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人工滑雪場內的定位系統

科景_96
・2011/02/10 ・680字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

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Original publish date:Mar 12, 2009

編輯 HCC 報導

 

德國工程師利用RFID(無線射頻識別技術)建構了人工滑雪場內的運動員滑雪板位置與路徑追蹤系統,定位精度到公分等級,可以協助教練檢視運動員的滑雪技術。

區域定位系統的應用日廣,或因為建築物的遮蔽,無法順利接收衛星訊號,須進行室內人員或車輛定位;或利用RFID(無線射頻識別技術)追蹤物品位置,進行物流管理。德國工程師另有巧思,把區域定位系統應用到滑雪運動員的訓練上。

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工程師把答應器(transponders)包括無線電發射器與接收器應用在滑雪場上,將無線電發射器固定在運動員的滑雪板上,利用滑雪板前後端的小型天線以每秒千次的頻率傳送無線電波。於滑雪場斜坡定距佈置的接收站(receiving stations),擷取無線電波訊號,計算天線發射訊號到接收站的時間,精確的對滑雪板上的天線進行定位。

電腦每千分之一秒計算滑雪板位置一次,隨於螢幕上顯示滑雪板的移動路徑,教練就能檢查滑雪運動員的兩支滑雪板是否保持平行,或能做個標準的回轉動作。

工程技術的跨領域應用端視工程師的豐富知識與巧思。

參考來源:

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本文版權聲明與轉載授權資訊:

 

 

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科景_96
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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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如何靠溫度控制做出完美的料理?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/06/21 ・2705字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 Panasonic 委託,泛科學企劃執行。 

炸雞、牛排讓你食指大動,但別人做的總是比較香、比較好吃?別擔心,只要掌握關鍵參數,你也可以做出完美料理!從炸雞到牛排,烹調的關鍵就在於溫度的掌控。讓我們一起揭開這些美食的神秘面紗,了解如何利用科學的方法,做出讓人垂涎三尺的料理。

美味關鍵 1:正確油溫

炸雞是大家喜愛的美食之一,但要做出外酥內嫩的炸雞,關鍵就在於油溫的掌控。炸雞的油溫必須維持在 160 到 180℃ 之間。當你將炸雞放入熱油中,食物的水分會迅速蒸發,形成氣泡,這些氣泡能夠保證你的炸雞外皮酥脆而內部多汁。

水的沸點是 100℃,當麵衣中的水分接觸到 160℃ 的熱油時,會迅速汽化成水蒸氣。這個過程不僅讓麵衣變得酥脆,也能防止內部的雞肉變得乾柴。

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如果油溫過低,麵衣無法迅速變得酥脆,水分和油脂會滲透到食物中,使炸雞變得油膩。而如果油溫過高,水分會迅速蒸發,使麵衣變得過於硬或甚至燒焦。

油炸時,麵衣水分會快速汽化。 圖/Envato

美味關鍵 2:焦糖化與梅納反應

另一道美味的料理——牛排。無論是煎牛排還是炒菜,高溫烹調都會帶來令人垂涎的香氣,這主要歸功於焦糖化反應和梅納反應。

焦糖化反應是指醣類在高溫下發生的非酵素性褐變反應,這個過程會產生褐色物質和大量的風味分子,讓食物變得更香。而梅納反應則是指醣類與氨基酸在高溫下發生的反應,這個過程會產生複雜的風味分子,使牛排的色澤和香氣更加迷人。

要啟動焦糖化反應和梅納反應的溫度,至少要在 140℃ 以上。如果溫度過低,無法啟動這些反應,食物會顯得平淡無味。

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焦糖化反應


焦糖化反應與梅納反應。圖/截取自泛科學 YT 頻道

油溫與健康

油溫不僅影響食物的風味,也關係到健康。不能一昧地升高油溫,因為每種油都有其特定的發煙點,即開始冒煙並變質的溫度。當油溫超過發煙點,會產生有害物質,如致癌的甲醛、乙醛等。因此,選擇合適的油並控制油溫,是保證烹調健康的關鍵。

說了這麼多,但是要怎麼控制溫度呢?

各類油品發煙點 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

科學的溫度控制

傳統電磁爐將溫度計設在爐面下,透過傳導與熱電阻來測溫,Panasonic 的 IH 調理爐則有光火力感應技術,利用紅外線的 IR Sensor 來測溫,不用再等熱慢慢傳導至爐面下的溫度計,而是用紅外線穿透偵測鍋內的溫度,既快速又精準。

而且因為紅外線可以遠距離量測,如果甩鍋炒菜鍋子離開爐面,也能持續追蹤動態。不會立即斷開功率關掉,只要鍋子放回就會繼續加熱,效率不打折。

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好的溫度感測還要搭配好的溫度控制,才能做出一流的料理。日本製的 Panasonic IH 調理爐,將自家最自豪的 ECONAVI 技術放進了 IH 爐中。有 ECONAVI 的冷氣能完美控制你的室溫,有 ECONAVI 的 IH 調理爐則能為你的料理完美控溫。

有 ECONAVI 的 IH 爐不只省能源、和瓦斯爐相比減少碳排放,更為料理加分。前面說了溫度就是一切的關鍵,但是當我們將食材投到熱鍋中,鍋中的溫度就會瞬間下降,打亂物理與化學反應的節奏,阻止我們為料理施加美味魔法。

所以常常有好的廚師會告訴我們食物要分批下,避免溫度產生太大變化。Panasonic IH 調理爐,只要透過 IR Sensor 一偵測到溫度下降,就能馬上知道有食材被投入並立刻加強火力,讓梅納反應與焦糖化反應能持續發揮變化。而當溫度回到設定溫度,Panasonic IH 調理爐也會馬上將火力轉小,透過電腦 AI 的迅速反應,掌握溫度在最完美區間不劇烈起伏。

不僅保證美味關鍵,更不用擔心油溫超過發煙點而導致油品變質,讓美味變得不健康。

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透過 IR Sensor 精準測溫並提升火力。圖/截取自泛科學 YT 頻道
IH 調理爐完美控溫 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

舒適的烹飪環境

最後,IH 爐還有一個大優點。相比於瓦斯爐,因為沒有使用明火,加熱都集中在鍋具。料理過程更安全,同時使用者也不會被火焰的熱氣搞得心煩意亂、汗流浹背,在廚房也能過得很舒適。而且因為熱能集中,浪費的能源也更少。

因為沒有使用明火,料理過程安全又舒適。圖/截取自泛科學 YT 頻道
Panasonic IH調理爐火力精準聚集在鍋內。圖/Panasonic提供

為了更多的功能、更好的效能,我們早已逐步從傳統按鍵手機換成智慧型手機。一樣的,在廚房內,如果你想輕鬆做出好料理,同時讓烹飪的過程舒適愉快又安全。試試改用 Panasonic IH 爐,一起享受智慧廚房的新趨勢吧!👉 https://pse.is/649gm5

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內建超強GPS!研究發現狗狗靠南北短跑定位,找出最佳回家路線
何如
・2020/08/17 ・2542字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

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眾所周知,狗狗有著一副靈敏的好鼻子,能夠感知周遭環境變化,然而不僅如此,最近更有研究指出,牠們可能還具有另一項隱藏能力——自動導航功能。這項功能就像狗體內擁有能感應磁場的羅盤,可讓牠們利用地球磁場推算陌生地形上的捷徑。

新研究發現,狗從陌生地折返回原點的方式有兩大類:一是隨著氣味依循原路回去的「原路折返」,二是從全新的路跑回來的「偵查折返」,其中有些採用偵查折返的狗會在回程時出現「沿著南北軸短跑」的現象,出現這種行為的狗,更有機會以最短的路徑回到牠們的主人身邊。

圖/Pixabay

磁感悄悄出現?曾經發現狗會「定位」

「(導航能力)這是第一次在狗身上發現」,研究海龜磁感與導航的生物學家凱瑟琳.羅曼 (Catherine Lohmann)註1 如此說道。

她提到,跟鳥類等遷徙動物比起來,對於狗身上導航能力的研究其實相對少得多。英國斑戈大學註2研究鳥類導航的生物學家理查.荷蘭 (Richard Holland) 則附和道:「這是洞察狗如何建構牠們對於整個空間的畫面的機會。」

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不過關於狗、其他動物甚至是人類「或許能夠感知地球磁場」這樣的情形,其實早已有過一些線索。2013年,已經研究磁接收 (magnetic reception) 30年的捷克學者海尼克.布爾達 (Hynek Burda)註3 和他的同事就表示,狗在排尿和排便時會傾向將自己定為南北向,而同時,因為這樣的行為與標記辨認領地有關,所以布爾達將這種定位校準解釋為「能夠協助狗釐清現在的位置與周遭的相對關係」。

然而,這種穩定不變的校準(白話文:知道東西南北),跟導航能力其實是兩回事。

隨意跑開後,狗竟然能從一條完全陌生的路折返?

在新的研究當中,布爾達的學生卡提捷娜.班尼迪克托瓦 (Kateřina Benediktová) 先將攝影機和 GPS 追蹤器放在4隻狗身上,然後再帶牠們到森林裡,接著讓狗四散而去,去追尋平均約 400 公尺外的動物氣息。

有趣的是,GPS 追蹤器顯示狗在回程路上(跑回向牠們的主人)出現兩種行為:一是「原路折返 (dubbed tracking),可能就是隨著氣味以沿著牠來時的路程回去;另一則是「偵察折返 (scouting),也就是從一條全新的路跑回來。

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圖/eLife

當卡提捷娜將獲得的實驗結果資料給布爾達看時,布爾達發現了一個奇怪的特性:在偵察折返的途中,狗會突然停下然後先向著南北軸跑個 20 公尺左右,才再又開始往回跑。那種短暫的 20 公尺小跑有點像是要校準磁場方向的模樣,但卡提捷娜還沒有充足的資料可以肯定這樣的推論。

於是他們擴展了這項研究計畫,幾乎人人都有養一隻獵犬的狩獵管理與野生動物學系註4的同事也投入研究,3年來透過27 隻流浪狗進行數百次實驗。

在進入森林實驗時,研究團隊會試著避免給予狗其他能夠辨識方向的線索。只要情況允許,狗都會被帶到從沒去過的森林裡的一處,如此一來牠便不能依靠熟悉的地標來找路。同時主人會在牠開始漫步時就躲起來,以免狗是藉由看見主人而跑回來。另外,由於狗跑回來時,風向很少是從主人吹向狗的,所以氣味也不太會造成影響。

研究人員仔細看了 223 例的偵查折返狀況,發現狗會在回程時平均漫步約 1.1 公里的距離,而這當中有 170 次出現了「狗先停下,再掉頭沿著南北軸跑 20 公尺」的情形。同時,研究者們也指出,出現這種行為的狗,更有機會以最短的路徑回到牠們的主人身邊。「我真的對這樣的實驗結果感到蠻震撼的」羅曼如此說道。

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圖/eLife

內建羅盤判斷最短回家距離?!其實不太意外

布爾達認為狗之所以會沿著南北軸跑是為了釐清牠們的方向,「這是最合理的解釋」他說。

羅曼則表示,這個行為的意義在於狗可能能夠記得牠們之前的移動路程,然後再藉由參考體內的磁場羅盤,來釐清回家的最短路徑

之後布爾達和卡提捷娜也開始嘗試另一種實驗方法,他們打算在狗的項圈中放入磁鐵,干擾磁場,然後觀察這樣是否會妨礙狗狗辨識方向的能力。這樣的想法與 1980 年曾經發表在《科學》期刊上的一篇爭議性實驗類似,當時的實驗是針對人類,研究者將磁鐵放入蒙眼受測者的眼罩中,實驗結果發現磁鐵似乎會擾亂人類直覺的方向感1

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不過羅蘭大學註5專攻狗隻行為的亞當.米克洛希 (Adam Miklósi) 則認為,要設計磁感的實驗其實是相當繁複的,因為很難排除其他感官,讓一隻動物完全只依靠一種感知來做出行為。

「這樣操作的難處在於為了要百分之百證明磁感,或是任何一種感知,你必須排除所有其他的感知。」

而米克洛希亦說道,其實「狗能夠利用磁場來辨識方向」並不是太令人吃驚的事,因為這似乎是一種古老的能力,而且可能出現在任何會橫越大片土地的哺乳動物身上。羅曼也贊同道:「你會期望動物在狩獵之後能夠藉這種方式回家,顯然能在狗身上看到應該滿合理的。

註解: 

  1. 時任北卡羅萊納大學 (The University of North Carolina at Chapel Hill) 生物系的助理教授。
  2. Bangor University。
  3. 為布拉格捷克生命科學大學 (Czech University of Life Sciences Prague) 的感官生態學家 。
  4. The department of game management and wildlife biology, Czech University of Life Sciences Prague。
  5. Eötvös Loránd University。

參考資料:

  1. Baker, R. R. (1980). Goal orientation by blindfolded humans after long-distance displacement: Possible involvement of a magnetic sense. Science210(4469), 555-557.

本文主要編譯自:Dogs may use Earth’s magnetic field to take shortcuts

何如
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「因為人因思想而獨特,但不說出來就什麼都不是。」 —為自己的冗言話多辯解的小菜鳥。

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想成為狩獵高手?學學狐狸來利用磁場吧!──《變身野獸》
PanSci_96
・2017/08/26 ・2744字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 458 ・五年級

  • 【科科愛看書】天天都覺得心好累、人生好難?那就讓我們放棄當人,跟著搞笑諾貝爾生物獎得主一起《變身野獸》吧!作者為了對動物的日常生活感同身受,不惜親身迎接各種挑戰,吃貓罐頭、用牙齒捕魚、隨地排泄(?)如果你想擁有「不當人的勇氣」,絕不可錯過這份獨一無二的動物生活札記!

打獵也要很科學,用基本三角征服田鼠

時光旅行不只存在詩歌裡,狐狸會利用時光旅行狩獵。如果田鼠從狐狸身體中線任一側的不同角度發出吱吱聲,聲波抵達耳膜的時間點和強度就會有所差異。

一點基本三角學、豐富的經驗加上超多次撲空,狐狸的大腦就會一點一滴慢慢修正。雖然難度比較高(演化已經利用純音[pure-toned]獵物的物種表明這一點),但是狐狸也能找出連續純音的低吟來源:聲波的不同部位會在特定時間點撞進左右耳,如果波鋒震動右耳,波谷就會震動左耳,只要利用中間的差異就能找出聲音來源。

不過這個方法並非萬能。如果狐狸的頭靜止不動,聲波的定位就會從一個點變成美麗的曲面,從聲波來源一路延展到狐狸的頭部。狐狸沒辦法不斷跳躍,試圖從平面上無限個點找出獵物的位置。所以牠們換成兩種更聰明的方法。

狐狸利用聲波定位獵物的位置。圖/Holyrood Magazine

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掌握地球磁場,完美出擊不是問題

首先,狐狸會先動動頭或是耳朵。聲音來源和狐狸之間的曲面會變動,但是來源本身是靜止的。只要比對前後兩種曲面,狐狸就可以縮小可能範圍。轉幾次耳朵、搖幾回頭,狐狸就有足夠自信跳出那一步。不過,牠們還有另一種驚人的細微修正法。

為了了解這個方法有多驚人,建議你先去附近最髒亂的公園觀察正在排便的狗。如果天氣晴朗,牠們喜歡把身體對準南北向排便,那時候地球的磁場很穩定。但是磁場並不總是平靜的:當熔岩核心翻攪,地球表面就會捲起暴風和颮風。不過,只要牛鬼蛇神不作亂,狗的腸胃就會緊緊拴在世界的中心。

目前還不知道狐狸是否也受地球磁場影響,但是答案很可能是肯定的。狐狸絕對有順著地球磁場運轉。牠們很常向著東北方朝小型哺乳類撲去,而且這種方向的成功率更高。東北向攻擊的成功機率是 73%,西南向(跟東北向差 180°)是 60%,其他方向則只有 18%。

這種行為(目前僅知狐狸有此行為)是利用磁場計算攻擊距離,而不是位置或方向。距離比起其他兩者重要。狐狸的棲息地有各種因素會干擾距離計算。例如氣溫和濕度會改變聲波的速度,使得三角學計算出現誤差。聲波也會在草莖之間迂迴蛇行,在枝枒之間彈跳,一會兒巧妙鑽地,一會兒乘風嬉戲。田鼠常走的路徑幾乎長不出青草,沒有窸窣聲替狐狸通風報信。就算有草,徐風也會替田鼠遮掩行蹤。如果距離掌握不佳,狐狸可能再無機會重振旗鼓,發動攻擊。

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地球磁場影響了狐狸的狩獵行為。圖/phys.org

所以狐狸習慣對著磁場的固定角度(偏離北邊 20° 最佳)跳躍,牠們很熟悉這個角度發出的聲音。磁力線和聲線交會之處,獵物就在那裡。還記得英國空軍精準投下彈跳炸彈,轟炸德國魯爾水壩(Ruhr dams)的事嗎?當兩道聚光燈在水面交會,飛行員就曉得他們來到正確的距離,是時候該按下投放鈕。狐狸的狩獵也是同樣道理,只不過牠們的聚光燈是聲波和磁場,炸藥則是爆發的延伸腿筋以及其他約一百條充滿血液、淋巴和飢餓的肌肉纖維。

用磁場跟地球來場親密接觸吧!

真實感受到地球方位是什麼感覺?我也會向狐狸一樣轉頭試圖對準聲音來源,但是假如能靠體液判斷西北方位呢?那表示我的每一步從此都有憑有據,我將和世界萬物建立起緊密聯繫。以前我只是挑個地點製造各種髒亂,如今我將是真正的地球居民。

有一次,我在酒吧聽到幾位老婦抱怨世道衰微。當然,問題都出在年輕人身上,現在的年輕人跟以前不同了。換個有趣的角度,別把她們想成閒閒沒事做、淫蕩、不懂尊敬或爛醉的低下階層老嫗(就算是實情),她們只是對地球磁場過於敏感罷了。

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「妳知道嗎,那些傢伙說教會什麼的全都沿著磁力線連成一條,一路連到古老山丘之類的。」

「不會吧!」

「是真的。妳聽我說,他們說全國到處都是磁力的線,古代人知道這回事,所以把房子都蓋在線上。」

「才怪!」

「是真的啦,說不定我現在就坐在線上呢。屁股好像有點麻麻的。」

對話就這樣繼續下去:屁股麻、胸部麻,那條難看的長褲也跟著帶電了;從貝尼多爾姆(Benidorm)買來的二手壁爐找人看過風水了。老婦徹夜咯咯笑,我則點了一瓶原本以為不需要的啤酒試圖麻痺自己,埋首於《綠斗篷》(Greenmantle)中。

被老婦嫌棄的孫子說得對。隨便找一隻狐狸、叢林居民、正在半蹲撇條的狗,或是現代文明之前的任一人,他們都會點頭稱是。除了埋葬和直接踩進土裡之外,是磁力讓人類定錨在地球上。我們是吸在冰箱上的字母磁鐵,要拼出有條理的單字,唯一方法就是待在原地不動。如果像晚期舊石器時代那樣不帶磁性,人類就會盲目失根,不曉得身在何處,無法與土地親密相處,更不明白自己是誰,又為何出現在這裡。

是磁力讓人類定錨在地球上。圖/Public Domain, wikimedia commons

至少在滴到啤酒的筆記本上,我如此自以為是又幼稚地寫下這段話。我的磁力並不比老婦強。我的祖先和老婦的祖先,都在幾千年前砍斷自己的雙腿,挖出雙眼。但至少我很清楚,失去雙腿雙眼的人類確實弱化了。

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也許是我誇大其詞。狐狸對準磁北極二十度出擊,其實只是像乒乓球選手轉動手腕,以求擊出角度最大的上旋球。但無論如何,這個角度絕對是刻意對準的。於是斟酌之後,我認為自己並沒有誇大,因為世界級乒乓球選手和球桌的關係是如此奧妙。對我來說,那張球桌僅僅是一塊木材;對選手而言,那是展現奇蹟的舞台,也是繡出絕無僅有美景的刺繡架,這一切都是因為選手和球桌建立起關係。

所以說,沒有磁力的我,只能把這世界看成幾片木材,而不是國際桌球錦標賽的專用球桌。反觀狐狸,可是不分晝夜打著乒乓呢。


 

 

 

 

本文摘自《變身野獸:不當人類的生存練習》行人文化驗室出版。

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