面對未來最重要的科學能力,就從觀察生活開始養成
★科學素養最佳入門書
★跨領域學習最優讀物
★全系列三大特色:
1. 基本功從生活練起:以生活中有趣的現象、事物或科學故事出發,引發好奇心與觀察力
2. 十八般武藝樣樣懂:「STEM廣場」單元,將科學與人文社會結合,學會跨領域活用
3. 任督二脈這樣打通:打造堅實科學基礎,啟發孩子創意,培養最受用的問題解決能力
「科學素養練功房」系列一套四本,針對未來最重要的領域:科學(S)、科技(T)、工程(E)、數學(M),分門做深入的探討,培養科學素養核心能力,打造頂尖數理腦。
現代生活離不開科技,更少不了人工智慧、智慧手機、機器人、大數據、物流……等科技產品與技術。科技讓我們的生活更便利、更有效率,但你知道這些厲害的科技產品是怎麼發明的嗎?
打開本書,我們將從人工智慧、材料科技、資訊科技、生物科技四個面向,來了解生活中的科技革新與應用。下一個生活發明家就是你!
書中特別設計「STEM廣場」單元,將科技與歷史、學習與科技、科技與人文、材料與科技......延伸學習,為孩子架構最完整的知識系統,並能跨領域活用,讓知識轉變成具體的實踐。
不沾鍋為什麼不沾?
智慧手機聰明在哪裡?
會下棋的機器人是怎麼學習的?
基因編輯為什麼可以得諾貝爾獎?
奈米是什麼?為什麼好科幻?
…
科技就像變魔術,
用問問題,去發現新奇的科技世界。
去找答案,用心探索未知的知識。
動手解決難題,讓知識成為你帶得走的能力與智慧!
開啟本書,就開啟了你的科技基礎知識。
▲本套書特色:
1. 完整的知識體系與思考架構。
2. 強化溝通、連結與創意。
3. 培養解決問題的能力。
作者簡介:
《未來少年》《未來兒童》編輯群
《未來少年》《未來兒童》是深受小學生歡迎的綜合性兒童雜誌。這裡集合了一群各個身懷絕技的編輯們,他們最喜歡做的事,就是把深奧的知識用創意表現出來,讓小朋友一看就懂。他們最大的成就感,就是小讀者因為看了他們的努力而愛上科學,發現學習科學一點也不費力!
張振松、放藝術工作室、達姆、手路……等/繪
本書網羅台灣十多位最知名的插畫家,以多元活潑的風格表現科學新知。
章節試閱
機器人怎麼學習
「Pepper,明天天氣如何?」
「明天溫度下降,記得多穿點衣服喔!」
現代機器人可以跟人談天說地,還會噓寒問暖,就像人類會做的事。怎麼辦到的呢?聊天第一步:聽懂對方說什麼。
比對聲波,前後連貫
機器人要聽懂人類的語言,從比對聲波開始。方法是:從大量語音檔案自我學習!先輸入很多很多音檔,讓機器自己去找出每個發音的共同特徵。未來當機器接收到陌生語音,就能從特徵去比對,判斷它屬於哪個發音。
不過,每個字都有上下字,每句話還有前後文,機器必須一起考慮,才不會鬧笑話。比方說「我鑰匙掉了」,因為各地口音不同聽起來可能會像「我要死掉了」。究竟是哪一句,機器必須依據前後文來判斷。
看電影學回話
當人說:「你好嗎?」
機器回答;「我很好。」
這是怎麼辦到的呢?過去科學家使用舊方法,大海撈話─把人類所有可能的對話組合輸入機器。但只要機器沒聽過的對話,它就無法應對。
後來科學家換了一種方式,請機器人「看電影」,自主學習!當輸入的對話數量達到百萬等級,機器就可以學會語言的文法。更厲害的是:即使機器沒有聽過的對話,一樣能對答如流。
比方說:「蔡依林是誰?」,機器如果還沒學過這句,該怎麼辦?一旦機器聽過的對話夠多,它應該接受過「周杰倫舉辦演唱會」以及「蔡依林舉辦演唱會」這類句子,因此把兩人歸為同一類名詞。如果它又聽過「周杰倫是歌星」,就能舉一反三,組合出:「蔡依林是歌星」。舉一反三,這是不是和人類的學習很類似呢?
看表情、聽聲音
「真高興我週末必須在家看書、趕作業。」
咦,這個人真的愛讀書?還是反諷功課太多?單看字面很難分辨,必須進一步了解他的表情和口氣。
未來的機器能聽、能說之餘,還要能感受人類的情緒,做出正確又貼心的回應。意思是要「善解人意」,看懂臉色、聽懂口氣。
人的臉色會出賣他的心─尤其瞬息萬變的「微表情」。比方說:微笑和假笑差別很微小,意義卻大不同。現代機器已經從百萬筆人臉學會「看臉色」,知道不同情緒的表情特徵。
閉上眼睛,仔細聽人說話,你會發現人的聲音也充滿了「表情」。高興時,講話速度快、音調上揚;心情低落時,音量小、速度緩。現代機器可以從大量「有情緒」的聲音檔,找出不同情緒下的聲音特徵。
創作,也能學嗎?
「機器人這麼厲害,那它會創作藝術嗎?」當然。每種畫派、樂派、詩歌類型,一定具有某些特徵。現代機器有能力找出這些特徵,創造出真假難辨的藝術品,讓人分不清創作者是機器,還是人類大師。
「大師?怎麼可能?機器只是模仿,怎麼會是大師創作呢?」
機器創作藝術的方法很有趣,它的內在彷彿分成兩個大腦,一個是創作腦:沒有看過任何藝術品,完全是原創;一個是鑑賞腦:大量學習不同風格的藝術作品,掌握藝術特徵。
當創作腦完成作品,鑑賞腦會反覆執行:
1. 判斷這個作品是否太偏離過去的藝術?如果是,鑑賞腦會提點一下:「太怪異了,觀眾很難接受。」並要求創作腦重新再來。
2. 判斷這個作品是不是很容易歸類為某種風格?如果是,創新就失敗了,鑑賞腦也會要求創作腦重來。
想不到吧?看似冷冰冰的機器,也會像人類一樣,藉由不斷自我質疑、自我修正,探索人類的藝術疆界!
塗層好厲害
同樣是紙,許多書籍的封面光亮滑溜,與內頁大不相同,這是塗層的效果。再說紙杯,明明是紙做的,竟能裝水不漏,和其他紙餐具一樣,這也是塗層的功勞。
還有,不沾鍋、乳液、眼鏡、液晶螢幕⋯⋯等,許多生活日用品全都運用了塗層!
選用孤僻材料,做成不沾鍋
塗層,就是把某種材料塗在物體表面,讓物體的性質功能改變。比方說,鐵鍋導熱快,可是煎魚、煎蛋容易黏鍋。「黏鍋」的意思是鐵鍋和食材起作用了!
解決方法可以利用塗層:找一種「孤僻」的材料,把它塗在鐵鍋表面,讓鐵鍋變得孤僻,不喜歡和食材作用,這樣一來,煎肉煎蛋就不沾鍋了。鐵氟龍就是一種孤僻材料,碰到誰都不搭理,獨來獨往,不沾不黏。不過有個問題,如何讓孤僻的鐵氟龍願意和鐵鍋「在一起」,塗布在鐵鍋上?
科學家想到一個絕妙好招!「好,就趁它尚未變成鐵弗龍、還能跟別人打交道之前最後一刻,強迫它和鐵鍋在一起!」科學家把握最後一道步驟,把鐵氟龍的「前身」放在鐵鍋上,讓它和鐵鍋表面起化學反應。
自潔塗層:自動分解髒汙
汽車的門把材料是塑膠,看起來像金屬,因為塗層改變了表面光澤,薄薄一層,具有裝飾效果。鍍金或鍍銀也是運用塗層來展現金銀的特質。另外,建築物或家具塗了油漆,清洗髒汙時就怕掉漆,或者有些地方清洗不到。
為了解決問題,科學家把二氧化鈦做成奈米顆粒,塗布在油漆分子的表面,製造出「自潔塗層」,能自動分解髒汙,自己清潔自己。
塗層是專門用來解決問題的,想要吸水或防水、導電或不導電,需要什麼功能就選擇什麼材料,然後想辦法塗上去,道理簡單,成效卻很驚人!
機器人怎麼學習
「Pepper,明天天氣如何?」
「明天溫度下降,記得多穿點衣服喔!」
現代機器人可以跟人談天說地,還會噓寒問暖,就像人類會做的事。怎麼辦到的呢?聊天第一步:聽懂對方說什麼。
比對聲波,前後連貫
機器人要聽懂人類的語言,從比對聲波開始。方法是:從大量語音檔案自我學習!先輸入很多很多音檔,讓機器自己去找出每個發音的共同特徵。未來當機器接收到陌生語音,就能從特徵去比對,判斷它屬於哪個發音。
不過,每個字都有上下字,每句話還有前後文,機器必須一起考慮,才不會鬧笑話。比方說「我鑰匙掉了」,因...
目錄
一、人工智慧
口袋裡的小電腦─智慧型手機
列印你的酷點子─3D印表機
STEM廣場
智慧衣,聰明有智慧
VR,跟真的一樣!
AR,讓真實更豐富
STEM廣場
駭客,怎麼駭?
超級機器人來了!
機器人怎麼學習?
STEM廣場
二、材料科技
塗層好厲害
STEM廣場
用鐵打造新世界
科技催生新策略─碳交易
塑膠是大惡魔!?
STEM廣場
百變精靈─玻璃
STEM廣場
科技陶瓷,你身上有嗎?
地底煮出來的黃金
這裡那裡,到處都有鋁
STEM廣場
三、資訊科技
傳得更快更遠的通訊大革命
STEM廣場
不可思議的情報科技
會說預言的大數據
大數據與AI,物流好幫手
STEM廣場
四、生物科技
基因工程,挑戰生物法則
基因夢工廠,讓生活更美好
得諾貝爾獎的基因編輯新技術
STEM廣場
奈米醫學,超科幻!
STEM廣場
一、人工智慧
口袋裡的小電腦─智慧型手機
列印你的酷點子─3D印表機
STEM廣場
智慧衣,聰明有智慧
VR,跟真的一樣!
AR,讓真實更豐富
STEM廣場
駭客,怎麼駭?
超級機器人來了!
機器人怎麼學習?
STEM廣場
二、材料科技
塗層好厲害
STEM廣場
用鐵打造新世界
科技催生新策略─碳交易
塑膠是大惡魔!?
STEM廣場
百變精靈─玻璃
STEM廣場
科技陶瓷,你身上有嗎?
地底煮出來的黃金
這裡那裡,到處都有鋁
STEM廣場
三、資訊科技
傳得更快更遠的通訊大革命
STEM廣場
不可思議的情報科技
會說預言的大數據
大...