0

2
1

文字

分享

0
2
1

奠下製冷技術基礎的功臣——瑪麗.恩格爾.彭寧頓的生平

椀濘_96
・2022/03/10 ・2583字 ・閱讀時間約 5 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

做測驗,就有機會獲得免費特製手搖飲品,現場還有大獎等你抽!

被《紐約客》(The New Yorker)稱為「冰女」(Ice Woman)的科學家——瑪麗.恩格爾.彭寧頓(Mary Engle Pennington;1872-1952),是美國著名的細菌化學家,同時也是一名製冷工程師。

Mary Engle Pennington(1872-1952)。圖/wikipedia

出生於田納西州的彭寧頓,出生後不久便舉家搬往賓州費城生活。彭寧頓的童年生活很豐富,她的父親熱衷於園藝,也鼓勵她一起協助栽種、熟悉各類植物;除植物外,周末彭寧頓會和母親逛市場,有時還會去農場挑選肉品,她便會在一旁觀察,也是在這時她注意到了,夏天滿是農產品的攤位,一到冬天卻什麼都沒有。

「女性」在化學這條路上受到的阻礙

十二歲時的小彭寧頓在圖書館找到了一本醫學化學教材,身為一個對書籍狂熱的閱讀者,努力吞下了對當時的她而言是非常艱澀的內容,她便察覺到,是那些肉眼看不到的化學元素構成了周遭的一切,甚至維持生命所需。

「突然,有一天,我意識到,儘管我無法觸摸、品嚐或聞到它們,但它們確實存在。這是一個里程碑,」彭寧頓說,「我領悟到了世界的真實性。」

這引起了彭寧頓的興趣,她便向私立女子學校的校長詢問,是否願意提供化學講座。由於當時科學被認定不是適合年輕女性的學科,因此校長感到震驚並拒絕了。不過高興的是,彭寧頓的家人非常支持她的新興趣。

十八歲的彭寧頓找到了賓州大學的科學學院院長,詢問是否能能提供就讀名額,在當時的院長與化學系教授支持男女同校下,她順利取得了入學允許。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

1890 年,彭寧頓進入賓夕法尼亞大學攻讀化學,同時也輔修了植物與動物學,彭寧頓在短短兩年內完成了學士的學位要求,包括化學、植物學、動物學、細菌學。畢業時,彭寧頓是班上唯一的女性,但礙於當時賓大沒有授予女性學位,因此她僅能獲得修業證書,而不是像她的男性同學那樣獲得學位。

當時賓大沒有授予女性學位,因此彭寧頓僅能獲得修業證書,無法像男性一樣取得學位。圖/Pexels

不過這並未澆熄彭寧頓的熱忱,彭寧頓無視所有對她的歧視,並繼續埋首於化學研究生涯,具有天賦的她,在短短三年內發表了一篇關於化學元素鈮(columbium)和鉭(Tantalum)的衍生物論文,靠著這份成就,也讓彭寧頓在 1895 年時,取得賓大的化學博士學位,這件事對當時(對現在應該也是 XD)而言堪稱壯舉,沒有學士學位,卻擁有了博士學位。

然而,對她,對一位女性科學家的偏見與歧視並未因此消失。

隨後彭寧頓很快就察覺,化學專業對女性從業者的偏見與在學術界時是相同的,儘管彭寧頓已經是加入美國化學學會的第三位女性,但大多數化學家,包括女性化學家,都認為應將她們的知識和技能應用於當時被認為更「女性化」的領域。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但彭寧頓堅持選擇純科學。

從純科學走向社會

之後,彭寧頓陸續在賓大擔任研究員,又在耶魯大學攻讀了生理化學,但她也不斷意識到,社會對於受過良好教育的女科學家認可及需求並不高,並開始思考著如何推廣她的科學工作。為此,她在費城創立了臨床實驗室,為醫生提供良好的實驗室資源,以利於進行準確的細菌學分析,而後也在賓夕法尼亞女子醫學院任教,教授生理化學,並指導該校的化學實驗室。

1906 年,彭寧頓被任命為新成立的費城衛生和細菌學實驗室主任。此時的彭寧頓也修改了目標,她希望能用科學來改善社會,而不是在只在實驗室裡專注於純科學。她任職後的第一份工作是:根除可能傳播致命疾病的不純牛奶。然而當時還沒有相關法規或標準,她考量到公眾對食品加工廠不衛生條件的擔憂,及製作過程中是否受到汙染,並建立起第一個全國通用的牛奶和乳製品檢驗及保存標準。

彭寧頓建立了制定全國採用的牛奶和乳製品檢驗及保存標準的第一個系統。圖/Pexels

而後,彭寧頓成功地改善了食安問題,並在教育公眾了解食品中污染物的危害方面發揮了關鍵作用,與此同時也為她之後的製冷研究埋下了種子。

為製冷技術和食品保存奠下基礎

1907 年美國農業部(USDA)化學局(即為食品和藥物管理局 FDA 的前身)局長哈維·威利(Harvey W. Wiley)鼓勵她為政府研究食品冷藏保存的方法。

隔年威利任命彭寧頓擔任美國農業部化學局食品研究實驗室的負責人,這也讓她成為了化學局裡第一位女性實驗室負責人。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

彭寧頓帶領研究員設計了食品工業的各個方面技術,如倉儲、包裝和配送等,該實驗室成為了食品處理及儲存研究的核心,特別是在防止雞蛋、家禽和魚類腐敗方面。

彭寧頓在參與冷藏車運輸研究的期間,開始對製冷機械產生興趣,並開始改良冷藏倉儲與推廣食物保存的相關知識。她對冷藏倉儲的改良十分出色,許多食品經銷商向她尋求建議,以製定完善的衛生程序,為她的專業知識贏得了尊重。

事蹟

彭寧頓於 1908 年作為美國官方代表,參加在巴黎舉行的第一屆國際製冷大會(她終生參與此會議)。作為唯一的女性代表,雖然她沒有發明製冷,但開發了確保冷藏食品保持新鮮和可食用的程序,並幫助建立了製冷行業,製冷也成了她的主要研究重點。

彭寧頓為許多科學和醫學期刊做出了貢獻,不僅是美國科學促進會、美國化學學會和生物化學家協會的成員,也是費城病理學會等多個學術學會的成員之一。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

1920 年,她成為美國製冷工程師學會第一位女性會員,她積極參與了該組織的計劃、教育和出版委員會,1923 年彭寧頓被美國暖冷氣空調工程師學會(ASHRAE)認可為美國最重要的食品冷藏及家用製冷權威,1947 年成為美國製冷工程師協會的會員。

參考資料:

文章難易度
椀濘_96
12 篇文章 ・ 20 位粉絲
喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)

0

0
0

文字

分享

0
0
0
Intel® Core™ Ultra AI 處理器:下一代晶片的革命性進展
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/21 ・2364字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 Intel 委託,泛科學企劃執行。 

在當今快節奏的數位時代,對於處理器性能的需求已經不再僅僅停留在日常應用上。從遊戲到學術,從設計到內容創作,各行各業都需要更快速、更高效的運算能力,而人工智慧(AI)的蓬勃發展更是推動了這一需求的急劇增長。在這樣的背景下,Intel 推出了一款極具潛力的處理器—— Intel® Core™ Ultra,該處理器不僅滿足了對於高性能的追求,更為使用者提供了運行 AI 模型的全新體驗。

先進製程:效能飛躍提升

現在的晶片已不是單純的 CPU 或是 GPU,而是混合在一起。為了延續摩爾定律,也就是讓相同面積的晶片每過 18 個月,效能就提升一倍的目標,整個半導體產業正朝兩個不同方向努力。

其中之一是追求更先進的技術,發展出更小奈米的製程節點,做出體積更小的電晶體。常見的方法包含:引進極紫外光 ( EUV ) 曝光機,來刻出更小的電晶體。又或是從材料結構下手,發展不同構造的電晶體,例如鰭式場效電晶體 ( FinFET )、環繞式閘極 ( GAAFET ) 電晶體及互補式場效電晶體 ( CFET ),讓電晶體可以更小、更快。這種持續挑戰物理極限的方式稱為深度摩爾定律——More Moore。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另一種則是將含有數億個電晶體的密集晶片重新排列。就像人口密集的都會區都逐漸轉向「垂直城市」的發展模式。對晶片來說,雖然每個電晶體的大小還是一樣大,但是重新排列以後,不僅單位面積上可以堆疊更多的半導體電路,還能縮短這些區塊間資訊傳遞的時間,提升晶片的效能。這種透過晶片設計提高效能的方法,則稱為超越摩爾定律——More than Moore。

而 Intel® Core™ Ultra 處理器便是具備兩者優點的結晶。

圖/PanSci

Tile 架構:釋放多核心潛能

在超越摩爾定律方面,Intel® Core™ Ultra 處理器以其獨特的 Tile 架構而聞名,將 CPU、GPU、以及 AI 加速器(NPU)等不同單元分開,使得這些單元可以根據需求靈活啟用、停用,從而提高了能源效率。這一設計使得處理器可以更好地應對多任務處理,從日常應用到專業任務,都能夠以更高效的方式運行。

CPU Tile 採用了 Intel 最新的 4 奈米製程和 EUV 曝光技術,將鰭式電晶體 FinFET 中的像是魚鰭般阻擋漏電流的鰭片構造減少至三片,降低延遲與功耗,使效能提升了 20%,讓使用者可以更加流暢地執行各種應用程序,提高工作效率。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
鰭式電晶體 FinFET。圖/Intel

Foveros 3D 封裝技術:高效數據傳輸

2017 年,Intel 開發出了新的封裝技術 EMIB 嵌入式多晶片互聯橋,這種封裝技術在各個 Tile 的裸晶之間,搭建了一座「矽橋 ( Silicon Bridge ) 」,達成晶片的橫向連接。

圖/Intel

而 Foveros 3D 封裝技術是基於 EMIB 更進一步改良的封裝技術,它能將處理器、記憶體、IO 單元上下堆疊,垂直方向利用導線串聯,橫向則使用 EMIB 連接,提供高頻寬低延遲的數據傳輸。這種創新的封裝技術不僅使得處理器的整體尺寸更小,更提高了散熱效能,使得處理器可以長期高效運行。

運行 AI 模型的專用筆電——MSI Stealth 16 AI Studio

除了傳統的 CPU 和 GPU 之外,Intel® Core™ Ultra 處理器還整合了多種專用單元,專門用於在本機端高效運行 AI 模型。這使得使用者可以在不連接雲端的情況下,依然可以快速準確地運行各種複雜的 AI 算法,保護了數據隱私,同時節省了連接雲端算力的成本。

MSI 最新推出的筆電 Stealth 16 AI Studio ,搭載了最新的 Intel Core™ Ultra 9 處理器,是一款極具魅力的產品。不僅適合遊戲娛樂,其外觀設計結合了落質感外型與卓越效能,使得使用者在使用時能感受到高品質的工藝。鎂鋁合金質感的沉穩機身設計,僅重 1.99kg,厚度僅有 19.95mm,輕薄便攜,適合需要每天通勤的上班族,與在咖啡廳尋找靈感的創作者。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

除了外觀設計之外, Stealth 16 AI Studio 也擁有出色的散熱性能。搭載了 Cooler Boost 5 強效散熱技術,能夠有效排除廢熱,保持長時間穩定高效能表現。良好的散熱表現不僅能夠確保處理器的效能得到充分發揮,還能幫助使用者在長時間使用下的保持舒適性和穩定性。

Stealth 16 AI Studio 的 Intel Core™ Ultra 處理器,其性能更是一大亮點。除了傳統的 CPU 和 GPU 之外,Intel Core™ Ultra 處理器還整合了多種專用單元,專門針對在本機端高效運行 AI 模型的需求。內建專為加速AI應用而設計的 NPU,更提供強大的效能表現,有助於提升效率並保持長時間的續航力。讓使用者可以在不連接雲端的情況下,依然可以快速準確地運行各種複雜的 AI 算法,保護了數據隱私,同時也節省了連接雲端算力的成本。

軟體方面,Intel 與眾多軟體開發商合作,針對 Intel 架構做了特別最佳化。與 Adobe 等軟體的合作使得使用者在處理影像、圖像等多媒體內容時,能夠以更高效的方式運行 AI 算法,大幅提高創作效率。獨家微星AI 智慧引擎能針對使用情境並自動調整硬體設定,以實現最佳效能表現。再加上獨家 AI Artist,更進一步提升使用者體驗,直接輕鬆生成豐富圖像,實現了更便捷的內容創作。

此外 Intel 也與眾多軟體開發商合作,針對 Intel 架構做了特別最佳化,讓 Intel® Core™ Ultra處理器將AI加速能力充分發揮。例如,與 Adobe 等軟體使得使用者可以在處理影像、圖像等多媒體內容時,能夠以更高效的方式運行 AI 算法,大幅提高創作效率。為各行專業人士提供了更加多元、便捷的工具,成為工作中的一大助力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
199 篇文章 ・ 305 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

3
0

文字

分享

0
3
0
最理想的元素週期表?其實元素週期表有很多種!——《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》
日出出版
・2023/06/10 ・2017字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

前面幾章都在談元素週期表,但還有一個重要面向沒有提到。為什麼有這麼多元素週期表出版,而且為什麼現在的教科書、文章、網路,提供這麼多種元素週期表?有沒有「最理想的」元素週期表?追求最理想的元素週期表有意義嗎?如果有,我們在找出一份最佳週期表的過程中取得那些進展?

種類數量可觀的元素週期表

愛德華.馬蘇爾斯(Edward Mazurs)關於週期表歷史的經典著作中,收錄自一八六○年代首張元素週期表繪出以來,大約七百張的元素週期表。

馬蘇爾斯的書本出版已過了四十五年左右;之後,期間至少又有三百張週期表問世,如果再加上網路上發表的就更多了。為什麼會有這麼多元素週期表,這件事情需要好好解釋。當然,這些元素週期表中,許多並沒有新的資訊,有些從科學的觀點來看甚至前後矛盾。但即使刪除這些具有誤導性的表,留下的數量還是非常可觀。

元素週期表的變體:有圓形的還有立體的?

我們在第一章看過元素週期表的三個基本形式:短元素週期表中長元素週期表長元素週期表。這三類基本上都傳達差不多的訊息,但相同原子價(編按:原子的價數,金屬為正價、非金屬為負價)的元素,在這些表中有不同的分族。

此外,有些週期表不像我們一般認識的表格那樣四四方方。這種變體包括圓形橢圓的週期系統,比起長方形的元素週期表,更能強調元素的連續性。不像在長方形的表上,在圓形或橢圓形的系統中,週期的結尾不會中斷,例如氖和鈉、氬和鉀。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但是,不像時鐘上的週期,元素週期表的週期長度不同,因此圓形元素週期表的設計者需要想辦法容納過渡元素的週期。例如本菲(Benfey)的元素週期表(圖 37),過渡金屬排列的地方從主要的圓形突出來。也有三維的元素週期表,例如來自加拿大蒙特簍的費爾南多.杜福爾(Fernando Dufour)所設計的(圖 38)。

圖 37/本菲(Benfey)的圓形元素週期表。圖/《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表
圖 38/費爾南多.杜福爾(Fernando Dufour)的三維元素週期表。圖/《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表

但我認為,這些變體都只是改變週期系統的描繪形式,它們之間並無根本上的差異。稱得上重要變體的,是將一個或多個元素放在和傳統元素週期表中不同的族。討論這點之前,我先談談元素週期表一般的設計。

元素週期表的概念好像很簡單,至少表面上是,因此吸引業餘的科學家大展身手,發展新的版本,也常宣稱新的版本某些地方比過去發表的更好。

當然,過去有過幾次,化學或物理學的業餘愛好者或外行人做出重大貢獻。例如第六章提過的安東.范登.布魯克,他是經濟學家,也是首先想到原子序的人,他在《自然》等期刊發展這個想法。另一個人是法國工程師夏爾.雅內(Charles Janet),他在一九二九年發表「左階式元素週期表」(Left-step periodic table),後來持續受到週期表的專家和業餘愛好者的關注(圖 39)。

圖 39/夏爾.雅內(Charles Janet)的左階式元素週期表。圖/《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表

「理想」的追求

那麼,追求最理想的元素週期表真的有意義嗎?我認為,這個問題的答案取決於個人對週期系統的哲學態度。一方面,如果一個人相信,元素性質近似重複的現象是自然世界的客觀事實,那麼他採取的態度是實在論。對這樣的人而言,追求最理想的元素週期表非常合理。最能代表化學週期性事實的就是最理想的元素週期表,即便這樣的表還沒制訂出來。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另一方面,工具論者或反實在論者看待元素週期表,可能會認為元素的週期性是人類強加給自然的性質。若是如此,就不必熱切尋找最理想的元素週期表,畢竟這種東西根本不存在。對約定俗成論者或反實在論者來說,元素究竟如何呈現並不重要,因為他們相信我們處理的,不是元素之間的自然關係,而是人造關係。

——本文摘自《【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》,2023 年 4 月,日出出版,未經同意請勿轉載。

日出出版
13 篇文章 ・ 7 位粉絲

0

1
1

文字

分享

0
1
1
寫在起司工廠邀請函背面的曠世巨作:元素週期表出現的這一天——《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》
日出出版
・2023/06/09 ・1127字 ・閱讀時間約 2 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

雖然門得列夫一直思考著元素、原子量、分類,但是足足想了十年之久,才終於迎來「我發現了!」這個時刻,就是一八六九年二月十七日這一天,也許可以訂為「我發現了!」紀念日。這一天,他取消了以顧問身分視察起司工廠的行程,決定投入研究他日後最膾炙人口的代表作——元素週期表

真正的發現

首先,他在起司工廠邀請函的背後,把幾個元素的符號列成兩行:

接著,他列出一個稍微更大的陣列,包括十六個元素:

當天晚上,門得列夫就把整個元素週期表都畫了出來,包括六十三個已知元素。此外,這張表還留了幾個空格給當時未知的元素,甚至預測這些未知元素的原子量。

他將這張表複印兩百份,寄給整個歐洲的化學家。同年三月六日,門得列夫的同事在俄羅斯化學學會一場會議上宣布這項發現。一個月內,這個新成立的學會就在期刊上刊登了一篇文章,另一篇更長的則在德國發表。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

多數關於門得列夫的大眾讀物和紀錄片會說他在夢中想到他的元素週期表,或在玩紙牌接龍時把牌當成一個個元素。這兩個故事,尤其後者,現在已經被許多門得列夫的傳記作者視為是杜撰的,例如科學史家麥克.戈爾丁(Michael Gordin)。

原則的堅持

還是回來討論門得列夫的科學方法吧。他和對手洛塔爾.邁耶爾很大的不同是,他不相信所有物質的統一性,也不支持普洛特關於元素具有複合性質的假說。門得列夫也刻意與三元素組的想法保持距離。例如,他提出氟應該和氯、溴、碘放在一起,形成一個至少四個元素的族。

洛塔爾.邁耶爾專注於物理原則,主要關注元素的物理性質,而門得列夫則非常熟悉元素的化學性質。然而,說到分類元素最重要的標準時,門得列夫堅持以原子量排序,不容許有任何例外。當然,許多在門得列夫之前的人,例如尚古多、紐蘭茲、奧德林,以及洛塔爾.邁耶爾都承認原子量的重要性,儘管程度不一。但是門得列夫對原子量與元素的本質有更深層的哲學理解,得以一探尚未被人發現的元素,進入這個未知領域

——本文摘自《【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》,2023 年 4 月,日出出版,未經同意請勿轉載。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

日出出版
13 篇文章 ・ 7 位粉絲