2009年3月9日 星期一
太陽能閃邊 未來手機可靠肌肉運動供電
該校研究人員Zhong Lin Wang表示,他們的研究目標是希望未來能透過像是手指屈伸、聲帶振動這樣的人體肌肉運動,來啟動醫療用的奈米元件:「我們所研發的數百萬條壓電奈米線,將可產生足夠供應如黑莓機(Blackberry)這樣的消費性電子裝置的電能。而我們的實驗已經證實,人類或動物的肌肉運動確實能用來發電。」
許多能量收集的方法都是以循環運動做為動力來源,例如轉輪;而Wang則試圖研究是否不規則的肌肉運動也能利用,如果答案是可以,那人體的肌肉運動就能用來為供應藥物、偵測血壓的醫療植入物供電。
為了測試以上的理論,Wang製造了兩種配備嵌入式壓電奈米線的能量收集元件,一種是尺寸到手指第一指結的指套,另一種是有四條平行奈米線、給小老鼠穿的夾克;當老鼠在籠子裡的轉輪奔跑時,奈米線會收縮。這兩種裝置能產生的電力為50~100毫伏(millivolts),輸出電流為0.5奈安培 (nanoamps)。
該壓電奈米線由氧化鋅(zinc oxide)製造,在彎曲的時候會產生電力;將奈米線適度佈置,好讓人類或動物的活動能造成其彎曲,並因此產生能量,就有機會能將其電力導入電池中儲存。這些奈米線直徑大約100~800奈米,長度約100~500微米(micrometers)。
為了產生足以啟動電子裝置的電壓與電流,必須將這些小小奈米線組合起來;而由於奈米線彎折的方向會決定其所產生的電流方向,因此它們的彎折必須是同步的,才不至於讓不同方向的電流相互抵銷。
Wang預測,要克服以上技術障礙將花上至少五年的時間,而下一步大進展預計可在一年內達成,屆時他的團隊將展示平行排列、可同時彎折的奈米線:「我們目前的研究是讓奈米線在同一個表面上共同運作,並讓它們能整齊排列與同步。」
上述實驗的小老鼠夾克內含的四條奈米線,是織入衣服纖維中,並透過將它們嵌入在一個基板上,達到可同步往同方向彎折的目標。該團隊將在下一次的展示中利用類似的方法,把數百萬條平行排列奈米線封進柔軟的聚合物中。
2009年2月8日 星期日
新雷射鐘 十七億年分秒不差
美國研究人員製作出一個、據說能夠運轉十七億年都不差一分一秒的鐘。
美 國「國家標準及科技研究院」研究人員,算出「水銀離子」震動頻率,製作出依照這種頻率運行的時鐘。科學家說,這種裝置相當準確,放在衛星上用來追蹤地面上 移動的物體,誤差在一公尺以內。他們希望用這套裝置改進汽車或是飛機的自動駕駛系統。今後,汽車或是飛機或許就不需要有人來操作了。
目前最準的鐘是原子鐘,八千萬年會有一秒的誤差。一般的手錶,一個月會差上十五秒。
2009年1月12日 星期一
IBM發佈今後5年內有望實現、並可改變人類生活方式的5項技術
開電視、換頻道…揮個手就行!(圖)
消費性電子產業已經在人機介面技術上花了不少工夫,包括好用的老式紅外線遙控器、滑鼠、鍵盤、遊戲機手把、軌跡球、螢幕旋鈕/滾輪,以及內含加速度計的魔杖。令人難忘的還有微軟(Microsoft)在1995年為Windows 3.1所推出的、有一堆卡通人物的「Bob」介面。最後,語音控制使用者介面則是被吹捧為新一代「UI典範」。
那麼,產業界為什麼需要手勢控制的電視機呢?主要原因有二;首先,遙控器對使用者來說變得日益複雜、且不容易操作;其次,現有的大尺寸電視可在一個螢幕上顯示多個視窗,需要一種更為直觀的方法讓消費者進行瀏覽。已有不少廠商展示手勢控制電視機的樣品,允許使用者透過改變手的動作(例如劃圈、左右晃動、前後晃動)來旋轉影像,或是移動視窗、縮放螢幕上的視訊等等。例如下圖Hitachi的手勢控制電視只要透過簡單的揮手就可以打開電源,並可用上下揮動手勢來操作螢幕選單,或是在空中劃圈來調整音量大小。
Hitachi的手勢控制電視
感測器是實現手勢控制電視介面的基礎技術。例如,Panasonic開發了一種影像感測器裝置,是由近紅外線LED、特製CCD感測器和FPGA組成。該裝置透過量測「飛行時間(time of flight,近紅外感測器發出的光線反射到CCD影像感測器所花費的時間)」來感測手勢。「飛行時間」是依據像素來量測,用累積的數據來運算出距離,即時得出每個手勢的深度資訊。
Hitachi所展示的手勢控制電視內部的影像感測器,則是以使用者距離電視機2~3公尺做為最佳識別距離。而究竟手勢控制電視機能否創造一種更好、更直觀的使用者介面?等到相關產品在2009年問世,就能知道消費者願不願意放掉手上的遙控器了。
葉綠素有機電池 餓了還可以吃下肚 (圖)
食品要「有機」才健康,電池也要「有機」才環保。國內第一顆「葉綠素純有機電池」誕生了,電力耗光了只要沾水10 秒鐘又有發電,丟棄時也可以在土壤中完全分解,因為是有機質,在野外餓了還可吃下肚充飢。
一顆1號電池埋在土裡,能使一平方米的土壤永久失去利用價值,廢棄電池對環境的危害非常大。虎尾科技大學教授廖重賓和研究生楊秉晃、陳俊郎研發環保有機電池,材料都取自大自然,例如從榕樹葉、甚至路邊野草所萃取的葉綠素製成有機電解質,製成一顆3號大小的電池電壓可達1.5 V,電流達150mA以上,可以連續聽兩天的mp3,4顆電池可以點亮LED燈維持9天以上。這項發明獲得2008年台北國際發明競賽的金牌獎,也申請國內外專利。
廖重賓說,很多小學生做過蘋果發電的實驗,就是利用有機質發電的原理,但電流都太低。他研發的葉綠素純有機電池是目前全球最大電流的有機電池,電能是日本「水電池」的一倍。而且用到沒電時,沾水10秒鐘就可回復電力重複使用。不只沾水就可充電,連茶、可樂、咖啡、果汁等只要是水溶液都可以,甚至野外緊急求生,沒有水,尿尿也能生電。
廖重賓說,一般電池含有劇毒的化學物質,容易破壞環境生態,必須作適當的回收處理;他研發的電池內填物是有機、可生物分解的葉綠素聚合物,即使隨意拋棄,也不會對環境造成破壞。
虎尾科大育成中心主任謝龍昌表示,這顆有機電池的環保度勝過太陽能電池,也因為環保、原料成本低廉、外型大小變化彈性大,更是全球獨一無二的新發明,有朝一日可能改變全球未來的能源發展,預料可取代全球30 %以上的乾電池。
2008年12月9日 星期二
搶救戰場傷兵 美軍研發「醫院單晶片」
2008年11月24日 星期一
水荒拜拜 空氣榨水機明年上市
你也許不知道地球最充沛的水源是空氣,大氣中所含水分是全球所有河流水量總合的8倍,只可惜知道空氣裡有水卻喝不到。現在,加拿大一家公司已研發出可由空氣中把水分「榨出來」的革命性小家電,這種取名「空氣榨水機」(WaterMill)的機器,只要三個燈泡的電力就可將空氣中的水分轉化為飲用水,解決全球益趨嚴重的水荒問題。
英國「衛報」報導,空氣榨水機是由加拿大「第四元素」(Element Four)公司所研發,可望成為微波爐之後的新主流小家電。空氣榨水機本周未將參加美國「連線」(Wired)雜誌主辦的年度展覽,這項展覽在展示雜誌編輯群認為將改變世界的最新發明。
空氣榨水機外觀有如半個大型高爾夫球,直徑約90公分,由白色塑膠製成,可掛在牆上。榨水機簡單來說就是水分收集器,抽進空氣後,先過濾掉灰塵和微粒,再將空氣冷卻至露點以下,凝結的水經紫外線殺菌,並再次過濾後,輸送至冰箱、飲水機或廚房水龍頭,出來的水據說比自來水、甚至礦泉水都乾淨。
空氣榨水機每天生產的水量足供一般家庭飲用所需,預計明年春天在美國、英國、義大利、澳洲和日本上市,但一台要價1200美元(約台幣4萬元),在目前信用緊縮的情況下,許多潛在買家可能因此卻步。
第四元素公司網站指出,由於室內空氣比室外骯髒70倍,空氣榨水機可安裝在室外,不必擔心會把屋裡空氣的水分榨乾。機器中有電腦,可在水氣含量多時加緊製水,在空氣乾燥時減產。未來半年內,第四元素公司還計畫推出太陽能或風力推動的榨水機。
2008年11月20日 星期四
照相不怕NG 新技術可避免鏡頭前有人閉眼
FotoNation BlinkCheck技術,能確保相機只在所有人都睜開眼睛的情況下拍攝。該項技術的另一種設定方式為,若相片中有一人或多人閉上眼睛,便會立即警告拍照者,讓拍照者能另拍一次照片。
FotoNation BlinkCheck技術是全方位FotoNation FaceTracker解決方案中的最新版本。FotoNation FaceTracker解決方案能在0.1秒內,即時辨認與追蹤10張以上人臉。它為數位相機、照相手機與其他搭載相機功能的裝置,提供內建的臉部偵測與追蹤功能。
該解決方案亦包括FotoNation SmileCheck技術,能偵測微笑表情,並支援微笑快門模式。在該模式下,相機只在自動確認所有人都在微笑的情況下,才會拍攝。FotoNation FaceTracker全方位解決方案及可包括FotoNation BlinkCheck技術,現已正式開始授權。
【北京奧運】揭秘“鯊魚皮”泳衣 (圖)


八成基因組破解 長毛象復生非夢事
2008年11月7日 星期五
信不信由你:樹木能為無線網路提供電力
現在研究人員開發了一種新方法,可藉由控制一棵樹與地面上新型低耗電感測器間的電壓差,將感測器的資料從任何一棵樹上傳送出去。這種方法可避免為了取得太陽能而清除森林的地面。
「我們認為這種在每1英畝區域範圍內的4棵樹上裝置無線感測器的方法,能提供更佳的火災預警模式、早期警報,以及比目前的森林中所採用的任何一種方法更準確的當地氣候資料。」麻省理工學院(MIT)教授Andreas Mershin表示。
MIT的研究人員並預測,這種「樹電(tree power)」未來將可應用於各種類型的環境監測裝置,例如用來監視林木叢生的廣闊美加邊境。
這些MIT的科學家並試圖找出樹木與地面存在電壓差的原因;在排除了諸如電磁輻射等可能性後,他們證實了一個19世紀以來的理論:不同的pH值會產生電壓差。「樹木內部與所栽植的土壤間的pH值不平衡,因此產生了電壓。」Mershin指出:「每一刻度的pH值差異,會產生59毫伏 (millivolts)的電壓。」
Mershin 表示,值得一提的是,這種樹木與其栽植土壤之間的電壓差,是由樹木本身的新陳代謝來維持,因此無論是白天晚上、春夏秋冬四季,或是晴天下雨,都不受影響。「因為樹木必須維持內部一定的離子濃度,才能順利進行新陳代謝以及其他的生物功能。所以樹木會自我管理pH值,無論你將樹種在何種pH值的土壤內,樹自己努力新陳代謝來維持固定的pH數值。」Mershin解釋。
雖然該電壓差很小,但是由於固定而連續,所以能可靠地一點一滴慢慢充飽一個電池或電容器,然後用來驅動一個無線感測器節點,每天傳送出4次資料。透過佈建由這些裝置在樹上的節點所組成的網狀網路,研究人員計畫讓資料能在一個又一個節點間傳遞,最後抵達區域性的氣象站,然後把每棵樹上的感測器讀數集中到火警預測的中央電腦上。
MIT最近將所研發的「樹電」成果獨立成一家公司,命名為Voltree Power,由Mershin擔任科學顧問,MIT的大四學生Christopher Love則擔任該公司的研發副總。他們兩個與MIT生物醫學工程中心總監Shuguang Zhang,已成功將一開始僅數毫伏的樹電力提升到1伏特,足夠慢慢充飽一顆電池,並以無線電將感測器的數據傳送到網狀網路。
「Voltree是利用了一種專利金屬電極,以及一個釘在樹根上的地下電箱(electronics box),將該技術最佳化。」Mershin表示。在樹木週圍土壤中的次電極(second electrode),可做為無線感測網路節點電子元件的接地線(ground);一條沿著樹木蜿蜒鋪設的天線則用以連結樹上的感測器以及地下電子元件。
目前已經有一塊10英畝大小的「樹電」無線感測網路在美國林務署的指示下佈建完成,準備在2009年春天進行現場測試。
騎獨輪車的機器人小妹妹亮相! (圖)
這款機器人採用了多個村田自有的元件,包括用以在電路儲存電力的電容器、控制運動的感測器,以及跟外接交換資訊的通訊模組。該公司表示,由於有感於日本兒童對於科學的興趣日漸低落,該公司過去曾推出過一款騎著腳踏車的「村田頑童(Murata Boy)」機器人,並主動聯繫各學校提供教育機會,藉由展示該機器人讓學童們知道科學有多麼好玩。
新誕生的「村田小妹」外觀與個性是由一個女性成員組成的團隊負責設計,得克服機器人騎著獨輪車維持平衡與移動的挑戰,並讓它利用一顆超音波感測器來與週遭物體保持距離,同時透過一具實況攝影機來傳送移動的影像。
嬌小的「村田小妹」高50公分、體重5公斤,使用兩個陀螺儀感測器發出的訊號來偵測機器人的傾斜角度,以協助控制獨輪車該前進或後退;在其軀幹部並裝置了一個飛輪(fly wheel),用以監測機器人的兩側,好維持左右平衡。
「村田小妹」身上的一對收/發超音波感測器,能透過訊號發出與彈回的時間,來偵測自己與障礙物間的距離。外界指令以及各種資料的接收/發送,則是透過行動終端設備與PC,使用2.45GHz無線頻段來傳遞。它還配備多款村田自家的通用電子元件,包括晶片陶瓷電容、Ceralock陶瓷振盪器、測溫度用的NTC 電熱感測器、電位計,以及雜訊抑制濾波器等。
村田製造並提供了“非常多”有關「村田小妹」的詳細資料,說她是「村田頑童」的小堂妹,生日是9月23日,出生於日本滋賀縣,目前唸幼稚園中班,而個性是「天生好動又怕羞」。
「村田小妹」(上圖)與她的堂哥「村田頑童」(圖片來源:村田製造)
改良隱形斗篷 中國科學家研發新技術
在上海交通大學進行的一項實驗計劃中,抗斗篷遮蔽技術理論上適用於隱形斗篷內的物體,僅需將抗斗篷遮蔽層疊加在隱形斗篷上,便能讓隱形斗篷內的人看到外界。
然而,北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)的隱形斗篷共同發明人之一的David Schurig表示,抗斗篷遮蔽層是不必要的設計,因為隱形斗篷只能在特定的光波下使用。
Schurig表示:"隱形斗篷確實能將你隱藏起來,但在特定光波下它同時也遮蔽了你的視線,因為這些光波無法穿透斗篷,因此你也無法從內部向外透視。然而,抗斗篷遮蔽層解決方案僅僅是使用其他光波達到透視效果。舉例來說,如同你擁有一件可以在可見光下工作的隱形斗篷,而你也可以利用紅外線達到對外透視的功能。"
Schurig是杜克大學(Duke University)的博士後研究員,於2006年參與隱形斗篷的研究開發。當時美國的研究人員們曾展示一件有效的隱形斗篷,它可在5平方英吋區域內遮蔽微波的探測。
另一個由杜克大學的Steven Cummer教授領導的獨立小組,隨後也展示了一個有效的聲學斗篷,可讓潛艇躲避聲納的探測。此外,美國能源部Ames實驗室的研究人員也展示了全球首款可見光隱形斗篷。
然而,所有的隱形裝置都需透過特定波段的電磁輻射讓物體免受外界探測,至今尚未有任何方案可以在所有光波下將物體隱形。
中國的提案只是一種理論,尚未證實其可行性,不過該技術曾在150mm的波長(頻率為2GHz)下進行模擬測試,並呈現良好的導電性。該次模擬利用了負折射率的異相光學材料(anisotropic optical material)。
隱形斗篷是透過將物體覆蓋在一種異向超介質(metamaterials)材料中而實現的,這種異向超介質憑藉著小於自由空間的介電常數和滲透率而具有多種折射率。透過排列這些超介質,其折射率能讓光波向上、環繞而後再度向下,而光波會繞過物體,因而實現了隱形效果。
俄羅斯理論學家Victor Veselago於1968年首度提出超常介質的理論,Veselago推論,波可與超介質在某種形式下相互作用,其本質與具有正滲透性及介電常數的天然材料有所不同。
所有天然材料都會在可預期的方向內彎曲電磁輻射:即遠離垂直於材料表面的直線方向(遠離'法線')。另一方面,超介質也取代了週期性的力學結構,這種結構會迫使波在朝法線彎曲的路徑上傳導,因而使光波偏離物體。
工程界的超介質屬於複合材料,它以巨觀(macroscopic)物體取代了巨大結晶晶格中的原子,因而使被動元件陣列間距可設定有效的波長。
對微波頻率而言,鑲嵌在電介質材料上並安置在自由空間的RCL(電阻、電容器、電感)簡單陣列電路,可將微波指向任何特定路徑。
這項由中國研究人員開發的抗斗篷遮蔽層,是利用與隱形斗篷折射率阻抗匹配的異向超介質而實現。透過將抗斗篷遮蔽材料疊加在隱形斗篷上,只要一些光線在內部導引,隱形斗篷內的人就可透視外界。
這項中國研究是與香港科技大學的研究人員共同合作,並於Optics Express網站公佈。
2008年10月23日 星期四
雙面都能觸控的雙面觸控螢幕 (圖)
Intel預測人類與機器智能差距將於2050年消失 (圖)
如果Intel的首席技術官(CTO) Justin Rattner說的沒錯,在2050年之前,人類和機器之間的智能差距將會消失,Intel的研究實驗室已經開始研究人機介面,他們預測這項重大的改變將會提前來臨。目前Intel正致力於開發能夠自動變化形狀的微型自動裝置catom,未來有一天,或許以catom組成的耳機、鍵盤或是在太空船上的隔熱板(這是我們自己猜的),都能根據使用者的需求,變換大小形狀。 在這場演說中,Rattner提到:「有人開始猜測我們正接近科技以超快速度進步的轉折點,或許在不久的未來,機器能超越人類的理解能力。」而這個日期-根據Rattner的說法-就在2050年,看在無線輸電系統和3D立體電晶體的份上,我們姑且相信他好了,畢竟,Intel在預測這方面,似乎表現一直還不錯。
科學家們發明屏障裝置,以防心律調節器遭駭客入侵 (圖)
在駭客無所不在無所不侵的危機下,科學家們為無線心律調節器發明了屏障裝置。 由於無線心律調節器在監控上較不具有侵入性,且醫生可以從電腦遠端遙控,因此使用上日益普及,而這也使它們成為一些不懷好意的駭客下手的目標,已經有駭客找出如何直接關掉調節器或是調整電流大小的方法,使得病人的生命遭受嚴重威脅。
這個屏障裝置能夠拒絕不是來自於醫生的指示,且外觀就像個手錶,旁人很難察覺,但也因為外觀容易隱藏,有些醫生擔心,這個屏障裝置會增加醫護人員急救時的困難。
有些人覺得這項預防措施有點太大驚小怪,不過在最近癲癇基金會(The Epileptics Foundation)的網站遭駭客入侵,並被放入容易引發癲癇的圖片的消息出來後,恐怕科學家們的擔心不是沒有道理。
衛星定位晶片:綁架案肉票的自保方法 (圖)
在綁架案件層出不窮的墨西哥,不少有錢的墨西哥人決定要為自己的生命而戰,根據路透社報導,一些墨西哥富人在皮膚下移植小型的晶片,不論身處何地(包括後車廂),都能透過衛星追蹤自己的行蹤,根據他們的說法,這些晶片的大小和形狀,和一顆米粒差不多。 墨西哥的綁架率在2004年到2007年間,上升了將近40%,和伊拉克、哥倫比亞等戰區同列綁架猖獗的地區,隨著名人和中產階級受害人的消息不斷上報,人心的恐慌可想而知。
雖然晶片製造商Xega索價不菲,一片晶片要價美金4,000元(約台幣十二萬五千元),移植後,每年還要再收美金2,200元的費用(約台幣六萬九),但和綁匪要求的贖金及自身的安全相比,還是便宜太多。
Lunocet:幫你悠游於海底世界 (圖)
有些人曾經幻想過自己能像一條魚一樣,踢著特大號的腳蹼,以非人的超高速度,穿梭於海底,偶爾浮出水面,只為了像海豚一樣在天際線畫下一條完美的拋物線,如今,只要(最少)花上美金1,250元(約台幣三萬九千多塊),你就辦得到。 Lunocet是個像蹼一樣的游泳輔助器,穿在腳上,能夠幫助你的打水動作更協調,並產生推力,使你游起泳來就像奧運金牌選手菲爾普斯一樣快,製造商聲稱這款游泳輔助器能產生足夠的速度,幫助你像海豚一樣優雅的跳出水面。
有了它,接下來你只要學習如何和魚類溝通,就能成為一個真正的人魚了。
2008年9月25日 星期四
揮揮手 就能遙控電視
2008年9月23日 星期二
光合作用發電 (圖)
利用氫氧轉化成燃料發電一直是科學家的夢想,然而要將氫氧分離的過程卻十分困難,MIT的化學家Daniel Nocera則利用太陽能,分離了水中的氫氧分子,分離後的分子則儲存在燃料電池中,供日後轉化成電力之用,Nocera在接受McClatchy News Service訪問時表示:「這至少開啟了大規模利用太陽能的一扇大門,因為如今我們有了更簡單的方法......來儲存能量。」