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投籃 vs. 傳球

Hali
・2012/02/12 ・600字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 605 ・十年級

Linsanity!反映了全球籃壇對林書豪五連勝的驚豔表現!

「投籃」或「傳球」,是球員在瞬息萬變的籃球比賽中不斷面對的難題。美國明尼蘇達大學 (University of Minnesota, Twin Cities) 的Brian Skinner利用簡單的機率模型預測最佳的投籃時間,並比對2006到2010年間,共4,720場NBA 賽事的非官方數據。

如預期地,他發現,在充份的24秒進攻時間內,球員傾向傳球而不是出手投籃 (the highest quality shot)。另外,關於球隊的致勝策略,他也提出了不同的看法。

如果A隊的得分率、失誤率皆與B隊相同,在仍有充份的進攻時間、但傳球較頻繁的A隊取得的投籃機會 (shot opportunity ) 是B隊的兩倍狀況下 (A隊:每4秒; B隊每8秒)。一般認為,A隊的投籃率 (shooting rate) 應是B隊的兩倍。但是,Brian Skinner 的分析卻顯示, 當B隊的投籃率是平均每19秒投籃一次時,A隊的最佳投籃率竟然不是9.5秒一次,而是每12秒投籃一次,這額外的2.5秒讓A隊有更多選擇最佳出手機會的時間。換句話說,A隊加倍傳球速度的優勢,不是來自於相對加倍的投籃率,而是藉由增加最佳投籃的選擇機會來提升進攻效率。另外,Brian Skinner 也指出,NBA球員也不傾向在進攻時間內太早出手投籃。

文獻來源:
The problem of shot selection in basketball.

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  1. arXiv:1107.5793v2
  2. PLoS ONE 7(1): e30776.

相關報導:

1. The Mathematics of Basketball.
2. Science Podcast.
3. 作者: Brian Skinner
4. 非官方NBA數據

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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

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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得到 COVID-19 已知的後遺症有哪些?康復後還可能有哪些問題?
活躍星系核_96
・2020/06/29 ・3697字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 560 ・八年級

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  • 文/ 麥騫洺

得到 COVID-19 的症狀類似感冒,會出現咳嗽、高燒,已是全世界都知道的常識了,但有些症狀我們較不熟悉,像失去嗅覺1短暫記憶消失2意識受損3 創傷後壓力症候群4憂鬱5、等。這次的疾病是否會帶來哪些長期影響呢?

為什麼有些人得到 COVID-19 會失去嗅覺與味覺?這樣的情況會持續嗎?

26 歲的紐約時報作家費歐娜.羅文斯坦因感染 COVID-19 而住院時,世界對於病毒對人體所造成的影響還很模糊不清,而她經歷的腸胃道症狀和失去嗅覺等才剛被辨別為症狀之一2

費歐娜.羅文斯坦是作家,也是製片人、瑜伽老師。

雖然 COVID-19 被標記為呼吸系統的病毒,但研究已證實它有侵襲神經系統的傾向1。一般流行性感冒和病毒感染期間,會出現由於鼻塞、鼻充血導致嗅覺和味覺喪失,通常將持續 7 至 14 天。事實上,在感冒期間大多數的人感覺失去嗅覺與味覺是由於:進食時這兩項感官是相輔相成的,很少人能夠清楚地分辨兩者,因此只要失去嗅覺,就會造成患者感覺食之無味7

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據專家推測,有些人從 COVID-19 這樣的急性系統性的病毒攻擊康復後,仍有餘毒干擾著鼻腔與口腔中的蛋白質分泌腺,導致味覺和嗅覺的喪失7。雖然此病毒感染過程的動力學仍是未知,但瞭解其作用機轉對於幫助理解味覺和嗅覺是如何在病毒感染中喪失是十分關鍵的。但在 COVID-19 的患者中,約有 1% 似乎會永久喪失味覺跟嗅覺。

年輕患者出院後,仍需要時間才能恢復

羅文斯坦出院返家後的三個禮拜後仍經歷疲勞、頭痛、鼻塞、喉嚨痛、精神難以集中及短暫記憶消失。基於康復過程中的孤獨感,她在社交平台 Slack 上成立了新冠肺炎患者的互助協會以分享自己的經驗及接觸他人瞭解更多資訊。

互助協會中,不乏 24 至 31 歲的年輕患者於感染後的 20 天仍經歷呼吸喘、發燒、咳血等症狀,部分患者甚至在一個月後仍感到呼吸困難和疲勞2。在一般肺炎的情況中,康復的時間長短與患者的年齡及是否有共病症(如糖尿病)有關;但在 COVID-19 的研究中已有初步證明,病人在臨床表徵上的差異有一半由遺傳因素造成9,當中患者康復時間的詳細差異仍在研究當中。

由費歐娜.羅文斯坦成立的線上互助會。圖/截圖自網站

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重症患者的難題:呼吸與血栓

重症患者通常需長時間依賴呼吸器,由此也增加了長期併發症發生的可能性。除此之外,在 ICU(Intensive Care Unit,加護病房)中隔離時失去與人接觸的機會更衍伸出心理問題。

另外,疫情造成的醫療資源緊繃也造成了很大的問題。過去當病人從 ICU 康復出院時,他們能夠獲得物理治療和語言治療等後續追蹤及支持,但在美國疫情嚴重醫院人滿為患的情況下,康復的病人被儘快安排辦出院以應付不間斷的確診病人潮。當這些康復的患者出院後嘗試獨立進行日常活動,如吃飯洗澡時,才體認到住院時沒有察覺到的體力侷限。

約翰.霍普金斯醫院(The Johns Hopkins Hospital)的醫師指出,當病人病情嚴重至需要維生儀器如呼吸器的幫助時,呼吸器被移除的時候,他們多半無法在短期內恢復罹病前的狀態10。在患者的放射學影像分析中,CT(Computed Tomography,  電腦斷層影像)檢查顯示病人的肺部呈毛玻璃樣病變。同為冠狀病毒家族的 SARS 和 MERS-CoV 也引發了相似的肺部症狀,這種由病毒引發的炎症反應多半會造成不可逆的肺部纖維化,在目前的醫學治療上是無法根治的11a

由患者的 CT 影像可以看出,肺部呈毛玻璃樣病變。圖/ncbi

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除了病毒攻擊的主戰場肺部,由於感染會引發免疫系統的發炎反應,比意料中來得多的病人身上出現了血栓情形。此情況在重症患者間愈來越常見,以致醫師們將其辨認為一種新的血栓形態:新冠肺炎形凝血病(COVID-19 Associated Coagulopathy, CAC)13。血栓若流滯大腦將導致中風及癲癇3、在肺部會形成肺部栓塞、若堵在心血管將引起心血管疾病14,或造成腎和肝等重要器官的功能衰竭15。器官以外的血栓也可能有嚴重的後果,加拿大百老匯影星 Nick Cordero 就因 COVID-19 引發的血栓而不得不進行右腿截肢16

 

感染患者堵塞的氣管內管。

運動員能快速從疫情復原嗎?

目前我們已經知道年輕患者罹患 COVID-19 之後沒有這麼快從病情復原,那運動員呢?隨著越來越多的球星的篩檢結果呈陽性17、疫情的發酵和封鎖措施的執行,各個國際重大賽事如 NBA 賽季和 2020 東京奧運等都被迫停賽。

NBA 至今仍停賽。圖/NBA官方推特

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目前有許多年輕的輕症運動選手平均於 5 到 7 天之後幾乎完全康復,但不乏於 7 至 9 天之後演變成爆發式的下呼吸道症狀如肺炎或呼吸衰竭的案例18。因此實際上的復原狀況與速度,完全因人而異。體育協會已陸續公佈球員們何時可恢復正常訓練的指南,如

  • 輕症患者需休養兩週,完全康復後進行臨床心血管評估結合心臟生物標識物及影像檢查;
  • 重症患者則建議於康復並無症狀後,進行臨床評估前休息至少兩週,且需反覆進行心臟相關評估及採漸進式的復原練習19

本次 COVID-19 症狀的嚴重程度因人而異。但重點是,當運動員們尚未完全康復便心急於投入積極訓練恢復正常體能的話,將有極大的風險發生心肌炎或心肌損傷20。獨自隔離中的選手們處於孤獨和擔憂自身復原情況的高壓下,焦慮及憂鬱等精神健康也需獲得照顧21

在經歷了漫長的禁閉後,民眾對於體育賽事的萬分期待和經濟壓力之下,決策人若急於重啓賽事而不聽從專家們的建議,承受代價的將是這些前途無量的選手們。

病後人生:除了後遺症,康復後還可能有哪些問題?

此外,康復的患者還必須面對的是,重新踏出家門時旁人的眼光、批判和社會污名化。在集體意識強烈和排外的日本,民眾因擔憂被歧視及霸凌而隱瞞實情導致防疫出現破口;出生入死的醫護人員被拒絕進入餐廳以外,連家人也收到波及,無法上學甚至求職遭拒22

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新聞中其實不乏成功抵抗病毒的生還者的故事:在美國奧瑞岡有 104 歲的退伍軍人順利康復後得以和家人一起慶生;同在奧瑞岡的95歲輕症患者和西雅圖某護理之家的 90 歲太太亦康復了23

隨著確診人數的增加,更多患者在恢復的過程中掙扎的故事被分享及報導了。但對於疾病的長期影響,仍有許多未知有待長期觀察及驗證。

除了找出本次疫情的解方,我們也應正視患者們的「病後人生」。圖/pixabay

參考資料

  1. Xydakis, M. S., Dehgani-Mobaraki, P., Holbrook, E. H., Geisthoff, U. W., Bauer, C., Hautefort, C., … & Hopkins, C. (2020). Smell and taste dysfunction in patients with COVID-19. The Lancet Infectious Diseases.
  2. The New York Times: We need to talk about what Coronavirus recoveries look like.
  3. Mao, L., Jin, H., Wang, M., Hu, Y., Chen, S., He, Q., … & Miao, X. (2020). Neurologic manifestations of hospitalized patients with coronavirus disease 2019 in Wuhan, China. JAMA neurology77(6), 683-690.
  4. The Conversation: Delirium, depression, anxiety, PTSD – the less discussed effects of COVID-19.
  5. Murray B. Stein, COVID-19 and anxiety and depression in 2020. Wiley Online Library
  6. Science News: Some patients who survive COVID-19 may suffer lasting lung damage.
  7. INEDNPDENT: Coronavirus: Why are loss of smell and taste symptoms of Covid-19?
  8. Coronavirus Disease 2019: NYC Covid-19 deaths among confirmed cases.
  9. Williams, F. M., Freydin, M., Mangino, M., Couvreur, S., Visconti, A., Bowyer, R. C., … & Hammond, C. (2020). Self-reported symptoms of covid-19 including symptoms most predictive of SARS-CoV-2 infection, are heritable. MedRxiv.
  10. Washington Post: The dark side of ventilators: Those hooked up for long periods face difficult recoveries.
  11. The New York Times: There aren’t enough ventilators to cope with the Coronavirus.
  12. Spagnolo, P., Balestro, E., Aliberti, S., Cocconcelli, E., Biondini, D., Della Casa, G., … & Maher, T. M. (2020). Pulmonary fibrosis secondary to COVID-19: a call to arms?The Lancet Respiratory Medicine.
  13. Business insider: Face with tough choices, Italy is prioritising young COVID-19 patients over the elderly. That likely “would not fly” in the US.
  14. COVID-19 and coagulopathy: Frequently asked questions.
  15. Willyard, C. (2020). Coronavirus blood-clot mystery intensifies. Nature.
  16. Wadman, M., Couzin-Frankel, J., Kaiser, J., & Matacic, C. (2020). How does coronavirus kill. Clinicians trace a ferocious rampage through the body, from brain to toes, 1502-1503.
  17. CNN: Broadway star Nick Cordero had his leg amputated due to coronavirus complications.
  18. NBA Coronavirus updates: NBA players, Von Miller, other sports figures who tested positive for COVID-19.
  19. Hull, J. H., Loosemore, M., & Schwellnus, M. (2020). Respiratory health in athletes: facing the COVID-19 challenge. The Lancet Respiratory Medicine8(6), 557-558.
  20. Phelan, D., Kim, J. H., & Chung, E. H. (2020). A game plan for the resumption of sport and exercise after coronavirus disease 2019 (COVID-19) infection. JAMA cardiology.
  21. INEDNPDENT: The curious case of SG Covid-19 patient who continued to test positive for 34 days after being symptom-free.
  22. Society guideline links: Coronavirus disease 2019 (COVID-19) – International and government guidelines for general care.
  23. For Japanese, stigma of the sick is a much greater fear than the coronavirus itself.
  24. ‘He just got better and better’: 104-year-old veteran beats coronavirus in time to celebrate his birthday.
活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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袖套上的籃球教練!
Scimage
・2013/08/28 ・330字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

偷偷練習射籃應該是很多愛打籃球朋友的共同記憶,除了一次一次練習手感以外現在又有了新的工具-把投籃的教練裝戴手臂上!

影片中介紹一種特殊的袖套,內裡裝設加速裝置,可以偵測手臂與手腕的運動,所以投球的速度跟軌跡可以由袖套所收集的數據加以估計,然後即時用聲音或是光來給運動員回饋。雖然這樣的工具還未能全面幫助練習籃球上,不過以往的運動分析都是在運動資料以攝影機或是局部的感測器擷取後,再慢慢分析運動員的姿勢來改正。這樣的新工具開啟了一種新的可能性,假如配合上更多元完整的動作偵測分析與環境條件,或許將來有一天只要裝上特定的運動服裝,就可以自動學習,看見查克拉的流動,慢慢精通各種運動的竅門。

轉載自科學影像scimage

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投籃 vs. 傳球
Hali
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「投籃」或「傳球」,是球員在瞬息萬變的籃球比賽中不斷面對的難題。美國明尼蘇達大學 (University of Minnesota, Twin Cities) 的Brian Skinner利用簡單的機率模型預測最佳的投籃時間,並比對2006到2010年間,共4,720場NBA 賽事的非官方數據。

如預期地,他發現,在充份的24秒進攻時間內,球員傾向傳球而不是出手投籃 (the highest quality shot)。另外,關於球隊的致勝策略,他也提出了不同的看法。

如果A隊的得分率、失誤率皆與B隊相同,在仍有充份的進攻時間、但傳球較頻繁的A隊取得的投籃機會 (shot opportunity ) 是B隊的兩倍狀況下 (A隊:每4秒; B隊每8秒)。一般認為,A隊的投籃率 (shooting rate) 應是B隊的兩倍。但是,Brian Skinner 的分析卻顯示, 當B隊的投籃率是平均每19秒投籃一次時,A隊的最佳投籃率竟然不是9.5秒一次,而是每12秒投籃一次,這額外的2.5秒讓A隊有更多選擇最佳出手機會的時間。換句話說,A隊加倍傳球速度的優勢,不是來自於相對加倍的投籃率,而是藉由增加最佳投籃的選擇機會來提升進攻效率。另外,Brian Skinner 也指出,NBA球員也不傾向在進攻時間內太早出手投籃。

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