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點字教學手套:可以分心的學習法

雷漢欣
・2014/07/08 ・1162字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 493 ・六年級

Credit:Vater_fotografo@ Flickr
Credit:Vater_fotografo@ Flickr

許多年前,喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的研究人員研發出高科技手套,可以在45分鐘內教初學者彈一段鋼琴曲,研究人員原本期待鋼琴手套能有卓越的成就,卻驚喜的發現意外的成果:教人們學會讀寫點字(Braille),厲害的是,人們在學點字的時候不需要專心在指尖上,可以一邊打電動,或是放空。

穿戴式科技的領航者,喬治亞理工學院的教授Thad Starner說:「這個學習法的機制是『被動觸覺學習(passive haptic learning,PHL)』,我們知道人們可以用振動學會動作技能,而不必專注在手上。」在他們新的研究裡,Starner跟他的博士生Caitlyn Seim測試這個手套的點字教學成效。每個受試者穿戴一雙手套,有微小的振動馬達鑲嵌在指關節處,馬達會發出振動序列,對應著某個片語的點字打字模式,語音提示同時讓受試者知道此打字序列產生的字母,最後,每個人在沒有語音提示和振動的幫助下,試著在鍵盤上打出這個片語。

穿戴式電腦科技讓人在忙碌的同時學讀寫點字。Credit: Image courtesy of Georgia Institute of Technology
穿戴式電腦科技讓人在忙碌的同時學讀寫點字。來源:Georgia Institute of Technology

這些振動序列接著在分心試驗中再次出現,他們要求受試者忽略手套,讓他們玩30分鐘的遊戲,其中一半的受試者會感受到反覆出現的振動和並聽到語音提示,另一半只會聽到提示音,遊戲結束後,兩組受試者都脫掉手套,試著打出這個片語。「只有語音提示的組別在兩次測驗的表現都差不多(也跟預實驗的基準一樣)」Starner說,「但是有振動教學的組別提高了三分之一的正確率,有些甚至完美。」

「值得注意的是,我們發現人們可以將如何打出點字的知識轉移成如何『閱讀』點字,」Seim說,「在打字測驗後,被動學習者能夠讀出並認出片語中百分之七十以上的字母。」參與試驗的受試者都沒有在鍵盤上打過點字,也沒學過點字,這個試驗也沒有加入螢幕或視覺回饋,所以受試者不會看到自己究竟打出了什麼,也不知道整個試驗中自己的正確率有多高。「整個學習過程中唯一的指導途徑就是觸覺介面。」Seim說。

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Seim現在正在進行第二期的研究,在四個階段內利用PHL教人學會全部的點字字母表。在八個接受PHL的參與者中,有75%的人在打字表現完美,控制組中則沒有人有這樣的成就,僅僅4小時的教學後,PHL的受試者也能夠認得和讀出字母表中90%以上的字母。

全世界有四千萬個盲人,然而點字教育在學校被大量忽視,只有10%的盲人能學會這種語言,人在晚年也很難學會點字,糖尿病患者、傷患、退役軍人、老人都有失明的傾向,這個手套將會提供額外的幫助。除了教人彈鋼琴,研究人員稍早也展示了這個手套改善脊椎損傷患者的知覺和行動力的能力。

這個點字研究將會在今年9月18日於西雅圖的國際穿戴式科技論壇(International Symposium on Wearable Computers,ISWC)上呈現。

資料來源:

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Wearable computing gloves can teach Braille, even if you’re not paying attention. ScienceDaily [June 23, 2014]

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雷漢欣
20 篇文章 ・ 5 位粉絲
PanSci的菜菜實習編輯,來自溫馨的動科系,心情好的時候喜歡說「你知道嗎!?」小故事,即使常得到「誰不知道阿.......」的冷眼回應,也不改其志。

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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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從販賣機到智慧設備:物聯網的發展歷程
數感實驗室_96
・2024/06/23 ・1135字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

在這個通信技術普及的年代,我們不斷介紹各式各樣的通信技術。大多數的通信技術都是為人服務的,這似乎是理所當然的。然而,有一種通信技術並非直接為人服務,而是為物體之間的交流提供支持。這種技術不僅存在,而且在現代已經成為最主要的通信形式之一,我們稱之為——物聯網(IoT)。

物聯網,Internet of Things,簡稱 IoT,顧名思義就是物品,機器、設備連上網路。

在我們生活中,如智慧手錶和藍牙耳機這些穿戴式設備,它們各自擁有特定功能,同時又能透過藍牙技術相互連結,這就是物聯網的一種應用。

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你可能會問,手機也算是物聯網的設備嗎?

這取決於你如何定義和使用手機。如果是人們使用 5G 或 4G 技術彼此傳訊息和溝通,那麼這不屬於物聯網的範疇。但當手機與藍牙耳機或智慧手錶連接時,它們之間的互動更符合物聯網的概念。因此,物聯網的基本定義是,不直接涉及人跟人、或是人與設備的互動。基本上都是設備跟設備之間的溝通。

通信是人類最基本的需求,同時也帶來無限商機,就像我們不想跑到別的地方買可樂,卻發現賣光了一樣,科技為能解決這些需求,促使通信技術的持續成長。

如同手機的普及帶動了市場需求,從一家一部的電視和冰箱,到人人一支的手機,並且每隔幾年就更新換代。這種商機吸引了企業的投資,也推動了強大的研發動能。

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而現在,我們正生活在一個設備數量遠超人類數量的時代,從藍牙耳機、智慧手錶,到遍布全球的智慧設備,物聯網的技術已經無處不在。

不妨思考一下,還有哪些需求尚未被滿足,也許它們正是下一個物聯網應用的起點。

更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

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數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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Apple Watch 蘋果手錶怎麼運作?-《知識大圖解》
知識大圖解_96
・2015/09/14 ・1412字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

今日的可攜式科技產品已不再像是身體的延伸,而是自身的一部分。「穿戴式裝置」是可以穿戴在身上的電子產品,功能包括追蹤、生物感應和行動傳輸。未來,這類產品只會越來越多。

所有穿戴式裝置的最終目的,都是要提供輕便、不著痕跡、且無須手持的服務,以達到「改善生活」的功能。到目前為止,最成功的穿戴式裝置是一種能夠記錄肢體活動、心跳和睡眠品質的健身追蹤器。然而許多分析家相信我們即將面對一場穿戴式裝置的科技革命。

近來,最火紅的穿戴式裝置──Apple Watch無疑加速了這場革命。Apple Watch於2015年4月上市,近五年來充斥著諸多謠言、臆測和熱烈討論,大眾殷切期盼這個科技產品究竟能為我們做些什麼?

Apple Watch 圖表大解析。本圖節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第12期(2015年9月號),全見版請點擊本圖放大。
Apple Watch 圖表大解析。本圖節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第12期(2015年9月號),全見版請點擊本圖放大。

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Apple Watch是iPhone的附屬設備,也就是說,只要將這兩個產品配對,你就可以在手腕上打電話、傳訊息和瀏覽網頁。它還附有許多感應器,可以監控你的健康與健身狀況;經過指紋識別後,也可以授權Apple Pay付款系統來買東西。這個產品上的「數位錶冠」轉鈕讓你可以更方便地瀏覽觸控式螢幕;觸覺回饋引擎則讓你能實際感受到手錶輕拍你的手腕。

不過穿戴式裝置並非無往不利。過去Google眼鏡(Google Glass)與Apple Watch受到了同樣熱切的矚目,然而雖然這幾年中許多嘗鮮者和研發人員都試用了Google眼鏡原型機,但最終仍無法吸引大眾,並於2015年1月19日停止出產。

不過,穿戴式科技仍不斷演進。新的產品體積越來越小、越來越不醒目,有些甚至可以植入體內。著名的未來學家雷.庫茨魏爾(Ray Kurzweil)曾精確預測了Wi-Fi和聲控功能,他認為在未來五年內,我們將開始戴上可以直接將影像投射在視網膜上的智慧型眼鏡。他更預測在2045年,我們會將大腦新皮質透過無線傳輸系統與雲端連結,人類智能將因此增加十億倍。那將是一場爆炸性的腦內革命!

它是否會顛覆穿戴式科技?

大眾引頸企盼的Apple Watch終於在2015年4月24日上市了,共有38種款式,包括兩種不同大小的錶面──38公釐和42公釐,適用於或大或小的手腕上,此外也有各種錶帶和金屬材質可選擇。價格可從台幣1萬1500元的基本運動款,到台幣57萬元的頂級18K金款式。事實上,Apple公司還為他們奢侈的手錶發明了新的黃金材質。他們不依傳統作法將黃金與銀(或銅)以3比1的比例混合成合金,而是利用陶瓷原料這種低密度材料,讓黃金硬度增倍,更抗磨損。

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Apple Watch在日常使用下,每次充電的電力可維持18小時左右,但倘若打開省電模式,並將大部分功能關閉,電力就可以維持約72小時。將手錶連接感應充電器,從完全沒電充到充飽電約需2.5小時。

Apple Watch的錶面可客製化,除了可以顯示精確時間(誤差低於50毫秒),也可以與iPhone 5、5C、5S、6或6 Plus搭配使用,提供更多功能。透過內建的喇叭與麥克風,你可以用Apple Watch來接撥電話、聲控收發文字訊息、從現有的樣板選擇表情符號,也可以使用內建感應器追蹤你的健身狀況。若要測量自己的行經距離,則須同時打開具有GPS功能的手機並隨身攜帶。

目前已有數千個針對Apple Watch研發的app,讓你可以遨遊Facebook或Instagram等社群網絡、透過Uber招攬計程車,或使用Shazam來辨識餐廳裡播放歌曲的歌名。旅行時也很方便,因為你可以在機場用它當登機證,或用來解鎖旅館的房門。

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第12期(2015年9月號)

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