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當預言家日報成真-電子紙系列報導

活躍星系核_96
・2011/10/06 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 466 ・五年級

麻瓜適用,輕薄可彎曲又可改變顯示內容的電子紙。(本圖片不由原作者提供)

哈利波特魔法生活裡所描繪的,畫面會動的預言家日報,將在現實生活中實現。薄如紙張、輕易摺疊而不毀壞的軟性電子螢幕,即是「電子紙」當前的核心創意概念。電子墨水是個怎麼樣神奇的墨水?要如何驅動才會讓畫面內的文字和圖片活靈活現?電子紙的發明帶給我們的益處或者更多?

家中牆上,畫象內的圖案不斷舞動著,而你正愜意地閱讀報紙內容,圖片上的人物在向你招手。這正是J.K.羅琳筆下的哈利波特魔法世界。除了滿足廣大讀者對於魔法生活的想像,更在許多方面,觸發人類對於未來科技的研發構想。有一天,哈利波特的預言家日報,會不會成為每人手中的報紙呢?

回首中國古代四大發明,造紙術和印刷術便是其中兩項。蔡倫造紙,取代了使用笨重的竹簡做為紀錄文字的方式,輕巧、經濟、易攜帶的紙張特性,為人類進程帶來巨大影響。畢升的活字版印刷術,活字排版的方式,在印刷前可隨意更動內容文字,活字還可以重複使用的功能,在印刷技術的方便性、靈活性,可說是有很重大的突破。

所以,現在電子紙的出現是為了改變什麼?

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1990年代的某一天,電子紙技術的發明者——瑟夫.雅各布森(Joseph Jacobson)坐在海灘上閱讀書籍,當手中這本書讀至頁末,意猶未盡的雅各布森想要再繼續閱讀的樂趣,但卻不想起身離開舒服的沙灘。他只希望自己可以藉由按個小按鈕,便能讀到其他的書。這樣的念頭跑進腦海中:一本書其紙張上的內容,可以不斷被更新、覆蓋,按了按鈕,就如同換了一本新書。

雅各布森將這項夢幻產品命為「最終之書」,由好幾百頁的電子紙精裝而成,且每頁各自有專屬處理器,書背中安裝記憶體,容量則構想可容納整座美國國會圖書館的所有藏書。他想改變世界對於紙張的概念,於是,發明了一種新紙張:電子紙。

電子紙是什麼?

所謂的「電子紙」,是一種具有柔軟度又可重複顯示資料的一種新型軟式顯示器,其特性為輕薄、可捲曲、省電、及低製造成本。近幾年也開始被應用在商業面,像是電子書的顯示、廣告看版,隨身碟的顯示器等以及更進階的電子紙商品如智慧卡、電子標籤、全彩電子書閱讀器以及A4大小的電子紙等等。

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這種軟性電子顯示器的厚度多半小於1mm,是一種超薄的顯示器。在各種的場合上,尤其是戶外或光線強烈的地方,電子紙所能顯示的文字都能清楚辨識,超越傳統螢幕和紙本遇到強光就看不清楚的困擾。相較於電視螢幕的液晶顯示器,長時間的觀看電子紙眼睛不易疲勞,就像觀看一般的紙本一樣。電子紙的應用以E-ink技術為主流,目前已成為一量產化商品,現在最成熟的應用莫過於是電子書閱讀器。從元太科技資料中指出,在歐美地區的銷售佳,其原因為歐美地區的人喜歡在戶外活動,像曬日光浴、戶外派對等,當想要在戶外看書時,電子紙在強光下能清楚辨識文字是其一重要的吸引點。而E Ink元太科技技術團隊規畫在2009年上半年推出更進階的電子紙商品,如智慧卡、電子標籤、端點銷售、全彩電子書閱讀器以及A4大小的電子紙等,至2010年預計推出可達量產水準的電子紙手錶,這些產品將可能成為下一波的主流應用。

國科會科技新聞寫作班深度報導 楊瓊蘭 / 嚴巧珍 / 林姿吟

電子紙系列報導:

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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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

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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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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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古騰堡聖經首次印刷出版|科學史上的今天:2/23
張瑞棋_96
・2015/02/23 ・1081字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

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1987 年的一場佳士得拍賣會上,一本古書以五百四十萬美元的天價售出。甚麼樣的書如此價值連城?這是厚達 1,286 頁、分成上下兩冊,超過五百年歷史的聖經;首批印刷出版的一百八十本中,至今只有 49 本保存下來。它的價值不僅在於物以稀為貴,更重要的在於其歷史意義:這是西方歷史上首次以活版印刷出版 的書,標誌了西方文明進展的一個轉捩點——由德國出版商古騰堡(Johannes Gutenberg, 1398–1486)開啟的「古騰堡革命」。

古騰堡。圖/Wikipedia

在古騰堡發明活版印刷術之前,雖然就已經有木刻印刷,但主要是用來印製版畫,而非書籍,畢竟要一頁一頁的刻製出密密麻麻的字實在是工程浩大、曠日廢時。書籍的製作仍是靠人工一字一字的抄寫,因此數量有限又價格昂貴,只有富人、教會與大學有能力擁有書籍,一般人根本一書難求。知識掌握在少數人手上,無法廣為散布流傳,人類文明的進展自然就停滯不前。

古騰堡倒不是先天下之憂而憂才投入印刷業,他只是看出這是一門生意。出身金屬加工業的他想到利用鑄模的方式大量生產鉛字,如此只要根據書籍內容將鉛字排列妥當,就能大量印刷,製作書本又快又便宜,而且品質一致,絕不會有人工抄寫以致內容不一的問題。更棒的是,這些鉛字印完後都還能重複使用於印製其它書籍,出版商無須再耗費鉅資製版。

古騰堡不只光想出這點子,他找出最適當的合金比例,鑄造出堅固耐用的鉛字、發明油性印刷墨水、改變印刷方式、設計全新的印刷機。1455 年的今天,古騰堡用活版印刷術印製的第一批書出版問世——當然是聖經,因為市場需求最大。五十年內,歐洲超過 270 個城市都有印刷廠,印製了至少兩千萬本書,遠遠超過過去人類歷史所有書的數量。書本普及化後,識字率與教育程度也跟著提高,而柏拉圖、亞里斯多德、阿基米德、……等先哲的典籍與當代思想家的著作得以廣為流傳,更是促進了許多觀念革命。

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雖然宋朝的畢昇比古騰堡還要早一百年就發明了活版印刷術,但知識的力量還是取決於內容本身,畢昇的發明無助於改變中國獨尊儒術的傳統,相對地,古騰堡的發明卻帶動了西方思潮的百花齊放,加速科學文明的進展。也難怪古騰堡屢屢在票選對文明進展影響最大的人物中名列前茅。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。
張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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友達的不插電電子紙
only-perception
・2011/11/02 ・796字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

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另一款彈性電子紙顯示器?不,是某種特別的東西。這款概念 e-reader 並沒有令人昏昏欲睡的無聊重複。這款概念 e-reader 上個月在日本的 FPD International 展出,那是聚焦在平面顯示器上的大展,時間是 10/26 到 10/28。事實上,那是一種頂尖的吸引力。這款來自台灣友達光電(AUO)的新裝置不需要額外的電力供應。

事情就是這樣,正如友達所稱的,不插電彈性電子紙顯示器(Unplugged Flexible E-paper Display)。

這款六吋閱讀器以可撓式有機 TFT(Rollable Organic TFT)電子紙製成,另有彈性光伏電池附加其上。閱讀器的解析度為 800 x 600 像素。

電子紙與 PV 電池的組合具吸引力,且某些人表示,那可能象徵著電子閱讀器的未來。談一談關於行銷者的夢想 — 如果這款裝置以電子閱讀器的形態上市的話,那時可以把不易損壞的彈性電子紙與有效率的部件當作賣點。

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使用者可將它們塞入他們的公事包或包包中,不必擔憂。該公司表示另一個加分項目是,該閱讀器的最佳化充電電路設計帶來電力節省。

PV 電池的尺寸為 132 x 212 x 0.3 公釐,重 10 克。太陽光可產生 1W 或更大的電力。來自於檯燈的強光正對著 PV 電池。一個可充電電池置於基座下。雖然該裝置在太陽底下能自我供電,但太陽能電池無法自室內照明產生足夠能量。這也是為何需要外部充電電池的緣故,這讓使用者可在室內使用該裝置。

在台灣電子紙的發展中,AUO 長久以來都是先鋒。在 2009 年,AUO 公開一款電子書閱讀器,具有在當時受矚目的特色:低耗電電子紙及觸控平板。

這款原型也是六吋,解析度跟 FPD 上的新顯示器一樣,也是 800 x 600 像素。該公司製造與銷售 TFT-LCDs、PDPs。AUO 在本地銷售自家產品,也出口到世界各地。

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AUO 今年的展示中帶來一批該公司在顯示技術上的關鍵成就。這些包括 65 吋 Extreme-PR 3D Gesture 顯示面板、 46 吋 Scanning Retarder 3D 顯示面板、65 吋透明顯示面板、 46 吋 Super Narrow Bezel 面板、 6 吋彈性顯示器,其智慧型手機顯示面板具高解析度與低耗電,一系列 AMOLED 顯示技術與應用。

資料來源:PHYSORG:E-paper unplugged is key draw at Japan show[November 1, 2011]

轉載自only-percpetion

only-perception
153 篇文章 ・ 1 位粉絲
妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D