2023年2月28日星期二

地球發現磁科里奧利波

法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學地球物理學家Nicolas Gillet發現全新磁波,每隔 7 年就會穿過地球外核,中間會扭曲地球磁場強度,這些波稱為磁科里奧利波(Magneto-Coriolis Waves),這是沿地球自轉軸排列並移動的巨大磁柱,磁場強度是赤道最強。每年以約3 km振幅掃過地核和地函的邊界(大約地表以下2900 km),並以每年高達1500 km速度向西移動。

研究學者分析20多年來磁場數據,由歐洲太空總署(ESASwarm衛星任務1999 2021年期間收集。Swarm由三顆相同衛星組成,測量地核、地殼、海洋和大氣層的磁場訊號。研究小組將衛星數據與早期地表磁場測量數據結合,以數值模型模擬地球磁場,首次確定地球核心的磁科里奧利波。磁波來源仍是謎,但可能源自外核液態鐵的運動。這項研究表明其他這類波可能存在,可能有更長週期,但需要更多研究。由於波攜帶傳播介質的訊息,新發現可用於探測地球內部,包括難以研究的地核,以及地核─地函邊界。



2023年2月27日星期一

廢置車呔延長道路壽命兩倍

澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT University)研究團隊發現,如果在傳統瀝青中添加磨碎的廢置車呔物料,可以避免柏油路受紫外線分解,實驗證明能夠讓混凝土更堅固和更耐熱。為了驗證這個想法,團隊將橡膠碎屑以 7.5%15% 22.5% 三種比例添加到瀝青上層,再暴露在高強度紫外線下一個月,其效果相當於模擬鋪好道路一年,可以檢測老化狀況,之後再加以測試瀝青的化學與機械性能。研究指出,橡膠比例愈高,對紫外線的抵抗力就愈高,添加最多橡膠的瀝青,紫外線耐受力是一般瀝青的兩倍多,但是需要注意的是,添加過多可能有損道路對機械損壞的抵抗力。

團隊發現添加 18% 22% 橡膠後,一方面可以提高柏油路對交通負載的抗疲勞性,也能有效抵禦紫外線,可以說是柏油路的防曬乳,能延長道路使用壽命兩倍。該技術的另一個優點在於,廢置車呔又有一個回收再利用的經濟價值。



中國、西班牙、保加利亞聯手研發鎂電池

西班牙哥多華大學(University of Cordoba)、中國廈門大學和保加利亞科學院攜手合作,利用新化合物為電化學儲能系統開闢新道路,其中鋰離子電池雖然是電池龍頭,但也有一些問題,包括電池物料集中在拉丁美洲、鈷與鋰金屬稀缺,加上電池本身的安全性問題等。

過去許多研究團隊一直尋找新的電池替代物料,包括鈉、鈣、鋁和鎂,如今哥多華大學聯合團隊深入探索鎂離子電池的可行性。鎂離子電池跟鋰離子電池一樣,由陽極、陰極和電解質構成,具有成本低廉、不會產生晶枝、鎂地球儲量豐富、無毒性與儲能性能較高優勢。


只是有鑑於鎂活性高,並不是什麼物料都可以配合鎂,而團隊研究的則是穩定性相對高的氧化物 Mg2MnO4,利用氧化還原過程產生電能,最終電池電壓可以達到 3.1 V,代表實驗室的電池能量密度為 335 Wh/kg,大概是鋰離子電池的 60%

過去鎂離子電池的電壓頂多 2.2 V,而且在充放電過程中電池容量很快就會減半,但隨著優化策略推陳出新,容量下降速度放慢。目前團隊已經證實電池的可行性,但現階段只有實驗室測試,還要觀察規模量產後的電池表現,而且仍然需要大筆資金才有機會實現。

2023年2月19日星期日

無人駕駛汽車的光達系統設計要點

現今最先進無人駕駛技術 「駕駛輔助系統」 (ADAS),其光達可擷取短、中、長距離數據,提供深度點雲,可作為 ADAS 功能的安全性關鍵零組件。光達包括激光陣列、飛行時間 (ToF) 感測器,以及需要溫度補償以維持其性能的控制器。溫度變化會對光達距離測量造成影響,當達到 70°C 以上,激光陣列性能可能會下降。ToF 感測器具有高功耗導致自熱,而控制器在 105°C 左右通常需要減低其時脈頻率,或完全關機以避免熱失控適用於光達系統的設計考慮要點是設定的汽車安全完整性等級 (ASIL) 目標,光達和攝影機組件的鏡頭有可能破裂,導致濕氣進入,損壞內部的光學零件。車規濕度感測器會測量相對濕度和溫度,此感測器能夠偵測濕氣,當有洩漏情況發生,並計算露點何時交叉 (可能導致鏡頭上冷凝),如此可讓系統通知駕駛者採取正確行動



 

2023年2月13日星期一

中國研究月球土壤產生氧氣和燃料

南京大學材料科學家姚英芳和鄒志剛研究利用月球土壤和太陽輻射的系統,將二氧化碳轉化為氧氣和燃料的活性化合物。探索月球資源是否可促進人類對月球或更遠地方的探索。

月球土壤和太陽輻射是月球最豐富的兩種資源,姚英芳和鄒志剛分析中國嫦娥5號太空船帶回的月球土壤後,發現樣本含富鐵和富鈦的化合物,可當催化劑,利用陽光和二氧化碳產生氧氣。根據觀測結果,研究小組提出「地外光合作用」(Extraterrestrial Photosynthesis)策略。此系統主要利用月球土壤,將月球和太空人呼吸廢氣提取水,並以陽光為動力電解成氧氣和氫氣。

這個過程產生碳氫化合物,如甲烷可當燃料。這種策略不使用外部能源,只使用陽光生產各種理想的產品,如水、氧氣和燃料,可支持月球基地生命,團隊可能利用中國未來載人探月任務測試該系統。


科學家提出許多地外生存策略,但多數設計都需要地球能源。如美國NASA的毅力號火星車攜帶某儀器,利用火星大氣層二氧化碳製造氧氣,但仍是由本身核能電池提供動力。

雖然月球土壤催化效率低於地球可用的催化劑,但姚英芳正在測試不同方法改進設計,例如將月球土壤熔化成奈米結構的高熵物料,成為更好的催化劑。

2023年2月7日星期二

Instagram 新漸進式編碼 大幅降低最小功能編碼影片轉碼成本

Meta 針對不同使用者裝置,需要創建多種 Instagram 影片編碼版本,而影片龐大的轉碼運算資源需求,讓 Meta 在 2021 年初評估時,認為在 12 個月內將沒有足夠容量替所有使用者提供影片上傳功能,而 Meta 透過重新利用其中一種編碼版本建立另一個版本,由於不需要重新完整計算兩份類似的編碼影片,可以大幅減少資源需求,這些省下來的資源,讓 Instagram 得以向更多用戶提供使用進階編碼,清晰且流暢的影片,也使網絡速度較慢地區的使用者受益。

過去 Meta 因應不同使用者的需求,對 Instagram 影片進行不同類型的編碼,由於要與所有 Instagram 客戶端相容,Meta 會使用最小功能編碼,將影片以低效率壓縮成所有舊裝置,都能解碼並播放影片版本,另外也會以更新壓縮技術的進階編碼,支援較新裝置的影片播放。

Meta 花費 80% 以上的編碼運算資源在最小功能編碼上,進階編碼僅占總觀看時間的 15%,如果依照這樣趨勢繼續發展,幾乎所有計算資源都花費在最低功能版本上,使影片需要更長時間才能發佈,甚至是完全無法發佈,很快地 Instagram 就無法提供進階編碼影片。


最小功能編碼又分為兩類,每一個影片都會建立 ABR 編碼版本和漸進式編碼。ABR 版本能夠支援穩定播放,客戶端可以選擇最適合連接速度的版本,避免頻寬變化導致影片播放停頓,另一個最小功能編碼是漸進式編碼,是為了讓不支援 ABR 編碼的舊版 Instagram App 也能夠繼續播放影片。

當客戶端將影片原始檔案上傳至伺服器後,Instagram 會替影片創建 ABR 和漸進式兩種最低功能編碼版本的影片,以 23 秒的影片轉碼為 720p 影片為例,總共需要 86.17 秒的 CPU 時間,而這兩類最低功能編碼配置相似,僅有編碼配置文件和預設值上的差異,因此工程師透過將漸進式編碼影片影格,重新打包成 ABR 相容版本,便能夠消除建構 ABR 編碼影片的成本,從漸進式編碼打包成 ABR 編碼檔案僅需 0.36 秒,這個方法釋放了大量運算能力,儘管利用打包方式建立的 ABR 編碼版本,較直接轉碼建立的 ABR 編碼版本壓縮率更差,但是將有多運算資源建立進階編碼影片,讓更多人看到更清晰的影片。經過 Meta 的測試,以降低 ABR 編碼的壓縮效率為代價,的確獲得更高的進階編碼影片觀看時間。

新方法使建立 ABR 編碼影片的成本下跌 94%,進階編碼的整體觀看時間覆蓋率提高到 33%,這個數據代表更多 Instagram 用戶能夠看到更清晰的影片。

2023年2月6日星期一

微軟推出 Azure Firewall 基本方案

微軟鎖定中小企業客群推出防火牆服務 Azure Firewall Basic 預覽版,這是 Azure Firewall 新的 SKU,目標是中小企業可負擔的價格,對其雲端環境提供企業級防火牆服務。Azure Firewall Basic 為雲端原生、高可用性和有狀態防火牆,用戶可大規模集中管理和記錄所有網絡流量,它包含了網絡第 層到第 層過濾與惡意流量警報,以及運用來自 Microsoft Threat Intelligence 的內建威脅情報,透過與 Azure MonitorAzure Events HubMicrosoft Sentinel 和 Microsoft Defender for Cloud 緊密整合,使用戶可更了解自己的網絡環境,並且更快地辨識和回應威脅,其主要功能是過濾網絡和應用程式流量,提醒用戶惡意流量,並且內建高可用性,只需數分鐘便可完成設定,而且自動更新不需用戶維護,針對中小企業的虛擬網絡,提供基本且合乎成本效益的防火牆防護。

目前 Azure Firewall 具有 種 SKU 類型,分別是 PremiumStandard 和最新的 BasicAzure Firewall Premium 是針對高度敏感,例如支付處理等應用程式,支援進階威脅防護功能,例如惡意軟件和 TLS 檢查。Azure Firewall Standard 則提供網絡第 層到第 層的防火牆,擁有自動擴展可處理達 30 Gbps 高峰流量,提供威脅情報、DNS 代理、自訂 DNS 與網頁目錄等企業級功能,而 Azure Firewall Basic 則鎖定吞吐量少於 250 bps 的中小企業用戶。

在收費方面,Basic 與 StandardPremium SKU 類似,Azure Firewall Basic 的費用也同時包括部署和數據處理的部分。



2023年2月3日星期五

Go 推出 1.19 版本

Go 推出 1.19 版本,最大重點是修正 Go 1.18 加入的泛型功能,部分泛型程式碼的效能提升可達 20%。

文件註解現在支援連結、列表和標題語法,這些改良有助用戶編寫更清楚,且易於閱讀的文件註解,特別是針對大型 API 套件,清楚的註解有助減低套件的採用障礙,另外 Go 的記憶體模型也明確定義了 sync/atomic 套件的行為,修改後的 happens-before 關係定義,現在與 CC++JavaJavaScriptRust 和 Swift 等程式語言一致。

Go 的垃圾回收器則加入一個軟性記憶體限制,該限制對於在專有記憶體容量的容器中,最佳化 Go 程式盡可能提高運作效率特別有用。



 

俄羅斯方塊能治療成癮和 PTSD

最近醫學研究證實,適當玩《俄羅斯方塊》對大腦有益。在上世紀 90 年代的研究中,就有科學家發現,初次玩《俄羅斯方塊》的人,其大腦葡萄糖代謝率( GMR )有顯著提高,意味著在玩遊戲時大腦消耗的能量增加。持續玩 4 至 8 星期後,這些人的 GMR 跌回原本水平,而遊戲分數則...