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《轉蛋機背後的秘辛──怎樣抽卡才有利》——2019數感盃/高中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2019/05/16 ・2436字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

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 2019數感盃青少年寫作競賽 / 高中職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。

  • 作者:李瑞祥、陳泓恩/建國中學。

 

日本首個因掉率不明被集體訴訟的手遊。圖/Flicker

前言

「抽卡」是時下手機遊戲裡最常見的要素之一,透過消耗遊戲內的虛擬幣來從轉蛋機抽取不同稀有度的卡片。在許多玩家眼裡,「運氣」成為能否抽到好卡的唯一依據,甚至有「歐洲人」這樣的流行語出現來借代運氣極好的玩家。抽卡的結果雖然是機率下的產物,但是其實各個遊戲的抽卡機制不盡相同,我們想探討究竟哪些機制是對玩家有利,又有哪些是對遊戲公司有利。

假設

然而實際上,「抽卡」的複雜性遠超乎單純的「機率」,因此為了簡化討論,我們做出幾個前提假設:

(1)遊戲的平衡性非常完整,也就是同一稀有度的不同卡片,強度是一致的,玩家對於取得同一稀有度卡片的慾望也是一樣的。

(2)遊戲公司必須兼顧玩家的遊戲體驗以及收入,好卡的機率不會無限上綱,但也不能刻薄到讓玩家失去信心。

(3)卡片無法透過進化提升稀有度,所以玩家抽卡的目的僅在於取得最高稀有度的卡片。

(4)我們參考各個遊戲,並假設出四種稀有度,以及相應的機率。

(5)我們參考各個遊戲,並假設出轉蛋機的虛擬幣消耗量:每一抽需要 5 虛擬幣,十連抽則消耗 50 虛擬幣。而玩家平均為一次抽卡活動所準備的虛擬幣為 150 單位,我們將利用此數據進行討論。

基於以上假設,我們將針對「 4 星張數期望值」和「最差組合機率」兩項指標來比較幾個常見的抽卡機制。

在開始引入抽卡機制之前,我們必須先介紹兩種指標個別代表的意義。

(1)4 星張數期望值:抽到最高稀有度卡片的期望張數。是玩家對於抽卡機制中最關心的一點,因為抽中 4 星卡是玩家抽卡的最主要目標。

(2)最差組合機率:抽卡結果為當前機制下最差之組合的機率。作為玩家抽卡體驗的負向指標,玩家對遊戲的耐心常常因為最差組合而磨損。

機制

機制一:隨機制度(按照機率直接分配)

總抽數:150 ÷ 5=30 張

4 ★張數期望值:3% × 30 = 0.9 張

最差組合機率:( 70 %)30≒ 0.022 ‰

機制二:保底制度(十連抽必中一張 3★ 以上,即第 10 張的機率變為 3★97% 、 4★3% )

總抽數:150 ÷ 5 = 30 張

4★ 張數期望值: 3% × 30 = 0.9 張

最差組合機率:[( 70% )9( 97% )]3 ≒ 0.059 ‰

機制三:水位制度(若是十連抽沒有抽中 4★ ,下次十連抽的 4★ 機率提升 2% , 1★ 機率降低 2 %;如果抽中 4★ ,則重置機率)

總抽數:150 ÷ 5 = 30 張

4★ 張數期望值(參見附錄一)≒ 1.26 張

最差組合機率(參見附錄二)≒ 0.013 ‰

機制四:特殊轉蛋機制度(十連抽消耗 75 虛擬幣,但不會抽到 1★ ,其他星數依等比例放大,即 2★60 %、 3★30 %、 4★10 %)

總抽數 150 ÷ 75 × 10 = 20 張

4★ 張數期望值: 10% × 20 = 2 張

最差組合機率:( 60% )20≒ 0.036 ‰

結論

觀察以上四種常見的機制在各項指標下的數據,我們得出了以下幾個結論:

(1)隨機制度和保底制度的 4★ 張數期望值皆偏低,玩家甚至在 30 抽之下,都無法預見抽中一張 4★ 。此兩機制對遊戲公司較有利,為了提升 4★ 張數期望值到 1 張,部分玩家選擇儲值。以 1 虛擬幣約為 30 元台幣來計算,花費 450 元(增加 3 抽)後便有非常高的機會在此次轉蛋機抽中 4★ 。

(2)隨機制度的最差組合機率為 0.022 ‰,有多小呢?根據調查,被雷打到的機率約為五十萬分之一,也就是 0.002 ‰, 30 連抽為最差組合的機率也不過是遭到雷擊的 11 倍,基本上每 5 萬次 30 連抽才會發生一次。然而,如果玩家只打算以 10 連抽試試手氣,最差組合機率卻高達 2.8 %,平均每 100 人就會有 3 人遇到呢!

(3)水位制度對運氣不好的玩家來說,無疑是縮短與歐洲人之間「貧富差距」的好制度。不只 4★ 張數期望值大幅提升,最差組合機率也是四個機制中最低的。更重要的是,這個制度所顯現出的「公平正義」。有五成四的人在前 20 連抽是沒有 4★ 的,但他們因此得到了機率提升的機會,在第 30 連抽, 4★ 機率已提高至 7% 。就算真的十分不走運,第 40 連抽也能以 9% 的 4★ 機率來抽卡,已經等於原先的 3★ 機率了!

(4)特殊轉蛋機制度帶給玩家更高的 4★ 機率,最差組合機率也不太高,對於吸引玩家抽卡有很大幫助。然而因為設立了 75 虛擬幣的門檻,使得部分休閒玩家可能難以享受到這項福利。另外,對遊戲公司來說,這樣的高機率勢必會讓玩家的 4★ 張數大幅增加,遑論玩家把握機會儲值,一次獲取多張好卡。雖然會刺激消費,但也有可能造成 4★ 氾濫,價值下降。故通常特殊轉蛋機須搭配每人限制次數來管制。若是認為特殊轉蛋機制度在同樣 150 虛擬幣的花費下,卻只能取得原先三分之二的卡片張數十分得不償失,那就大錯特錯了呢!

結語

綜合上述,四種機制各有優缺點,也分別適合不同類型的玩家。關鍵在於,遊戲公司希望吸引哪些類型的玩家,進而決定採用何種抽卡制度,而玩家在遊玩時,也該在謹慎評估過後,再決定是否儲值。

「抽卡」畢竟只是遊戲的一部份,無論運氣好壞,遊戲內肯定還有很多亮眼的地方值得玩家去一一體驗。

附錄

附錄一

討論[1]第一次十連抽中 4★ 且第二次十連抽中 4★

3 %× 30 = 0.9 張

討論[2]第一次十連抽中 4★ 且第二次十連抽沒中 4★

3% × 10 + 3% × 10 + 5% × 10 = 1.1 張

討論[3]第一次十連抽沒中 4★ 且第二次十連抽中 4★

3% × 10 + 5% × 10 + 3% × 10 = 1.1 張

討論[4]第一次十連抽沒中 4★ 且第二次十連抽沒中 4★

3% × 10 + 5% × 10 + 7% × 10 = 1.5 張

4★張數期望值= (1-(97%)10)2  × 0.9 + (1-(97%)10)  (97%)10 × 1.1 + (97%)10  (1-(95%)10) × 1.1 + (97%)10  (95%)10 × 1.5 ≒ 1.26 張

附錄二

討論[1]第一次十連抽中 4★ 且第二次十連抽中 4★

(70%)30 ≒ 0.022 ‰

討論[2]第一次十連抽中 4★ 且第二次十連抽沒中 4★

(70%)10 × (70%)10 × (68%)10 ≒ 0.016 ‰

討論[3]第一次十連抽沒中 4★ 且第二次十連抽中 4★

(70%)10 × (68%)10 × (70%)10 ≒ 0.016 ‰

討論[4]第一次十連抽沒中 4★ 且第二次十連抽沒中 4★

(70%)10 × (68%)10 × (66%)10 ≒ 0.009 ‰

最差組合機率= (1-(97%)10)2  × (0.022‰) + (1-(97%)10)  (97%)10 × (0.016‰) + (97%)10  (1-(95%)10) × (0.016‰) + (97%)10  (95%)10 × (0.009‰) ≒ 0.013 ‰

參考資料

1.機率分配及抽卡制度參考自以下遊戲:BanG Dream少女樂團派對、魔法使與黑貓維茲、死亡愛麗絲、Crash Fever、Sdorica萬象物語⋯⋯等。

2.抽卡制度參考自:銀狐Silver Fox 的碎碎唸

更多2019數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2019數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

 

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數感實驗室_96
60 篇文章 ・ 35 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/

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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你能想像棒球穿牆嗎?突破物理世界的常識:量子穿隧——《阿宅聯盟:量子危機》
未來親子學習平台
・2023/01/20 ・1226字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

想像一個全壘打王,面對前方的來球,大棒一揮,球越過了全壘打牆,到了牆的另外一邊。

Home~~~Run!圖/GIPHY

但假如,那個全壘打牆變成了兩層樓高呢?也許,他更大力地擊球(給球更多的能量),那顆球還是能夠飛越過全壘打牆,到牆的另外一邊。但如果,那全壘打牆變成了三十層樓高呢?我想會認為,除非靠機器,否則再厲害的全壘打王,不管用了多少力氣,他應該都無法讓球飛過三十層樓那麼高。

上述的例子,正顯示了我們日常生活中的物理原則:只要物體(球)的能量不足以跨越障礙物(牆),那麼它永遠不可能到達障礙物的另一側——但是,在量子的世界,卻不是這樣。

粒子是怎麼跨越各種障礙的?

量子力學裡,一個粒子具備的能量即使不足以跨越障礙,它仍然有小機率會出現在障礙的另一邊;而且,若粒子的能量跟跨越障礙所需要的能量愈接近、或是說只少一點,那麼這個粒子出現在障礙另一邊的機率就愈大。

這樣神奇的現象,彷彿就像是粒子挖了隧道穿過障礙一般(儘管並沒有真的隧道),所以稱為「量子穿隧」效應。

不過,在丟球的例子裡,我們可以想像,若是牆愈高或愈厚,那麼球就愈難飛過牆壁。同樣地,在量子力學的情形下,雖然粒子有可能在能量不足的狀況下穿過障礙,但要是障礙無限高或無限厚的話,那麼粒子就還是過不去的

儘管在量子力學的情況下,障礙無限高或無限厚,粒子還是過不去的。圖/Envato Elements

事實上,量子穿隧效應跟我們先前提到的「物質具有波的特性」非常有關係。想像水池中間有一顆大石頭,池中的水波在遇到石頭這個障礙物時,會從旁邊繞道而過;但如果是一般物質,一旦遇到障礙物就直接被擋住了,沒辦法繞道而行。

就是因為在量子世界,物質也具有波的特性,我們才會看到粒子的穿隧效應。儘管量子效應感覺很奇特,但它在很多方面都有實際的影響。

例如,我們知道太陽核心是依賴核融合反應來產生能量;在過程中,會將兩個氫原子核,融合成更重的原子核。但因為氫原子核都帶正電,要抵抗正電荷間的排斥力,將它們融合在一起,其實非常困難。也幸虧有量子穿隧效應,太陽內部的氫原子核才能克服電荷排斥力的阻礙,順利融合在一起,並製造能量。

所以,在地球的我們,能夠享受到太陽的光和熱,說起來也要感謝量子穿隧效應呢!

——本文摘自《阿宅聯盟:量子危機》,2022 年 11 月,未來出版,未經同意請勿轉載

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「量子狀態」聽起來好難?其實就是機率與疊加——《阿宅聯盟:量子危機》
未來親子學習平台
・2023/01/19 ・1256字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

想像我們往水池內丟兩顆石頭,以石頭的落點為中心,會個別產生漣漪,在水面上擴散開來。

而當兩個漣漪互相接觸時,交會之處的水面其實同時反應了兩個漣漪的影響;可以說,兩個漣漪疊加在一起了。漣漪是靠水傳遞的一種波,稱為水波;而「疊加」的現象,就是屬於波的一種特性

當兩個漣漪相互接觸時,會疊加在一起。圖/Envato Elements

物質的波,也就是物質波,同樣存在疊加的特性。只不過,物質波跟水波不同的地方在於,它不需要依賴「水」這種實際的東西來傳遞,而是一種「機率波」。機率波的數學形式長得像波,而它代表的,是量子系統處於不同狀態的機率分布

量子系統的狀態:機率波

當我們在描述量子系統的狀態時,就會用到「機率波」的概念。舉例來說,在電玩遊戲中要是打怪成功,死掉的怪物會留下寶物。怪物可能有 50% 的機率掉落寶物 A,也有 50% 的機率掉落寶物 B,但我們不會在事前就知道怪物會留下哪種寶物。

所以,怪物可以說是同時擁有「掉落寶物 A」和「掉落寶物 B」這兩種狀況,直到我們成功打完怪,才能確定牠究竟帶哪一種寶物。類似地,機率波告訴我們的,就是量子系統「有多少機率處於狀態 A、又有多少機率處於狀態 B」的資訊;如同兩個水波在水面上疊加,A 和 B 這兩個狀態同時存在這個量子系統上。所以,我們把量子系統「同時處於不同狀態疊加」的狀況,稱為「疊加態」

直到我們打怪成功,才能確定究竟掉哪一種寶物。圖/GIPHY

另一方面,也跟打完怪物才知道掉什麼寶物類似,在我們實際觀測量子系統前,並無法知道會看到狀態 A 還是狀態 B,要觀測完才會知道。因為量子疊加的特殊性質,科學家想到,或許可以拿來做一些實際的運用。

例如,在現代的電腦運算中,「位元」是資訊的最小單位,可以用 0 或 1 這兩個數值來表示。那麼,我們也許能夠把「同時存在兩種不同狀態的量子系統」當作位元使用,讓它的兩種狀態分別代表 0 跟 1 來儲存資訊,而這就被稱為量子位元

由於物理性質的不同,量子位元在某些狀況下,可以運算得比傳統位元更有效率;利用量子位元建構的電腦,就稱為量子電腦。雖然目前已經有少數量子電腦問世,能以最多一百多個量子位元進行運算,但要能大規模運用在日常生活中,除了要再想辦法增加量子位元之外,還有許多難題要克服,所以,現在就先讓漫畫的想像來代替很可能成真的未來吧。

——本文摘自《阿宅聯盟:量子危機》,2022 年 11 月,未來出版,未經同意請勿轉載

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