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知識大圖解:4G行動網路大解構

知識大圖解_96
・2014/11/17 ・1831字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 531 ・七年級
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How 4G works?

4G 行動網路是近年來最令人興奮的科技發展之一。如今電信業者紛紛開啟4G服務,許多人也因此想升級目前的3G手機,好享用這項服務的許多好處。儘管新的行動網路標準尚未固定下來,從速度與資料處理的精確度來說,就連最基本的4G服務也比前一代網路好了一大截:沒錯,4G的網路速度的確有可能比現有最快的3G還要快至少10倍。電信業者是如何達到這個令人吃驚的技術大躍進呢?

4G和3G網路都以IP(網際網路協定)為基礎,因此從網路接收資訊的基本標準也一樣。兩者的差別在於,2001年3G問世時,行動網路的語音傳輸使用的是一套不同的標準,因此當時自然而然把3G的語音和多媒體訊息協定分開。然而後來發現這種網路的使用方法非常沒有效率,於是設計4G時的最終目標,就是要讓語音、簡訊和多媒體傳訊完全以IP為基礎。也就是說,資料會在有需要的時候,以一種稱為封包交換系統(packet-switching system)的方式收發。

封包交換網路由稱為「電路交換」(circuit switching)的老式電話系統演變而來,後者的線路在使用中會專屬於該使用者。以老式電話系統來說,這表示長途電話所費不貲,因為遠距離通話會占用數千公里長的纜線。

封包交換有效地解決了老式系統效率低的問題。首先,當使用網路電話(VoIP)對談時,一人通常在聆聽,這代表線路都只有一半在使用,數據量因此大可減半。在通話過程中,你會有好幾秒鐘的沉默,此時製造出的數據完全多餘,可移除以進一步縮減檔案大小。最重要的是,與傳統單一專用線相較,封包交換系統只有在需要時才會收發資料,並透過數千條不同的網路途徑傳送。

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使用網際網路協定的手機會將資料切成小封包,並將每個封包標上位址,藉此告知各種網路裝置這些封包的目的地。數據通過系統傳送時,路由器會逐件處理封包,封包於是透過不同路徑傳到最終目的。無論是透過衛星或地下纜線,通常是選擇最便宜、最不繁忙的路徑,以降低成本、增加效率。封包抵達後,接收裝置再利用封包裡的指示,將資訊編寫回原貌。

Credit: byronv2 via Flickr
到了2016年,估計會有47億5000萬人擁有4G行動寬頻
Credit: byronv2 via Flickr

4G還有許多優於上一代網路的功能。它的容量和數據傳輸速率都更高,因此可以支援更多使用者同時使用更大量的資料。隨著使用者越來越著迷於上傳高解析度影片,或拍攝高畫質照片與世界各地的朋友分享,4G讓他們可以更快速地收發資料。

讓4G速度更快的另一個因素是它的「延遲時間」較短,也就是回應使用者指示所需的時間。由於延遲的長度短於「即時」的標準(也就是最多50毫秒的延遲),你可以更快地得到網路回應,打電話也不再有滯緩或回音的現象。最後一點,4G能更充分利用其占用的電磁頻譜,而創新的編碼技術讓每赫茲的頻寬能容納更多資料。

4G行動網路的使用者通常可以得到每秒超過10 MB的下載速度,這是家用網路的常見速度,也比狀況很好的3G網路快上好幾倍。若改善基礎建設,速度還能更明顯地增加,有些4G系統的極速甚至高達每秒50MB以上。

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現有的4G技術分為三大類,演進式高速封包存取(High Speed Packet Access,簡稱HSPA+)、全球互通微波存取(WiMAX,一種家用無線網路寬頻系統的衍生,在北美偏遠地帶使用),以及4G長期演進技術(Long Term Evolution,簡稱LTE)。LTE是三者中最快速的,理論上可以較低的價格升級為更快速的技術。

4G行動電話也內含2G和3G行動網路的晶片,因為目前4G網路尚未普及,收發資料仍需仰賴混雜的不同行動網路協定,這對於沒有4G訊號的地區來說尤其重要,否則這些地區會成為4G手機使用者的死角。

4G行動網路最棒的地方絕不只是硬體升級而已,它可以用比上一代更高的速度收發資料,彌補資料改道造成的功率消耗和壅塞──而且這些都以電腦聰明地進行,無須人為協助。

不過4G牽涉到的並非全是嶄新或革命性的技術。它可說單純是應商業和消費者的更多需求,再合併電信業者可利用的進階智慧型技術網路後,無可避免的產物。無論如何,4G仍是一項了不起的技術大躍進。

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解構4G行動電話

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第六代的蘋果智慧型手機iPhone 5是首度支援LTE網路的超高速行動寬頻手機之一。它當然也與3G和其他早期技術相容,這對英國來說來得正好,因為它的上市時間是EE電信「開啟」其LTE 4G行動網路的兩個月前。iPhone 5內有6個專為不同行動頻率和標準設計的微晶片,包括最新的LTE頻寬、FM無線電頻率和Wi-Fi協定。

 

本文選自《HOW IT WORKS 知識大圖解 中文版》第 01 期(2014 年 10 月號)

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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小孩過早發育?留意兒童性早熟,及早治療減少未來疾病風險
careonline_96
・2024/05/22 ・2491字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「印象深刻一對姊妹,年紀差兩歲,但是妹妹突然快速成長,從原本的身高小姊姊半顆頭,短短兩年內大幅超越了姊姊。」收治案例的林口長庚醫院兒童內分泌科邱巧凡醫師指出,「檢查發現,妹妹有性早熟問題, 5 歲多便出現乳房、陰毛發育的狀況,骨齡檢查也已達 11 歲,呈現明顯超前的現象。」

因為骨齡超前許多,導致預估成年身高只有 139 公分,符合健保給付性早熟針劑治療條件,經申請審查通過,小女孩開始接受每三個月施打一次性早熟針劑的治療。邱巧凡醫師說,治療過程中,妹妹的第二性徵明顯消退,長高速度也回歸正常狀態,療程結束後身高達到 160 公分,讓家人鬆了一口氣。

性早熟是指小小年紀就出現第二性徵,邱巧凡醫師指出,性早熟定義為女孩 8 歲前出現乳房發育或長出陰毛,10 歲前初經來潮;男孩在 9 歲前出現睪丸長大、陰莖長大、長陰毛等,發生率女孩明顯高於男孩。邱巧凡醫師補充,家長較容易關注到的變聲、長喉結、長陰毛等性徵出現,通常已是男孩青春期發育中後期的階段,因此男孩的性早熟往往容易被忽略,或是延誤診斷與治療。

發現性早熟趕快查原因

導致性早熟的原因很多,包括遺傳、飲食、女孩肥胖、環境荷爾蒙、其他疾病影響等。邱巧凡醫師說,有些孩童是因為罹患腦部疾病、腎上腺腫瘤、卵巢腫瘤、睪丸腫瘤等所致。由於性早熟的原因很多,所以需要仔細檢查、評估,並根據發病原因進行治療。

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由於性荷爾蒙會促使骨骼加速成長所以性早熟孩童在一開始可能會長得較快,但是因為生長板的加速閉合,整體生長時間大幅減少,往往成年身高卻較為矮小。邱巧凡醫師提醒,在成長過程中,如果發現孩子的身高比同齡孩童異常高或矮,或是成長速度過快、過慢,都要提高警覺。

除了影響身高,性早熟還會對孩童造成長期的身心健康影響。邱巧凡醫師說,研究顯示,相較於沒有性早熟的孩童,性早熟孩童在成年後有較高的機會罹患肥胖症、代謝症候群、糖尿病、高血脂、高血壓、心血管疾病等疾病。女生也有較高機會罹患多囊性卵巢症候群,容易導致不孕。更值得留意的是,愈來愈多研究顯示性早熟還會增加罹癌風險,例如乳癌、子宮內膜癌、卵巢癌、睪丸癌及攝護腺癌等。

性早熟對身心都有影響

「研究發現,初經越早的女性,罹患乳癌的風險越高,而且惡性度較高。」邱巧凡醫師說,「根據 2012 年刊登在柳葉刀-腫瘤學雜誌(The Lancet Oncology)上面一個來自 117 個流行病學研究,分析近十二萬名乳癌患者與三十萬健康成人的資料,發現初經每提早一年,罹患乳癌的機率提高 5%;每晚一年停經,乳癌機率提高 2.9%。也就是說,雌激素暴露的時間越長,乳癌風險越高 (1)。」因此治療性早熟,除了讓孩童能正常長高,更重要的是希望減少未來的疾病風險。

心理層面方面,性早熟孩童因為過早出現第二性徵,外觀明顯與眾不同,較容易遭受同儕異樣眼光,相對承受較多心理壓力、容易社會適應不良,有研究發現性早熟孩童遭遇霸凌、騷擾、性侵等事件也高於一般正常發育的孩童,這些都是值得注意的問題。

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中樞性早熟該怎麼辦?

懷疑孩童有性早熟的狀況時,務必盡快就醫檢查。邱巧凡醫師說,利用理學檢查、超音波、骨齡檢查、血液檢驗、荷爾蒙測驗等綜合評估,確立性早熟原因以及影響程度,才能決定合適的治療方式。

針對中樞性早熟,目前主要以「性早熟針劑」治療,邱巧凡醫師解釋,性早熟針劑內含性釋素類似物(GnRH analogue),能與腦下垂體的促性腺激素釋放荷爾蒙(GnRH)接受器結合,經由去敏感化的機轉,達到抑制下游黃體化刺激素與濾泡刺激素的分泌,進而阻斷性荷爾蒙的製造。

「如果把 GnRH 接受器比喻成鎖頭,GnRH 就像一把鑰匙可以發揮作用,促使黃體化刺激素與濾泡刺激素的分泌。」邱巧凡醫師說,「性釋素類似物類似另一把鑰匙,當性釋素類似物先佔據鎖頭時,GnRH 便無法進入。如此一來,便能抑制黃體化刺激素與濾泡刺激素的分泌,阻斷性荷爾蒙的製造,避免性早熟繼續進展。」

中樞性早熟該怎麼辦?

性早熟針劑治療能有效抑制性荷爾蒙的製造,且安全性高。邱巧凡醫師說,臨床上會根據個別孩童的狀況,決定療程時間,一般而言,女生多數會治療到國小高年級,男生多數會治療到國中階段。

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因為給藥途徑是皮下注射,孩童在治療前難免會擔心害怕。邱巧凡醫師說,目前國內有兩種劑型(三個月注射一次的長效劑型以及一個月注射一次的短效劑型),長效劑型的優點是可以減少注射次數與回診次數,大幅提升治療的便利性。絕大多數孩童在開始治療後,都能接受此治療模式以及注射引起的短暫疼痛與不適。

貼心小提醒

邱巧凡醫師說,性早熟不只會影響身高,還會影響心理健康,且增加成年後罹患代謝症候群、糖尿病、高血脂、高血壓等問題,甚至提高乳癌、子宮內膜癌、卵巢癌等風險。在孩子的生長過程中,照顧者要持續留意生長狀況,長得太高、太矮、太快、太慢,或是不對的年齡出現第二性徵都要提高警覺。如果有任何疑問,請及早至「兒童內分泌科」就診諮詢與評估。

參考資料

  • Lancet Oncol . 2012 Nov;13(11):1141-51. doi: 10.1016/S1470-2045(12)70425-4.

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「人無照天理,天無照甲子」?人比畜生便宜?明代鄉紳筆下的災荒紀實!——《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》
衛城出版_96
・2024/05/22 ・3411字 ・閱讀時間約 7 分鐘

第一章 陳其德的故事

居安思危的明朝鄉紳

陳其德晚年回首過去時,總是萬分感嘆。崇禎十四年七月十五日的中元鬼節(按今曆為西元一六四一年八月二十一日),陳其德懷著愁緒提筆為文,描述自己周圍世界的崩壞。他親眼看見故鄉土崩瓦解──那是位於長江三角洲,距今上海西南一百公里處的桐鄉。

陳其德在當地教書,沒有什麼值得一提的成就。要不是他描述明朝最慘受災年的文章傳了下來,說不定世人早已忘卻此君是何許人也。

關於陳其德,我們所知的就只有他在自己著作中提到的事情,例如他在一五七○年前後出生,當時一切欣欣向榮。陳其德提到,自己生為傳統「四民」(士農工商,先後順序就是身分高低)中的最高階級,成長於「耕讀」之家,並為此感到慶幸──這代表他們家是鄉間的中等富裕之家,明史學者會稱之為「鄉紳」。

陳其德與其他鄉紳子弟一樣,努力讀書,期盼有朝一日能中舉登科,光耀門楣,為國效勞。二十多歲時,他每隔三年應試一次,卻始終未能中舉。三十歲時,他放棄了入試出頭的抱負,決定好好過生活,轉而從事教學,並且在接下來二十五年間用心教書,知足常樂。也就是說,陳其德相當認分,他受過教育,日子還過得去,也安於當他的低階鄉紳。

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陳其德為了證明萬曆年間豐衣足食,提出了充分的證詞:

斗米不過三四分。

陳其德用來稱呼穀物的字是「米」這個通用詞,指的可以是米心或米粒。「米」在長江三角洲的脈絡中通常指稻米,而不是北方人吃的小米或小麥,南方人比較愛吃米。他用「斗」這個單位來為米計價,而「斗」字面上是指一杓或一桶。陳其德提到的貨幣單位,是白銀的標準小單位「分」,「分」本意指「百分之一」,而這句話裡所說的是什麼的百分之一呢?是「兩」這種重量的百分之一。「兩」是中國主要的貨幣計算單位。

圖/unsplash

物價這麼低,榮景似乎觸手可及,至少陳其德寧願這麼想。誰都不用擔心東西不夠吃。 陳其德用戒慎的態度來勾勒這種安逸,提醒大家榮景不只能讓人豐衣足食,也會讓人鬆懈了道德。一五八八年至一五八九年這兩年間發生嚴重的天災,先是豪雨成災,然後是嚴重乾旱。身為重視道德的儒生,陳其德只能把這兩波天災歸諸於「人禍」。他認為,萬曆初年的富足,讓大家失了道德準繩。雨水與乾旱不只是天災,也是上天的警告。

令人驚心的災年物價

陳其德回過頭來談米價,把老天爺警告的嚴重程度加以量化。

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當是時,積米一擔,博價一兩有六。然米價騰貴,僅以月計,便覺野無青草,樹無完膚,而流離載道,橫屍遍路。

一擔有十斗,等於一斗要價十六分,也就是說米價漲了四到五倍。米價這麼貴,窮人只好盡可能從身邊的大自然找尋替代品,從青草到樹皮都不放過。社會愈來愈動盪。

講完一五八九年的天災,陳其德跳到天啟年間的一六二○年代,宦官派系在統御無方的明熹宗治下抬頭,朝綱混亂,讓政治菁英與衛道人士大感失望。陳其德簡短描述當時的混亂,將之視為上天的警告,接著跳到他為文的主軸,也就是繼位的崇禎皇帝統治末年。

陳其德再次以米價來量化災害並追蹤其進展。

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圖/unsplash

米價初自一兩餘,漸至二兩餘。至水退而吳興農父重覓苗於嘉禾,一時爭為奇貨。即七月終旬,猶然舟接尾而去也。

陳其德在此把單位往上翻了一番,從「斗」上調到「石」,大約等於一百「升」。數字除以十就能還原出每斗的價格:價格在一六四○年先漲到每斗十分,接著二十分。

這些物價對經濟的影響,是導致市場關閉。至於社會影響,則堪稱災難。連當鋪都關門大吉,因為誰都沒有東西能典當。農民還是打起精神,出門耕田,但作物才剛種下去,蝗蟲便席捲而來,連剛發芽的東西都不放過。溪流乾涸,有水桶也無用武之地。

接下來疫情爆發,很可能是鼠疫,百分之五十到六十的家戶染疫。陳其德提到有許多人「就木」,至於「無木可就者,不過以青蠅為弔客」。

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接著陳其德重新回來談物價,把敘事主軸從米價轉向其他食品的價格,藉此強調物價漲到難以置信的水準。陳其德在文章最後提醒讀者「勿視為老生腐談」。光是能活命就足以感恩涕零,但大多數人都想忘記受過的苦難,假裝什麼壞事都沒發生過,那可不行。

就連豬都比人貴?

災難還沒到頭。陳其德在一六四一年中元節擱筆時,也沒想過情況還可以變得更糟。一年又一個多月之後,陳其德在中秋節(一六四二年九月十九日)再度提筆為文,把去年的故事接著說下去。他在文章開頭提到,那年冬天嚴重缺米。他不是說米價有多高,而是沒提價格,因為根本沒米可以標價。

填不飽肚子的人或者拋棄自己的孩子,或者殺了他們來吃。染疫的比率上升到百分之九十。情況愈來愈慘,無計可施的老百姓甚至不惜把自己討來的丁點食物拿去拜拜,尤其疫情復燃之後更甚,期盼神明能出手幫忙。陳其德說,這種可悲的做法只會讓糧價變得更貴。

又因病者祈祝太甚,食物倍貴於去年。大雞二足,得錢一千;即小而初能鳴者,亦五百六百。湯猪一口,動輒自五兩至六七兩;即乳豬一口,亦一兩五六錢至一兩七八錢。若小廝婦女,反不過錢一千二千。又安見人貴而畜賤耶?

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圖/unsplash

陳其德此處提到物價時,講到兩種不同的貨幣。豬用銀兩,雞用銅錢,人也用銅錢。社會上普遍把「銅」跟「銀」的用處區分得很清楚,銅錢用來買便宜的東西,銀兩則是用於大手筆的買賣。陳其德用銅錢替奴僕定價,其實是反指不該用銅錢給人標價,銅錢應該是用來給雞標價才對。然而在經濟崩潰的年代,就連豬都比人貴。

大明王朝的儒家宇宙觀

人們往往在逆境中尋求倫理教訓,尤其是陳其德這種道學之士。身居鄉紳底端的他,不停反省自己享有的那一點點特權,免得讓僅有的一絲絲福德溜走。他父母之所以為他取名「其德」(大概可以解為「有德之人」),或者也有這一番期許吧。陳其德身家有限,又沒有中過舉,只能仰賴其德來維持自己的社會地位,而他對此也是戒慎恐懼。

儒家把倫理與宇宙觀緊密結合,讓兩者之間幾乎沒有分別。雨水來自天上,天不下雨,是因為天決定不下雨,做為某種警告或懲罰。今日的我們抱持著大不相同的宇宙觀,但就連我們都會在日常生活中替天氣與疾病生態所受到的擾動賦予道德意義,宛如破壞環境與氣候變遷的警告。

所以,雖然我們的道德權衡基準與明代百姓截然不同,但我們跟他們其實相去不遠。在本書裡,我希望大家各退一步,試圖找回明代百姓生活的世界。我們如今把「世界」想成某個深受條件變化影響的有形生態體系,而他們當年則是把「世界」看成某種形而上的桌上遊戲,主導遊戲走向的則是上天。兩種觀念的建構方式並不相同,我也不覺得非得採用儒家道理,但我確實覺得當時人有他們的體會,他們用自己覺得有意義的方式在理解世界,我們不妨盡可能去貼近他們的體悟與認知。如果我們不去觀照生存危機對他們的意義,就等於是掏空了歷史。

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其實,無論是我們還是他們,大家都生活在一個容易遭受擾動的全球生態系,擾動的因素也許是蒼生愚昧阻礙了天恩,也許是人類製造的碳與氣膠阻擋了太陽能。我們大家還有一個共同習慣,就是從必需支付的物價來看自己財富的變化。本書要順著陳其德的腳步,觀察糧價,但為的不是當成天怒程度的氣壓計,而是做為氣候變遷的衡量指標。

——本文摘自《價崩:氣候危機與大明王朝的終結》,2024 年 05 月,城出版出版,未經同意請勿轉載。

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