磁凝絮快速淨水! Hitachi ClearBallast Water Purification

水的淨水處理在很多場合都很重要,尤其在緊急或設備不夠的場合, 像是災害發生地或是落後沒有自來水的國家. 傳統利用明礬來淨水, 原理就如同豆漿加鹽一樣,藉由電荷吸引來產生沉澱, 一來時效不快, 二來明礬中的金屬鋁離子對人有害,不合適長期使用. 最近有開始利用無害的帶電高分子來做類似的凝絮淨水處理, 利用加入帶電個高分子來跟水中的雜質或是有害微生物結合. 這影片介紹日本新開發出來快速的連續淨水裝置, 跟傳統凝絮最大的不同是在凝絮劑中加入帶有磁性的粒子, 所以不用等沉澱分離,只要利用磁鐵就可以把跟水中雜質跟凝絮劑形成的物質分離. 目前開發的對象是用在大貨輪壓艙水的處理, 不過同樣的技術也可以用在其他地方, 如果配合上合適的凝絮高分子,可以在緊急的時候能提供一種快速的淨水方式, 如果能開發一整環的處理技術, 或許對偏遠落後國家的飲用水處理也有幫助!


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不結冰珠的表面! Design of Ice-free Nanostructured Surfaces

雖然台灣很少有雪, 也沒有冰風暴, 但是在寒冷的國家, 怎麼讓表面不結冰是很重要的問題. 一般的方式有利用對表面加熱或是利用甘油,鹽等物質來除冰. 這些方法不是耗能就是會造成環境污染. 下面的影面介紹在不同的表面其實水珠結冰的過程非常不一樣. 現在的奈米科技可以藉由控制表面的微結構來控制疏水性. 影片是用10000FPS拍攝的水珠滴落30度斜面的表面上結冰的過程. 在一般的表面, 當水珠攤平的時候就同時結冰了, 在疏水性的表面會在水珠回聚之後才結冰, 如果是超疏水表面水珠就直接彈走不結冰. 這研究展示不同的表面怎麼影響熱傳跟水珠的結冰過程, 以後或許可以用在汽車或是房屋上來控制結冰的程度.
學術文獻
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傳統做衣服的方式是利用紡好的纖維再做成布料然後再剪裁造型. 現在有科學家把製作衣服的方式加以革新,衣服可以用噴的. 方法是利用纖維跟塑料在溶劑中混合,直接噴在要穿的人身上, 當溶劑揮發後, 就會留下纖維跟塑料的聚合物. 利用一層一層噴上去的方式就可以控制衣料的厚度. 這樣的用噴造型的技術以往有用在做模型的表皮, 不過利用新的複合材料, 這種方式提供了一種很特殊的做衣服的方式. 當然身體的曲線也會一覽無疑, 或許在流行服飾上有吸引人的地方. 除了做衣服之外, 這種技術的額外優點是可回收, 雖然一般也可用水洗, 不過也可以再次溶解在溶劑裡以再次使用. 另外因為可以很合身又不黏皮膚, 所以也可能合適用在醫療的表面敷材, 利用添加藥品到噴料上, 直接形成傷覆蓋層, 幫助傷口回覆.

傳統做衣服的方式是利用紡好的纖維再做成布料然後再剪裁造型. 現在有科學家把製作衣服的方式加以革新,衣服可以用噴的. 方法是利用纖維跟塑料在溶劑中混合,直接噴在要穿的人身上, 當溶劑揮發後, 就會留下纖維跟塑料的聚合物. 利用一層一層噴上去的方式就可以控制衣料的厚度. 這樣的用噴造型的技術以往有用在做模型的表皮, 不過利用新的複合材料, 這種方式提供了一種很特殊的做衣服的方式. 當然身體的曲線也會一覽無疑, 或許在流行服飾上有吸引人的地方. 除了做衣服之外, 這種技術的額外優點是可回收, 雖然一般也可用水洗, 不過也可以再次溶解在溶劑裡以再次使用.　另外因為可以很合身又不黏皮膚, 所以也可能合適用在醫療的表面敷材, 利用添加藥品到噴料上, 直接形成傷覆蓋層, 幫助傷口回覆.


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觸覺立體電視! AIST i3Space - Touchable 3D TV

之前介紹利用有利回饋的筆來感受３D物體的表面, 現在這樣的技術也直接用到手部的力回饋. 利用兩台攝影機捕捉手部的感測器位置後, 直接把座標資訊跟螢幕裡的物體空間位置比對, 一方面讓虛擬的影像可以感覺被手直接操作而移動變形, 另一方面利用手上裝置的震動來模擬物體的力學回饋 這裡面一個很特殊的技術是利用震動來模擬有方向性的壓力. 雖然影片沒有詳細說明, 不過應該是利用在單一震動週期的不對稱震動來造成手部的錯覺. 效果可能要真的接觸才知道. 如果這種技術效果很好, 或許在下一代的震動搖桿就可以加入來模擬更多元的力學回饋互動.


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簡單又可積疊的科技! George Whitesides: Toward a science of simplicity

一項技術的好壞常常難以辨識, 這個演講提出了一些概念, 什麼樣的科技技術是真的有能力進一步發展, 用不可預期的方式改變其他事物的運作. 演講者用了很長的時間來鋪陳他的答案, 其實最重要的概念是當一種技術是可信賴, 便宜, 又可以跟其他東西互動, 以新的功能做為另一種元件的基礎的時候, 這種科技就會真的改變一些什麼事情. 這種概念稱為可積疊性(stacking). 他舉了網路由電腦溝通組成, 電腦由晶片組成, 晶片由電晶體組成, 而電晶體就是簡單的開關而已. 因為電晶體有非常高的可靠性又可以用非常便宜方式製作, 所以其他科技發展就可以以這基礎去發展下一層的技術.　單純的開關最後導致現在豐富的電腦網路. 同樣的概念也應該可以用在其他地方, 只要一個技術符合這些條件, 自然會有人會好好利用這些技術作為基礎去發展更多的東西. 這種概念跟很多開放軟硬體架構不謀而合. 比起繁複又封閉的設計, 這樣的技術或是設計才會解放更多人的創造力.


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用聲音來看! Seeing with sound

眼睛是靈魂之窗, 現在也很多研究在看看要怎麼幫助視覺障礙的朋友能有更好的生活品質. 除了發展中的電子視網膜以外, 其實另一類的做法就是把視覺的資訊投影到其他的感官感覺上.　有不少研究顯示, 視覺喪失的人在其他的感官上會比較突出, 這種轉換感覺接收路徑的方式也應該很有發展的空間. 這影片是介紹利用眼鏡上小型的攝影機跟即時的影像處理, 電腦可以即時把影像的資訊轉換成聲音. 這樣一來看不見的人就可以根據聽到的聲音來對環境有多一點了解. 當然這樣的技術會干擾本來的聽覺, 或許要經過訓練還有找到比較不容易干擾的方式才可能實用. 當然影像理本身也要夠好, 才能讓電腦判斷的正確. 另外這種把視覺資訊投影在其他感官的接受上不一定只能限於聽覺. 身體很多位置的觸覺其實也很靈敏,　也常常沒有在利用有很多空閒時間. 如果能善加利用,　應該能更能讓周圍的資訊藉由電腦的幫助而被即時察知.


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用光來上色 Agile fashion

小時候應該有些朋友有玩過夜光玩具, 就是在光照射之後可以放在暗暗的地方然後看到淡淡的光. 這種現象是因為磷光被短長的光激發, 然後可以慢慢跳回基態, 有些材料的回覆過程可以到幾個小時. 現在有有就人員利用這種概念提出用光上色的設計. 因為每次的激發都會消退, 所以也就是說可以為同個物品更換不同的顏色. 根據影片上介紹, 利用在表面的塗料跟驗鈔筆的指外光就可以替模型上色. 這樣的技術或許在某些展示場合, 或是想要暫時性上色, 又或是暗暗的場所的裝飾有用.


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連動視訊頭戴顯示器! Head-mounted Mobile Video Communication System

網路視訊對話, 因為個別對著螢幕或是攝影機, 常常有說話的人看別處的感覺, 而人跟人的對話交流的中的那種視線交會就很難達成. 這影片是介紹一個很簡單的技巧就可以達到視覺跟跟動作的連動. 只要要現有的眼鏡顯示器上加上偵測位置的感應器, 然後再利用這些資訊去控制攝影機的角度, 就可以在頭看不同位置的時候同時移動攝影機. 其實這樣的技術可以用在更多的地方, 從醫療到機器人控制都有可能.


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自動影像處理比對! Adobe Photoshop CS5 PatchMatch

傳統的影像處理是針對影像的資訊在像素空間或是頻率空間對影像的內容進行整體操作. 在像素空間的像是調對比, 深淺, 色調, 而在頻率空間的像是高低頻濾波(銳化,平滑)這些處理. 一般來說這些處理沒有利用到影像本身的含有的資訊來改變處裡的方式, 而是希望利用單一的處理方式把影像中某種需要的特點突現出來. 當然還有人工的處理, 像是切遮罩這種進階的處理方式. 現在發展中的影像處理希望能對影像的內容進行某種程度的判讀, 然後利用判讀的資訊來做影像處理. 這影片是介紹Adobe Photoshop CS5 PatchMatch的新功能. 主要的內容是當使用者想改變某塊區域的影像內容的時候, 程式會針對影像的其他部分進行判讀, 然後找出最合適的資訊來幫助使用者改變. 像是相片中有路人, 只要圈起來, 程式就會自動找周圍空曠又合適的資訊來自動填補上來. 又或是有缺陷的建築, 程式可以自動找完整區域的資訊來補上. 這種影像處理方式, 依賴使用者給的條件跟良好的演算法, 做的事情像是把人工可以做的判讀填補, 用程式來平滑完成. 這類的影像比對跟可能的重建方式, 在科學上也非常有用, 等待好的研究人員去發現了.


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相片自動構圖處理! Photo fix

有經驗的攝影師的照片因為光線跟構圖中物體位置的安排, 常常能讓照片活了起來. 現在也開始有修圖的研究程式, 要把構圖這種能力加到自動處理的行列. 在影片中的展示就是這種技術. 程式先利用圖形的外觀顏色區塊辨識獨立特別元素, 然後利用局部變形,以不改變重要元素的內容的方式, 把這些重要的元素移動到構圖上重要的點, 讓處理過的照片的元素分布像是經由專業的構圖而產生的. 研究人員後來有比對給專業的攝影師跟電腦修構圖的差異, 結果說明只要掌握一些簡單的原則, 電腦程式的構圖功力其實也不差.


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廢棄塑膠袋到奈米碳管! Plastic Bags to Batteries: A Green Chemistry Solution

塑膠袋雖然方便可是卻是環境的殺手, 需要上百年才分解. 現在也沒有塑膠袋的回收機制, 如果塑膠袋能有更好的回收用途, 或許可以解決部分問題. 這影片介紹一個新近發現的塑膠袋處理程序, 可以把塑膠袋(主要含PE)用化學反應轉化成奈米碳管或是碳米碳球. 方式也很簡單在一個密封的容器升溫到700度, 然後在合適的觸媒下這熱分解反應就會產生. 利用這方法有可能可以大量生產一些奈米碳的結構. 或許可以用在很多不同的地方,像是電池的電極或是未來的碳電子產品. 雖然一定還有很多技術上的問題跟品質上的問題, 不過利用這類的綠色化學(不使用溶劑)來處理廢棄物,獲得有用的物質是一個很重要領域. 希望化學家也會是以後的廢物回收鍊金師!

學術文獻
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超解析度照片技術! Super-resolution images from blurry snaps

以往的照片解析度, 往往決定在鏡頭的好壞跟感光元件的解析度. 其實有另外一類的軟體可以幫助一般的畫面得到更好的解析度. 不同於傳統的影像處理利用內插, 除了讓畫面變的平滑外 對細節常常沒有幫助. 這類的新的超解析度技術是利用多張照片來合成出一張高解析度的照片. 原理其實並不難, 其實每張照片中的每個畫素裡都記載著比這畫素更小的影像的部分資訊. 但是這樣的資訊在單一照片並沒有辦法被提出來. 如果有很多張同個影像略為不同的照片, 就可以經由計算把這樣的資訊提取出來. 有點像是對某一個謎題猜謎, 雖然每次猜都不能給出答案, 但是問多次後, 就可以經由問題來推測出可能的答案一樣. 這影片是展示利用低解析度的月亮照片合成較高解析度的月亮照片.


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眼外水晶體- 電子變焦眼鏡! Pixel Optics

眼睛聚焦所需要的屈光度大部分由角膜提供, 但是因為角膜是不能變焦的, 剩下所需要屈光度控制的功能就由水晶體所提供. 但是人在老化之後, 水晶體變焦的功能就會慢慢喪失. 所以在老年人身上, 常常需要雙焦點的眼鏡來幫眼睛看近跟看遠, 而這樣的眼鏡使用起來並不方便. 現在有一家公司快要開始販賣可以在鏡片上變焦的眼鏡了. 以往鏡片的功能都是由鏡片外型所決定, 看看是凹是凸, 但是這樣的眼鏡只能有固定屈光度. 這家公司利用做在眼鏡上的許多環狀透明電極來控制液晶分子的排列. 可以使液晶分子的排列產生像是環狀平面放大鏡那樣的週期性光學結構,類似菲涅耳透鏡（Fresnel len）那樣. 利用這樣的結構, 只要短短的幾個微米的距離, 就可以利用電壓產生各種透鏡的效果. 這電控光學元件做在眼鏡的中間, 不啟動就像一般的鏡片一樣, 而當看不清楚的時候, 只要摸一下眼鏡或是設定自動開啟的模式就可以看到清楚的畫面了. 這樣的技術因為要做在眼鏡上所以難度很高, 以往的嘗試都沒有真的商業化. 如果這種技術成熟了, 或許各類的光學對焦元件都可以用的上喔!


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廢紙進去 衛生紙出來! Office Paper to Toilet Paper

怎麼再生回收利用資源是未來的一大課題, 看看這台日本最新展出的紙類回收機! 只要將不要的廢紙放進去, 機器自動就會將紙切碎分解然後跟水混後乾燥, 最後自動變一捲衛生紙! 大約40張A4的紙花可以變成一捲, 轉換時間約三十分鐘, 過程只要加水就好了. 也許原理上都不難, 可是要做成一台機器讓人可以方便使用就展示出了創意跟技術力! 或許價格上還不到經濟的範圍, 但是總是給未來多一點的可能性, 希望更多這樣的對環境友善的創意跟技術能繼續被開發出來!


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食物印表機! Printing directly on food

印表機除了做報告以外有其他的用途嗎? 現在有日本公司開發出可以在食物上使用的印表機, 直接利用可食用的色素在食物的表面列印出希望的圖案花樣. 技術上並不難, 不過就像傳統的刻板印刷跟電腦印表機的轉換一樣, 這種機器讓小量生產跟發揮創意變的簡單了- 誰都可以在食物上加上自己喜歡的圖案. 也許在特定用途的場合, 這種機器可以派上大用場喔!


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微波爐的新武器-超熱水氣! Sharp Healsio AX-X2

一般的微波爐是利用加熱食物中的水來煮熟食物, 可是常常面臨加熱不均的問題. 現在有其他利用微波的方式來讓食物變的更可口健康喔-就是利用超熱蒸氣! 不利用微波直接加熱食物, 而是利用微波把水變成超熱水蒸氣然後用這樣的蒸氣來蒸食物. 一方面因為蒸氣不會有加熱不均問題而且可以減少局布過熱所造成的破壞食物營養, 另一方面水可以把油份蒸出來讓食物變的健康些, 聽說這樣煮的東西還不錯吃喔!

相關學術文獻
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重複列印無墨水印表機! Prepeat inkless and tonerless rewritable printer

曾經一度人們以為電腦會讓無紙的社會實現, 只是現在大家知道電腦的方便使用只會讓人列印更多的資料出來. 一家日本公司最近堆出了一種可以重複列印而且不需要墨水的印表機! 利用特殊熱感應的塑膠紙, 只要控制讀寫頭的溫度就可以對這種塑膠紙寫入資料或是抹去資料. 一張塑膠紙可以重複只用1000次. 想像以後如果報紙每天可以重複列印出來, 又不需要列印的紙跟墨水, 應該會是很有吸引力的應用也對環境很友善!

相關學術文獻
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聰明的水上油炸槽! Clean Fryer Cuts Oil Use in Half

一定跟很多人難以抗拒鹹酥雞還是雞排的吸引力, 但是又總會擔心那鍋油是否乾淨衛生. 現在油炸槽也有了新的設計, 或許可以減少油的用量跟讓油隨時變乾淨. 這種設計是利用油水會分相的原理, 把油放置在水上, 然後持續對油水介面控溫在適當的溫度, 讓水層永遠保持在沸點以下, 油水一直可以分層, 就算上層的油加溫在炸東西, 下層的水還是保持常溫. 因為這種設計, 炸食物時掉落的東西,像是粉衣碎屑, 就會落到水層而排出油層, 一些水溶性的物質也不會在油相凝聚, 而會溶於水相排出. 作用有點像重力沉澱加上萃取. 這樣一來, 可以減少油裡不純物對食物風味的干擾, 也可以減少油的氧化程度. 油的用量也可以適當的減少. 很聰明的設計喔!


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體內血糖計! RFID Tags Used Check Blood Sugar

RFID已經慢慢進入社會, 從倉儲系統到捷運都看的到它的身影. 因為可以無線的讀取晶片上的資料, 所以RFID也很合適做一些真的需要遠端無線的工作. 量測血糖一直是糖尿病患很大的負擔, 這影片介紹一種米粒大小的膠囊, 可以在植入體內量測血糖, 而量測的數據直接用RFID的方式讀取出來. 這樣一來就免除了必須採血才能量測的過程. 當然量測的膠囊仍需要電力, 這部分因為電力需求不大, 所以可以用無線線圈充電的方式, 在量取的時候同時由外部提供電力. 這樣的概念應該可以被用在其他醫療相關的小裝置上. 或許以後很多人體的數據都可以經由這種方式不需要侵入式採樣就可即時得知!

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