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知識大圖解:自然界的衛星導航

知識大圖解_96
・2015/02/17 ・1054字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 522 ・七年級
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Nature's satnavs
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在見不到日月星辰的陰雨天,人類會使用指南針導航;最初製作指南針的材質是具有磁性的極磁鐵礦,也稱磁鐵礦。極磁鐵礦是種氧化鐵,更是地球上最具磁性的天然物質。有趣的是,地球上數種動物也演化出利用極磁鐵礦的體內指南針。

自古以來,這種用來導航的適應機制便已存在,即便是細菌這類結構簡單的生物體,也可以察覺到地球磁場。趨磁細菌會製造一串連續的磁鐵礦或是硫複鐵礦(類似磁鐵礦的氧化鐵)。這一連續的磁鐵礦或是硫複鐵礦會在地球磁場中旋轉,而這些微生物很輕,因此也會跟著旋轉──就如同指南針的指針。趨磁細菌運用體內的指南針,可以避免遭外力帶離最適生存的狹小棲息區域。

磁鐵礦也存在於企鵝、魚類等更大型生物的體內,但牠們並不是運用磁鐵礦讓身體像指南針指針般旋轉,而是把這種金屬化合物融合在神經細胞內。因此這些生物基本上有如配置了導航的第六感般,加上運用地標、太陽方位等,便能辨識方向。

生物不只會運用磁性金屬以察覺地球磁場;有些物種還可利用眼中的隱色素蛋白質察看磁場。隱色素蛋白質細胞另可調節晝夜節律的醒睡週期,對藍光有反應,並會產生兩個旋轉且具有化學反應性的自由基分子。地球磁場會改變這些自由基的旋轉方向,讓動物得以確認身在何處。

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鯊魚與魟魚等軟骨魚類也可察覺地球磁場。軟骨魚類臉上有特別的羅倫氏壺腹器官,能感應水中電場。洋流不僅會受到地球磁場影響,還會釋放電子信號;軟骨魚類的神經細胞可感知這些電子信號以確定方位。

信鴿是怎麼從一處飛到另一處?

有人認為信鴿為了在新環境中飛行,會運用整合過的種種線索。信鴿的磁感能夠感知地球磁場,以判斷自己大約身在何處。在過去,人們往往認為信鴿判別方位是利用喙中一群含鐵細胞──使得鳥喙如同指南針般;而直至最近才確認這些含有鐵質的細胞原來是免疫系統細胞。最新研究發現,信鴿有兩套不同的系統可用來偵測地球磁場,一套在眼睛裡,另一套則在耳朵中。

人類可以感覺到地球磁場嗎?

有證據顯示大型哺乳類動物,甚至人類,或許也能感受到地球磁場。人類鼻骨裡發現有磁鐵礦,而人類眼睛中更發現有對磁性敏感的隱色素。即便如此,我們對磁場感受的理解仍不夠透徹。然而,熱衷身體改造的團體持續進行著磁性敏感度的試驗;受試者利用整形技術,將以矽包覆的釹磁鐵植入指尖。指尖植有磁鐵的受試者可使迴紋針漂浮起來。

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第05期(2015年2月號)

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知識大圖解_96
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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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「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

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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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"每個人心中都有一座城。每個人在心裡攜帶著文明的種子。 守衛讀者心中之城,與文明的生命力。"

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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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