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科學家解開變色龍不用穿洋裝也能變色的祕密

Fungus
・2015/03/11 ・602字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

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忘了那件白金又藍黑的洋裝吧。(圖片由作者合成)

忘了那件白金又藍黑的洋裝吧,在大家詫異洋裝如何變色之前,變色龍早已經是變色高手。但變色龍究竟如何變色一直是個謎。

通常變色龍會盡可能地變色以融入背景中,達到偽裝的效果。但是當他們面對威脅時,能夠快速地變成極具警告意味的顏色。過去科學家都以為他們是藉由調節皮膚細胞中的色素來變色,但日內瓦大學(University of Geneva)的研究團隊發現,變色龍的易容術竟然是透過重新排列皮膚細胞表層奈米結晶的晶格!

 

彩虹色素細胞(iridophores)含有鳥嘌呤(guanine)結晶。這些結晶排列整齊,所以可控制它們反射特定的顏色。如影片中看到的,變色龍原先為綠色,一旦遇到對手,他們便繃緊皮膚,擴大奈米晶格以反射較長波長的光線(黃色),先嚇嚇牠。不僅如此,研究團隊還發現,變色龍具有位於更深層的奈米晶格,這層結構能反射紅外線,讓他們多一種調控體溫的機制。

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from: Pixabay

研究成果發表於《Nature Communications》。這項發現未來或許能開發出拉扯時會變色的新材料。

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Fungus
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身為一名牙體技術師,有責任讓大家知道這是個製作假牙的行業。因深信數位加工的趨勢而在碩士生涯中與加法製造結下不解之緣。沉迷於底片相機,喜歡昆蟲,還養了一隻虎斑貓。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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鞋子顏色和左右腦優勢有關?真相在這裡,別被大腦和假消息騙了!
PanSci_96
・2019/05/07 ・1177字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 462 ・五年級

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最近,Line 群組流傳著一張鞋子的照片,據說只要在上面看到不同的顏色,就能夠知道你是「左腦人」還是「右腦人」,也能讓你知道自己究竟比較感性還是比較理性。

挖~賽~一張照片就能讓你更了解自己,還不趕快測測看!?

神秘的左右腦測試圖,你測了嗎?

等等等等,你有沒有覺得事情怪怪的?到底人類的大腦是多簡單的東西,可以被隨便一張照片輕易破解?

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色彩恆常性:只是你的眼睛業障重,跟左右腦沒關係!

首先,為什麼有人看著這雙鞋子能看到灰綠,有人卻看到粉白呢?這其實是因為我們的大腦在觀看照片時會有個「自動白平衡」的機制,幫助我們理解所見之物。

假設我們給予大腦足夠的背景資訊,像是背景光源、附近物品的相對顏色,那我們的大腦就會自動進行白平衡,讓你看見物體原本的顏色;而經過大腦白平衡的結果,就是「色彩恆常性」。

那麼,如果你的大腦獲得的資訊不夠呢?嘿嘿,如此一來,你的大腦就必須選擇自己到底要怎麼處理,也就會出現不同的結果。

假設我們的大腦選擇無視背景資訊、不進行調整,只使用片段資訊,那我們就比較容易看見灰綠色。但是,如果我們的大腦比較雞婆一些,有將其他訊息考慮進去,調整了一番後,我們就會看見粉白──也就是原色的鞋子了。

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  • 編按:已有人提出原鞋廠牌的型錄,此鞋原色應為粉白色。「看見」粉白色應為大腦參考環境資訊「白平衡」校正後的結果。本文原寫法顛倒了,已進行內文修改。(2019/5/8 15:30)

阿阿,其實好幾年前就已經吵過類似的東西了:

所以你到底看到了什麼顏色的洋裝?

半腦謬論:左腦感性右腦理性?全是過度詮釋的問題!

……好吧,雖然看的顏色不同只是眼睛業障重,但是慣用左腦右腦應該真的會影響個性吧?比如說左腦管邏輯、右腦管創意,習慣用右腦的話比較感性?

錯錯錯!大、錯、特、錯!我們每個人的腦袋瓜雖然有左右半腦,但它們中間有個叫做「胼胝體」的組織將兩者牢牢地繫在一起,讓它們分工合作不相離。

我們的大腦裡,其實沒有所謂的「創意中樞」或是「數理中樞」。科學家曾藉由 fMRI 發現,當兩個半腦合作得越密切,數學解題解得越好。假設我們只活化單側左腦,並無法解決艱深的邏輯題目。

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讓我們讀讀文章,打破大腦偽科學吧:

所以說,請你別再相信什麼右腦管創意、左腦管邏輯這種荒謬的言論了!你的大腦本是一體,唯有同時合作才能夠完善整個腦袋的功能。

讓我們在面對那些似是而非的言論時,先停下來想一想,不要急著往自己身上貼標籤,才能夠成為更聰明厲害的「全腦人」(←並沒有這種東西)喔!至於那些亂傳各種左腦人/右腦人測驗的捧油們……

真的不要被騙了嗚嗚嗚~圖/YouTube

PanSci_96
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智慧玻璃:利用電流來變色
李秋容
・2015/04/20 ・857字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 482 ・五年級

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智慧玻璃可以改變性質阻擋光和熱,常見的例子有防眩光後視鏡,以及為了保護隱私、節省能源的可變色窗戶。但這些應用花費昂貴,作為能量來源的電池和插入式插座也並不環保,嵌入式太陽能板又會遮蔽掉部分玻璃,於是研究人員發明了一種玻璃,可以從風雨獲得能量來改變顏色。對智慧窗戶來說,又多了一項可替換的能量來源。凱斯西儲大學(Case Western Reserve University)的奈米材料工程師戴黎明(Liming Dai)表示:「這項創新是種新型態的再生能源。」

新型的玻璃利用摩擦起電,使夾在兩層玻璃之間的奈米發電機產生電流,讓原本無色的窗戶染上一層深藍色陰影。奈米發電機的最外層是由負電矽膠材質聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,簡稱PDMS)做成的奈米稜錐體,水和空氣接觸時會產生正電,當雨滴滴落在玻璃上時就會產生電流。奈米發電機的第二層則用來收集風產生的能量,這層由兩片帶電的透明塑料組成,塑料之間以奈米彈簧線圈隔開,當風推動窗戶時會使兩片塑料接觸,彈簧因壓縮而產生電流。

團隊在《ACS Nano》上發表這項研究,測試結果顯示玻璃最大能產生每平方公尺130毫瓦的能量,電量足以啟動心臟調整器或提供智慧型手機待機時所需電力。喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的奈米科學家、同時也是本項研究的作者王鍾(Zhong Wang)表示:「此種輸出電力可適用於許多應用,可以作為家用或商用電力。」他和他的同事將發電機縮小,在2012年開始了第一個研究-利用腳步來點亮人行道,還發明了自我清潔鍵盤以及安全系統的感應器

目前,距離智慧玻璃商業化還有段路要走,因為玻璃還無法儲存電力。對此,戴認為或許可以將不影響透視性的透明超級電容固定在玻璃上。能源板目前的能源轉換率約為60%,接下來團隊希望能提高奈米發電機的產能效率。王認為我們周遭有許多可利用的能源,只是還不懂得如何使用而已。

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參考資料:

  • Smart window changes color with weather. Science [6 April 2015]
  • Yeh, M. H., Lin, L., Yang, P. K., & Wang, Z. L. (2015). Motion-Driven Electrochromic Reactions for Self-Powered Smart Window System. ACS nano.
李秋容
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愛吃愛玩愛科學,過著沒錢的快樂日子。