Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

1

0
0

文字

分享

1
0
0

《死亡回歸!菲迪皮德斯該如何活著並以更有效率的方式跑完馬拉松?》——2018數感盃 / 高中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2018/04/12 ・3688字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2018數感盃青少年寫作競賽 / 高中組專題報導類佳作 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

圖/composita@pixabay
  • 作者:洪裕翔、林昱甫、曾啟維/國立中興高中

說到現在最熱門的全民運動,可以說是非路跑莫屬。

不需要像自行車花大錢購買裝備,只需要一雙適合自己的跑鞋及透氣排汗的輕便服裝,就可以開始享受路跑的樂趣。

而現在常見的路跑比賽,大都會依照里程長短分成不同的組別,而其中最大的里程通常取 42 公里左右,也就是大家常聽到的馬拉松

馬拉松之所以得名,其歷史要追溯到公元前 490 年的希臘。
當時正值波希戰爭,雅典軍在馬拉松平原擊退波斯軍後,便派遣傳令兵菲迪皮德斯(以下簡稱為 P 君)立即從馬拉松平原跑回雅典傳達捷報,而 P 君也很希望將捷報盡快送回雅典,因此全程約 42 公里的路程都沒有停歇。當 P 君奔回雅典傳達勝利的消息後,當即力竭而死。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

§

「呼…呼…好累啊…」
「眼前一片漆黑…我是死了嗎?
「嘛…至少我成功完成了任務,這也是值得了。」

忽然一陣白光佈滿整個空間。

「P 君~ P 君~」
「是誰在呼喚我?」 刺眼的白光使 P 君瞇起雙眼,無法看清她的全貌。
「妳…是誰?」
「吾是誰並不重要,汝只需要知道,汝出現在這裡還太早了。」
「什麼意思?我不是死了嗎?」
「吾可以給汝一次機會,使汝重生。而汝必須在有限的時間內,尋找能夠逃過死劫的方法。」
「什麼意思,難道我還可以復活?妳到底是誰?」
「吾嗎?告別前就告訴汝吧!吾是世界的法則,唯一的全能之神……」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

她說完後,視野倏地改變,P 君發現他來到了另一個空間,身邊還多了一個機器,上頭寫著:「賜予汝三天的時間,請從這台神器中得到汝所需的線索。」

這時,知識像一個鐵槌砸在P君的腦袋上,關於神器的使用方法一一流入腦中。

「這個叫平板電腦的神器,真是出乎意料的方便啊!」

於是,P君開始從網路上尋找能完成任務的方法。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「原來地球是這麼廣闊呢,還有許多我不知道的城市。」「馬拉松的故事?看來我以後會很有名啊~」「有人質疑這個故事?以為我不存在?要不要我再死一次給他看!不不,神明大人都讓我復活了,怎能再死一次呢。」……「叮咚!」沉浸在網路中的P君被突如其來的聲響嚇到,冷靜下來才發現畫面顯示著未讀訊息,原來是神明大人給他的通知:剩餘時間,兩天。

「不能再繼續浪費時間了!」看完通知的P君慌張的思忖著。
「要讓自己不會死亡的因素是什麼?」P君開始回想當時的情況:自己因為看到雅典城,興奮的提高跑速,不久便頭昏眼花,在傳完話後就眼前一黑,不支倒地了。

「如果能讓自己在最短的時間內,消耗較少的體力,且不致死,或許就能完成目標。對了對了,還有地形跟距離的因素!」如此思考後的 P君便開始搜尋相關的資訊,但經過一段時間後,卻只得到一些運動與消耗熱量關係的資訊,無法將其與體力消耗做連結。

當P君在苦惱時,這時「叮咚!」又是一則訊息,裡面只見一段文字:「江之不盡,以源足之;源竭,江不復存焉。」
「神明大人在打什麼啞謎呢?」P君是一肚子的困惑。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

說完這句話的P君似乎想到了什麼,忽然安靜了下來。
「江流…體力…源頭…熱量…如果把江流想像成體力,將源頭想像為熱量…神明大人的意思難道是要讓我把體力消耗假設成熱量消耗嗎?」P君繼續思考著:「體力不支是指人體已經没有足夠的體力支持人體活動,那麼只要算出熱量消耗,不就能得到死亡的原因了?

「就是這樣!之前查到的資訊都串起來了!」P君興奮的將他查到的資料一一寫在紙上:

走路的攝氧量=3.5+(0.1*步速(m/min))+(1.8*步速(m/min)*坡度)
跑步的攝氧量=3.5+(0.2*跑速(m/min))+(0.9*跑速(m/min)*坡度)
運動的總熱量消耗=體重*運動時間*(攝氧量/200)

而P君又想起他在查資料時誤觸連結而看到的中文小常識:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

步,行也。(平常走路的速度)
行,人之步趨也。(快走的速度)
趨,走也。(慢跑)
走,趨也。(快跑)
奔,走也。(最快的跑步速度)

(皆自《說文解字》)

「若把這想成自己的跑步速度的話…」P君喃喃自語道:

「便可以對照自己的速度!步約為 60m/min、行約 180m/min、趨約 300m/min、走約 420m/min、奔約 540m/min。其中跑速最慢的『步』雖然能保證不會累死,但卻會耗費過多時間;跑速最快的『奔』則是會讓我直接累死在路邊。因此『步』和『奔』就不要列入計算好了。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「接下來就該考慮坡度的問題了…」P君憑著自己的感覺和平板上的資訊畫出了馬拉松到雅典的地形圖(圖一)。

圖一:馬拉松→雅典地形圖

「線條歪七扭八的怎麼算啊,還是畫的簡單點好~」語畢P君便將地形圖取點簡化。(表一)(圖二)

表一:線段資料(編按:點圖放大)
圖二:馬拉松→雅典簡化圖

「有了這些數據,加上上面的公式,就能計算出眾多因素與熱量消耗的關係,而後選出完成任務的最佳解!」P君興奮之餘不忘整理表格(表二)(表三)(表四)

表二:用跑速「行」時,各線段下的熱量消耗表(編按:點圖放大)

 

表三:用跑速「趨」時,各線段下的熱量消耗表(編按:點圖放大)

 

表四:用跑速「走」時,各線段下的熱量消耗表(編按:點圖放大)

「以我寫出來的表格來看,在每一段之中,速度愈快,他的總消耗是愈少的,但是不可能每段都用『走』跑速,否則還是會體力不支;而考慮到時間長短,就也不能每段都用『行』跑速。而路途總共有13段,取個平均值分配,把行、趨、走的次數設為4次、4次、5次好了。」再來就是跑速的分配,若將路段簡單的分成「陡坡」、「緩坡」和「平地」三類,那就可以作下列的假設:「如果在陡坡將『走』跑速的次數用盡,那緩坡和平地就只能使用『行』和『趨』;相反的,如果在平地將『走』跑速的次數用盡,那緩坡和陡坡就只能使用『行』和『趨』了。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「陡快緩平慢和陡慢緩平快,究竟哪個既省力,又符合時間效益呢?」
P君一邊搔著頭一邊開始在紙上規畫跑速:

依照陡坡跑,緩坡、平地跑,則跑速在每段分別為:

「行」:L2、L3、L12、L13
「趨」:L4、L7、L9、L10
「走」:L1、L5、L6、L8、L11

以此假設之計算結果:

熱量消耗:3014.7 仟卡
時間:160.2 分鐘

依照陡坡、緩坡跑,平地跑,則跑速在每段分別為:

「行」:L1、L5、L6、L11
「趨」:L4、L7、L8、L9
「走」:L2、L3、L10、L12、L13

以此假設之計算結果:

熱量消耗:3085.3 仟卡
時間:141.6 分鐘

可以發現到,前者的總熱量消耗比後者少了約70仟卡;相對的,前者的時間比後者多20分鐘,面對這種結果,若要在兩者之中選出一種較佳選擇,必須從中進行比較:

[1-(前者總熱量消耗/後者總熱量消耗)]*100%,其結果為:2.29%
[1-(前者時間消耗/後者時間消耗)]*100%,其結果為:-13.1%

根據以上的兩種選擇,得出在陡坡時跑慢、在緩平地時跑快的具有比較利益,算出這個結果的P君頓時鬆一口氣。
「總算是得出結論了~三天的努力並沒有白費!」說著P君看了看剩餘的時間:10分鐘。
「接下來就等時間結束了。」

「叮鈴鈴~時間到了囉~。」突然,一道門出現在P君面前。
看著眼前熟悉的風景,P君無畏的笑著「遊戲,重新開始了!」
穿越時之門後,P君回到了戰後不久的馬拉松平原,並按照先前的數據再次前行,最終活著跑回了雅典,舉國歡騰。為了感謝神明大人創造的神跡,P君決定為神明大人建立一座神殿,其名為…

糟糕!我忘記問神明大人的名字了!

〈全篇完〉

/////
註一:本篇專題報導使用小說式寫法,與一般專題報導體裁不一樣。我們希望能以這樣的方式,增加讀者對這類文學的興趣,不會因為字太多等原因使讀者讀到一半或根本未讀就放棄閱讀,進而推廣這類文章。
註二:本文中除了菲迪皮德斯的體重、跑速及跑速分配為方便推導之假設,其餘皆為真實資料經適當調整後得到。
註三:在現實中,體能跟身體熱量雖有關係,但終究是兩回事,但本文為了簡化思考,把體力變化量視為熱量變化量進行推論。

更多2018數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2018數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
所有討論 1
數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

0

1
0

文字

分享

0
1
0
ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
遶境、馬拉松、畢旅和音樂節辦不辦?從科學證據看疫情期間公眾活動的風險
廖英凱
・2020/03/01 ・6750字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 602 ・九年級

  • 文/廖英凱、羅佩琪

2018年大甲馬祖繞境空拍畫面。source: 昇典影像製作有限公司

COVID-19(2019冠狀病毒疾病,俗稱武漢肺炎) 疫情在世界各國出現多起群聚感染案例,如韓國因發生一起教會群聚感染案例,而導致病例數大幅增加。各地政府、組織也陸續宣布停辦或延期公眾活動,例如新北市政府延期各級學校畢業旅行高雄市政府停辦所屬機關 500 人以上活動台北車站大廳禁止民眾群聚並暫停場地租借日本政府要求終止或延期兩周內的大型活動、知名大型活動如演唱會、萬金石馬拉松大甲媽祖白沙屯媽祖遶境,也紛紛宣布停辦或延期。

停辦或暫緩大型公眾活動,採取增加社會距離的措施,是傳染病防治的非藥物干預Nonpharmaceutical Interventions, NPI)重要方法之一。但各地區疫情狀況與活動本質不一,而應採用不同程度增加社會距離的方式。有觀點認為過度強調宗教活動的風險,可能輕忽了其他大型活動也可能成為防疫破口,若數萬人的跨縣市遶境活動不宜參加,那上千人的體育賽事、演唱音樂會風險又是如何?人潮湧現的戶外花季,或空間狹隘的會議空間與體育場館相比之下,又是否較為安全或危險?對於一般民眾或活動主辦單位來說,公眾活動的風險評估仍難以判斷,當涉及經濟與文化衝擊時,更添增決策的難度。

人潮湧現的戶外花季。source:昇典影像 www.dantw.com

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

目前雖缺乏針對台灣宗教遶境、民俗活動、畢業旅行、馬拉松賽事的傳染病風險研究,但各國公衛學界已有大量與宗教、體育賽事等公眾活動的傳染病風險研究,透過盤點過去研究成果,有助於評估因應傳染病的公眾活動政策指引。

擁擠的宗教活動可能導致傳染

世界上最大規模的宗教活動,是全世界穆斯林到聖地麥加的朝覲活動,群眾來自上百個不同國家,朝覲期間人數超過三百萬人,擁擠且異國環境而更有傳染病研究需求。Deris et al. (2010) 針對 387 位馬來西亞穆斯林的研究中發現,有九成以上的人,在朝覲之旅後均顯示出流感等呼吸系統的相關疾病,代表擁擠的宗教活動可能與呼吸系統疾病高度相關,建議朝覲者與主管當局應提供更多的醫療或預防措施,降低疾病傳播。

然而關於朝覲者個人防護研究中,Hashim et al. (2016) 在另一則針對 468 位馬來西亞穆斯林的研究則發現,儘管有六成的朝覲者會施打流感或肺炎球菌疫苗、八成的朝覲者使用口罩或毛巾等口鼻防護、三成的朝覲者會特別重視手部清潔等防護措施。但最終仍有超過九成的人患有呼吸系統相關疾病或流感,研究建議朝覲者應採取包括流感疫苗接種、戴口罩與手部清潔等所有的預防措施,才能有效減少呼吸系統相關疾病。

穆斯林到聖地麥加的朝覲活動是世界上最大規模的宗教活動。source:Wikimedia

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

其他宗教也無法從流感中倖免於難,van Hal et al. (2009) 研究了2008年於澳洲雪梨舉辦的天主教世界青年日(WYD)期間爆發的流感群聚感染。研究發現 WYD 期間約有十萬名朝聖者聚集到雪梨市,分布住宿於雪梨市內的學校禮堂、宿舍、大型室內體育館等特定場所,例如知名的雪梨奧林匹克公園每晚容納了六千至一萬兩千名信眾,信眾睡在臨時的地舖上,並共用衛浴與其他設備。在信徒開始聚集的三天內,即爆發了流感。

更進一步關於 WYD 活動型態的研究則發現,流感傳染的程度,還能更細緻地與住宿條件相關。 Staff & Torres (2011) 的研究比較了 WYD 的不同群體與發病狀態,發現居住於運動場館這種大型開放空間的流感罹病率,高於居住在人數較少的小型教室空間,代表將群眾分散居住在人數較少的獨立空間中,能有助於降低群聚感染的風險。

熱情的音樂節有不容小覷的風險

與宗教活動相仿,參與人數甚眾,歷時數日且熱情無疆的音樂節,在過往流行病疫情期間,亦爆發過多起群聚感染案例,且不利於傳染病控制。例如 2009 年 H1N1 新型流感大流行期間,針對匈牙利 Sziget 音樂節的研究發現,有參與者儘管罹患新流感,仍不傾向至音樂節的醫療帳篷求診 (Botelho‐Nevers et al., 2010);針對比利時 Rock Werchter 音樂節的一則研究則認為 Rock Werchter 音樂節有可能是導致比利時開始出現社區感染的種子事件 (Gutiérrez et al., 2009);同一時期在塞爾維亞舉辦的 EXIT音樂節,也被認為可能導致塞爾維亞的社區感染,且由於歐洲大型音樂節的跨國特性,音樂節期間報告的病例中也出現患病的外籍旅客,而使音樂節成為傳染病跨國傳染的途徑 (Loncarevic et al., 2009)。

音樂節與大型宗教活動利於流感傳播的理由相似,都跟人與人之間的過度密切接觸有關,除人口密度過高以外,這類活動型態也使參與者常居住在相近與擁擠的環境,共用衛浴設備,而都增加了疾病傳染的風險。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

音樂節的風險與跟人與人之間的過度密切接觸有關。 source:piqsels

然而,儘管有研究證實擁擠的公眾活動有傳染呼吸系統疾病的風險,而應採取較嚴格的預防措施,但這些活動該不該停辦?在什麼樣的疫情狀態下應該停辦或改變型態?這些判斷仍否適應於各國社會風土民情條件等大哉問,也成為各國政府面臨的燙手山芋。

公眾活動的風險分析與決策建議

針對政府理想決策的框架,Ishola & Phin (2011)的一份回顧性研究中,統整了已達到嚴重大流行(severe pandemic)情境的各國流感研究。研究者將群眾聚會的規模,理解為超過一千人,聚集在有限的空間中數小時至數週,且考慮到若活動持續數天,參與者可能會共享過度擁擠的臨時住宿環境。而考量了如運動比賽、宗教慶典、音樂節等不同情境的群眾活動:

參與人數 時間長度 型態 室內外 擁擠程度 住宿條件 與流感傳染的相關證據 風險建議
一千以上 數小時 足球比賽

(世界盃)

戶外 可能不擁擠 推測不擁擠 無證據 低風險
劇場、表演 室內 可能擁擠 假定不擁擠 無直接案例證據;

但有限證據認為關閉劇場等能有助於減少流感傳播

一些風險,室內仍為危險因素
數天 研討會 室內 不擁擠 假定不擁擠 有傳染爆發案例
十萬以上 音樂節 多為戶外 擁擠 擁擠 有傳染爆發案例 高風險,擁擠的場地與住宿為主因
大型節日/宗教紀念日 多為戶外 擁擠 擁擠 有傳染爆發案例
五十萬以上 數週 穆斯林朝覲 室內外均有 擁擠 擁擠 有案例證據、有觀察與準實驗研究證據
大型國際多項目錦標賽(奧林匹克) 多為戶外 不擁擠 推測不擁擠 無證據(有相關研究但無法證實) 低風險;不擁擠的戶外是理想場地

研究發現音樂節、大型節日/宗教紀念日等,擁擠的場地與住宿,是流感傳染風險最高的活動型態。但對於大型體育活動如奧運和世界盃足球賽,由於群眾之間接觸時間短暫,座位設計仍有固定間隔,且多數為露天場地而降低飛沫傳染的風險,因此是流感傳染風險最低的活動型態。總括而論,取決於流感是否傳播的關鍵因素是群眾活動的時間長度與擁擠程度,其次則與活動是否為室內外有關

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但關於是否應該限制群眾聚會的政策指引,該研究認為在嚴重大流行爆發的前期,限制群眾聚集與隔離、檢疫、關閉學校等其他公衛措施同時並用有可能減少疾病傳播。但對流行病嚴重程度的判斷,應同時考量對個人與社會的整體影響。研究者亦認為,基於有限的過去研究回顧,就算是在流感大流行的情境之下,現有證據的強度尚不足以支持政府以法制的方式禁止群眾活動,但仍建議採取謹慎保守心態,自願性地避免參與群眾集會。

在相關的學界倡議,台灣公共衛生學會、台灣胸腔暨重症加護醫學會與台灣感染症醫學會的聯合聲明亦主張大型活動因人群密切接觸,公衛品質維持不易,而呼籲各大型活動主辦方謹慎評估,並考量疫情停辦活動。

基於上述研究與倡議,考量到 COVID-19 的死亡率、重症率高於季節性流感,傳播效率也較高且有相當比例的無症狀案例,若所在區域的 COVID-19 疫情尚未達到明顯社區傳播的程度,則不必然需要政府明令禁止公眾活動,但對最高風險型態的音樂節、大型節日/宗教紀念日等群眾活動,仍應優先考慮避免參與。但若所在區域社區傳播的狀況漸趨明顯,則應需考慮避免參與風險次高的室內演出活動與研討會。但空間寬敞的戶外活動、戶外體育賽事,仍是相對之下最安全的公眾活動。

參與科學,協作治理

不過,過去針對公眾活動的研究與指引,多以歐美案例為主,針對宗教活動的疾管研究,也聚焦於穆斯林和基督徒,極度欠缺台灣,乃至於東亞文化圈的研究。上述研究成果要如何適應於台灣的在地特色,仍有進一步的研究空間。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

對於在地公眾活動,其指引或決策的參與,也可不僅限於專業社群,而應有接納在地知識融入治理的機制。21世紀起「專業知識與經驗知識研究(studies of expertise and experince, SEE)」興起 (Collins & Evans, 2017),強調參與決策的專家,既要有能貢獻專業知識的科學技術專家;也要有充分理解議題社會脈絡的常民專家;還需要使不同類型的知識與群體互動,方能打破單一客觀科學,面對科學知識不足公眾缺陷模式的相互對立關係(Kurath & Gisler, 2009)。

面對在地的脈絡,參與決策的專家,既要有能貢獻專業知識的科學技術專家;也要有充分理解議題社會脈絡的常民專家。source:昇典影像 www.dantw.com

那,要怎麼在「疫情期間公眾活動的規劃與決策」落實這種跨域協作?

全球尺度的實踐,大抵體現在 WHO 應對公眾集會議題的相關機制:其設立公眾集會跨學科諮詢小組Virtual Interdisciplinary Advisory Group on mass gatherings)及公眾集會合作中心(WHO Collaborating Centre on Mass Gatherings),直接提供大規模高關注國際活動主辦方如奧運公衛角度的專業評估與諮詢,也研發技術文件供全球參考:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

通用型指引
公眾集會的公共衛生: 主要考量因素(Public Health For Mass Gatherings: Key Consideration)》提出活動風險評估框架,盤點四大類十四項可能影響公衛風險的因子,並指出衛生主管機關是須密切合作的利害關係人;針對傳染病管控盤點活動前、中、後措施,並建議須有「傳染病管控專業者」自始參與風險評估,甚至考慮任命為活動管理階層之一。

特定情境指引
如《
COVID-19疫情下公眾集會的重要規劃建議》(Key Planning Recommendations Ror Mass Gatherings In The Context Of The Current COVID-19 Outbreak)進一步對應COVID-19疾病特性,如:有慢性病長輩可能為COVID-19易感染族群,應更慎加評估參與者年齡;也因是新疾病,應持續追蹤官方疫情報告,並與衛生主管機關建立直接聯繫管道(例如雙方指定24小時聯繫窗口)共享資訊,在其協助下預先設定活動取消或延期的情境條件,動態調整風險評估。

上述指引皆清晰傳遞一個訊息:活動主辦方不盡然了解疫情特性與風險因子;但同樣地,公衛專家與衛生主管機關也不一定了解遶境信眾、音樂節參與者、跨國路跑參賽者的食宿模式與行為情境。唯有共同協力,才能在真實理解活動特性下適切完整地評估公眾活動的公衛風險。

不過,跨域協力仍有其疆界。

共同完成風險評估後,面對活動停辦延期與否等現實的最終決策時,究應由活動主辦方,抑或協力專業評估的公衛專家、衛生主管機關承擔? WHO 在指引中沒有明確定調,僅認為決策權由誰掌握應交由各方事前共同討論決定;不過,在近期被詢及東京奧運議題時的記者會上 WHO 倒是對自我定位給了鮮明的立場:「WHO 的公衛專業角色是提供技術建議與風險評估協助,決定任何活動舉辦與否則是主辦方的決策。」

回到台灣情境, 以衛福部疾管署為核心的中央流行疫情指揮中心,迄今的路線與 WHO 較類似,提供在地化的《嚴重特殊傳染性肺炎因應指引:公眾集會》強調活動主辦方得邀請地方衛生主管機關共同討論進行風險評估,並多次公開呼籲對大型活動風險的擔憂,但並未越過特定單一活動舉辦與否的決策雷池一步。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

source: 衛福部疾管署

這或許與部分民眾對政府權責的期待不同,但確實呼應了本文前述的有限科學研究結果:現有證據的強度可能尚不足以支持政府以「法制」的方式明令禁止群眾活動,而傾向採「呼籲」的方式請各界採取謹慎保守心態自願性地避免群眾集會。

無論如何,實踐公私協力的風險治理、分析不同類型公眾活動的風險程度並權衡在地社會經濟文化狀態、鼓勵規避風險較高的公眾活動型態 ── 這些重要議題仍須集眾人之智,並竭力在「增加社會距離的防疫措施」與「維持社會的穩定運作」之間尋求平衡。這或許方是疫情期間對公眾活動經營更有建設性的努力方向。

參考文獻

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
廖英凱
29 篇文章 ・ 249 位粉絲
非典型的不務正業者,對資訊與真相有詭異的渴望與執著,夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。 https://www.ykliao.tw/

0

1
1

文字

分享

0
1
1
熱血路跑ing,但你的熱指數可能已經爆表了!
careonline_96
・2019/05/08 ・1055字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 403 ・四年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最近運動風大起,路跑、夜跑都正夯,然而在沒有陽光直射的傍晚跑步,就一定不會中暑嗎?

錯!你需要注意「熱指數」。在炎熱環境中,身體需要靠流汗來帶走熱量。因此你除了關心「溫度」,還要記得關心「濕度」。

相對濕度愈高,汗水就愈難蒸發,我們的身體就很難靠流汗帶走熱量,也就難以降溫。這時候人體感受到的溫度會超過實際溫度,就是「體感溫度」增加了!

熱指數是綜合「環境溫度」和「相對濕度」的指數,代表實際感受到的「體感溫度」。下圖附上熱指數的參考表格。你可以試著練習找找看。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----


  • 當氣溫為攝氏31度,相對溼度為60%時,我們身體感受到的溫度約為攝氏35度,這時就需要格外注意。
  • 當氣溫為攝氏31度,相對溼度為80%時,我們身體感受到的溫度約為攝氏41度,已達到「危險」的範圍。

由這表格也能清楚顯現,同樣的溫度,在不同濕度的狀況下,身體就會感受到不一樣的體感溫度喔!

上一張熱指數的表格,有綠色、黃色、橘色、紅色等不同背景色,代表的就是熱指數的危險程度。

  • 長期暴露於體表溫度攝氏32度的狀況下,身體會容易疲累。
  • 體表溫度攝氏33度到39度就要格外注意,會導致肌肉痙攣與熱衰竭的機會變大了。
  • 體表溫度攝氏41度到51度屬於危險,再到體表溫度攝氏52度以上就是極度危險了。很可能導致熱中暑。

會特別提醒大家注意熱指數,是因為台灣各地濕度多於70%-90%之間,熱指數真的都偏高,你一定要注意。

所以在炎熱的工作環境或運動環境下,你要注意熱指數,並且做好防曬,隨時隨地補充水分。(皮膚科醫師教您看懂防曬乳

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另外父母們亦需特別注意,千萬不要單獨把小孩留在車上!即使你覺得你下車辦事情只有短短幾分鐘,車內溫度還是可能會快速上升到小孩承受不住的程度,絕不要心存僥倖,以免憾事發生!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

1

0
0

文字

分享

1
0
0
《死亡回歸!菲迪皮德斯該如何活著並以更有效率的方式跑完馬拉松?》——2018數感盃 / 高中組專題報導類佳作
數感實驗室_96
・2018/04/12 ・3688字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2018數感盃青少年寫作競賽 / 高中組專題報導類佳作 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

圖/composita@pixabay

  • 作者:洪裕翔、林昱甫、曾啟維/國立中興高中

說到現在最熱門的全民運動,可以說是非路跑莫屬。

不需要像自行車花大錢購買裝備,只需要一雙適合自己的跑鞋及透氣排汗的輕便服裝,就可以開始享受路跑的樂趣。

而現在常見的路跑比賽,大都會依照里程長短分成不同的組別,而其中最大的里程通常取 42 公里左右,也就是大家常聽到的馬拉松

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

馬拉松之所以得名,其歷史要追溯到公元前 490 年的希臘。
當時正值波希戰爭,雅典軍在馬拉松平原擊退波斯軍後,便派遣傳令兵菲迪皮德斯(以下簡稱為 P 君)立即從馬拉松平原跑回雅典傳達捷報,而 P 君也很希望將捷報盡快送回雅典,因此全程約 42 公里的路程都沒有停歇。當 P 君奔回雅典傳達勝利的消息後,當即力竭而死。

§

「呼…呼…好累啊…」
「眼前一片漆黑…我是死了嗎?
「嘛…至少我成功完成了任務,這也是值得了。」

忽然一陣白光佈滿整個空間。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「P 君~ P 君~」
「是誰在呼喚我?」 刺眼的白光使 P 君瞇起雙眼,無法看清她的全貌。
「妳…是誰?」
「吾是誰並不重要,汝只需要知道,汝出現在這裡還太早了。」
「什麼意思?我不是死了嗎?」
「吾可以給汝一次機會,使汝重生。而汝必須在有限的時間內,尋找能夠逃過死劫的方法。」
「什麼意思,難道我還可以復活?妳到底是誰?」
「吾嗎?告別前就告訴汝吧!吾是世界的法則,唯一的全能之神……」

她說完後,視野倏地改變,P 君發現他來到了另一個空間,身邊還多了一個機器,上頭寫著:「賜予汝三天的時間,請從這台神器中得到汝所需的線索。」

這時,知識像一個鐵槌砸在P君的腦袋上,關於神器的使用方法一一流入腦中。

「這個叫平板電腦的神器,真是出乎意料的方便啊!」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

於是,P君開始從網路上尋找能完成任務的方法。

「原來地球是這麼廣闊呢,還有許多我不知道的城市。」「馬拉松的故事?看來我以後會很有名啊~」「有人質疑這個故事?以為我不存在?要不要我再死一次給他看!不不,神明大人都讓我復活了,怎能再死一次呢。」……「叮咚!」沉浸在網路中的P君被突如其來的聲響嚇到,冷靜下來才發現畫面顯示著未讀訊息,原來是神明大人給他的通知:剩餘時間,兩天。

「不能再繼續浪費時間了!」看完通知的P君慌張的思忖著。
「要讓自己不會死亡的因素是什麼?」P君開始回想當時的情況:自己因為看到雅典城,興奮的提高跑速,不久便頭昏眼花,在傳完話後就眼前一黑,不支倒地了。

「如果能讓自己在最短的時間內,消耗較少的體力,且不致死,或許就能完成目標。對了對了,還有地形跟距離的因素!」如此思考後的 P君便開始搜尋相關的資訊,但經過一段時間後,卻只得到一些運動與消耗熱量關係的資訊,無法將其與體力消耗做連結。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當P君在苦惱時,這時「叮咚!」又是一則訊息,裡面只見一段文字:「江之不盡,以源足之;源竭,江不復存焉。」
「神明大人在打什麼啞謎呢?」P君是一肚子的困惑。

說完這句話的P君似乎想到了什麼,忽然安靜了下來。
「江流…體力…源頭…熱量…如果把江流想像成體力,將源頭想像為熱量…神明大人的意思難道是要讓我把體力消耗假設成熱量消耗嗎?」P君繼續思考著:「體力不支是指人體已經没有足夠的體力支持人體活動,那麼只要算出熱量消耗,不就能得到死亡的原因了?

「就是這樣!之前查到的資訊都串起來了!」P君興奮的將他查到的資料一一寫在紙上:

走路的攝氧量=3.5+(0.1*步速(m/min))+(1.8*步速(m/min)*坡度)
跑步的攝氧量=3.5+(0.2*跑速(m/min))+(0.9*跑速(m/min)*坡度)
運動的總熱量消耗=體重*運動時間*(攝氧量/200)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

而P君又想起他在查資料時誤觸連結而看到的中文小常識:

步,行也。(平常走路的速度)
行,人之步趨也。(快走的速度)
趨,走也。(慢跑)
走,趨也。(快跑)
奔,走也。(最快的跑步速度)

(皆自《說文解字》)

「若把這想成自己的跑步速度的話…」P君喃喃自語道:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「便可以對照自己的速度!步約為 60m/min、行約 180m/min、趨約 300m/min、走約 420m/min、奔約 540m/min。其中跑速最慢的『步』雖然能保證不會累死,但卻會耗費過多時間;跑速最快的『奔』則是會讓我直接累死在路邊。因此『步』和『奔』就不要列入計算好了。」

「接下來就該考慮坡度的問題了…」P君憑著自己的感覺和平板上的資訊畫出了馬拉松到雅典的地形圖(圖一)。

圖一:馬拉松→雅典地形圖

「線條歪七扭八的怎麼算啊,還是畫的簡單點好~」語畢P君便將地形圖取點簡化。(表一)(圖二)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

表一:線段資料(編按:點圖放大)

圖二:馬拉松→雅典簡化圖

「有了這些數據,加上上面的公式,就能計算出眾多因素與熱量消耗的關係,而後選出完成任務的最佳解!」P君興奮之餘不忘整理表格(表二)(表三)(表四)

表二:用跑速「行」時,各線段下的熱量消耗表(編按:點圖放大)

 

表三:用跑速「趨」時,各線段下的熱量消耗表(編按:點圖放大)

 

表四:用跑速「走」時,各線段下的熱量消耗表(編按:點圖放大)

「以我寫出來的表格來看,在每一段之中,速度愈快,他的總消耗是愈少的,但是不可能每段都用『走』跑速,否則還是會體力不支;而考慮到時間長短,就也不能每段都用『行』跑速。而路途總共有13段,取個平均值分配,把行、趨、走的次數設為4次、4次、5次好了。」再來就是跑速的分配,若將路段簡單的分成「陡坡」、「緩坡」和「平地」三類,那就可以作下列的假設:「如果在陡坡將『走』跑速的次數用盡,那緩坡和平地就只能使用『行』和『趨』;相反的,如果在平地將『走』跑速的次數用盡,那緩坡和陡坡就只能使用『行』和『趨』了。」

「陡快緩平慢和陡慢緩平快,究竟哪個既省力,又符合時間效益呢?」
P君一邊搔著頭一邊開始在紙上規畫跑速:

依照陡坡跑,緩坡、平地跑,則跑速在每段分別為:

「行」:L2、L3、L12、L13
「趨」:L4、L7、L9、L10
「走」:L1、L5、L6、L8、L11

以此假設之計算結果:

熱量消耗:3014.7 仟卡
時間:160.2 分鐘

依照陡坡、緩坡跑,平地跑,則跑速在每段分別為:

「行」:L1、L5、L6、L11
「趨」:L4、L7、L8、L9
「走」:L2、L3、L10、L12、L13

以此假設之計算結果:

熱量消耗:3085.3 仟卡
時間:141.6 分鐘

可以發現到,前者的總熱量消耗比後者少了約70仟卡;相對的,前者的時間比後者多20分鐘,面對這種結果,若要在兩者之中選出一種較佳選擇,必須從中進行比較:

[1-(前者總熱量消耗/後者總熱量消耗)]*100%,其結果為:2.29%
[1-(前者時間消耗/後者時間消耗)]*100%,其結果為:-13.1%

根據以上的兩種選擇,得出在陡坡時跑慢、在緩平地時跑快的具有比較利益,算出這個結果的P君頓時鬆一口氣。
「總算是得出結論了~三天的努力並沒有白費!」說著P君看了看剩餘的時間:10分鐘。
「接下來就等時間結束了。」

「叮鈴鈴~時間到了囉~。」突然,一道門出現在P君面前。
看著眼前熟悉的風景,P君無畏的笑著「遊戲,重新開始了!」
穿越時之門後,P君回到了戰後不久的馬拉松平原,並按照先前的數據再次前行,最終活著跑回了雅典,舉國歡騰。為了感謝神明大人創造的神跡,P君決定為神明大人建立一座神殿,其名為…

糟糕!我忘記問神明大人的名字了!

〈全篇完〉

/////
註一:本篇專題報導使用小說式寫法,與一般專題報導體裁不一樣。我們希望能以這樣的方式,增加讀者對這類文學的興趣,不會因為字太多等原因使讀者讀到一半或根本未讀就放棄閱讀,進而推廣這類文章。
註二:本文中除了菲迪皮德斯的體重、跑速及跑速分配為方便推導之假設,其餘皆為真實資料經適當調整後得到。
註三:在現實中,體能跟身體熱量雖有關係,但終究是兩回事,但本文為了簡化思考,把體力變化量視為熱量變化量進行推論。

更多2018數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2018數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
所有討論 1
數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/