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輕薄柔軟的觸控螢幕

PanSci_96
・2014/08/30 ・1299字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

圖片來源:display central
圖片來源:display central

採訪/L編

十幾年前,行動電話要輕巧方便好攜帶;而這個年頭,人們為追求大螢幕的視覺效果,反而接受逼近平板大小的手機。雖然在大螢幕手機上玩遊戲、看影片比較舒服,閱讀文章能防老花,又可以顯得臉小,卻有個麻煩的缺點:實在太大了。若想將大螢幕配件放入口袋說走就走,有什麼好方法嗎?

不如就把螢幕折一半帶著走吧!有別於常見的玻璃螢幕,工研院利用「多用途軟性電子基板技術」(FlexUP),做出紙張般的觸控式螢幕,不僅可以彎曲,也能摺疊,彎曲的特性讓螢幕可以安裝在任意曲面,配備在腕戴式互動裝置,能做成更大螢幕、貼合身體的智慧型手錶,或是裝在衣服上做成天線寶寶裝;摺疊的特性賦予螢幕收納功能,例如以軟性螢幕取代投影機和布幕,或是更棒的:放在行動裝置上,讓平板、手機合而為一。

工研院研發FlexUP技術時,雖然要創造突破性的產品,但也不能太天馬行空,要讓業者的設備勝任新技術,因此工研院以現有的面板生產技術加以開發,在一般製作面板的玻璃載板黏上塑膠基板,讓廠商只需做些微的調整,就能在既有生產線製造軟性面板。製作完成後,再進行塑膠基板切割,從玻璃取下軟性面板。為了讓成品輕鬆與玻璃載板分離,工研院在玻璃跟塑膠基板之間加入「離型層」,讓塑膠基板在加工時維持牢固,完工後又能輕易拆卸。

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Tri-Fold AMOLED可以兩方向摺疊

軟性觸控式螢幕將顛覆使用者習慣

現在智慧型手錶等腕戴式互動裝置的設計,皆因硬式螢幕有所限制,為配合手部曲線,只能做小巧的螢幕,且較不舒適。工研院發表了利用軟性觸控螢幕的腕戴式互動裝置,圓弧的線條可以包覆手臂,做大面積的螢幕,讓腕戴式裝備有更多元的應用。捨去玻璃的FlexUP螢幕厚度只有100微米,如此輕薄的螢幕也讓穿戴式裝置更加舒適。

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可摺疊的觸控螢幕,可以同時擁有手機和平板的功能。

智慧型手機、平板電腦各有其不可取代性,卻又有許多重疊的功能;滑臉書、上PTT、用Line聊天、看影片、聽音樂、查資料等等,在行動裝置上皆大同小異,差別只在螢幕尺寸造成的使用限制,若能將兩機合體,將會方便許多。配上可摺疊主動有機發光二極體(AMOLED)的可摺疊觸控螢幕,可望讓智慧型手機及平板電腦合而為一:摺疊手機好攜帶、攤開平板防老花。其實任天堂DS遊戲機就有摺疊收納螢幕的概念,但兩個螢幕之前還是有很大的斷層,可摺疊的軟性螢幕讓摺疊機構也是顯示器,形成流暢的大螢幕,不會有銜接的斷層。只有60微米厚的軟性螢幕以塑膠取代玻璃,不僅減輕重量、體積,也能避免玻璃因撞擊造成的碎裂。

電容式觸控面板的原理是感測手指觸摸螢幕時產生的電場,而觸控面板的準確度會被顯示器的電流干擾,當兩者越靠近,干擾會越大。FlexUP觸控板輕薄的優點這時卻成了缺點,FlexUP觸控面板比玻璃面板薄了幾倍,距離下方的顯示器較近,受到較多的干擾而降低觸控螢幕的感應。軟性觸控螢幕雖然很令人期待,但研究人員還在努力突破許多困難,讓技術和成果更加完美。

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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從色彩恆常性的兩個實驗,來理解人類怎麼看見色彩
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/03/22 ・2871字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 文/陳彥諺

大腦是很有趣的東西,聰明的大腦,可以幫我們快速判斷、掌握當下狀況,有助於我們適應多變的環境。不過,有時候卻會聰明反被聰明誤——大腦判讀的顏色,和真實的顏色竟然不一樣!

前陣子引起網路上瘋狂討論的「藍黑還是白金洋裝」以及「灰綠還是粉白的鞋子」,就是兩個經典案例。

藍黑還是白金洋裝的案例中,同樣一張雙色相間的條紋洋裝圖,有人看到的是「藍黑條紋」,另一部分的人,看到的則是「白金條紋」。看到藍黑條紋的人,因為大腦主動幫你忽略了圖片右上角的光源,因此判斷出來的顏色,比較接近裙子的原始色像素。而看到白金條紋的人,大腦可能是太聰明了,主動幫你將圖片右上方的光源考量進去,根據過往的經驗,大腦認為,在金色背光光源的照射下,如果畫面中出現了偏藍的顏色,那麼這個部分的原始色應該是白色,因此,感謝聰明的大腦,你看到的是白金條紋洋裝。

灰綠還是粉白鞋子的案例,也是同樣道理。某些人的大腦,會自動將光源顏色的因素考量進去,快速提供根據過去經驗判斷後的結果,導致最終看到的是鞋帶、LOGO、鞋底處是綠色,鞋體是灰色的結果;另一些人,看到的則是鞋帶、LOGO、鞋底處是粉紅色,鞋體是白色。

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這些案例背後的運作機制,其實可以理解為「大腦的自動白平衡功能」,也就是心理學家或神經生物學家所說的「色彩恆常性」。

發現色彩恆常性——蒙德里安色板實驗

為了理解「色彩恆常性」到底是怎麼發生的,科學家蘭德(Edwin H. Land)進一步做了著名的「蒙德里安色板實驗」。蒙德里安(Piet Cornelies Mondrian)是 1940 年代的荷蘭畫家,他為了達到藝術創作中的「純粹實在」,終身致力於進行色彩實驗。他的代表作有《構成第十號》與《百老匯爵士樂》,都以非常簡單的線條、極為單純的紅黃藍色塊,構成了畫面上的和諧平衡。而蘭德所做的色彩恆常性實驗中,刺激物的圖板與蒙德里安的畫作非常相像,因此就稱之為「蒙德里安色板實驗」。

蒙德里安色板實驗。圖/參考資料 4

1964 年,蘭德運用不同波長(即不同顏色。不同顏色的波長便不同。)的光源,照射在蒙德里安色板上,讓受試者在回答特定區域是什麼顏色的同時,一面用機器偵測反射光的波長。如圖所示。左邊三台裝置是 RGB 三原色的光源,用來控制光線的顏色,右方的黑色裝置,則用來偵測反射光的顏色。

蘭德透過這個實驗,發現人們即使在不同光線的照射下,仍然可以準確地回答該色塊的顏色,這說明了一件事——人類辨識物體顏色的方式,並不是單純靠著該物體的反射光來決定的,還會受到周圍物體反射光的影響。進一步來說,人類對於顏色的判斷,並不是絕對的,而是相對比較出來的。

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如此一來,也就可以解釋另一個有趣的小實驗了。當灰色的小女孩圖片,加上了紅色的濾鏡,猛然一看,加上紅色濾鏡圖的那一側,小女孩眼珠的顏色似乎就變成了藍色。不過,再拉近仔細一看,其實小女孩眼珠的顏色並沒有改變,仍然是原先的灰色,只是由於色彩恆常性,當大腦偵測到畫面中的環境偏紅,便自動補色,補出了原先根本不存在的藍色。

啟動色彩恆常性——馬克西莫夫的鞋盒實驗

所以說,人體的色彩恆常性,在什麼時候會開啟呢?有趣的鞋盒實驗告訴我們答案。

科學家馬克西莫夫(Vadim Maximov),以一個鞋盒做成實驗裝置。他在鞋盒一側,開了一個小孔作為觀看孔,另一側內壁則有類似於榻榻米的色塊圖案。從正上方打入特定光源進入盒中後,要求受試者觀看刺激物,結果發現,兩張畫面結構相同,但色塊完全不同的原圖,在不同的特定光源照射下,受試者的色彩恆常性並沒有發揮作用,他們所看到的圖案顏色,是兩張一模一樣的圖。

馬克西莫夫的鞋盒實驗示意圖。圖/參考資料 4

接著,在圖案上加入一圈白色色塊後,再次請受試者觀看,受試者的色彩恆常性開始發揮作用,能分辨出圖案的原圖顏色了。實驗結果再次確認了,我們所認定的物體顏色其實是相對的,會隨著周遭顏色進行修正,而當白色有顏色變化的時候,特別能啟動我們的色彩恆常性機制。

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加上白線後對顏色的影響。圖/參考資料 4

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大腦太聰明了,會根據狀況,自動幫我們把某些真實的部分,轉換成另一種樣子。只是,從古至今,作為創作者,最需要的就是傳達真實了。那麼,該怎麼辦呢?

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參考資料

  1. 實驗檢測色彩恆常性理論之正確性
  2. The Retinex Theory of Color Vision
  3. Physiological explanation of Land’s Retinex Theory
  4. Retinex at 50: color theory and spatial algorithms, a review
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