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虛擬實境科技-《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2015/08/10 ・2336字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

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627px-Orlovsky_and_Oculus_Rift
Source: wikipedia

當今3D電影已在各地電影院風靡,但你能想像鋼鐵人不只能從螢幕向你飛出,更能真正置身實境嗎?你是否想過待在沙發上便能出遊、從事危險的運動卻毫無受傷風險?這些都是50年代虛擬實境技術剛起步時的願景,如今隨著智慧居家科技逐漸普遍,這些願景即將實現。虛擬實境不像3D技術那般只能在平面螢幕上呈現景深效果;它可以讓你全方位360度置身於畫面環境中,並讓你的感知認定其為真實的環境。

人類眼睛所見、手指所觸,都是經過大腦感知詮釋的電子脈衝。基本上,虛擬實境技術的運作方式,是愚弄你的感知,使大腦相信你體驗到的是真正世界的畫面,但其實一切都是電腦製造出來的。早期的虛擬世界是以虛擬實境模組語言(VRML)所程式化創造出來的。後來VRML被使用XML格式的X3D取代。X3D這種建模語言可與3D繪圖應用程式(包括Blender)結合使用,後者則提供各種3D繪圖功能,可整合進虛擬實境的環境。其實有各種方式可創造出能以瀏覽器觀看的虛擬實境世界,而透過電腦遊戲是最能展現虛擬實境技術進展的方式。

虛擬實境除了電腦遊戲以外也有許多其他應用。美軍就採用了「近距離作戰策略訓練器」,該訓練器利用虛擬實境來訓練士兵與敵軍作戰,很像電玩遊戲《決勝時刻》(Call of Duty)與《星艦迷航記》(Star Trek)中全像甲板的綜合體。

虛擬實境與擴增實境(或3D效果)最大的差別是讓人能有身歷其境的感覺。虛擬實境也用於進階手術訓練,並被美國太空總署所採用。而且多虧了一些虛擬實境系統,如頭戴式顯示器以及虛擬實境眼鏡(本期雜誌也將深入探討),虛擬實境技術將展開一場復興運動。虛擬實境若要做到讓人信服,必須讓使用者不只覺得自己完全置身在該環境中,更要能與環境進行互動。這個可以互動的特質即所謂「遙現」(telepresence),正是虛擬實境與其他虛擬世界系統或3D電影技術的最大不同之處。此外,虛擬實境的環境要讓人信以為真,就必須能即時與使用者互動。

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想想看你是如何與真實世界互動的。你可以觸摸、拾起物品,感覺其觸感;當你開門或撿起遙控器時,你就能影響這些物體。這些與物體互動的特徵稱為「力回饋」。假設你是個遊戲玩家,力回饋的一個好例子,就是在你中彈的時候,搖桿和身上的護具都會即時發出振動,這些總稱為觸覺系統,是建構仿真虛擬環境的基本要素,用以迷惑你的大腦。

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請點擊以觀看大圖。

虛擬實境系統往往以更先進的操作系統控制,譬如虛擬實境手套。早期的嘗試包括了任天堂的威力手套,而如今的虛擬實境系統多用Razer Hydra這類平台來控制,後者廣泛用於頭戴顯示器Oculus Rift。Razer Hydra靠著一個可發射微弱磁場的機台運作,它利用強化線路、數位訊號處理器和定位演算法,將控制器收集到的數據轉為位置和方向資訊,這些資訊接著再被用作電腦繪圖環境的控制元素。

虛擬實境結合了數種技術,為使用者創造出令人信以為真的虛擬世界。其中頭戴顯示器是最重要的配件,它利用了所謂立體觀測的技術,讓我們的兩隻眼睛看到些微不同的影像。Oculus Rift含有顏色深度24位元的單一LCD螢幕,內裝1000赫茲的鄰接現實追蹤器,可以減少畫面遲滯的現象,使得頭戴顯示器移動時,能有更真實的成像品質;此外,每隻眼睛前方的鏡片更會提供了景深資訊,因此能呈現圍繞穿戴者視線中的完整景象,頭戴顯示器內亦含追蹤軟體,讓使用者移動頭部,虛擬世界也會隨之移動。

內建的三軸陀螺儀、磁力計以及加速器都有助於精確追蹤使用者頭部的運動,讓使用者對環境的感受更真實。這三項技術決定穿戴者在四處移動時透過頭戴顯示器所看到的影像,當使用者一動,所見到的畫面隨之改變,虛擬實境就是利用這種感知模擬來欺騙大腦,讓你的大腦以為身處真實環境。

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動作也是虛擬實境能夠讓人信以為真的重要因素。Virtuix公司推出的Omni跑步機是虛擬實境頭戴顯示器和操作器的完美附加裝置,使用者必須穿著一雙特製的鞋子來使用Omni跑步機。當鞋子接觸到Omni具有紋道、摩擦力低的表面時,跑步機裡的平台會隨之移動,模仿出在平地行走的狀態;使用者甚至可以奔跑或跳躍,相對位置資訊會即時傳回電腦,即時產生頭戴顯示器中的畫面。使用者在沒有支撐的情況下行走時,就會看到自己在虛擬空間中的移動狀況。

當然,那只是電腦繪圖合成的環境。虛擬實境系統究竟如何讓你的大腦放下懷疑,將虛擬實境當作真實世界般回應呢?一個令人信以為真的虛擬環境必須擁有超高解析度的成像,頭戴顯示器中的畫面更新率也必須至少每秒顯示30影格數。要製造出一個仿真的虛擬世界,觸感、陰影和光線效果的組合也必須十分精確,缺一不可。此外,聲音必須具方向性,並且要能環繞使用者,如此才能讓使用者感受到如同真實世界般的聲音效果。

虛擬實境界的新產品還有蘋果公司將推出的新Mac Pro,配載了擁有12顆運算核心的英特爾Xeon E5 Ivy Bridge處理器。英特爾公司宣稱這個最新型的晶片能讓目前Xeon的中央處理器提高一倍效能。

Oculus Rift則是最新型的頭戴顯示器,其目的在讓每個人都能體驗虛擬實境。過去虛擬實境系統的價格高昂,讓消費者卻步,只有像美國太空總署和軍方單位才有足夠的資金購買。Oculus Rift可能預告了虛擬實境新紀元的到來,我們將經歷全新的互動與沉浸式體驗。這些虛擬實境技術顯然會應用在電玩遊戲上,但也許也會被應用於行動裝置上。想像你打開iPad並透過頭戴顯示器得到全新的沉浸式體驗。

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倘若你一直認為《星艦迷航記》的全像甲板可以提供最終極的虛擬生活,那麼即將問世的虛擬實境技術也許可以讓你在自家中體驗使用全像甲板的感覺。

 

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第10期(2015年7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

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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驅動未來科技創新的運算平台領導廠商—Arm
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/26 ・2594字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 Arm 委託,泛科學企劃執行。

Arm(安謀)是一家來自英國提供處理器 IP 架構設計的矽智財公司,你可能不清楚 Arm 在做什麼?但你可能在最近的新聞中聽過它,而且,你可能每天都在使用他們的產品!

實際上,90% 的智慧型手機使用的 CPU 晶片,其指令架構集(ISA)都是採用 Arm 架構,例如部分蘋果產品所使用的晶片、Android 手機常見的驍龍系列,以及聯發科技推出的天璣系列晶片,Arm 都是這些處理器架構的主要供應商。

每片 CPU 上,都有 ISA。圖/pixabay

不過這個指令架構集(ISA)到底是什麼?為什麼每台手機甚至電腦都要有呢?

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什麼是指令架構集(ISA)?

指令集架構(ISA)是電腦抽象模型的一部分,它定義了 CPU 如何被軟體控制。ISA 作為硬體和軟體之間的介面,既規定了處理器能夠執行的任務,又規定了如何執行這些任務。ISA 提供了使用者與硬體互動的唯一途徑。ISA 可以被視為程式設計師的手冊,透過 ISA,組合語言程式設計師、編譯器編寫者和應用程式程式設計師方能與機器溝通。

處理器的構建和設計稱為微架構(micro-architecture),微架構告訴您特定處理器的工作原理,例如,Arm Cortex-A53 和 Cortex-A73 都是 Armv8-A 架構的實現,這意味著它們具有相同的架構,但它們具有不同的微架構。

目前常見的 ISA 有用於電腦的 Intel/AMD x86_64 架構,以及在行動裝置是主流的 Arm 架構。而 Arm 本身不製造晶片只授權其架構給各個合作夥伴,授權的架構也被稱為「矽智財」(Semiconductor intellectual property core,簡稱 IP),並由合作夥伴依據規格打造合規的矽晶片。

Arm 成為全球關注的焦點

今年九月,Arm 在美國紐約那斯達克交易所掛牌上市,吸引大量投資者的目光,除了節能的設計,Arm 持續提升產品效能,使得 Arm 架構具有強大的競爭優勢,讓 Arm 的技術和產品,除了在行動裝置與物聯網應用佔據了重要地位,也在後續發展的其他產品持續協助產業推動技術革命。

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最早,Arm 架構是為了依靠電池運作的產品而設計的,隨著這十多年來的轉變,行動裝置成為主流,而 Arm 架構也成為了行動裝置的首選。

除了 Arm 原本行動裝置的通用 CPU 領域,Arm 亦著手開發專用 CPU 的架構,這些專用 CPU 的使用情境包含雲端基礎設施、車用和物聯網(IoT)。

現在 Arm 除了在手機處理器上有超過 90 % 的市占率外,在物聯網與嵌入式應用上有 65% 的市占率,目前車用晶片也逐步轉向由軟體來定義汽車的電子電氣架構,這凸顯了軟體在未來汽車架構的重要性。「嵌入式邊緣裝置使用的可擴充開放架構 (Scalable Open Architecture for Embedded Edge;SOAFEE) 」建立以雲原生的系統架構,透過雲端先行開發軟體,協助汽車產業業者在產品正式商品化前,能在基於 Arm 架構的晶片上進行虛擬環境測試,目前 Arm 在車用晶片上,市佔率超過四成。

由感測器至智慧製造系統設計,Arm 與生態系密切合作,推動技術創新

在雲端運算上,Arm 也推出了 Arm Neoverse 技術平台來協助雲端伺服器的晶片設計,並配合新推出的 Arm Neoverse 運算子系統(CSS),來簡化專用晶片的設計複雜性,減少晶片設計花費的時間。

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在 Arm 日益完整的產品組合下,透過與廣大生態系合作,能為市場提供許多軟硬體解決方案。首先,在行動裝置上,Arm 近乎霸占市場。而在 AI 發展與網路速度持續提升的趨勢下,許多運算都可以在雲端完成,最近的實例為 Nvidia 的 GeForce Now,只需一台文書機,就能暢玩 3A 大作,或是 Google 的 Colab,讓 AI 能在文書機上完成運算,造福了沒有高級顯卡的使用者。

未來,邊緣運算將陸續解開雲端運算的束縛,而 Arm 也在前期投入了雲端基礎開發,配合行動裝置的市占率,無論如何 Arm 都將在未來科技業占有一席之地。

Arm Tech Symposia 將在 11 / 1 與 11 / 2 盛大舉辦

2023 Arm 科技論壇(Arm Tech Symposia)即將在 11/1 台北萬豪酒店,11/2 新竹國賓飯店盛大舉辦!這是 Arm 每年最重要的實體活動之一,以【Arm is Building the Future of Computing】為主軸,探討在 AI 時代來臨之際,Arm 最新的技術如何驅動創新科技,為次世代的智慧運算、沉浸式視覺、AI 應用、自主體驗等帶來更多可能性。 

這次 Arm 科技論壇將圍繞在車用、物聯網、基礎設施、終端產品等熱門 AI 應用領域,並邀請台積公司、Cadence、瑞薩電子、新思科技、CoAsia 擎亞半導體等各領域專家,帶來產業第一手趨勢洞察。

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其次,也會分享 Arm 的新技術在 AI 的應用,包含如何透過軟體定義汽車降低汽車電子系統核心 EUC 整合的複雜性,同時維持汽車資安;以及介紹專為特定工作負載而設計的運算方式,如何讓企業不受外在環境與技術影響,處理更大規模的數據。

今年 11/1 在台北場的座談會,主題為 Edge computing on AI,探討邊緣運算在人工智慧上的應用,以及人工智慧對於半導體產業以及晶片研發帶來的影響,邀請 iKala 共同創辦人暨執行長程世嘉、聯發科技執行副總經理暨技術長周漁君,以及 Arm 台灣總裁曾志光與會。

Arm 科技論壇 11 月 1 日台北萬豪酒店。 圖 / Arm 

11/2 在新竹場的座談會主題為 The Keys of Automotive Transformation,探討汽車產業的轉型趨勢,邀請 Anchor Taiwan 執行長邱懷萱、友達光電執行長暨總經理/達擎董事長柯富仁、波士頓顧問公司董事總經理暨資深合夥人徐瑞廷,以及 Arm 台灣總裁曾志光與會。

Arm科技論壇 11月 2 日新竹國賓飯店。 圖 / Arm 

無論你是硬體工程師、軟體開發人員、晶圓代工、晶片設計商、OEM/ODM 還是相關產業人士,都能在這場論壇中互相交流,充實自己。

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2023 Arm 科技論壇報名連結

活動結束後填寫問卷的朋友,還有機會現場抽中 iPhone 15 Pro、 iRobot Roomba j7+ 掃地機器人、Sony WH-1000XM5 無線耳機、Dyson Purifier Big+Quiet Formaldehyde 空氣清淨機等精美好禮喔!

報名截止倒數中,現在就立刻報名吧!

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如果在虛擬實境裡尋找伴侶,真的可以建立舒服的戀愛關係嗎?——《元宇宙超圖解》
azothbooks_96
・2023/09/27 ・983字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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在元宇宙的世界裡,比較容易和價值觀相近的對象,談一場少摩擦的戀愛。

所謂的「談戀愛」,其實就是彼此價值觀的碰撞。

在價值觀日趨多元、細分的現代社會,實體世界裡的戀愛,情侶之間免不了會發生一些摩擦。

所謂的「談戀愛」,其實就是彼此價值觀的碰撞。圖/pexels

越來越多人在實體社會的戀愛關係中感受不到舒適,大眾認為「談戀愛風險很高」的傾向,更是一年比一年更鮮明。

可見「談戀愛」的魅力,正逐步下降。不論是在元宇宙內或外,都有一套很現代的方法可以解決這個問題,那就是配對服務。

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迴避戀愛和元宇宙

當我們對戀愛的價值觀細分化之後,在生活周遭便很難找到滿足條件的人選;但只要像在社群網站上找興趣相近的同好那樣,從一個規模龐大的母群體當中找出伴侶的話,發生摩擦的狀況,會比不假思索就交往的對象減少許多。

若想找更根本的解決之道,那麼元宇宙上還有一個獨門絕招,就是乾脆把伴侶化為虛擬實境的一部分——因為情侶在元宇宙上會隔著虛擬替身,建立起隔一道防火牆的溝通方式。

有些人會覺得「虛擬替身碰不到、摸不著」,不過,時下認為談戀愛不見得一定要有實體互動或性接觸的人已越來越多,或有些原本潛伏噤聲的族群浮上檯面。

想必今後會有越來越多人願意相信這不是逃避實體戀愛,而是元宇宙上的愛情,比實體更美好。圖/azothbooks

要是這些虛擬替身由 AI 操控的話,還能與另一半建立更舒適的戀愛關係——如果對象是 AI,不論是再怎麼極端的戀愛觀,或是任何性傾向,它應該都會接受吧!

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想必今後會有越來越多人願意相信這不是逃避實體戀愛,而是元宇宙上的愛情,比實體更美好。

——本文摘自《元宇宙超圖解:從刀劍神域到寶可夢,一小時讀懂78個概念,掌握本世紀最大商機》,2023 年 9 月,漫遊者文化出版,未經同意請勿轉載。

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azothbooks_96
53 篇文章 ・ 21 位粉絲
漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。