網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策

0

0
0

文字

分享

0
0
0

到了東京就是要玩數學──《數感日本參訪團景點介紹》(上)

活躍星系核_96
・2019/09/03 ・3516字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 471 ・五年級

文/陳俊宇 │ 喜愛科學與動漫,熱衷於將有趣的事物寫成推薦文讓更多人看見

製圖/陳俊宇 Source: 截圖/數學體驗館官網圖片/Sony ExploraScience官網圖片/文章圖片/Miraikan(日本科學未來館)圖片

今年 7 月我參加由數感實驗室所舉辦的「2019數感日本參訪團」,來到東京參觀了如「理數館」(RiSuPia)、「數學體驗館」、「Sony ExploraScience」、「國立日本科學博物館」、「科學未來館」這五個數理旅遊景點。

因此在這篇文章中,我會介紹前面三個主要與數學相關的景點,以及這些日本企業、策展人如何將數學、科學融入設施,讓對數學沒興趣的人也能好好享受。

理數館:以體驗遊戲展示科學知識

理數館是由日本企業 Panasonic 在東京都內以科學與數學為主題所設立的體感型博物館,在實際操作中體會科學與數學的樂趣。理數館的裝潢給人的感覺很有科技感,體驗設施在展現科學知識之餘,也不會忽略設施的趣味性。

質數桌上曲棍球

理數館中我最喜歡的遊戲是一款類似湯姆熊的桌上曲棍球,但推來推去的不是盤子,而是一個個的數字。

規則是這樣的,就像曲棍球那樣,會有球門要防守。在這裡數字會作為「球」,很多數字在玩家之間撞來撞去,接近的如果是質數,就可以讓它掉進你的門裡加分;如果不是質數就要防守,讓它掉進來會扣分。非質數被你敲到或是撞到牆壁,都會被分解成兩個因數。所以遊戲中,玩家不但手腳要快,還得隨時動腦,計算眼前這個數字是不是質數。

遊玩過程緊張刺激,從一開始簡單的 2 位數,一路到將大腦搞昏的 3 位數。像我跟朋友玩時就以為 527 是質數(17X31,這誰知道啊),結果被扣了超多分導致情勢完全逆轉。

製圖/陳俊宇 Source:影片截圖

虛擬與現實整合球

這個設施的玩法很簡單,一共約有 5 個關卡,每個關卡會在螢幕上顯示不斷掉球的管子與洞口。必須將手中的長條形積木貼在螢幕上,搭建軌道把球送進洞口中。

製圖攝影/陳俊宇

圓面積的另類證明方式動畫

數理館內有許多動畫來講解數學定理。我認為最有意思的是圓面積公式 \(\pi r^{2}\) 的證明方式。

將圓型以撥洋蔥的方式,一層又一層地撥開,圓就會變成一個三角形。這個三角形的底是原本的圓周長 \( 2\pi r\) ,高是半徑 r,所以面積就是 \( 2\pi r\) × \( r\) ÷ \( 2\) =\(\pi r^{2}\) 。

製圖攝影/陳俊宇

從哪丟都會進洞的球

在數理館內2樓有許多說明數學定理的模型。其中一個設施便展示「平行光進入拋物線會匯聚在同一個焦點」。

由於設施底部是拋物線曲面,從任何空口投球,球都會彈到位於焦點的洞口。


製圖/陳俊宇 Source:影片截圖/文章圖片

除了上述設施之外,理數館還有很多體驗遊戲,比如光學塗鴉、蟬的演化與質數、巨型七巧板,以及很多機率、幾何等相關體驗。在理數館中,對理科沒興趣的朋友,也能從如玩具般的設施中盡情遊玩;對理科有興趣的朋友,更是能從享受從設施中學到東西的快樂。

如果想要參觀帶有科技感的酷炫景點,或者想讓你的小孩對數學玩出興趣的朋友,絕不能錯過理數館這個好地方!

景點資訊

  • 景點名稱:理數館 Risupia
  • 地址:東京都江東区有明3–5–1
  • 交通方式:臨海線国際展示場駅出站徒歩2分,或百合海鷗線有明駅出站徒歩3分
  • 官網:理數館 Risupia

數學體驗館:以教具展示數學知識

數學體驗館」由日本的數學家,同時也是東京理科大學的秋山仁教授所創立。秋山仁教授把我們在中學與大學數學裡面很多抽象的東西,做成實體可操作的教具讓大家體驗,包含像畢氏定理二項式定理機率及統計二進位最短連結網路問題定積分等等。

由於內部不能拍照,所以我這邊的介紹就以在 YouTube 上能找到的影片為主軸。

Source:數學體驗館官網圖片

畢氏定理證明

我想大家在數學課都有學過畢氏定理。學生通常都會按照老師的指示直接背公式,卻不知道公式的證明方式。

數學體驗館有一個十分酷炫的模型。只要按下按鈕模型就會旋轉,以幾何的方式輕鬆證明畢氏定理。

最速降線實驗

最速降線是個歷史上有名的數學問題,由 4 位明星級的數學家,包含牛頓,利用三角函數、微積分等高等數學才得以解決。

最速降線問題:一個球在重力作用下,以速率為零開始,由點 A 移動到點 B(點 B 低於點 A),點 A 沿著甚麼路徑才能令所需的時間最短呢?

製圖/陳俊宇 Source:影片截圖

準正十四面體體積

準正十四面體的小豬在鋼棒上轉一圈時,就會變成長方體火腿,便能輕鬆算出體積。

小結:學生與教師的數學體驗館

除了上述三個數學模型,裡面還有很多讓數學人感動或會心一笑的數學教具,一般民眾與觀光客都可以免費參觀。

數學體驗館十分適合國中生與高中生參觀。以剛從高中畢業的我為例,裡頭的教具有助於我去理解數學概念,以不一樣的觀點來看數學定理。

對於教育有熱誠的老師也能來數學體驗館參訪,說不定回國時也能嘗試做類似的教具,提升在學校的教學趣味性。

總之,數學愛好者到東京不來這裡實在是太可惜了!

景點資訊

  • 景點名稱:秋山仁の数学体験館
  • 地址:東京都新宿区神楽坂1–3
  • 交通方式:JR東日本、東京Metro、東京都營地下鐵各線飯田橋駅出站徒歩3分
  • 官網:秋山仁の数学体験館

玩光、玩影、玩聲音的實驗室——Sony ExploraScience

Sony ExploraScience 正如其名,是由日本企業Sony所開設的體感型實驗室。以寓教於樂的方式教孩子玩光、玩影、玩聲音,同時也展現出自家公司的多媒體科技。

設施裡有許多有趣的科技體驗設施。像是利用 AR 技術,讓鏡子前面的你換上不同造型的「AR變裝鏡」。自己怎麼動,螢幕上的機器人就怎麼動「變裝機器人」。只要按照桌上的指示比出手勢,就能在螢幕上召喚出不同動物的「手影桌子」。

其中我認為最有趣的是「模擬手機與基地台」

在展示桌上,正方體表示手機,棍子表基地台,顏色代表撥、接手機的對象。操作者可以自己選擇要播接給誰,展示中甚至做出距離基地台的遠近影響收訊品質(一到三格),以此方式簡單介紹模擬手機與基地台的概念。

與前兩個設施相比,Sony ExploraScience 娛樂性最高,十分適合家長帶著小孩來參觀體驗,在快樂遊玩的過程中也能提升孩童對於科學的興趣。

景點資訊

  • 景點名稱:Sony ExploraScience
  • 地址:東京都港區台場1–7–1 mediage 5F
  • 交通方式:百合海鷗線 台場海濱公園站 步行3分鐘
  • 官網:Sony ExploraScience

透過實物將抽象的知識具體化,找出數學的趣味

我想這些景點最有價值的,就是能讓學生對於數學、科學產生興趣。

學生會對數學感到無聊,往往是因爲數學太過於抽象,不知道數學能做什麼。而這些景點透過實物將抽象的知識具體化,並且實際應用給大家看。學生能在玩樂的過程中,先對設施產生興趣,接著開始慢慢好奇其運作原理。回到學校學到該知識時,能夠更清楚它的原理,更有動力去學習。

這趟旅程有幾位陪著小孩的家長,在出發前她向同事抱怨自己要花錢到日本上數學課,自己恐怕只能在旁邊滑手機。而在逛完這些行程後,才發現自己很享受這次的旅程,半開玩笑地感嘆說「要是以前念書時有來玩過,或許對數學就會有不一樣的感受了吧。」

如果有機會去東京玩,除了原本就規劃好的景點,不妨安排上述場館,為行程中添加點數學趣味!沒有預定要去日本的讀者,也歡迎將這篇文章分享給你喜歡旅行的朋友,讓他有更多能選擇的景點。

最後也期許未來能有更多如「數感日本參訪團」的旅行活動,前往這些有趣的旅遊景點。

下一篇文章中,我將會介紹「2019數感日本參訪團」去的另外兩個景點,「國立日本科學博物館」與「科學未來館」。

延伸閱讀

文章難易度
活躍星系核_96
756 篇文章 ・ 73 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


0

12
5

文字

分享

0
12
5

揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

文章難易度
科技魅癮_96
15 篇文章 ・ 12 位粉絲
《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》