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智慧鞋,就是不讓你累

科學人_96
・2014/01/16 ・877字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 574 ・九年級

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手機顯示運動鞋傳出的「疲勞訊號」,提醒跑者該適度休息。

撰文/呂怡貞

近年國內運動風氣盛行,慢跑蔚為風潮,不過伴隨而來的運動傷害不容輕忽。運動用品結合科技擴增功能,可即時得知使用者的生理或運動狀態,使智慧型運動用品成為運動市場上極力開拓的新商機。

目前市面上的智慧鞋通常裝有測量加速度的加速規,用來記錄步數進而推算出活動量。但一般加速規無法看出運動強度並判斷姿勢、動作,也無法在跑者感到疲累、疼痛前有所提醒。台灣師範大學創新運動科技研究團隊接受Nike公司委託,研發能夠在造成運動傷害前提醒跑者的智慧鞋,相關研究成果刊登於《華人運動生物力學期刊》、《步態與姿勢》及《運動科學期刊》。

圖片來源:國立臺灣師範大學秘書室公共事務中心之師大新聞

這項研究運用了結合加速規和陀螺儀的感測器,除了提升加速規蒐集訊號的頻率,也率先把原本在飛機、船舶和手機上才會使用到的陀螺儀運用到運動鞋。陀螺儀可測量運動時足部內旋的角速度變化。腳踩地面時,足弓會因承受身體重量稍微下壓,不論是行走或跑步,當疲勞現象產生,足弓便會出現漸貼地的情形,此時足部外翻的幅度變大,也就是過度內旋,這會連帶從腳踝、膝蓋、髖關節一路往上形成運動姿勢不良,進而造成運動傷害。

把感測器放在鞋底或鞋側,配合藍芽傳輸,可在智慧型手機上看到足部角速度曲線變化,有利於即時監看使用者的步態特徵,或者可單純設定在使用者即將產生運動傷害前發出警訊。台灣師範大學運動科學研究所教授相子元表示,這套系統是以一般人的運動量建立標準模式,適用於所有人,也可開發成專業選手的運動訓練模式,此外,也可依不同運動型態把感測器放置在身體其他部位,例如裝在手腕可測量低強度的運動。

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目前研發的智慧鞋尚未量產,相子元表示,之後發展需要看Nike的考量,但是此項感應器的應用技術已經成熟,後續應用層面廣。未來,他們將研發遠距傳輸的產品,使得遠端也能即時觀看使用者的活動狀態。

 

刊載於《科學人》雜誌2013年12月142期

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科學人_96
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《科學人》雜誌-遠流出版公司於2002年3月發行Scientific American中文版,除了翻譯原有文章更致力於本土科學發展與關懷。

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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

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。

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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。

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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。

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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。

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就算不是運動員,一般人也會有阿基里斯腱肌腱炎
careonline_96
・2020/01/03 ・2744字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 487 ・五年級

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2019 年 NBA 總冠軍戰中,抱傷於 G5 上陣的杜蘭特僅上場 12 分鐘,就因為右腳阿基里斯腱受傷而傷退。後續確診為阿基里斯腱斷裂,杜蘭特迅速接受手術修補。這消息不僅讓人憂心之後還能否看到奮戰不懈的杜蘭特身影,同時也讓大家注意到阿基里斯腱。

阿基里斯腱是全身最大的肌腱,連接小腿肌肉至腳跟之處。小腿接近膝蓋處的後方肌肉最外層是「腓腸肌」(腓腸肌過於發達的時候,大家會說這是蘿蔔腿),被腓腸肌包覆在小腿內的是「比目魚肌」。腓腸肌和比目魚肌往下接近腳踝處會往下會合為阿基里斯腱,連接到腳跟上。所以要彎曲小腿、活動腳底板都與阿基里斯腱有關。

相較於腓腸肌和比目魚肌,阿基里斯腱真是個非常浪漫的醫學名詞啊!阿基里斯 Achilles 是荷馬史詩《伊利亞德》中希臘人的第一勇士,小時因母親曾捉住他的腳踝浸入冥河之中,阿基里斯全身幾乎刀槍不入,只有腳踝是弱點。而最後阿基里斯就在特洛伊戰爭時被射中腳踝。之後大家就稱呼此處小腿肌腱為「阿基里斯腱」。

萬一阿基里斯腱出現問題,一種是像 KD 杜蘭特的「阿基里斯腱斷裂」,這比較容易發生在運動球員身上。而另一個常見問題是「阿基里斯腱發炎」,就可能發生於不太活動的人身上,我們今天先來看看阿基里斯腱發炎 (Achilles tendinitis) 。

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為何阿基里斯腱會發炎?

說到發炎,可能會有人想,應該是撞到、割到、傷到阿基里斯腱,才會導致發炎吧?其實,你的運動過程中,都不用特別感覺受傷,就可能得到阿基里斯腱的肌腱炎!

阿基里斯腱連接著小腿肌肉和腳跟,代表我們不管是走路、跑步、爬樓梯、跳躍都需要用到阿基里斯腱,每天都需要承受反覆的壓力,因此阿基里斯腱的發炎常是起因於「過度使用」與「退化老化」

如果我們經常叫腳動快一點,或再承受多一點重量,或突然增加運動的強度和時間,都需要阿基里斯腱的配合。想想看,當我們過度使用阿基里斯腱,或使用不當,阿基里斯腱就會承受過多的壓力而發炎。因此常見的危險因子如下:

  • 突然增加運動的強度或時間
  • 體重過重
  • 在不平或過硬的表面上運動
  • 穿著不適當的鞋子運動
  • 小腿肌力不夠

阿基里斯腱發炎的症狀?

  • 早晨起床覺得阿基里斯腱附近很僵硬,並有疼痛感
  • 走路、趕車之後覺得小腿下方到腳後跟的位置愈來愈痛
  • 運動後隔天覺得小腿下方非常痛
  • 總覺得小腿下方很緊
  • 小腿下方變腫,活動後腫塊愈明顯

根據發生位置不同,阿基里斯腱發炎還可以再分成兩種:

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○ 發生在肌腱中段:
這種發炎型態容易發生在年輕,常運動的人身上。起因於運動時經常快速變換位置、速度,導致阿基里斯腱上有些小的撕裂傷,因此變得腫脹,而受傷的肌腱纖維會變厚。

○ 發生在肌腱下段:
這種發炎發稱於阿基里斯腱和腳跟骨頭相連處,不管年輕人或老年人都可能得到,即使是不常運動的人也可能會得到這型的腳跟痛。不過,長距離跑者經常過度使用阿基里斯腱,還是比較有可能得到這類型的肌腱炎。這類肌腱炎容易伴隨著腳跟長出骨刺。

所以我們應該怎樣避免阿基里斯腱肌腱炎?

■ 運動計畫不要說變就變,也要適可而止:
假如你原本一天跑一公里,不要突然下決心每天跑二十公里,就衝了。這對年輕人來說或許覺得身體負擔得起,但說變就變後帶來的壓力會讓肌肉筋膜過快產生變化。尤其你要注意自己的狀況,如果本來就常常覺得小腿肌肉很緊繃,或因為還在成長而小腿肌肉緊繃,就不要突然開始加重量練習,或一次練跑練得很久,請記得先適時放鬆小腿肌肉和阿基里斯腱,才不會讓小腿後方愈來愈緊繃而發炎。

■ 適度休息:
假如你已經會偶爾感到小腿後方的緊繃痛感,可以先減少阿基里斯腱的活動,至少先不要做高衝擊性的運動,像是長時間跑步、跳街舞這樣的訓練。或是你在訓練中要穿插著游泳、騎腳踏車這類低衝擊性的運動,減少過度使用阿基里斯腱。

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■ 選擇鞋子:
選擇鞋子時,要確定鞋子後方不會讓你感到磨來磨去。必要時可使用鞋拔,讓你比較輕鬆地穿脫鞋子,減少後腳跟的摩擦。

■ 適度伸展小腿:
每次結束跑步、跳舞等高衝擊性運動後,就面對牆壁,腳呈弓箭步的前後站,前腳彎曲,後腳伸直,身體往前伸展後腳的小腿,停留十秒鐘。每一腳每天反覆練習二十次。讓肌肉筋膜獲得伸展。

■ 常做離心訓練:
肌肉出力的過程中,肌肉纖維逐漸伸長的這樣的動作可稱為離心訓練。先看手臂二頭肌的話,當你站直垂著手臂,然後舉起啞鈴靠向身體屬於「向心動作」,慢慢放下啞鈴是「離心動作」。因為用力舉起啞鈴會讓二頭肌收縮變短,而慢慢放下啞鈴的過程肌肉則緩緩拉長。

如果看小腿後側的肌肉,墊腳尖、腳底板往下壓的動作會讓後側小腿肌肉縮短,屬於「向心動作」。若把腳底板勾起來,後側小腿肌肉伸長,屬於「離心動作」

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平常要做訓練的話,最簡易的方式是找一個有扶手的樓梯處,腳只要前半部踩在階梯上就好,讓腳的後半部可以往下放,慢慢放到你可以承受的最低位置,感受小腿後方的拉長,停留幾秒後再回到原始位置。然後反覆練習。做離心動作練習時,請不要求快,要有控制地讓繃緊的肌肉緩慢拉長。動的太快,反而容易讓肌肉肌腱受傷。

剛開始時,你可以同時讓兩隻腳的腳後跟都往下降,同時讓兩腳都做離心運動。如果已經比較熟這些肌肉肌腱伸長的感覺,並控制愈來愈好,你可以試試看單腳站立來做拉長小腿肌肉的動作。這時身體的重量都靠這隻腳支撐,會稍微困難。

如果真的小腿下方、腳跟處經常反覆腫脹疼痛,要去找醫師診治。醫師可安排照 X 光看骨頭狀況,也看肌腱是否有鈣化。若要更精細地檢查,需要做核磁共振,評估阿基里斯腱損傷的程度。

假使還不到需要開刀的程度,可以先用止痛消炎藥,並考慮試試看用體外震波,刺激肌腱自我修復。過程中繼續保持每天做離心訓練的習慣。目前較少在這發炎處注射類固醇,因為會有阿基里斯腱斷裂的危險。

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若阿基里斯腱發炎嚴重,患者長期疼痛,則可以考慮開刀治療。手術的方式包括了切除腓腸肌、移除阿基里斯腱受傷的部分,之後用縫線縫合或轉移其他位置的肌腱過來,輔助阿基里斯腱的強度。每人狀況不同,需與醫師好好討論。

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