QR Code的原理是什麼?它有辦法更漂亮嗎? - 泛科學
文章推薦指數: 80 %
「掃」出資訊海—— QR CODE ... QR 為Quick Response 的縮寫,最早在1994 年,由日本汽車零件業者Denso Wave 的技術室長原昌宏發明,他認為一維條碼能夠包含的資訊量太少,一 ...
0
0
2
文字
分享
友善列印
繁|
简
0
0
2
科學傳播
科技能源
給QRCode來點「給我漂漂拳」:QRCode的原理是什麼?它有辦法更漂亮嗎?
活躍星系核
・2018/06/08
・6521字
・閱讀時間約13分鐘
・SR值579
・九年級
+追蹤
相關標籤:
QRCODE(7)
插入圖像(1)
美學式QR碼(1)
雙重圖像(1)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
文/施登騰│ 中國科技大學互動娛樂設計系助理教授,右手寫文物藝術鑑賞,左手寫展示科技新知,古今複合型大學老師
到處都是 QRCode
QRCode過時了嗎?好像還沒有,根據筆者最近的個人經驗感覺 QRCode的使用其實還是相當的普及與頻繁,而且在某些場合中它的存在感反而變得更明顯了。
比如說在參加學校會議的時候,要拿著手機開啟讀碼軟體、掃描 QRCode 後登入出席報到頁面;會議結束回程搭火車的時候,又在桃園車站看到大幅的QRCode看板,密密麻麻地等著要把某人的手機連線某個鐵路局服務網站去。
似乎冥冥中被召喚著要再來更認識 QRCode這玩意了。
QR碼的圖像存在就是一種數位連結的意象。
圖/作者提供。
先談「二維碼」的視覺意象
QRCode也被叫做「二維碼」,所以從這名稱來看,還有什麼視覺意象可以談的呢?
確實,QRCode這種圖表一直被我個人嫌棄。
它呈現滿滿的人機對話的數位冷冽感,圖樣差異性相當細微、只有機器能辨識,而在眼裏看到的,卻是相仿的類似圖案。
所以即使知道它能提供鏈結,在文化歷史古蹟、博物館展區、美術館展覽提供通往深度/擴增數位資訊。
但就是覺得它的存在破壞了美感,特別是在古蹟、博物館、美術館等場域。
QRCode該是沒有任何美學可言的吧?!
抱著這樣的疑問去查找相關論文,乖乖,還真找到不少文章。
有些學者提出所謂的「AestheticQRCode(美學式QR碼)」(如下圖),但只使用「AestheticQRCode」的英文原名或中文譯名,其實找不到圖例。
要使用關鍵字「VisualQRCode」或者是「視覺碼」就可以找到與圖片合併的QRCode。
有家製作「VisualQRCode」的新創公司~Visualead非常成功,甚至讓大陸的阿里巴巴花了150億美金把這家公司買下。
杭州電子科技大學學者提出的各式AestheticQRCode。
圖片來源
話說AestheticQRCode(美學式QR碼)的論文研究些什麼呢?
其實,這些論文所提出的「AestheticQRCodeSolution(美學式QR碼解決方案)」主要是在不超過QRCode「容錯能力」的情況下,以「雙重圖像(BinaryImage)」或是「插入圖像(InputImage)」的方式製作所謂的Aesthetic/VisualQRCode(有美感/圖像化的QRcode)。
使用技術術語,就是「Embeddingapicture」。
而從整體圖像上來說,QRCode的基本形式還在,但加入了視覺化圖像的內容。
那「容錯能力」是什麼呢?這就必須從QRCode的結構說起了。
下面是在維基百科上使用的圖,用來說明QRCode的圖碼基本構成。
讓我們把重點放在灰色區塊的「資料與糾錯碼訊息」上,其中的「糾錯碼(ErrorCorrectionCodeword)」就是與「資料碼(DataCodeword)」共同組成資訊區,用於執行修正錯誤功能的字碼。
這「糾錯」一詞很「大陸用語」的,雖然個人是在很喜歡的演員~葛優所主演的「大腕」這部電影的逗趣劇情中學到「糾錯」這個詞的,但下面還是改用「容錯」去代表原文ErrorCorrection字意的「修正錯誤」。
這張圖常用來說明QRCode的圖像結構,本文的重點在於灰色部分,也就是「資料與糾錯碼訊息」。
圖片來源
QRCode在辨識上有設定所謂的「容錯功能」,在部分字碼發生破損或無法辨識時,仍可恢復數據去辨識QRCode所儲存的內容。
在執行「容錯功能」的優劣上,有7%~30%的容錯能力(ErrorCorrectionCapacity,或譯作容錯能力)差異,分為四種級別,分別代表不同高低的容錯能力(進一步了解):
等級「L」:7%字碼可被修正
等級「M」:15%字碼可被修正
等級「Q」:25%字碼可被修正
等級「H」:30%字碼可被修正
但是,前面提及的「AestheticQRCodeSolution(美學式QR碼解決方案)」是在不超過QRCode的容錯能力情況下進行。
也就是說,既然QRCode在判讀上有7%~30%的容錯率,那其中一個方法就是在可容許範圍內,加入「雙重圖像(BinaryImage)」或是「插入圖像(InputImage)」。
所以,網路上就有些教學,介紹如何使用繪圖軟體自製「視覺碼」。
有興趣了解的人,可以看看這個介紹。
網路上以Photoshop製作視覺碼的示範。
圖片來源
讓你的QR碼也美美的
但既然有學者特地提出討論「AestheticQRCodeSolution(美學式QR碼解決方案)」,就肯定不僅僅只有運用「工人」智慧、還小心地不超過容錯率這種簡單的作法。
在杭州電子科技大學與逢甲大學學者所提出的「AnaestheticQRcodesolutionbasedonerrorcorrectionmechanism」(根據容錯率計算機制完成之美學式QR碼)這篇期刊論文中提出特殊的運算技術去自動產生視覺碼(或學者所說的「美學式QR碼」),而且是透過「建構字碼編排(Constructcodewordlayout)」、「取得顯著圖(Obtainsaliencymap)」、「選擇最佳可變區(Selectbestchangeableregions)」、「提出分層替換規則(Proposehierarchyreplacementrules)」等4個步驟去運算生成的。
根據兩岸學者論文中提供的成果來看,成效確實是相當好的。
特別是「選擇最佳可變區(Selectbestchangeableregions)」這個關鍵技術,使得所製作出來的「視覺碼」,甚至比坊間的商業技術都更為優越且清晰。
下圖是節錄自論文的圖片,最上排的「美學式QR碼解決方案」技術所完成的「美學式QR碼」、中間那排是使用其他類似研究學者的技術所完成的、最下面那排則是使用前面所提到,被阿里巴巴重金收購的Visualead技術所完成的。
其他兩個技術所完成的雙重圖像式視覺碼與「美學式QR碼」有不小的差距。
不同技術所完成之視覺碼範例。
圖片來源
然而,這些視覺碼其實並沒有解決QR碼的視覺設計問題,因為其在圖像構成上,仍屬於複合圖像(雙重圖像,BinaryImage),也就是「QR碼+圖」,QR碼的形狀仍有絕對的存在。
所以,要談「QR碼的視覺意象」,仍必須從視覺設計的角度去看看是否已有解決方案。
以QRcode作為視覺意象
經過查找許多的網路資料,可以整理出設計師給的答案,就是下面幾張圖所代表的類型。
在以下的圖片說明中,我會特別標示實際掃瞄測試的結果,畢竟有些視覺碼雖然很有設計感,卻在掃描使用上發生問題,甚至失去其基本功能。
這些也是視覺碼要兼具美感與功能奮戰的目標。
以下就舉例幾張QR碼的設計佳構作為「視覺意象」的介紹,更多可點選此網址。
以下這張圖可掃描連結微信qq,在設計上仍保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式,但資料與糾錯碼都十分具有圖像設計感了,可以看出與前面所介紹之視覺碼的差異。
可掃描連結微信qq,在設計上仍保留「定位標記」跟「識別圖塊」的必要形式,但資料與糾錯碼都十分具有設計感了。
圖片來源
以下這張圖可掃描連結至微信App下載網址,同樣保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式,但「資料與糾錯碼區」是以海盜為圖像設計概念,與前圖一樣都有電腦繪圖的設計美感了。
圖片來源
以下這張圖可掃描連結至微信qq,「定位標記」跟「校正圖塊」已成功隱入設計中,以蒙娜麗莎為主的設計概念更為完整,卻仍兼具QR碼功能。
圖片來源
以下這張的原圖是個動畫gif檔,但我試過至少3款讀碼軟體仍然無法判讀,所以就單純從設計來看。
可看出這是個很有向量圖設計感的2.5D圖標,基本上保留QR碼原形,並且反向讓QR碼插入圖像中,而不是坊間普及的「QR碼+Logo」的插入圖片形式。
圖片來源
既然無法掃描執行QR碼功能,上圖其實就非屬QR碼。
我相信這絕非此動態圖的設計原旨,但既然要以QR碼去橋接數位服務與訊息,功能價值還是遠遠在設計價值上的,這也就是「FormFollowFunction」(形式服務功能)的功能性設計概念,畢竟QR碼的其中一個很重要的功能是「CalltoAction」(行動呼籲設計),是連結啟動許多數位服務的關鍵元素,所以接下來就談談「再想想 QR碼的實務用途」。
再想QR碼的實務用途
上面圖片所見的功能用途,應該算是QR碼的使用特例,圖中的QR碼海報也確實可以掃瞄連結到一家專營QR碼海報商品的「QRCanvas」公司網站。
但這不是「再想想QR碼的實務用途」這個部分要談論與介紹的。
就如前述,既然要談QR碼能連結啟動許多數位服務,具備「CallToAction(CTA)」(行動呼籲設計)的關鍵因素,就從使用情境與引導動機這方面去探討。
先從2012年威尼斯藝術雙年展,俄羅斯館的競賽作品《iCity》談起。
該建築的內部在天花板、牆壁、地板都鑲滿QR碼,就像個裝置藝術展。
只不是此作品是一個虛擬展品,入目所見的全是可透過行動裝置判讀的巨大QR碼,連結到城市「Skolkovo(斯科爾科沃)」的訊息。
斯科爾科沃號稱為「俄羅斯矽谷」,承載了一個國家的科技創新夢想。
整個展布的QR碼的遵循著「簡單直接(Keepitsimpleandstraightforward)」的原則,在展間的訪客都能一目瞭然這些QR碼的用途:連結與提供數位資訊。
圖片來源:http://www.notcot.com/archives/2012/09/russian-ar-code-madness.php
圖片來源:https://creators.vice.com/en_au/article/535evx/qr-codes-cover-every-inch-of-russias-pavilion-at-the-venice-architecture-biennale-2012
從實務運用的角度來看,不虛掩地且直覺地使用QR碼,當然是最直接有效的,畢竟QR碼的功能用途就是「CallToAction(CTA)」,為了要去橋接後端的「數位服務」。
因此要讓「CTA」產生效果,就要有策略地,有步驟地去促成。
我將「CTA」目標分為「參與目標」與「執行目標」,且認為缺一不可。
分列如下:
「使參與某事(Asksomeonetoparticipate)」:以QR碼提供「快速連結」去達成此「參與目標」。
「使執行某事(Getsomeonetodosomething)」:由QR碼橋接「數位服務」去達成此「執行目標」。
QR碼能提供資訊量真的不大(請見下圖),所以常用的資訊是:「網路連結」、「電郵信箱」、「電話號碼」、「聯絡資料」、「行事曆活動」、「地點」、「Wi-Fi」等項目,但一旦接續後面的數位服務,就能延伸出更多的用途。
舉例來說,QR碼「網路連結」讓使用者可以「下載App」、「造訪網站首頁」、「在FB粉絲頁按讚」、「登錄為用戶」。
若以使用情境來舉例,QR碼「網路連結」讓使用者可以「在賣場查詢產品履歷」、「在促販現場取得電子兌換卷」、「從名片即時連結公司網站」、「從平面設計連結影片播放」、「看著廣告傳單掃描上網訂購商品」、「掃描手機上的QR碼通過車站或機場閘門」等等。
圖片來源
所以,QR碼的功能,其實有著0與1的極端差異。
因為如果能誘使使用者掃瞄連結、啟用服務,QR碼就是個具有強大數位能量的中介圖標;如果沒能讓使用者掃瞄、啟用連結,QR碼不過是具有簡潔二維圖像的平面圖標。
是否掃瞄連結?能否掃描連結?差很多。
而要能讓QR碼功能啟用,執行4個策略:
要有「行動誘因」、「標示清晰」的設計,好讓QR碼提供快速連結去啟用並達成「CTA的參與目標」
也要有「實質承諾」、「計畫策略」,好讓QR碼橋接數位服務去啟用並達成「CTA的執行目標」。
「行動誘因」、「標示清晰」、「實質承諾」、「計畫策略」的這4個執行策略,是導入「HowtoCreatethePerfectCalltoAction」(如何做出完美的行動呼籲設計)這篇部落格分享文中所提出的「完美CTA的4個成分」,並加以變化歸類。
有興趣者可以點選閱讀,這邊就不再贅述。
由於「實質承諾」、「計畫策略」是牽涉QR碼所連結之後端數位服務,這顯然已非此分享要討論的,所以還是把焦點放「行動誘因」、「標示清晰」的設計上。
我先根據使用經驗與案例分析試著整理出工作要點如下,以後也會陸續在教學與產學案中在檢視修正:
要以簡潔直接為原則(Keepitsimpleandstraightforward)
要用設計引起動機(Designedthemotivation)
要用引起動機的動詞標語(Useastimulativeverbonthetag)
要讓CTA成分吸睛(MakeCTAIngredientsstandout)
要展現具有吸引力的激勵誘因(Showtheincentive)
要設計資訊圖像(Designinfographicimages)
要重複與強調(Repeatedandemphasized)
其實QR碼絕少個別存在,即使是印在紙上並以文字註明用途,也一定會貼附在我們空間中的建築、物品、產品、印刷品、衣服甚或人體上。
不論尺寸大小、不拘二維碼或視覺碼,在行動網絡世界中,一個個QR碼就是一個數位連結的承諾,以實體行動裝置去接通。
運用QR碼的「虛+實」
下面這張圖中看到的是一個校園的長椅,而上面的QR碼連結的,則是該校學生的藝術創作品分享。
所以,接下來談談QR碼的「虛+實」,作為這篇分享的總結。
圖片來源
下面的影片就是個很有趣的「虛+實」應用,後來引起不少類似作品的仿效。
DM上人物的嘴巴被手機加上QR碼的圖像遮住了;觀眾以手機掃描照片上的QR碼,就可以連結到影片檔,把手機放在照片的嘴巴部分,播放影片就可以看到照片上的人「說話」。
很喜歡類似這樣的簡易、且直覺化的數位科技用法。
下學期(2018年2月)筆者規劃中國科技大學的「遊戲化應用與設計」課程,正打算導入難易度不同的數位技術,其中包括QR碼。
課程預計讓學生創意運用手機創造虛實整合的遊戲化應用:關卡、獎勵、勳章、計分都是遊戲化應該包括的機制,但課程前段將讓學生專注於內容設計,盡量減少數位技術的干擾與負擔。
此時能夠連通「虛+實」QR碼就很適合,之前在筆者臉書分享過的《NFC近場通訊》也會用在課程中。
雖然「NFC近場通訊」也很適合作為「虛+實」的應用,「NFC近場通訊」是個實體小裝置與QR字碼圖標不同,其使用方式也與QR碼有別,先了解一下:
資料傳輸:可分享圖文、網址、通訊錄、電話號碼、樂曲、影片或相片等資料,並可作為支付、驗核、電子票證等類資訊的發送、接收、與確認。
使用方式:可進行非接觸式點對點資料傳輸,範圍是0~20公分。
此即NFC重要的近場高頻無線通訊技術基礎上的特殊數位資料傳送方式。
對接形式:NFC裝置與標籤的對接傳輸形式主要是以下圖所示之兩類,也就是「『NFC手機』+『NFCTag』」或「『NFC手機』與『NFC手機』」等。
目前已規劃Scavengerhunt類的尋寶遊戲,就將引導學生使用關卡、獎勵、勳章、計分機制去設計「校園尋寶(CampusScavengerhunt)」。
預計將先使用低數位開發負擔的「QR碼」與「NFC 標籤」讓學生掌握基本的且有趣的「虛+實」應用,再次第導入更為複雜的、技術難度更高的數位科技應用。
之後也會持續分享與學生在「QR碼」與「NFC標籤」的技術研發與創意應用成果。
而更多的具有藝術設計感的視覺碼也會陸續出現在互動系的「互動科技媒體中心實驗室」中。
敬請期待!!!
本文轉載自作者臉書,原標題《再認識QRcode》
發表意見
文章難易度
剛好
太難
所有討論
0
登入與大家一起討論
活躍星系核
754篇文章
・
93位粉絲
+追蹤
活躍星系核(activegalacticnucleus,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:[email protected]
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
全球熱浪災情頻傳!臺灣熱成這樣,竟然不符合「熱浪」的定義?
1
6小時前
公投第17案【核四公投】模擬器
11
2天前
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
3天前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
6天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
6天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
「掃」一下、「嗶」一聲、乘客滿出來!電子票證如何辦到隨刷隨進?
「可以看我,不要看QRCode嗎?」—擴增實境的辨識,科幻成真的最後一哩路?
傳統工藝與現代科技能有什麼火花?到竹山玩就對啦!
以「虛」補「實」,躍然紙外—工研院研發無圖標AR(擴增實境)自主技術
「整個小鎮,就是我的實驗室」—工研院「區域型智慧旅遊服務實驗基地」
0
4
1
文字
分享
友善列印
0
4
1
生態方舟出發!起航探索中研院標本館與國家生技研究園區
研之有物│中央研究院
・2022/05/27
・7195字
・閱讀時間約14分鐘
+追蹤
相關標籤:
中研院標本館(1)
動物標本(1)
植物標本(2)
生態方舟(1)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。
採訪撰文/田偲妤美術設計/蔡宛潔
出發!拜訪中研院的自然生物朋友
漫步在中央研究院與鄰近的國家生技研究園區,走著走著瞬間被大自然環繞,只見臺灣藍鵲在樹林間飛翔、紅冠水雞在生態池築巢。
蜿蜒而下的四分溪中,臺灣馬口魚、粗首馬口鱲、高體鰟鮍等原生魚種悠游其中。
然而,在這片生機盎然的景象之外,尚有許多生物正待發掘與研究,甚至瀕臨絕種亟需種原保育。
為此,院內特別設置生物多樣性研究博物館,典藏上萬件珍貴的動、植物標本。
國家生技園區也採取多項生態保育措施,造就多樣的淺山森林生態系。
現在跟著研之有物搭上生態方舟,出發拜訪院內的自然生物朋友吧!
腳底有肥!一起栽進植物學家的秘密基地
植物標本館劉翠雅經理介紹坪林秋海棠臘葉標本,此為臺灣特有種,僅分布於新北市坪林區。
圖/研之有物
你是熱愛植物的「植青」嗎?近年的觀葉植物熱潮讓不少人一頭栽進植物的世界,其中種類眾多、花葉繽紛的秋海棠更是坐擁一票粉絲!中研院內就有一處會讓秋海棠迷陷入瘋狂的秘密基地。
喜歡涼爽濕潤、略為遮蔽且透氣良好環境的秋海棠,非常適合生長在臺灣的低海拔山林。
目前臺灣有記錄的秋海棠屬植物共有18種,其中14種為特有種,物種特有率高達75%以上,當中共有9種是由中研院彭鏡毅研究團隊發表。
已退休的彭鏡毅研究員個人更發表了105種秋海棠新種,是國際著名的亞洲秋海棠專家。
中研院生物多樣性研究博物館植物標本館,因此蒐藏許多質量兼具的秋海棠標本。
彭鏡毅研究團隊採集溪頭秋海棠。
圖/生物多樣性研究博物館植物標本館
每一件臘葉標本都是植物學家翻山越嶺、從大自然中採集到的瑰寶。
完整採集的植物需包含根、莖、葉、花、果等部位,新鮮的植物先擺放好展示特徵的姿態,夾在報紙內定形,再用採集夾壓製束緊,並經歷烘乾、冷凍除蟲等前置作業。
接著還要查閱植物誌、比對相似標本來鑑定植物種類,並將詳細的採集資訊輸入資料庫。
國內外植物學家使用的標本採集製作工具,由上而下依序為瓦楞紙板、木製採集夾、藤編採集夾。
圖/研之有物
處理好的標本需裝訂在「台紙」上,這是一種用棉花纖維製作的特殊用紙,不含酸性且相當堅韌,可維護標本品質與保存壽命。
一份標準的臘葉標本通常包含:植物材料、標本標籤、館號、碎片袋。
「標本標籤」見證了植物學家們跨時空的資訊更新。
我們可從原始標籤上得知最初的採集者、採集時間、植物生長環境等基本資訊。
如未來有新的研究成果出爐,其他植物學家可以依序加貼訂正標籤,更新研究資訊、重新為標本定名。
南臺灣秋海棠臘葉標本。
圖/研之有物(來源|生物多樣性研究博物館植物標本館)
此外,黏貼於台紙一角的「碎片袋」則是一個神祕的小空間。
打開緊密包裹的封套,製作標本時掉落的花朵、果實、葉片與枝條重見天日,這些植物碎片可提供研究者進行更仔細的觀察、鑑定與分類判定,或做為分子生物實驗的材料。
打開碎片袋,製作標本時掉落的花朵、果實、葉片與枝條重見天日,當中還藏有謎樣的記錄紙片。
圖/研之有物
走進植物標本館,一排排巨大的典藏櫃收藏約14萬5千多件標本,全數依循APGIV(被子植物親緣樹狀圖)分類系統歸檔。
打開標本櫃,一股植物特有的青草香撲鼻而來,每一夾收藏臘葉標本的種套依照採集地點以不同顏色標示。
當中包含許多珍貴典藏,例如作為新種發表憑證的模式標本、與英國愛丁堡皇家植物園交換來的百年標本,以及高雄醫學大學捐贈的日治時期島田彌市採集標本。
與英國愛丁堡皇家植物園交換的杜鵑花標本,由著名植物獵人GeorgeForrest於1918年採集自中國西南部地區。
圖/研之有物
翻開一份特別以電子防潮櫃存放的正模式標本,這是彭鏡毅研究員於1988年發表的第一個新種秋海棠——岩生秋海棠,採集自嘉義縣竹崎鄉海拔約500公尺處的潮濕岩石山坡。
岩生秋海棠是臺灣特有種,其特色是細長的走莖及球莖,植株於冬季(旱季)凋萎後,地底富含養分的球莖會進入休眠狀態,等待隔年春季(雨季)復生。
岩生秋海棠正模式標本。
圖/生物多樣性研究博物館植物標本館
由於岩生秋海棠喜歡的岩壁棲地多被改建為水泥牆,再加上外來種小花蔓澤蘭的入侵,讓其面臨生存危機,因此植物學家除了保存臘葉標本,也會將活體帶回溫室繁殖。
目前中研院的溫室種植了從全球採集與交換、超過600種秋海棠,肩負起種原保育工作,也可進行微構造觀察、染色體細胞學、族群遺傳和化學天然物等多元研究。
中研院溫室種植超過600種秋海棠。
圖/生物多樣性研究博物館植物標本館
彭鏡毅研究員最常掛在嘴邊的一句話:
腳底有肥(ka-de-wu-bui)
意在勉勵研究人員常在野外、標本館與溫室之間,多多走動、細心觀察、與植物培養感情。
這對照顧植物來說是最佳的養分,也彰顯植物學家勤於探索大自然、發掘未知物種的冒險精神!
生物方舟啟航!動物標本館延續物種新生命
動物乾製標本典藏室,薛孟旻經理正在介紹大冠鷲標本。
圖/研之有物
走進典藏室,放眼所見,架子上擺滿一罐罐魚類、無脊椎動物標本。
拉開櫃子,出現一件件製成棍棒狀的研究用鳥類皮毛標本,還有許多栩栩如生的生態標本。
這裡是中研院生物多樣性研究博物館動物標本館,主要典藏研究人員為了研究而蒐集的憑證標本,包括魚類、鳥類、珊瑚、多毛類、軟體動物、昆蟲、甲殼類、棘皮動物等,也與臺北鳥會等救傷單位合作,將救治失敗的死亡個體製成標本。
其中魚類標本近4萬件,包含本土魚類2千餘種,是國內最完整的魚類標本典藏庫。
魚類標本典藏庫,黃世彬博士正在介紹大尾虎鯊標本。
圖/研之有物
魚類標本的製作依據其用途而不同,最常見的是「浸液標本」,製作方法是先用福馬林固定,讓肌肉不再被微生物消化,也可保有柔軟度,最後浸泡於75%酒精內長期保存。
之後須定期更換酒精,去除標本滲出的色素與油脂,以維護其最佳狀態。
另一種常見的是「透明染色標本」,其做法是先使用染劑為骨骼染上顏色,硬骨會呈現紅色、軟骨則呈現藍色。
隨後再使用酵素將表皮和肌肉組織消化、使之呈現透明狀,最後保存在甘油之中,這樣就能觀察魚類的骨骼形態。
透明染色標本,左為海馬、右為深海魚類線鰻。
圖/研之有物
為了教育展示或典藏空間考量,像花斑擬鱗魨(小丑砲彈)等長有硬皮的鱗魨科魚類,剝下的外皮可製成「乾燥標本」,外觀再塗上牠原本的顏色,可供教學展示使用。
體型較大的魚有時只會保存其部分身體,例如大型的鯊魚,常見以「骨骼標本」的型式來保存其別具特色的口部,可以觀察到鯊魚具有多排、脫落後可不斷替補的牙齒。
大青鯊的口部骨骼標本。
左下嘴角保有魚鉤,用於宣導鯊魚濫捕所造成的生態危機課題。
圖/研之有物
典藏庫內還藏有已在臺灣滅絕的珍稀魚類標本,管理魚類標本的黃世彬博士,拿出「中華棘鰍」的浸液標本。
早年廣泛分布在臺灣西部低海拔河川的中華棘鰍,因水質污染、棲地破壞等人為因素而絕跡於臺灣這塊土地上。
今日典藏在中研院的中華棘鰍標本,是在1964年採集,也是國內最後一筆正式的採集紀錄,極為珍貴!
中研院保存之中華棘鰍標本,是國內已知最後一筆採集紀錄。
圖/研之有物
為了保存這些珍稀動物的遺傳物質,供研究人員進行物種鑑定、新種發表、基因體或分子演化研究。
標本館收集了各類群野生動物的組織樣本,儲存在溫度介於-160℃至-196℃的大型液態氮儲存槽。
看似普通的銀色圓筒卻是攸關物種存續的「冷凍方舟」,目前已儲藏多達4千種、1萬5千多件的野生動物遺傳組織樣本。
這也是全國最大的野生動物冷凍遺傳物質典藏庫,是極為珍貴的研究資產。
當收集到一件標本,會取一塊肌肉組織保存在儲存管、編列標本號,統一收集在液態氮儲存槽內。
這類遺傳組織樣本會保存兩份,一份留在中研院,另一份是複份樣本,送往農委會畜產試驗所種原中心做異地備份。
圖/研之有物
標本館除了典藏研究用的模式標本與憑證標本,許多標本背後還藏有一段故事。
走進動物乾製標本典藏室,映入眼簾的是多隻巨大的信天翁標本。
漂泊信天翁分布於南太平洋中高緯度海域,憑藉3米的巨大翼展動態翱翔,可以耗費很低的能量長距離飛行。
信天翁以魷魚、小魚為食,經常跟隨漁船撿拾魚餌、魚雜,因此常誤食魚餌,成為遠洋漁業延繩釣漁法的犧牲品。
這些標本由南太平洋進行鮪延繩釣作業的船隻所攜回,由博物館同仁及志工製成標本,用以宣導混獲造成海鳥族群下滑的保育議題,推廣「臺灣鮪延繩釣漁業減少意外捕獲海鳥國家行動計畫」。
漂泊信天翁標本。
製作標本時,剝下的毛皮經過浸泡鞣皮劑,讓蛋白質變性,不易遭受蟲蛀。
另用硬泡棉製作假體,並在假體與四肢穿入鐵線,形塑出飛行的姿勢。
圖/生物多樣性研究中心行政室
此處還藏有許多在中研院拾獲的鳥類標本,管理乾製標本室的薛孟旻經理指著一隻臺灣藍鵲標本,談起當初收治到製成標本的過程。
現在很多建築外觀是玻璃帷幕,鳥類常將玻璃反射誤判成森林而撞上,或是在飛行途中被車子撞傷。
眼前這隻臺灣藍鵲被發現時翅膀嚴重開放性骨折,救治失敗後最終製成標本,透過研究和展示延續其生命價值。
臺灣藍鵲標本。
圖/生物多樣性研究博物館動物標本館
鳥類的羽毛如同其第二生命,對於研究人員來說也是珍貴的研究資料。
從羽毛卡可以觀察頭頂、胸部、翼下覆羽、尾部覆羽等不同部位的羽毛細節。
當飛機發生鳥擊事件,難以判斷事故物種時,飛安基金會人員便會帶著羽毛殘骸來比對羽毛卡,正確判斷鳥種有助於制定避免鳥擊事件的措施。
各種鳥類除了羽毛顏色、花紋不同,結構、質感也大不同,例如短耳鴞、領角鴞、黃嘴角鴞等夜行性貓頭鷹,有著如貓毛般細緻柔軟的羽毛,以及飛羽前緣的梳狀構造,讓他們得以在暗夜潛行,無聲無息接近獵物。
羽毛卡,保留鳥類各部位羽毛,用於比對及分類。
圖/研之有物
動物的世界還有許多未知等待我們探索,同時,自然棲地的破壞也導致許多生物瀕臨絕種。
動物標本館如同一艘生物方舟,持續蒐集各種野生動物標本,肩負起物種紀錄、基因保存、環境教育等重要工作!
【生物多樣性研究博物館——動、植物標本館】
開館時間:週一至週五9:00-12:00、13:30-16:30,採預約參觀預約方式:主要開放國內外研究人員使用,不對一般民眾開放。
學校單位進行預約,需以正式公文申請參觀。
每年中研院「院區開放參觀活動」原則上開放一般民眾參觀。
更多資訊:官方網站
一秒走進大自然!拜訪國家生技研究園區的生物朋友
圖/研之有物
在都市水泥叢林待久了,真想暫時拋下工作、課業,一秒走進大自然。
這樣人類與自然共存的願望,就在國家生技研究園區實現了!
位於四分溪沿岸的國家生技研究園區,現址原為202兵工廠火工部,在軍方長期的管制下,保有豐富的動、植物生態,人工開鑿的滯洪池可追溯至18、19世紀,為發展農耕而開闢的三重埔埤,如今成為眾多淺山與濕地生物的棲息地。
佔地廣達25.31公頃的園區,實際建築面積只有3.2公頃,其餘土地留給生態環境,更特別施行多項保育措施,讓臺灣原生物種得以安心生長。
園區內的「環境教育中心」便記錄了多年來的復育成果,你可以透過互動壁畫、四維空間劇場、模擬溪流與濕地生態的水族缸,以及藏有各種動物的淺山生態系模型,了解園區多樣的生態、南港在地發展史,以及保護自然環境的方法。
現在就跟著我們走進大自然,看看園區住了哪些生物、做了哪些努力吧!
模擬四分溪水域的濕地生態牆。
2011年四分溪沿岸的九如社區主動申請,成為臺北市第一條封溪護魚的溪流,如今可見臺灣馬口魚、粗首馬口鱲、日本絨螯蟹等原生物種。
圖/研之有物
淺山森林觀察家展區。
「淺山」意指人類在生活中可輕易到達的低海拔山域,當中住著穿山甲、麝香貓、領角鴞、大赤鼯鼠、鳳頭蒼鷹等野生動物。
圖/研之有物
園區內有兩處重要的水域,為環境的永續發展注入活水,一處是像臍帶般蜿蜒而下的四分溪;另一處是像心臟般、位於園區中心的生態滯洪池。
為了重現古三重埔埤的昔日風光,生態滯洪池特別擴大濕地空間,仿自然地貌設計泥岸、灘地、草澤、陸島等多元棲地。
走近一看,滯洪池邊緣的落差處怎麼垂掛著一條繩子?原來這是協助「日本絨螯蟹」溯溪返家的貼心小物。
日本絨螯蟹(俗稱毛蟹)會在秋冬順流而下至半淡鹹水區的河口產卵。
翌年春天,長大的年輕毛蟹會逆流而上,回到溪流水域生活。
滯洪池邊垂掛的繩子可供毛蟹攀爬,不讓人工地形阻礙返家之旅。
日本絨螯蟹。
圖/王星文
此外,這片水域還住著一對超級好麻吉——高體鰟鮍、圓蚌。
高體鰟鮍的雄魚會先占據圓蚌以吸引雌魚,雌魚會將產卵管伸入圓蚌的鰓瓣產卵,雄魚隨後排入精子。
圓蚌會扮演稱職的保母,保護受精卵直到幼魚孵化。
同時,圓蚌也會讓自家小孩鉤介幼蟲,附著在高體鰟鮍的魚體上,等到變態成幼蚌後,才會從魚體脫落,沉降到水底繼續生長。
圖/研之有物(來源|國家生技研究園區環境教育中心)
在國家實驗動物中心的外圍,有幾棵長相特別的樹,最中間的樹幹已被榕樹纏繞、瀕臨枯死,上頭還有一個個小洞,造成如此奇觀的主角就是「五色鳥」(又名臺灣擬啄木)。
每年春夏交接之際,進入繁殖期的五色鳥會開始建造愛的小窩,牠們會選擇質地較脆弱的樹木,啄樹洞築巢。
而榕樹之所以會纏繞在別棵樹上,很可能是五色鳥吃了榕樹果實後,種子隨著糞便掉落在樹周遭,因而形成樹木交纏的奇景,也為五色鳥營造合適的繁殖環境。
五色鳥。
圖/Pixabay
回到環境教育中心前方的草叢,隱身其中的蛙類正在開演唱會,鳴叫聲震撼地表的每個角落。
之所以吸引大量蛙類棲息,要歸功於「生態草溝」的設置。
不同於只重排水的水泥溝,生態草溝的底部是天然的泥土地,兼具排水、保水、綠化及營造生物棲地等功能。
走進這片生機盎然的綠地,緊鄰池畔種植了一排特殊的樹種「羅氏鹽膚木」,其果實含有的乳脂狀物質帶有鹹味,原住民族常用來替代食鹽調味,也會用其木材製作耳環或其他器具。
生態草溝。
圖/研之有物
羅氏鹽膚木。
圖/王星文
生態草溝所營造的自然棲地一路延伸到「樹木銀行」,與園區周遭的淺山森林接壤,建構出食物鏈穩定發展的生態系。
園區興建時盡量不傷害原棲地的動、植物,但不免因建設需要,必須移動一些樹木和表土,於是特別設置樹木銀行,作為樹木的新家。
移植時須選擇合適的季節,靜置約6個月讓根系有足夠的修復時間,才能種植到新的土地。
此外,因工程而挖除的表土也不能丟棄,裡頭富含營養的有機質、多樣的原生植物種子,可以鋪設在原生林帶和人工濕地復育區,期待種子發芽、造就永續長存的生態系。
生態滯洪池。
圖/研之有物
從百年前埤塘梯田綿延的農村聚落,到20世紀工業興起遺留的黑鄉印象。
今日的南港已摘掉黑鄉帽子,試圖在科技發展與生態保育之間取得平衡。
【國家生技研究園區環境教育中心】
開館時間:週二至週六9:00-12:00、13:30-16:30免費參觀地址:臺北市南港區研究院路一段130巷99號F棟1樓更多資訊:環境教育中心介紹
發表意見
文章難易度
剛好
太難
所有討論
0
登入與大家一起討論
研之有物│中央研究院
245篇文章
・
1964位粉絲
+追蹤
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。
探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。
網頁:研之有物
臉書:研之有物@Facebook
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
全球熱浪災情頻傳!臺灣熱成這樣,竟然不符合「熱浪」的定義?
1
6小時前
公投第17案【核四公投】模擬器
11
2天前
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
3天前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
6天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
6天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
預防傳染性疾病,接種疫苗為最基本、最重要的!
罌粟和它的神奇汁液「鴉片」,為何讓人類欲罷不能?──《食藥史》
鑑識故事系列:嬰兒側睡,會猝死?
消失的作者:如何在威權的陰影下成功出版一本「禁書」?──《不馴的異端》
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
2
10
3
文字
分享
友善列印
2
10
3
「掃」一下、「嗶」一聲、乘客滿出來!電子票證如何辦到隨刷隨進?
鳥苷三磷酸(PanSciPromo)
・2021/08/09
・3366字
・閱讀時間約7分鐘
+追蹤
相關標籤:
QRCODE(7)
一卡通(1)
半導體(32)
悠游卡(1)
晶片(13)
無線射頻辨識RFID(1)
電子票証(1)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
本文由交通部鐵道局委託,泛科學企劃執行。
悠遊卡「嗶」一下上公車、eTag不需等待就能收取高速公路通行費、防疫期間進出公共場所「掃」一下完成實聯制登記,甚至買完高鐵車票後還能用手機取得專屬QRCODE快速通關!隨著科技進步和智慧型手機的興起,人們開始以電子票證取代傳統紙本票卷,只要一支手機或是一張卡就能到達任何你想去的地方。
臺灣目前常用的電子票證主要有兩大類,高鐵、台鐵APP訂票取票後的專屬QRCODE,和使用無線射頻辨識RFID的感應交通票卡(像是悠遊卡、一卡通),究竟這兩種方便又快速的電子票證技術是怎麼運作的呢?
「掃」出資訊海——QRCODE
QR為QuickResponse的縮寫,最早在1994年,由日本汽車零件業者DensoWave的技術室長原昌宏發明,他認為一維條碼能夠包含的資訊量太少,一件產品都要印上數十個條碼才足以應付需求,對當時追求商品小型化的日本很不方便。
原昌宏的團隊便將兩個一維條碼疊加在一起,讓X軸、Y軸都帶有訊息,進化成二維條碼,不只可以更快速追蹤產線上的產品,QRCODE還有多角度辨識、容錯能力高等優點。
相較於產品包裝上只能呈現英文、數字資料的一維條碼,二維條碼能夠承載更多資料。
圖/envatoelements
QRCODE三大優點:高存量、高容錯、易辨識
QRCODE呈現正方形黑白兩色,每一格黑白格子都是一個位元,黑色方格代表1,白色方格代表0,掃碼時機器只要判斷反光與否,就能將黑白圖像轉換為二進位數、數字、字母、日語假名等訊息組合,經過轉譯後就能代表一串代碼、一句話或是一個網址。
QRCode發展至今一共有40種版本,以結構、尺寸和校正標記位置區分,每一種版本的儲存密度都不完全相同,最大的版本40為177×177模組,可容納高達7089字元。
在QRCODE的3個角落有像「回」字的正方圖案是幫助解碼軟體定位的座標,以鮮少出現在印刷品的特殊比例1:1:3:1:1作為定位標記,只要掃描裝置偵測到這個特殊比例就能算出條碼位置,使用者不需像傳統一維條碼一樣必須精確對準條碼才掃得到,QRCODE以任何角度掃描都能正確讀取資料,加速識別作業。
定位圖形無論從哪個方向來看都是1:1:3:1:1的比例。
圖/DensoWave
除了中規中矩的黑白QRCODE,你一定也有看過插入商標或是特殊形狀的二維條碼,為什麼缺了一角的QRCODE還能掃描的到呢?因為QRCODE有很高的容錯能力,當某部分資訊缺失的時候,解碼系統會透過里德-所羅門碼(Reed-solomoncodes)的原理自動填補缺失的部分,讓整體資訊依然可以完整辨識,容忍錯誤發生。
QRCode的容錯能力分為4個等級,條碼圖形面積愈大就能分割出更細緻的里德–所羅門碼區塊,避免單一區塊「猜」太多密碼,容錯等級最高甚至可修正30%的缺失條碼。
QRCode的容錯能力可以容許一定程度範圍內的資訊流失,就算破損、髒污,或是插入圖片、logo擋住部分條碼,也都能正確辨識。
試著用手擋住部分條碼,是不是也掃得出來呢?圖/泛科學製作
QRCode的快速掃描和容錯能力,能夠廣泛地運用在產品追蹤、物品識別和文件管理方面,使識別作業更便捷,「車票」也是其中之一!高鐵發售的每張電子票證都含有一個獨一無二的QRCode,經過閘門條碼感應區解碼就可以直接通關,享受快速方便又環保的乘車體驗!
從高鐵「TExpress」APP取得的電子票證可以存有你的乘車資訊,不用擔心與別人重複訂位,高鐵公司也可以防止車票被重複使用。
圖/台灣高鐵
「嗶」一下,扣款成功——RFID
RFID(RadioFrequencyIDentification)全名為無線射頻辨識,是透過無線電訊號識別特定目標並讀取相關數據的無線通訊技術,我們日常所用的各式電子票卡多半都使用這種技術,或是其衍伸用於智慧型手機的感應式電子票證NFC(Near-fieldcommunication,近距離無線通訊)。
RFID最早出現在第二次世界大戰時期同盟國和德軍的敵友識別系統(IdentificationFriendorFoe,IFF)。
以應答機(Transponder)偵聽詢問信號,然後回覆識別暗號,軍隊以此技術識別飛機、車輛或友軍部隊,並確定受詢問方的方位和距離。
儘管當時RFID已被廣泛使用於軍事、航空用途,人們日常生活還是很難接觸到RFID,直到2003年美國最大零售商Walmart宣布他們的前100家供應商將被要求在所有進貨的貨箱和托盤上貼上RFID標籤以減少盤點貨物的時間,其他企業、零售商紛紛開始效法,使RFID頓時成為商品管理的新模式。
RFID發展至今,包括日常使用的悠遊卡、門禁卡、商品防盜標籤和寵物晶片,都是使用RFID的技術。
RFID標籤非常輕薄,可製作成商品貼紙或是放進悠遊卡裡。
圖/Amazon
你是否曾疑惑:悠遊卡沒電池,為何能付款或是傳送資訊?
我們常用的電子票卡多半屬於無電源的被動式標籤,利用感應器(Reader,像是公車讀卡機)發送特定頻率的電磁訊號,當訊號夠強時,就會觸發感應範圍內的RFID標籤(Tag),RFID標籤內部為電路板和天線的組合,標籤接收電磁波後會藉由電磁感應產生電流,供應RFID標籤上的晶片運作並發出電磁波將特定編碼回應給感應器。
感應器若成功解碼,則回傳主機(Host)請求驗證資料再給予回應。
RFID系統以「辨識」為主要功能,接收到「有效回應」才算驗證成功,就像拿悠遊卡靠近公車讀卡機可以扣款,而你的公司門禁卡不行,是因為讀卡機無法解開公司門禁卡回傳的編碼,無法驗證有效性就會顯示扣款失敗。
悠遊卡(easycard)RFID的內部天線、半導體及晶片構造。
相對於傳統條碼,RFID標籤帶有遠距離讀寫、具穿透性、可同時讀取多個標籤和重複利用等優勢。
透過調整感應器發送的電磁波頻率,來選擇觸發特定頻帶的標籤和控制讀取範圍:像是悠遊卡、一卡通是13.56MHz的高頻帶(HF)標籤,感應器可讀取在1公尺以內的RFID條碼;高速公路eTag則是採用特高頻帶(UHF)標籤,不僅可讀取範圍增加到5~10公尺,還能同時讀取1000個RFID條碼,就算中間有其他物質阻擋(像是卡片放在錢包裡、颱風天上高速公路),RFID一樣都可以讀取。
RFID標籤最大的優勢其實是重複利用,過往的條碼都是一對一的組合,只要印刷上去就無法更改,使用過後必須報廢,而RFID可以更新電路板內儲存的資料,讓同樣一個標籤衍生出不同的編碼,拓展用途。
當然這也代表有心人士可以串改標籤中的資料,因此大多數電子票卡會多加一層密鑰保護內部資料。
除此之外,由於RFID標籤無須直接與感應器接觸,使用者也有可能在不知情的情況下被他人讀取標籤內儲存的資訊,構成安全隱憂。
悠遊卡、一卡通屬於電子貨幣,內涵的編碼有密鑰保護,不容易被有心人士複製。
圖/悠遊卡
目前,高鐵除了能用「TExpress」APP訂位立即取得專屬QRCODE快速通關,也開放悠遊聯名卡或一卡通聯名卡這兩款RFID電子票證來搭乘自由座喔!
現在搭乘高鐵只要感應手機、便利商店車票上的二維條碼,或悠遊聯名卡、一卡通聯名卡,都可作為驗票工具,輕鬆過關。
圖/台灣高鐵
參考資料:
DensoWaveWikipedia–QRCODECool3C–QRCode發展與歷史介紹:運作原理、特色、編碼結構分析台灣高鐵Wikipedia–Radio-frequencyidentificationYouTube–WhatisRFID?HowRFIDworks?RFIDExplainedinDetailWalmartandRFID:TheRelationshipThatputRFIDontheMap
發表意見
所有討論
2
登入與大家一起討論
#1
windmill
2021/08/10
回覆
想起一則洋蔥新聞,某人擅長口技,乘坐巴士時以嘴模仿一聲「嗶」,企圖魚目混珠,哈哈哈哈
鳥苷三磷酸(PanSciPromo)
144篇文章
・
267位粉絲
+追蹤
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:[email protected]
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
全球熱浪災情頻傳!臺灣熱成這樣,竟然不符合「熱浪」的定義?
1
6小時前
公投第17案【核四公投】模擬器
11
2天前
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
3天前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
6天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
6天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
從「自動化」進化成「智動化」——智慧製造是半導體產業的未來趨勢
噔噔愣噔愣~縮小術!用光學微影把IC晶片變小了
洗澡時突然浮現:八叛徒的諾貝爾獎級專利,半導體的「平面製程」——《掀起晶片革命的天才怪咖:蕭克利與八叛徒》
舉起時代的火炬,推動科技革命的巨輪:蕭克利與他的接面電晶體——《掀起晶片革命的天才怪咖:蕭克利與八叛徒》
「真」最佳拍檔與他們的來電發明:史上第一顆電晶體的誕生——《掀起晶片革命的天才怪咖:蕭克利與八叛徒》
0
0
0
文字
分享
友善列印
0
0
0
「可以看我,不要看QRCode嗎?」—擴增實境的辨識,科幻成真的最後一哩路?
PanSci
・2016/03/08
・1890字
・閱讀時間約3分鐘
・SR值520
・七年級
+追蹤
相關標籤:
QRCODE(7)
擴增實境(6)
機器(7)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
目前擴增實境運用在日常生活還十分稀少,圖為使用GPS定位系統作為辨識工具來指路。
圖/flickr@plantronicsgermany
文/曹盛威|國立交通大學教育所科學教育組
擴增實境,指得是將虛擬物件投射至現實中的技術,像是「遊戲王」中的立體影像裝置(去年已有神人完成決鬥盤與投影系統),或是去年的IKEA型錄,不過這只是一部份。
擴增實境的物件不一定是3D立體影像(只是最多人用,也較有互動性),其原始概念是在你眼前加入現實中沒有且可以即時互動的虛擬訊息,比如上面的血量、防禦、時間,或是將準星對到隊友身上跑出隊友的相關資訊。
前些日子一度爆紅的googleglass已能讓擴增實境在真實世界中顯示虛擬訊息,但還有一個功能並不完善,那就是直接在真實物體上顯示正確的虛擬訊息。
以CS的遊戲畫面來說,就是我們還無法讓準星(鏡頭)對準隊友(真實物體)後正確顯示相關資訊(虛擬物件)。
為什麼不行?人與機器在辨識物體上的差異
心理學將人辨識物體的方式分為「由下至上」與「從上到下」這兩種模式(注意,接下來的敘述富有無聊的哲學意味)。
「由下至上」指的是我們先是辨認出各種「特徵」,根據這些特徵進行辨認,這是一種被動的處理方式(也可以說,較為客觀)。
例如:看到一個有著四條腿、毛茸茸還搖著尾巴又汪汪叫的東西,我們便能說這是一條狗。
「從上到下」則反過來,透過「情境」採取主動詮釋的方式(較為主觀),依據內心的期望來對接受的訊息進行解釋。
比如在吧台上,擺著兩大罐開過的高粱以及一整排裝滿透明液體的shotglass,你馬上認定這透明液體就是高粱,但實際上你並沒有足夠多的資訊來辨認;如果把shotglass換成平常的玻璃杯,旁邊也沒有任何高粱酒瓶,你或許就會認為這只是一杯白開水。
辨認就是識別出「特徵」與「情境」這兩件事。
對人來說,辨識是兩種過程交互進行的結果,但對機器就不是這麼一回事了,機器只有識別「特徵」的能力。
因此同一物體只要看起來不一樣(換個角度或是光源不一樣),機器就會有判別上的困難。
解決方法-識別碼與機器學習
在IKEA的型錄影片中,我們可以看到使用者將IKEA型錄放在地上,device偵測型錄並顯示相對應的虛擬物件,這就是「識別碼」的概念(QRCode、二維條碼、RFID等技術)。
既然機器只能辨識「特徵」,就為現實物體安上一個機器能夠明確辨識的識別碼,這樣問題就迎刃而解了!
不過這樣的方法治標不治本,主因是「想要在哪裡顯示虛擬物件,就要在那裡找到QRCode」,想一下賽亞人偵測戰鬥力時,還要跟對方說「抱歉我找不到你的QRCode」,實在是很不直覺又不帥氣阿!
但識別碼仍當前是解決辨識問題最常使用的方法,不只是電腦容易判讀,對人來說也容易製作。
識別碼的相關技術也還在持續發展中,比如用紅外線感應的隱形識別碼,可以讓真實物體不會再有醜醜的條碼。
而另一個方法是讓機器也能搞懂複雜情境的能力,這涉及到已經被科幻小說寫到爛的人工智慧。
而在工程領域,「機器學習」正是嘗試讓機器也能玩閱讀空氣的跨領域學科,但不要忘了機器基本上還是只有辨識「特徵」的能力,機器學習只是將複雜的真實情境簡化成機器能辨識的特徵。
所以該如何讓機器進行學習?其實跟人的學習一樣,不外乎是從經驗中(數據)找出共通點,並作為之後判斷的標準。
比如說你跟朋友約見面,朋友經常晚十分鐘才到,那下次約見面時你就會去衡量自己要不要準時赴約,如果把他寫成機器邏輯,那會是「跟別人約見面要準時,但如果是你朋友的話,可能要晚十分鐘才對。
」(如果對這部分有興趣,可以參考深度學習──人工智能的現在與未來)。
是最後一哩路?還是走不完的一哩路?
MicrosoftHoloLens。
圖/flickr@MicrosoftSweden
擴增實境從提出至今也過了二十年,許多成像與體感操作技術都在突飛猛進,但在辨識技術上卻沒飛的那麼快,這也使得擴增實境的運用大多還是在娛樂媒介上面,像今年E3展上,Microsoft開發的hololens,把Minecraft的世界直接投影在會場上並用體感進行操作;但在日常生活中,辨識技術的不足將使得擴增實境的便利性不佳,如果帶googleglass還要找商品條碼才能看到價格,我為什麼不直接看櫃子上的價格告示牌呢?
人類技術能不能突破機器辨識上的落差,成為這最後一哩路最重要的關鍵,究竟這真的是最後一哩路,還是走不完的一哩路,還有待那些資料科學家們來為我們解答。
(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)
責任編輯:鄭國威
審校:陳妤寧
發表意見
所有討論
0
登入與大家一起討論
PanSci
998篇文章
・
917位粉絲
+追蹤
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
全球熱浪災情頻傳!臺灣熱成這樣,竟然不符合「熱浪」的定義?
1
6小時前
公投第17案【核四公投】模擬器
11
2天前
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
3天前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
6天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
6天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
機器上放包「綠乖乖」就能保佑運轉?為何放「黃乖乖」就母湯?——《臺灣都市傳說百科》
「掃」一下、「嗶」一聲、乘客滿出來!電子票證如何辦到隨刷隨進?
給QRCode來點「給我漂漂拳」:QRCode的原理是什麼?它有辦法更漂亮嗎?
近在咫尺的AR新生活?淺談擴增/混合實境技術——2018春季展望
《攻殼機動隊》中的世界是我們的未來嗎?
繁
简
延伸文章資訊
- 1QR Code的原理是什麼?它有辦法更漂亮嗎? - 泛科學
「掃」出資訊海—— QR CODE ... QR 為Quick Response 的縮寫,最早在1994 年,由日本汽車零件業者Denso Wave 的技術室長原昌宏發明,他認為一維條碼能夠包含...
- 2QR CODE專區 - 新北市三重地政事務所
QR碼(全稱為快速響應矩陣碼;英語:Quick Response Code)是二維條碼的一種呈正方形,常見的是黑白兩色。QR碼因較普通條碼可以儲存更多資料,也不需要在掃描時直線對 ...
- 3免費QR Code 產生器- 製作條碼 - QuickMark
QuickMark QR Code Reader | Barcode Scanner SDK | QR Code Generator | iPhone, iOS, iPad and Androi...
- 4QR Code 掃描器- Google Play 應用程式
描述 簡訊實聯制QR Code 掃描器APP 在Google play 商店上最安全的應用程序。 介紹短片:https://www.youtube.com/watch?v=KyQk-ut4sEI...
- 5QR碼產生器:免費、彩色、加LOGO
QR code也稱爲QR碼,本網站可線上即時產生QR code二維條碼,加LOGO,彩色QR code,所產生的QR code永久免費使用,比起國外的QR code產生器網站更有支援中文的特色。