了使「空氣」的概念具象化，會稱空氣為「空氣塊」，每一個空氣塊中皆可以包含一定含量的水氣，而不同溫度的空氣塊，所能包含的水氣量多寡皆不相同，當溫度越高時，空氣中所能包含的水氣量就越多，溫度越低時，空氣中所能包含的水氣量便越少。
空氣塊中可以包含的水氣量多寡，正是冬夏兩季衣服曬乾速度快慢的原因！
舉一個較簡單理解的例子，如果今天空氣塊是人，其當中可以包含的水氣量多寡便是人的「食量」，有些人的食量很大，有些人的食量很小，而判斷空氣塊食量大小的因素，便是溫度。
在夏天溫度較高時，空氣中所能包含的水氣量較多，代表這時空氣的食量較大。高溫的空氣可以包含較多的水氣，當我們將濕衣服掛在陽台上時，衣服上的殘留的水蒸發成水氣，並且進入空氣塊當中，這時溫度較高的空氣塊，可以吃進肚子裡的水氣很多，所以衣服上的水不斷的蒸發成水氣，同時也不斷的進入還沒吃飽的空氣塊中。
但到了冬天溫度較低時，空氣所能包含的水氣量減少，食量降低。濕衣服上的水無法蒸發進入到空氣塊中（因為空氣溫度降低，所能吃進肚子裡的水氣減少了！），只能繼續留在衣服上，或是等到溫度升高或空氣塊可以再吃進水氣後，衣服才會慢慢變乾。
為什麼夏天的衣服較冬天的衣服容易乾？正是因為冬夏兩季的空氣塊食量大有不同。
但，其實夏天的衣服也並非每次都會比冬天的衣服快乾，若是夏天梅雨季節或是颱風的到來，造成空氣中本來水氣含量本就較多，食量再大、再可以包含較多水氣量的空氣塊也可能因為自身已經含有夠多的水氣，而無法再容納衣服所蒸發的水氣，這時，衣服晾乾的速度也會大幅下降！
除了透過觀看今天天氣好不好、有沒有下雨來判斷適不適合曬衣服以外，其實也可以透過中央氣象局提供的數值來判斷今天適不適合曬衣服。
空氣塊中若「可以包含的水氣量」，與當中「實際包含的水氣量」相等時，代表著空氣塊已無法再包含更多的水氣，也就是他已經吃飽了！此時，我們便會稱空氣塊的相對濕度為 100%，當相對濕度到達 100% 或接近 100% 時，通常代表著外面的天氣正在下著毛毛細雨或是大小雨。
當相對濕度越低，代表空氣中實際所含有的水氣量與空氣中可以包含的水氣量還有一段差距，此時便是適合曬衣服的時間點。如果下次猶豫著該不該洗曬衣服時，點進中央氣象局的網站查一下相對濕度，或許會對於你的決定有所幫助哦！
