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毋需GPS的定位與導航技術!

科景_96
・2011/02/09 ・764字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 559 ・八年級
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國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

Original publish date:May 07, 2005

編輯 隆欽 報導

瑞典林雪平大學(LinkOping University)的Rickard Karlsson提出一種毋需GPS即可定位並導航的新技術。

GPS(全球衛星定位系統,Global Position System)是藉由接收衛星訊號,以求得位置的一種技術,已廣泛應 用於軍事、追蹤、戶外活動、以及各式交通工具的定位與導航。但 GPS亦有其限制,如訊號易受金屬或建築物遮蔽、易被其他訊號干 擾等,且在水下的潛艇亦因無法接收到衛星訊號而無法使用GPS。

Rickard Karlsson的博士論文提出利用「粒子濾波」(particle filter)的數學演算法,讓船隻或飛機毋需使用GPS即可進行定位與導 航。該技術是利用既有的雷達設備,求得船隻與附近陸地的距離,進 行「依據模擬」(simulation-based),再與數位海圖進行比對,即 可求得船隻的位置,毋需使用GPS進行導航。該技術亦可用於水下的潛 艇,藉由聲納訊號求得距離,再與水深圖作比對,同樣可以進行定 位。

該技術僅需在船隻或潛艇的電腦上安裝程式,不需另外加裝硬體 設備,且不容易受到干擾。在初步的測試中,該技術的確奏效,模擬 的結果和已有的數位海圖相去無幾。該演算法除了可應用在導航之 外,亦可使用在機器人的定位、追蹤,甚至可應用在避免車與車之間 的碰撞等。

科技的發展讓我們更方便,也更倚賴。在GPS的應用已深入各處 的今天,模擬技術開啟了定位與導航的另一個可能!

原始論文
Karlsson, R. (2005) . Particle Filtering for Positioning and Tracking Applications. Linkoping University, Linkoping, Sweden.
http://www.control.isy.liu.se/research/reports/Ph.D.Thesis/PhD924.pdf
http://www.control.isy.liu.se/~fredrik/reports/03icasspkarlsson.pdf
http://www.control.isy.liu.se/~fredrik/reports/03SSP.pdf

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Aug 22, 2010] GPS的未來可能發展趨勢
  • [Aug 01, 2010] 沒有GPS的戰場
  • [Nov 17, 2003] 空中的地震測站

  • 文章難易度
    科景_96
    426 篇文章 ・ 6 位粉絲
    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

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    月亮臉、水牛肩,原來是皮質醇濃度過高!——庫欣氏病症狀與治療
    careonline_96
    ・2023/05/30 ・2379字 ・閱讀時間約 4 分鐘

    「醫師,我的月經都很不規則。」30 多歲的陳小姐煩惱地說。

    導致月經不規則的原因很多,必須仔細詢問病史。長庚紀念醫院內分泌暨新陳代謝科陳玟潔醫師指出,由於患者有月亮臉、月經不規則、血糖異常等問題,且理學檢查發現腹部出現深紫色條紋,懷疑皮質醇過多,遂安排一系列內分泌檢查。並根據檢查結果進一步安排腦下垂體核磁共振檢查,發現腦下垂體有一個 0.6 公分的腫瘤,因此診斷為庫欣氏病。

    陳玟潔醫師說,神經外科醫師利用內視鏡,從鼻腔進行經蝶竇腦下垂體腫瘤切除術,順利移除腫瘤。病理報告顯示腫瘤異常分泌促腎上腺皮質素 ACTH,因此造成身體產生過多皮質醇,而導致各種症狀。

    術後追蹤一段時間後,患者的皮質醇濃度回復正常,經期和血糖濃度變得規則,月亮臉也漸漸消失。

    談到庫欣氏病(Cushing’s disease),要先認識所謂的庫欣氏症(Cushing’s syndrome),陳玟潔醫師表示,庫欣氏症是由於患者體內的皮質醇過多,導致身體代謝混亂,並造成各個器官的病變。可能成因包括外源性與內源性,「外源性」是攝取過多人工合成的皮質醇,「內源性」則是因為身體製造過多的皮質醇,導致體內的皮質醇濃度過高。

    不管是幼兒或是成人,庫欣氏症患者最常見的病因是「外源性」,就是吃了太多的類固醇。陳玟潔醫師說,根據台灣的統計,有超過六成都是這個原因,所以必須仔細詢問病史和用藥紀錄,了解是否曾經因為發炎或自體免疫疾病而接受過相關治療、是否自行購買一些藥物或黑藥丸、是否有打過不明止痛針等。

    庫欣氏病為「內源性」,患者因為腦垂體的刺激使體內分泌過多皮質醇而對身體機能造成影響,產生多種症狀,包括月亮臉、水牛肩、中樞型肥胖、下肢水腫、皮膚變薄、紫色紋路、毛髮增生、容易瘀青、色素沉著等。

    陳玟潔醫師解釋,中樞型肥胖是指腹部和臉部明顯較為肥胖,四肢相對瘦小;患者的皮膚會變薄、容易瘀青、有色素沉著,腹部可能出現紫色紋路。庫欣氏病剛開始可能只會出現其中一、兩個症狀,然後數月至數年內才會陸續出現其他表現。

    皮質醇主要功能包括調節蛋白質、醣類、脂肪的代謝,且跟血壓與心血管功能有關。皮質醇還可以視為壓力荷爾蒙,幫助身體應付壓力,所以當我們生病或壓力太大的時候,都有可能讓皮質醇的分泌增加。

    陳玟潔醫師說,庫欣氏病的共病很多,例如可能造成高血壓、糖尿病、電解質不平衡等;在骨骼肌肉方面有可能造成肌肉無力、骨質疏鬆;女性患者可能出現月經週期不規則,或月經沒來等狀況。

    「出現庫欣氏病時,一定要積極處理,」陳玟潔醫師說,「如果沒辦法有效降低皮質醇濃度的話,死亡風險可能高達一般人的 2.8 至 16 倍!」

    懷疑有庫欣氏症,該做哪些檢查?

    懷疑有庫欣氏症時,醫師會先在門診進行初步檢查,若有需要再安排住院檢查。陳玟潔醫師說,檢查包括收集 24 小時尿液並檢驗尿液中游離皮質醇的量,也可以做隔夜 1mg dexamethasone 抑制測驗,就是在晚上 11 點吃藥,然後第二天早上 8 點到醫院抽血,因為體內的荷爾蒙會受到日夜節律的調控,所以在不同時間點抽血,檢驗的參考值會不一樣。

    如果檢查有異常,可能會請病患住院,進行兩天的低劑量或者是高劑量的抑制試驗,就是在特定的時間吃藥,然後再抽血和收集尿液。醫師會根據這些檢查的結果,評估是腎上腺或腦下垂體的原因,然後安排電腦斷層或核磁共振等影像檢查。

    庫欣氏病該如何治療?

    經過一系列檢查,證實有腦下垂體腫瘤造成皮質醇分泌過多,便可診斷為庫欣氏病。陳玟潔醫師說,針對庫欣氏病,手術是治療的首選。目前的主流是微創手術,神經外科醫師會利用內視鏡,經由鼻腔穿過蝶竇,進行腦下垂體腫瘤切除術。臺大醫院的研究顯示,手術後的緩解率可以超過八成。陳玟潔醫師說,剛開完刀一週內,患者體內的荷爾蒙尚未穩定,因此要特別留意是否有不足並適時補充。

    假使患者不適合接受手術,或者是開刀後又復發的庫欣氏病不適合再次手術,就會考慮使用藥,主要是抑制類固醇合成或是作用在腦下垂體的藥物。

    此外,也可能使用放射治療,也就是俗稱的電療。陳玟潔醫師說,放射治療會影響整個腦下垂體,後續出現腦下垂體功能低下的機會較高,必須定期追蹤。

    醫師會根據患者的狀況,擬定合適的治療計畫。陳玟潔醫師說,長期追蹤的結果顯示,如果能讓病情獲得妥善控制,患者的存活率和一般人相近。

    貼心小提醒

    庫欣氏症是因為過多皮質醇對全身造成影響,而導致月亮臉、水牛肩、中樞型肥胖、肌肉無力、皮膚變薄、容易瘀青、月經不規則等,此外還可能導致高血壓、高血糖、高血脂、心血管疾病等共病,增加死亡風險。陳玟潔醫師提醒,若發現疑似庫欣氏症的表現,要盡快就醫,把握治療時機!

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    一個人獨立思考的效果,竟然比一群人集體腦力激盪好嗎?——《怪咖心理學之 59 秒的練習》
    azothbooks_96
    ・2023/05/29 ・2430字 ・閱讀時間約 5 分鐘

    國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

    「集體思考的效果比較好」是一種迷思?

    一九四○年代初期,在廣告界擔任高層的艾力克斯.奧斯本(Alex Osborn)表示,把一群人放在一個房間裡,叫他們依循一套簡單的原則進行討論,就有可能提升創意,例如盡可能提出大量的想法、鼓勵天馬行空的點子、不要批評或評估任何人的看法等等。

    奧斯本宣稱:「和一群人合作思考時,會比獨立思考想出的點子多兩倍。」

    在創意構思上,團隊的成效真的比較好嗎? 圖/envato

    當然,他的創新方法很快就席捲全球。多年來,全球各地的公司都鼓勵員工用這種方法解決關鍵問題。

    研究人員費盡心思測試了集體腦力激盪的效用。在一個典型的實驗中,他們把一群受測者隨機分成兩組,其中一半是「集體合作組」,他們一起待在一個房間裡。研究人員告訴他們標準的腦力激盪原則,請他們想辦法解決特定的問題(例如設計新的廣告活動,或是想辦法解決交通阻塞的問題)。另五人則是各自待在五個房間裡,實驗者也是給他們同樣的指示與任務,請他們獨自想辦法解決問題。

    事後研究人員加總兩種情況下想出的點子數,並請專家評估點子的優劣。結果研究顯示集體腦力激盪的效果會優於獨立思考嗎?很多科學家都不太相信。英國肯特大學(University of Kent)的布萊恩.穆蘭(Brian Mullen)與同仁分析以這種方式測試腦力激盪效用的二十個研究,他們驚訝地發現,多數實驗中,獨自思考的受測者想出來的點子數量與品質都比團隊優異。

    研究人員發現獨自思考出來的點子,在質與量上都比團隊想出來的好。 圖/envato

    其他研究顯示,集體腦力激盪可能失敗,一種名叫「群性虛耗」(social loafing)的現象可能是原因所在。一八八○年代末期,法國農業工程師馬克斯.林格曼(Max Ringelmann)一心想讓工人盡可能提高效率。他試過數百種實驗後,在不經意下發現一個意外的效果,就此啟發了一世紀的心理研究。

    團隊工作常遇到的問題:群性虛耗

    林格曼有一項研究是叫人拉繩子升起重物,他原本預期團隊合作會比一人獨自拉起時更努力,但實驗結果正好相反。一人獨拉時,可拉起八十五公斤;但集體拉動時,一人平均只拉六十五公斤。其他的研究顯示,這種現象就像第二章「說服」提過的旁觀者效應,主要是因為責任分散所致。一人獨自運作時,成敗完全取決於自己的能力與努力。成功時,榮耀一人獨享;失敗時,責任一人獨擔。加進其他人後,每個人突然間都不是那麼努力了,因為他們知道團隊做得好,個人也不會受到讚美;團隊做不好,總是可以怪到別人頭上。

    在團隊中可能會遇到互相卸責的情況。 圖/GIPHY

    研究顯示,很多種情況下都可以看到群性虛耗的現象。

    叫大家盡量製造噪音時,一人製造的噪音比加入團隊時製造的還多; 叫大家加總一排數字時,愈多人一起加總,工作效率愈差;叫大家想點子時,一人構思比團隊思考更有創意。這是一種普遍的現象,在世界各地的研究中都可以看到,包括美國、印度、泰國、日本等地。

    總之,如今許多研究顯示,七十多年來,運用集體腦力激盪可能沒有激發創意,反倒在無意間壓抑了創意。大家合作時,並沒有誘因投入更多的時間與精力,以思考優異的點子,大多時候都無法跳脫窠臼,做另類思考。

    所以想發揮創意,只要遠離群體就行了嗎?

    不是。事實上, 有些研究顯示,如果你真的想發揮創意,可以採用幾個又快又有效的技巧。你只需要瞄一眼合適的現代藝術作品,工作時躺下來,什麼也不做,或在桌上擺放植物就行了。

    測試創意

    心理學家想出許多稀奇古怪的方法來測試創意。有時他們給受測者一塊磚頭,讓他們在幾分鐘內思考磚頭的可能用法; 有時他們給受測者一枝鉛筆與一張方形的紙,叫他們把紙折成不同的東西(例如電視、魚缸、書等等)。在這兩項實驗中,研究人員都會計算受測者想出的點子數,並評估那些點子的原創性。

    研究人員也常使用多種視覺與言語上的橫向思考問題,你可以試試以下的問題,測試你的創意: 

    1) 你能否在下列算式中加一條線讓算式成立?(唯一的規定是你不能把那條線斜放在等號上,讓等號變成不等號≠)。10  10  11 =  10.50

    2) 喬安娜和傑基是同年同月同日生,他們父母相同,但他們不是雙胞胎,為什麼? 

    3) 一個男人和鎮上二十個不同的女人舉行婚禮,她們都還活著,他也沒離過婚。一夫多妻是非法的,但這個人卻沒有違法,為什麼? 

    4) 一個人走進古董店,想賣掉一個漂亮的銅幣。銅幣的一面是羅馬皇帝的頭像,另一面顯示 500B.C.(西元前五百年),古董商馬上就知道那銅幣不是西元前五百年製造的,為什麼? 

    【答案】

    1) 這和時間有關。在第二個 1 上面加一橫,把 10 變成 To,那算式就變成「10 TO 11=10.50」(差十分到十一點),亦即十點五十分。

    2) 喬安娜和傑基是三胞胎中的兩位。

    3) 那人是牧師,是婚禮的證婚人。

    4) 西元前五百年是在耶穌誕生之前,所以那時製造的硬幣不會印上 B.C.(before Christ)的簡寫。

    ——本文摘自《怪咖心理學之59秒的練習,靠表情、姿勢和小動作,輕鬆翻轉工作與人生!、社區裡的用藥悲劇與重生》,2023 年 4 月,漫遊者文化出版,未經同意請勿轉載。

    azothbooks_96
    45 篇文章 ・ 17 位粉絲
    漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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    精神個案系列:說自閉症患者聽得進去的「畫」
    胡中行_96
    ・2023/05/29 ・1633字 ・閱讀時間約 3 分鐘

    在美國賓州有個 19 歲的非裔青年,近來狂妄自大、幻想戀情、行為怪異,而且憂鬱又想自殺。他一廂情願地認定自己能拯救宇宙,還有某位女同學真心愛他。住院病房的醫師,開立抗精神病藥物 olanzapine,試圖將他拉回現實;以及選擇性血清素再吸收抑制劑 fluoxetine,以化解其心中執念。不過,藥物並非萬能,有些事情還是得仰賴諮商。[1]

    泛自閉症障礙

    這名青年罹患情感性思覺失調症(schizoaffective disorder),難免有些極端情緒和不切實際的想法,[1, 2]醫療團隊必要跟他懇談。然而,他非住院原因的泛自閉症障礙(autism spectrum disorder),卻是溝通的挑戰。[1]自閉者的腦部發育與眾不同,雖然不減損智能,但是會影響其感知,以及與外界互動的方式。[3]換句話說,別人想講的內容,青年未必不能理解,問題是要怎麼讓他先聽進去。

    泛自閉症障礙的症狀繁多,以下是其中幾個例子:

    • 缺乏情緒或非言語的交流,比方說:不太有表情,或點頭、搖頭等動作。[3]
    • 說話時,不看對方的眼睛。[3]
    • 偏好規律;當情況改變,就非常焦慮。[3]
    • 對某些感官刺激,像是聲音或疼痛等,有異常強烈的反應。[3]
    • 鍾情於狹隘的興趣,僅談論特定的議題,或者只玩某種玩具。[3]
    • 不擅長處理情緒。[3]
    • 無法維持穩定的人際關係,因而感到孤獨。[3]

    儘管溝通品質不甚理想,該說的話還是得說。治療團隊看青年的「戀愛」,該是郎有情妹無意,便勸他想想對方就好,別致電或登門騷擾。不曉得到底聽進去幾分,青年最後勉強同意。[1]

    不當舉止

    出院才一週,青年又被送回來了,這次展露殺人意圖:宣稱家人若阻止他拜訪「女友」,他就神擋殺神,佛擋殺佛。根據其姊妹的說法,青年之前返家後,曾接近該「女友」的住處,因此觸景生情,無法自拔。看來上次住院期間的好言相勸,效果微弱。現在滿腦子性愛的他,對病房裡的女性病友,舉止頗不恰當。醫師將他的抗精神病藥物從 olanzapine,換成 haloperidol,然後又改為 aripiprazole;同時,停止造成副作用的 fluoxetine。多數的精神症狀都改善了,唯獨矯正舉止的方面,仍有待加強。[1]

    畫作意涵

    青年常講,有顆小行星將要撞擊地球,所有人都會死,而他務必救世。這個主題,也頻繁地出現在他的畫作之中。他闡述創作理念的時候,總是長篇大論;換作醫師問診,就變得言簡意賅。幾週來,醫療團隊不斷表達對其作品的好奇。有天,青年終於忍不住解釋:他母親的伴侶曾虐待他與姊妹。醫療團隊恍然大悟,原來圖畫的意思是母親的伴侶如同小行星,所做的惡行令大家遭殃。[1]

    「耶!!」雙眼閃爍著幸遇知音的光芒,青年露出一抹難得的微笑,主動跟醫療人員碰拳。[1]

    圖/Law & Order on GIPHY

    以畫溝通

    總算掌握溝通技巧的醫療團隊,決心拾起畫筆,放手一搏。他們畫了一顆快要被小行星撞擊的地球,外頭包著由人群組成的防護罩。繪製的過程吸引了青年的注意,團隊藉機向他曉以大義:包含他在內的每個人,都擔當保護地球的重責大任。他可以給大家安全感,一起防範攻擊。青年聽完說,懂。[1]

    又過了幾週,他在團體治療的活動中,向眾人表示:「我們要與人為善…這樣地球上的每個人才都能存活。」原來只要方法對了,他不僅能聽懂、記得,還會傳道。[1]

    2021 年於期刊上發表此個案報告的作者群中,大概有《星艦迷航記:銀河飛龍》(Star Trek : The Next Generation)的劇迷。他們將與自閉青年的互動經驗,比喻做劇情裡兩個語言不通的外星種族,找到創意的溝通方式。由於這個重大突破,青年學會了道理,行為舉止也不再使他人困擾。[1]

      

    參考資料

    1. Kim E, Martin K, Karper L, et al. (2021) ‘Darmok and Jalad at the Psych Ward: A Case Demonstration of How to Creatively Communicate with a 19-Year-Old Patient with Autism Spectrum Disorder’. Case Reports in Psychiatry, 6690564.
    2. Schizoaffective disorder’. (09 NOV 2019) Mayo Clinic.
    3. Autism spectrum disorder (ASD)’. (JUN 2022) Health Direct.