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獵豹的速度並非決勝關鍵

曾 文宣
・2015/10/08 ・1226字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

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奔馳中的獵豹(圖片拍攝:Hein Waschefort. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cheetah_chase.jpg)
奔馳中的獵豹(圖片拍攝:Hein Waschefort. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cheetah_chase.jpg)

每位小朋友心中都有一種最愛的動物,特別是那些有「最」字頭頭銜的動物總是榜上有名。目前現生陸地上奔跑最快的動物,大家馬上聯想到獵豹。事實上,獵豹成功打獵的關鍵,並不是牠們爆發出的驚人速度。最新的研究指出獵豹真正靠的是牠們更為出色的敏捷度和機動性,這才是牠們生存的高超技倆。

獵豹的速度究竟有多少一直是科學家眾說紛紜的主題,1960年代的測量計算出高達時速64英哩(相當於時速103公里)的速度,但後續的實驗量出來最快卻只有40英哩(相當於時速64.4公里,跟一種稱為靈提的獵犬差不多)。

為了找出這些苗條的傢伙到底最擅長哪部分,研究團隊在五隻野生獵豹身上裝上檢測器來追蹤牠們的行動。這個檢測器可以用來記錄速度、加速度、減速度和位置。最後經過17個月,共收集了367個跑步的數據。

作者驚訝地發現敏捷度和機動性是獵豹捕獵過程中最重要的關鍵。牠們的確有能力跑出高速,有隻名為法拉利的獵豹跑出了時速93公里的速度。但是總平均下來,時速最高只有53公里,而且這樣的速度也無法持續維持。另外,在成功捕獵和失敗的打獵過程中,科學家發現兩組不同速度的獵豹並無明顯的捕食差異。換句話說,超級快的獵豹和稍快一點的獵豹,牠們捕食成功的機率是差不多的。

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研究資料顯示了這些獵豹是動物界中「加速度和減速度『最快』」的冠軍,獵豹可以在一次的跨步中增加或減少時速14.5公里。牠們的肌肉每公斤可以輸出100瓦的功率,這是陸生動物中單位重量輸出最高的功率。比較一下,全世界最快的紀錄保持人,來自牙買加的短跑選手Usain Bolt,他的每公斤肌肉只產生25瓦的功率。因此,比起單純的高速,獵豹真正致勝的關鍵,是牠們能夠在瞬間加速、又能在瞬間減速,持續緊跟著獵物不放,逮到時機一把撂倒獵物。

傳統上的思維都把獵豹描述成破曉殺手,待在開曠的草原上靜靜注視著,直到逼近到幾百公尺外,如鳴起賽跑槍聲一樣,倏然地展開精采的生死追逐戰。最新的研究則顛覆了這個想法:獵豹的確在白天展開殺戮,不過有半數的追逐時間是發生在灌木叢、疏林草原等具有很多植被的地方,好讓獵物處處碰壁、反應不及,最終成為獵豹的午餐了。

參考文獻:

  1. Chow, D. 2013. Hunting Cheetahs Rely More on Agility Than Speed. Livescience.http://www.livescience.com/37372-cheetah-running-hunting-behavior.html
  2. Wilson, A. M., Lowe, J. C., Roskilly, K., Hudson, P. E., Golabek, K. A. & McNutt, J. W. 2013. Locomotion dynamics of hunting in wild cheetahs. Nature 498, 185-189.http://dx.doi.org/10.1038/nature12295

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本文原發表於科學Online-科技部高瞻自然科學教學資源平台,經授權轉載。

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曾 文宣
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我是甩啊!畢業於臺灣師範大學生科系生態演化組|寫稿、審稿、審書被編輯們追殺是日常,經常到各學校或有關單位演講,寒暑假會客串帶小朋友到博物館學暴龍吼叫。癡迷鱷魚,守備領域從恐龍到哺乳動物,從陰莖到動物視覺,因此貴為「視覺系男孩」、或被稱呼「老二大大」。

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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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動物移動方式大不同!獵豹為什麼跑這麼快?——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/23 ・1560字 ・閱讀時間約 3 分鐘

動物的移動方式及進化

動物會使用肌肉骨骼系統來進行各種運動,有時是只動身體的一部分,有時則是移動整個身體,讓自己移往其他地方的情況。理所當然的是,動物將自己整個身體移動到其他地方,會比只有動一部分身體需要更多的能量。所以移動時會特別需要注重效率。

動物們在進化過程中獲得各種生活形態,以及適合該生活形態的移動方法。只要看看動物們的走路方式,就能理解這個進化過程。

像山椒魚等兩棲類動物,以及蜥蜴、壁虎等爬蟲類,都是從軀幹伸出四肢來撐起身體,並扭動身軀,一一藉著四肢的支點往前方移動(圖一)。扭動軀體的運動跟魚在游泳時的軀幹動作很類似。兩棲類和爬蟲類是脊椎動物進化過程中最初上陸的動物們,本來就擁有類似魚那樣扭動身軀的身體構造,要善用這種構造在陸地上運動,就演化出了這樣的走路方式吧。

圖一、壁虎的步行姿勢。隨著步伐,脊骨(白線)會左右大大彎曲。

後來兩棲類中有一部分軀幹變短、後肢也變得發達,那就是蛙類(圖二)。長長的後肢可以產生強大的跳躍力。說到彈跳,身體要是扭來扭去的穩定性就不好,要是身體變短,就不會扭來扭去的了。因為獲得了短身軀跟長後肢,使得蛙類可以進行大幅度跳躍。

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圖二、青蛙的骨骼標本。長腳可以進行強力跳躍,短短的軀幹則讓跳躍時可以保持身軀穩定。

一部分的爬蟲類(恐龍類)和哺乳類的四肢又更加發達,可以進行多樣化的運動。他們的四肢不只是變長,還跟兩棲類或蜥蜴等爬蟲類不一樣,四肢不是生長在身體兩側,而是下方。往下生長的四肢可以高高舉起軀幹,只要前後擺動四肢就能移動了。

比起移動整個身體,只有四肢動作的效率會比較好。另外,體幹如果可以不激烈動作,身體就可以比較安定,而且更容易控制。結果就能實現高速運動。另外,像鹿或是馬等擅長跑步的動物,牠們的四肢,特別是末端部分會很長(圖三)。腳變長的話,跨一步的距離也就會變長,可以跑得比較快。

圖三、馬(左)和人(右)的骨骼,馬的掌骨跟肱骨差不多是同樣長度,人的骨骼圖為臼田隆行作畫。

本來哺乳類也不是軀幹就保持不動,而是軀幹跟四肢經常一起協調地動作,但是方向跟魚或蜥蜴的橫向運動不同,是身體往腹背方向彎曲再伸直,像是為人熟知的貓科動物跑步時的動作。例如,獵豹跑步時,身體會大大彎曲再伸直,用全身力氣來有力地跳躍並讓步伐加大,創造出陸地上最快生物才有的跑步速度。(圖四)

圖四、跑步中的獵豹。跑步時脊骨(白線)會往腹背方向大大彎曲再伸直,讓每一步的步伐距離變長。

所有哺乳類雖有程度差別,但似乎都有像這樣身體往腹部方向屈伸的動作。前面所述的馬跟鹿等動物,雖然看起來軀幹動作沒這麼大,但脊骨還是會反覆進行彎曲再伸直的動作。只是活動程度比貓科動物少得多了。

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稍微離題一下,從陸地再度回到水中的哺乳類也不例外,海豹或海狗、鯨魚等動物,游泳時的脊椎也是往腹背方向屈伸的。魚類一般是身體往兩側扭動來游泳,所以我們可以說水棲哺乳類的身體往腹背方向屈伸,是因為從腳配置在軀幹下方的哺乳類演化而來,可以說水棲哺乳類才有這樣的特性吧!

——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

晨星出版
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你知道嗎?這些動物的求偶行為不只很怪,還很可愛!——《怪奇事物所2》
時報出版_96
・2022/01/28 ・2841字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 作者/怪奇事物所|Incrediville

編按:泛科學的好夥伴怪奇事物所出第二本書啦!這次,我們收錄了五個與動物求偶行為有關的內容,快跟著怪奇事物所一起認識這很怪但也很可愛的世界吧!

母鬣狗的〇〇比公鬣狗還要大

圖/《怪奇事物所2》

雄鬣狗可以說是自然界裡,最有資格靠夭男人真命苦的動物了──在牠們的母系社會中,男生豈止下賤,那個身分地位真叫連狗都不如(鬣狗在分類上與貓科動物關係更近,真的不是狗)。

鬣狗的族長皆由最能打的雌鬣狗擔任,這位最強最惡的女王,又稱「阿爾法雌性」,而且在鬣狗社會,不只女王本人高高在上,任何雌性的地位,也都比雄性還要尊貴,連最低階的雌性都能壓過最高階的雄性。

為了貫徹這種雌性浪漫,雌鬣狗甚至演化出一種很屌的武器,就是在兩腿間直接長出一條「偽陰莖」:雌鬣狗在成長時,陰蒂會不斷延伸成長條狀,最長可達18cm,看起來就跟真的一樣棒。

每次交配前,雌鬣狗都得先把假陰莖往內收(大概像穿襪子前先翻一下的那種收法),雄鬣狗才算是獲得許可,得以長驅直入,雌性也就能完全掌握交配主導權了。此外這種假陰莖,還附帶社交作用──因為勃起的陰莖,在鬣狗社會是一種軟弱的象徵,所以當低階雌性想討好上面的大人物時,也會將陰莖勃起表達自己的順從。

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也因為鬣狗使用陰莖的方式如此前衛,自古以來常被誤會是同性性行為,而飽受衛道人士抨擊,雖說如今看似還了鬣狗一個公道,不過這種女生都有大○○的設定,根本比同性戀還要刺激啊?

#古人真是太缺乏想像力了

80% 的公海豹一輩子都是處男,但剩下 20% 一生會和 250 頭母海豹交配

圖/《怪奇事物所2》

動物的求偶競爭,其實比你想像的更慘烈更無情。所以即使扣掉螞蟻蜜蜂這些習性特殊、只有權貴階級有生育能力的社會性動物,自然界還是存在不少可撥仔終身無法脫處。

比如象鼻海豹正是一個血淋淋的例子。

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研究發現,雌性象鼻海豹只收菁英,絕不接受垃圾,擇偶條件開得非常嚴格──唯有那些最精銳、最能打的雄海豹,才可獲得牠們青睞、受邀繁衍下一代。

相對的,雄海豹一旦當上菁英,從此就能縱橫情場,躋身大眾情人,被翻牌的頻率直逼歌舞伎町夜之帝王,一生約可和 250 頭雌海豹勾勾纏。

然而在所有的雄象鼻海豹中,這種豹生勝利組僅僅只占兩成,其他 80% 通通算是被選剩的孩子,等待牠們的結局,只有母胎單身一輩子。

雖然聽起來好像很可憐,但象鼻海豹約在 5 歲達到性成熟,而平均壽命其實不到 15 歲。換句話說,牠們保持處男的歲月,最多也就十年,根本連轉職魔導海豹的資格都沒有。

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從這個角度看,誰比較可憐還真的不好說啊 。

公獵豹光靠喵喵叫,就能讓母豹排卵喔!

圖/《怪奇事物所2》

一般來說,雌性動物的排卵機制分成兩種:一種是「自發性」,會在固定時間規律排卵;一種是「誘導性」,要透過特殊刺激,特別像是交配等外力影響才會排卵。

例如公貓生殖器上長滿的倒刺,就是為了在交配時刺激母貓排卵(這超痛)。另外雖然有些人聲稱看到帥哥會大排卵,但人類女性可是道道地地的排卵靠自發,所以妳家姨媽才會每個月固定來打卡。

至於今天要說的獵豹,雖然也是一種大貓,但過去一直沒人知道牠們究竟什麼時候排卵,既沒有固定週期,也不是在交配中被喚起,難道只有感覺對了才可以?

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後來終於有科學家注意到,每當公獵豹發出一種奇異的喵喵叫,周圍母豹就有很高的機會在未來幾天受孕,才進一步發現,這是因為在聽到這種愛的呼喚後,母豹體內和發情或排卵有關連的性賀爾蒙──例如動情激素、黃體素助孕酮都會立刻噴發,從而刺激母豹排卵。

像這樣靠聲控啟動的繁殖機制,在哺乳動物中可是非常非常罕見,我想,這也是少數經過科學認證的──能讓人懷孕的好聲音。

越帥的小鳥越容易被吃掉喔

圖/《怪奇事物所2》

帥有什麼用?帥能吃嗎?這題的答案,其實要看你是什麼動物──如果你是隻小鳥的話,長得帥,還真的會讓你更好吃!

這要說到澳洲有一種青春小鳥,叫華麗細尾鷯鶯,每當發情警報響起時,雄鷯鶯的羽毛,都會由鐵鏽灰轉成小發財藍,目的當然是用力帥他一波好吸引雌鳥青睞。

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但耍帥往往是要付出代價的,因為藍色在自然界非常顯眼,所以變了色的雄鳥,就像漆黑中的螢火蟲一樣,是那麼樣的鮮明,那麼樣的出眾,連帶提高了被掠食者盯上的風險。

因此科學家發現,這些拉風的雄鳥,不但會花費更多時間警戒周遭環境,遇到任何風吹草動,都要搶先躲進龜仔坑,就算風頭過了也要拖到最後一刻才出來面對,美其名是愛惜羽毛,講難聽點就是貪生怕死。

更有趣的是,相較於安全感不夠的雄鳥,雌鳥(不會變色)心臟反而會變得更大顆,找掩護以及警戒的時間都會比求偶期前更短,顯然是看準天塌下來也有帥過頭的雄鳥頂著先。所以在求偶期間慘遭捕食的雄華麗細尾鷯鶯,也算是名副其實的把自己「帥死了」,更應證了什麼叫長得帥死得快。

所以我們也在此呼籲,謹記帥小鳥的教訓,大家一起長得醜活得久,謝謝。

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其實北極熊的腳非常臭喔

圖/《怪奇事物所2》

科學家發現,北極熊的腳是真的很臭。

許多動物都會利用氣味傳遞訊息,像熊族大多會透過摩擦樹木,留下牠們的體味。然而北極可沒有什麼樹,在白茫茫一片真乾淨的冰天雪地,除了幾道偶然的足跡,你很難再留下什麼東西。

好在北極熊的腳丫上,長著發達的汗腺及濃密的毛髮,那個積累的臭味,就連極地的寒風都會為之顫動,不論是北極寂寥的風中雪中或你的心中,北極熊走到哪,腳臭味就能留到哪。

此外,在收集了 200 多隻北極熊的腳臭後(噁),科學家還發現,公北極熊對發情母熊的腳臭,普遍有著更明顯的反應、看起來會更加興奮,可見想得到北極熊的芳心,一定要靠腳臭。而在這之後也有研究證實,野生公熊就是靠這薰人的腳氣,找到心儀的母熊。

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所以對北極熊來說,腳是真的要越臭,才越有可能找到另一半(或者說被找到),反觀人類老要擔心自己腳臭口臭狐臭放屁臭,會嚇到約會對象以後不聯絡,這看在北極熊眼裡,還真是挺奢侈的煩惱欸。

——本文摘自《怪奇事物所2:這世界不只很怪,還很可愛!》,2021 年 12 月,時報出版 。
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