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福衛五號準備好啦!來看看高解析度的台灣島吧

活躍星系核_96
・2018/03/02 ・1916字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 501 ・六年級
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  • 總統接見福衞五號團隊,總統說,福五拍攝的台灣地圖將置於總統府狀況室,守護台灣。圖/科技部新聞稿

福衛五號調整好啦

福爾摩沙衛星五號(簡稱福衛五號)是台灣首枚自主發展的高解析度光學遙測衛星,2017 年 8 月 25 日在美國范登堡基地成功發射,歷經近半年的元件調校、軌道操作及影像處理,目前成功執行全球電離層觀測及遙測取像任務,衛星遙測影像品質也符合各項預定需求。

科技部陳良基部長在 2 月 23 日向總統報告,福衛五號由國家實驗研究院國家太空中心結合國內產學研 50 多個團隊,歷時六年,成功研製光學遙測酬載、先進電離層探測儀、衛星電腦、電力控制與分配單元、飛行軟體等關鍵元件及軟體,亦能充分掌握影像處理系統及地面操控系統技術。

台灣自主研製的高解析度遙測衛星

其中光學遙測酬載 100% 自製,其關鍵影像感測器,係運用臺灣半導體產業優勢,由國人所成功自製的全球首顆太空級線型 CMOS(互補式金屬氧化物半導體)影像感測器,使臺灣邁入自主研製高解析度遙測衛星國家之林。陳部長並贈送總統一幅由福衛五號拍攝影像拼接而成的臺灣全島無雲影像。

福五拍攝的臺灣全島無雲影像。收藏版傳送門:https://goo.gl/LeNhQM,圖片與文字僅供科普推廣之用,不得用於販售及商業行為。圖/ 國家太空中心 NSPO提供。

國研院太空中心團隊進一步表示,目前福衛五號運行於高度 720 公里的太陽同步軌道,約 99 分鐘繞行地球一週,每兩日通過台灣一次,所提供的高解析度光學影像可涵蓋全球,將應用於政府施政、防災勘災、國土安全、環境監控及學術研究等。

從火山爆發到油汙擴散,累積高解析度觀測影像

截至目前,福衛五號已成功取像累積超過 2,250 組黑白/彩色影像,其中包括印尼度假勝地峇里島的阿貢火山(Gunung Agung)在 2017 年 11 月 21 日噴發後的災情監測、美國南加州文圖拉郡(Ventura County)在 2017 年 12 月 4 日爆發野火後的災區影像,以及隸屬伊朗的巴拿馬籍油輪「桑吉」號(Sanchi)在 2018 年 1 月 6 日沈船後,油污在東海擴散的情形。

巴拿馬籍油輪「桑吉」號(Sanchi)在 2018 年 1 月 6 日沈船後,油污在東海擴散的情形。圖/科技部新聞稿

此外,福衛五號搭載的「先進電離層探測儀」科學酬載,可進行電離層觀測及地震前兆研究,目前每兩天可合成一張全球電離層電漿參數分布圖,有效地監控全球電離層的變異性,並成功捕獲 2017 年 11 月 12 日伊朗、伊拉克發生芮式規模 7.3 地震前電離層異常增加現象。

第三期太空發展計畫將預定於 2019 年開始進行,目前正規劃執行項目及所需經費,除了繼續發展前瞻衛星,還會兼顧太空科技人才培育以及產業擴散效應。預定朝每隔一、兩年發射一枚衛星的方向規劃,以藉此帶動國內太空產業的發展。

收藏台灣全島無雲影像

科技部另外提供本次福衛五號的台灣全島無雲影像免費下載, 收藏版像素為 4093×5787,最大可輸出為 A3 尺寸,圖片與文字僅供科普推廣之用,不得用於販售及商業行為收藏版傳送門:https://goo.gl/LeNhQM

文字部分原詩如下:

〈我願是你的風景〉 /羅葉

想妳的時候我會連線衛星地圖
自萬呎高空俯瞰妳側臥於島嶼邊緣
層巒蓊鬱的髮捲,縱谷舒朗的神韻
礁岩與灘岸聯手勾勒出婀娜軀線
蔚藍裙襬上飜舞著浪白蕾絲邊
那樣子斜枕奇萊,看不出是睡或醒
我只好放大比例尺鷹旋下探
緩緩迎向妳峽谷明眸的笑靨
依稀認出激流是高歌,巨石是低吟
西瓜是妳甜美的詩句隨興寫在沙河床
颱風是季節捎來的書信,黑潮是項鍊
地震是亙古的母親時而輕搖妳的夢境
白雲是浪子——妳漂泊歸來的愛情
經常站在懸崖上遠眺海面
鯨豚隱現是他流落異鄉的倒影
我如此屏息守候而寧願妳未曾察覺
就像玉米田可以不認識北回歸線
或許在寂寥的午後,或許夜闌與黎明
蔗園、部落、林道、峭壁、沖積扇
默默我願漂流成妳沿途的風景

  • 本文改寫自科技部新聞稿
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活躍星系核_96
754 篇文章 ・ 93 位粉絲
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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車諾比核災三十年後長什麼樣子? 讓這群台灣青年告訴你
彭 琬馨
・2016/04/27 ・1063字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 516 ・六年級
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  • 幾位台灣青年自費前往車諾比,帶回上萬文字與千張照片,試圖勾勒三十年後的車諾比。攝影/彭琬馨

車諾比核災,三十年了。

選在事故滿三十周年的翌日(四月二十六號),一群來自不同領域的年輕人,手裡拿著剛出版的新書《半衰期》,在記者會上侃侃而談,他們說,「我們不是想說服你擁核或反核,我們想告訴你三十年過後,車諾比長什麼樣。」

不同立場的對話

團隊召集人倫敦大學生化系博士後研究員蔣雅郁,科學背景出身,她說,去車諾比是此生夢想之一,「資訊不對等和落差讓事件看起來成謎,所以我想自己去看看真正的車諾比。」因為好奇,蔣雅郁在網路上找到其他六個志同道合的夥伴,一同自費前往,六個人背景皆不相同,團隊的人形容,這是一場「不同領域思辨的對話」。

車諾比記者會2
攝影/彭琬馨

真正抵達後發現,這個因為核災人煙稀少的地區,三十年來綠意盎然,也開始有些被撤離的居民回到車諾比居住。他們發現,有些網路上看起來可怕的照片,其實是攝影師刻意的呈現;他們拜訪回歸者,還親自挺進車諾比核電廠的反應爐控制室,拍下烏克蘭政府向全球募資、預計在 2017 年完工的新石棺(新型安全圍阻體),用來取代原先遮蔽爆炸核電廠的舊石棺。「走進管制區,讓我對台灣使用核電有更多反思」,機械系畢業的團隊成員黃獻永這樣形容。

了解/理解是解決爭議問題的第一步

展覽還有另一個賣點,虛擬實境工作室總監李沅柏,配合攝影展設計了一個 VR,觀眾只要戴上 VR 機器與耳機,就能用視覺、聽覺 360 度體驗團隊曾走訪的其中五個地點。

VR
多媒體呈現攝影展,虛擬實境體驗親臨車諾比核電廠的經驗。攝影/彭琬馨

在新書後記中有段這樣的話:「即便工程人員為我們提供最完整的風險評估,將每種可能性都用數字呈現,以幫助社會整體做決定,人們卻無法單純將過去的災難經驗視為影響決策的因素之一,人的情感與經驗會連結過去與未來。」如果核電不只是個科學議題,我們或許也應該不只從科學理解人們看待核電的風險角度。如果你很好奇現在的車諾比長什麼樣,如果你正在找答案,不妨到這個展覽走走,身歷情境的體驗這座不一樣的城市。

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政府頒給參與清理救難人員的勳章,上頭三種不同射線與圍繞著一滴鮮血,代表著車諾比事故的沈痛記憶。攝影/彭琬馨
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彭 琬馨
32 篇文章 ・ 1 位粉絲
一路都念一類組,沒什麼理科頭腦,但喜歡問為什麼,喜歡默默觀察人,對生活中的事物窮追不捨。相信只要努力就會變好,相信科學是為了人而存在。 在這個記者被大多數人看不起的年代,努力做個對得起自己的記者。

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2 萬張蛾類影像 2048 維特徵,抽絲剝繭找出臺灣蛾類色彩與海拔環境的關係
PanSci_96
・2019/10/28 ・1396字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 569 ・九年級
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  • 圖/中研院提供

早在 19 世紀,英國博物學家華萊士(A. R. Wallace)就已留意到生物的色彩多樣性會隨著環境梯度變化,近年來也有不少發表於知名期刊的相關論文。然而此領域的發展一直受限於如何取得質、量兼具的影像資料,以及客觀量化生物的視覺特徵(如體色與紋路等),故未有解讀出一致的變化趨勢。

中央研究院生物多樣性研究中心沈聖峰副研究員與資訊所陳昇瑋研究員領導之研究團隊,結合蛾類公民科學資料與人工智慧深度學習技術發現,蛾類色彩多樣性會隨著海拔下降而增加,同時蛾類的身體與前翅相對於整體的明暗度有隨海拔升高而下降的趨勢。

研究在預測稀有種分布、生物與環境的對應關係有突破性的發現,這個成果對於高度多樣化分類群中的稀有物種相當有價值,特別是那些可能導因於人為氣候變化而經歷分布範圍變化的物種。除此之外,了解生物色彩特徵,亦是製造仿生材料的重要參考資料。

結合人工智慧方法與公民科學資料,找到研究突破口

目前已知臺灣約有 4 千 4 百種蛾類

這篇論文中的資料,多數源於 2011 至 2016 年行政院農委會特有生物研究保育中心副主任林旭宏與研究助理施禮正帶領 103 位蛾類公民科學志工,蒐集的逾 2 萬筆臺灣蛾類標本之數位化影像。這些影像經施禮正與本院生多中心博士後研究員吳士緯鑑定為近 2 千種蛾類。

蛾類色彩多樣,斑紋繁複,傳統色彩斑紋分析主觀且難度高。圖/中研院提供

和過往以人工方式決定視覺特徵的標記與量化方式不同

此研究以 2 萬筆影像為基礎,由研究團隊資訊工程師首先將標本資料去背、裁切,與縮放等標準化操作,應用人工智慧領域中遷移學習(transfer learning)的技巧,以殘差網路(residual network)迴歸預測物種的平均海拔分布,抽取出與海拔梯度相關之特徵,例如顏色和形狀。

蛾類色彩多樣性與海拔高度的關係

中研院生多中心吳士緯博士。圖/中研院提供

研究團隊進一步針對特徵分析,結果顯示蛾類色彩多樣性會隨著海拔下降而增加,同時蛾類的身體與前翅相對於整體的明暗度有隨海拔升高而下降的趨勢。至於為什麼會有這樣的現象,團隊推測,可能源於較高海拔低溫導致利於吸熱的較暗體色適應,而根據色彩基礎轉換理論,可推論出暗體色限制了較高海拔蛾類的色彩多樣性

此篇論文也顯示,在生物議題上,長年的公民參與所累積的基礎資料能用於較大尺度或關鍵的議題分析,透過深度學習技術(deep learning),除了用於類群辨識(例如:田間蔬果或雜草的自動化篩選、非洲草原上的物種動態監測),也能使用功能性狀(例如:此篇論文的色彩斑紋)非常精確地預測稀有物種的分布,並將功能性狀分析與物種分布模式結合在一起。

論文的最後也點出「深度學習」可以幫助我們用前所未有的深度來解密複雜的自然現象,並對達爾文(C. R. Darwin)曾著迷的無窮無盡的自然形態變異(the endless forms of natural morphological variation)提供探索的起點。

  • 本文改寫自中研院新聞稿,原標題為〈解析 2 萬張蛾類影像 2048 層特徵 _人工智慧找出昆蟲色彩與海拔環境有關〉。
  • 論文:《Artificial intelligence reveals environmental constraints on colour diversity in insects
  • 此論文成果於 2019 年 10 月 7 日發表在國際頂尖專業期刊「自然通訊(Nature Communications)」。
  • 論文的第一作者吳士緯,目前於中研院生物多樣性研究中心從事博士後研究,共同第一作者張鈞閔曾任中研院資訊所科技替代役,目前為美國威斯康辛大學麥迪遜分校信號處理和機器學習學程學生。

編按:2019/11/14 標題引言用字微調。

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結合奈米科技的疫苗,可望破解MERS
PanSci_96
・2019/05/18 ・1248字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 612 ・十年級
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  • 中東呼吸系統症候群冠狀病毒 3D 映像。圖/wikimedia

中東呼吸道症候群(Middle East Respiratory Syndrome, MERS)由冠狀病毒引起,是高危險性的人畜共通傳染病,其致死率將近四成,於歐、美、亞、非洲發生數千個感染病例。中東呼吸道症候群病毒(MERS-CoV)變異速度相當快,至今沒有任何有效的疫苗或藥物,世界衛生組織(WHO)更將其列為首要對抗之新興感染症之一。

如今,結合奈米科技及冠狀病毒研究,可望獲得解方!

中央研究院生物醫學科學研究所胡哲銘助研究員,與國立臺灣大學獸醫學系陳慧文副教授,及美國德州州立大學組成國際跨領域團隊,運用尖端奈米科技模仿冠狀病毒外型,研發出創新有效的「冠狀病毒奈米疫苗」,有助於對抗中東呼吸道症候群。研究成果於近日刊登於《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊,該技術並已申請多國專利。

奈米疫苗為何有效?

胡哲銘(薄殼中空奈米粒子發明者)表示,疫苗的功能就是讓體內的免疫系統「以為」身體已被病毒侵略,提前產生免疫反應,進而抵禦真正的病毒。因此,許多疫苗便會特地模仿病毒的特性。

本研究發明的奈米疫苗比照病毒,將抗原做成奈米大小,模仿冠狀病毒表面的「皇冠樣突起」,在薄殼奈米粒子的表面,覆上「蛋白質冠」,進而讓搭載於粒子內部的奈米級強效佐劑,得以一起傳遞予免疫細胞,刺激免疫系統產生抗體,大幅提升免疫力。

圖說:本研究發明的奈米疫苗,便是比照病毒,將抗原做成奈米大小,更模仿冠狀病毒表面的「皇冠樣突起」,在薄殼奈米粒子的表面,覆上「蛋白質冠」,進而讓搭載於粒子內部的奈米級強效佐劑,得以一起傳遞予免疫細胞,刺激免疫系統產生抗體,大幅提升免疫力。圖/中研院提供

陳慧文表示,將此奈米疫苗注入小鼠體內並深入分析,結果顯示,此奈米疫苗能有效被動物體內的免疫系統辨識,誘發仿真免疫反應,使血液中有效抗體維持長達300天以上。同時,此疫苗亦強化了體內的T細胞,可有效毒殺病毒,達到百分之百的動物存活率!

目前,冠狀病毒奈米疫苗正持續與國際團隊合作。接下來,將在靈長類動物證明疫苗的效性後,進入臨床研究。而臺灣團隊正積極將此奈米疫苗沿用在流感疫苗、茲卡病毒疫苗,以及癌症疫苗的研發。

  • 本文改寫自中研院新聞稿,原標題為〈奈米級的模仿!冠狀病毒疫苗可望破解MERS〉。
  • 跨國研究團隊由胡哲銘、陳慧文及美國德州大學微生物暨免疫所Dr. Chien-Te Kent Tseng資深教授團隊組成。研究團隊成員包括林建緯博士(第一作者)、黃湞鈺、姚秉瑜、林榮辰博士、劉玉涵博士、黃柄翰博士等人,臺灣大學前教務長莊榮輝教授亦共同參與。
  • 此研究由「國立臺灣大學與中央研究院創新性合作計畫」及科技部「臺灣重要新興感染症研究計畫」支持研發,並與美國德州大學醫學分部之高等生物安全實驗室合作,完成奈米疫苗之臨床前測試。此發明亦曾入選科技部106年之「未來科技展」展出,具有相當高的商品化價值。
  • 研究成果請詳閱論文全文:〈Viromimetic STING Agonist-Loaded Hollow Polymeric Nanoparticles for Safe and Effective Vaccination against Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus.〉 Advanced Functional Materials doi:10.1002/adfm.201807616 (2019)。
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